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वाष्प-संपीड़न प्रशीतन चक्र

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

वाष्प-संपीड़न चक्र है thermodynamic अधिकांश हीट पंपों द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया में चार चरण शामिल हैं: रेफ्रिजरेंट वाष्प का संपीड़न, ऊष्मा मुक्त करते हुए उच्च दाब वाले तरल में संघनन, वाल्व के माध्यम से निम्न दाब वाले तरल/वाष्प मिश्रण में विस्तार, और ऊष्मा अवशोषित करते हुए निम्न दाब वाले वाष्प में वाष्पीकरण। यह चक्र प्रभावी रूप से ऊष्मीय ऊर्जा को उसके प्रवाह की प्राकृतिक दिशा के विपरीत स्थानांतरित करता है।

वाष्प-संपीड़न चक्र आधुनिक प्रशीतन और तापन का आधार है। पंप प्रौद्योगिकी। यह भौतिक सिद्धांत का लाभ उठाती है। latent heat वाष्पीकरण की वह प्रक्रिया जिसमें कोई पदार्थ द्रव और गैस अवस्था में परिवर्तन के दौरान बड़ी मात्रा में ऊर्जा अवशोषित या मुक्त करता है। इस चक्र में रेफ्रिजरेंट नामक वाष्पशील द्रव का उपयोग होता है।

यह प्रक्रिया कंप्रेसर से शुरू होती है, जो कम दबाव और कम तापमान वाले रेफ्रिजरेंट वाष्प को ग्रहण करता है और उसे उच्च दबाव और उच्च तापमान वाले अति-ऊष्मित वाष्प में संपीड़ित करता है। इसके लिए काफी यांत्रिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके बाद, गर्म वाष्प कंडेंसर में प्रवेश करती है, जो एक ऊष्मा विनिमय यंत्र है, जहाँ यह गर्म वातावरण (जैसे गर्मियों में बाहर की हवा) को ऊष्मा मुक्त करती है और उच्च दबाव वाले द्रव में संघनित हो जाती है। तीसरा चरण विस्तार वाल्व (या केशिका नली) है, जहाँ उच्च दबाव वाले द्रव का दबाव तेजी से घटता है, जिससे फ्लैशिंग नामक प्रक्रिया होती है। इसके परिणामस्वरूप कम दबाव और कम तापमान वाला द्रव और वाष्प का मिश्रण बनता है। अंत में, यह ठंडा मिश्रण इवेपोरेटर में प्रवेश करता है, जो एक अन्य ऊष्मा विनिमय यंत्र है, जहाँ यह ठंडे वातावरण (जैसे गर्मियों में घर के अंदर की हवा) से ऊष्मा अवशोषित करता है, जिससे शेष द्रव वाष्प में परिवर्तित हो जाता है। यह कम दबाव वाली वाष्प फिर कंप्रेसर में लौट आती है, और चक्र दोहराता है। कंडेंसर और इवेपोरेटर की भूमिकाओं को उलट कर, यह सिस्टम कूलिंग के बजाय हीटिंग प्रदान कर सकता है।

UNESCO Nomenclature: 3322
यांत्रिक इंजीनियरिंग

Type

ऊष्मागतिक चक्र

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • जोसेफ ब्लैक द्वारा गुप्त ऊष्मा की समझ
  • गैस के व्यवहार का वर्णन करने वाले बॉयल के नियम और चार्ल्स के नियम
  • औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए प्रारंभिक यांत्रिक कंप्रेसर का विकास
  • यह खोज कि ईथर जैसे वाष्पशील तरल पदार्थ तेजी से वाष्पीकरण होने पर शीतलन उत्पन्न करते हैं

आवेदन

  • घरेलू रेफ्रिजरेटर और फ्रीजर
  • इमारतों और वाहनों के लिए एयर कंडीशनिंग सिस्टम
  • खाद्य प्रसंस्करण और रासायनिक संयंत्रों के लिए औद्योगिक स्तर पर प्रशीतन प्रणाली
  • cryogenics for liquefaction of gases like nitrogen and oxygen
  • बड़े वाणिज्यिक एचवीएसी सिस्टम के लिए चिलर

पेटेंट:

  • GB Patent 6662 (Jacob Perkins, 1834)

संभावित नवाचार विचार

  • घर्षण हानि को समाप्त करने और विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए तेल-मुक्त चुंबकीय बेयरिंग कंप्रेसर।
  • कंडेंसर और इवेपोरेटर के लिए माइक्रोचैनल हीट एक्सचेंजर, सतह क्षेत्र और ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता बढ़ाने के लिए।
  • सटीक रेफ्रिजरेंट प्रवाह नियंत्रण के लिए इलेक्ट्रॉनिक विस्तार वाल्व, जो विभिन्न प्रकार की परिस्थितियों में दक्षता में सुधार करते हैं।
  • refrigerant-free cycles using magnetic (magnetocaloric) or ध्वनिक (thermoacoustic) principles
  • व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और माइक्रो-रोबोटिक्स को ठंडा करने के लिए लघु आकार के वाष्प-संपीड़न चक्र
  • विभिन्न रेफ्रिजरेंटों के साथ कई नेस्टेड चक्रों का उपयोग करके अल्ट्रा-लो तापमान प्राप्त करने वाले कैस्केड रेफ्रिजरेशन सिस्टम
  • इजेक्टर-संवर्धित प्रशीतन चक्र जो कंप्रेसर के कार्यभार को कम करने के लिए अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करते हैं
  • पारंपरिक एचएफसी के स्थान पर कम वैश्विक तापन क्षमता (जीडब्ल्यूपी) वाले रेफ्रिजरेंट का विकास।
  • सौर-तापीय ऊर्जा संचालित अवशोषण-संपीड़न संकर चक्र
  • एकीकृत प्रणालियाँ जो घरेलू जल तापन के लिए प्रशीतन चक्र से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करती हैं।
Related to: vapor-compression, refrigeration cycle, refrigerant, compressor, condenser, expansion valve, evaporator, thermodynamics, phase change, heat transfer.

ऐतिहासिक संदर्भ

वाष्प-संपीड़न प्रशीतन चक्र

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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