Specjaliści w zaawansowanych systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych

Wykres Molliera

Wykres Molliera to wizualne narzędzie wykorzystywane w termodynamice do przedstawienia zachowania płynu w cyklu ogrzewania i chłodzenia. Nazwany na cześć inżyniera Richarda Molliera, przedstawia zależność między entalpią, temperaturą i ciśnieniem gazu chłodzącego. Więcej szczegółów na temat tego schematu i jego możliwych zastosowań omówiono poniżej.

Czym jest wykres Molliera?

Wykres Molliera to wykres przedstawiający warunki czynnika chłodniczego niezależnie od jego stanu termodynamicznego. Ta reprezentacja jest również ważna dla każdej części cyklu. Jest on również znany jako wykres Ph lub wykres ciśnienie-entalpia. Można zatem powiedzieć, że wykres Molliera przedstawia wszystkie zmiany, jakim podlega czynnik chłodniczy na wykresie Ph, w celu wyciągnięcia wniosków na temat jego zachowania.

Na wykresie oś pionowa służy do przedstawienia ciśnienia bezwzględnego w skali logarytmicznej. Odniesienie do skali jest ważne na wykresie Molliera, ponieważ odległości między punktami nie są takie same jak w skali opartej na odległościach dziesiętnych. Oś pozioma pokazuje entalpię właściwą (reprezentowaną przez literę „h”), która jest mierzona w kJ na kilogram czynnika chłodniczego. Należy zatem zauważyć, że entalpię można zdefiniować jako ilość ciepła, która jest skoncentrowana w czynniku chłodniczym w danym stanie. Na wykresie Ph istnieją trzy odrębne strefy reprezentujące fizyczne stany czynnika chłodniczego.

Obszary te są ograniczone krzywą. Jest to krzywa Andrewsa. Krzywa Andrewsa wyznacza strefę cieczy, która znajduje się na lewo od tej krzywej, strefę cieczy i pary, wewnątrz krzywej, oraz strefę pary, na prawo od krzywej.

Przedstawienie linii nasycenia na wykresie Molliera

Wykres przedstawia linię nasycenia. Zbiega się ona z krawędzią krzywej dzwonowej dla zmiany fazy i jest linią o dużym znaczeniu. W rzeczywistości linia ta jest odpowiedzialna za oddzielenie strefy przegrzanej pary od strefy nasyconej cieczy. W dzwonie przemiany fazowej izotermy mają ten sam punkt odniesienia co izobary. Oznacza to, że przy danej kondensacji przy stałym ciśnieniu, temperatura również pozostanie stała. Jeśli chodzi o linie kondensacji, należy zauważyć, że są to linie proste. Należy również zauważyć, że punkt początkowy wykresu Molliera (punkt współrzędnych 0) znajduje się przy ciśnieniu 1 atmosfery i temperaturze 0º.

W tym momencie entalpia i entropia wynoszą zero. Należy również zauważyć, że wykres Molliera generalnie reprezentuje tylko jedną sekcję przestrzeni H-S. Oznacza to, że reprezentacje są generalnie ograniczone do najbardziej powszechnych ciśnień i temperatur. W ten sam sposób, tak zwana nasycona lub nienasycona strefa cieczy jest generalnie wykluczona.

Zastosowania wykresu Molliera

Wykres Molliera ma wiele zastosowań w codziennej działalności przemysłowej. Jednym z najważniejszych zastosowań wykresów Molliera dla entalpii ciśnienia są mechaniczne obwody chłodzenia. Obwody tego typu bazują na odwróconych cyklach Carnota, opartych na zasadzie skraplania lub odparowywania płynów w celu transportu energii cieplnej pomiędzy różnymi punktami.

Bardziej ogólnie można powiedzieć, że zastosowania wykresu Molliera obejmują te związane z branżą HVAC (która odnosi się do dowolnego systemu ogrzewania, wentylacji i/lub klimatyzacji), gdzie znajomość wykresu Molliera jest niezbędna do projektowania systemów klimatyzacji. Schemat ten pomaga zoptymalizować wydajność i efektywność różnych urządzeń. Jest on zatem wykorzystywany do określenia najlepszego skraplacza i parownika w systemie zamkniętym. Warto również wiedzieć, jaki typ sprężarki jest najlepszy dla każdego z tych systemów. Wreszcie, jest on niezbędny do określenia ilości czynnika chłodniczego, który ma być użyty w systemie oraz do określenia efektywności energetycznej systemu jako całości.

Cechy

Poniżej przedstawimy szczegółowo niektóre cechy wykresu Molliera w jego graficznej reprezentacji.

Grafika: W odniesieniu do samej reprezentacji graficznej, wykres ciśnienie-entalpia dla gazu lub płynu chłodniczego jest tworzony na wykresie Molliera. Na tym diagramie zmienne termodynamiczne są przedstawione wzdłuż trzech linii.

Wartości: W odniesieniu do wartości znalezionych na wykresach można wyróżnić następujące elementy:

Linie izobar: Są to poziome linie wskazujące stałe ciśnienie.

Linie izoentalpii: Zestaw pionowych linii, w których entalpia jest przedstawiona w postaci stałej.

Linie izotermiczne: Zestaw linii reprezentujących stałą temperaturę w zależności od regionu, w którym się znajdują. Tak więc, jeśli znajdują się w obszarze mieszania cieczy i gazu (wewnątrz dzwonu), ponieważ temperatura będzie zmieniać się w taki sam sposób jak ciśnienie, linie izotermiczne będą poziome i równoległe do izobar. W przypadku strefy cieczy i strefy gazu (po bokach dzwonu) zmiany ciśnienia i entalpii będą zależeć od ciepła właściwego płynu. W przypadku cieczy ciepło właściwe nie będzie związane z ciśnieniem. Dlatego linie izotermiczne będą się zmieniać tylko w odniesieniu do entalpii i będą wykreślane pionowo.

Jeśli płyn jest w stanie gazowym, ciepło właściwe zmienia się wraz z ciśnieniem, a izoterma zmienia się w odniesieniu do entalpii i ciśnienia, tworząc krzywą

 

Areacademy, zwycięzca nagrody Inicjatywa Przemysłowa Roku przyznanej przez ACR News Awards.