Kyl- och Värmepumpar, introduktion

Kyltekniken kan defineras som tekniken att alstra och utnyttja en lägre tempratur än den som den aktuella omgivningen har. Detta innebär att värme tas från ett medium med en låg temperatur och överförs till ett medium med en högre temperatur.

Enligt termodynamikens andra huvudsats kan dock inte värme övergå från en kall kropp till en varmare genom en naturlig process. Däremot kan detta åstadkommas genom en kylteknisk process, vid vilken energi i form av värme eller arbete tillförs processen.

Vid kylprocesser utnyttjas så kallade cirkelprocesser. En cirkelprocess arbetar mellan en låg temperatur som man vill åstadkomma och en högre, som bestäms av omgivningens eller kylvattnets temperatur.

Den ideala cirkelprocessen utgörs av en så kallad Carnot-process som förlöper moturs mellan temperaturerna T₁ och T₂ (se figur 2)

Värmet Q₂ från det utrymme som ska kylas tillförs processen vid temperaturen T₂ och värmet Q₁ bortförs vid temperaturen T₁.

För att köldalstringen Q₂ ska kunna åstadkommas fordras tillsatsenergi och på grund av energins oförstörbarhet råder sambandet:

E = Q₁ - Q₂.

Kylprocessen kan åstadkommas på flertalet olika sätt men i praktiken används i huvudsak:

• köldblandningar
• expansionsprocesser
• förångningsprocesser

Här kommer i första hand förångningsprocessen att behandlas.

I förångningsprocessen använder man sig av ett köldmedium, med sådana egenskaper (ångtryckskurvor) att det förångas (kokar) vid ett lågt tryck (låg temperatur) i värmeupptagaren (förångaren) och kondenserar vid ett högre tryck (högre temperatur) i värmeavgivaren (kondensorn).

Vid förångningsprocessen sker, liksom vid Carnot-processen, upptagningen och avgivningen av värme vid konstanta temperaturer. Men de två isentroperna vid Carnot-processen kan inte helt efterliknas den verkliga processen.

Köldalsteringen sker alltså genom att köldmediet vid låg temperatur upptar sitt ångbildningsvärme från omgivningen. Förångningstemperaturen, den låga temperaturen är konstant, vilket även gäller för den högre temperaturen vid värmeavgivningen, den så kallade kondenseringstemperaturen.