制冷原理(蒸气压缩式制冷)介绍

制冷方式

为了产生低温,需要从物体中吸热,直到低于环境温度。物体的相变过程,如固体融化、液体汽化固体升华均需要吸收热量,产生低温。此外,液体绝热节流、气体在膨胀机中绝热膨胀、涡旋效应和电热效应等等,均能产生低温。

制冷方法很多,其中液体汽化制冷应用最为广泛。它利用液体汽化时吸热效应实现制冷。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷。

蒸气压缩式制冷原理

液体汽化形成蒸气,当液体处于在密闭容器内时,若容器内除了液体及液体本身的蒸气外不存在任何其它气体。那么液体和蒸汽在某一压力下降达到平衡,这种状态称饱和状态。此时容器中的压力称为饱和压力,温度称为饱和温度。饱和压力随温度的升高而升高。如果将一部分饱和蒸气从容器中抽出,必然在汽化一部分蒸气来维持平衡。液体汽化时,需要吸收热量该热量称为汽化热。液体汽化所吸收的热量来自被冷却对象,因而被冷却对象变冷,或者使它维持在环境温度以下的某低温。

为了使上述过程连续进行,必须不断地从容器中抽走蒸气,再不断地将液体补充进去。通过一定的方法把蒸气抽走,并使它凝结成液体后再回到容器中,就能满足这一要求,若容器中的蒸气自然流出,直接凝为液体,则需要冷却介质的温度比液体蒸发的温度还要低,这种冷却介质显然无从寻觅。我们希望蒸气的冷却过程在常温下实现,因此,需要将蒸气的压力提高到常温下的饱和压力。这样,制冷剂在低温低压下蒸发,产生制冷效应,又在常温、高压下冷凝,向环境温度的冷却介质排放热量。由此可见,液体汽化制冷循环由制冷剂低压下汽化、蒸气升压、高压气液化和高压液体降压四个基本过程组成。蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷和吸附式制冷都具备上述四个基本过程。

制冷循环过程:(R22)

(1)压缩机部分(A→B)

制冷剂从压缩机吸气口进入时为低温、低压的气体(压力为4~6kgf/cm2、温度为5~15℃),经压缩后,变为高温、高压的气体(压力为16~22kgf/cm2、温度为80~110℃)。

(2)冷凝器部分(B→D)

制冷剂从压缩机排气管经过四通阀(冷暖型)进入冷凝器,经室内轴流风扇把热量带走,温度降低。高温气体逐步变为气液两相状态,最后冷凝器出口处为常温、高压液体。温度比环境温度约高5℃,但制冷剂在冷凝器内压力基本不变。

(3) 毛细管部分(D→E)

制冷剂从冷凝器出口进入单向阀(冷暖型〉经毛细管节流、降压,通过高压阀进入连接管(液管〉。在毛细管出口处为低温、低压的气液两相制冷剂(开始汽化)。温度约为5℃,压力约为5~6kgf/cm2,手摸上去感觉很凉。

(4) 蒸发器部分(E→A,)

制冷剂从连接管进入蒸发器,由气液两相状态逐步汽化为饱和蒸汽,同时吸收周围空气的热量,达到制冷目的。在蒸发器出口处为低温,低压的气体。温度为5~10℃,压力与进口处相比,基本不变。

(5) 回气管部分(A'→A)

制冷剂从蒸发器出口经连接管〈回气管)到室外机低压阀,再通过四通阀(冷暖型)进入压缩机的气液分离器到吸气口,完成一个循环。此时的低温、低压气体与蒸发器出口处相比,压力基本不变,温度稍有上升(约增加5℃,主要是连接管吸收了一部分热量)。

制冷时:室内蒸发器吸热量(制冷量)+压缩机消耗功率=室外冷凝器散热量

制热时:室内蒸发器散热量(制热量)=压缩机消耗功率+室外冷凝器吸热量

 

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