基本的な冷凍技術の知識は必要ですが、非常に実用的です。

1. 温度:温度とは、物質がどれだけ熱いか冷たいかを示す尺度です。
一般的に使用される温度単位(温度スケール)は、摂氏、華氏、絶対温度の3種類です。

摂氏温度(t、℃):私たちがよく使う温度です。摂氏温度計で測定した温度です。
華氏(F、℉):ヨーロッパやアメリカ諸国で一般的に使用される温度単位。

温度変換:
F (°F) = 9/5 * t(°C) + 32 (既知の摂氏温度から華氏温度を求める)
t (°C) = [F (°F)-32] * 5/9 (既知の華氏温度から摂氏温度を求める)

絶対温度目盛(T、ºK):一般的に理論計算で使用されます。

絶対温度目盛と摂氏温度の変換:
T (ºK) = t (°C) + 273 (既知の摂氏温度から絶対温度を求めます)

2. 圧力 (P): 冷凍では、圧力は単位面積にかかる垂直方向の力、つまり圧力であり、通常は圧力計と圧力計で測定されます。

圧力の一般的な単位は次のとおりです。
MPa(メガパスカル)
kPa(キロパス)
bar(bar);
kgf/cm2(平方センチメートル・キログラム力)
atm(標準大気圧)
mmHg(水銀柱ミリメートル)。

変換関係:
1MPa = 10bar = 1000kPa = 7500.6mmHg = 10.197kgf/cm2
1気圧=760mmHg=1.01326bar=0.101326MPa

一般的に工学分野で用いられる:
1バール = 0.1MPa ≈ 1kgf/cm2 ≈ 1atm = 760mmHg

圧力表現の例:

絶対圧力(Pj):容器内において、分子の熱運動によって容器の内壁に加わる圧力。冷媒の熱力学的特性表に記載されている圧力は、一般的に絶対圧力である。

ゲージ圧(Pb):冷凍システムにおいて圧力計で測定される圧力。ゲージ圧は、容器内のガス圧と大気圧との差です。一般的に、ゲージ圧に1バール(0.1MPa)を加えた値が絶対圧であると考えられています。

真空度(H):ゲージ圧力が負の場合、その絶対値を取って真空度で表します。
3.冷媒の熱力学的特性表:冷媒の熱力学的特性表には、飽和状態における冷媒の温度(飽和温度)、圧力(飽和圧力)、およびその他のパラメータが記載されています。飽和状態における冷媒の温度と圧力は1対1で対応しています。

一般的に、蒸発器、凝縮器、気液分離器、および低圧循環バレル内の冷媒は飽和状態にあると考えられています。飽和状態にある蒸気(液体)を飽和蒸気(液体)と呼び、その温度と圧力を飽和温度と飽和圧力と呼びます。

冷凍システムにおいて、冷媒の飽和温度と飽和圧力は1対1で対応します。飽和温度が高いほど、飽和圧力も高くなります。

蒸発器における冷媒の蒸発と凝縮器における凝縮は飽和状態で行われるため、蒸発温度と蒸発圧力、および凝縮温度と凝縮圧力は一対一の関係にある。これらの対応関係は、冷媒の熱力学的特性表で確認できる。

 

4. 冷媒の温度と圧力の比較表:

 

5.過熱蒸気と過冷却液体:ある圧力下で、蒸気の温度がその圧力下での飽和温度よりも高い場合、これを過熱蒸気と呼びます。また、ある圧力下で、液体の温度がその圧力下での飽和温度よりも低い場合、これを過冷却液体と呼びます。

吸入温度が飽和温度を超える値を吸入過熱度と呼ぶ。吸入過熱度は一般的に5~10℃に制御する必要がある。

液温が飽和温度よりも低い値を液の過冷却度と呼びます。液の過冷却は一般的に、凝縮器の底部、エコノマイザー、およびインタークーラーで発生します。スロットルバルブ前の液の過冷却は、冷却効率の向上に有効です。
6. 蒸発、吸引、排気、凝縮圧力および温度

蒸発圧力(温度):蒸発器内の冷媒の圧力(温度)。凝縮圧力(温度):凝縮器内の冷媒の圧力(温度)。

吸入圧力(温度):圧縮機の吸入口における圧力(温度)。吐出圧力(温度):圧縮機の吐出口における圧力(温度)。
7.温度差:伝熱温度差とは、伝熱壁の両側の2つの流体間の温度差を指します。この温度差が伝熱の駆動力となります。

例えば、冷媒と冷却水、冷媒とブライン、冷媒と倉庫内の空気の間には温度差があります。この熱伝達温度差が存在するため、冷却対象物の温度は蒸発温度よりも高くなり、凝縮温度は凝縮器の冷却媒体の温度よりも高くなります。
8.湿度:湿度は空気中の湿度を指します。湿度は熱伝達に影響を与える要因の一つです。

湿度を表す方法は3つあります。
絶対湿度(Z):空気1立方メートルあたりの水蒸気の質量。
水分含有量(d):乾燥空気1キログラム(g)に含まれる水蒸気の量。
相対湿度(φ):空気中の実際の絶対湿度が飽和絶対湿度にどれだけ近いかを示す指標。
ある温度において、一定量の空気が保持できる水蒸気量には限界があります。この限界を超えると、余分な水蒸気は凝結して霧になります。この一定の限界量の水蒸気を飽和湿度と呼びます。飽和湿度下では、対応する飽和絶対湿度ZBが存在し、これは気温によって変化します。

ある一定の温度において、空気の湿度が飽和湿度に達したとき、それは飽和空気と呼ばれ、それ以上水蒸気を受け入れることができません。一方、一定量の水蒸気を受け入れ続けることができる空気は、不飽和空気と呼ばれます。

相対湿度は、不飽和空気の絶対湿度Zと飽和空気の絶対湿度ZBの比です。φ=Z/ZB×100%。実際の絶対湿度が飽和絶対湿度にどれだけ近いかを示す指標として使用できます。

 


投稿日時:2022年3月8日