制冷的基本原理
1、定義
制冷:從低于環(huán)境的物體中吸取熱量,并將其轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)的過程。
制冷機:完成制冷循環(huán)所必需的機器和設(shè)備的總稱。
制冷裝置:將制冷機同使用冷量的設(shè)施結(jié)合在一起的裝置。如冰箱,空調(diào)機等。
制冷劑:除半導體制冷以外,制冷機都是依靠內(nèi)部循環(huán)流動的工作介質(zhì)來實現(xiàn)制冷過程,完成這種功能的工作介質(zhì),稱為制冷劑,也稱制冷工質(zhì)。
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(xiàn)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(zhì)的狀態(tài)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(xiàn)能量轉(zhuǎn)移,首先必須有使制冷劑能達到比低溫環(huán)境介質(zhì)更低的溫度的過程,并連續(xù)不斷地從被冷卻物體吸取熱量,在制冷技術(shù)的范圍內(nèi),實現(xiàn)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(fā)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(diào)器都是這種制冷方法。
氣體膨脹制冷:高壓氣體經(jīng)絕熱膨脹后可達到較低的溫度,令低壓氣體復(fù)熱即可制冷。
氣體渦流制冷:高壓氣體經(jīng)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(fù)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(chǎn)生冷效應(yīng),在另一端產(chǎn)生熱效應(yīng)。
4、單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)
??????????? 蒸氣壓縮式制冷機是目前應(yīng)用最廣泛的一種制冷機,有單級、多級和復(fù)疊式之分。
??????????? 單級壓縮蒸氣制冷機是指將制冷劑經(jīng)過一級壓縮從蒸發(fā)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(diào)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(jié)流機構(gòu)(毛細管)
蒸發(fā)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(fā)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(zhuǎn)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(diào)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(jié)流機構(gòu):普通空調(diào)常用的是毛細管,高檔的空調(diào)器用電子膨脹閥。制冷劑經(jīng)過節(jié)流機構(gòu)時,壓力由冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力,一部份制冷劑會在節(jié)流的過程中閃發(fā)成為氣體。
節(jié)流過程中制冷劑的焓值不變。
普通的家用空調(diào)器節(jié)流結(jié)束時大約有20%的制冷劑會閃發(fā)成氣體。制冷劑沒有蒸發(fā)就閃發(fā)成氣體降低了空調(diào)器的性能。
蒸發(fā)器:它的作用是使經(jīng)節(jié)流機構(gòu)后的制冷劑液體蒸發(fā)成蒸氣,以吸收被冷卻物體的熱量。蒸發(fā)器是對外輸出冷量的設(shè)備。
普通家用空調(diào)器蒸發(fā)器里的制冷劑(R22)的蒸發(fā)壓力在5.5-6.5bar左右。
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