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Introduction à la réfrigération

Vue d'ensemble

Source : Alexander S Rattner et Christopher J Greer ; Département de génie mécanique et nucléaire, la Pennsylvania State University, University Park, PA

Cette expérience démontre les principes de réfrigération de compression de vapeur. Le cycle de compression de vapeur est la technologie dominante de réfrigération, dans la plupart les réfrigérateurs, les congélateurs, les systèmes de climatisation et les pompes à chaleur. Dans ce cycle, refroidissement (acquisition de chaleur) est réalisé avec une évaporation à basse pression de fluide frigorigène. Énergie thermique absorbé par évaporation est rejetée dans le milieu extérieur par condensation du fluide frigorigène à haute pression. Le travail mécanique est appliqué dans le compresseur pour élever le fluide de travail de basse à haute pression.

Alors que la technologie du froid est omniprésente, la dissimulation emballage et le fonctionnement autonome de la plupart des réfrigérateurs rend difficile à apprécier les principes de fonctionnement et les fonction des composantes clés. Dans cette expérience, un réfrigérateur de compression de vapeur rudimentaire est construit. Le compresseur est actionné manuellement avec une pompe à vélo, permettant l’appréciation intuitive du cycle de fonctionnement que l’expérimentateur devient partie intégrante du système. Des températures et des pressions de composant qui en résulte peuvent être interprétés comme les diagrammes thermodynamiques deh T-s et P-, qui capturent la variation des propriétés des fluides des États liquide-à-vapeur (pendant l’évaporation et la rosée).

Procédure

ATTENTION : Cette expérience implique des systèmes à des pressions élevées et l’utilisation des fluides frigorigènes, qui peuvent devenir toxiques à des concentrations élevées. S’assurer que des précautions raisonnables sont respectées et que les EPI approprié est usée. Assurer une ventilation adéquate lorsque vous travaillez avec des fluides frigorigènes.

1. fabrication de système de réfrigération (voir schéma et photo, Fig. 3)

Construire le compresseur de la vapeur de la première c

Résultats

P _haute	659 ± 7 kPa
P _faible	569 ± 7 kPa
T _ambiante	22,0 ± 1 °C
T _cond	25,0 ± Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Applications et Résumé Cette expérience a démontré les principes de réfrigération de compression de vapeur. Certes, le système expérimental entraîne des performances limitées - avec une faible capacité de refroidissement (Q_evap) et la petite levée (différence de température évaporateur à-de l’air ambiant). Cependant, il offre une introduction intuitive à la conception et de la physique de la compression de vapeur. Les étapes de l’analyse de données illustrent l’utilisation de T-s et... Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Tags Refrigeration Systems Impact Of Refrigeration Refrigerator Freezer Air Conditioner Heat Removal Vapor Compression Cycle Hand Pumped Refrigeration System Thermodynamic Cycle Working Fluid Refrigerant Vapor Dome Temperature Entropy Diagram Pressure Enthalpy Diagram ATTENTION : Cette expérience implique des systèmes à des pressions élevées et l’utilisation des fluides frigorigènes, qui peuvent devenir toxiques à des concentrations élevées. S’assurer que des précautions raisonnables sont respectées et que les EPI approprié est usée. Assurer une ventilation adéquate lorsque vous travaillez avec des fluides frigorigènes. 1. fabrication de système de réfrigération (voir schéma et photo, Fig. 3) Construire le compresseur de la vapeur de la première connexion à un port d’un vérin pneumatique double effet pour un tee-shirt de raccord de tuyau. Installer une valve Schraeder sur l’autre port du vérin pneumatique. Installer unidirectionnel (clapets) pour les deux autres ports de la té un pointant vers l’intérieur et l’autre pointant vers l’extérieur. Cela permet de réfrigérant à être tirées l’évaporateur et expulsé vers le condenseur à haute pression. En utilisant deux tees de tuyauterie plus, installer des jauges de pression en amont et en aval du compresseur. Une pompe à vélo haute pression sol sert à actionner le compresseur. Retirez le talon en caoutchouc (check valve composant) de la plomberie de pompe à vélo. Cela permettra le compresseur élargir et dessiner en fluide frigorigène entre coups de pompage. Connecter le tuyau de pompe à vélo à la valve Schraeder sur le compresseur. Former une mince bobine de tube aluminium (diamètre de 3,2 mm extérieur) d’agir comme le condenseur. Dans le système prototype (Fig. 3), la bobine a été formée en spirale enveloppant le tube d’aluminium autour d’un noyau de tube de caoutchouc rigide de diamètre 2,5 cm pour quatre tours (environ 50 cm de longueur totale). La longueur de bobine condensateur n’est pas critique pour cette expérience à petite échelle. Connectez une extrémité de la bobine condenseur à l’orifice ouvert du tuyau raccord té en aval de la jauge de pression à l’aide d’une raccord (partie #5272 K 291 a suggéré de McMaster Inc.) de compression. Installer un tuyau de PVC clair court dans deux coudes de tuyaux réductrice. Cette composante agira comme le réservoir de réfrigérant à haute pression. Relier le réservoir à la sortie du serpentin condenseur. Installer un robinet à boisseau sphérique dans un t tuyau avec un connecteur d’évasé AN/SAE. Ce sera le port de chargement. Connectez un compteur à aiguille sur un côté du té tuyau. Ce sera le détendeur. En utilisant le tube étroit en aluminium, connectez l’autre port du té tuyau jusqu’au bas du réservoir réfrigérant. Former une deuxième bobine de tube en aluminium d’agir comme l’évaporateur. Branchez sur cette entre l’entrée de prise et compresseur de soupape à pointeau. Remplir le système d’air comprimé (550 kPa si disponible) à travers le port de chargement. Un jet d’eau savonneuse permet d’identifier les éventuelles fuites de plomberie et effectuer les réparations nécessaires. Se connecter à thermocouples à des bobines condenseur et évaporateur pour mesurer la température. Figure 3 : a. diagramme des composants et des connexions au système de réfrigération compression vapeur expérimentale. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure. Figure 4 : Cycle de réfrigération compression de vapeur T - s (a) et P - h b diagrammes pour expérimental R-134 a. 2. charger le circuit de réfrigération Connectez le port moyen du fluide frigorigène charger le collecteur pour le port de chargement sur le réfrigérateur. Connecter une pompe à vide pour le port de basse pression du collecteur et un bidon de réfrigérant au port à haute pression. R134a est le réfrigérant plus couramment disponible et est utilisé ici. R1234ze(E) peut être une meilleure option, car sa pression de saturation faible permettraient plus facile fonctionnement du compresseur, et sa faible GWP permettrait de réduire les impacts environnementaux des éventuelles fuites. Faire fonctionner la pompe de vide et de progressivement ouvrir toutes les vannes de système pour enlever tout l’air. Brièvement, ouvrir la vanne bac réfrigérant pour effacer tout l’air de l’Assemblée. Une fois que le vide est réalisé, isoler la pompe à vide et ferme le port à basse pression sur le fluide frigorigène charger collecteur. Inverser le bac réfrigérant et injecter le liquid réfrigérant dans le système jusqu'à ce que le niveau dans le réservoir à haute pression est légèrement au-dessus du niveau de la soupape à pointeau. 3. fonctionnement Ajuster la valve à aiguille jusqu'à ce qu’il est à peine ouvert. Fonctionner le réfrigérateur par pompage de la pompe à vélo reliée au vérin pneumatique compresseur. Suivre les côtés haute et basse pressions et les températures d’évaporateur et du condenseur jusqu'à ce que l’état d’équilibre est atteints. Enregistrer ces pressions et températures. Notez que la plupart manomètres pression gage de rapport. Cela peut être converti à la pression absolue en ajoutant environ 101 kPa. Indiquer les points d’État (1-4) et environ reliant les courbes sur les diagrammes de T-s et P-h (Fig. 4). Passer à... 0:06 Overview 0:52 Principles of Refrigeration and the Vapor Dome 4:04 Constructing the Hand-pump Refrigerator 7:40 Charging and Operating the Refrigerator 9:17 Results 10:48 Applications 11:45 Summary Vidéos de cette collection: Now Playing Introduction à la réfrigération Mechanical Engineering 24.6K Vues Flottabilité et traînée sur les corps immergés Mechanical Engineering 29.9K Vues Stabilité des vaisseaux flottants Mechanical Engineering 22.3K Vues Propulsion et poussée Mechanical Engineering 21.1K Vues Réseaux de canalisations et pertes de charge Mechanical Engineering 58.0K Vues Refroidissement et ébullition Mechanical Engineering 7.7K Vues Ressauts hydrauliques Mechanical Engineering 40.9K Vues Analyse des échangeurs de chaleur Mechanical Engineering 27.9K Vues Anémomètre à fil chaud Mechanical Engineering 15.5K Vues Mesure des écoulements turbulents Mechanical Engineering 13.5K Vues Visualisation de l'écoulement après un corps non profilé Mechanical Engineering 11.8K Vues Impact d'un jet sur un plan incliné Mechanical Engineering 10.7K Vues L'approche de la conservation de l'énergie pour l'analyse des systèmes Mechanical Engineering 7.3K Vues Conservation de la masse et mesures de débit Mechanical Engineering 22.6K Vues Détermination des forces d'impact sur une surface plane via la méthode des volumes de contrôle Mechanical Engineering 25.9K Vues Confidentialité Conditions d'utilisation Politiques Contactez-nous RECOMMANDER À LA BIBLIOTHÈQUE NEWSLETTERS JoVE Recherche JoVE Journal Collections de méthodes JoVE Encyclopedia of Experiments Archives Enseignement JoVE Core JoVE Science Education JoVE Lab Manual JoVE Business JoVE Quiz JoVE Playlist Faculty Site Auteurs Vue d'ensemble Processus de publication Comité éditorial Domaines et politique de publication Révision par les pairs FAQ Soumettre Bibliothécaires Vue d'ensemble Témoignages Abonnements Accès Ressources Conseil consultatif des bibliothèques FAQ À PROPOS DE JoVE Vue d'ensemble Direction Blog JoVE Help Center JoVE Sitemap Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 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