역 카르노사이클

역 카르노사이클

 

카르노사이클은 어느 방향으로도 진행할 수 있는 가역사이클이다. 따라서 아래 오른쪽 그림의 순서와 방향으로 작동하는 사이클을 역카르노사이클이라고 하는데 이것은 냉동사이클의 이론 사이클이다.

즉, 1-4-3-2-1의 방향으로 진행하며, 4-3으로 상태변화 할 때에 열량 Q2를 받아들여 등온팽창하고, 2-1의 상태변화 동안에 열량 Q1을 외부로 방출하게 된다.


4-3 : 온도 T2에서 등온팽창한다.(열량 Q2를 외부로부터 받는 과정)
3-2 : 단열압축하여 온도 T1이 된다.(열의 출입이 없는 과정)
2-1 : 온도 T1에서 등온압축한다.(열량 Q1을 외부로 배출하는 과정)
1-4 : 단열팽창하여 T2로 된다.(열의 출입이 없는 과정)

즉, 외부로부터 일 W를 받아 저온구역 T2의 물체로부터 열량 Q2를 취하여, 고온구역 T1으로 열량 Q1을 배출하게된다.

여기서 일량 W의 에너지는 열량 Q2를 제거하는데 필요한 것이지 W의 에너지 일부가 열량 Q2로 변환되는 것은 아니다. 따라서, 이와 같은 의미로부터 효율이라는 말을 사용하지 않고 일반적으로 성적계수 COP(coefficient of performance)라는 말을 사용하고 있다.

냉동기와 비교하면 고온 물체의 절대온도 T1은 응축기에서 응축된 냉매의 온도에 상당하게 되고, 저온물체의 절대온도 T2는 증발기에서 증발하는 냉매의 온도이다. 따라서 응축온도는 가능한 낮을수록, 증발온도는 가능하면 높게 할수록 성적계수는 좋게 된다.

절대온도 T1인 냉동기의 고온부에서 배출하는 열량 Q1을 이용하여 가열 혹은 난방을 행하는 방식을 heat pump라 한다.