Apunts de màquines tèrmiques consumidores d'energia mecànica. Apunts ampliats de Tecno´Lògics Bellvitge i D.Caparrós

1. TERMODINÀMICA
Màquines tèrmiques consumidores
d’energia mecànica
2n Batxillerat
INS Frederic Mompou
Curs 2012-2013

2. MT consumidores d’ energia mecànica
Característiques generals
• Són màquines en les quals cal fer un treball
perque provoquin un flux d’energia tèrmica o
calor des d’un focus fred a un de calent
• Els refrigeradors i les bombes de calor
treballen entre dues fonts termiques a diferent
temperatura
•Extreuen calor d’una font tèrmica de baixa
temperatura
• Cedeixen calor a una font tèrmica a alta
temperatura
• Operen dins un cicle.

3. MT consumidores d’ energia mecànica
Màquina frigorífica o refrigerador
Objectiu: extreure calor de la font freda
Bomba de calor
Objectiu: aportar calor a la font calenta

4. Màquina frigorífica o refrigerador
La refrigeració consisteix a fer que la temperatura
d’una càmara baixi i es mantingui per sota de la de
l’ambient. Per fer-ho cal provocar un flux d’energia
tèrmica antinatural, extraient la calor d’un focus fred i
cedint-la a un de calent.
Això només és possible
mitjançant una màquina
que faci un treball sobre
el sistema

5. Màquina frigorífica o refrigerador
La màquina frigorífica més emprada és el compressor
Aquestes màquines funcionen amb un circuit tancat, en el qual un gas (fluid
criogènic) se sotmet a una compressió que el fa condensar i a una expansió
que el vaporitza.
Durant la vaporització s’extreu calor de l’espai que cal refrigerar (font freda)
i en la condensació se’n cedeix cap a l’exterior (font calenta).

6. Màquina frigorífica o refrigerador
•Evaporador : Extreu calor (Qc) en forma de gas de la font que cal refrigerar ( Tc)
•Compressor: Aspira el gas ( fa W) procedent de l’ evaporador cap al condensador
•Condensador: Liqua el gas i cedeix calor (Qh) cap a l’ exterior ( Th)
•Sistema d’ expansió: Disminueix la Tª i P del líquid i comença a vaporitzar-se.
El gas (fluid refrigerant)
és un fluid criogènic,
amb una calor latent de
vaporitzacio elevada, una
pressió d’evaporació
superior a l’atmosfèrica i
teòricament inocu pel
mediambient, al contrari
que els antics CFCs
(clorofluorocarbonats),
molt agressius per a la
capa d’ozó.

7. Màquina frigorífica o refrigerador

8. Diagrama pV : Cicle de Carnot invers

9. refrigeradors
Màquines frigorífiques
congeladors

10. Màquina frigorífica o refrigerador
Coeficient d’eficàcia o coeficient d’operació (de manera inversa
a l’eficiència d’una màquina tèrmica)
Eficiència màxima ( assimilada a la
màquina de Carnot)
COP < COPc

14. Bombes de calor
Són essencialment refrigeradors
on s’aprofita la calor cedida al
condensador per escalfar un
recinte.
S’anomena bomba perquè
bombeja calor des d’una font freda
a una de calenta.
Tanmateix, també pot actuar a
l’inrevés, com a refrigerador. Així,
hi ha sistemes que a l’hivern
cedeixen la calor del condensador
a un corrent d’aire i escalfen una
estança. A l’estiu es fa passar
l’aire per l’evaporador i s’obté una
refrigeració.

15. Bombes de calor

16. Bombes de calor
Coeficient d’eficàcia
En una bomba de calor ens interessa
coneixer el treball necessari, no tant
per extreure la calor Qc, sino per
cedir-la a la font calenta Qh.

21. Dubtes??