الأسس الترموديناميكية للتبريد والتكييف

ممكن زيادة الشرح ، ونحن في انتظار الكثير منكم ، وجزاكم الله خيراً
نشكركم وجزاكم الله خيراً عنا :slight_smile:

أهلاً بك أخي الكريم waidhart في منتدى المهندس … واشكرك على مرورك ، وان شاء الله يتم تقديم الموضوع اول باول عندما تنتهي عملية التحضير … وشكراً

بسم الله الرحمن الرحيم

الغليان والضغط :

يتحول السائل الى بخار اثناء عملية الغليان . وفي حال ثبوت الضغط فان عملية التحول هذه تتم عند درجة حرارة ثابتة وتعرف هذه الدرجة بدرجة الغليان او درجة التشبع .

تعتمد درجة حرارة الغليان على ضغط السائل ، حيث ترتفع درجة حرارة الغليان مع ارتفاع الضغط ، وتقل مع انخفاض الضغط .

مثلاً ، درجة غليان الماء هي 100 مْ عند ضغط جوي واحد ، وتصبح درجة الغليان 121 مْ عند 2 ضغط جوي .

يمثل الشكل التالي العلاقة بين درجة حرارة الغليان وضغط الماء :

والعلاقة بين درجة حرارة الغليان وضغط الماء أهمية خاصة في دارة التبريد ، حيث تتم عمليات التبخر عند ضغط منخفض وبالتالي عند درجة حرارة منخفضة ، بينما تتم عملية التكاثف عند ضغط أعلى وبالتالي عند درجة حرارة أعلى .

الحرارة المحسوسة :

عندما تتغير درجة حرارة المائع دون التغير في حالته ، فان التغير هنا عبارة عن تغير في الحرارة المحسوسة .

وتحسب كمية الحرارة المحسوسة من العلاقة التالية :

كمية الحرارة المحسوسة = الكتلة x الحرارة النوعية x فرق درجات الحرارة

الحرارة الكامنة :

عند تحول المادة من مادة الى اخرى عند درجة حرارة ثابتة، فان التغير في درجة الحرارة يعرف بالحرارة الكامنة .

مثلاً ، عند تحول السائل الى بخار فان الحرارة التي يكتسبها تسمى الحرارة الكامنة للتبخر ، وبالعكس عند تكاثف البخار يفقد هذه الحرارة التي تعرف بالحرارة الكامنة للتكثف .

عند درجة حرارة معينة فان الحرارة الكامنة للتبخر هي نفسها الحرارة الكامنة للتكثف .

تعتمد كمية الحرارة الكامنة للتبخر او التكثف على درجة الحرارة التي يتم عندها التحول .

مثلاً ، عند تحول الماء الى بخار عند الدرجة 99.6 مْ فان الحرارة الكامنة 2258 Kj/Kg … وعند الدرجة 150 مْ فان الحرارة الكامنة 2226.5 Kj/Kg .

وللحرارة الكامنة أهمية بالغة في دارة التبريد ، فعند تحول وسيط التبريد من سائل الى بخار يحتاج الى كسب الحرارة الكامنة للتبخر والذي يأخذها من المكان الموجود فيه مما يؤدي الى تبريد هذا المكان ، بالاضافة الى ان معرفة الحرارة الكامنة ضروري لتقييم اداء دارة التبريد .
المحتوى الحراري (الانتالبي Enthalpy) :
المحتوى الحراري (الانتالبي) هو كمية الحرارة التي تحتويها مادة ما عند درجة حرارة وضغط معينين .

في كثير من المواد يكون المحتوى الحراري او الانتالبي h مساوياً الى :
الحرارة النوعية للمادة C مضروباً بدرجة الحرارة المطلقة T مطروحاً منها درجة حرارة مرجعية T1 ،

اي :

(h = C x (T - T1

ودرجة الحرارة المرجعية للمادة هي التي يكون عندها الانتالبي h يساوي صفراً .
وتؤخذ : للماء 0 مْ ، وللهواء 25 مْ ، ولوسائط التبريد -40 مْ .

يزداد المحتوى الحراري بارتفاع درجة الحرارة ، كما يزداد اثناء عمليات التبخر بمقدار الحرارة الكامنة للتبخر .

والله من وراء القصد

بسم الله الرحمن الرحيم

ان لانتقال الحرارة في علم التبريد وتكييف الهواء اهمية كبرى ، وتكمن الاهمية بما يلي :

في علم التبريد يتم انتقال الحرارة من المادة او الحيّز المراد تبريده الى وسيط التبريد .

وفي علم تكييف الهواء يتم انتقال الحرارة من خلال عمليات الفقد او الكسب الحراري من الهواء الى اجهزة تكييف الهواء.

يتم انتقال الحرارة بثلاث طرق : التوصيل و الحمل و الاشعاع . ويمكنها (اي الحرارة) ان تنتقل بطريقة واحدة او اكثر من هذه الطرق بين جسمين في نفس الوقت .

نعرف شدة التيار الحراري (q) : بأنها كمية الحرارة المنتقلة بين جسمين لوحدة المساحة ولوحدة الزمن . وواحدتها W/m2 ، وتسمى أيضاً بـ : الغزارة السطحية للتدفق الحراري .

ومن هذا التعريف نستنتج ، بان كمية الحرارة المنتقلة عبرسطح معطى خلال وحدة الزمن ، ماهي الا جداء شدة التيار الحراري q بـ مساحة السطح A ، وتعرف بـ التدفق الحراري وواحدتها واط W .

والله من وراء القصد

بسم الله الرحمن الرحيم

انتقال الحرارة بالتوصيل :

تنتقل الحرارة بالتوصيل في الاجسام الصلبة ، وتعتمد شدة التيار الحراري (q) على الفرق في درجة الحرارة وعلى الموصلية الحرارية Conduction للمادة .

والموصلية الحرارية احدى خواص المادة ، تكون قيمتها عالية في المعادن ومنخفضة في المواد الاخرى ، مثل الخشب والزجاج . ووحدتها في الجملة الدولية W/mCْ .

تعطى شدة التيار الحراري (q) المنتقل بالتوصيل بين سطحي جسم ، سماكته x عند درجتي حرارةالسطح العالية t1 والمنخفضة t2 بموجب العلاقة التالية :

q = cond ( t1 - t2 ) / x

حيث cond هي الموصلية الحرارية

انتقال الحرارة بالحمل :

تنتقل الحرارة بالحمل من السطوح الى الموائع او بالعكس حسب الفرق في درجة الحرارة . حيث تنتقل جزيئات المائع من مكان الى آخر حاملة معها الطاقة الحرارية .

يكون الحمل طبيعياً Natural اذا كانت حركة المائع بسبب الاختلاف في كثافة المائع الناتج عن اختلاف في درجة الحرارة .

ويكون الحمل قسرياً Forced اذا كانت حركة المائع بفعل قوة خارجية مثل مروحة او مضخة …
تكون شدة التيار الحراري (q) للحمل القسري أكبرمن ذلك في الحمل الطبيعي ، وتعتمد q على الفرق في درجة الحرارة بين السطح t1 والمائع t2 وعلى معامل انتقال الحرارة بالحمل C ، بموجب العلاقة التالية :

q = C x ( t1 - t2 )

كما يعتمد معامل انتقال الحرارة بالحمل C : على عدة عوامل أهمها سرعة المائع وخواصه . يبن الجدول التالي بعض معاملات انتقال الحرارة بالحمل :

ومن الامثلة على انتقال الحرارة بالحمل : انتقال الحرارة من المشعات الحرارية الى الهواء في انظمة التدفئة . ومن المكثف في الثلاجة الى هواء الغرفة أو من الاطعمة داخل الثلاجة الى الهواء داخلها … الخ.

انتقال الحرارة بالاشعاع :

الاشعاع الحراري هو عبارة عن امواج كهرمغماطيسية ، تنبعث من جسم عند درجة حرارة مرتفعة ، وتنتقل الى جسم (أو سطح) عند درجة حرارة منخفضة . والشكل التالي يبين انتقال الحرارة بالاشعاع :

ويمكن لهذه الامواج ان تنتقل في الفراغ (اي بدون وسيط ناقل ملموس) ، مثل انتقال حرارة الشمس الى الارض عبر الفضاء . اضافةً الى ذلك ، انه يمكن لهذا الاشعاع ان يمر عبر الاجسام الشفافة مثل الزجاج والهواء .

يعتمد انتقال الحرارة بالاشعاع على درجة حرارة الجسم المرتفعة وعلى درجة حرارة الجسم الاخفض حرارةً وعل طبيعة كل من الجسمين .

والله من وراء القصد

جزاك الله يا مهندس

مساء الخير انا اسمى محمد عبد العزيز مساعد فنى تبريد وتكييف( توكيل اديال زانوسى )شمال سيناء مدينه العريش اشكرك على معلوماتك

شكراً على مرورك أخي الكريم ، واهلاًَ بك في منتدى المهندس عضواً وأخاً فعالاً … بارك الله فيك …

اهلا بك اخ محمد
نورت المنتدى :slight_smile:

العزل الحراري :

العازل الحراري هو مادة تستخدم لتقليل جريان التيار الحراري ، وبالتالي التقليل من انتقال الحرارة الى الاجسام والسطوح الباردة ، مثل الثلاجات والمجمدات :

تصنع العوازل الحرارية من مواد منخفضة الموصلية الحرارية ، ويبين الجدول التالي بعضاً من المواد العازلة وموصليتها الحرارية :

المبادلات الحرارية :

هي اجهزة يتم من خلالها انتقال الحرارة من وسط الى آخر . ويمكن ان يكون احد المائعين غازاً والآخر سائلاً ، او كلاهما غازاً ، أو كلاهما سائلاً :
وتطبيقات المبادلات الحرارية عديدة في أنظمة التدفئة وتكييف الهواء والتبريد . ويبين الشكل التالي بعضاً من المبادلات الحرارية :

والله من وراء القصد

جزاك الله خيرا

بسم الله الرحمن الرحيم

القانون الاول في الترموديناميك :

هو قانون مصونية (حفظ) الطاقة ، وينص على أن :

مجموع الطاقة في أي جسم هي مقدار ثابت ، ويمكنها (أي هذه الطاقة) ان تتحول من شكل الى آخر .

تأخذ الطاقة عادةً أشكالاً مختلفة ، مثل : طاقة الوضع ، الطاقة الحركية ، الطاقة الحرارية … الخ. كما يمكنها (أي الطاقة) ان تنتقل من جسم الى آخر على شكل حرارة أو عمل .

ينتج العمل الميكانيكي بتأثير قوة ، تتسبب في تحريك أو تغيير وضع جسم ما من مكان الى آخر … فقد يحرك (العمل) جسماً او يحرك مائعاً في الانابيب ، او يحرك شحنة كهربائية فيمر تيار كهربائي .

يستفاد من القانون الاول في العديد من تطبيقات أنظمة التدفئة وتكييف الهواء. بمعنى :

الطاقة المضافة للنظام ، مطروحاً منها الطاقة المطرودة من النظام ، تساوي التغير في طاقة النظام ، ونعبر عن ذلك بالعلاقة التالية :

التغير في طاقة النظام = الطاقة المضافة - الطاقة المطرودة (أو المفقودة) من النظام

يبين الشكل أدناه ، تطبيق القانون الاول على هواء في غرفة مزودة مثلاً بنظام التدفئة .

فاذا كان استطاعة جهاز التدفئة 1.2KW ، وان الفقد (الضياع) الحراري للغرفة 1.9KW ، فان التغير في حرارة هواء الغرفة -0.7KW…

وهذا يعني ان هواء الغرفة سيبرد وتنخفض درجة حرارته .

والله من وراء القصد

رائع جدا مهندس عبد المنعم
جزاك الله خيرا

بسم الله الرحمن الرحيم

القانون الثاني في الترموديناميك :

يشير القانون الثاني بمعناه الواسع الى ان التغييرات تسير دائماً في اتجاه محدد ، ويستحيل ان تتم في الاتجاه المعاكس بدون مساعدة خارجية .

فمثلاَ : تجري المياه من الاماكن المرتفعة الى الاماكن المنخفضة ، وايضاً تنتقل الحرارة من الاجسام الساخنة (ذات درجة حرارة عالية) الى الاجسام الباردة (ذات درجة حرارة منخفضة) .

ينص القانون الثاني على انه :
لايمكن ان تسري الحرارة من جسم ذي حرارة منخفضة الى آخر ذي حرارة مرتفعة بدون مساعدة خارجية .

اذاً ، حتى تنتقل الحرارة من جسم عند درجة حرارة منخفضة الى آخر اعلى منه في درجة الحرارة ، فانها تحتاج الى مساعدة خارجية . وهذا ما يحدث في دارة التبريد ، اذ تكون المساعدة الخارجية في شكل عمل يبذل على دارة التبريد .

الانتروبي :

أحد الخواص الحرارية للمادة ، ويرتبط بكمية الحرارة في المادة عند درجة حرارة معينة . ويأخذ الانتروبي القيمة صفر عند درجة حرارة مرجعية (وهي نفس الدرجة المرجعية المستخدمة في الانتالبي) .

يزداد الانتروبي مع ارتفاع درجة الحرارة وكذلك اثناء الغليان ، وتكون :

الزيادة اثناء الغليان مساوية للحرارة الكامنة للتبخر مقسوماً على درجة الحرارة المطلقة للغليان .

والانتروبي له علاقة وثيقة بالقانون الثاني ، حيث تسير عمليات التغيير في اتجاه الزيادة الكلية للانتروبي . ووحدته في الجملة الدولية Kj/KgCْ .

والله من وراء القصد

مشككوووور
اخوي وننتظر التميز

اهلاً بك أخي الكريم الاسطورة …
ومشكور على مرورك ، بارك الله فيك

بارك اللة فيك

جزاك الله عنا كل خير ونفع بك الامة

اخوتى الاعزاء كيف استطيع ان اضيف كتاب او اى معلومه للمنتدى؟

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
اهلا بك اخى العزيز
وجزاك الله خيرا على حرصك ورغبتك فى المشاركه

واولا لا ضافه المواضيع
ادخل على القسم المطلوب من الصفحه الرئيسية
مثلا قسم الميكاترونكس
ستجد على اليسار فى الاعلى والاسفل زر اضافه موضوع
بالضغط عليه ستدخل الى صفحه تحرير المواضيع

ثانيا اضافه مشاركه
يمكنك واثناء تصفح الموضوع الضغط على الرد السريع الموجود اسفل كل مشاركه لاضافه رد سريع من خلال صندوق الرد السريع الموجود اسفل كل موضوع

ويمكنك الضغط على الرد مع اقتباس اذا كنت تريد اقتباس جزء من النص فى ردك

او اضافه رد عادى بالضغط على زر الرد الموجود اعلى واسفل كل موضوع على اليسار

ونتمنى ان نرى مواضيعك قريبا