Refrigeration and Air Conditioning MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Refrigeration and Air Conditioning - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

रेफ्रिजरेंट के लिए ASHRAE संख्या प्रणाली:

ASHRAE (अमेरिकन सोसाइटी ऑफ़ हीटिंग, रेफ्रिजरेटिंग एंड एयर-कंडीशनिंग इंजीनियर्स) संख्या प्रणाली का उपयोग रेफ्रिजरेंट के लिए एक मानकीकृत पहचान प्रदान करने के लिए किया जाता है। संख्या प्रणाली एक रेफ्रिजरेंट की आणविक संरचना और रासायनिक संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करती है। यह एक सूत्र पर आधारित है जो अणु में कार्बन (C), हाइड्रोजन (H), फ्लोरीन (F) और क्लोरीन (Cl) परमाणुओं की संख्या को डिकोड करता है।

रेफ्रिजरेंट के लिए सूत्र की सामान्य संरचना है:

R = (m x 100) + (n x 10) + (p)

जहाँ:

• m: कार्बन परमाणुओं की संख्या ऋण 1।
• n: हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या धन 1।
• p: फ्लोरीन परमाणुओं की संख्या।

उदाहरण के लिए, R-134a के मामले में, अंत में "a" बेस रेफ्रिजरेंट के एक आइसोमर को इंगित करता है। आणविक संरचना इस सूत्र का उपयोग करके और कार्बनिक रसायन विज्ञान के नियमों को लागू करके निर्धारित की जाती है।

R-134a की आणविक संरचना:

ASHRAE संख्या प्रणाली का उपयोग करके R-134a को डिकोड करने के लिए:

• संख्या "134" है, जिसे निम्नानुसार तोड़ा जा सकता है:
  • 1 कार्बन परमाणु (m = 1)।
  • 2 हाइड्रोजन परमाणु (n = 3 - 1 = 2)।
  • 4 फ्लोरीन परमाणु (p = 4)।
• "a" इंगित करता है कि यह R-134 का एक आइसोमर है। आइसोमर का आणविक सूत्र समान होता है लेकिन संरचना भिन्न होती है।

विश्लेषण से, हम पाते हैं कि R-134a से बना है:

2 कार्बन (C), 2 हाइड्रोजन (H), और 4 फ्लोरीन (F) परमाणु।

संप्रत्यय:

आदर्श वाष्प संपीड़न प्रशीतन चक्र के लिए p-h और T-s आरेख नीचे दिखाए गए हैं,

वाष्पीकरण दाब में कमी से संघनन तापमान प्रभावित नहीं होगा क्योंकि संघनन तापमान संघनन दाब का एक फलन है, वाष्पीकरण दाब का नहीं। इसलिए, कंडेनसर के तापमान में कोई परिवर्तन नहीं है।

p-h आरेख से:

मान लीजिये pE1 और p­E2 क्रमशः प्रारंभिक वाष्पीकरण दाब और घटा हुआ वाष्पीकरण दाब हैं।

pE1 पर,

W (कंप्रेसर कार्य) = h2 - h­1

RE (प्रशीतन प्रभाव) = h1­ ­­- h4

pE2 पर,

W’ (कंप्रेसर कार्य) = h2’ - h1

RE’ (प्रशीतन प्रभाव) = h1’ - h4’

p-h आरेख से,

W’ > W, कंप्रेसर कार्य बढ़ गया है

RE’ < RE, प्रशीतन प्रभाव कम हो गया है

कंप्रेसर कार्य में वृद्धि और प्रशीतन प्रभाव में कमी आई है।

एक वाष्प संपीड़न प्रशीतन प्रणाली का प्रदर्शन गुणांक निश्चित संघनक तापमान पर वाष्पीकरण तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है।

व्याख्या:

रेफ्रिजरेंट:

• रेफ्रिजरेंट ऐसे पदार्थ हैं जिनका उपयोग रेफ्रिजरेशन चक्रों में ऊष्मा को अवशोषित करने और स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। पदनाम R-22 अमेरिकन सोसाइटी ऑफ़ हीटिंग, रेफ्रिजरेटिंग, और एयर-कंडीशनिंग इंजीनियर्स (ASHRAE) द्वारा परिभाषित एक मानकीकृत नामकरण सम्मेलन का हिस्सा है। R-22 में संख्या '22' मनमानी नहीं है; यह रेफ्रिजरेंट की रासायनिक संरचना, विशेष रूप से इसकी आणविक संरचना के आधार पर निर्धारित की जाती है। R-22, जिसे क्लोरोडिफ्लुओरोमेथेन के रूप में भी जाना जाता है, रेफ्रिजरेंट के हाइड्रोक्लोरोफ्लोरोकार्बन (HCFC) परिवार से संबंधित है।

रेफ्रिजरेंट के लिए संख्या प्रणाली को समझने से उनकी रासायनिक विशेषताओं में अंतर्दृष्टि मिलती है। संख्या प्रणाली आम तौर पर निम्नलिखित नियमों का पालन करती है:

• पहला अंक (यदि मौजूद है) कार्बन परमाणुओं की संख्या घटाकर एक दर्शाता है।
• दूसरा अंक हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या धन एक दर्शाता है।
• तीसरा अंक फ्लोरीन परमाणुओं की संख्या दर्शाता है।
• यदि क्लोरीन परमाणु मौजूद हैं, तो उनकी संख्या कार्बन परमाणुओं के लिए उपलब्ध संयोजकता की कुल संख्या से हाइड्रोजन और फ्लोरीन परमाणुओं की संख्या घटाकर निकाली जा सकती है।

R-22 (क्लोरोडिफ्लुओरोमेथेन) के मामले में:

• इसमें एक कार्बन परमाणु होता है।
• इसमें दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।
• इसमें दो फ्लोरीन परमाणु होते हैं।

पदनाम '22' इंगित करता है कि रेफ्रिजरेंट HCFC समूह का हिस्सा है जिसकी ऊपर वर्णित विशिष्ट आणविक संरचना है। यह मानकीकृत नामकरण सम्मेलन सुनिश्चित करता है कि इंजीनियर और तकनीशियन रेफ्रिजरेंट की रासायनिक संरचना और गुणों को जल्दी से पहचान सकें, जिससे किसी दिए गए अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त रेफ्रिजरेंट का चयन करना आसान हो जाता है।

R-22 की अतिरिक्त विशेषताएँ:

• R-22 का व्यापक रूप से कई वर्षों तक आवासीय और वाणिज्यिक एयर कंडीशनिंग सिस्टम में इसके थर्मोडायनामिक गुणों और मौजूदा उपकरणों के साथ संगतता के कारण उपयोग किया जाता था।
• हालांकि, R-22 को इसकी ओजोन-क्षय क्षमता (ODP) और उच्च ग्लोबल वार्मिंग पोटेंशियल (GWP) के कारण विश्व स्तर पर चरणबद्ध तरीके से समाप्त किया जा रहा है। इसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों, जैसे R-410A द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।

व्याख्या:

उत्क्रमित कार्नो चक्र:

• उत्क्रमित कार्नो चक्र एक सैद्धांतिक थर्मोडायनामिक चक्र है जो प्रशीतक और हीट पंप के संचालन को समझने का आधार बनाता है। यह चक्र अनिवार्य रूप से उत्क्रमित क्रम में चलने वाला कार्नो चक्र है। जबकि कार्नो चक्र ऊष्मा को कार्य में बदलने की सबसे कुशल प्रक्रिया का वर्णन करता है (जैसा कि ऊष्मा इंजनों में उपयोग किया जाता है), उत्क्रमित कार्नो चक्र कार्य इनपुट का उपयोग करके ठंडे क्षेत्र से गर्म क्षेत्र में ऊष्मा को स्थानांतरित करने की सबसे कुशल प्रक्रिया का वर्णन करता है, जो प्रशीतन और हीट पंपिंग प्रणालियों के पीछे का सिद्धांत है।

उत्क्रमित कार्नो चक्र में, मुख्य लक्ष्य कम तापमान वाले भंडार से उच्च तापमान वाले भंडार में ऊष्मा को स्थानांतरित करना है। इस चक्र में चार थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएँ होती हैं:

1. समदैशिक संपीडन: इस प्रक्रिया में, कार्यशील द्रव (अक्सर एक सर्द) को समदैशिक रूप से संपीड़ित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि एन्ट्रापी में कोई परिवर्तन नहीं होता है। यह संपीडन द्रव के तापमान और दबाव को बढ़ाता है।
2. समतापीय ऊष्मा अस्वीकृति: कार्यशील द्रव, जो अब उच्च तापमान पर है, उच्च तापमान वाले भंडार (जैसे, आसपास का वातावरण) को ऊष्मा छोड़ता है। यह प्रक्रिया स्थिर तापमान पर होती है।
3. समदैशिक प्रसार: द्रव समदैशिक प्रसार से गुजरता है, जिससे इसका दबाव और तापमान कम हो जाता है। यह प्रक्रिया अगले चरण में ऊष्मा को अवशोषित करने के लिए द्रव को तैयार करती है।
4. समतापीय ऊष्मा अवशोषण: अंत में, कार्यशील द्रव कम तापमान वाले भंडार (जैसे, ठंडा करने के लिए स्थान) से ऊष्मा को अवशोषित करता है। यह प्रक्रिया भी स्थिर तापमान पर होती है।

उत्क्रमित कार्नो चक्र आदर्श है और यह मानता है कि कोई अपरिवर्तनीयता नहीं है, जिसका अर्थ है कि यह किसी भी प्रशीतन या हीट पंप प्रणाली के लिए अधिकतम संभव दक्षता का प्रतिनिधित्व करता है। वास्तविक दुनिया की प्रणालियाँ, जैसे कि वाष्प-संपीडन प्रशीतन चक्र, उत्क्रमित कार्नो चक्र पर आधारित हैं, लेकिन इनमें घर्षण, दबाव में गिरावट और गैर-आदर्श गैस व्यवहार जैसी अक्षमताएँ शामिल हैं।

अनुप्रयोग:

उत्क्रमित कार्नो चक्र निम्नलिखित का सैद्धांतिक आधार है:

• प्रशीतक: ऐसे उपकरण जो एक प्रशीतक के आंतरिक भाग (निम्न तापमान) से आसपास के वातावरण (उच्च तापमान) में ऊष्मा को स्थानांतरित करते हैं ताकि एक ठंडा इंटीरियर बनाए रखा जा सके।
• हीट पंप: ऐसे सिस्टम जो गर्म स्थान (जैसे, किसी भवन का आंतरिक भाग) को गर्म करने के उद्देश्य से ठंडे स्रोत (जैसे, सर्दियों में जमीन या हवा) से गर्म स्थान में ऊष्मा को स्थानांतरित करते हैं।

संकल्पना:

• बेल कोलमैन चक्र को उत्क्रमित ब्रेटन चक्र या उल्टा जूल चक्र के रूप में भी जाना जाता है।
• बेल कोलमैन प्रशीतन चक्र का कार्यशील द्रव वायु है।
• इस प्रशीतन प्रणाली का उपयोग विमान प्रशीतन के लिए किया जाता है और इसका वजन कम होता है।

जहाँ

1. प्रक्रिया 1 2: समदैशिक संपीडन
2. प्रक्रिया 2 3: स्थिर दाब ऊष्मा निष्कासन
3. प्रक्रिया 3 4: समदैशिक प्रसार
4. प्रक्रिया 4 1: स्थिर दाब ऊष्मा अवशोषण

वायु प्रशीतन प्रणाली और बेलकोलमैन चक्र या उल्टा ब्रेटन चक्र:

• वायु प्रशीतन प्रणाली में वायु को वातावरण से कंप्रेसर में लिया जाता है और संपीड़ित किया जाता है।
• गर्म संपीड़ित वायु को एक ऊष्मा विनिमयक में वायुमंडलीय तापमान (आदर्श परिस्थितियों में) तक ठंडा किया जाता है।
• तब ठंडी वायु को एक विस्तारक में फैलाया जाता है। समदैशिक प्रसार के कारण विस्तारक से निकलने वाली वायु का तापमान वायुमंडलीय तापमान से नीचे होता है।
• विस्तारक से निकलने वाली निम्न तापमान वाली वायु बाष्पीकरण में प्रवेश करती है और ऊष्मा को अवशोषित करती है। चक्र दोहराया जाता है।

अवधारणा:

\({\rm{COP\;of\;Carnot\;Heat\;pump}} = \frac{{{T_1}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

गणना:

दिया हुआ:

T₁ = 327° C = 600 K, T₂ = 27° C = 300 K

\(\therefore COP = \frac{{{T_1}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

\(\therefore COP = \frac{{600}}{{600 - 300}} = \frac{{600}}{{300}} = 2\)

∴ कार्नोट ऊष्मा पंप का COP = 2

संकल्पना:

\(η_{carnot}=\frac{T_H-T_L}{T_H}=1-\frac{T_L}{T_H}\)

\((COP)_{carnot}=\frac{T_L}{T_H-T_L}\)

गणना:

दिया गया है:

η_Carnot = 50 % = 0.5, T_H = 400 K

\(η_{carnot}=\frac{T_H-T_L}{T_H}=1-\frac{T_L}{T_H}\)

\(\Rightarrow\frac{T_L}{T_H}=0.5=\frac{1}{2}\)

अब,

\((COP)_{carnot}=\frac{T_L}{T_H-T_L}=\frac{1}{\frac{T_H}{T_L}-1}=\frac{1}{2-1}=1\)

संप्रत्यय:

सापेक्ष आर्द्रता निम्न द्वारा दी जाती है

\(ϕ = \frac{{{P_v}}}{{{P_{vs}}}}\)

जहाँ P _v जल वाष्प का दाब है और P_vs संतृप्ति बिंदु पर जल वाष्प का दाब है।

समतापीय प्रक्रिया के लिए:

PV = स्थिरांक

गणना:

दिया गया है:

ϕ₁ = 50%, P_v1

चूँकि आयतन आधा हो गया है इसलिए दाब दोगुना हो गया है।

P_v2 = 2P_v1

\(\frac{{{ϕ _2}}}{{{ϕ _1}}} = \frac{{{P_{{v_2}}}}}{{{P_{v1\;}}}}\)

\(\frac{{{ϕ _2}}}{{{ϕ _1}}} = 2\)

ϕ₂ = 2ϕ₁

ϕ₂ = 2 x 50 ⇒ 100%।

अतिरिक्त जानकारीयहाँ, प्रारंभिक स्थिति नम हवा के रूप में दी गई है, लेकिन हम इसके लिए आदर्श गैस लागू नहीं कर सकते। तकनीकी रूप से शब्दांकन गलत है लेकिन यहाँ हमें इसे आदर्श मानकर हल करना होगा।

व्याख्या:

• घरेलू रेफ्रीजिरेटर सामान्यतौर पर वाष्प संपीडन चक्र पर चलता है। इस चक्र में R134a जैसा एक परिसंचारी प्रशीतक निम्न-दबाव वाले वाष्प पर या शीतित स्थान के तापमान से थोड़े कम तापमान पर एक संपीडक में प्रवेश करता है।
• अमोनिया का उपयोग सामान्यतौर पर वाष्प अवशोषण चक्र में किया जाता है।
• नाइट्रोजन और CO₂ का उपयोग प्रशीतक के रूप में नहीं किया जाता है।

वर्णन:

प्रशीतन प्रणाली:

एक प्रशीतन प्रणाली में न्यूनतम चार महत्वपूर्ण घटक शामिल हैं अर्थात् संपीडक, संघनित्र, विस्तार वाल्व, और उद्वाष्पक। 

विस्तार वाल्व:

• विस्तार वाल्व का उद्देश्य प्रशीतन चक्र में प्रशीतक के दबाव को तीव्रता से कम करना होता है। 
• यह प्रशीतक को उद्वाष्पक में प्रवेश करने से पहले तीव्रता से ठंडा होने की अनुमति प्रदान करता है। 
• विस्तार वाल्व ऊष्मा लाभ को कम करने के लिए उद्वाष्पक के निकट स्थित होता है। 
• अधिकांश सामान्य उपकरण केशिका ट्यूब, तापीय विस्तार वाल्व, इलेक्ट्रॉनिक विस्तार वाल्व हैं। 

​

स्पष्टीकरण:

वायु के अनुकूलन में मूलभूत प्रक्रियाएं:

संवेदी तापन:

वायु की नमी सामग्री स्थिर रहती है इसलिए विशिष्ट आर्द्रता स्थिर रहती है, तो तापमान बढ़ता है क्योंकि यह तापन कुण्डल पर प्रवाहित होता है।

संवेदी शीतलन:

वायु की नमी सामग्री स्थिर रहती है इसलिए विशिष्ट आर्द्रता स्थिर रहती है, लेकिन इसका तापमान कम होता है क्योंकि यह शीतलन कुण्डल पर प्रवाहित होता है।

निरार्द्रीकरण:

• जब तापमान स्थिर रहता है लेकिन विशिष्ट आर्द्रता घट जाती है ।
• यह एक ऊर्ध्वाधर रेखा द्वारा दर्शाया जाता है।

आर्द्रीकरण:

• जब एक प्रक्रिया में तापमान स्थिर रहता है लेकिन विशिष्ट आर्द्रता बढ़ जाती है ।
• यह एक ऊर्ध्वाधर रेखा द्वारा दर्शाया जाता है।

शीतलन और निरार्द्रीकरण:

• स प्रक्रिया में वायु तापमान और विशिष्ट आर्द्रता दोनों को कम करना शामिल होता है।
• इस प्रक्रिया का उपयोग सामान्यतौर पर गर्मियों में वातानुकूलन के लिए किया जाता है जिसमें वायु शीतलन कुण्डल पर पारित होता है।
• जब नम वायु को इसके ओसांक से नीचे ठंडा किया जाता है, तो वाष्प वायु से संघनित होता है परिणामस्वरूप शीतलन और निरार्द्रीकरण एकसाथ होता है।

तापन और आर्द्रीकरण:

• सर्दियों के दौरान आराम के लिए कमरे की वायु को गर्म और आद्रित करना अनिवार्य होता है।
• यह सर्वप्रथम संवेदी रूप से वायु को गर्म करने और फिर जलवाष्प को भाप नोज़ल के माध्यम से वायु की धारा में जोड़ कर पूरा किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वायु का तापमान और आर्द्रता का अनुपात बढ़ता है।

शीतलन और आर्द्रीकरण:

वायु का तापमान गिरता है और इसकी आर्द्रता बढ़ जाती है।

तापन और निरार्द्रीकरण:

इस प्रक्रिया को एक आर्द्रताग्राही पदार्थ का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो नमी से जलवाष्प अवशोषित करता है। यदि यह प्रक्रिया तापीय रूप से अवरोधित होती है, तो वायु की तापीय धारिता स्थिर रहती है, जिसके परिणामस्वरूप वायु का तापमान बढ़ता है।Additional Information

शुष्क बल्ब तापमान: गैसों का वास्तविक तापमान या गैसों का मिश्रण।

नम बल्ब तापमान: आसुत जल द्वारा नम बाती के साथ एक सटीक थर्मामीटर द्वारा प्राप्त तापमान।

ओस बिंदु तापमान: तापमान जिस पर तरल की बूंदें दिखाई देती हैं, जब नम हवा को लगातार ठंडा किया जाता है।

संतृप्ति रेखा के अनुदिश सापेक्ष आर्द्रता 100% है।

संकल्पना:

• केशिका नली घरेलू प्रशीतक, डीप फ्रीजर, वाटर कूलर और एयर कंडीशनर में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले उपरोधी उपकरणों में से एक है।
• केशिका नलियों में बहुत छोटे आंतरिक व्यास और बहुत लंबी लंबाई होती है और वे कई मोड़ों पर कुंडलित होती हैं ताकि यह कम स्थान घेरे (सुगठित)।
• वे निर्माण में आसान, सस्ते और सुगठित हैं।

कार्यप्रणाली:

• जब प्रशीतक द्रवणित्र छोड़ता है और केशिका नली में प्रवेश करता है, तो इसका उच्च दबाव केशिका नली के बहुत छोटे व्यास के कारण अचानक नीचे गिर जाता है और लंबी लंबाई अधिक घर्षण शीर्ष देती है और आगे दबाव छोड़ देती है।
• दबाव में कमी से प्रशीतक का ठंडा होना और कम तापमान प्रशीतक कमरे से ऊष्मा ले सकता है।

दिया गया है: अन्तर्गम (अवस्था 1): 35°C और 100% RH; निर्गम (अवस्था 2): 25°C और 100% RH, आपेक्षिक आर्द्रता समान है लेकिन जैसे-जैसे ताप कम हो रहा है और विशिष्ट आर्द्रता भी कम हो रही है। तो प्रक्रिया 1-2 शीतलन और अनार्द्रीकरण प्रक्रिया है। उपकरण का नाम अनार्द्रीकारक है। 

स्पष्टीकरण:

प्रशीतक दो प्रकार के होते हैं

1. प्राथमिक प्रशीतक: प्राथमिक प्रशीतक वे पदार्थ होते हैं जो एक चक्रीय प्रक्रिया से गुजरते हैं और न्यूनतम तापमान उत्पादित करते हैं। इसमें प्रशीतकों के लिए एक गुप्त ऊष्मा रूपांतरण होता है। उदाहरण के लिए - R-11, R-12, R-22, R-134a, R-1150 इत्यादि।
2. द्वितीयक प्रशीतक : ये वे कार्यरत पदार्थ हैं जिसे पहले प्राथमिक प्रशीतक द्वारा ठंडा किया जाता है और फिर वांछनीय स्थानों पर शीतलन के लिए उपयोग किया जाता है। उदाहरण - H2O, लवण-जल।

 Additional Information

• R-11 –बड़ा केंद्रीय वातानुकूलन संयंत्र
• R-12- घरेलू रेफ्रीजिरेटर, वाटर कूलर आदि
• R-22- विंडो AC
• NH3- शीत संग्रहण या आइसिंग संयंत्र 
• CO2- शुष्क बर्फ का परिवहन 
• वायु - विमान प्रशीतन प्रणाली 
• लवण जल- दूध शीतलन संयंत्र

Mistake Points

दोनों जल और लवण जल द्वितीयक प्रशीतक हैं, लेकिन यहां वह 0°C से ऊपर पूछ रहा है, इसलिए जल सही उत्तर होगा। 

दिया गया है: T1 = 27°C = 300 K, T2 = -23°C = 250 K, W = 1 kW; \(CO{P_{HP}} = \frac{{{Q_1}}}{W} = \frac{{{Q_1}}}{{{Q_1} - {Q_2}}} = \frac{{{T_1}}}{{{T_1} - {T_2}}} = \frac{{{Q_H}}}{{{Q_H} - {Q_L}}}\); अब, \(\frac{{{Q_1}}}{1} = \frac{{{300}}}{{{300} - {250}}} \Rightarrow Q = 6 \ kW\)