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加熱制冷循環(huán)器的制冷循環(huán)原理介紹

來(lái)源:維根技術(shù)(北京)有限公司   2014年12月30日 17:26  
 
  
  加熱制冷循環(huán)器由壓縮過(guò)程、冷凝過(guò)程、膨脹過(guò)程、蒸發(fā)過(guò)程組成。就是利用有限的制冷劑在封閉的制冷系統(tǒng)中,反復(fù)地將制冷劑壓縮、冷凝、膨脹、蒸發(fā),不斷的在蒸發(fā)器處吸熱汽化,進(jìn)行制冷降溫。
  
  加熱制冷循環(huán)器是通過(guò)制冷工質(zhì)(也稱(chēng)制冷劑、雪種)將熱量從低溫物體(如冷庫(kù)等)移向高溫物體(如大氣環(huán)境)的循環(huán)過(guò)程,從而將物體冷卻到低于環(huán)境溫度,并維持此低溫,這一過(guò)程是利用制冷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由熱力學(xué)第二定律可知,熱量從低溫物體移向高溫物體不可能自動(dòng)、無(wú)補(bǔ)償?shù)剡M(jìn)行,因此必須提供機(jī)械能(或熱能等),以確保包括低溫冷源、高溫?zé)嵩础⒐υ矗ɑ蛳蜓h(huán)供能的源)在內(nèi)的孤立系統(tǒng)的熵不減小。
  
  加熱制冷循環(huán)器的重要參數(shù)是制冷系數(shù),工程上也稱(chēng)之為制冷裝置的工作性能系數(shù),用符號(hào)COP表示。在一定的環(huán)境溫度下,冷庫(kù)溫度越低,制冷系數(shù)就越小。(因此為取得良好的經(jīng)濟(jì)效益,沒(méi)有必要把冷庫(kù)的溫度定得超乎尋常的低。這也是一切實(shí)際制冷循環(huán)遵循的原則。)
  
  加熱制冷循環(huán)器包括壓縮式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán)、吸附式制冷循環(huán)、蒸氣噴射制冷循環(huán)及半導(dǎo)體制冷等。壓縮式制冷循環(huán)又可分為壓縮氣體制冷循環(huán)和壓縮蒸氣制冷循環(huán)。目前世界上運(yùn)行的制冷裝置絕大部分是壓縮氣體制冷循環(huán)。(以往,制冷循環(huán)應(yīng)用的制冷劑多半為商品名為氟利昂的氯氟烴物質(zhì)CFC、含氫氯氟烴HCFC和氨等。但由于日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,CFC、HCFC正逐漸被對(duì)環(huán)境友善的新型制冷劑替代。)
  
  整個(gè)液體循環(huán)是密閉的,帶有膨脹容器,膨脹容器和液體循環(huán)是絕熱的,并不參與液體循環(huán),只是機(jī)械的連接,不管液體循環(huán)的溫度是高溫還是低溫膨脹容器中的介質(zhì)低于60度。
  
  整個(gè)液體循環(huán)是密閉的系統(tǒng),低溫時(shí)沒(méi)有水汽的吸收,高溫時(shí)沒(méi)有油霧的產(chǎn)生,導(dǎo)熱油可以很廣的工作溫度;整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中沒(méi)有使用機(jī)械的和電子的閥。
  
  壓縮空氣制冷循環(huán):
  
  由于空氣定溫加熱和定溫排熱不易實(shí)現(xiàn),故不能按逆向卡諾循環(huán)運(yùn)行。在壓縮空氣制冷循環(huán)中,用兩個(gè)定壓過(guò)程來(lái)代替逆向卡諾循環(huán)的兩個(gè)定溫過(guò)程,故可視為逆向布雷頓循環(huán)。工程應(yīng)用中,壓縮機(jī)可以是活塞式的或是葉輪式的。
  
  從冷庫(kù)出來(lái)的空氣進(jìn)入壓氣機(jī)后被絕熱壓縮,溫度升到環(huán)境溫度以上;然后進(jìn)入冷卻器,在定壓下將熱量傳給冷卻水,溫度等同于環(huán)境溫度;再導(dǎo)入膨脹機(jī)絕熱膨脹,溫度進(jìn)一步降到冷庫(kù)溫度以下;zui后進(jìn)入冷庫(kù),定壓吸熱(吸收的熱量稱(chēng)為制冷量),完成循環(huán)。
  
  壓縮蒸氣制冷循環(huán):
  
  壓縮蒸氣的逆向卡諾制冷循環(huán)理論上可以實(shí)現(xiàn),但是會(huì)出現(xiàn)干度過(guò)低的狀態(tài),不利于兩相物質(zhì)壓縮。為了避免不利因素、增大制冷效率及簡(jiǎn)化設(shè)備,在實(shí)際應(yīng)用中常采用節(jié)流閥(或稱(chēng)膨脹閥)替代膨脹機(jī)。
  
  制冷工質(zhì)從冷庫(kù)定壓氣化吸熱后(此時(shí)工質(zhì)通常為干飽和蒸氣或接近干飽和蒸氣),再進(jìn)入壓縮機(jī)在絕熱狀態(tài)下壓縮,溫度超過(guò)環(huán)境溫度,然后進(jìn)入冷凝器向環(huán)境介質(zhì)等壓散熱;在冷凝器內(nèi),過(guò)熱的制冷劑蒸氣先等壓降溫到對(duì)應(yīng)于當(dāng)前壓力的飽和溫度,然后繼續(xù)等壓(同時(shí)也是等溫)冷凝成飽和液狀態(tài),進(jìn)入節(jié)流閥,在節(jié)流閥處絕熱節(jié)流降溫、降壓至對(duì)應(yīng)于循環(huán)起始?jí)毫Φ臐耧柡驼魵鉅顟B(tài),再進(jìn)入冷庫(kù)氣化吸熱,完成循環(huán)。
  
  壓縮蒸氣制冷循環(huán)采用低沸點(diǎn)物質(zhì)作制冷劑,利用在濕蒸氣區(qū)定壓即定溫的特性,在低溫下定壓氣化吸熱制冷,可以克服上述壓縮空氣、回?zé)釅嚎s空氣循環(huán)的部分缺點(diǎn)。
  
  吸收式制冷循環(huán):
  
  吸收式制冷循環(huán)利用制冷劑在溶液中不同溫度下具有不同溶解度的特性,使制冷劑在較低的溫度和壓力下被吸收劑(即溶劑)吸收,同時(shí)又使它在較高的溫度和壓力下從溶液中蒸發(fā),完成循環(huán)實(shí)現(xiàn)制冷目的。
  
  

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