蒸氣壓縮式制冷循環的定義
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在日常生活中,我們都有這樣的常識,炎熱的天氣,室內溫度很高,把水灑在地上,能
使室溫略微降低,因而會有涼爽的感覺。這是因為灑在地上的水蒸發時吸取室內熱量的緣
故。同樣,把酒精滴在皮膚上,由于酒精蒸發吸熱,也有涼爽的感覺。實際上不僅是水和酒
精,任何一種物質,在由液態轉化為汽態的過程中,都要吸取周圍的熱量。
水在常壓下的蒸發溫度為100℃;氨在常壓下的蒸發溫度卻為- 33.4℃。這說明不同的
物質,由液態轉變成汽態時的溫度是不一樣的。同樣一種物質,當壓力變化時,由液態轉化
為汽態時的蒸發溫度也是不同的。例如:水在0.00087MPa(絕對壓力)時,它的蒸發溫度
就可降低為5℃。這就告訴我們,只要創造一個低壓環境,
就可以利用液體的氣化獲取所要求的低溫。
液體氣化制冷的工藝流程,如圖1-1所示。圖中點劃
線以外部分為制冷段,氨液(制冷過程稱為制冷劑)從貯
液器經膨脹閥,降低壓力和溫度;低溫低壓氨進入蒸發器,
吸收周圍空氣或物體的熱量而氣化,從而降低室溫或物體
的溫度,達到制冷的目的。而圖中點劃線以內部分為液化
段,它的作用是一方面使蒸發器內保持一定的低壓,另一
方面使在蒸發器中氣化了的制冷劑液化,重新流回貯液器,
再用于制冷。液化的方法是抽取蒸發器的低壓氣態制冷劑
并使之增壓,以提高其飽和溫度;然后再利用自然界大量存在的常溫空氣或水(統稱冷卻
劑),使之在冷凝器內液化。圖1-1所示的制冷系統采用壓縮機使氣態制冷劑增壓,故稱蒸
氣壓縮式制冷。蒸氣壓縮式制冷是利用液態工質(如氨、氟里昂等)在汽化時從被冷卻物體
中吸收熱量來實現制冷的。從19世紀70年代開始,到如今已有100多年的歷史,是目前發
展比較完善、應用最為廣泛的制冷方法之一。這不僅因為蒸氣壓縮式制冷所需的機器設備緊
湊,操作管理方便,制冷溫度范圍廣,從稍低于環境溫度至-150℃左右的溫度均可實現,
而且還因為在普冷溫度范圍內(-120℃以上)具有較高的循環效率。目前,我們所使用的
制冷設備采用蒸氣壓縮式制冷循環的居多。
1.1 蒸氣壓縮式理論制冷循環
1.1.1 蒸氣壓縮式制冷的工作原理
蒸氣壓縮式制冷系統是由壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器(俗稱“制冷四大件”)
等四個主要部分組成,工質循環于其中。用管道依次將其連接,形成一個完全封閉的系統,
如圖1-2所示。制冷劑在這個封閉的制冷系統中以流體狀態循環,通過相變,連續不斷地從
蒸發器中吸取熱量,并在冷凝器中放出熱量,從而實現制冷的目的。
蒸氣壓縮式制冷循環的工作過程如下:蒸發器內,制冷劑在一定的蒸發溫度下氣化,從
被冷卻對象中吸取熱量q。,實現制冷。汽化后的低溫低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機及時抽出, |
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