「冷凍機械ってどうやって冷却しているの?」
「冷凍サイクルについて体系だった知識が欲しい」
こんな方に向けて記事を書きました。
どーも、つね(@output21599994)です!
今回は、冷凍機械責任者の資格学習の中で
一番のキモとなる冷凍サイクルについて、まとめました。
冷凍サイクルに入る前に、基礎知識として、
顕熱と潜熱、飽和蒸気圧と温度について、説明します。
顕熱と潜熱について
冷凍サイクルの解説に入る前に、検閲と潜熱について解説します。
顕熱:物体の温度変化に費やされる熱
潜熱:物体の状態変化に費やされる熱
です。水を例に説明すると、
■水の顕熱(0℃→100℃)
4.19kJ/kg・℃×100℃×1kg=419kJ
■水の潜熱(100℃の液体→100℃の気体)
2258.5kJ/kg×1kg=2258.5kJ
ここでイメージしてほしいのは、潜熱が持つエネルギーの大きさです。
0℃→100℃に上げるエネルギーよりも、
液体→気体に状態変化させるエネルギーのほうが大きいのです。
冷凍サイクルではこの潜熱をうまく使って冷却しています。
飽和蒸気圧と温度
続いて、重要なのが圧力と沸点の関係です。
山の頂上に行くと、水が100℃以下で沸騰するという話を
聞いたことがありませんか?
これは山の頂上が気圧が低いため、沸点が低くなっているためです。
通常の気圧(大気圧1013hPa)では水は100℃で沸騰しますが、
気圧が低いところでは沸点が下がり、
気圧の高いところでは沸点は上がります。
イメージとしては、気圧が高いと、押さえつけられる力が働くため、
水分子が蒸気に状態変化しづらくなり、沸点が上がります。
冷凍サイクルでこのイメージは重要です。
冷凍サイクル
冷凍サイクルは4つの機械から構成されています。
・圧縮機(コンプレッサー)
・凝縮器(コンデンサー)
・膨張弁(エキスパンションバルブ)
・蒸発器(エバポレーター)
圧縮機(コンプレッサー)
冷媒ガスの圧力を上げ、
気体の沸点を上げます(液体になりやすくなる)
凝縮器(コンデンサー)
冷媒ガスを冷却し、気体→液体の状態変化を起こすのですが、
気体の圧力が高いため、沸点が高く、液体になりやすい状態、
つまり状態変化に必要なエネルギーが小さくなります。
膨張弁(エキスパンションバルブ)
熱負荷に応じて、冷却装置を効率よく安定運転させるため、
冷媒流量を調整しています。
蒸発器(エバポレーター)
液体になった冷媒を蒸発器で液体→気体に状態変化させる
潜熱で周囲を冷却します。
以上、【わかりやすい】冷凍サイクルの原理でした!
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