Коэффициент преобразования (COP)

Что такое СОР ? (Coefficient of performance) или КОП по нашенски.
От чего зависит этот коэффициент преобразования, почему разные производители насосов стараются указать у своей модели СОР лучше, чем у модели конкурента ?
Почти 200 лет назад уже была известна простая формула.
тогда ещё ни о каком знании строения вещества речь не шла.
Но формула прекрасно работала в паровозах и работает до сих пор
в современных тепловых двигателях.
Коэффициент полезного действия тепловой машины.

КПД = ( Тн - Тх ) / Тн

Тн температура нагревателя в градусах Кельвина
Тх температура охладителя в градусах Кельвина

Считается что Кельвин 150 лет назад тоже приложил руку и голову к
идее ТН, первый ТН несколько лет спустя построил австриец Риттенгер,
практическое использование началось 70 лет назад, а особенный интерес
возник 40 лет назад в связи с проблемами энергосбережения.
В тепловых насосах КПД тепловой машины перевернули вверх тормашками
и назвали коэффициентом преобразования ( трансформации)

СОР = Т out / ( T out - T in )

где Т out температура выхода ( нагревателя)
      T in температура входа (охладителя )

Это так называемый идеальный коэффициент.
В реальности его надо умножить ещё на коэффициенты:
- потерь, связанных с неидеальностью тепловых процессов, протекающих в испарителе и конденсаторе, из за неидеальности теплофизических характеристик хладонов
-необратимых потерь при сжатии
-потерь механических (трение и т.п.) в компрессорах
-потерь механических и электрических в двигателях
и прочее, как трение в трубах и т.п.

Для справки – КПД компрессора, в зависимости от его
типа и мощности колеблется от 0,2 до 0,8

Для наших типов ( поршень,спираль, ротор) и мощностей в единицы киловатт - не более 0,5- 0,7

КПД электропривода с мех потерями 0,7-0,95.

Берём стандартный B0W35 кипение -5 = 268 по Кельвину.
конденсация +40 = 313 по Кельвину.

313 / (313-268) = 6,5 Это идеальный коэффициент.
Умножаем на 0,7 и 0,9 получим 4,1 в лучшем случае.
Учитывая остальные потери будет уже около 4. В жизни где то так и бывает.
Отчего при одинаковых температурах на входе и выходе
могут быть разные СОР у разных ТН.
Наверно Карно тут не причём. Виноваты коэффициенты потерь
в компрессоре и электроприводе. Если достичь больше 0,7 и
0,95 соответственно очень сложно, то меньше – всегда пожалуйста.
Китайские товарищи с легкостью нам это доказывают.
Можно несколько повысить СОР другим способом, если применить в
ТН другие теплообменники, которые позволят уменьшить разницу между температурой кипения и входящим рассолом и сделать её меньше 5 градусов, ну скажем 2.
Так же и на высокой стороне, между температурой конденсации и выходящей водой – тоже 2 градуса..
Тогда идеальный СОР будет 310 / (310-271) = 7,95
С учётом 0,7 и 0,9 результирующий СОР получится уже 5.
Но такой способ может сделать ТН золотым, он возможен лишь с
увеличением эффективности теплообменников, со своими возникающими при этом проблемами.
Китайские товарищи на это вряд ли пойдут, СОР тем не менее
указывают иногда завышенный. Может КПД электромоторов
у них выше 0,99 ? И cos фи для них не указ.
Или придумали новый метод китайского изоэнтропного сжатия без потерь в своих компрессорах.
Вряд ли. К пределу совершенства подошли уже давно и на этом типе оборудования перешагнуть планку можно только в рекламных слоганах манагеров.

Раз уж зашел разговор про СОР тепловых насосов, и от чего он зависит, немного отвлечёмся и разовьём эту тему.
Как можно было заметить выше, в формуле СОР = Т вых / ( Т вых – Т вх )
нет ничего кроме температуры источника тепла и температуры на выходе.
Мы же привыкли вычислять СОР делением полученного количества тепла на затраты, нужные для высасывания его из внешнего источника.
Да ещё желательно сразу в киловатт часах. Так наверно удобнее переводить в деньги.
200 лет назад, когда вывели эту простую формулу ещё толком не знали про
электроэнергию, не было электромоторов, не было бензина-керосина, так как ещё не заинтересовались нефтью, да и до Федерального Резерва Америки было ещё целых 100 лет.
Вполне хватало для теоретических расчётов только значений температуры.

Что такое температура? Грубо говоря, это мера внутренней энергии, учитывающая сумму всего того что происходит внутри вещества в какой то момент.
До сих пор по отдельности все эти процессы посчитать невозможно, так как их скорее
надо рассматривать с точки зрения теории вероятности и статистики.
Это сообразили ещё тогда.
Представления о столкновениях атомов и молекул были развиты Клаузиусом и Максвеллом. Тем самым была создана база для статистического описания термодинамических явлений. Равновесное состояние газа, по Максвеллу, возникает в результате многократных энергетических обменов между хаотически движущимися и сталкивающимися молекулами.
Больцман впервые стал рассматривать понятие «энтропия» как меру хаотичности движения атомов и молекул. Он проанализировал не только состояние равновесия, но и эволюцию системы к состоянию равновесия. При этом возникла проблема асимметрии между прошлым и будущим вещества. Больцман обнаружил, что процессы в неорганическом мире имеют определенную направленность - от менее вероятных состояний к более вероятным. Изменение распределения скоростей молекул из-за их свободного движения соответствует обратимой части процесса, а вклад, вносимый в изменение состояния системы столкновения молекул газов, - необратимой частью.

Это и сейчас сразу понять непросто, но тогда телевизора не было, калькуляторов-
компьютеров тоже, а мозги уже работали неплохо, для удобства вычислений давно были придуманы логарифмы, дифференцирование и интегрирование (логарифмическая линейка существовала к тому времени уже 200 лет).
А вообще, кроме температуры, достаточно ещё всего четырёх единиц, чтобы описать зависимость одних вещей от других, происходящих во всём мире.
-длина/толщина
-масса (кг)
-время (сек)
-сила тока (Ампер)
Есть ещё сила света (кандела), её как и температуру наверно не смогли выразить через длину/массу/время/силу тока.