制冷循环原理
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制冷循环原理制冷循环是一种有效的制冷技术,其工作原理也称为“蒸发冷却”原理。
制冷循环的基本概念是,将液体内的热量吸收通过分子间的蒸发而进行转化。
蒸发是一种吸热的过程,当热量从液体中的分子拆开后,分子间的距离就会变大,以至于液体内的分子间的温度会降低从而形成冷却效果。
制冷循环的工作原理包括四个主要步骤:压缩、蒸发、压缩和冷凝。
在系统中,空气比较冷的地方被称为冷凝器,而空气比较热的地方被称为蒸发器。
系统里的冷媒,通常是氟利昂或氯气,会先从冷凝器处汲取热量,然后被压缩机压缩成液体,再流进蒸发器处,由于蒸发器的温度比较低,热量就会从液体中蒸发掉,从而实现了制冷效果。
冷凝器中的气体经过再次压缩后,再回流回到蒸发器中,循环就完成了。
制冷循环一般由以下组件组成:压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和综合机构。
压缩机的作用就是将冷媒转换成高压高温的液体,以使它流进冷凝器,由冷凝器进行冷却,冷凝器的主要作用是吸热量,使得冷媒中的液体温度下降,从而实现了制冷效果。
最后,冷媒通过膨胀阀快速转换成低压低温的液体,使得冷媒回到蒸发器处进行蒸发而产生制冷效果,最后,再次回到压缩机处进行新一轮的循环。
制冷循环有许多优点,它不仅能够提供高效的制冷能力,而且能够有效地控制室内温度,减少使用电量,并且它不需要消耗任何外部能源,这对环保者来说是一个巨大的优点。
然而,制冷循环也存在一些缺点,它所使用的冷媒有害的污染物会对空气和水等自然资源造成严重的污染,而且它运行时会发出噪音,进而影响到室外的环境。
总的来说,制冷循环是一种非常有用的节能技术,它的工作原理有助于更好地管理室内空气温度,减少使用电量,但随着社会发展,我们也应该注意到它所产生的负面影响,以便及早采取应对措施,发挥它的最大效益。
冷水机组及空调循环泵控制原理冷水机组是一种用于空调系统的设备,它通过制冷剂的循环,将热量从室内移出,从而实现室内温度的调节。
而空调循环泵是冷水机组运行的关键部件之一,它负责将冷却水从冷水机组输送到空调末端设备,并将热量带走。
以下将对冷水机组及空调循环泵的控制原理进行详细介绍。
冷水机组的控制原理:1.制冷循环控制原理:冷水机组的制冷循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其控制原理是通过监测室内温度及设定值,调节蒸发器中的制冷剂流量来控制室内温度的稳定。
2.制热循环控制原理:在冬季,冷水机组可通过改变制冷循环的工作状态实现制热。
制热循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其控制原理是通过监测室内温度及设定值,调节蒸发器中的制冷剂流量来控制室内温度的稳定。
3.水温控制原理:冷水机组需要控制冷却水的温度,以满足空调末端设备的需求。
通常使用比例积分控制器(PID控制器)来实现。
PID控制器通过监测冷却水的出口温度及设定值,调节制冷塔的风机速度、冷却水阀门开度等参数,以控制冷却水的温度稳定。
空调循环泵的控制原理:1.水流量控制原理:空调循环泵需要控制冷却水的流量,以保证空调系统的正常运行。
通常使用变频调速的方式来控制水泵的转速,以调节水流量。
通过监测空调末端设备的需求,调节水泵的转速以满足需求。
2.压力控制原理:空调循环泵需要控制冷却水的压力,以保证水泵的正常工作及空调系统的稳定。
通常使用压力传感器来监测冷却水的压力,并通过调节水泵的转速来控制冷却水的压力。
3.自动启停控制原理:空调循环泵需要根据冷却水的需求自动启停。
当空调系统进入空闲状态或冷却水需求较小时,可以通过检测信号或预设时间来控制水泵的自动停机,以节约能源。
综上所述,冷水机组及空调循环泵的控制原理是通过监测温度、水流量和压力等参数,并通过调节冷却水的供应、制冷剂的流量以及水泵的转速等来实现空调系统的稳定运行。
这些控制原理可以通过自动化控制系统实现,提高空调系统的效率和能源利用率。
目录一、制冷循环的工作原理 (1)二、压缩式制冷 (3)三.吸收式制冷 (5)四、其他制冷方式 (6)1、蒸汽喷射制冷 (6)2、空气压缩制冷 (7)3、声能(热声效应)制冷技术 (8)4、热管式制冷技术 (10)5、磁制冷技术 (10)6、吸附式制冷 (11)7、热电制冷 (12)浅谈制冷循环生活中,存在着各种制冷循环,电冰箱、空调、汽车等,它与我们的生活密切相关。
通过对制冷循环的研究与改进,可以有效地实现节能降耗。
一、制冷循环的工作原理与动力装置相反,制冷循环装置是通过外界对系统提供能量,使制冷工质将热量从低温物体(如冷库等)移向高温物体(如大气环境)的循环过程,从而将物体冷却到低于环境温度,并维持此低温。
制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。
就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中,反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发,不断的在蒸发器处吸热汽化,进行制冷降温。
逆卡诺循环是理想制冷循环,它的工作过程如下:绝热压缩过程1'—2',制冷剂的温度由T0'升至Tk',外界输入功w ;等温冷凝过程2'—3',制冷剂在等温Tk'向高温热源放出热量qk';绝热膨胀过程3'—4',制冷剂的温度由Tk‘降至T0’,膨胀机输出功we ;等温蒸发过程4'—1',制冷剂在等温T0'吸收低温热源中的热量q0'制冷循环的重要参数是制冷系数, 制冷系数是指单位功耗所能获得的能量,也称制冷性能系数,用符号COP 表示,它是制冷系统(制冷机)的一项重要技术经济指标。
制冷性能系数大,表示制冷系统(制冷机)能源利用效率高。
逆卡诺循环的制冷系数: )0/(0))(0/()(0/q0'''''''c T Tk T S S T Tk S S T W b a b a c -=---==ε在一定的环境温度下,冷库温度越低,制冷系数就越小。
制冷循环的工作原理
制冷循环是一种通过能量转移的方式,将热量从低温区域转移到高温区域的过程。
该循环基于一系列的物理原理和技术,下面将详细介绍其工作原理。
1. 蒸发器:制冷循环的开始是在蒸发器内部,蒸发器是一个热交换器,它通常位于制冷设备的室内部分。
在蒸发器内,制冷剂以低温、低压的液体形式进入,当与室内空气接触时,吸收空气中的热量并蒸发成气体。
2. 压缩机:蒸发完毕后,制冷剂以压缩气体的形式进入压缩机。
压缩机的主要作用是将制冷剂气体压缩成高压、高温的状态。
通过增加制冷剂的压力和温度,可以增加其能量,为后续的冷凝器提供热源。
3. 冷凝器:制冷剂进入冷凝器后,会在这里释放热量。
冷凝器通常位于室外,例如空调器的外部部分。
在冷凝器中,制冷剂散热并冷却,从高温气体变为高压液体。
该过程中释放的热量会通过散热器和风扇等技术手段被排出。
4. 膨胀阀:高压液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器,该阀门使得制冷剂的压力骤然降低,从而使其成为低压液体,为下一循环做准备。
5. 回到蒸发器:经过膨胀阀的制冷剂重新进入蒸发器,准备进行下一轮的制冷过程。
通过以上循环过程,制冷循环不断地将热量从低温区域吸收,然后通过压缩和冷凝的过程,将热量释放到高温区域。
这样就能够实现对低温区域的制冷效果。
制冷循环的性能和效率取决于压缩机的功率和制冷剂的特性。
同时,制冷循环还可以通过调整压缩机的容积比、制冷剂的种类和量等因素来进行优化。
冷库原理冷库是一种用于储存和保鲜冷藏品的设施。
它通过一系列的原理和技术来维持低温环境,延长冷藏品的保质期,并确保其质量和安全性。
1. 制冷循环原理:冷库通常采用制冷循环系统,其中核心组件是制冷剂。
制冷剂通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发等过程来吸收和释放热量,从而实现温度的降低。
制冷剂在蒸发器中吸热并蒸发成气体,从而使蒸发器内的温度下降。
然后,制冷剂经由压缩机进行压缩,升高其温度和压力,并流向冷凝器,通过冷凝器中的冷却介质散热并变成液态。
最后,制冷剂通过膨胀阀降低压力并再次回到蒸发器中,循环往复。
2. 绝热层原理:冷库的建筑结构通常包括墙体、屋顶和地板。
这些结构都需要具备良好的绝热性能,以防止外界热量的进入和冷库内部冷量的损失。
常用的绝热材料包括聚氨酯、聚苯板和玻璃棉等,它们具有良好的隔热性能和耐腐蚀性能,能够有效地减少能量的流失。
3. 温控系统原理:为了保持冷库内的恒定低温环境,冷库通常配备有温度控制系统。
温控系统通过自动调节制冷循环系统的运行,控制制冷剂的供应量和循环速度,以使冷库内部的温度维持在设定的范围内。
温控系统还可以监测和记录冷库内的温度变化,一旦温度异常超出设定范围,系统会自动发出警报并采取相应的措施。
4. 通风系统原理:冷库内部的空气流通也是保持冷库质量和安全性的重要因素。
通风系统通过空气循环和新鲜空气的进入,保持冷库内的湿度、氧气含量和二氧化碳浓度在可接受的范围内。
同时,通风系统还可以帮助排除冷库内的湿气和异味,提供清洁和卫生的环境。
冷库的原理和技术确保了冷藏品在储存和保鲜过程中的安全性和质量,并对各类冷冻食品、药品、化学制品等起到重要的作用。
通过制冷循环、绝热层、温控系统和通风系统等综合原理的应用,冷库能够有效地提供符合需求的低温环境。
能量守恒定律在制冷循环过程中的解析
制冷循环是一种将热量从低温环境中转移到高温环境中的过程,其基本原理是通过循环流体的膨胀和压缩来实现。
在制冷循环过程中,能量守恒定律是一个非常重要的物理学原理,它描述了能量在系统中的转移和转化过程,保证了系统能量的守恒。
能量守恒定律可以用数学公式来表达:在一个封闭系统中,能量的总量是不变的,即能量的输入等于输出。
在制冷循环中,该定律的应用可以通过以下几个方面来解析:
1. 压缩过程中的能量转移:在制冷循环中,制冷剂通过压缩过
程将其压缩成高压气体,这个过程中会产生热量。
根据能量守恒定律,这个热量应该等于系统中其他地方的能量损失,比如制冷剂在蒸发器中的冷却过程中释放的热量。
2. 膨胀过程中的能量转移:在制冷循环中,制冷剂通过膨胀过
程将其膨胀成低压气体,这个过程中会吸收热量。
根据能量守恒定律,这个热量应该等于系统中其他地方的能量增加,比如制冷剂在蒸发器中吸收的热量。
3. 制冷循环中的热量转移:在制冷循环中,热量会从低温环境
中被吸收并转移到高温环境中。
根据能量守恒定律,这个热量的输入应该等于输出,即制冷剂在蒸发器中吸收的热量应该等于在冷凝器中释放的热量。
综上所述,能量守恒定律在制冷循环过程中起着非常重要的作用,它保证了系统能量的守恒,同时也为制冷循环的优化和改进提供了指
导意义。
制冷和加热循环器的原理制冷和加热循环器是现代生活和工业生产中广泛应用的设备。
其基本原理是利用制冷剂或热媒在循环时进行换热,达到制冷或加热的目的。
下面我们将分步骤阐述制冷和加热循环器的原理。
一、制冷循环器的原理:1、压缩机压缩制冷剂:制冷循环器中,首先是将制冷剂经过蒸发器吸收环境热量,然后经过压缩机进行压缩。
2、冷凝器冷却制冷剂:制冷剂在经过压缩机后温度升高,接着进入冷凝器,在冷凝器中冷却并凝结成液体状态。
3、节流阀减压制冷剂:接着,制冷剂通过节流阀进入蒸发器,压力和温度均下降,制冷剂在蒸发器中蒸发吸收热量,并将热量带走。
4、循环回收制冷剂:制冷剂在蒸发器中蒸发后汽化成气体,回到压缩机进行再次循环。
二、加热循环器的原理:1、循环泵循环热媒:加热循环器中,首先是通过循环泵将热媒送入加热系统。
2、燃烧加热热媒:在燃烧器中,燃料和空气混合燃烧,释放出热量,加热热媒。
3、热交换器换热:接着,将加热后的热媒通过热交换器与冷却介质进行换热,将热量传递给冷却介质。
4、循环回收热媒:热媒在热交换器中被冷却,回到循环泵进行再次循环。
总的来说,制冷和加热循环器的原理都是通过交换介质在循环中进行传热,将热量从一个介质转移到另一个介质,达到制冷或加热的目的。
同时,循环器中的元件也是相应的,如制冷循环中的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀,加热循环中的循环泵、燃烧器、热交换器等。
这些元件的精细组合和配合使循环器能够高效、稳定地运行。
在实际应用中,不同的制冷和加热循环器有着不同的设计和性能,因此需要根据具体需求进行选择和使用。
制冷循环原理
制冷循环原理是通过一系列的过程来实现冷却效果的。
这个循环过程主要涉及到四个基本组件,即压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
首先,制冷循环开始于压缩机。
压缩机的作用是将低压低温的制冷剂气体抽入并压缩,使其变为高压高温的气体。
通过使用电力或者机械力,压缩机会进行压缩工作。
接下来,高温高压的制冷剂气体会被送入冷凝器。
冷凝器是一个换热器,它通过散热的方式将制冷剂气体中的热量释放出去。
在这个过程中,制冷剂气体会被冷却并转变为高压液体。
冷凝器通常通过外界的冷凝介质(如空气或水)来实现热量的散发。
然后,高压液体制冷剂会通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀的作用是将高压液体制冷剂迅速放松,使其在压力下降的同时,温度也随之降低。
在蒸发器中,制冷剂会吸收外界的热量来进行蒸发,从而形成低温低压的蒸汽。
最后,低温低压的制冷剂蒸汽会返回压缩机,开始下一循环。
此时,制冷剂蒸汽再次经过压缩,形成高压气体,以便再次进入冷凝器。
通过不断地循环,制冷循环可以提供持续的冷却效果。
这种原理常被应用于家用空调、冰箱等制冷设备中,以提供舒适的室内环境和保鲜食品的需要。
制冷循环的工作原理
制冷循环是一种用于制冷的工作原理,其基本原理是通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发等过程将热量从一个物体或空间转移到另一个物体或空间,从而实现冷却效果。
以下是制冷循环的工作原理:
1. 压缩:制冷循环首先通过压缩器将低压低温的制冷剂气体压缩为高压高温的气体。
这个过程需要消耗一定的能量。
2. 冷凝:高压高温的制冷剂气体进入冷凝器,在冷凝器中与外界空气或冷却介质接触,快速散热并冷却。
这样,制冷剂气体会从气态变为液态,释放出大量的热量。
3. 膨胀:冷凝后的制冷剂液体通过膨胀阀(节流装置)进入蒸发器。
压力的突然降低使得制冷剂液体迅速蒸发,并吸收周围的热量。
这个过程使得制冷剂温度大幅下降。
4. 蒸发:制冷剂气体在蒸发器中继续吸热,吸收周围的热量并将其冷却。
通过吸热过程,制冷剂会从气态再次转变为液态。
以上四个步骤完成后,制冷循环重新回到压缩的阶段,循环继续进行。
通过不断重复这些步骤,循环中的制冷剂不断地吸热和释放热量,从而实现制冷效果。
这种循环过程在制冷设备中得到广泛应用,例如冰箱、空调等。
制冷循环原理3.1 蒸气压缩式制冷原理如果制冷工质状态变化跨越液、气两态,则制冷循环称为蒸气压缩制冷循环。
蒸气压缩制冷装置是目前使用最广泛一种制冷装置,绝大多数家用冰箱、空调机、冷柜等都是采用蒸气压缩式制冷。
3.1.1 单级蒸气压缩制冷循环分析家用冰箱、空调机、冷柜等制冷装置功能、结构形式、整体布局虽然不同,其主要部件都包括压缩机、冷凝器、膨胀阀(或称节流阀)和蒸发器四部分。
通过简化如图3-1所示。
图3-1是蒸气压缩制冷装置制冷循环示意图。
其工作循环如下:经过膨胀阀(毛细管)绝热节流,降压降温至状态4湿蒸气进入蒸发器(冷库),进行定压蒸发吸热,离开蒸发器时已成为干饱和蒸气;从蒸发器出来状态1干饱和蒸气被吸入压缩机进行压缩,升压、升温至过热蒸气状态2;进入冷凝器,进行定压放热,凝结为液体3;从冷凝器出来液体经过膨胀阀(毛细管)节流降压至湿蒸气状态4进入蒸发器(冷库),从而完成了一个循环4-1-2-3-4。
蒸气压缩式制冷循环可概括为四个过程。
①蒸发过程4-1 低温低压液体制冷剂从冷库中以汽化潜热方式吸收被冷却物热量后,变成低温低压制冷剂蒸气。
②压缩过程1-2 为了维持一定蒸发温度,制冷剂蒸气必须不断地从蒸发器引出,从蒸发器出来制冷剂蒸气被压缩机吸入并被压缩成高压气体,且由于在压缩过程中,压缩机要消耗一定机械功,机械能又在此过程中转换为热能,所以制冷剂蒸气温度有所升高,制冷剂蒸气呈过热状态。
③冷凝过程2-3从制冷压缩机排出高温高压过热制冷剂蒸气,进入冷凝器后受到冷却物(如冷却水、空气等)冷却而变为液体。
④节流过程3-4从冷凝器出来制冷剂液体经过降压设备(如节流阀、膨胀阀等)减压到蒸发压力。
节流后制冷剂温度也下降到蒸发温度,并产生部分闪蒸气体。
节流后气液混合物进入蒸发器进行蒸发过程。
上述四个过程依次不断进行循环,从而达到连续制冷目。
3.1.2单级压缩式制冷循环在压-焓图上表示单级压缩式制冷循环主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大件所组成,这四大件由管道连接起来,便构成了一个最简单制冷系统(如图3-1所示)。
单级蒸气压缩式制冷理论循环假设条件是:①压缩过程1-2是绝热压缩过程,前后熵值不变;②不考虑制冷剂在流动时摩擦、阻力等损失,即制冷剂在流经冷凝器、蒸发器及连接管道中压力保持不变,冷凝压力pk 保持不变;蒸发压力p不变;③节流过程为绝热过程,液态制冷剂节流前后焓值不变;该制冷系统运行状态则可在压一焓图上绘制和表示出来,如图3-2所示。
其中各点表示位置是:0点——蒸发器出口;1点——压缩机吸气口;2点——压缩机排气口;5点——节流装置入口;6点——蒸发器入口。
图中各线段意义如下6-0段:等温等压吸热汽化过程(蒸发过程)。
压力P为蒸发压力,温度t0为蒸发温度。
6-0区间,P及t相对应。
两点间焓值之差就是单位工质制冷量。
0-1段:压力不变情况下吸气过热过程。
在蒸发器出口段至压缩机入口段间管道由于吸收外界环境热量,温度升高,而压力不变。
1-2段:等熵压缩过程。
在压缩过程中,气体温度、压力及焓值升高,比体积减小,熵值不变。
h:-九,就是压缩机械功。
2-3段:等压放热过程。
高压(冷凝压力)条件下,制冷剂气体放出显热,由排气温度t2:降至冷凝温度tk。
温度下降,状态授变,仍为气体。
3-4段:凝结过程。
在冷凝压力pk下,制冷剂放出潜热而由气态液化为液态,但温度没变,仍是冷凝温度tk。
4-5段:过冷过程。
在冷凝压力pk下,制冷剂液体继续散热,即向外放出显热。
5-6段:等焓节流过程。
制冷剂通过节流装置,由高压pk 降到低压P,温度由过冷温度t5降至蒸发温度t;状态由过冷液体变为气液共存状态。
h0、h3分别是压力p、pk下干饱和蒸气焓,h4是压力pk下饱和液体焓,皆可由饱和蒸气表查得,h2可根据pk和(S2=S1)由过热蒸气表确定,h5、h1分别根据过冷度和过热度确定。
蒸气压缩制冷循环0-1-2-3-4-5-6-0在压焓图中表示如图3-2所示。
因为蒸气压缩制冷循环吸热量、放热量以及所需功量皆可用工质在各状态点焓差来表示。
所以制冷量、冷凝放热量以及压缩所需功都可以用图中线段长度表示。
3.1.3单级蒸气压缩式制冷理论循环热力计算单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上表示如图3-2所示。
在压焓图上表示单级蒸气压缩式制冷循环热力参数有:①单位质量制冷量(简称单位制冷量) lkg制冷剂在蒸发器内所吸收热量称为单位制冷量,用符号q表示,单位kJ/kg。
在压焓图3-2中,可用点6和点0两点焓差值表示,即q0 =h-h6=h–h5(kJ/kg) (3-1)②单位压缩功压缩机绝热压缩lkg制冷剂所消耗功称为单位压缩功,用符号w表示,单位kJ/kg。
在图中用点2和点1两点焓差表示,即w0 =h2–h1(kJ/kg) (3-2)③单位冷凝热负荷 lkg 制冷剂在冷凝器中放出热量称为单位冷凝热负荷,用符号q k 表示,单位是kJ/kg ,在图中,可用点2和点5焓差表示,即q k =h 2 –h 5 (kJ/kg) (3-3)④单位容积制冷量 l m 3制冷剂在蒸发器所吸收热量称单位容积制冷量,用符号q v 表示,单位是kJ/m 3。
它可以很方便地从q 0换算出来,即q v = q 0 /V 1一(h 0 –h 5)/V l (kJ/ m 3) (3-4)式中v 1——吸气状态时制冷剂蒸气比体积,m 3 /kg 。
⑤循环制冷系数ε = q 0/( q 1-q 2) = (h 0-h 6)/[(h 2-h 5)-(h 1-h 6)] = (h 0-h 6)/(h 2-h 1) (3-5)【例题3-1】某压缩制冷设备用氨作制冷剂。
已知氨蒸发温度为-10℃,冷凝温度为38℃,压缩机入口是干饱和氨蒸气,要求制冷量为l00kW ,试计算制冷剂流量、压缩机消耗功率和制冷系数。
解 根据题意t 1=-10℃,t 3 =38℃。
由氨lgp-h 图(见附录图2)查出各状态点参数为h 1 =1430kJ/kg p 1 =0. 29MPah 2=1670kJ/kg p 2 =1. 5MPah 4 =h 3 =350kJ/kg①制冷剂流量q 0 =h 1 -h 4=(1430-350) kJ/kg=1080kJ/kg氨质量流量为m=100/1080=0. 0926kg/s②压缩机消耗功率w0 =h2-hl=1670-1430=240kJ/kgP=mw=0. 0926×240=22. 22kW ③制冷系数ε = q0/ w=1028/240=4.53.1.4单级蒸气压缩式制冷实际循环实际压缩过程及理论循环过程存在很大区别,主要表现在以下几方面:①压缩过程不是等熵过程;②实际节流过程中由于及外界有热交换,所以不是绝热节流,而节流后焓值是增大;③制冷剂在蒸发器及冷凝器内传热过程,由于压力变化,制冷剂温度是渐变;④制冷剂流经阀门、管道和设备时因有阻力存在,为使循环得以实现,故使压缩机排气压力增高,而吸气压力降低;⑤在吸气过程中由于有热交换,肯定有一定有害过热。
由于实际压缩循环及理论压缩循环存在着多方面差别,所以单级压缩制冷机实际循环单位压缩功增大,单位制冷量减少,制冷系数低于理论循环。
由于实际过程比较复杂,存在机械摩擦、阻力及热交换等,很难将实际循环过程表示在lgp-h图上。
在工程计算时,通常是先按理论循环计算,然后用各种系数进行修正。
3.1.5蒸气压缩式热泵循环热泵装置及制冷装置工作原理没有什么差别,只是二者工作目不同,制冷装置是为了制冷,而热泵装置则是为了供热。
如果将图3-3中冷凝器放在室内,则当上述装置工作时,就可以从低温环境中吸取热量并释放到室内来,用于取暖。
原则上,可以使一套设备具备制冷和供热两种功能。
如图3-3所示,如果用一只四通换向阀A来控制改变制冷工质在装置中流向,就可以达到夏季对室内制冷、冬季对室内供热目。
有些国家(如美国和加拿大)早已将这种采暖及制冷兼用装置用于火车车厢和远洋客货轮空调,以适应长途旅行运输时各地区气候上变化。
热泵经济性指标是供热系数ε’,它等于制冷剂在冷凝器中放出热量q 1及压缩机消耗功w之比,即ε’=q1/w。
由于q1=w+q2,所以热泵供热系数恒大于1,它优于其他供暖装置(如电加热器等)之处,就在于消耗同样多机械功对室内供暖,可比用其他方法得到更多热量,即除了由机械功所转换热量外,还包括制冷剂在蒸发器中所吸收热量。
热泵装置还可以将大量较低品位(即较低温度)热能提升为较高品位(即较高温度)热能,以满足生产上需要。
另外,采用热泵供热取代锅炉供热还有利于保护环境不受污染。
但是,热泵使用受到其他条件限制,例如,我国东北地区冬季室外温度在-20~-30℃或更低,用热泵供热就很不经济,并且由于室内外温差太大,热泵供热系数将很低,不利于节能;又例如对工业欠发达国家或地区,热泵装置造价往往比其他采暖设备高出很多,这也影响了热泵使用及推广。
3.2双级蒸气压缩式制冷循环3.2.1双级蒸气压缩式制冷理论循环单级制冷压缩机若要制取较低温度时,蒸发温度就很低,相应蒸发压力就很低,造成制冷机压缩比(冷凝压力及蒸发压力之间绝对压力比值)显著增大。
当压力比增大到一定程度时,单机制冷压缩机就不能正常工作。
这是因为:①压缩比增大,压缩机输气量减少,使制冷量下降,②压缩比增大,使压缩机排气温度升高,汽缸壁温度上升,影响润滑条件,甚至会出现润滑油碳化等不正常现象;③压缩比增大,液态制冷剂节流所引起损失增大,即节流后产生闪蒸气体增多,使制冷系数降低。
因此,当需制取-25℃以下低温时一般采用双级压缩。
两级压缩制冷压缩过程分两个阶段进行:来自蒸发器制冷剂蒸气先在低压压缩机中压缩到中间压力;经过中间冷却,然后再进入高压压缩机压缩到冷凝压力。
两级压缩制冷循环,由于节流级数以及液体和蒸气冷却方式不同,因而有不同循环形式。
例如,有两级节流和一级节流循环,中间完全冷却和中间不完全冷却循环等。
实际应用大都是一级节流循环。
两级压缩制冷都采用中间冷却。
经过中间冷却后,高压级排气温度就不致过高。
两级压缩制冷机中间冷却方式是随制冷剂种类不同而有所不同。
对于氨,通常是让低压级排气冷却到中间压力下饱和温度,称为中间完全冷却;对于氟里昂,则是让低压级排气及中间冷却器中蒸发蒸气相汇合,称为中间不完全冷却。
3.2.2 两级压缩氨制冷循环及系统组成两级氨压缩制冷机中,大多数是应用一级节流中间完全冷却循环。
该循环系统如图3-4所示。
来自蒸发器E低压氨蒸气,首先在低压压缩机A中被压缩到中间压力p z ,排入到中间冷却器F中,被其中氨冷却到中间压力下饱和温度tz,再进入高压压缩机B中继续被压缩到冷凝压力pk,然后进入冷凝器中被冷凝成液体。
由冷凝器C引出氨液,经过再冷却器D进一步降低温度,然后分成两路:一路经节流阀G降压到中间压力pz,进入中间冷却器F中,利用它蒸发来冷却低压压缩机排气和盘管内高压氨液,中间冷却器中蒸发出来氨蒸气(中间压力p下饱和蒸气),随同z低压压缩机排气(降温到中间压力下饱和温度)一起进入高压压缩机中被压缩,另一路氨液在中间冷却器F盘管内被冷却后,再进入流经节流阀H节流到蒸发压力P蒸发器E中进行蒸发制冷。