Wat is tweefasenstroom?
Een tweefasenstroom is een proces waarbij een vloeistof van de ene fase in de andere verandert, meestal van gas naar vloeistof of van vloeistof naar gas. Dit proces wordt gewoonlijk gebruikt als een warmteoverdrachtsmechanisme. Het wordt vaak aangetroffen in koeleenheden, airconditioningsystemen, warmtepompen of andere systemen met een geregeld klimaat.
Een fase is een verandering in de fysieke toestand van een materiaal. Water heeft bijvoorbeeld drie fysische toestanden: vast, vloeibaar en gas. Ter illustratie, wanneer een materiaal van een vaste stof in een vloeistof of van een gas in een vloeistof transformeert, wordt deze verandering een fase genoemd. Tijdens een faseverandering wordt energie overgedragen. Deze energie helpt bij het initiëren van de faseverandering of komt vrij tijdens de veranderende fase.
Voor een tweefasenstroom worden slechts twee van deze fasen beschouwd, meestal een vloeistof en een gas. Een typische koelmiddelvloeistof zal bijvoorbeeld gewoonlijk veranderen in een gas uit een vloeistof wanneer gecomprimeerd en van een vloeistof terug in een gas wanneer geëxpandeerd. De primaire methode voor energieoverdracht tijdens deze tweefasenstroom is meestal warmte-energie.
Deze tweefasestroomvloeistof of koelmiddel wordt specifiek gekozen afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van een bepaald systeem. De sleutel tot het selecteren van een tweefasige vloeistof is de samendrukbaarheid van de vloeistof als een gas en het warmteabsorptievermogen als een vloeistof. Bovendien zou deze vloeistof het vermogen moeten hebben om van fase te veranderen bij specifieke werkdrukken binnen een gesloten systeem.
Een typische airconditioningseenheid bevat bijvoorbeeld een compressorpomp, een expansieklep en twee sets warmteoverdrachtspoelen. Al deze componenten werken samen om een fase veranderende vloeistof door het systeem te verplaatsen. De typische tweefasenstroom voor een vloeistof / gassysteem bestaat uit een proces in vier stappen.
Een gaskoelmiddel wordt eerst gecomprimeerd door een pomp, waarbij het gas in fase wordt omgezet in een vloeistof. De vloeistof stroomt vervolgens in de eerste warmteoverdrachtsspiraal en geeft zijn warmte-energie af. De vloeistof onder druk wordt vervolgens via de expansieklep naar de koelspiralen onder lage druk uitgestoten. Wanneer de vloeistof de klep verlaat, verandert deze weer van fase, van een vloeistof in een gas, door de absorptie van warmte-energie.
Sommige tweefasige systemen, indien uitgerust met speciale kleppen en schakelaars, kunnen achteruit worden bediend. Een bekend omkeerbaar systeem is een warmtepomp. In de warmere maanden koelt het systeem het interieur van een woning en in de koelere maanden wordt het systeem omgekeerd en levert het warmte.