Είναι η αντλία θερμότητας μια θερμική μηχανή; Γνωρίστε τα γεγονότα

Οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται για εφαρμογές ψύξης και οι θερμικές μηχανές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή έργου. Ας δούμε αν μια αντλία θερμότητας είναι κινητήρας θερμότητας ή όχι.

Η αντλία θερμότητας δεν μπορεί να αναφέρεται ως θερμική μηχανή καθώς και οι δύο είναι διαφορετικές. Το ένα εξάγει θερμότητα από δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας και άλλο εξάγει θερμότητα από δεξαμενή υψηλότερης θερμοκρασίας. Και τα δύο χρησιμοποιούνται για διαφορετικές εφαρμογές.

Ένας θερμικός κινητήρας θεωρείται μια συσκευή παραγωγής εργασίας, ενώ μια αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί εργασία για να εκτελέσει τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας. Ας συζητήσουμε λεπτομερώς τη λειτουργία, τις εξισώσεις και τις διαφορές τους σε αυτό το άρθρο.

Αντλία θερμότητας έναντι κινητήρα θερμότητας

Η θερμική μηχανή είναι εντελώς διαφορετική από την αντλία θερμότητας. Ας συζητήσουμε για τις διαφορές μεταξύ ενός κινητήρα θερμότητας και μιας αντλίας θερμότητας.

ΠαράμετροςΑντλία θερμότηταςΘερμομηχανή
Κατεύθυνση ροής θερμότηταςΗ θερμότητα ρέει από δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας σε δεξαμενή υψηλής θερμοκρασίας. Αυτό μπορεί να σχετίζεται με μια αντλία νερού στην οποία το νερό πηγαίνει από χαμηλή κεφαλή σε υψηλή κεφαλή.Η θερμότητα ρέει από δεξαμενή υψηλότερης θερμοκρασίας σε δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας.
ΕργασίαςΗ θερμική μηχανή λειτουργεί μετατρέποντας τη θερμική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Η θερμότητα προστίθεται στη θερμική μηχανή από μια ζεστή δεξαμενή. Η αχρησιμοποίητη θερμότητα μεταφέρεται σε μια κρύα δεξαμενή που ονομάζεται νεροχύτη. Αυτό το μηχανικό έργο λαμβάνεται γενικά με τη μορφή του άξονα εργασίας ενός στροβίλου που παράγει ηλεκτρική ενέργεια.Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν συνδυάζοντας την εξωτερική εργασία με τη θερμότητα που λαμβάνεται από την ψυχρή δεξαμενή και μεταφέρεται σε μια δεξαμενή με υψηλότερη θερμοκρασία.
ΕφαρμογέςΟι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται σε κύκλους ψύξης.Οι θερμικές μηχανές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας
Μέτρηση απόδοσηςΤο μέτρο της αποδοτικότητας γενικά μετριέται με έναν όρο που ονομάζεται συντελεστής απόδοσης. Η εξίσωση δίνεται από το Q2/ (Ερ1-Q2).Η μέτρηση της απόδοσης γίνεται με τη μέτρηση του παραγόμενου έργου ανά μονάδα προστιθέμενης θερμότητας. Η απόδοση δίνεται από το η = W/Q1 όπου η είναι η θερμική απόδοση της θερμικής μηχανής.
Σημάδι της δουλειάς που έγινεΗ εργασία που γίνεται θεωρείται αρνητική καθώς η εργασία αξιοποιείται σε αυτή την περίπτωση.Η δουλειά που γίνεται είναι θετική καθώς το έργο παράγεται σε αυτή την περίπτωση.
Εξίσωση μεταφοράς θερμότηταςQ2+ W = Q1. Όπου Q2 είναι η θερμότητα που απορροφάται από την ψυχρή δεξαμενή, W είναι το εξωτερικό έργο και Q1 είναι η συνολική θερμότητα που μεταφέρεται στη θερμή δεξαμενή.Q1 – W = Q2. Ερ1 είναι η θερμότητα που απορροφάται από τη θερμή δεξαμενή, W είναι το έργο που παράγεται από τη θερμική μηχανή, Q2 είναι η θερμότητα που απορρίπτεται στο νεροχύτη ή στο κρύο δοχείο.
Χρησιμοποιούμενα συστατικάΟ συμπιεστής είναι το κύριο συστατικό μιας αντλίας θερμότηταςΜια διάταξη κυλίνδρου εμβόλου χρησιμοποιείται συνήθως σε θερμικές μηχανές.
Εφαρμοσμένος νόμος της θερμοδυναμικήςΟ δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής εφαρμόζεται σε μια αντλία θερμότηταςΤόσο ο πρώτος όσο και ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής εφαρμόζονται σε μια θερμική μηχανή.
Σύγκριση μεταξύ κινητήρα θερμότητας και αντλίας θερμότητας

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αντλία θερμότητας για την παραγωγή έργου;

Οι αντλίες θερμότητας είναι ανάλογες με τις αντλίες νερού. Ας συζητήσουμε αν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αντλία θερμότητας για την παραγωγή έργου.

Οι αντλίες θερμότητας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή έργου, καθώς οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά της θερμότητας σε κατεύθυνση αντίθετη από τη φυσική ροή, αυτό απαιτεί εξωτερική εργασία καθώς η θερμότητα δεν μπορεί να πάει σε αντίθετη κατεύθυνση από μόνη της.

είναι η αντλία θερμότητας μια μηχανή θερμότητας
Εικόνα: Ο θερμικός κινητήρας λειτουργεί

Πιστώσεις εικόνας: Γκόνφερ at Αγγλικά WikipediaΘερμομηχανήCC BY-SA 3.0

Γιατί ένας θερμικός κινητήρας χρειάζεται να απορρίψει τη θερμότητα;

Η θερμική μηχανή είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή έργου. Ας συζητήσουμε γιατί ένας θερμικός κινητήρας πρέπει να απορρίπτει τη θερμότητα.

Η θερμική μηχανή πρέπει να απορρίπτει τη θερμότητα επειδή ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι κανένας κινητήρας δεν μπορεί να λειτουργήσει μόνο με ένα ρεζερβουάρ ή δεν μπορεί να είναι 100% αποδοτικός. Χρειάζεται πηγή και νεροχύτη. Η θερμότητα απορροφάται από την πηγή και απορρίπτεται στο νεροχύτη.

Ποια θερμοκρασία δεν είναι αποτελεσματική μια αντλία θερμότητας;

Οι αντλίες θερμότητας είναι αντίστροφες μηχανές θερμότητας. Ας συζητήσουμε για το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο οι αντλίες θερμότητας δεν είναι αποτελεσματικές.

Οι αντλίες θερμότητας δεν θα λειτουργήσουν εάν η διαφορά θερμοκρασίας ή η διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ των δύο δεξαμενών είναι πολύ μεγάλη.

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο συζητήσαμε για τον κινητήρα θερμότητας και την αντλία θερμότητας. Ξεκαθαρίσαμε την παρανόηση ότι είναι ίδια. Είναι εντελώς αντίθετα μεταξύ τους. Το ένα παράγει έργο και το άλλο καταναλώνει εργασία για να λειτουργήσει.

Διαβάστε περισσότερα για  Η αντλία θερμότητας είναι αέριο ή ηλεκτρική?