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制冷原理设备
1、气化制冷(蒸气制冷):蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。利用气体膨胀产生低温:气体等熵膨胀时温度总是降低的,产生冷效应。
气体涡流制冷:高压气体经涡流管膨胀后,可分为冷热两股气流;
热电制冷(半导体制冷):利用半导体的温差电效应实现的制冷。
2、根据制冷温度的不同,制冷技术可大体上划分三大类:普通冷冻:>120K; 深度冷冻:120K~20K;低温和超低温:<20K。
3、理论循环的假设条件:①压缩机吸入的是饱和蒸气;
②节流前的液体是饱和液体;
③压缩过程是等熵压缩;
④制冷剂在蒸发和凝结过程及流动过程中没有阻力损失;
工作过程:蒸发器中的制冷剂液体在低压、低温下吸收了被冷却物体的热量而蒸发,产生的低压制冷剂蒸气被压缩机吸入,经压缩后成为高压气体进入冷凝器,在冷凝器中制冷剂放出热量被凝结为液体,高压液体经膨胀阀节流降压,成为湿蒸气后进入蒸发器。
4、循环的性能指标:
(1)单位制冷量q0:每公斤制冷剂在蒸发器中从被冷却物体中吸气的热量。
q0=h1-h4 kJ/kg
(2)单位容积制冷量qv:压缩机每输送1立方米工质的蒸气所能制
得的冷量。 qv=q0/v1 kJ/m3
(3)理论比功w0:表示压缩机每压缩并输送1公斤制冷机所消耗的功。
w0=h2-h1 kJ/kg
(4)冷凝器单位热负荷qk:表示每公斤蒸气在冷凝器中放出的热量。
qk=(h2-h3)+(h3-h4)=h2-h4 kJ/kg
(5)制冷系数:循环的单位制冷量与单位功之比。即:消耗一个单位功所能制得的冷量。ε0=q0/w0=(h1-h4)/(h2-h1)
(6)热力完善度η:将工作于相同温度之间的制冷剂循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比,称为这个制冷剂循环的热力完善度。η=ε0/εc
5、(1)采用过冷循环理论上总是有利的,而且过冷度越大,对循环越有利。
依靠冷凝器本身来使液体过冷,其过冷度是有一定限度的,如果要求获得更大的过冷度,通常需要增加一个单独的热交换设备,称为再冷却器。
(2)过热没有产生有用的制冷效果
从蒸发器出来的制冷剂蒸气的温度很低,在进入压缩机之前,在管路中吸收了外界的热量,使制冷剂蒸气过热。循环的经济性下降。此过热称有害过热,对循环不利。应减小有害过热。
过热本身产生有用的制冷效果
制冷剂过热吸收的热量来自被冷却空间,产生了有用的制冷效果,称为“有效”过热。
(3)回热循环
单位回热器热负荷:qh=h4-h4′=h1′-h1 kJ/kg
与理论循环相比:增加了Δq0=h5-h5′=qh、增加Δw0,且v1′&gt; v1。
T-S图中蒸气线向左下方倾斜,压缩机等熵压缩后进入两相区,因此必须采用回热循环。
6、实际循环热力计算
7、变工况特性:
(1)蒸发温度T0为定值,冷凝温度变化的情况
①. TK↑PK↑
对循环的影响:循环单位制冷量q0减小了,q0′&lt;q0;单位容积制冷量减小了 qv′&lt;qv;
循环压缩功增大了,w0′&gt;w0,;
单位容积压缩功增大了 wv′&gt;wv;
由于qv↓、wv↑,导致:Q0↓,Pe↑。
结论:当T0不变而TK升高时,制冷机的制冷量减少而功率增大。
制冷系数减小了。ε0′= q0′/ w0′&lt;ε0
②. TK↓PK↓
结论:当T0不变而TK降低时,制冷机的制冷量Q0增大,而功率Pe减少。
制冷系数增大。ε0′= q0′/ w0′&gt;ε0
(2)冷凝温度TK为定值,蒸发温度变化的情况:
①.T0↓P0↓
对循环的影响:循环单位制冷量q0减小了,q0′&lt;q0;
吸气比容增大了 v1′&gt;v1;
单位容积制冷量减小了 qv′&lt;qv;Q0∝qV ,所以Q0↓;
循环压缩功增大了,w0′&gt;w0;
单位容积压缩功不能直接比较。
结论:当Tk不变而T0降低时,制冷机的制冷量减少,而功率有一最大值存在。制冷系数减小了。ε0′= q0′/ w0′&lt;ε0
②.T0↑P0↑
结论:当Tk不变而T0升高时,制冷机的制冷量增加,功率的变化相同。
制冷系数增大了。
8、制冷剂又称制冷工质,是制冷装置中的工作介质,用于制冷循环的热量传递。
它以低温、低压的状态自蒸发器吸收热量,并且在高温、高压下从冷凝器向外界放出热量。要求制冷剂的蒸发温度须低于用冷场合的温度,而其冷凝温度必定高于环境介质的温度。
9、制冷剂种类:
a按化学成分分:无机物:NH3 、CO2 、 H2O等;
氟里(利)昂: R22 、R134a、