Ανάλυση και βελτιστοποίηση συνήθων ψυκτικών κύκλων μηχανικής συμπίεσης ατμών για διάφορα εργαζόμενα μέσα - Χριστοφιλάκης, Κωνσταντίνος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ψύξης και Κλιματισμού, 2015)
Στην εκπόνηση της διπλωματικής αυτής εργασίας, ξεκινάμε δίδοντας ορισμένες βασικές έννοιες και ορισμούς για την διαδικασία και την σημασία της ψύξης στις μέρες μας σε βιομηχανικές καθώς και οικιακές εφαρμογές.Ακολουθεί μία σύντομη αναφορά σε θερμοδυναμικούς κύκλους και μία εκτενέστερη στο κύριο τμήμα της εργασίας το οποίο είναι η ψύξη με μηχανική συμπίεση ατμών.Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται μία εκτενέστατη ανάλυση για τα ψυκτικά μέσα και τις ιδιότητες αυτών, όπως π.χ. τα κριτήρια ασφάλειας και τον τρόπο ονοματολογίας.Στο ίδιο κεφάλαιο αναφέρεται η σημασία χρήσης αζεοτροπικών μιγμάτων ψυκτικών μέσων και τέλος δίδεται ένας περιεκτικός πίνακας με τα κυριότερα βιομηχανικά ψυκτικά μέσα και τις σημαντικότερες φυσικές και χημικές ιδιότητες τους.Αμέσως μετά ακολουθεί ανάλυση στο αντικείμενο των συμπιεστών αερίου, απαραίτητου τμήματος των μελετούμενων ψυκτικών εγκαταστάσεων.Δίδονται οι διάφοροι τύποι των συμπιεστών, καθώς και τα διαγράμματα λειουργίας τους.Στην συνέχεια εξετάζουμε τα βασικά τμήματα του ψυκτικού κυκλώματος.Ξεκινώντας από τον ατμοποιήτη αναλύουμε την λειτουργία του και προχωράμε σε μία διαστασιολόγηση με σκοπό την καλύτερη κατανόηση του υπολογισμού του απαιτούμενου όγκου του.Ύστερα αναλύουμε την διάταξη του συμπυκνωτή και αριθμούμε τους διάφορους τύπους οι οποίοι συναντώνται στην βιομηχανία.Για να ολοκληρώσουμε το συγκεκριμένο τμήμα, αναφερόμαστε στις συσκευές εκτόνωσης δηλαδή στις διατάξεις οι οποίες ρυθμίζουν την πίεση σε συγκεκριμένα μέρη του κύκλου και στο φαινόμενο της μερικής ατμοποιήσεως ύστερα από ισενθαλπικό στραγγαλισμό.Στα πλαίσια της εξήγησης του φαινομένου, αναλύουμε την λειτουργία των δοχείων μερικής ατμοποιήσεως και τέλος συντάσσουμε μία σύντομη αναφορά επάνω στο αντικείμενο των εναλλακτών θερμότητος.Το κύριο μέρος της εργασίας καταπιάνεται με την επεξήγηση της λειτουργίας και την ανάλυση στο λογισμικό E.E.S.(Enginnering Equation Solver).Αρχικά γίνεται μία σύντομη αναφορά στην ιστορία του προγράμματος και ύστερα ακολουθεί ένα τυπικό παράδειγμα προσομείωσης και επίλυσης για μονοβάθμιο ψυκτικό κύκλο μηχανικής συμπίεσης ατμών.Στο παράδειγμα αυτό δίδονται σημαντικές πληροφορίες για την χρηστικότητα του λογισμικού, για το περιβάλλον του και τις δυνατότητες που αυτό παρέχει προς τον χρήστη καθιστώντας το έτσι αναπόσπαστο βοήθημα για πολλές εταιρείες και ερευνητικά προγράμματα.Μετά την ολοκλήρωση του παραδείγματος προχωρούμε στην ανάλυση των ψυκτικών κύκλων οι οποίοι μας ενδιαφέρουν με επεξήγηση για την λειτουργία και τις εφαρμογές τους και ταυτόχρονη παράθεση των διαγραμμάτων που μας ενδιαφέρουν όπως ο συντελεστής συμπεριφοράς ψυκτικής εγκατάστασης, η ψυκτική ισχύς στον ατμοποιητή και η ισχύς την οποία απορροφά ο συμπιεστής, όλα συναρτήσει της θερμοκρασίας ατμοποιήσεως.Αναλύουμε αρχικά τον μονοβάθμιο κύκλο και στην συνέχεια προχωρούμε σε ανάλυση διβάθμιου και τριβάθμιου κύκλου μηχανικής συμπίεσης ατμών.Παράλληλα, εισάγουμε μια βελτιστοποίηση για την σχέση της μέσης πίεσης στον διβάθμιο κύκλο.Στην συνέχεια αναλύουμε τον ψυκτικό κύκλο συνδέσεως κλιμακωτού καταρράκτη και συγκρίνουμε όλους τους παραπάνω κύκλους ως προς τον συντελεστή συμπεριφοράς.Ακόμη κάνουμε την ίδια σύγκριση σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες ψύξης και τέλος δίδουμε διαγράμματα για ψυκτική διάταξη με δύο στοιχεία ατμοποιήσεως σε σειρά η οποία προσομοιάζει την λειτουργία ενός οικιακού ψυγειοκαταψύκτη ο οποίος λειτουργεί σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες ψύξης.