制冷的基本原理
1、定義
制冷:從低于環境的物體中吸取熱量,并將其轉移給環境介質的過程。
制冷機:完成制冷循環所必需的機器和設備的總稱。
制冷裝置:將制冷機同使用冷量的設施結合在一起的裝置。如冰箱,空調機等。
制冷劑:除半導體制冷以外,制冷機都是依靠內部循環流動的工作介質來實現制冷過程,完成這種功能的工作介質,稱為制冷劑,也稱制冷工質。
2、制冷的基本原理
由于熱量只能自動地從高溫物體傳給低溫物體,因此實現制冷必須包括消耗能量的補償過程。
制冷機的基本原理:利用某種工質的狀態變化,從較低溫度的熱源吸取一定的熱量Q0,通過一個消耗功W的補償過程,向較高溫度的熱源放出熱量Qk,。在這一過程中,由能量守恒得 Qk= Q0 + W。
3、制冷的基本方法???????
為了實現能量轉移,首先必須有使制冷劑能達到比低溫環境介質更低的溫度的過程,并連續不斷地從被冷卻物體吸取熱量,在制冷技術的范圍內,實現這一過程有下述幾種基本方法:
相變制冷:利用液體在低溫下的蒸發過程或固體在低溫下的熔化或升華過程向被冷卻物體吸取熱量。普通空調器都是這種制冷方法。
氣體膨脹制冷:高壓氣體經絕熱膨脹后可達到較低的溫度,令低壓氣體復熱即可制冷。
氣體渦流制冷:高壓氣體經過渦流管膨脹后即可分離為熱、冷兩股氣流,利用冷氣流的復熱過程即可制冷。
熱電制冷:令直流電通過半導體熱電堆,即可在一端產生冷效應,在另一端產生熱效應。
4、單級壓縮蒸氣制冷循環
??????????? 蒸氣壓縮式制冷機是目前應用最廣泛的一種制冷機,有單級、多級和復疊式之分。
??????????? 單級壓縮蒸氣制冷機是指將制冷劑經過一級壓縮從蒸發壓力壓縮到冷凝壓力的制冷機。單級制冷機一般可用來制取-40℃以上的低溫。
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?????????? 普通的空調器都是利用單級壓縮蒸氣制冷機的原理制造的。
?????????? 單級壓縮蒸氣制冷機的由以下幾個基本組成部份:
壓縮機
冷凝器
節流機構(毛細管)
蒸發器
制冷劑
單級壓縮蒸氣制冷機的流程圖與lgP-h圖
壓縮機:它的作用是將蒸發器中的低溫低壓制冷劑蒸氣吸入,并壓縮到高溫高壓的過熱蒸氣,然后排到冷凝器。
常用的壓縮機有活塞式、轉子式、渦旋式、螺桿式和離心式等等。
壓縮機有定速壓縮機和變頻壓縮機。
冷凝器:它的作用是將來自壓縮機的高溫高壓制冷劑蒸氣冷凝成過冷的液體,在冷凝過程中,制冷劑蒸氣放出熱量,故要用水或空氣來冷卻。
不同制冷劑有不同的冷凝壓力。普通家用空調器冷凝器里面的制冷劑(R22)壓力:標準制冷工況下一般在18 — 19 bar左右,過負荷工況下一般在22—24bar左右。
節流機構:普通空調常用的是毛細管,高檔的空調器用電子膨脹閥。制冷劑經過節流機構時,壓力由冷凝壓力降到蒸發壓力,一部份制冷劑會在節流的過程中閃發成為氣體。
節流過程中制冷劑的焓值不變。
普通的家用空調器節流結束時大約有20%的制冷劑會閃發成氣體。制冷劑沒有蒸發就閃發成氣體降低了空調器的性能。
蒸發器:它的作用是使經節流機構后的制冷劑液體蒸發成蒸氣,以吸收被冷卻物體的熱量。蒸發器是對外輸出冷量的設備。
普通家用空調器蒸發器里的制冷劑(R22)的蒸發壓力在5.5-6.5bar左右。
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