制冷原理基本概念、原理、压焓图、部件解析

制冷原理基本概念、原理、压焓图、部件解析

引用

网易

1.

https://www.163.com/dy/article/JCPFUSV80556944S.html

制冷技术是现代空调和制冷设备的核心技术之一，广泛应用于家庭、商业和工业领域。本文将详细介绍制冷原理的基本概念、工作原理以及主要部件的功能，帮助读者全面了解制冷系统的运作机制。

常用术语

1. 热量
   热量是能量的一种形式。如果使物体升温，则热量被吸入；如果使之冷却，则热量被排出，国际单位是焦耳（J）。
   常用单位：kJ(千焦)、BTU（英制热量单位）、kCal（千卡）

2. 制冷量
   单位时间内，空调机组从空调场所带走的热量。国际单位是kW (kJ/s)。
   常用单位：kW（千瓦）、BTU/h（英制单位）、kCal/h（大卡）、RT（冷吨）

3. 温度
   温度表示物质的冷、热程度。
   温度的表示方法有：℃（摄氏）、℉（华氏）、K（开尔文）℃=5/9（℉-32）= K-273

4. 相对湿度
   相对湿度表示空气中水蒸汽接近饱和的程度。
   表示方法：%（百分数）

5. 制冷剂
   在制冷系统中将热量从高温端传递到低温端，循环流动的热量载体。
   常用的有：R22、R134a、R410A、R290、R717、R404A等

6. 能效比
   能效比是衡量空调机组经济性的重要指标。
   能效比=制冷量/耗电功率

7. 显热/潜热
   引起物体温度改变的热量叫显热。
   只改变物体相变状态而不改变其温度的热量叫潜热

8. 蒸发/冷凝
   蒸发和冷凝是制冷剂在系统中由于吸收（放出）热量时发生的相变过程。
   制冷剂从液态变为气态叫蒸发，从周围环境吸热；
   制冷剂从气态变为液体叫冷凝，向周围环境放热。

9. 过冷度
   制冷剂液体低于同一压力下的饱和液体的温度差值叫做过冷度，即冷媒的冷凝饱和温度(高压表对应值)和液管温度的差值。

10. 过热度
    制冷剂蒸气高于同一压力下的饱和蒸气的温度差值叫做过热度，即冷媒的蒸发饱和温度(低压表对应值)和回气温度的差值

制冷循环

基本原理

1. 蒸发过程
   制冷剂液体在低压（低温）下蒸发，成为低压蒸气；
   蒸发器：输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量,从而达到制冷的目的。

2. 压缩过程
   将该低压蒸气提高压力为高压蒸气
   压缩机：压缩和输送制冷蒸汽,并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压,是整个系统的心脏。

3. 冷凝过程
   将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体；
   冷凝器：输出热量的设备,将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。

4. 节流过程
   高压液体降低压力重新变为低压液体，返回到①从而完成循环。
   节流阀：对制冷剂起节流降压作用,并调节进入蒸发器的制冷剂流量。

蒸发温度

蒸发温度就是制冷剂从液体变为气体的临界温度，在制冷系统中，指的是制冷剂液体在蒸发器中从液体变为气体的饱和温度，一般制冷系统中的蒸发温度是测不出来的，只能用对应的蒸发压力来推导。
在制冷设备调试的时候，我们经常要知道蒸发温度，进一步推算出蒸发压力，然后根据实际的压力，就能判断制冷系统是否有问题；
下面是一个经验估值，提供给小伙伴们参考，如下：
蒸发温度=环境温度/水温 —（10~20℃）；
举例如下：
例1
夏天的空调室内温度设定26℃，我们就可以估算此时的
蒸发温度=26-（10~20℃）=6℃，根据温度压力对照表，很容易就查出此时的蒸发压力为0.55Mpa（R22制冷剂）左右；
例2
-18的冷库，库房温度为-18℃，那么此时制冷系统的蒸发温度大概为多少呢？
蒸发温度= -18—（10~20）=-28℃，根据温度压力对照表，很容易就查出此时的蒸发压力为0.21Mpa（R404A制冷剂）左右；

冷凝温度

冷凝温度是指冷凝器内制冷剂蒸汽在一定压力下凝结时的饱和温度。冷凝温度不等于冷却介质的温度，两者之间也存在着传热温差。
冷凝压力就是制冷剂在冷凝器内有气体冷凝成液体的压力，由于制冷系统中冷凝器内部的压力无法测量，而实际上，制冷剂在排气管以及冷凝器内的压力降其实很小，所以不管设计调试还是检修当中，一般认为排气压力近似等于冷凝压力。

压缩过程

将低温低压制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体排入至冷凝器中。

冷凝过程

从压缩机中排出来的高温高压气体，进入冷凝器中，将热量传递给外界空气或冷却水后，凝结成液体制冷剂，流向节流装置。

节流过程

从冷凝器中流出来的制冷剂液体在高压下流向节流装置，进行节流减压。

蒸发过程

从节流装置流出来的制冷剂液体流向蒸发器，吸收外界（空气或水）的热量而蒸发成为气体，从而使外界（空气或水）的温度降低，蒸发后的低温低压气体被压缩机吸入

基本部件

1. 压缩机
   制冷系统的心脏，动力，有压缩和驱动制冷系统冷媒的作用。

2. 冷凝器和蒸发器
   冷凝器将热量传递到外界环境，制冷剂气体冷却液化，使外界环境温度升高。
   蒸发器从外界环境吸收热量，制冷剂液体在其中汽化，使外界环境温度降低。

3. 干式蒸发器
   干式蒸发器制冷剂在换热管内通过，冷水在高效换热管外运行，这样的换热器换热效率相对较低，其换热系数仅为光管换热系数的2倍左右，但是其优点是便于回油，控制较为简便，而制冷剂的充注量大约是满液式机组充注量的1/2～1/3左右。

4. 满液式蒸发器
   满液式蒸发器与干式蒸发器的运行方式恰好相反，冷水在换热管内通过，制冷剂完全将换热管浸没，吸热后在换热管外蒸发。满液式蒸发器的传热管表面上有许多针形小孔，管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧的换热。这种同时强化管外沸腾和管内传热的高效传热管，使其传热系数提高。

5. 节流机构
   从冷凝器出来的高压制冷剂通过膨胀阀进行降压、降温，使制冷剂温度低于环境温度，从而使空调机组具有制冷的能力，目前常用的节流装置有：热力膨胀阀、孔板、毛细管、手动膨胀阀、电子膨胀阀。

6. 膨胀阀作用

• 节流降压；
• 控制流量；
• 控制过热度。控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，保证蒸发器蒸发面积得到充分利用，可防止压缩机冲缸事故发生。

7. 热力膨胀阀分类
   热力膨胀阀按结构形式分为：整体式和拼装式。
   按压力平衡方式可分为：内平衡和外平衡方式。
   按工质流向可分为：单向和双向。

8. 四通阀
   四通阀是空调机中的重要部件,在空调系统中起着改变制冷剂流向作用。

9. 气液分离器
   气液分离器可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离。

10. 储液器
    储液器是起到贮藏、气液分离、过滤、消音和制冷剂缓冲的作用。

11. 电磁阀
    通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。