Vízgazdálkodás, 1974 (14. évfolyam, 1-6. szám)
1974-04-01 / 2. szám
2. ábra. Véghőmérsékletek a hőtranszformációban 3. ábra. Körfolyamat veszteségmentes hőszivattyúban (T—S diagramban) 4. ábra. Hőszivattyú CARNOT körfolyamat (T—S diagram) hetséges — a folyamat tendenciáját vizsgálva — hogy az 1. ábra jelölése szerint — a kompresszor a 'közel száraz gőzt (NH3, freon stb.) szívja (1) és — összenyomja úgy, hogy túlhevítetté (2) ne váljon. (L munka bevezetésével.) — A komprimált gőz egy hőcserélőn át áramoljon (kondenzátor), ahol lecsapódik, és a Q hőmennyiséget leadja (3), miközben a t"2 hőmérsékletű közeget f'2 C°-ra melegíti (II. kör.) — a még magas nyomáson levő közeg egy fojtószelep után nyomását veszti expandál és ennék következtében lehűl (4) és 5. ábra. Hatékonysági szám, a hatáshőmérsékletek függvényében ismét egy hőcserélőibe kerül (elpárologtató), áhol Qo hőmenynyiséget képes felvenni, melynek eredménye, hogy a t\ hőfokú közeg t'\ C°-ra hűl, miközben to hőmérsékleten a hűtőközeg elpárolog és a folyamat kiindulási pontjához (1) érkezik. — A 2. ábra a hőt leadó, a hőt közvetítő és átvevő közeg hőmérsékletalakulásait szemlélteti (az ábrázolásnál csak a kezdő és végállapot helyes). A soron követett hőszállításnál szembetűnő, hogy a hidegebb közegből kivett Q0 hőmennyiségnél L-el nagyobb, Q — Qo h érkezik a hasznos oldalra — természetesen a valóságos veszteségeket elhanyagolva — mert visszanyerhető annak a munkának a hőegyenértéke (L), amelyet a közvetítő közeg összenyomására kell fordítani (CARNOT folyamatban). A hőtranszformációt T—S koordinátarendszerben szemlélve, ahol T[K°] a komprimált hűtőközeg abszolút hőfoka, T0[K°] fojtószelep utáni legalacsonyabb közeg hőfoka, entrópia, akkor nyomon követhető a 3. veszteségmentes, a 4. ábrán a CARNOT folyamat szerinti hőszivattyúzás. kcal K° ábrán a Az utóbbi folyamat akkor játszódik, ha azt követően 3—4 pontok között adiabatikus expanzió és 'teljes izotermikus kondenzáció áll fenn. Ez viszont akkor lehetséges, ha a (2) pont a határgörbén nem esik kívül. Hőszivattyúzás jelenségeit tekintve, szinte analógiaként mondható, hogy ami — folyadékszállításnál a „H” emelőmagasság, — eléktromos áramnál az „U” potenciálkülönbség, — hőszivattyúnál az a (T — To) abszolút hőmérsékletkülönbség. Ismerve a hőtan! összefüggéseket, felmerülhet a kérdés, miért kell bonyolult módszert alkalmazni melegítésre, mikor az elektromos energiának közvetlen hővé alakításával is lehetséges lenne? Az elektromosság alaptörvénye alapján 1 kWh 860 kcal, ezért Qo hőmennyiség többletet és ennek következtében gazdaságos melegítést jelent a Q = Qo + Ь összefüggés következtében. Hőátvitel hatékonysága A hőszivattyúzás watthőhöz viszonyított gazdaságossága — előbbiek alapján — nyilvánvaló. Hatékonyságának mértéke azonban kifejezhető azzal, hogy a befektetett mechanikai munka hőegyenértékének (L), hányszorosa juthat hasznos felhasználásra. Amennyiben Q — = e hányados a mérőszám, akkor — természetesen veszteségmentes körülmények között — a hűtőközeg SADI CARNOT felfedezése szerint viselkedik T 1 T-T0 ' !_To_ T ahol T és T0 az előbbiekben ismertetett ábszolut hőmérsékletet jelenti. Az 5. ábra fo = + 20 C°, í0 = + 10 C° és t0 = + C° alsó hőmérsékletek esetére rögzíti — veszteségmentes esetekben — a különböző „t” C°-okhoz tartozó „ec” hőátviteli hatékonyságainak mutatóit. Példa: t'\ = 40 C° termálvíz hőfökát t'2 = 50 C°-ra kívánják emelni; (II. oldal) hőszivattyúval. Rendelkezésre áll t\ — 30 C° zuhanyokból elfolyó csurgalékvíz, amelyet az elpárologtató méretei alapján t"i = 20 C°-ra lehet 'hűteni. Komprimált hűtőközeg hőfoka t = 55 C°, az elpárologtatóban a középhőmérséklet to= 10 C°. 54
