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機(jī)房專用空調(diào)制冷原理和制冷量的計算及常用制冷劑

雙擊自動滾屏 發(fā)布者:精密空調(diào) 發(fā)布時間:2018-01-16 09:40:00 閱讀:次【字體:

制冷的方法很多,制冷機(jī)的種類也很多,根據(jù)制冷的基本工作原理可分為氣體制冷,蒸汽制冷(如壓縮式制冷、吸收式制冷和蒸氣噴射式制冷)和溫差電制冷(如半導(dǎo)體制冷)。機(jī)房專用空調(diào)機(jī)通常采用的是蒸氣壓縮式制冷。

一、蒸氣壓縮式制冷原理

蒸氣制冷是利用某些低沸點的液態(tài)制冷劑在不同壓力下汽化時吸熱的性質(zhì)來實現(xiàn)人工制冷的。

在制冷技術(shù)中,蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達(dá)到沸騰時變成氣態(tài)的過程。液態(tài)變成氣態(tài)必須從外界吸收熱能才能實現(xiàn),因此是吸熱過程,液態(tài)制冷劑蒸發(fā)汽化時的溫度叫做蒸發(fā)溫度,凝結(jié)是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度,使蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)。

在日常生活中,我們能夠觀察到許多蒸發(fā)吸熱的現(xiàn)象。比如,我們在手上擦一些酒精,酒精很快蒸發(fā),這時我們感到擦酒精部分反應(yīng)很涼。又如常用的制冷劑氟利昂F—12液體噴灑在物體上時,我們會看到物體表面很快結(jié)上一層白霜,這是因為F—12的液體噴到物體表面立即吸熱,使物體表面溫度迅速下降(當(dāng)然這是不實用的制冷方法,制冷劑F—12不能回收和循環(huán)使用)。目前一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)采用的冷凍療法即是利用了這一原理。

蒸氣壓縮式制冷是利用液態(tài)制冷劑汽化時吸熱,蒸汽凝結(jié)時放熱的原理進(jìn)行制冷的。

二、制冷循環(huán)

壓縮機(jī)是保證制冷的動力,利用壓縮機(jī)增加系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的壓力,使制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),達(dá)到制冷目的。開始壓縮機(jī)吸入蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體,然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器;高壓高溫氣體經(jīng)冷凝器冷卻后使氣體冷凝變?yōu)槌馗邏阂后w;當(dāng)常溫高壓液體流入熱力膨脹閥,經(jīng)節(jié)流成低溫低壓的濕蒸氣,流入蒸發(fā)器,從周圍物體吸熱,經(jīng)過風(fēng)道系統(tǒng)使空調(diào)房間溫度冷卻下來,蒸發(fā)后的制冷劑回到壓縮機(jī)中,又重復(fù)下一個制冷循環(huán),從而實現(xiàn)制冷目的。

三、制冷劑在制冷系統(tǒng)中狀態(tài)

從壓縮機(jī)出口經(jīng)冷凝器到膨脹閥前這一段稱為制冷系統(tǒng)高壓側(cè);這一段的壓力等于冷凝溫度下制冷劑的飽和壓力。高壓側(cè)的特點是:制冷劑向周圍環(huán)境放熱被冷凝為液體,制冷劑流出冷凝器時,溫度降低變?yōu)檫^冷液體。

從膨脹閥出口到進(jìn)入壓縮機(jī)的回氣這一段稱為制冷系統(tǒng)的低壓側(cè),其壓力等蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度的飽和壓力。制冷劑的低壓側(cè)段先呈濕蒸氣狀態(tài),在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后制冷劑由濕蒸氣逐漸變?yōu)槠麘B(tài)制冷劑。到了蒸發(fā)器的出口,制冷劑的溫度回升為過熱氣體狀態(tài)。過冷液態(tài)制冷劑通過膨脹閥時,由于節(jié)流作用,由高壓降低到低壓(但不消耗功、外界沒有熱交換);同時有少部分液態(tài)制冷劑汽化,溫度隨之降低,這種低壓低溫制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器后蒸發(fā)(汽化)吸熱。低溫低壓的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī),并通過壓縮機(jī)進(jìn)入下一個制冷循環(huán)。

四、制冷量

在制冷循環(huán)中,循環(huán)流動的每千克制冷劑從被冷卻物體吸收的熱量叫做單位重量制冷量,用符號q表示,單位是kcal/kg,單位重量制冷量是表示制冷循環(huán)效果的一個特殊參數(shù),這由制冷劑的性質(zhì),循環(huán)溫度等條件決定,蒸發(fā)溫度越低,冷凝溫度越高,其值越小,反之越大。制冷裝置的產(chǎn)冷量是單位時間內(nèi)從被冷卻物體吸收并在冷凝器中放掉的熱量,用符號Q表示,單位是kcal/kg。Q值的大小等于冷重量流量G與單位重量制冷量q的乘積,即:

Q=G•q

在實際工作中,有時為了方便的獲得制冷量的粗略計算也可通過下式計算

Q=L•(t2-t1)

式中L循環(huán)風(fēng)量,(t2-t1)為進(jìn)出風(fēng)溫度差。

在日本、歐美等國家制冷量常用冷噸來表示,但日本冷噸與美國冷噸在數(shù)值上略有差別,在日本,產(chǎn)冷量的單位用日本冷噸,1日冷噸表示1000克0ºC的水在24小時內(nèi)制成0ºC的冰所消耗的冷量:

1日冷噸=3320kcal/h

1美冷噸=3024Lcal/h

常用制冷量的單位換算:

1KW=860kcal/h(大卡/小時)

1kcal/h=3.968BTU/h(英熱單位/小時)

五、制冷劑

制冷劑是進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。

(一)對制冷劑的要求

理想的制冷劑要求化學(xué)性質(zhì)是無毒、無刺激性氣味、對金屬腐蝕作用小、與潤滑油不起化學(xué)反應(yīng),不易燃燒、不易爆炸、并且要求制冷劑有良好的熱力學(xué)性質(zhì),即在大氣壓力下它在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度要低、蒸發(fā)壓力最好與大氣壓相近;制冷劑在冷凝器中、冷凝溫度對應(yīng)的壓力要適中,單位制冷量要大,汽化熱要大,而液體的比熱要小,氣體的比熱要大。要求制冷劑的物理性質(zhì):凝固溫度要低、臨界溫度要高(最好高于環(huán)境溫度),導(dǎo)熱系數(shù)和放熱系數(shù)要大,比重和粘度要小,泄漏性要小。

(二)制冷劑的種類

制冷劑種類很多,實際應(yīng)用時可根據(jù)制冷劑類型,蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和壓力等熱力學(xué)條件以及制冷設(shè)備的使用地點來考慮。制冷劑可分為四類:即無機(jī)化合物、碳?xì)浠衔铩⒎锇汉凸卜腥芤骸?/p>

1、無機(jī)化合物制冷劑有氨、水和二氧化碳等;

2、碳?xì)浠衔镏评鋭┯幸彝?、丙烯等?/p>

3、氟里昂(FREON)是十九世紀(jì)三十年代開始使用的一種制冷劑,比氨晚60年左右,它是飽和碳?xì)浠衔锏柠u族(氟、氯、溴)衍生物的總稱,或者說是由氟、氯和碳?xì)浠衔锝M成的。目前作為制冷劑用的主要是甲烷(cH4)和乙烷(C2H6)中的氫原子、全部或部分被氟氯溴的原子取代而形成的化合物,除名稱而外,化學(xué)分子式規(guī)定了氟里昂各種類別的縮寫代號。

①氟里昂的縮寫代號把不含氫原子的氟里昂分子化合物的起首數(shù)編為1,乙烷編為11,丙烷(C3H8)編為21,然后寫上氟原子數(shù)。例如F—12,稱為二氯二氟甲烷,分子式CF2CL2中有一個碳原子,不含氫為甲烷。故起首數(shù)編為1,又有2個氟原子,故編寫成F—12。

②把含氫的甲烷衍生物數(shù)字首位定為l,再加上氫原子數(shù)目為起首數(shù)。

然后寫上氟原子例如F—22(CHF2CL)又叫一氯二氟甲烷,因為甲烷是1,氫原子數(shù)為1,相加為2,又有氟原子數(shù)為2,所以縮寫成F—22。

4、共沸溶液是由兩種以上制冷劑組成的混合物。蒸發(fā)和冷凝過程也不分離。就像一種制冷劑一樣。目前實用的有R500、R502等。與R22相比其壓力稍多,制冷能力在較低溫度下提高13%左右。此外在相同蒸發(fā)溫度和冷凝溫度下。壓縮機(jī)的排氣溫度較低??梢詳U(kuò)大單組壓縮機(jī)的使用溫度范圍,所以發(fā)展前景看好。

關(guān)于制冷劑對大氣環(huán)境的污染問題,這是關(guān)系到人類健康和生存的大事,也是我們大家共同關(guān)心的問題。多年來很多專家為此進(jìn)行了深入研究,一種新的CFC替代品,不僅對大氣臭氧層損耗潛值(ODP)為零,更重要的是制冷劑排放入大氣對溫室效應(yīng)的直接影響造成全球變暖潛值(GwP)方面也必須符合要求。臭氧層破壞,已經(jīng)成為全球普遍關(guān)注的環(huán)境焦點問題,國際社會分別于1985年和1987年制定了《保護(hù)臭氧層維也納公約》和《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》,中國于1991年加入了《蒙特利爾議定書》國際公約組織,并承諾了消耗臭氧層物質(zhì)的控制時間表,即R12和R22的完全淘汰時間分別于2010年和2030年。目前許多R12和R22的替代產(chǎn)品正相繼問世,例如:R134a、R600aKLB、R407c等等。它們的使用效果和各項性能指標(biāo)的對比,正在通過實驗室和實際運(yùn)用不斷得以反饋,我們相信隨著時間的推移和科技不斷進(jìn)步,性能更加卓越、更符合環(huán)保要求、更具性價比競爭能力的制冷劑將會更多的應(yīng)用于制冷空調(diào)行業(yè)當(dāng)中。

來源:機(jī)房專用空調(diào) http://m.mygoldentreasures.com/


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