冷凍の公式は、冷凍システムの熱力学的特性と性能を計算するために使用される数学方程式です。 これらの公式とその応用は、家庭用および業務用の冷蔵庫、冷凍庫、エアコンなどの冷凍および空調システムで使用されます。 また、食品加工、医薬品、化学生産などの産業用冷凍システムでも使用されています。
これらの式は理想的な条件に基づいており、システムの実際のパフォーマンスは計算値と異なる場合があることに注意することも重要です。
圧縮作業
圧縮仕事は冷凍空調の分野における基本的な概念です。 これは、冷凍プロセスの実行に不可欠な、冷媒を圧縮するためにコンプレッサーによって行われる仕事を指します。 このプロセスでは、コンプレッサーが冷媒の圧力と温度を上昇させ、周囲の空気または液体から熱を吸収します。
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.
圧縮仕事公式は、冷凍システムの効率を決定するために使用できるシンプルかつ強力なツールです。 圧縮仕事と循環冷媒量を知ることで、システムのエネルギー効率の尺度である成績係数 (COP) を計算することができます。
圧縮馬力
圧縮馬力は、冷凍システムまたは空調システムで冷媒を圧縮するために必要な電力の尺度です。 これは 2 つの異なる式を使用して計算できます。どちらもコンプレッサーによって行われる圧縮作業に基づいています。
圧縮馬力の最初の式は次のとおりです。
`P = W / 42.4`
ここで、P は馬力 (hp) で表した圧縮力、W は Btu/min で表した圧縮仕事です。
圧縮馬力の 2 番目の式は次のとおりです。
`P = c / (42.4 * COP)`
ここで、P は馬力 (hp) で表した圧縮力、c は Btu/min で表した容量、COP は性能係数です。
トンあたりの圧縮馬力の 3 番目の式は次のとおりです。
「p = 4.715 / (COP)」
ここで、p はトンあたりのコンプレッサー馬力 (hp/Ton)、COP は性能係数です。
COP – 成績係数
成績係数 (COP) は、冷凍または空調システムの効率の尺度です。 これは、システムの動作に必要なエネルギー量に対する、システムによって提供される冷却量の比率として定義されます。
COP の式は次のとおりです。
`COP = NRE / h`
ここで、COP は成績係数、NRE は正味冷凍効果 (Btu/lb)、h は圧縮熱 (Btu/lb) です。
正味の冷凍効果
正味冷凍効果 (NRE) は、冷媒が冷凍システムまたは空調システムを流れるときに吸収される熱量の尺度です。 これは、蒸発器から出る蒸気のエンタルピーと蒸発器に入る蒸気のエンタルピーの差です。
NRE の式は次のとおりです。
「NRE = hl – 彼」
ここで、NRE は正味冷凍効果 (Btu/lb)、hl は蒸発器から出る蒸気のエンタルピー (Btu/lb)、he は蒸発器に入る蒸気のエンタルピー (Btu/lb) です。
容量
能力は、冷凍または空調システムによって提供される冷却量の尺度です。 これは、循環する冷媒と正味の冷凍効果の積です。
容量の式は次のとおりです。
`c = q * NRE`
ここで、c は容量 (Btu/min)、q は循環冷媒 (lb/min)、NRE は正味冷凍効果 (Btu/lb) です。
圧縮機の排気量
コンプレッサーの押しのけ量とは、単位時間当たりにコンプレッサーによって圧縮される冷媒の体積を指します。 これは、コンプレッサーに入るガスの体積とコンプレッサーの容量を正味の冷凍効果で割ったものです。
コンプレッサーの容量の公式は次のとおりです。
`d = c * v / NRE`
ここで、d はコンプレッサーの排気量 (ft3/min)、c は容量 (Btu/min)、v はコンプレッサーに入るガスの体積 (ft3/lb)、NRE は正味冷凍効果 (Btu/lb) です。
圧縮熱
圧縮熱は、コンプレッサーが冷媒を圧縮するときに冷媒に追加される熱量の尺度です。 これは、コンプレッサーから出る蒸気のエンタルピーとコンプレッサーに入る蒸気のエンタルピーの差です。
圧縮熱の計算式は次のとおりです。
`h = (hlc) – (hec)`
ここで、h は圧縮熱 (Btu/lb)、hlc はコンプレッサーから出る蒸気のエンタルピー (Btu/lb)、hec はコンプレッサーに入る蒸気のエンタルピー (Btu/lb) です。
体積効率
体積効率は、コンプレッサーが冷媒をどれだけ効率的に圧縮できるかを示す尺度です。 これは、コンプレッサーが 100% の効率で動作している場合に圧縮される理論上の重量に対する、コンプレッサーによって圧縮される冷媒の実際の重量の比率として定義されます。
体積効率の式は次のとおりです。
`μ = (100 * (wa)) / (wt)`
ここで、μは体積効率、waはコンプレッサーによって圧縮された冷媒の実際の重量、wtはコンプレッサーが100%の効率で動作した場合に圧縮できる冷媒の理論重量です。
圧縮比
圧縮比 (CR) は、冷凍または空調システムのヘッド圧力と吸入圧力の比です。 冷媒がコンプレッサーによってどれだけ圧縮されるかを表す指標です。
圧縮率の計算式は次のとおりです。
`CR = (ph) / (ps)`
ここで、CR は圧縮比、ph は絶対ヘッド圧力 (psia 単位の絶対ポンド)、ps は絶対吸入圧力 (psia) です。