Termodynamiske prosesser – enkel forklaring
I praksis beskriver en termodynamisk prosess hvordan et medium (vann, kjølemedium, luft osv.) endrer tilstand når ett eller flere forhold endrer seg.
De vanligste prosessene beskrives ved hva som holdes konstant.
Disse brukes mye i analyse av varmepumper, kjøleanlegg, kompressorer, varmevekslere osv.
Finn tabellverdier for de ulike prosessene her:
Termodynamiske tabeller
Isobar prosess (konstant trykk)
Trykket er konstant.
Typiske eksempler:
- varmevekslere
- kondensatorer
- fordampere
- oppvarming eller nedkjøling av væske i rør
Eksempel:
Hvis et kjølemedium går gjennom en kondensator, vil trykket normalt være omtrent konstant mens temperaturen og entalpien endrer seg.
Isokor prosess (konstant volum)
Volumet er konstant.
Dette skjer i systemer hvor mediet er fanget i et lukket volum.
Typiske eksempler:
- trykktanker
- beholdere
- gass i en lukket tank som varmes opp
Hvis temperaturen øker i en lukket tank vil trykket øke fordi volumet ikke kan endre seg.
Isoterm prosess (konstant temperatur)
Temperaturen er konstant.
Dette skjer når varme tilføres eller fjernes akkurat så raskt at temperaturen ikke endrer seg, eksempelvis om du lar en gass tilføres varme, men lar volumet utvide seg akkurat så raskt at temperaturen holdes konstant.
Typiske eksempler:
- faseendring (koking eller kondensasjon)
- væske og damp i likevekt
- enkelte kompresjonsprosesser i teori
Under koking av vann er temperaturen konstant mens energi tilføres.
Isentrop prosess (konstant entropi)
Entropien er konstant.
Dette beskriver en ideell, reversibel prosess uten varmetap.
I praksis brukes den ofte som teoretisk referanse.
Typiske eksempler:
- ideell kompresjon i kompressor
- ideell ekspansjon i turbin
Virkelige maskiner har alltid tap, men man sammenligner ofte mot den isentropiske prosessen for å beregne virkningsgrad, eller motsatt dersom man veit virkningsgraden.
Isentalpisk prosess (konstant entalpi)
Entalpien er konstant.
Dette skjer når trykket reduseres uten at arbeid utføres eller varme tilføres.
Typiske eksempler:
- ekspansjonsventiler
- strupeventiler
- kapillarrør i kjøleanlegg
Dette er veldig vanlig i kjøleteknikk.
Når kjølemediet går gjennom en ekspansjonsventil, faller trykket kraftig mens entalpien er omtrent konstant.
Hvordan bruke termodynamiske tabeller
Tabellen viser hvordan et medium oppfører seg under en bestemt prosess.
Du velger:
- medium (for eksempel vann eller R134a)
- prosess (for eksempel isobar)
- hvilken tabell som passer til tilstanden din
Deretter kan du finne tilstanden som ligger nærmest måleverdiene dine.
Eksempel – feilsøking på varmepumpe
Anta at du jobber på en varmepumpe og måler:
- kondensatortrykk: 10 bar
- temperatur på kjølemediet: 45 °C
Du kan da:
- velge riktig medium (f.eks. R134a)
- velge isobar prosess
- finne tabellen for P = 10 bar
- se etter raden nær 45 °C
I tabellen kan du da lese av:
- entalpi
- tetthet
- entropi
- fase (væske/damp)
Hvis du sammenligner entalpien før og etter en komponent kan du estimere:
- varmeeffekt i kondensator
- effekt i fordamper
- mulig feil i ekspansjonsventil
- om kjølemediet er overhetet eller underkjølt
Dette gir ofte nok informasjon til å forstå hva som skjer i systemet uten avanserte beregninger.
Kort huskeregel
| Prosess | Hva er konstant |
|---|---|
| Isobar | Trykk |
| Isokor | Volum |
| Isoterm | Temperatur |
| Isentrop | Entropi |
| Isentalpisk | Entalpi |