Pompy ciepła

Idealne obiegi pompy ciepła

Procesy energetyczne: a) obieg prawobieżny – silnik cieplny, b) obieg lewobieżny – pompa ciepła.

Proces energetyczny polegający na przemianie ciepła na pracę urzeczywistniony jest w złożonym systemie wielu niezrównoważonych ciał, w których ciepło i praca występują tylko jako ogniwo w łańcuchu odpowiednio uporządkowanych współdziałań. Schemat takiego procesu pokazano na rys. a. Natomiast na rys.b pokazano schematycznie proces odwrotny, którego zadaniem jest wykorzystanie stanu nierównowagi systemu o energii Es1 do przekształcenia jego pracy za pomocą lewobieżnego obiegu (obiegu wstecz) do otrzymania ciepła, wykorzystywanego z kolei do tworzenia stanu nierównowagi systemu o energii Es2.

Podstawową cechą idealnych obiegów termodynamicznych jest kwazistatyczność procesów przekazywania ciepła pomiędzy źródłem a czynnikiem roboczym. W przypadku źródeł izotermicznych, najdoskonalszy jest obieg Carnota. Spośród koniecznych dwóch źródeł do kwazistatycznego przebiegu zarówno W obiegu prawobieżnym, jak i lewobieżnym (pompa ciepła), tylko jedno – otoczenie – ma tak dużą pojemność cieplną, że prawie zawsze może spełniać rolę źródła izotermicznego. Drugie źródło – górne, w obiegu prawobieżnym (np. spaliny w obiegu siłowni) i lewobieżnym (np. woda lub powietrze podgrzewane w skraplaczu pompy ciepła) ma ograniczoną pojemność cieplną i jest w istocie nieizotermiczne.

Izolacyjne właściwości pomieszczeń ogrzewanych za pomocą pompy ciepła decydują między innymi o wartości gradientów temperatury w procesach stacjonarnego przekazywania ciepła z lub do otoczenia. W takim przypadku najdoskonalszym obiegiem jest obieg Carnota, a obiegi rzeczywiste są tym doskonalsze im niniejsze są gradienty temperatury pomiędzy czynnikiem roboczym pobierającym lub oddającym ciepło a czynnikami pośredniczącymi (powietrze, woda), gdyż minimalizują one straty pracy napędowej, zgodnie z prawem Gouy’a-Stodoli.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *