暖通設計 | 制冷原理與壓焓圖


制冷:制冷是釋放熱量的過程。
例1:將顯熱釋放,使冷凍水的溫度從54℉降低至44℉。
例2:將潛熱釋放,使32℉的水轉變?yōu)?32℉的冰。在整個轉變過程中溫度不變。
注:攝氏溫度(C)與華氏溫度(F)的換算式是:C = 5×(F- 32)/9,F(xiàn) = 9×C /5+32。
1℃ =(9×1/5+32)℉=33.8℉。
式中F-華氏溫度,C-攝氏溫度。
制冷機組的主要組成部分:壓縮機;冷凝器;膨脹閥;蒸發(fā)器;制冷劑。
1.壓縮機有兩大重要作用:
1)?使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán);
2)?將低壓的制冷劑蒸氣壓縮至較高的冷凝壓力,以便于凝結成液體。
2.冷凝器提供了換熱表面和貯存空間用于:
1)?將潛熱和顯熱從高壓制冷劑傳遞給冷卻水;
2)?貯存足夠的液體在冷凝器和膨脹閥之間形成液封阻隔蒸氣。
3.膨脹閥是截流元件的一種。來自冷凝器的高壓液體流經(jīng)膨脹閥后轉變成低壓的氣/液體混合物。
4.蒸發(fā)器中提供換熱表面,使低壓制冷劑液體蒸發(fā)成制冷劑蒸氣。在液態(tài)向氣態(tài)的轉變過程中吸收潛熱。這些潛熱來自被冷卻的載冷劑(冷凍水)。
5.制冷劑是一種物質,它可以在一定的溫度下蒸發(fā),從液態(tài)轉變成氣態(tài),同時吸收熱量達到制冷目的。通常要得到70~150℉冷凍水的話,蒸發(fā)溫度通常在40~80 ℉。該蒸發(fā)過程的壓力一定要合理。制冷劑必須根據(jù)實際的溫度需要來選擇。
飽和蒸氣:蒸氣和液體之間存在著相互的聯(lián)系。
過冷:將制冷劑冷卻到冷凝溫度以下,使制冷劑處于一種完全液態(tài)的狀態(tài),我們稱該制冷劑處于過冷狀態(tài)。
過熱:將液態(tài)制冷劑加熱至沸點以上,使制冷劑處于完全氣態(tài),無任何液態(tài)制冷劑存在,我們稱該制冷劑處于過熱狀態(tài)。
壓力/溫度對照:
在大氣壓力(14.7PSIA)下,下列制冷劑的沸點為:
R11 ?= +75°
R123 = +82°
R12?= -21°
R134a = -15°
R22??= -41°
80℉時的蒸氣壓力 (飽和狀態(tài)):


高溫、高壓的制冷劑蒸氣排入冷凝器。當高溫氣體與冷的管壁接觸時,它首先釋放顯熱(過熱)成為飽和氣體。然后,將潛熱釋放給管內的冷卻水之后,氣態(tài)制冷劑凝結成液體。
在冷凝過程中,制冷劑壓力保持不變。
高壓、中溫液體現(xiàn)在流過膨脹閥(孔板)。當液體流經(jīng)膨脹閥時,部分液體將“閃發(fā)”形成低溫氣/液混合物。通常使周圍冷媒溫度低大約10℉。周圍冷媒由于溫度降低釋放的顯熱被部分液體吸收為潛熱,閃發(fā)成氣體。
低溫、低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機吸入,壓縮機將其壓縮成高溫、高壓的制冷劑蒸氣。
蒸發(fā)器 split:蒸發(fā)器飽和溫度與蒸發(fā)器出水溫度差;
蒸發(fā)器 range:蒸發(fā)器進、出水溫度差;
冷凝器 split:冷凝器飽和溫度與冷凝器出水溫度差;
冷凝器 range:冷凝器進、出水溫差。
壓焓圖:
壓力-焓圖:


