『壹』 製冷原理是什麼
最簡單的製冷由四大要件組成:①壓縮機;②冷凝器;③節流閥;④蒸發器;
我們日常使用的電冰箱,正好由這四要件加上箱體組成,箱體就好像冷庫。不過電
冰箱上的③節流閥在技術上由相同作用的毛細管替代。首先講講什麼叫製冷。製冷
兩字只能說是技術上的術語,嚴格講是錯誤的,世界上沒有那國的科學家能製造出
「冷」來。那到底什麼是冷,先舉例說明:在寒冬臘月,氣溫降到-5℃,我們說
今天天氣真冷,可東北人說不冷;在大伏天,氣溫在+32℃時,我們會說不算熱,
但氣溫突然降到+25℃,我們會說太冷了;這冷是隨著人的常識來定的,在物理學
中沒有冷的定義。在工程中冷是跟著生產需要而定的。如老總問,冷庫打冷了嗎?
你說打冷了,這個冷是指-18℃;老總問,水果庫溫度穩定嗎?你說很穩定,這回
答的含義是水果庫溫度穩定在±0℃了,這是我們這個行業對冷的定義。但是我們
還是把這種利用機械設備把降溫對象降到所需溫度的方法叫製冷,這就是術語。
什麼叫製冷,比如我們將裝有一公斤20℃冷水的水壺放到一塊燒到500℃的鐵板上,
沒有多久水就開了,如果不拿開水壺,不多久水就幹了。大家和說鋼板在對水加熱,
反過來也可以說水在對鋼板降溫。而且,降了多少度,都可計算出來,因為一公斤
水從20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡熱量,水從100℃到燒干,它需要外
界提供539大卡熱量,也就是說一公斤20℃冷水燒到干,要外界提供619大卡熱量。
如果按製冷的角度它從外界或鋼板中提取了619大卡熱量而變成了水蒸汽,使鋼板
降溫了,這就是製冷,是利用水對鋼板製冷。如果將水倒在鋼板上,那就更直觀了。
在上述的製冷過程中,如果鋼板的大小一定,並排除外界空氣的降溫因素,那麼鋼
板降了多少度,是可以精確計算出來的。在這里所述及到的『熱量』、『溫度』、
『大卡』、『℃』等物理量,我想學過物理的人都能理解。
初中物理就講到,熱量總是通過傳導、對流、輻射,從溫度高的物體轉移到溫度低
的物體,絕不可能反過來進行。一個物體失去一些熱量後,它的溫度也會降低一些。
我們的目的就是通過製冷系統,將商品中和空氣中的熱量向比商品溫度更低的製冷
劑傳遞,達到降低商品溫度的目的。
我們的製冷系統與鍋爐的制熱系統在熱力學上來講是完全一樣的,它們的熱傳導公
式也完全一樣,我們先以鍋爐作比擬,進一步講講製冷劑在製冷時的作用。
上面講的燒水壺也可算是一隻鍋爐,不過水燒開了,我們就灌熱水瓶了,如果我們
在壺嘴上套根管子,通到浴室,那就可以洗桑拿了,水壺就成小鍋爐了。要注意的
是這時水壺中的水永遠是100℃,水壺出口處的蒸汽溫度也是100℃,為什麼不是
110℃,不是90℃?這是因為在一個大氣壓下水的沸騰溫度是100℃,這是水的物理
性能所決定了的。在青藏高原,大氣壓力較低,水70℃左右就開了,沒有高壓鍋就
只能吃夾生飯,而在高壓鍋里,溫度可達到110℃,因為高壓鍋排氣閥的重量,剛
好使鍋內壓力保持在1Kg/CM2表壓力(實際是2個大氣壓)。一般小型鍋爐可燒
4Kg/CM2表壓力蒸汽,蒸汽溫度也接近140℃,鍋爐中的水溫也與蒸汽溫度一樣也是
140℃。煤氣爐的火頭溫度可達1000℃左右,火頭將熱量傳遞給水,使水的溫度上
升直達沸點,一公斤水從沸點到燒干(全部變成蒸汽),將從煤氣火頭中帶走的熱
量與上面所講水壺給鋼板降溫是一樣的,接近壺底的火焰是一個降溫過程。鍋爐中
的煤燃燒溫度在1200℃左右,沒有鍋爐中水的降溫,鍋爐中的排管將被燒塌。從我
們的角度來講,在這里的水就是製冷劑。
反過來水蒸汽進了浴室馬上凝結成小水珠(霧氣),放出熱量使浴室內溫度上升,
同樣一公斤水燒成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出539大卡熱量後全部變成水,在
蒸汽變成水的時候,小水珠的溫度是100℃,這是一個冷凝過程。當然小水珠會繼
續放出熱量而降低溫度,等水珠變成水滴落到地上或附在牆壁上時,只有30℃左右
了,這就不是冷凝過程了,而只是普通降溫過程。同樣將鍋爐蒸汽通到室內熱水汀
(室內供熱排管)中,熱水汀對蒸汽來說就成了冷凝器,如果供應的蒸汽壓力是
1Kg/CM2表壓力(實際是2個大氣壓),熱水汀表面溫度就是110℃,熱水汀向室內
空氣散發熱量,使室內溫度上升,而蒸汽就在熱水汀內冷凝成水,如果向室內散發
了539大卡熱量,熱水汀內就冷凝下來1公斤水。按製冷角度來講,這整個過程就是
煤燃燒的熱量被水吸收而沸騰,成為蒸汽,蒸汽帶著吸收來的熱量來到熱水汀,熱
水汀的表面向空氣散發了熱量,蒸汽失去熱量後又從新冷凝成蒸餾水,這水可通過
設備回到鍋爐繼續使用。
現在回到製冷的四大要件:
①壓縮機,與空氣壓縮機原理一樣;
②冷凝器,可以理解為熱水汀或做酒業的蒸餾器(錫鍋);
③蒸發器,可以理解為上面所講的水壺或鍋爐;
④節流閥,可以理解為從樓上高位的熱水汀到鍋爐之間,加一隻閥,開小一點,讓
蒸餾下來的水流進鍋爐繼續使用,不讓熱水汀中的水流光了使鍋爐中的蒸汽反沖回
熱水汀,這一點與我們製冷不同,因為整個系統是均壓的,而製冷系統冷凝部分是
高壓的,節流閥是控制製冷劑合理分配給蒸發器,讓蒸發器處於正常的製冷工作狀
態。
在電冰箱上製冷的四大要件是:
①壓縮機,藏在冰箱後面,圓頭圓腦的傢伙;
②冷凝器,就是在冰箱後面的散熱片;
③蒸發器,在初期的單門冰箱中的凍結框,可以看得很清楚,拆開無霜冰箱的內襯
也能看到冷風機一樣的翅片管;
④節流閥,在冰箱後面有一段繞成螺旋狀的細銅管,那就是毛細管。冰箱的外殼就
相當與冷庫外體。
在製冷行業中,製冷劑可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空調用溴化鋰
吸收式製冷機,就是以水作為製冷劑使用。電冰箱中使用的是F12,在大冷庫的制
冷系統中用的是液態氨(不是氨水),液態氨的性質在氨的物理性能表上可以查到,
它在一個大氣壓下的蒸發溫度是-33.3℃。如果將液氨從常溫的鋼瓶中放出,一出
鋼瓶它立即變為-33.3℃的液氨(因為外界是一個大氣壓),如果流到水泥地上,
水泥地的溫度立刻使它沸騰,這是水泥地的熱量傳給了液氨,使液氨蒸發成汽態氨,
水泥地的局部也很快降到-30℃左右,如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤,要
使液氨全部蒸發光,他必需從水泥地上吸收326大卡熱量,吸收多少,蒸發多少,
吸不足326大卡熱量,就一定有液氨殘留下來。如果將液氨放在一個金屬盆里,再
將金屬盆底接觸水面,水的熱量立刻傳給液氨,液氨受熱沸騰,水也很快結冰;如
果將盆懸掛在空中,盆底周圍的空氣立即因熱量傳給了液氨而失去熱量而降溫,降
了溫的空氣在下降,周圍熱空氣立即來補充,在盆下面可以看到帶著霧的冷空氣在
緩緩降下。這個盆就是『蒸發器』。
至於蒸餾器,有人看過,有人沒看過,但是大家都看過茶缸蓋凝結水的現象,或者
農村吊酒的錫鍋,原理是一樣的。缸蓋裡面是熱騰騰的水蒸汽,缸蓋外是冷空氣,
水蒸汽通過缸蓋將熱量傳遞給了冷空氣,失去了一定熱量的水蒸汽,在缸蓋里表面
凝結成水,這就是冷凝器的原理,上面講的熱水汀也是同樣原理。
現在講庫房裡的製冷進行過程:液態氨在蒸發器(排管)中如果處於0.3Kg/CM2表
壓力狀態(應該是0.03Mpa表壓力,出於習慣的方便,還是用Kg/CM2),它的沸騰
溫度應該是-28℃;而蒸發器外是-18℃的冷庫,如果有高於-18℃的商品進庫,
商品中的熱量很快傳給了空氣,使空氣溫度上升到比如-15℃,-15℃的空氣又將
從商品中傳來的熱量傳給了-28℃的液氨,液氨吸收了熱量溫度不會上升,而是沸
騰蒸發為氣體(氨蒸汽),這樣空氣來來回回的傳送,商品中的熱量逐步減少,溫
度逐步降低,最後降到-18℃,製冷就可以結束了,這是蒸發器的工作任務,庫內
空氣向蒸發器傳遞多少熱量,蒸發器內的液氨就蒸發掉相應的重量。當然除了商品
中的熱量外,還有外界氣溫中的熱量通過圍護結構傳進來的熱量,開門時空氣帶進
的熱量,使庫溫不時的上升,所以需要定時開機降溫。
但是如果沒有壓縮機的參與,蒸發器的工作是不能持久的,因為液氨受熱蒸發成為
氨蒸汽,氨蒸汽逐步擠占蒸發器的空間,蒸發器中的壓力也就逐步升高,壓力升高,
液氨的沸騰溫度就會上升,最後壓力升到1Kg/CM2表壓力時,溫度也上升到-18℃
左右,液氨與冷庫的溫度相同,由於溫度平衡,熱量就無法向液氨傳遞了,製冷也
就停止了。壓縮機的任務就是要把蒸發器中產生的氨蒸汽抽走,使蒸發器中的壓力
一直保持在我們生產需要的0.3Kg/CM2表壓力狀態。這時候蒸發器中的壓力叫蒸發
壓力,蒸發器中的液氨溫度叫蒸發溫度。壓縮機抽出的氨蒸汽並不是排到大氣中去
的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被壓縮到冷凝器後,冷凝器的壓力會逐步升高,而
後就是冷凝器的任務了。我們知道氨蒸汽是帶著冷庫中的熱量的,氨蒸汽被壓縮機
從蒸發器抽出,而後壓縮到冷凝器中,那麼壓縮機就完成了輸送熱量的任務。
現在氨蒸汽被聚集在冷凝器中(帶著大量冷庫中的熱量),壓力不斷升高,溫度也
隨著壓力的升高而升高,比如說壓力升高到表壓力14Kg/CM2,溫度也就對應升到
+39℃,如果在冷凝器管外供給+34℃的冷卻水,那冷凝器中的氨蒸汽就會向水傳
送出熱量,每向冷卻水送出264大卡熱量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝結成
液態氨,並讓出原來氨蒸汽佔領的大部分空間來。如果熱量沒有出路,那冷凝器中
的壓力就繼續升高,到冷凝器爆炸或跳安全閥為止。但是實際上壓縮機的排出溫度,
在表壓力14公斤/平方公分時,不是+39℃,而是+100℃以上。這是因為電動機帶
動壓縮機的活塞對氨蒸汽進行壓縮時做的功,轉換成熱量的緣故,也即熱功當量,
這可以在我們給自行車打氣時,打氣筒底部和皮管會發燙的原理是一樣的。壓縮機
對氨蒸汽做了1KW的功,就對氨蒸汽附加了860大卡的熱量,這一部分熱量是顯熱,
它加熱了氨蒸汽,使氨蒸汽溫度上升,這種熱量傳送給冷卻水後,不會被冷卻水冷
凝成液氨,只會降低溫度,只有當氨蒸汽溫度降到+39℃時,才進行真正的冷凝工
作,在冷凝工作連續進行時,只要壓力不變,溫度也不會改變。這時的溫度叫冷凝
溫度,這時的壓力叫冷凝壓力。這就是冷凝器的工作任務。
冷凝器中冷凝下來的液氨,可以送到蒸發器中繼續使用,但必需用節流閥進行控制,
要不冷凝器中的來不及冷凝的氨蒸汽會竄到蒸發器中,那就亂套了。節流閥必需調
節到蒸發器中有確當的液氨補充,這就是節流閥的工作任務。
總結一下:首先液態氨在蒸發器中吸收了製冷對象的熱量,蒸發成氨蒸汽;氨蒸汽
包含著吸收來的熱量被壓縮機抽送到冷凝器,並壓縮成高壓、高溫的氨蒸汽,這時
候氨蒸汽中又加進了電動機的熱功當量所附加的熱量;冷凝器中的氨蒸汽,將熱量
傳送給溫度較低的冷卻水,失去熱量的氨蒸汽被冷凝成為液態氨;節流閥將冷凝下
來的液氨再有節制的補充給蒸發器,使蒸發器能夠連續地工作;整個工作過程就是
將低於-18℃的製冷對象中的熱量,強制送到+30多℃的冷卻水中去,使製冷對象
失去熱量,溫度降到我們所需要的-18℃;而冷卻水吸收了熱量後,又通過水蒸汽
的蒸發,將熱量傳送給了大氣,或者說是風將熱量吹走了。這就是製冷全過程
『貳』 怎樣判斷某狀態下的蒸汽是飽和蒸汽還是過熱蒸汽
1、關於飽和蒸汽、過熱蒸汽的判別
(1)飽和蒸汽:飽和蒸汽的壓力與溫度是一一對應的關系,即如果已知飽和蒸汽的壓力,就必然知道飽和蒸汽的溫度,反之亦然。如,①我們所處的環境是一個大氣壓,水燒開了,就必然是100℃(精確值為99.6℃);②在高原地區,水不到100℃就開了,說明高原地區的空氣稀薄,環境氣壓不到1個大氣壓,但只要能測出沸水的溫度,就知道當地的氣壓了。
(2)掌握了上述的關系,就可以對飽和蒸汽、過熱蒸汽進行判斷了,方法如下:
①方法一:已知蒸汽的壓力,比較蒸汽溫度法——即,如果已知蒸汽壓力,可以通過查表,獲得該壓力下的飽和蒸汽溫度,若蒸汽溫度大於飽和溫度,就說明此蒸汽是過熱的,若溫度與飽和相等,就是飽和的。
②方法二:已知蒸汽的溫度,比較蒸汽壓力法——即,如果已知蒸汽溫度,可以通過查表,獲得該溫度下的飽和蒸汽壓力(叫飽和壓力),若蒸汽壓力小於飽和壓力,就說明此蒸汽是過熱的,若壓力與飽和相等,就是飽和的。
2、關於查表
過冷水、飽和水、飽和蒸汽、過熱蒸汽的溫度與壓力,通常都已經做好了,它們都可找到對應關系,這個關系樓主已經知道了,樓主想要解決的問題是數據間隔跨度大的問題。此問題一般用線性插入法就能解決。具體做法是:
①如已知蒸汽(或水)的(p,t),通過表找到兩組(p,t1)和(p,t2),要求
t1<t<t2
若要求焓h,則
h≈h1+(h2-h1)(t-t1)/(t2-t1)
②如壓力、溫度在表格中均沒有,就需進行兩次估算,或採用二元線性插值計算。其計算式為:
h≈h1+(h2-h1)(t-t1)/(t2-t1)+(h2-h1)(p-p1)/(p2-p1)
也是要先找到兩組(p1,t1)和(p2,t2)的數據的。
供你參考。
『叄』 過熱蒸汽 參數
好不容易幫你查到的:飽和蒸汽性質表和焓熵圖上是查不到滴。
區域為: 區間2; 過熱蒸汽
壓力 P = 1.35000000 MPa
溫度 T = 550.00 ℃
比焓 H = 3584.86 kJ/kg
比熵 S = 7.7592 kJ/(kg.℃)
比容 V = 0.2791592 m^3/kg
定壓比熱 CP = 2.2056 kJ/(kg.℃)
定容比熱 CV = 1.7211 kJ/(kg.℃)
內能 E = 3208.00 kJ/kg
音速 SSP = 692.15 m/s
定熵指數 KS = 1.2712
動力粘度 ETA = 30.64E-6 kg/(m.s)
運動粘度 U = 8.5533E-6 (m^2/s)
導熱系數 RAMD = 74.1677E-3 W/(m.℃)
普朗特數 PRN = 0.9112
介電常數 EPS = 1.0173
當給定波長為: 0.2265 μm時,
折射率 N = 1.0013
『肆』 通過《水和水蒸氣熱力性質圖表(第二版)》表3計算過熱蒸汽焓值
這是精度的問題。水和水蒸汽表的數據有限,因此需用插值,插值時兩個值的差別大小影響精度;計算軟體IFC-67公式比IAPWS-IF97公式應用的早,存在缺陷,現在用的少,基本是用後者,後者的精度更高,計算的速度也更快。
因此這三種方法得出的結果肯定有差別,原因就是精度問題。
『伍』 過熱蒸汽的比容怎樣計算,已知壓力p,溫度t,有沒有現成的比容表可查壓力精確到0.01mp,懇請各位老師幫忙,
比容就是密度的倒數。水蒸汽非理想氣體,不能用此公式。查水蒸氣表就行了。也有計算軟體。
『陸』 蒸汽焓值、給水焓值、煙氣焓值如何查,表在哪裡找
要逐個回答您的提問:
(1)蒸汽焓值、給水焓值:有專門的水蒸汽表可查;
(2)煙氣焓值,要根據煙氣的成分單獨計算的,沒有現成的數據可查,過程比較麻煩,需要具備專業知識。
『柒』 關於飽和水蒸氣表和過熱蒸汽表中值的一些問題
學工熱的么?用線性插值的辦法:你還可以查到130bar 600的焓熵,和120bar 600的焓熵平均一下就得到125bar 600的焓熵。你還可以查到130bar 700和120bar 700的焓熵,平均一下就得到125bar 700的焓熵,再同125bar 600的焓熵平均,既是125bar 650的焓熵
總之就是假設在表中相鄰兩項之間參數變化是線性的,用內插或者外推的辦法得到估計值,工程中的表都是這樣查的
『捌』 未飽和水和過熱蒸汽表怎麼查
如下:
1、先測量蒸汽壓力P、溫度T1;
2、查蒸汽表,看對應的蒸汽壓力P下的飽和蒸汽溫度是多少,設為T2;
3、如果T1=T2,那麼你的蒸汽是飽和蒸汽;如果T1>T2,你的蒸汽是過熱蒸汽。
壓力 /MPa =0.001,溫度/℃ =6.9491,汽化潛熱 kJ/kg=2484.1。
壓力 /MPa =0.002,溫度/℃ =17.5403,汽化潛熱 kJ/kg=2459.1。
壓力 /MPa =0.003,溫度/℃ =24.1142,汽化潛熱 kJ/kg=2443.6。
壓力 /MPa =0.004,溫度/℃ =28.9533,汽化潛熱 kJ/kg=2432.2。
壓力 /MPa =0.005,溫度/℃ =32.8793,汽化潛熱 kJ/kg=2422.8。
什麼是飽和蒸汽和過熱蒸汽?
根據壓力和溫度對各種蒸汽的分類為飽和蒸汽和過熱蒸汽,蒸汽主要用途有加熱和加濕,還可以產生動力,作為機器驅動等。
未經過熱處理的蒸汽稱為飽和蒸汽,飽和蒸汽是在一個大氣壓下,溫度為100度的蒸汽,溫度不能再升高,是飽和狀態下的蒸汽,飽和蒸汽由氣體分子之間的熱運動現象造成的。
過熱蒸汽就是在一定壓力下,蒸汽達到飽和溫度後繼續吸熱,溫度超過飽和溫度。