Termodynamiczne podstawy obiegów chłodniczych i kriogenicznych

Termodynamiczne podstawy obiegów chłodniczych i kriogenicznych

rok wydania: 2016
ISBN: 978-83-7493-933-1
ilość stron: 264
format: A5
oprawa: miękka

Opis

Współcześnie w każdej dziedzinie życia wykorzystywane są urządzenia chłodnicze, a chłodnictwo jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dyscyplin wiedzy, nauki i techniki. Każdy z nas ma kontakt z łańcuchem chłodniczym produktów spożywczych, którego poszczególnymi „ogniwami” są: obróbka, konserwacja, przechowywanie i transport żywności (od domowych chłodziarek, lad chłodniczych, hal supermarketów przez samochody, kontenery i wagony chłodnicze do wielkich chłodni składowych i dystrybucyjnych). Korzystamy z klimatyzacji w budynkach i obiektach użyteczności publicznej (urzędy, banki, domy towarowe, restauracje, hale sportowe), w domach jednorodzinnych, środkach transportu i komunikacji (od górniczych pojazdów podziemnych przez samochody, autobusy do samolotów i pojazdów kosmicznych). Każde centrum obliczeniowe, każdy obiekt elektroniczny czy serwer komputerowy wymaga chłodzenia, niekiedy bardzo intensywnego, warunkującego jego poprawną i bezawaryjną pracę. Każda gałąź przemysłu spożywczego, chemicznego, rolnictwo, energetyka czy medycyna potrzebują „zimna”.

W technice chłodniczej znanych i wykorzystywanych jest wiele metod i termodynamicznych sposobów obniżenia temperatury. Powszechnie temperaturę obniżoną w stosunku do temperatury początkowej obiektu lub w stosunku do temperatury jego otoczenia uzyskuje się i utrzymuje w sposób ciągły za pomocą sprężarkowych urządzeń chłodniczych, tj. ziębiarek czy skraplarek, realizujących tzw. obiegi lewobieżne.

W ujęciu ogólnym obieg jest ciągiem procesów termodynamicznych i przemian czynnika roboczego, który odtwarza się w analogiczny sposób w kolejnych chwilach w układzie aparatów, maszyn i urządzeń tworzących system. Interpretacją graficzną obiegu na wykresie fazowym, na którego osiach odłożono parametry stanu konieczne i wystarczające do określenia stanu równowagi czynnika, jest linia zamknięta.

Pojęcie obiegu zostało utworzone właśnie w związku z cyklicznym przechodzeniem (obieganiem) czynnika o specyficznych własnościach po linii zamkniętej, tzn. wyjściem ze stanu początkowego przejściem przez każdorazowo te same stany termodynamiczne (realizacja tych samych procesów i przemian) i powrotem do stanu początkowego.

Czynnikiem obiegowym w ziębiarkach sprężarkowych jest gaz, para dowolnej cieczy, która spełniając kryteria stawiane czynnikom roboczym (ziębnikom) umożliwia realizację kolejnych przemian w obiegu zamkniętym i uzyskanie wymaganego efektu cieplnego.

Technika chłodnicza, podobnie jak inne gałęzie wiedzy, ulega ciągłym przeobrażeniom, ponieważ dynamicznie rozwija się. Stara się sprostać wielu wymaganiom współczesnych czasów wynikającym z konieczności oszczędności energii, ochrony środowiska naturalnego i sięgania po źródła energii odnawialnej; reaguje na nowości i mody, tj. nowe technologie, nowe czynniki chłodnicze, miniaturyzację, mające poprawić komfort życia. Pojawiają się zupełnie nowe rozwiązania procesowe i czynniki chłodnicze, ale również te kiedyś odrzucone zaczynają ponownie cieszyć się zainteresowaniem. W porównaniu z obecnymi trendami okazują się bowiem nowatorskie, ekologiczne, termodynamicznie uzasadnione, ekonomicznie opłacalne. To wszystko wymaga jednak dobrej znajomości podstaw termodynamicznych. Projektanci i konstruktorzy są zmuszani już na etapie obliczeń cieplnych i koncepcji sięgać po rozwiązania optymalne; projektować takie obiegi termodynamiczne do realizacji, które dla danych warunków i wymagań zagwarantują maksymalizację efektów.

Odpowiedzią na rosnąca popularność chłodnictwa i specjalistyczną wiedzę o nim jest niniejszy podręcznik poświęcony termodynamicznym obiegom lewobieżnym realizowanym w ziębiarkach, pompach ciepła, systemach kriogenicznych, ze szczególnym uwzględnieniem współczesnych czynników do ich realizacji. Powstał on na podstawie wieloletniego doświadczenia dydaktycznego i prac naukowo-badawczych prowadzonych przez autorów w Instytucie Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej, w Zakładzie Chłodnictwa i Pomp Ciepła.

Autorzy adresują ten podręcznik do studentów wydziałów mechanicznych, mechaniczno-energetycznych, energetycznych, inżynierii sanitarnej i ochrony środowiska uczelni technicznych prowadzących specjalność chłodnictwo, ciepłownictwo, klimatyzacja, pompy ciepła, odnawialne źródła energii, kriogenika. Może on okazać się przydatny dla pracowników naukowych, inżynierów, techników zatrudnionych w placówkach naukowych, biurach projektów, firmach produkujących i eksploatujących urządzenia chłodnicze. Może być również ciekawą lekturą dla osób nieprofesjonalnie zainteresowanych omawianym zagadnieniem.