الوحدات الحرارية فى الديناميكا الحرارية

مقدمة 

من المفاهيم الخاطئة التعبير عن وحدات التبريد (نظم الثرموديناميك) بالحصان الميكانيكى ،والصواب هو أن من خصائص وحدة التبريد القدرة التبريدية والتى وحدتها الطن تبريد وأجزائه BTU/H(طن تبريد = 1200BTU) ، ولترسيخ هذا المفهوم فى الاذهان نضرب مثلا لو أن كباس بقدرة ميكانيكية ثلث حصان فى ثلاجة بخارية No Frost ,والتى فيها درجة حرارة حيز الفريزر -18 درجة مئوية ونفس الكباس فى مبرد مياة (كولدير) يحقق درجة حرارة للمياة 6 مئوية فإن القدرة التبريدية للثلاجة البخارية أعلى منها فى مبرد المياة ، والقدرة التبريدية ما هى إلى قدرة كهربية تغيرت صورتها عبر ماكينة التبريد وهنا يجوز التعبير عنها بالقدرة الكهربية المستهلكة (طن تبريد= 3.5ك.وات) ، لذا ترى من بيانات وحدة التبريد إما القدرة التبريدية أو القدرة الكهربية المستهلكة ، وهنا نعرض الوحدات الحرارية ومصطلحاتها . 

تعريف الحمل الحرارى 

هو معدل الطاقة الحرارية اللازم سحبها من الحيز المراد تبريدة للحفاظ على درجة الحرارة ونسبة رطوبة اللازمة لحفظ المنتج 

الوحدات الحرارية 

الكالورى (النظام الفرنسى ) :

كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد جرام من الماء درجة  مئوية واحدة

الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) :

كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد باوند (1 رطل) من الماء درجة واحدة فهرنهيت  وهى تعادل 1055.5 جول

  1BTU   = 252 Calorie 

طن تبريدى : مقياس القدرة التبريدية فى النظم الثرموديناميكية

تعريف الطن تبريد

معدل التبريد الناتج من ذوبان طن من الجليد خلال 24 ساعة

حساب الطن تبريدى بالوحدة الحرارية البريطانية

كل واحد باوند(رطل)  من الجليد يتحول إلى ماء ينتج حرارته النوعية وهى  144 BTU

الطن =  2000  باوند(رطل)

كميه الحرارة الناتجة من ذوبان طن جليد = 2000×144= 288000 وحدة حرارية بريطانية (BTU) 

وعلىه فعلى  مدى 24 ساعة نحصل على كمية حرارة من ذوبان طن جليدى قدرها 288000 BTU

المعدل الزمى فى الساعة = 288000÷24 = 12000 (BTU/H)

الطن تبريد = 12000 BTU/H

الطن تبريد يكافىء 4.7 حصان فى هندسة الثرموديناميك و 3.5 ك وات فى الهندسة الكهربية

الوات الحرارى

هو ما يقابل الوحدة الحرارية البريطانية وهو غير الوات الكهربى ذو العلاقة بالجهد والتيار أى القدرة الكهربية المدخلة للجهاز ويطلق عليه الوات التبريدى ، 1 وات حرارى =3.42 و ح ب/ساعة =0.86 ك كالورى /ساعة 

معامل الأداء  ( Coefficient Of performance -COP)

هو نسبة بين القدرة التبريدية للنظام والقدرة الكهربية المدخلة له أى أن :-

COP=القدرة التبريدية بالوات ÷القدرة التبريدية المدخلة (W/W)

كلما ارتفعت معامل الأداء للنظام ثلاجة كانت أم مكيف أو غيره كلما ارتفع أداءها فى تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة حرارية 

   BTU/Hr=0.291 W

1Watt=3.42 BTU/Hr

1Watt=0.86K Cal/Hr

1 K Cal/Hr=1.1 Watt