Коефіцієнт перетворення (COP)
Що таке СМР? (Coefficient of performance) або КОП по-нашінськи. Від чого залежить цей коефіцієнт перетворення, чому різні виробники насосів намагаються вказати у своєї моделі СОР краще, ніж у моделі конкурента? Майже 200 років тому вже була відома проста формула. Тоді ще ні про яке знання будови речовини не йшлося. Але формула чудово працювала в паровозах і працює досі в сучасних теплових двигунах. Коефіцієнт корисної дії теплової машини.
ККД = (Тн -Тх ) /Тн
Тн температура нагрівача у градусах КельвінаТх температура охолоджувача у градусах Кельвіна
Вважається, що Кельвін 150 років тому теж приклав руку і голову до ідеї ТН, перший ТН через кілька років побудував австрієць Ріттенгер, практичне використання почалося 70 років тому, а особливий інтерес виник 40 років тому у зв'язку з проблемами енергозбереження. У теплових насосах ККД теплової машини перевернули догори дригом і назвали коефіцієнтом перетворення (трансформації)
СМІР =T out / (T out -T in )
деТ out температура виходу (нагрівача)T in температура входу (охолоджувача )
Це так званий ідеальний коефіцієнт. У реальності його треба помножити ще на коефіцієнти: - втрат, пов'язаних з неідеальністю теплових процесів, що протікають у випарнику та конденсаторі, через неідеальність теплофізичних характеристик хладонів -незворотних втрат при стисканні -втрат механічних (тертя і т.п.) у компресорах -втрат механічних та електричних у двигунах і інше, як тертя у трубах тощо.
Для довідки – ККД компресора, залежно від його типу іпотужності коливається від 0,2 до 0,8
Для наших типів (поршень, спіраль, ротор) та потужностей в одиниці кіловат - не більше 0,5-0,7
ККД електроприводу з хутром втратами 0,7-0,95.
Беремо стандартний B0W35 кипіння -5 = 268 Кельвіна. конденсація +40 = 313 за Кельвіном.
Раз вже зайшла розмова про СМР теплових насосів, і від чого він залежить, трохи відвернемося і розвинемо цю тему. Як можна було помітити вище, у формулі СОР = Твих / (Твих - Твх) немає нічого крім температури джерела тепла та температури на виході. Ми ж звикли обчислювати СОР розподілом отриманої кількості тепла на витрати, необхідних висмоктування його із зовнішнього джерела. Та ще бажано відразу в кіловат годинах. Так напевно зручніше переказувати в гроші. 200 років тому, коли вивели цю просту формулу ще до ладу не знали про електроенергію, не було електромоторів, не було бензину-гасу, тому що ще не зацікавилися нафтою, та й до Федерального Резерву Америки було ще цілих 100 років . Цілком вистачало для теоретичних розрахунків лише значень температури.
Що таке температура? Грубо кажучи, це міра внутрішньої енергії, що враховує суму всього того, що відбувається всередині речовини в якийсь момент. Досі окремо всі ці процеси порахувати неможливо, оскільки їх швидше треба розглядати з погляду теорії ймовірності та статистики. Це зрозуміли ще тоді. Уявлення про зіткнення атомів і молекул були розвинені Клаузіусом та Максвеллом. Тим самим було створено базу для статистичного опису термодинамічних явищ. Рівноважний стан газу, за Максвеллом, виникає в результаті багаторазових енергетичних обмінів між молекулами, що хаотично рухаються і зіштовхуються. Больцман вперше став розглядатипоняття «ентропія» як міру хаотичності руху атомів та молекул. Він проаналізував як стан рівноваги, а й еволюцію системи до стану рівноваги. При цьому виникла проблема асиметрії між минулим та майбутнім речовини. Больцман виявив, що у неорганічному світі мають певну спрямованість - від менш ймовірних станів до більш ймовірним. Зміна розподілу швидкостей молекул через їхній вільний рух відповідає оборотній частині процесу, а внесок, що вноситься в зміну стану системи зіткнення молекул газів, - незворотною частиною.
Це і зараз відразу зрозуміти непросто, але тоді телевізора не було, калькуляторів-комп'ютерів теж, а мізки вже працювали непогано, для зручності обчислень давно були придумані логарифми, диференціювання та інтегрування (логарифмічна лінійка існувала на той час уже 200 років). А взагалі, крім температури, достатньо ще чотирьох одиниць, щоб описати залежність одних речей від інших, що відбуваються в усьому світі. -довжина/товщина -маса (кг) -час (сек) -сила струму (Ампер) Є ще сила світла (кандела), її як і температуру напевно не змогли виразити через довжину/масу/час/силу струму.