蒸汽壓縮製冷循環

液體的沸騰溫度(飽和溫度)隨液體所處的壓力而變化,壓力越低液體的飽和溫度也越低;如:1Kg液態R22在0.584Mpa壓力時的沸騰溫度為5℃,吸熱量(製冷量)為201.246KJ/Kg;在0.64MPa壓力時的沸騰溫度為8℃,吸熱量(製冷量)為198.695 KJ/Kg。

基本介紹

  • 中文名:蒸汽壓縮製冷循環
  • 外文名:Vapour compression refrigeration cycle
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原理

液體蒸發時吸收熱量

基本概念

概念

不同液體的沸騰溫度與壓力、吸熱量也各不相同。因此,只要根據製冷所用液體(製冷劑)的熱力性質,並創造一定的壓力條件,就可獲得所要求的低溫。

製冷工質

製冷劑、冷媒、雪種);
常用有:氨(R717)、氟里昂等;
氟里昂:R11: 一氟三氯甲烷
R22: 二氟一氯甲烷
R23: 三氟 甲烷
R134a:四氟乙烷;
R123:三氟二氯乙烷;

載冷劑

傳遞冷量的物質,空調一般是用水做載冷劑。

製冷量

單位——千瓦(Kw)、 大卡(Kcal)、冷噸(Rt);
1千瓦(Kw)= 860大卡(Kcal);
1 冷噸(Rt)= 3.517 Kw = 3024 Kcal ;
100Rt = 351.7 K w = 30萬Kcal
冷噸(美)定義:是以24小時能把1噸(美)=2000磅0℃水凍成0℃的凍的製冷能力定為製冷能力單位,即RT。

冷凝溫度

氣體液化時的溫度(在一定壓力下)
同一物質冷凝溫度是隨壓力變化而變化。

製冷循環的主要設備

壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器四大主件組成。用人為方法使製冷劑在密閉系統內進行物態(氣態、液態)變化,達到連續、穩定提供冷量的一套製冷裝置。
製冷循環的各個參數:(製冷劑R22 )
製冷工質在蒸發器內參數:氣態:壓力0.64 Mpa ;溫度 8℃ ;
壓縮機出口: 氣態:壓力1.5 Mpa ;溫度 85℃ ;
冷凝器內參數: 液態:壓力1.5 Mpa ;溫度 37℃ ;
冷卻水溫度: 出口溫度: 37 ℃ ; 進口溫度: 32 ℃ ;
冷凍水溫度: 出口溫度: 8 ℃ ; 進口溫度: 13 ℃ 。
由於壓縮機機型不同,以上各參數也不盡相同。
1)壓縮機 :
壓縮機分類: 活塞式壓縮機、螺桿式壓縮機、離心式壓縮機、渦旋式壓縮機等。
2)冷凝器與蒸發器:
一般是臥式殼管式;九十年代研製出板式換熱器,已經被一些生產廠家在小型制冷機組上採用。
3)節流膨脹閥:
1)功能:降壓降溫;調節流量。
2) 類型:
A. 手動膨脹閥
B. 熱力膨脹閥:由感溫包、膜片等組成。
C. 浮球閥:保持蒸發中的液位恆定。
D. 電子膨脹閥。

製冷循環過程

由製冷壓縮機抽吸從蒸發器流過來的低壓、低溫製冷劑蒸氣,經壓縮機壓縮成高壓、高溫蒸氣而排出,這樣就把製冷劑蒸氣分成了高壓區和低壓區。從壓縮機的排出口至節流元件的入口端為高壓區,該區壓力稱高壓壓力或冷凝壓力,溫度稱為冷凝溫度。從節流元件的出口至壓縮機的吸入口為低壓區,該 區壓力稱為低壓壓力或蒸發壓力,溫度稱為蒸發溫度。正是由於壓縮機造成的高壓和低壓之間的壓力差,才使製冷劑在系統內不斷地流動。一旦高、低壓之間的壓力差消失,即高低壓平衡之一,製冷劑就停止了流動。高壓區和低壓區壓力差的產生及壓力差的大小,完全是壓縮機壓縮蒸氣的結果,壓縮機一旦推動壓縮蒸氣的能力,即形成的壓力差很小,製冷循環也就不存在了。壓縮機不停地運轉是靠消耗電能或機械能來實現的。
蒸氣壓縮式製冷循環可概括為四個過程:

蒸發過程

液體製冷劑經節流元件流入蒸發器後,由於壓力的降低,開始沸騰汽化,其汽化(蒸發)溫度與壓力有關。液體汽化過程中,吸收周圍介質——水、空氣或物品的熱量,這些介質由於推動熱量而溫度降低,實現了製冷的目的。液體的汽化是一個逐漸的過程中,最終所有的液體變為乾飽和蒸氣,繼而流入壓縮機的吸氣口。

壓縮過程

為維持一定的蒸發溫度,製冷劑蒸氣必須不斷地從蒸發器引出,從蒸發器出來的製冷劑蒸氣被壓縮機吸入並被壓縮成高壓氣體,且由於壓縮過程中,壓縮機要消耗一定的機械能,機械能又在此過程中轉換為熱能,所以製冷劑蒸氣的溫度有所升高,製冷劑蒸氣呈過熱狀態。

冷凝過程

從製冷壓縮機排出的高壓製冷劑蒸氣,在冷凝器放出熱量,把熱量傳給它周圍的介質——水或空氣,從而使製冷劑蒸氣逐漸冷凝成液體。在冷凝器中,製冷劑蒸氣向介質散發熱量有兩個基本條件:一是製冷劑蒸氣冷凝時的溫度一定要高於周圍介質的溫度,壓根保持適當的溫差;二是根據壓縮機送入冷凝器的製冷劑蒸氣的多少,冷凝器要有適當的管長和面積,以保證製冷蒸氣能在冷凝器中充分冷凝。

節流過程

從冷凝器出來的製冷液體經過降壓設備(如節水閥、膨脹閥等)減壓到蒸發壓力。節流後的製冷劑溫度也下降到蒸發溫度,並產生部分閃發蒸氣。節流後的氣流混合物進入蒸發器進行蒸發過程。

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