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蒸汽压缩制冷实际循环全面介绍

宁波市江东蓝煜机电设备有限公司

2014/9/2 15:28:32

一、实际循环与理论循环的主要差别

前面所述的是蒸汽压缩式制冷的理论循环,但实际循环和理论循环又有不少差别,表现在理论循环忽略了:

1. 在压缩过程中:

①气体内部及气体与气缸壁之间的摩擦;②气体与外部的热交换。

2. 制冷剂进入吸气阀和排出时经排气阀有节流损失;

3. 制冷剂通过管道、冷凝器、蒸发器等设备时,制冷剂与管壁、器壁之间摩擦以及外部热交换。
 

 蒸汽压缩制冷实际循环

二、实际循环

图中过程线1-2-3-4-1所组成的循环是蒸发压力为p0,冷凝压力为pk时,蒸汽压缩制冷的理论循环。如果蒸发器入口制冷剂的压力仍为p0,冷凝器出口制冷剂的状态仍为点3,考虑了上述三方面的影响后,采用活塞式压缩机时,蒸汽压缩式制冷的实际循环应为:1`-1``-a-b-c`-c-d-2`-3-4`-1`。

(1)过程线1`-1``:低温低压气态制冷剂由蒸发器经管道流至压缩机进气阀过程中,由于沿途摩擦阻力、局部阻力以及吸收外界的热量,所以制冷剂的压力稍有降低,温度有所升高;

(2)1``-a:制冷剂蒸汽经进气阀时节流,h不变,压力降至p1;

(3)a-b:低温气态制冷剂进入气缸后至被压缩前(即压缩机的吸气过程),由于气缸壁(包括进气阀)温度较高,制冷剂吸收气缸壁的热量,故温度有所上升,而压力仍为p1;

(4)b-c`:制冷剂在压缩机中的实际压缩过程线。开始被压缩时,由于制冷剂内部和制冷剂与气缸壁之间有摩擦,以及制冷剂的温度低于气缸壁的温度,所以,制冷剂处于吸热压缩过程,比熵有所增加。当制冷剂被压缩至高于气缸壁的温度时,制冷剂将向气缸壁散热,变为放热压缩过程,比熵有所减小,直到压力升至p2。对于氨压缩机,由于气缸头部被冷却水冷却,排气过程中高压气体被进一步冷却,制冷剂的比熵会减少得更多一些,如图中c`-c;

(5)过程线c-d:制冷剂从压缩机气缸排出时,经过排气阀被节流,其比焓基本不变,但压力有所降低;

(6)d-2`:高压气态制冷剂从压缩机气缸排出后,经管道至冷凝器,由于沿程存在摩擦阻力和局部阻力,以及对外散热,制冷剂的压力和温度均有所降低;

(7)2`-3:气态制冷剂在冷凝器中被冷凝成液态。由于制冷剂流经冷凝器的途中有摩擦和涡流,所以冷凝过程并不是定压过程,根据冷凝器形式的不同,其压力有不同程度的降低。

(8)3-4`:液态制冷剂通过膨胀阀减压、降温后,经管道进入蒸发器。由于减压后温度大幅度降低,尽管该段管道有保温,制冷剂还会从外部吸收一些热量,所以,制冷剂的比焓稍有增加;

(9)4`-1`:制冷剂经过蒸发器吸热变成气态,此时也与冷凝器相似,由于流动途中存在摩擦和涡流,蒸发过程也不是定压过程,随蒸发器形式的不同,压力有不同程度的降低。

综上所述,由于存在摩擦、涡流等阻力,以及与外界有热量交换,蒸汽压缩式制冷的实际循环与理论循环相比,实际能够获得的制冷量稍有减少,实际所消耗的功率有所增加,因此,实际循环的制冷系数将小于理论循环的制冷系数。

由于蒸汽压缩式制冷循环比较复杂,难于细致计算,所以一般均以理论循环作为计算基准。但是在选择压缩机及其配用的电动机,确定制冷剂管道直径,计算蒸发器和冷凝器的传热面积以及进行机房设计时,都应该考虑这些影响因素。

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