Ο ψυκτικός κύκλος με μηχανική συμπίεση ατμού αναπαρίσταται γραφικά σ διάγραμμα πίεσης – ενθαλπίας του ψυκτικού μέσου που χρησιμοποιείται. Για τη σχεδίαση του διαγράμματος αυτού θεωρείται ότι ο ατμός του ψυκτικού μέσου στην είσοδο του συμπιεστή (σημείο 1) είναι σε κατάσταση κορεσμού και ότι η υγρή φάση στην είσοδο της εκτονωτικής βαλβίδας (σημείο 4) βρίσκεται επίσης σε κατάσταση κορεσμού. (S. Anand 2013)
Μεταβολή 1→2: Παριστάνει τη συμπίεση από το συμπιεστή (ισεντροπική μεταβολή dS=0). Η μηχανική ισχύς που θεωρητικά καταναλώνεται από το συμπιεστή είναι ίση με:
W th m ( h 2 h 1 )
(1.1)
όπου m η παροχή μάζας του ψυκτικού μέσου που κυκλοφορεί στην ψυκτική διάταξη
Μεταβολή 2→3→4:
Παριστάνει την ψύξη του ψυκτικού μέσου στο συμπυκνωτή μέχρι την πλήρη υγροποίησή του. Η μεταβολή γίνεται με σταθερή πίεση (dP Σ =0) συμπύκνωσης (ισοβαρής μεταβολή). Η αποβαλλόμενη θερμική ισχύς στο περιβάλλον θεωρητικά
είναι ίση με:
Q th m ( h 2 h 4 )
(1.2)
Μεταβολή 4→5:
Παριστάνει τον ισενθαλπικό στραγγαλισμό (dh=0). Η θεωρητική καταναλισκόμενη
μηχανική ισχύς
W th m ( h 5 h 4 )
(1.3)
ισούται με 0, γιατί h 5 =h 4 .
Μεταβολή 5→1:
Παριστάνει την πλήρη ατμοποίηση του ψυκτικού μέσου. Θεωρητικά η μεταβολή γίνεται υπό σταθερή πίεση (dP Ψ =0). Η απορροφούμενη θερμική ισχύς από το περιβάλλον του ατμοποιητή, δηλαδή η ψυκτική ισχύς της εγκατάστασης, είναι ίση
με:
Q th m ( h 1 h 5 )
(1.4)
Η διαφορά των ενθαλπιών q=h 1 -h 5 =h 1 -h 4 ονομάζεται «ψυκτική ικανότητα» και είναι ίση με την ψυκτική ισχύ της εγκατάστασης ανά μονάδα μάζας ψυκτικού μέσου. (S. Anand 2013) Από τις ανωτέρω σχέσεις είναι προφανής ο ενεργειακός ισολογισμός:
Q th Q th W th
(1.5)
Κατά την ατμοποίηση γίνεται απορρόφηση θερμότητας Q Ψ από το χώρο που περιβάλλει τον ατμοποιητή, ο οποίος και ψύχεται. Κατά τη συμπύκνωση αποβάλλεται θερμότητα Q Σ στο περιβάλλον, με αποτέλεσμα ο χώρος που περιβάλλει το συμπυκνωτή να θερμαίνεται. Συνεπώς, η ψυκτική διάταξη λειτουργεί σαν αντλία θερμότητας που αφαιρεί θερμότητα από ένα χώρο που είναι επιθυμητή η ψύξη (χώρος γύρω από τον ατμοποιητή) και την αποβάλλει σε ένα άλλο χώρο
Τα ποσά θερμότητας Q Ψ και Q Σ δεν είναι ίσα διότι υπάρχει και η ενέργεια που καταναλώνεται στο συμπιεστή.
Θεωρητικά ισχύει η σχέση:
Q th Q th W th
όπου
W th
(1.6)
η ενέργεια που καταναλώνει ο συμπιεστής.
