Principiul de funcționare a instalațiilor frigorifice

Instalatiile frigorifice si pompele de caldura, sunt masini termice care au rolul de a

prelua caldura de la un mediu avand temperatura mai scazuta si de a o ceda unui mediu avand

temperatura mai ridicata, asa cum se observa si pe schema energetica din figura 1. Acesta

poate sa fie considerat cel mai simplu model de instalatie frigorifica, deoarece nu contine nici

un element de natura constructiva. Din acest punct de vedere, poate sa fie asimilat cu o "cutie

neagra", a carei functionare va fi analizata in continuare si care urmeaza sa fie "deschisa"

pentru a i se studia componenta si a i se releva secretele de proiectare, exploatare si

automatizare.

Fig. 1 Schema energetica a instalatiilor frigorifice si a pompelor de caldura

Mediul cu temperatura mai scazuta, de la care se preia caldura este denumit sursa

rece, iar mediul cu temperatura mai ridicata, caruia i se cedeaza caldura, este denumit sursa

calda. Deoarece au capacitate termica infinita, temperaturile surselor de caldura raman

constante chiar daca acestea schimba caldura.

Fluxul de caldura absorbita de la sursa rece a fost notat cu 0 Q& , iar fluxul de caldura

cedata sursei calde, a fost notat cu k Q& .

Conform principiului doi al termodinamicii, pentru transportul caldurii, in conditiile

prezentate, este necesar un consum de energie, notat cu P.

In cazul instalatiilor frigorifice, sursa rece se gaseste sub temperatura mediului

ambiant, iar procesul de coborare a temperaturii sub aceasta valoare, este denumit racire

artificiala.

Agentul de lucru, care evolueaza in aceste instalatii, este denumit agent frigorific.

Pentru a putea sa preia caldura de la sursa rece, agentul frigorific trebuie sa aiba

temperatura mai mica decat aceasta.

In timpul preluarii de caldura de la sursa rece, agentul frigorific se poate comporta in

doua moduri diferite:

- se poate incalzi marindu-si temperatura;

- poate sa-si mentina temperatura constanta.

Cele doua posibile variatii de temperatura (t) a agentului de lucru, de-a lungul

suprafetelor de schimb de caldura (S), sunt prezentate in figurile 2 si 3. Cu tr a fost notata

temperatura sursei reci, iar sagetile reprezinta sensul transferului termic (de la sursa rece la

agentul frigorific).

Este evident ca mentinerea constanta a temperaturii agentului frigorific in timpul

preluarii de caldura, este posibila numai in conditiile in care se produce transformarea starii de

agregare si anume vaporizarea.

Fig. 2 Incalzirea agentului de lucru in timpul

preluarii de caldura

Fig. 3 Absorbtia de caldura de la sursa rece, cu

mentinerea constanta a temperaturii