A. 简述蒸汽压缩式制冷的基本原理是什么
蒸汽压缩式制冷装置的关键设备如图所示。它有压缩机1、冷凝器2、调节阀3、蒸发器4四大设备,这些设备之间用管道依次联接,形成一个封闭系统。工作时压缩机将蒸发器产生的低压(低温)制冷剂蒸汽吸入压缩机气缸内,压力升高(温度也随之升高)到稍大于冷凝器内的压力时排至冷凝器。压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。在冷凝器内,温度和压力较高的制冷剂蒸汽与冷却水(或空气)进行热交换,冷凝为液体。冷凝液体经过调节阀降压(降温)后进入蒸发器,在蒸发器内吸收被冷却物体的热量而气化。这样,被冷却物体便得到冷量,蒸发器产生的制冷剂蒸汽又被压缩剂吸走。如此,制冷剂便在系统中进行压缩、冷凝、节流、气化四个过程,从而完成一个循环。
B. 蒸汽制冷疑问
液体蒸发制冷的特征是利用制冷剂液体在气化时(蒸发时)产生的吸热效应,达到制冷目的。
①制冷剂液体在低压(低温)下蒸发,成为低压蒸气
②将该低压蒸气提高压在普通高压蒸气
③将高压蒸气冷凝,使之成为高压液体
④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。
制冷循环就是通过一定的能量补偿,从低温热源吸热,向高温热源排热。热源的温度决定制冷剂吸热与排热的温度与压力,相应地决定了制冷循环中的高低压侧的压力比。
至于是否环保节能那就要看使用什么制冷剂了,普遍家用中央空调都是R410A(氟代烃,无污染)所谓的无氟制冷,再利用变频技术节能是肯定的。现在基本的普通中央空调都是这个线路,即使不同也只是制冷剂不同而已,再者就是压机气压不同。那就看需要多大制冷量了。 简单的说,就是,当液体在气化过程中会吸收走大量的热,这时让水流过,就会有大量的热吸收,温度降低,达到制冷的效果,这个一般用在中央空调里面。(1) 优点 1、 夏天需供应冷气,冬天需供应暖气的全年候空气调节地区,最适合使用吸收式系统。目前美国、日本的中央空调系统,吸收式系统的约占80% 以上。 2、 运转安静,可减少磨损至最小(除液体泵运转外),故障较少、维护简单。 3、 不依赖电力。 4、 容量控制容易,仅需控制发生器的热源。 5、 系统安全性高,无爆炸。 6、 系统满载与轻载效果相同,当负载改变时,只需调节发生器热源和水循环量即可。 7、 当蒸发温度及压力减低时,吸收式容量仅有限度地减少,运转稳定。 (2) 缺点 1、 以水为冷媒时,无法获得低温(水冰点为0℃)。 2、 操作不当时,溴化锂易生结晶。
C. 蒸汽压缩式制冷机的制冷原理 简单概述
蒸汽压缩机是热回收系统对产生的蒸汽通过压缩作用而提高蒸汽温度和压力的关键设备。作用是将低压(或低温)的蒸汽加压升温,以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求。蒸汽压缩机总体构成较为复杂,主要由压缩系统、蒸汽降温器和润滑系统三个基本单元组成。再沸器(蒸发器)内产生的蒸汽经过内嵌式微滴分离器除去蒸汽中的部分液体,然后再进入蒸汽压缩机或相应的用汽点。在工艺设计时可留有不经压缩的蒸汽旁路,以自动控制而满足生产对不同蒸汽压力和温度的要求或防止压缩机出现故障时维修的余地。
2、压缩系统
蒸汽压缩机压缩形式根据原理不同,是由一个整体的齿轮装置驱动的单级离心压缩机。根据不同的需求压缩机的形式也不尽相同,一般常见的有罗茨式压缩机(容积式)、离心式压缩机(速度式)等。
3、蒸汽降温器
蒸汽降温器是一个特别设计的喷嘴,它安装在回收蒸汽管中。使流动中的蒸汽使尽量多的水雾化为蒸汽。通向降温器的供水流量由降温器后的蒸汽的温度来控制。
4、润滑系统
润滑系统包括油罐、两个并联的水冷式冷却器、一套并联的油过滤器和两个油泵。主油泵是一个螺杆泵,直接由低速齿轮轴驱动。备用油泵由电机驱动在启动时使用。油冷却器是一个管状的换热器,油在换热管中流动。油罐上安装有油除沫器和电加热器,润滑油通过油冷却器和油过滤器从油罐泵送到齿轮箱,油的温度由油冷却器旁路的温度控制器调节。油过滤器上有压差指示器,以检测过滤器中的污染物。
5、蒸汽压缩机形式
根据流体通过蒸汽压缩机叶轮的方向,将相关设备称为轴流、混流或离心式压缩机。最适用的压缩机类型取决于相关应用的操作条件。关键参数是需要达到的温升和待压缩蒸汽的流量。
D. 中央空调蒸汽制冷原理,急急急!!!
最简单的制冷由四大要件组成:①压缩机;②冷凝器;③节流阀;④蒸发器;我们日常使用的电冰箱,正好由这四要件加上箱体组成,箱体就好像冷库。不过电冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷两字只能说是技术上的术语,严格讲是错误的,世界上没有那国的科学家能制造出“冷”来。那到底什么是冷,先举例说明:在寒冬腊月,气温降到-5℃,我们说今天天气真冷,可东北人说不冷;在大伏天,气温在+32℃时,我们会说不算热,但气温突然降到+25℃,我们会说太冷了;这冷是随着人的常识来定的,在物理学中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问,冷库打冷了吗?你说打冷了,这个冷是指-18℃;老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回答的含义是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义。但是我们还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语。什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上,没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热,反过来也可以说水在对钢板降温。而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡热量,水从100℃到烧干,它需要外界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量。如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽,使钢板降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上,那就更直观了。在上述的制冷过程中,如果钢板的大小一定,并排除外界空气的降温因素,那么钢板降了多少度,是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、‘大卡’、‘℃’等物理量,我想学过物理的人都能理解。初中物理就讲到,热量总是通过传导、对流、辐射,从温度高的物体转移到温度低的物体,绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后,它的温度也会降低一些。我们的目的就是通过制冷系统,将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷剂传递,达到降低商品温度的目的。
E. 蒸汽压缩式制冷的工作原理是什么,制冷剂在循环过程中发生的热力过程和状态变化
1.压缩:制冷剂经过复压缩,成为高制温高压的气态;
2.冷凝:制冷剂经过冷却降温,凝结成高压的气液态;
3.膨胀:液态的制冷剂经过节流阀喷出,形成低压。低温、低压的气态;
3.蒸发:低温、低压的气态制冷剂在蒸发室制冷换热;
F. 制冷原理是什么
最简单的制冷由四大要件组成:①压缩机;②冷凝器;③节流阀;④蒸发器;
我们日常使用的电冰箱,正好由这四要件加上箱体组成,箱体就好像冷库。不过电
冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷
两字只能说是技术上的术语,严格讲是错误的,世界上没有那国的科学家能制造出
“冷”来。那到底什么是冷,先举例说明:在寒冬腊月,气温降到-5℃,我们说
今天天气真冷,可东北人说不冷;在大伏天,气温在+32℃时,我们会说不算热,
但气温突然降到+25℃,我们会说太冷了;这冷是随着人的常识来定的,在物理学
中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问,冷库打冷了吗?
你说打冷了,这个冷是指-18℃;老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回
答的含义是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义。但是我们
还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语。
什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上,
没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热,
反过来也可以说水在对钢板降温。而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤
水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡热量,水从100℃到烧干,它需要外
界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量。
如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽,使钢板
降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上,那就更直观了。
在上述的制冷过程中,如果钢板的大小一定,并排除外界空气的降温因素,那么钢
板降了多少度,是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、
‘大卡’、‘℃’等物理量,我想学过物理的人都能理解。
初中物理就讲到,热量总是通过传导、对流、辐射,从温度高的物体转移到温度低
的物体,绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后,它的温度也会降低一些。
我们的目的就是通过制冷系统,将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷
剂传递,达到降低商品温度的目的。
我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的,它们的热传导公
式也完全一样,我们先以锅炉作比拟,进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。
上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉,不过水烧开了,我们就灌热水瓶了,如果我们
在壶嘴上套根管子,通到浴室,那就可以洗桑拿了,水壶就成小锅炉了。要注意的
是这时水壶中的水永远是100℃,水壶出口处的蒸汽温度也是100℃,为什么不是
110℃,不是90℃?这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃,这是水的物理
性能所决定了的。在青藏高原,大气压力较低,水70℃左右就开了,没有高压锅就
只能吃夹生饭,而在高压锅里,温度可达到110℃,因为高压锅排气阀的重量,刚
好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力(实际是2个大气压)。一般小型锅炉可烧
4Kg/CM2表压力蒸汽,蒸汽温度也接近140℃,锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是
140℃。煤气炉的火头温度可达1000℃左右,火头将热量传递给水,使水的温度上
升直达沸点,一公斤水从沸点到烧干(全部变成蒸汽),将从煤气火头中带走的热
量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的,接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中
的煤燃烧温度在1200℃左右,没有锅炉中水的降温,锅炉中的排管将被烧塌。从我
们的角度来讲,在这里的水就是制冷剂。
反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠(雾气),放出热量使浴室内温度上升,
同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水,在
蒸汽变成水的时候,小水珠的温度是100℃,这是一个冷凝过程。当然小水珠会继
续放出热量而降低温度,等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时,只有30℃左右
了,这就不是冷凝过程了,而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀
(室内供热排管)中,热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器,如果供应的蒸汽压力是
1Kg/CM2表压力(实际是2个大气压),热水汀表面温度就是110℃,热水汀向室内
空气散发热量,使室内温度上升,而蒸汽就在热水汀内冷凝成水,如果向室内散发
了539大卡热量,热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲,这整个过程就是
煤燃烧的热量被水吸收而沸腾,成为蒸汽,蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀,热
水汀的表面向空气散发了热量,蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水,这水可通过
设备回到锅炉继续使用。
现在回到制冷的四大要件:
①压缩机,与空气压缩机原理一样;
②冷凝器,可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器(锡锅);
③蒸发器,可以理解为上面所讲的水壶或锅炉;
④节流阀,可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间,加一只阀,开小一点,让
蒸馏下来的水流进锅炉继续使用,不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回
热水汀,这一点与我们制冷不同,因为整个系统是均压的,而制冷系统冷凝部分是
高压的,节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器,让蒸发器处于正常的制冷工作状
态。
在电冰箱上制冷的四大要件是:
①压缩机,藏在冰箱后面,圆头圆脑的家伙;
②冷凝器,就是在冰箱后面的散热片;
③蒸发器,在初期的单门冰箱中的冻结框,可以看得很清楚,拆开无霜冰箱的内衬
也能看到冷风机一样的翅片管;
④节流阀,在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管,那就是毛细管。冰箱的外壳就
相当与冷库外体。
在制冷行业中,制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂
吸收式制冷机,就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是F12,在大冷库的制
冷系统中用的是液态氨(不是氨水),液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到,
它在一个大气压下的蒸发温度是-33.3℃。如果将液氨从常温的钢瓶中放出,一出
钢瓶它立即变为-33.3℃的液氨(因为外界是一个大气压),如果流到水泥地上,
水泥地的温度立刻使它沸腾,这是水泥地的热量传给了液氨,使液氨蒸发成汽态氨,
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
使液氨全部蒸发光,他必需从水泥地上吸收326大卡热量,吸收多少,蒸发多少,
吸不足326大卡热量,就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里,再
将金属盆底接触水面,水的热量立刻传给液氨,液氨受热沸腾,水也很快结冰;如
果将盆悬挂在空中,盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温,降
了温的空气在下降,周围热空气立即来补充,在盆下面可以看到带着雾的冷空气在
缓缓降下。这个盆就是‘蒸发器’。
至于蒸馏器,有人看过,有人没看过,但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象,或者
农村吊酒的锡锅,原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽,缸盖外是冷空气,
水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气,失去了一定热量的水蒸汽,在缸盖里表面
凝结成水,这就是冷凝器的原理,上面讲的热水汀也是同样原理。
现在讲库房里的制冷进行过程:液态氨在蒸发器(排管)中如果处于0.3Kg/CM2表
压力状态(应该是0.03Mpa表压力,出于习惯的方便,还是用Kg/CM2),它的沸腾
温度应该是-28℃;而蒸发器外是-18℃的冷库,如果有高于-18℃的商品进库,
商品中的热量很快传给了空气,使空气温度上升到比如-15℃,-15℃的空气又将
从商品中传来的热量传给了-28℃的液氨,液氨吸收了热量温度不会上升,而是沸
腾蒸发为气体(氨蒸汽),这样空气来来回回的传送,商品中的热量逐步减少,温
度逐步降低,最后降到-18℃,制冷就可以结束了,这是蒸发器的工作任务,库内
空气向蒸发器传递多少热量,蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品
中的热量外,还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量,开门时空气带进
的热量,使库温不时的上升,所以需要定时开机降温。
但是如果没有压缩机的参与,蒸发器的工作是不能持久的,因为液氨受热蒸发成为
氨蒸汽,氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间,蒸发器中的压力也就逐步升高,压力升高,
液氨的沸腾温度就会上升,最后压力升到1Kg/CM2表压力时,温度也上升到-18℃
左右,液氨与冷库的温度相同,由于温度平衡,热量就无法向液氨传递了,制冷也
就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走,使蒸发器中的压力
一直保持在我们生产需要的0.3Kg/CM2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发
压力,蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去
的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被压缩到冷凝器后,冷凝器的压力会逐步升高,而
后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的,氨蒸汽被压缩机
从蒸发器抽出,而后压缩到冷凝器中,那么压缩机就完成了输送热量的任务。
现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中(带着大量冷库中的热量),压力不断升高,温度也
随着压力的升高而升高,比如说压力升高到表压力14Kg/CM2,温度也就对应升到
+39℃,如果在冷凝器管外供给+34℃的冷却水,那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传
送出热量,每向冷却水送出264大卡热量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成
液态氨,并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路,那冷凝器中
的压力就继续升高,到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度,
在表压力14公斤/平方公分时,不是+39℃,而是+100℃以上。这是因为电动机带
动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功,转换成热量的缘故,也即热功当量,
这可以在我们给自行车打气时,打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机
对氨蒸汽做了1KW的功,就对氨蒸汽附加了860大卡的热量,这一部分热量是显热,
它加热了氨蒸汽,使氨蒸汽温度上升,这种热量传送给冷却水后,不会被冷却水冷
凝成液氨,只会降低温度,只有当氨蒸汽温度降到+39℃时,才进行真正的冷凝工
作,在冷凝工作连续进行时,只要压力不变,温度也不会改变。这时的温度叫冷凝
温度,这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。
冷凝器中冷凝下来的液氨,可以送到蒸发器中继续使用,但必需用节流阀进行控制,
要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中,那就乱套了。节流阀必需调
节到蒸发器中有确当的液氨补充,这就是节流阀的工作任务。
总结一下:首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量,蒸发成氨蒸汽;氨蒸汽
包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器,并压缩成高压、高温的氨蒸汽,这时
候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量;冷凝器中的氨蒸汽,将热量
传送给温度较低的冷却水,失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨;节流阀将冷凝下
来的液氨再有节制的补充给蒸发器,使蒸发器能够连续地工作;整个工作过程就是
将低于-18℃的制冷对象中的热量,强制送到+30多℃的冷却水中去,使制冷对象
失去热量,温度降到我们所需要的-18℃;而冷却水吸收了热量后,又通过水蒸汽
的蒸发,将热量传送给了大气,或者说是风将热量吹走了。这就是制冷全过程
G. 利用蒸汽制冷代替电空调的具体过程和原理是什么呢
溴化锂吸收式制冷的工作原理
在溴化锂吸收式制冷中,水作为制冷剂,溴化锂作为吸收剂。 由于溴化锂水溶液本身沸点很高,极难挥发,所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽;在一定温度下,溴化锂水溶液液面上的水蒸气饱和分压力小于纯水的饱和分压力;而且浓度越高,液面上的水蒸气饱和分压力越小。所以在相同的温度条件下,溴化锂水溶液浓度越大,其吸收水分的能力就越强。这也就是通常采用溴化锂作为吸收剂,水作为制冷剂的原因。 溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分组成。 在溴化锂吸收式制冷机运行过程中,当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水的加热后,溶液中的水不断汽化;随着水的不断汽化,发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高,进入吸收器;水蒸气进入冷凝器,被冷凝器内的冷却水降温后凝结,成为高压低温的液态水;当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时,急速膨胀而汽化,并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量,从而达到降温制冷的目的;在此过程中,低温水蒸气进入吸收器,被吸收器内的溴化锂水溶液吸收,溶液浓度逐步降低,再由循环泵送回发生器,完成整个循环。如此循环不息,连续制取冷量。由于溴化锂稀溶液在吸收器内已被冷却,温度较低,为了节省加热稀溶液的热量,提高整个装置的热效率,在系统中增加了一个换热器,让发生器流出的高温浓溶液与吸收器流出的低温稀溶液进行热交换,提高稀溶液进入发生器的温度。编辑本段溴化锂吸收式制冷机的主要特点
优点
1、利用热能为动力,特别是可利用低位势热能(太阳能、余热、废热等); 2、整个机组除了功率较小的屏蔽泵之外,无其他运动部件,运转安静; 3、以溴化锂水溶液为工质,无臭、无毒、无害,有利于满足环保的要求; 4、制冷机在真空状态下运行,无高压爆炸危险,安全可靠; 5、制冷量调节范围广,可在较宽的负荷内进行制冷量五级调节; 6、对外界条件变化的适应性强,可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。
缺点
1、溴化锂水溶液对一般金属有较强的腐蚀性,这不仅影响机组的正常运行,而且还会影响机组的寿命; 2、溴化锂吸收式制冷主机的气密性要求高,即使漏进微量的空气也会影响机组的性能,这就对机组制造提出严格的要求; 3、浓度过高或者温度过低时,溴化锂水溶液均容易形成结晶,因此防止结晶是溴化锂主机在设计和运行中必须注意的重要问题。
H. 制冷循环中利用蒸汽过热的目的是什么
在制冷系统当中,有效的过热只是过热而已,没有被利用。
蒸汽过热说明制冷剂在蒸发器内蒸发是有效的,压缩机可以安全运转,但这不是刻意的利用。
建议把问题描述到更加清晰,然后来看可以如何正确回答。
I. 水蒸发时要吸热,但它蒸发出的水蒸汽也带有热量啊,那为什么还说蒸发制冷呢
这个问题很有意思,我想问问提问者:
蒸发出的水蒸气带有的能量来自于哪里?
这个问题一旦你能从根源上理解那么,我相信你就能理解为什么蒸发能制冷了。
如果还不清楚的话 ,其实也很好理解,就是因为水蒸气吸收了被冷却物的能量,所以才蒸发带走这些能量的。
打个比方,比如煮开水,你看到水沸腾了,那么水蒸气开始带走水的热量,所以沸水能一直保持在100摄氏度不再升高(一个标准大气压下),此时你要知道,炉子下面的火还是开着的,这个时候可以说火焰燃烧的能量完全就是水蒸气带出来的能量。如果不是水蒸气带走热量蒸发制冷,水温就要超过100摄氏度了哦。
J. 制冷原理是什么
最简单的制冷由四大要件组成:①压缩机;②冷凝器;③节流阀;④蒸发器;
我们日常使用的电冰箱,正好由这四要件加上箱体组成,箱体就好像冷库。不过电
冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷
两字只能说是技术上的术语,严格讲是错误的,世界上没有那国的科学家能制造出
“冷”来。那到底什么是冷,先举例说明:在寒冬腊月,气温降到-5℃,我们说
今天天气真冷,可东北人说不冷;在大伏天,气温在+32℃时,我们会说不算热,
但气温突然降到+25℃,我们会说太冷了;这冷是随着人的常识来定的,在物理学
中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问,冷库打冷了吗?
你说打冷了,这个冷是指-18℃;老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回
答的含义是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义。但是我们
还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语。
什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上,
没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热,
反过来也可以说水在对钢板降温。而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤
水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡热量,水从100℃到烧干,它需要外
界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量。
如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽,使钢板
降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上,那就更直观了。
在上述的制冷过程中,如果钢板的大小一定,并排除外界空气的降温因素,那么钢
板降了多少度,是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、
‘大卡’、‘℃’等物理量,我想学过物理的人都能理解。
初中物理就讲到,热量总是通过传导、对流、辐射,从温度高的物体转移到温度低
的物体,绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后,它的温度也会降低一些。
我们的目的就是通过制冷系统,将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷
剂传递,达到降低商品温度的目的。
我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的,它们的热传导公
式也完全一样,我们先以锅炉作比拟,进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。
上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉,不过水烧开了,我们就灌热水瓶了,如果我们
在壶嘴上套根管子,通到浴室,那就可以洗桑拿了,水壶就成小锅炉了。要注意的
是这时水壶中的水永远是100℃,水壶出口处的蒸汽温度也是100℃,为什么不是
110℃,不是90℃?这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃,这是水的物理
性能所决定了的。在青藏高原,大气压力较低,水70℃左右就开了,没有高压锅就
只能吃夹生饭,而在高压锅里,温度可达到110℃,因为高压锅排气阀的重量,刚
好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力(实际是2个大气压)。一般小型锅炉可烧
4Kg/CM2表压力蒸汽,蒸汽温度也接近140℃,锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是
140℃。煤气炉的火头温度可达1000℃左右,火头将热量传递给水,使水的温度上
升直达沸点,一公斤水从沸点到烧干(全部变成蒸汽),将从煤气火头中带走的热
量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的,接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中
的煤燃烧温度在1200℃左右,没有锅炉中水的降温,锅炉中的排管将被烧塌。从我
们的角度来讲,在这里的水就是制冷剂。
反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠(雾气),放出热量使浴室内温度上升,
同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水,在
蒸汽变成水的时候,小水珠的温度是100℃,这是一个冷凝过程。当然小水珠会继
续放出热量而降低温度,等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时,只有30℃左右
了,这就不是冷凝过程了,而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀
(室内供热排管)中,热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器,如果供应的蒸汽压力是
1Kg/CM2表压力(实际是2个大气压),热水汀表面温度就是110℃,热水汀向室内
空气散发热量,使室内温度上升,而蒸汽就在热水汀内冷凝成水,如果向室内散发
了539大卡热量,热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲,这整个过程就是
煤燃烧的热量被水吸收而沸腾,成为蒸汽,蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀,热
水汀的表面向空气散发了热量,蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水,这水可通过
设备回到锅炉继续使用。
现在回到制冷的四大要件:
①压缩机,与空气压缩机原理一样;
②冷凝器,可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器(锡锅);
③蒸发器,可以理解为上面所讲的水壶或锅炉;
④节流阀,可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间,加一只阀,开小一点,让
蒸馏下来的水流进锅炉继续使用,不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回
热水汀,这一点与我们制冷不同,因为整个系统是均压的,而制冷系统冷凝部分是
高压的,节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器,让蒸发器处于正常的制冷工作状
态。
在电冰箱上制冷的四大要件是:
①压缩机,藏在冰箱后面,圆头圆脑的家伙;
②冷凝器,就是在冰箱后面的散热片;
③蒸发器,在初期的单门冰箱中的冻结框,可以看得很清楚,拆开无霜冰箱的内衬
也能看到冷风机一样的翅片管;
④节流阀,在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管,那就是毛细管。冰箱的外壳就
相当与冷库外体。
在制冷行业中,制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂
吸收式制冷机,就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是F12,在大冷库的制
冷系统中用的是液态氨(不是氨水),液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到,
它在一个大气压下的蒸发温度是-33.3℃。如果将液氨从常温的钢瓶中放出,一出
钢瓶它立即变为-33.3℃的液氨(因为外界是一个大气压),如果流到水泥地上,
水泥地的温度立刻使它沸腾,这是水泥地的热量传给了液氨,使液氨蒸发成汽态氨,
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
使液氨全部蒸发光,他必需从水泥地上吸收326大卡热量,吸收多少,蒸发多少,
吸不足326大卡热量,就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里,再
将金属盆底接触水面,水的热量立刻传给液氨,液氨受热沸腾,水也很快结冰;如
果将盆悬挂在空中,盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温,降
了温的空气在下降,周围热空气立即来补充,在盆下面可以看到带着雾的冷空气在
缓缓降下。这个盆就是‘蒸发器’。
至于蒸馏器,有人看过,有人没看过,但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象,或者
农村吊酒的锡锅,原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽,缸盖外是冷空气,
水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气,失去了一定热量的水蒸汽,在缸盖里表面
凝结成水,这就是冷凝器的原理,上面讲的热水汀也是同样原理。
现在讲库房里的制冷进行过程:液态氨在蒸发器(排管)中如果处于0.3Kg/CM2表
压力状态(应该是0.03Mpa表压力,出于习惯的方便,还是用Kg/CM2),它的沸腾
温度应该是-28℃;而蒸发器外是-18℃的冷库,如果有高于-18℃的商品进库,
商品中的热量很快传给了空气,使空气温度上升到比如-15℃,-15℃的空气又将
从商品中传来的热量传给了-28℃的液氨,液氨吸收了热量温度不会上升,而是沸
腾蒸发为气体(氨蒸汽),这样空气来来回回的传送,商品中的热量逐步减少,温
度逐步降低,最后降到-18℃,制冷就可以结束了,这是蒸发器的工作任务,库内
空气向蒸发器传递多少热量,蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品
中的热量外,还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量,开门时空气带进
的热量,使库温不时的上升,所以需要定时开机降温。
但是如果没有压缩机的参与,蒸发器的工作是不能持久的,因为液氨受热蒸发成为
氨蒸汽,氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间,蒸发器中的压力也就逐步升高,压力升高,
液氨的沸腾温度就会上升,最后压力升到1Kg/CM2表压力时,温度也上升到-18℃
左右,液氨与冷库的温度相同,由于温度平衡,热量就无法向液氨传递了,制冷也
就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走,使蒸发器中的压力
一直保持在我们生产需要的0.3Kg/CM2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发
压力,蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去
的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被压缩到冷凝器后,冷凝器的压力会逐步升高,而
后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的,氨蒸汽被压缩机
从蒸发器抽出,而后压缩到冷凝器中,那么压缩机就完成了输送热量的任务。
现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中(带着大量冷库中的热量),压力不断升高,温度也
随着压力的升高而升高,比如说压力升高到表压力14Kg/CM2,温度也就对应升到
+39℃,如果在冷凝器管外供给+34℃的冷却水,那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传
送出热量,每向冷却水送出264大卡热量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成
液态氨,并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路,那冷凝器中
的压力就继续升高,到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度,
在表压力14公斤/平方公分时,不是+39℃,而是+100℃以上。这是因为电动机带
动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功,转换成热量的缘故,也即热功当量,
这可以在我们给自行车打气时,打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机
对氨蒸汽做了1KW的功,就对氨蒸汽附加了860大卡的热量,这一部分热量是显热,
它加热了氨蒸汽,使氨蒸汽温度上升,这种热量传送给冷却水后,不会被冷却水冷
凝成液氨,只会降低温度,只有当氨蒸汽温度降到+39℃时,才进行真正的冷凝工
作,在冷凝工作连续进行时,只要压力不变,温度也不会改变。这时的温度叫冷凝
温度,这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。
冷凝器中冷凝下来的液氨,可以送到蒸发器中继续使用,但必需用节流阀进行控制,
要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中,那就乱套了。节流阀必需调
节到蒸发器中有确当的液氨补充,这就是节流阀的工作任务。
总结一下:首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量,蒸发成氨蒸汽;氨蒸汽
包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器,并压缩成高压、高温的氨蒸汽,这时
候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量;冷凝器中的氨蒸汽,将热量
传送给温度较低的冷却水,失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨;节流阀将冷凝下
来的液氨再有节制的补充给蒸发器,使蒸发器能够连续地工作;整个工作过程就是
将低于-18℃的制冷对象中的热量,强制送到+30多℃的冷却水中去,使制冷对象
失去热量,温度降到我们所需要的-18℃;而冷却水吸收了热量后,又通过水蒸汽
的蒸发,将热量传送给了大气,或者说是风将热量吹走了。这就是制冷全过程