Bomba de calor: cómo funciona
El término bomba de calor generalmente se reserva para un dispositivo que puede calentar una casa en invierno mediante el uso de un motor eléctrico que funciona W para llevar el calor Q frío desde el exterior a baja temperatura y entrega calor Q caliente al calentador dentro de la casa.
El principio de funcionamiento de los refrigeradores , aires acondicionados y bombas de calor es el mismo y es exactamente el reverso de un motor térmico . En general, una bomba de calor es un dispositivo que transfiere energía térmica de una fuente de calor a un ” disipador de calor “, pero en este caso la transferencia se produce en la dirección opuesta a la transferencia espontánea de calor mediante la absorción de calor de un espacio frío y su liberación a un uno más cálido. Como se muestra en la figura, al realizar un trabajo externo W, el calor se toma de una región de baja temperatura (fuente de calor) y una mayor cantidad de calor se extrae a una temperatura más alta (disipador de calor).
El ciclo o método termodinámico más utilizado para calefacción, aire acondicionado, refrigeradores y bombas de calor es el ciclo de compresión de vapor . Pero el ciclo Brayton también se puede usar para conducir las bombas de calor.
Ciclo Brayton inverso – Ciclo de refrigeración Brayton
En general, el ciclo de Brayton describe el funcionamiento de un motor térmico de presión constante . Hoy en día, los modernos motores de turbina de gas y los motores de inyección de aire también son motores de calor de presión constante.
Un ciclo de Brayton que se conduce en dirección inversa se conoce como el ciclo de Brayton inverso . Su propósito es mover el calor del cuerpo más frío al más caliente, en lugar de producir trabajo. De conformidad con la segunda ley de la termodinámica, el calor no puede fluir espontáneamente del sistema frío al sistema caliente sin realizar un trabajo externo en el sistema. El calor puede fluir del cuerpo más frío al más caliente, pero solo cuando es forzado por un trabajo externo. Esto es exactamente lo que logran los refrigeradores y las bombas de calor. Estos son impulsados por motores eléctricos que requieren trabajo de su entorno para funcionar. Uno de los ciclos posibles es un ciclo de Brayton inverso, que es similar al ciclo de Brayton ordinario, pero se conduce en reversa, a través de la entrada de trabajo neto. Este ciclo también se conoce como ciclo de refrigeración de gas o ciclo de Bell Coleman. Este tipo de ciclo se usa ampliamente en aviones a reacción para sistemas de aire acondicionado que usan aire de los compresores del motor. También se usa ampliamente en la industria de GNL, donde el ciclo Brayton inverso más grande es para subenfriar GNL utilizando 86 MW de potencia de un compresor impulsado por turbina de gas y refrigerante de nitrógeno.
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