فرمول های تبرید معادلات ریاضی هستند که برای محاسبه خواص ترمودینامیکی و عملکرد سیستم های تبرید استفاده می شوند. این فرمول ها و کاربردهای آنها در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع از جمله یخچال های مسکونی و تجاری، فریزر و تهویه مطبوع استفاده می شود. آنها همچنین در سیستم های تبرید صنعتی، مانند سیستم های مورد استفاده در فرآوری مواد غذایی، داروسازی و تولید مواد شیمیایی استفاده می شوند.
همچنین ذکر این نکته ضروری است که این فرمول ها بر اساس شرایط ایده آل هستند و عملکرد واقعی سیستم می تواند با مقادیر محاسبه شده متفاوت باشد.
کار فشرده سازی
کار فشرده سازی یک مفهوم اساسی در زمینه تبرید و تهویه مطبوع است. این به کار انجام شده توسط کمپرسور برای فشرده سازی مبرد اشاره دارد که برای انجام فرآیند تبرید ضروری است. در این فرآیند، کمپرسور فشار و دمای مبرد را افزایش می دهد و باعث جذب گرما از هوا یا مایع اطراف می شود.
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.
فرمول کار فشرده سازی ابزاری ساده و در عین حال قدرتمند است که می تواند برای تعیین کارایی یک سیستم تبرید استفاده شود. با دانستن کار تراکم و میزان گردش مبرد، می توان ضریب عملکرد (COP) سیستم را که معیاری برای بازده انرژی آن است محاسبه کرد.
اسب بخار فشرده سازی
اسب بخار تراکمی اندازه گیری قدرت مورد نیاز برای فشرده سازی مبرد در یک سیستم تبرید یا تهویه مطبوع است. می توان آن را با استفاده از دو فرمول مختلف محاسبه کرد که هر دو بر اساس کار فشرده سازی انجام شده توسط کمپرسور هستند.
اولین فرمول برای اسب بخار تراکم:
"P = W / 42.4".
جایی که P توان تراکم بر حسب اسب بخار (hp) و W کار تراکم بر حسب Btu/min است.
فرمول دوم برای اسب بخار تراکم:
"P = c / (42.4 * COP)".
جایی که P توان تراکم بر حسب اسب بخار (hp)، c ظرفیت بر حسب Btu/min و COP ضریب عملکرد است.
فرمول سوم برای اسب بخار تراکم در هر تن است:
`p = 4.715 / (COP)`
جایی که p اسب بخار کمپرسور در هر تن (hp/ton) و COP ضریب عملکرد است.
COP - ضریب عملکرد
ضریب عملکرد (COP) معیاری برای سنجش کارایی یک سیستم تبرید یا تهویه مطبوع است. به عنوان نسبت مقدار سرمایش ارائه شده توسط سیستم به مقدار انرژی مورد نیاز برای راه اندازی سیستم تعریف می شود.
فرمول COP این است:
`COP = NRE / h`
در جایی که COP ضریب عملکرد است، NRE اثر تبرید خالص بر حسب Btu/lb و h گرمای فشرده سازی بر حسب Btu/lb است.
اثر تبرید خالص
اثر تبرید خالص (NRE) اندازه گیری مقدار گرمایی است که توسط مبرد جذب می شود که از طریق سیستم تبرید یا تهویه مطبوع جریان می یابد. این تفاوت بین آنتالپی بخار خروجی از اواپراتور و آنتالپی بخار ورودی به اواپراتور است.
فرمول NRE این است:
«NRE = hl – he».
در جایی که NRE اثر تبرید خالص در Btu/lb است، hl آنتالپی بخار خروجی از اواپراتور بر حسب Btu/lb و او آنتالپی بخار ورودی به اواپراتور در Btu/lb است.
ظرفیت
ظرفیت اندازه گیری میزان سرمایش ارائه شده توسط یک سیستم تبرید یا تهویه مطبوع است. این محصول حاصل از گردش مبرد و اثر تبرید خالص است.
فرمول ظرفیت این است:
`c = q * NRE`
در جایی که c ظرفیت بر حسب Btu/min است، q مبرد گردشی بر حسب پوند در دقیقه و NRE اثر تبرید خالص بر حسب Btu/lb است.
جابجایی کمپرسور
جابجایی کمپرسور به حجم مبردی اطلاق می شود که توسط کمپرسور در واحد زمان فشرده می شود. حاصلضرب حجم گاز ورودی به کمپرسور و ظرفیت کمپرسور تقسیم بر اثر تبرید خالص است.
فرمول جابجایی کمپرسور به صورت زیر است:
`d = c * v / NRE`
جایی که d جابجایی کمپرسور بر حسب ft3/min، c ظرفیت بر حسب Btu/min، v حجم گاز ورودی به کمپرسور بر حسب ft3/lb، و NRE اثر تبرید خالص بر حسب Btu/lb است.
گرمای فشرده سازی
گرمای فشرده سازی میزان گرمایی است که کمپرسور به مبرد اضافه می کند و مبرد را فشرده می کند. این تفاوت بین آنتالپی بخار خروجی از کمپرسور و آنتالپی بخار ورودی به کمپرسور است.
فرمول گرمای فشرده سازی به صورت زیر است:
`h = (hlc) – (hec)`
در جایی که h گرمای تراکم بر حسب Btu/lb است، hlc آنتالپی بخار خروجی از کمپرسور بر حسب Btu/lb و hec آنتالپی بخار ورودی به کمپرسور بر حسب Btu/lb است.
راندمان حجمی
راندمان حجمی معیاری است که نشان می دهد کمپرسور چقدر می تواند مبرد را فشرده کند. به عنوان نسبت وزن واقعی مبرد فشرده شده توسط کمپرسور به وزن تئوری که اگر کمپرسور با راندمان 100% کار می کرد فشرده می شود، تعریف می شود.
فرمول بازده حجمی به صورت زیر است:
`μ = (100 * (wa)) / (wt)`
در جایی که μ راندمان حجمی است، wa وزن واقعی مبرد فشرده شده توسط کمپرسور و wt وزن نظری مبرد است که اگر کمپرسور با راندمان 100٪ کار می کرد، می توان آن را فشرده کرد.
نسبت تراکم
نسبت تراکم (CR) نسبت فشار سر به فشار مکش یک سیستم تبرید یا تهویه مطبوع است. اندازه گیری میزان فشرده شدن مبرد توسط کمپرسور است.
فرمول نسبت تراکم به صورت زیر است:
`CR = (ph) / (ps)`
در جایی که CR نسبت تراکم است، ph مطلق فشار سر در psia (پوند بر اینچ مربع مطلق) و ps فشار مطلق مکش در psia است.
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.
