Cursul 1
Cap. 1 Obiectul cursului. Noiuni introductive
1.1 Obiectul cursului
Cursul i propune prezentarea diferitelor metode i procedee ce
permit reducerea temperaturii unui corp sau a unui mediu oarecare
sub cea a mediului ambiant. Istoric vorbind, omul a ncercat din
cele mai vechi timpuri obinerea temperaturilor sub valoarea
temperaturii ambiante n dou etape: etapa I: utilizarea frigului
natural prin stocarea gheii naturale n gherii sau prin utilizarea
amestecului ghea cu soluie salin, obinndu-se astfel temperaturi sub
0 C (minim -5 -10 C) folosind grotele sau peterile din zona de
munte n care temperatura se pstreaz constant indiferent de anotimp
ntre 10 15 C; etapa II: utilizarea frigului artificial prin
realizarea i exploatarea unor instalaii care prin succesiunea
proceselor termodinamice pe care le realizeaz duce la obinerea unor
temperaturi sub nivelul temperaturii ambiante.
Dac iniial, realizarea unor temperaturi sub valoarea celei
ambiante s-a justificat prin dorina de a permite conservarea
alimentelor, n prezent datorit exploziei tehnologice gama de
aplicaii a domeniului temperaturilor sczute este extrem de
larg:
industria alimentar; conservarea, prelucrarea i transportul
alimentelor (+20 - 50 C);
tehnica condiionrii si climatizrii aerului (+10 +50 C);
industria chimic i petrochimic (+40 - 50 C); electrotehnic:
fenomenul de supraconductibilitate (-263-100 C); tehnologia de
obinere a gazelor rare i industriale (-269 C); H2, He, Ar,
Xe, O2, Ne, CO2; C2H6, CH4; medicin; chirurgie; (< -80 C)
industria farmaceutic: n procesele de liofilizare (eliminarea apei
dintr-o
substan solid) (-80 C -100); tehnica spaial: utilizarea H2 i O2
lichid (-150 C); etc.
n urm cu 200 ani limita temperaturilor sczute era de 0 -50 C,
iar n prezent se ating temperaturi de aproximativ 10-12 K n condiii
de laborator i aproximativ 2 4 K n condiii industriale. Domeniul
instalaiilor frigorifice care permit obinerea temperaturilor
coborte este mprit n dou subdomenii de valoarea de 111 K
(aproximativ -162C) care
corespunde temperaturii de saturaie a metanului la presiune
normal, dup cum este prezentat n Fig.1.1.
Fig. 1.1 Domeniul de utilizare al instalaiilor frigorifice
1.2 Clasificarea sistemelor termice
Observaie. Aa cum a fost subliniat n cursul anului III,
Termotehnica reprezint tiina general care se ocup de conversia
energiei dintr-o form n alta, un rol predominant reprezentndu-l
problema transformrii cldurii n lucru mecanic. O perioad foarte
lung de timp capul de afi al tehnicii l-a deinut transformarea
cldurii n lucru mecanic folosind sisteme ce se ncadreaz n grupa
motoarelor termice MT. n ultimii 50 de ani, cercetarea s-a
concentrat i asupra sistemelor capabile s transfere cldura de la un
corp caracterizat de un nivel mai sczut de temperatur ctre unul
caracterizat de o temperatur mai ridicat. Aceste sisteme se
ncadreaz n grupa transformatoarelor de cldur IF instalaii
frigorifice sau PC pompe de cldur. Clasificarea sistemelor termice
este prezentat n Fig. 1.2 iar Fig.1.3 prezint temperaturile extreme
de funcionare a sistemelor termice.
Fig. 1.2 Clasificarea sistemelor termice
