Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » دورة التبريد بالضغط البخاري

دورة التبريد بالضغط البخاري

1834
  • Oliver Evans
  • Jacob Perkins
  • Alexander Twining
Vapor-compression refrigeration system in mechanical engineering lab.

(صورة توضيحية فقط)

دورة ضغط البخار هي الديناميكية الحرارية العملية المستخدمة في معظم المضخات الحرارية. تتضمن أربع مراحل: ضغط بخار المُبرِّد، وتكثيفه إلى سائل عالي الضغط مع إطلاق الحرارة، وتمدده عبر صمام إلى مزيج من السائل والبخار منخفض الضغط، وتبخره إلى بخار منخفض الضغط مع امتصاص الحرارة. تعمل هذه الدورة بكفاءة على نقل الطاقة الحرارية عكس اتجاه تدفقها الطبيعي.

دورة ضغط البخار هي حجر الأساس في التبريد والتسخين الحديثين مضخة التكنولوجيا. إنها تستفيد من المبدأ الفيزيائي لـ الحرارة الكامنة في عملية التبخر، تمتص المادة أو تطلق كمية كبيرة من الطاقة أثناء تحولها من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. وتستخدم هذه الدورة سائلاً متطايراً يُسمى المُبرِّد.

تبدأ العملية عند الضاغط، الذي يسحب بخار المُبرِّد ذي الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المنخفضة، ويضغطه ليتحول إلى بخار مُحمَّص ذي ضغط عالٍ ودرجة حرارة عالية. يتطلب هذا جهدًا ميكانيكيًا كبيرًا. بعد ذلك، يتدفق البخار الساخن إلى المكثف، وهو مُبادل حراري، حيث يُطلق الحرارة إلى البيئة المحيطة الأكثر دفئًا (مثل الهواء الخارجي في الصيف) ويتكثف إلى سائل ذي ضغط عالٍ. المرحلة الثالثة هي صمام التمدد (أو أنبوب شعري)، حيث يتعرض السائل ذو الضغط العالي لانخفاض سريع في الضغط، مما يُسبب عملية تُسمى التبخر المفاجئ. ينتج عن ذلك خليط من السائل والبخار ذي ضغط منخفض ودرجة حرارة منخفضة. أخيرًا، يدخل هذا الخليط البارد إلى المُبَخِّر، وهو مُبادل حراري آخر، حيث يمتص الحرارة من البيئة المحيطة الأكثر برودة (مثل الهواء الداخلي في الصيف)، مما يؤدي إلى غليان السائل المتبقي وتحوله إلى بخار. ثم يعود هذا البخار ذو الضغط المنخفض إلى الضاغط، وتتكرر الدورة. من خلال عكس أدوار المكثف والمبخر، يمكن للنظام توفير التدفئة بدلاً من التبريد.

UNESCO Nomenclature: 3322
– Mechanical engineering

يكتب

Thermodynamic Cycle

خلل

Revolutionary

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • فهم الحرارة الكامنة بقلم جوزيف بلاك
  • قانون بويل وقانون تشارلز يصفان سلوك الغاز
  • تطوير ضواغط ميكانيكية مبكرة للعمليات الصناعية
  • اكتشاف أن السوائل المتطايرة مثل الأثير تسبب التبريد عند التبخر السريع

التطبيقات

  • الثلاجات والمجمدات المنزلية
  • أنظمة تكييف الهواء للمباني والمركبات
  • التبريد على نطاق صناعي لمصانع معالجة الأغذية والمواد الكيميائية
  • cryogenics for liquefaction of gases like nitrogen and oxygen
  • مبردات لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التجارية الكبيرة

براءات الاختراع:

  • GB Patent 6662 (Jacob Perkins, 1834)

أفكار ابتكارية محتملة

  • ضواغط محمل مغناطيسية خالية من الزيت للقضاء على خسائر الاحتكاك وتحسين الموثوقية
  • مبادلات حرارية دقيقة القنوات للمكثفات والمبخرات لزيادة مساحة السطح وكفاءة نقل الحرارة
  • صمامات التمدد الإلكترونية للتحكم الدقيق في تدفق المبرد، مما يحسن الكفاءة على نطاق أوسع من الظروف
  • refrigerant-free cycles using magnetic (magnetocaloric) or صوتي (thermoacoustic) principles
  • دورات ضغط بخارية مصغرة لتبريد الأجهزة الإلكترونية الشخصية والروبوتات الدقيقة
  • أنظمة التبريد المتتالية باستخدام دورات متعددة متداخلة مع مبردات مختلفة لتحقيق درجات حرارة منخفضة للغاية
  • دورات التبريد المعززة بالقاذف والتي تستخدم الحرارة المهدرة لتقليل عبء عمل الضاغط
  • تطوير مبردات ذات قدرة منخفضة على الاحترار العالمي لتحل محل مركبات الكربون الهيدروفلورية التقليدية
  • دورات هجينة من الامتصاص والضغط تعمل بالطاقة الشمسية الحرارية
  • الأنظمة المتكاملة التي تستخدم الحرارة المهدرة من دورة التبريد لتسخين المياه المنزلية
Related to: vapor-compression, refrigeration cycle, refrigerant, compressor, condenser, expansion valve, evaporator, thermodynamics, phase change, heat transfer.

السياق التاريخي

دورة التبريد بالضغط البخاري

-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
1850

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.