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蒸汽壓縮制冷實際循環全面介紹

閱讀:4532        發布時間:2014-9-2

一、實際循環與理論循環的主要差別

前面所述的是蒸汽壓縮式制冷的理論循環,但實際循環和理論循環又有不少差別,表現在理論循環忽略了:

1. 在壓縮過程中:

①氣體內部及氣體與氣缸壁之間的摩擦;②氣體與外部的熱交換。

2. 制冷劑進入吸氣閥和排出時經排氣閥有節流損失;

3. 制冷劑通過管道、冷凝器、蒸發器等設備時,制冷劑與管壁、器壁之間摩擦以及外部熱交換。
 

 蒸汽壓縮制冷實際循環

二、實際循環

圖中過程線1-2-3-4-1所組成的循環是蒸發壓力為p0,冷凝壓力為pk時,蒸汽壓縮制冷的理論循環。如果蒸發器入口制冷劑的壓力仍為p0,冷凝器出口制冷劑的狀態仍為點3,考慮了上述三方面的影響后,采用活塞式壓縮機時,蒸汽壓縮式制冷的實際循環應為:1`-1``-a-b-c`-c-d-2`-3-4`-1`。

(1)過程線1`-1``:低溫低壓氣態制冷劑由蒸發器經管道流至壓縮機進氣閥過程中,由于沿途摩擦阻力、局部阻力以及吸收外界的熱量,所以制冷劑的壓力稍有降低,溫度有所升高;

(2)1``-a:制冷劑蒸汽經進氣閥時節流,h不變,壓力降至p1;

(3)a-b:低溫氣態制冷劑進入氣缸后至被壓縮前(即壓縮機的吸氣過程),由于氣缸壁(包括進氣閥)溫度較高,制冷劑吸收氣缸壁的熱量,故溫度有所上升,而壓力仍為p1;

(4)b-c`:制冷劑在壓縮機中的實際壓縮過程線。開始被壓縮時,由于制冷劑內部和制冷劑與氣缸壁之間有摩擦,以及制冷劑的溫度低于氣缸壁的溫度,所以,制冷劑處于吸熱壓縮過程,比熵有所增加。當制冷劑被壓縮至高于氣缸壁的溫度時,制冷劑將向氣缸壁散熱,變為放熱壓縮過程,比熵有所減小,直到壓力升至p2。對于氨壓縮機,由于氣缸頭部被冷卻水冷卻,排氣過程中高壓氣體被進一步冷卻,制冷劑的比熵會減少得更多一些,如圖中c`-c;

(5)過程線c-d:制冷劑從壓縮機氣缸排出時,經過排氣閥被節流,其比焓基本不變,但壓力有所降低;

(6)d-2`:高壓氣態制冷劑從壓縮機氣缸排出后,經管道至冷凝器,由于沿程存在摩擦阻力和局部阻力,以及對外散熱,制冷劑的壓力和溫度均有所降低;

(7)2`-3:氣態制冷劑在冷凝器中被冷凝成液態。由于制冷劑流經冷凝器的途中有摩擦和渦流,所以冷凝過程并不是定壓過程,根據冷凝器形式的不同,其壓力有不同程度的降低。

(8)3-4`:液態制冷劑通過膨脹閥減壓、降溫后,經管道進入蒸發器。由于減壓后溫度大幅度降低,盡管該段管道有保溫,制冷劑還會從外部吸收一些熱量,所以,制冷劑的比焓稍有增加;

(9)4`-1`:制冷劑經過蒸發器吸熱變成氣態,此時也與冷凝器相似,由于流動途中存在摩擦和渦流,蒸發過程也不是定壓過程,隨蒸發器形式的不同,壓力有不同程度的降低。

綜上所述,由于存在摩擦、渦流等阻力,以及與外界有熱量交換,蒸汽壓縮式制冷的實際循環與理論循環相比,實際能夠獲得的制冷量稍有減少,實際所消耗的功率有所增加,因此,實際循環的制冷系數將小于理論循環的制冷系數。

由于蒸汽壓縮式制冷循環比較復雜,難于細致計算,所以一般均以理論循環作為計算基準。但是在選擇壓縮機及其配用的電動機,確定制冷劑管道直徑,計算蒸發器和冷凝器的傳熱面積以及進行機房設計時,都應該考慮這些影響因素。

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