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制冷原理

2013.10.29

1.制冷原理及分类

空调用制冷技术属于普通制冷范围,主要是采用制冷剂相变制冷法。

另外根据热量从低温物体向高温物体转移的不同方式,可分为:吸收式制冷、蒸气压缩式制冷。

吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对(常用的有氨水和水/溴化锂),通过一种物质对另一种物质的吸收和释放,产生物质的状态变化,从而伴随吸热和放热过程。

蒸气压缩式制冷,其工作原理就是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热、节流和吸热四个主要的热力过程,以完成制冷循环。

在空调制冷中,一般采用蒸气压缩式制冷。空调器采用蒸气压缩制冷循环方式,它包括压缩、冷凝、节流和蒸发4个热力过程,如图1所示。

制冷剂经节流降压后,在室内侧的蒸发器中等压蒸发,吸收潜热,变成低温低压的蒸气,然后经过压缩机压缩,变成高温高压的蒸气,最后在室外侧的冷凝器中冷凝成液体,放出潜热。如此周而复始,不断循环。小型空调器节流装置为毛细管,大、中型空调器节流装置为膨胀阀。

2.制冷剂

1)制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质,其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发,在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水,而被冷却为液体,往复循环,借助于状态的变化来达到制冷的作用。

2)常用制冷剂

A、氨(NH3  R717)

氨最大的优点是单位容积制冷能力大,蒸发压力和冷凝压力适中,另外价格便宜,极易购得,特别是冷藏、冷库等大型制冷设备常采用。

B、氟利昂

大多数的氟利昂本身无毒、无臭、不燃,适用于工程建筑或者实验室的空调制冷装置。尤其是氟利昂R22,在我国空调制冷装置中已经广泛采用。其热力学性能与氨不相上下,而且安全可靠,是一种良好的制冷剂,但是目前价格较高,影响大规模的推广使用。

目前国际上一致看好的R22的替代物是R407C、R410A。另外汽车制冷中常用的R12,采用R134A替代。目前国内的一些大中型项目,业主都明确要求采用环保冷媒如R407C等。

3、载冷剂

载冷剂是一种中间物质,将被冷却物体的热量传给正在蒸发的制冷剂的物质称为载冷剂。

目前常用的载冷剂有水,它只能用于高于0 ℃的条件,当要求低于0 ℃时。一般采用盐水,如:氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液

4.压缩机

压缩机(compressor),将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏,它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力,从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。

压缩机按其原理可分为容积型压缩机与速度型压缩机。容积型又分为:往复式压缩机、回转式压缩机;速度型压缩机又分为:轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。

评价制冷压缩机消耗能量方面先进性的指标:

a、制冷压缩机的性能系数COP,即:单位轴功率的制冷量。

轴功率(压缩机的耗功率)指电动机传至压缩机机轴上的功率,主要包括直接用于压缩空气的所耗功率和克服运动机构的摩擦阻力所耗功率。

b、能效比EER:单位电动机输入功率的制冷量大小。

此指标考虑到驱动电机效率对能耗的影响。

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