Hozteko Makinak, Bero Ponpak eta Carnot-en Zikloa

Carnot-en Ziklo Teorikoa

Hozteko makinaren ziklo teorikoa motor termikoaren zikloaren alderantzizko noranzkoan gertatzen da.

1. A puntutik B puntura fluidoaren konpresioa gertatzen da: haren bolumena V1etik V2ra jaitsi eta presioa P1etik P2ra igotzen da. Fase honetan makinak konpresoreak jarduteko behar duen energia (W) hartzen du.
2. B puntutik C puntura fluidoaren likidotze edo kondentsazioa gertatzen da, ia presio konstantean; bolumena, aldiz, V2tik V3ra jaisten da. Fase honetan, makinak Q1 bero kantitatea askatzen du iturri berora.
3. C puntutik D puntura fluidoaren hedapena gertatzen da. Bolumena V3tik V4ra pixka bat igo eta presioa P2tik P1era jaisten da.
4. D puntutik A puntura lurrunketa gertatzen da, presio konstantean, eta bolumena V4tik V1era igotzen da. Makinak Q2 bero kantitatea iturri hoztik xurgatzen du eta hoztea gertatzen da.

Fluidoak hasierako balioak berreskuratzen ditu (P1 eta V1), eta berriz has daiteke zikloa. Deskribatutako zikloari Carnot-en zikloa deitzen zaio, eta hozteko makina baten ziklo erreala bertara zenbat eta gehiago hurbildu, orduan eta handiagoa izango da bere errendimendua. Frigoria (fg) kilokaloria negatibo baten baliokidea da. Motor termikoetan errendimenduaren nozioa erabiltzen den bezala, hozteko makinetan hozte-efektuaren edo funtzionamendu-koefizientea (ef) erabiltzen da.

Hozteko Makinak eta Bero Ponpak

Funtzionamendu Printzipioa

Hozteko Makina

Hauek ere ziklo itxia dute, baina motor termikoen alderantzizkoa da. Q2 bero kantitate bat lurrungailu izeneko iturri hotz batetik hartzen du, eta Q1 bero kantitate bat kondentsadore izeneko iturri bero batera askatzen du. Q1 > Q2 denez, hori guztia gertatzeko, beharrezkoa da W energia kantitate bat sistemari ematea.

Motor Termikoa

Honek ere ziklo itxia du; hau da, zikloa amaitzean motorra hasierako baldintzetara itzultzen da. Une batean motorrak Q1 bero kantitatea jasotzen du energiatik, eta gero Q2 bero kantitatea uzten dio inguruari. Q1 > Q2 denez, desagertzen den bero edo energia termiko hori L lan mekaniko bihurtzen da.

Eskema Orokorra

Motor elektrikoa

1. Konpresorea

   Bere eginkizuna bikoitza da:

   1. Alde batetik, lurruna den fluidoa konprimatzen du (P, V, T).
   2. Bestalde, fluidoaren higidura errazten du zikloan zehar.

   Konpresorea arraste-motor batek mugitzen du, sistemari emandako W energia kontsumitzen duena.

2. Kondentsadorea

   Fluido frigorigenoa kondentsadorean sartu eta likidotu egiten da, aire nahiz uraren zirkulazioaz. Fase honetan, Q1 bero kantitatea askatu edo uzten du, V eta P konstante mantenduz.

3. Metagailua eta Hedapen Balbula

   Metagailuan kondentsadoretik datorren fluido frigorigenoa gordetzen da; hemendik lurrungailua elikatzen da hedapen-balbularen bitartez; fluidoa hedatu egiten da (P eta V).

4. Lurrungailua

   Lurrungailuan fluido frigorigenoa lurrun bihurtzen da; horretarako Q2 beroa ganbaratik hartu eta hoztea eragiten du (P eta V). Lurrungailutik irtetean, fluido frigorigenoa ziklo berria hasteko hasierako baldintzetan dago.

Fluido Frigorigenoak

Hotza fluido frigorigeno baten lurrunketa bidez sortzen da normalean. Fluido hauek presio eta tenperatura jakin batzuetan kondentsazio edo lurrunketa bidez egoera batetik bestera (likido-gas) pasatzen diren substantziak dira. Fluido frigorigenoek baldintza batzuk bete behar dituzte:

• Ez dute toxikoak izan behar.
• Ezin dira oso sukoiak edo eztanda eragiteko modukoak izan.
• Ihes errazak sortzea eragozteko moduko biskositatea izan behar dute.
• Ez dute metalentzat korrosiboak izan behar.

Hala eta guztiz ere, orain arte erabilitako fluido horietako askok ez dituzte industrian erabili ahal izateko eskakizunak betetzen.

• Propanoa eta butanoa: Merkeak baina arriskutsuak, sukoitasun handia dutelako.
• Sufre dioxidoa (SO2) eta R113 freoia: toxikoak dira.
• Klorofluorokarburoak (CFC): Ozono geruzari kalte egiten diote. Hidroklorofluorokarburoak (HCFC) erabiltzen dira batez ere gaur egun.

Bero Ponpak

"Kondentsadorean askatutako beroa espazio jakin bat berotzeko aprobetxa dezakeen hozteko makina da."

Funtzionamendu Printzipioa

Hozteko makinarentzat azaldu dugun berbera da; desberdintasun bakarra lortu nahi den helburuan datza:

• Hozteko makinak lurrungailuan hozte-efektu bat sortzea du helburu, eta horretarako bakarrik proiektatzen da.
• Bero ponpak lurrungailuan hozte-efektu bat eta kondentsadorean berotze-efektu bat sortzea du helburu, eta bi helburuetarako proiektatzen da.