วัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอvaporcompression

วฏั จักรการทาํ ความเย็นแบบอดั ไอ วฏั จกั รการทําความเยน็ แบบอดั ไอ (Vapor-Compression Refrigeration Cycle) เปน วฏั จักรการทาํ ความเยน็ ทใ่ี ชก นั อยา งกวา งขวางในอตุ สาหกรรมการทาํ ความเยน็ และการปรบั อากาศ โดยวฏั จักรการอดั ไอนี้ ทาํ งานโดยการอดั ไอสารทําความเยน็ ใหม ีความดนั สูงขน้ึ 3 Qcond 2 Expansion Condenser Wcomp Device Evaporator 1 4 Qevap Compressor ภาพที่ 1.1 Schematic Diagram ของวฏั จักรการทาํ ความเย็นแบบอัดไอ [1]P 3 Pcond a 2 b4 Pevap 1 Work of Loss of Refrigerating Effect Compression Refrigerating Heat Rejection Effect hภาพท่ี 1.2แผนภาพ P-h Diagram ของวัฏจักรการทาํ ความเยน็ แบบอัดไอ [1] ภาพท่ี 1.2 แสดงแผนภาพ P-h ของวัฏจักรการทาํ ความเยน็ แบบอดั ไอ จากรปู จะเห็นไดวาสภาวะของสารทาํ ความเยน็ ทท่ี างออกของคอนเดนเซอรแ ละอีวาโปเรเตอร จะมีสภาวะเปน ของเหลวอ่ิมตัว (Saturated Liquid) และไออิ่มตวั (Saturated Vapor) ตามลําดบั การพจิ ารณากระบวนการตาง ๆที่เกย่ี วของกบั วัฏจักรการทาํ ความเยน็ นี้ จะพิจารณาโดยท่ีไมค าํ นงึ ถึงผลของการสูญเสยี ตาง ๆ ที่เกดิ ขนึ้ ในระบบ อาทิเชน การสูญเสียเนอ่ื งจากแรงเสยี ดทาน, การสูญเสียเนื่องจากความรอ นถา ยเท

2และการสญู เสียเน่ืองจากความดันทีล่ ดลง (Pressure Drop) โดยที่ในวฏั จักรการทาํ ความเย็นแบบอดั ไอน้นั จะประกอบดว ยกระบวนการตา ง ๆ ดงั ตอ ไปน้ี กระบวนการอดั ตัว (Compression Process) กระบวนการอดั ตัว ชวง 1-2 โดยคอมเพรสเซอรท าํ การดูดไอสารทําความเยน็ จากอีวาโปเรเตอรจากนน้ั ทาํ การอัดจนสารทําความเยน็ นัน้ มคี วามดนั สงู ถงึ ความดนั ของคอนเดนเซอร ซึง่ การอัดนจ้ี ะดาํ เนนิ การภายใตกระบวนการไอเซนโทรปค (Isentropic Process) โดยไอของสารทําความเยน็ ท่เี ขาสูคอนเดนเซอรน ้ัน จะมีสภาวะเปน ไอรอ นยวดยง่ิ (Superheated Vapor)สมรรถนะของวฏั จกั รการทาํ ความเยน็ แบบอดั ไอ สมรรถนะของวฏั จกั รจะพจิ ารณาในรปู ของสมั ประสิทธข์ิ องสมรรถนะ (COP) โดยจะหมายถงึอัตราสวนระหวา งอตั ราการถา ยเทความรอ นของอีวาโปเรเตอร (Qevap ) งานในการอัดคอมเพรสเซอร(Wcomp ) โดยทป่ี รมิ าณความรอนเหลา น้ี สามารถหาไดจากคณุ สมบัติทางเทอรโมไดนามิกสของสารทําความเยน็ ทส่ี ภาวะตา ง ๆ ซึ่งสมรรถนะของวัฏจักรนน้ั สามารถเขียนเปนสมการไดดงั นี้โดยที่ COP = Qevap (1.1) Wcomp (1.2) (1.3) Qevap = m& (h1 − h4 ) (1.4) Wcomp = m& (h2 − h1 )ดังนนั้ COP = (h1 − h4 ) (h2 − h1 )เมอื่ h1 = เอนทัลปจ ําเพาะทีท่ างเขาของคอมเพรสเซอร ⎛⎜⎝⎜ kJ ⎟⎟⎠⎞ kg h2 = เอนทลั ปจ าํ เพาะท่ีทางออกของคอมเพรสเซอร ⎜⎝⎜⎛ kJ ⎞⎟⎟⎠ kg h4 = เอนทลั ปจ าํ เพาะที่ทางออกของอวี าโปเรเตอร ⎜⎝⎛⎜ kJ ⎠⎟⎞⎟ kg m& = อตั ราการไหลโดยมวลของสารทาํ ความเยน็ ⎛⎜ kg ⎞⎟ ⎝s⎠

3 START No Input Operating Conditions Guess Pm Cal. Motive Nozzle Outlet Conditions Cal. Suction Nozzle Outlet Conditions Guess Rm Cal. Mixing and Diffuser Outlet Conditions No Rm = xde Yes Cal. Ejector Component AreasCal. Performance of Ejector and Conventional Refrigeration Cycle Obtain Maximum COP ratio Yes STOP

4 ภาพท่ี 1.3Flow Chart การคาํ นวณในการออกแบบอีเจคเตอรแ บบการไหลสองสถานะ เอกสารอา งอิง[1] ASHRAE, 1969, ASHRAE Handbook-Guide and Data Book, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineering, pp. 151-158 (Chapter 13).[2] Kornhauser, A.A., 1990, “The Use of an Ejector as a Refrigerant Expander”, Proceedings of the 1990 USNC/IIR-Purdue Refrigeration Conference, Purdue University, pp. 10-19.[3] Domanski, P.A., 1995, “Theoretical Evaluation of the Vapor-Compression Cycle with a Liquid-Line / Suction-Line Heat Exchanger, Economizer and Ejector”, National Institute of Standards and Technology, NISTIR-5606, pp. 1-30. [4] Harrell, G.S. and Kornhauser, A.A., 1995, “Performance Tests of a Two-Phase Ejector”, Proceedings of the Thirtieth Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Orlando, FL, pp. 49-53.