暖通設(shè)計 | 制冷原理與壓焓圖

制冷就是利用液態(tài)物質(zhì)狀態(tài)的變化,將熱量從一個地方傳遞到另一個地方。
比如酒精在手上蒸發(fā)讓人感到上手很涼爽。

顯熱:引起某種物質(zhì)溫度變化的熱量稱為顯熱。
顯熱即指引起物質(zhì)溫度變化的熱量。
如果加熱某種物質(zhì),使其溫度升高,則加入的熱量稱為顯熱。
同樣地,如果冷卻某種物質(zhì),使其溫度降低,則釋放的熱量也稱為顯熱。
簡單說,顯熱可以通過溫度的變化測量出來。
潛熱:在某加熱過程中,由于溫度和壓力恒定,因此無法利用溫度計測量出加入的熱量。
使物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變,而不改變溫度的熱量稱為潛熱。
這種物質(zhì)“狀態(tài)的 改變”可以是固態(tài)和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變,也可以是液態(tài)和氣態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。

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(zhuǎn)變?yōu)?32℉的冰。在整個轉(zhuǎn)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(jī)組的主要組成部分:壓縮機(jī);冷凝器;膨脹閥;蒸發(fā)器;制冷劑。
1.壓縮機(jī)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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì),它可以在一定的溫度下蒸發(fā),從液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài),同時吸收熱量達(dá)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)):

飽和點:指某種物質(zhì)在指定壓力下的沸騰溫度。
飽和:某種物質(zhì)在其飽和溫度和壓力下,處于飽和的氣/液混合狀態(tài)。
過熱:指某種氣態(tài)物質(zhì),其溫度高于其飽和溫度,高出飽和溫度的值即是過熱度。
過冷:指某種液體溫度低于其飽和溫度,低于飽和溫度的值即是過冷度。
制冷系統(tǒng):在基本制冷循環(huán)示意圖上,從壓縮機(jī)排氣點開始。
蒸氣壓縮:

高溫、高壓的制冷劑蒸氣排入冷凝器。當(dāng)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(nèi)的冷卻水之后,氣態(tài)制冷劑凝結(jié)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(dāng)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(jī)吸入,壓縮機(jī)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(jìn)、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(jìn)、出水溫差。
壓焓圖:
壓力-焓圖:















增加一個過冷器,增加了制冷效果,能效比增大。

