صيغ التبريد هي معادلات رياضية تستخدم لحساب الخواص الديناميكية الحرارية وأداء أنظمة التبريد. تُستخدم هذه الصيغ وتطبيقاتها في أنظمة التبريد وتكييف الهواء، بما في ذلك الثلاجات والمجمدات ومكيفات الهواء السكنية والتجارية. كما أنها تستخدم في أنظمة التبريد الصناعية، مثل تلك المستخدمة في تجهيز الأغذية والأدوية والإنتاج الكيميائي.
من المهم أيضًا ملاحظة أن هذه الصيغ تعتمد على الحالة المثالية وقد يختلف الأداء الفعلي للنظام عن القيم المحسوبة.
عمل الضغط
يعتبر عمل الضغط مفهومًا أساسيًا في مجال التبريد وتكييف الهواء. يشير إلى العمل الذي يقوم به الضاغط لضغط مادة التبريد، وهو أمر ضروري لحدوث عملية التبريد. في هذه العملية، يقوم الضاغط بزيادة ضغط ودرجة حرارة مادة التبريد، مما يجعلها تمتص الحرارة من الهواء أو السائل المحيط.
The amount of work done by a compressor can be calculated using the compression work formula, which is given by `W = h * q`. In this formula, W represents the compression work in Btu/min, h represents the heat of compression in Btu/lb, and q represents the refrigerant circulated in lb/min.
تعتبر صيغة عمل الضغط أداة بسيطة لكنها قوية يمكن استخدامها لتحديد كفاءة نظام التبريد. ومن خلال معرفة عمل الضغط وكمية مادة التبريد المتداولة، من الممكن حساب معامل الأداء (COP) للنظام، وهو مقياس لكفاءة الطاقة الخاصة به.
ضغط حصان
قوة الضغط هي مقياس للطاقة المطلوبة لضغط مادة التبريد في نظام التبريد أو تكييف الهواء. ويمكن حسابه باستخدام صيغتين مختلفتين، وكلاهما يعتمد على عمل الضغط الذي يقوم به الضاغط.
الصيغة الأولى لقدرة الضغط هي:
"P = W / 42.4"
حيث P هي قوة الضغط بالحصان (hp)، وW هي قوة الضغط بوحدة Btu/min.
الصيغة الثانية لقدرة الضغط هي:
"P = c / (42.4 * COP)`
حيث P هي قوة الضغط بالحصان (hp)، وc هي السعة بوحدة Btu/min، وCOP هو معامل الأداء.
الصيغة الثالثة للقدرة الحصانية المضغوطة لكل طن هي:
ص = 4.715 / (كوب) `
حيث p هي القدرة الحصانية للضاغط لكل طن (hp/Ton) وCOP هو معامل الأداء.
COP – معامل الأداء
معامل الأداء (COP) هو مقياس لكفاءة نظام التبريد أو تكييف الهواء. يتم تعريفه على أنه نسبة كمية التبريد التي يوفرها النظام إلى كمية الطاقة اللازمة لتشغيل النظام.
صيغة COP هي:
"COP = NRE / h"
حيث COP هو معامل الأداء، NRE هو صافي تأثير التبريد بوحدة Btu/lb، وh هي حرارة الضغط بوحدة Btu/lb.
تأثير التبريد الصافي
صافي تأثير التبريد (NRE) هو مقياس لكمية الحرارة التي يمتصها المبرد أثناء تدفقه عبر نظام التبريد أو تكييف الهواء. إنه الفرق بين المحتوى الحراري للبخار الخارج من المبخر والمحتوى الحراري للبخار الداخل إلى المبخر.
صيغة NRE هي:
`NRE = hl - he`
حيث NRE هو تأثير التبريد الصافي بوحدة Btu/lb، hl هو المحتوى الحراري للبخار الخارج من المبخر بوحدة Btu/lb وهو المحتوى الحراري للبخار الذي يدخل المبخر بوحدة Btu/lb.
قدرة
السعة هي مقياس لكمية التبريد التي يوفرها نظام التبريد أو تكييف الهواء. إنه نتاج مادة التبريد المتداولة وتأثير التبريد الصافي.
صيغة السعة هي:
`ج = q * NRE`
حيث c هي السعة بوحدة Btu/min، وq هو غاز التبريد المتداول بوحدة lb/min، وNRE هو تأثير التبريد الصافي بوحدة Btu/lb.
إزاحة الضاغط
تشير إزاحة الضاغط إلى حجم مادة التبريد التي يتم ضغطها بواسطة الضاغط لكل وحدة زمنية. وهو حاصل ضرب حجم الغاز الداخل إلى الضاغط وسعة الضاغط مقسومًا على صافي تأثير التبريد.
صيغة إزاحة الضاغط هي:
"d = c * v / NRE"
حيث d هو إزاحة الضاغط بـ ft3/min، وc هو السعة بوحدة Btu/min، وv هو حجم الغاز الذي يدخل الضاغط بـ ft3/lb، وNRE هو تأثير التبريد الصافي بوحدة Btu/lb.
حرارة الانضغاط
حرارة الضغط هي مقياس لكمية الحرارة المضافة إلى مادة التبريد بواسطة الضاغط أثناء ضغط مادة التبريد. إنه الفرق بين المحتوى الحراري للبخار الخارج من الضاغط والمحتوى الحراري للبخار الذي يدخل الضاغط.
صيغة حرارة الضغط هي:
`ح = (hlc) - (هيك)`
حيث h هي حرارة الضغط بوحدة Btu/lb، وhlc هي المحتوى الحراري للبخار الخارج من الضاغط بوحدة Btu/lb وhec هو المحتوى الحراري للبخار الذي يدخل الضاغط بوحدة Btu/lb.
الكفاءة الحجمية
الكفاءة الحجمية هي مقياس لمدى فعالية الضاغط في ضغط مادة التبريد. يتم تعريفه على أنه نسبة الوزن الفعلي لغاز التبريد المضغوط بواسطة الضاغط إلى الوزن النظري الذي سيتم ضغطه إذا كان الضاغط يعمل بكفاءة 100%.
صيغة الكفاءة الحجمية هي:
"μ = (100 * (وا)) / (وزن)`
حيث μ هي الكفاءة الحجمية، wa هو الوزن الفعلي لغاز التبريد المضغوط بواسطة الضاغط وwt هو الوزن النظري لغاز التبريد الذي يمكن ضغطه إذا كان الضاغط يعمل بكفاءة 100%.
نسبة الضغط
نسبة الضغط (CR) هي نسبة ضغط الرأس إلى ضغط الشفط لنظام التبريد أو تكييف الهواء. إنه مقياس لمدى ضغط مادة التبريد بواسطة الضاغط.
صيغة نسبة الضغط هي:
`CR = (ph) / (ps)`
حيث CR هي نسبة الضغط، وph هو ضغط الرأس المطلق بوحدة psia (رطل لكل بوصة مربعة مطلقة) وps هو ضغط الشفط المطلق بوحدة psia.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The COP of a refrigeration system can be calculated using the formula: COP = Qc / W, where Qc is the heat removed from the cold side and W is the work input to the compressor. This formula is based on the first law of thermodynamics and provides a measure of the system’s efficiency. A higher COP indicates a more efficient system.
The compression ratio is a critical parameter in refrigeration systems, as it affects the system’s efficiency and performance. It is defined as the ratio of the discharge pressure to the suction pressure. A higher compression ratio can lead to increased energy consumption, reduced efficiency, and potential compressor damage. On the other hand, a lower compression ratio can result in reduced capacity and efficiency. Optimal compression ratio depends on the specific application and refrigerant used.
The net refrigeration effect can be calculated using the formula: Net Refrigeration Effect = Qc – Qh, where Qc is the heat removed from the cold side and Qh is the heat rejected to the hot side. This formula takes into account the heat transfer between the system and its surroundings, providing a more accurate representation of the system’s cooling capacity.
Volumetric efficiency is a measure of the compressor’s ability to compress refrigerant gas. It is defined as the ratio of the actual volume of gas compressed to the theoretical volume. A higher volumetric efficiency indicates a more efficient compressor, resulting in reduced energy consumption and increased system performance. Factors such as compressor design, suction and discharge valve performance, and refrigerant properties affect volumetric efficiency.
The heat of compression can be calculated using the formula: Heat of Compression = mc \* Cp \* (Td – Ts), where mc is the mass flow rate of the refrigerant, Cp is the specific heat capacity of the refrigerant, Td is the discharge temperature, and Ts is the suction temperature. This formula provides a measure of the energy required to compress the refrigerant, which affects the system’s overall efficiency and performance.
Refrigeration formulas have numerous applications in various industries, including food processing, pharmaceuticals, and chemical production. They are used to design and optimize refrigeration systems, ensuring efficient and reliable operation. For example, in cold storage facilities, refrigeration formulas are used to calculate the required cooling capacity, compressor sizing, and heat transfer rates. In industrial processes, these formulas are used to optimize refrigeration systems for specific applications, such as cryogenic cooling or temperature control.
