سیکل های واقعی تبرید
1-سیکل تبرید هوایی
2-تبرید تراکم
3-جذبی
4-ترموالکتریک
5-سیکل مغناطیسی
سیکل تبرید هوایی را سیکل بل کلمن( Bell Coleman )گویند.
سیال عامل هوااست که ارزان ؛سهل الوصول؛سمی نیست؛بر فلزات و اجزای سیکل اثرات مخربی ندارد برای محیط زیست هم خطرناک نیست ولی در سیکل های واقعی چون COPبه سیال عامل بستگی دارد این سیکل دارای COP کمی است یعنی به ازاء تناژ تبرید لازم ؛بایستی توان زیادی برای کمپرسور مصرف کنیم.
مشکل بعدی ؛خواص حرارتی هوا کم است لذا باید دبی سیال عامل را زیاد انتخاب کرد تا بتواند کرمای لازم را جذب یا دفع نماید؛پس دستگاه تبرید بزرگ میشود که غیر منطقی است.
قبلا از کمپرسور های سیلندر پیستون بخصوص در کشتی ها برای حمل گوشت استفاده می شده است
در حال حاضر بدین منظور استفاده نمی شود فقط درهواپیما های جت که هوای فشرده توسط کمپرسور جت (کمپرسورجریان محوری یا دوار) و تهویه مطبوع هواپیما استفاده می شود.
در این سیکل هوا نقش گاز کامل را بخاطر فشار و دما دارد و ضمن عبور از شیر سرد نمی شود و حتما بایستی از توربین برای سرد شدن استفاده شود.
2- 1:تراکم آیزنتروپیک
3-2:انتقال حرارت در فشار ثابت
4-3:انبساط آیزنتروپیک
1-4: انتقال حرارت در فشار ثابت
سیکل خنک کن هواپیما با سیکل باز
در شکل زیر سیکل گازی با بازیابی نشان داده شده است:
سرمایش با بازیابی توسط تجهیز سیکل به یک مبدل گرمایی ؛با جریان ناهمسو ؛انجام می شود.
بدون بازیابی ؛کمترین دمای ورودی به توربین برابر با To(دمای اطراف یا دمای هر محیط خنک کن دیگر)
است.با بازیابی ؛ گاز پر فشار قبل از انبساط در توربین تا دمای T4خنک می شود
دمای خروجی از توربین (که مینیمم دما در سیکل است)کاهش یابد.
با تکرار این فرایند می توان دماهای بسیار پایین را ایجاد کرد.
بررسی و تحلیل ترمو دینامیکی:
هواپیمایی در ارتفاع ft 36000 هوا را تحت فشار psi3.1 , دمای R 412 دریافت وتا فشار psi 45 متراکم می کندوپس از مبدل حرارتی در نقطه 3 تاR 610 خنک میشود
مجددا در توربین انبساطی تا فشار 10.11 منبسط میگرداند
راندمان کمپرسور .85 وتوربین .90 ودبی جریان 600 lb/min می باشد
انتروپی vr انتالپی Pr فشار دما نقاط سیکل ارتفاع
0.591 158 124.7 1.21 14.7 520 1 زمین
0.670 71 171.0 3.70 45 716 2
0.697 51.5 193.0 5.80 45 810 2'
0.638 98 150.5 2.40 45 630 3
0.562 215 109.0 0.79 10.11 460 4
0.576 190 115.0 0.91 10.11 475 4'
0.535 285 98.0 0.53 3.1 412 1 36000
0.721 42 212.0 7.80 45 884.8 2
0.731 38 218.0 8.50 45 968.3 2'
0.630 98 150.0 2.30 45 610 3
0.596 151 125.5 1.29 10.11 530 4
0.599 146 128.1 1.36 10.11 538 4'
محاسبات:
T2/T1=(P2/P1)^k-1/k=(v1/v2)^k-1
V1=RT1/P1=.37*412/3.1=49.17
V2=RT2/P2=.37*885.49/45=7.28
P2=P3 V3=V2*T3/T2=7.28*610/885=5
V4=RT4/P4=.37*530/10.11=19.39
T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=412*(45/3.1)^1.4-1/1.4=885R
بازده کمپرسور=Ws/Wa=h2-h1/h2'-h1=T2-T1/T2'-T1=425-(-47)/508-(-47)=..85
بازده کمپرسور=T2-T1/T2'-T1 T2'=968R
T3/T4=(P3/P4)^k-1/k ,T4=70f=530R
=Wa/Ws=h4'-h3/h4-h3=(T4'-T3)(T4-T3) ,T4'=.9*(70-150)+150=538Rبازده توربین
Wacom=h2'-h1=Cp(T2'-T1)=.24*(968-412)=133.44Btu/lbm
Wat=h3-h4'=Cp(T3-T4')=.24(150-78)=17.28 Btu/Lb
Wnet=133.2-17.28=115.9
q L=Cp( T1-T4')=.24(-47-(78))=-30 Btu/Lb
QL=m.* q L=(600)(30)=18000Btu/min
Cop= q L/Wnet=30/(133.2-17.28)=.259
نمودارهای T-S و p-v