『壹』 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
『贰』 怎样判断某状态下的蒸汽是饱和蒸汽还是过热蒸汽
1、关于饱和蒸汽、过热蒸汽的判别
(1)饱和蒸汽:饱和蒸汽的压力与温度是一一对应的关系,即如果已知饱和蒸汽的压力,就必然知道饱和蒸汽的温度,反之亦然。如,①我们所处的环境是一个大气压,水烧开了,就必然是100℃(精确值为99.6℃);②在高原地区,水不到100℃就开了,说明高原地区的空气稀薄,环境气压不到1个大气压,但只要能测出沸水的温度,就知道当地的气压了。
(2)掌握了上述的关系,就可以对饱和蒸汽、过热蒸汽进行判断了,方法如下:
①方法一:已知蒸汽的压力,比较蒸汽温度法——即,如果已知蒸汽压力,可以通过查表,获得该压力下的饱和蒸汽温度,若蒸汽温度大于饱和温度,就说明此蒸汽是过热的,若温度与饱和相等,就是饱和的。
②方法二:已知蒸汽的温度,比较蒸汽压力法——即,如果已知蒸汽温度,可以通过查表,获得该温度下的饱和蒸汽压力(叫饱和压力),若蒸汽压力小于饱和压力,就说明此蒸汽是过热的,若压力与饱和相等,就是饱和的。
2、关于查表
过冷水、饱和水、饱和蒸汽、过热蒸汽的温度与压力,通常都已经做好了,它们都可找到对应关系,这个关系楼主已经知道了,楼主想要解决的问题是数据间隔跨度大的问题。此问题一般用线性插入法就能解决。具体做法是:
①如已知蒸汽(或水)的(p,t),通过表找到两组(p,t1)和(p,t2),要求
t1<t<t2
若要求焓h,则
h≈h1+(h2-h1)(t-t1)/(t2-t1)
②如压力、温度在表格中均没有,就需进行两次估算,或采用二元线性插值计算。其计算式为:
h≈h1+(h2-h1)(t-t1)/(t2-t1)+(h2-h1)(p-p1)/(p2-p1)
也是要先找到两组(p1,t1)和(p2,t2)的数据的。
供你参考。
『叁』 过热蒸汽 参数
好不容易帮你查到的:饱和蒸汽性质表和焓熵图上是查不到滴。
区域为: 区间2; 过热蒸汽
压力 P = 1.35000000 MPa
温度 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
定压比热 CP = 2.2056 kJ/(kg.℃)
定容比热 CV = 1.7211 kJ/(kg.℃)
内能 E = 3208.00 kJ/kg
音速 SSP = 692.15 m/s
定熵指数 KS = 1.2712
动力粘度 ETA = 30.64E-6 kg/(m.s)
运动粘度 U = 8.5533E-6 (m^2/s)
导热系数 RAMD = 74.1677E-3 W/(m.℃)
普朗特数 PRN = 0.9112
介电常数 EPS = 1.0173
当给定波长为: 0.2265 μm时,
折射率 N = 1.0013
『肆』 通过《水和水蒸气热力性质图表(第二版)》表3计算过热蒸汽焓值
这是精度的问题。水和水蒸汽表的数据有限,因此需用插值,插值时两个值的差别大小影响精度;计算软件IFC-67公式比IAPWS-IF97公式应用的早,存在缺陷,现在用的少,基本是用后者,后者的精度更高,计算的速度也更快。
因此这三种方法得出的结果肯定有差别,原因就是精度问题。
『伍』 过热蒸汽的比容怎样计算,已知压力p,温度t,有没有现成的比容表可查压力精确到0.01mp,恳请各位老师帮忙,
比容就是密度的倒数。水蒸汽非理想气体,不能用此公式。查水蒸气表就行了。也有计算软件。
『陆』 蒸汽焓值、给水焓值、烟气焓值如何查,表在哪里找
要逐个回答您的提问:
(1)蒸汽焓值、给水焓值:有专门的水蒸汽表可查;
(2)烟气焓值,要根据烟气的成分单独计算的,没有现成的数据可查,过程比较麻烦,需要具备专业知识。
『柒』 关于饱和水蒸气表和过热蒸汽表中值的一些问题
学工热的么?用线性插值的办法:你还可以查到130bar 600的焓熵,和120bar 600的焓熵平均一下就得到125bar 600的焓熵。你还可以查到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
总之就是假设在表中相邻两项之间参数变化是线性的,用内插或者外推的办法得到估计值,工程中的表都是这样查的
『捌』 未饱和水和过热蒸汽表怎么查
如下:
1、先测量蒸汽压力P、温度T1;
2、查蒸汽表,看对应的蒸汽压力P下的饱和蒸汽温度是多少,设为T2;
3、如果T1=T2,那么你的蒸汽是饱和蒸汽;如果T1>T2,你的蒸汽是过热蒸汽。
压力 /MPa =0.001,温度/℃ =6.9491,汽化潜热 kJ/kg=2484.1。
压力 /MPa =0.002,温度/℃ =17.5403,汽化潜热 kJ/kg=2459.1。
压力 /MPa =0.003,温度/℃ =24.1142,汽化潜热 kJ/kg=2443.6。
压力 /MPa =0.004,温度/℃ =28.9533,汽化潜热 kJ/kg=2432.2。
压力 /MPa =0.005,温度/℃ =32.8793,汽化潜热 kJ/kg=2422.8。
什么是饱和蒸汽和过热蒸汽?
根据压力和温度对各种蒸汽的分类为饱和蒸汽和过热蒸汽,蒸汽主要用途有加热和加湿,还可以产生动力,作为机器驱动等。
未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽,饱和蒸汽是在一个大气压下,温度为100度的蒸汽,温度不能再升高,是饱和状态下的蒸汽,饱和蒸汽由气体分子之间的热运动现象造成的。
过热蒸汽就是在一定压力下,蒸汽达到饱和温度后继续吸热,温度超过饱和温度。