Digitální učební materiál Autor: Ing. Bc. Pavel Kolář Předmět/vzdělávací oblast: Základy přírodních věd - Fyzika Tematická oblast: Termika Téma: Chladicí stroje Ročník: 2. Datum vytvoření: leden 2014 Název: VY_32_INOVACE_08.2.18.FYZ Anotace: Učební materiál je věnován chladicím strojům. Na příkladu kompresorové chladničky je objasněn princip čerpání tepla. Metodický pokyn: Prezentace je primárně určena ke zkvalitnění výuky v hodinách fyziky, ale může být využita i k samostudiu nebo pro distanční formu vzdělávání. Otázky na konci tématu ověří u žáků pochopení probíraného učiva. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků (PC a dataprojektoru).

Chladicí stroje

Obrázek 18.1. Schéma chladicího stroje Chladicí stroje Chladicí stroj odebírá teplo chladiči a předává ho ohřívači; K zajištění činnosti je nutné dodat chladicímu stroji energii; Jedná se vlastně o obráceně pracující tepelný motor, který čerpá teplo → tepelné čerpadlo. Chladicím strojem je například kompresorová chladnička. Obrázek 18.1. Schéma chladicího stroje

Kompresorová chladnička Kompresorová chladnička je příkladem chladicího stroje; Chladí potraviny tím, že jim odebírá teplo a předává ho do okolí; Chladnička se skládá z tepelně izolované skříně, kompresoru, expanzního ventilu, výparníku a chladiče; S pracovní látkou (chladivem) probíhají v chladničce následující děje: Komprese; Kondenzace; Expanze; Vypařování.

Obrázek 18.2. Kompresorová chladnička Kompresor stlačuje chladivo v plynném stavu a tím ho zahřívá; Zahřátý plyn je vtlačován do chladiče, kde předá do okolí skupenské teplo kondenzace, ochladí se a zkapalní; Kapalina prochází expanzním ventilem do výparníku; Ve výparníku se za nízkého tlaku začne vypařovat. Potřebné skupenské teplo vypařování odebírá zevnitř chladničky; Tento kruhový děj se periodicky opakuje. Obrázek 18.2. Kompresorová chladnička

Kompresorová chladnička Jako chladivo se používají látky, které mají teplotu varu za normálního tlaku nižší než 0 °C, mají velké měrné skupenské teplo varu, snadno se dají zkapalnit, jsou netoxické, nekorozivní a nehořlavé. Dříve používané chlor fluorované uhlovodíky (CFC) s obchodním názvem freon ničí ozonovou vrstvu. Jejich nástupce hydrogenizované chlor fluorované uhlovodíky (HCFC) přispívají ke globálnímu oteplování. Současné šetrnější řešení pod názvem Greenfreeze využívá jako chladivo uhlovodík isobutan v kombinaci s propanem a cyklopentan pro výrobu tepelně izolační pěny. Nevýhodou je hořlavost těchto látek. Z ostatních látek se jako chladivo využívají i oxid uhličitý nebo čpavek.

Shrnutí nejdůležitějších poznatků Chladicí stroj je tepelný motor, který odebírá teplo chladiči a předává ho ohřívači. K zajištění činnosti je nutné dodat chladicímu stroji energii. Chladicím strojem je například kompresorová chladnička, která se skládá z tepelně izolované skříně, kompresoru, expanzního ventilu, výparníku a chladiče. S pracovní látkou (chladivem) probíhají v chladničce následující děje: Komprese, kondenzace, expanze, vypařování. Moderní kompresorové chladničky mají vysokou účinnost. Mají nízkou spotřebu elektrické energie, výborné tepelně izolační schopnosti a používají ekologicky šetrná chladiva.

Otázky a úkoly Vysvětlete princip kompresorové chladničky. Kompresorová chladnička je příkladem chladicího stroje, ve kterém s pracovní látkou probíhají následující děje: Komprese, kondenzace, expanze, vypařování. Proč je chladicí zařízení (výparník) umístěno v horní části chladničky? Prouděním klesá chladný vzduch dolu a ochlazuje celý prostor chladničky. Proč při častém otvírání chladničky vzniká uvnitř námraza? Dochází ke kondenzaci vzdušné vlhkosti a k zmrznutí vzniklých kapiček (případně k desublimaci vzdušné vlhkosti). Je energeticky výhodnější skříňový nebo truhlicový mrazák? Truhlicový mrazák je výhodnější, protože se chladný vzduch při otevření dvířek udrží v mrazáku.

Použité zdroje BEDNAŘÍK, Milan, KUNZOVÁ, Vlasta, SVOBODA, Emanuel. Fyzika II pro studijní obory SOU. 1. vyd. Praha: SPN, 1986, 216 s. Učebnice pro střední školy. MIKLASOVÁ, Věra. Sbírka úloh z fyziky pro SOŠ a SOU. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2005, 298 s. Učebnice pro střední školy. ISBN 80-7196-135-3. POLÁK, Zdeněk. Hrátky s teplem. 1. vyd. Praha: ČEZ, 2012, 47 s. Vzdělávací program ČEZ, a.s.,Svět energie. WILLSON, Jennifer. TG Magazine: Greenfreeze: A Cool Fridge Alternative. [online]. 1997 [cit. 2014-01-21]. Dostupný z WWW: http://www.tgmag.ca/mprotocol/jwgre_e.html Autorem obrázků, pokud není uvedeno jinak, je autor výukového materiálu.