高級(jí)制冷技師職稱論文(2)
高級(jí)制冷技師職稱論文
高級(jí)制冷技師職稱論文篇二
制冷循環(huán)理論分析
摘 要:本文介紹了制冷的理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)存在的差距,從三個(gè)方面分析了影響制冷循環(huán)性能的因素,使我們?cè)趯?shí)際工作中盡量使實(shí)際循環(huán)向理論循環(huán)靠近,達(dá)到節(jié)能的目的。
關(guān)鍵詞:制冷循環(huán) 蒸發(fā)溫度 冷凝溫度 焓
一、制冷的理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)
制冷理論循環(huán)主要由四個(gè)過程組成,即絕熱壓縮過程、等壓冷凝過程、等焓節(jié)流過程、等壓吸熱過程,其循環(huán)在壓燴圖上表示如圖1。
圖1中,1到2過程表示絕熱壓縮過程,2到4過程為等壓過程,4到5過程為等焓節(jié)流過程,5到1為等壓吸熱過程,它們組成了一個(gè)制冷循環(huán)。在2到4過程中經(jīng)過兩個(gè)過程:2到3過程是等壓冷卻過程,這個(gè)過程中過熱的氣體被冷卻到飽和氣體狀態(tài);3到4為等壓冷凝過程,這個(gè)過程中飽和的制冷劑蒸汽被冷凝成飽和的液體。
實(shí)際上由于設(shè)備和其他因素的限制,如管道的壓降、吸排氣壓降造成非等壓換熱過程,所以實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)總存在著差距,圖2是一個(gè)實(shí)際循環(huán)過程在壓焓圖中的表示。
圖2中,1到1’表示制冷劑在進(jìn)入壓縮機(jī)前的吸熱壓降過程,1’到2表示制冷劑在壓縮機(jī)中多變壓縮過程,2到2’表示壓縮機(jī)的排氣過程,2’到3表示過熱制冷劑蒸氣在冷凝器中被冷卻降壓過程,3到4表示制冷劑在冷凝器中冷凝壓降的過程,4到4’表示制冷劑過冷的過程,4’到5表示節(jié)流降壓過程,5到1表示制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱降壓的過程。從圖中可以看出實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)存在著較大的差距,于是在實(shí)際工作中人們總是想法盡量使實(shí)際循環(huán)向理論循環(huán)靠近,達(dá)到節(jié)能的目的。
二、影響制冷循環(huán)性能的因素
要提高制冷系統(tǒng)的綜合性能,我們必須從制冷循環(huán)方面進(jìn)行分析研究,找出制冷系統(tǒng)節(jié)能的方向。在制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的耗功占了主要地位,而制冷壓縮機(jī)的性能隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化。當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí),它的理論輸氣量是固定不變的,與循環(huán)的工作溫度無關(guān),但當(dāng)工作溫度發(fā)生變化時(shí),循環(huán)的單位制冷量、比功、制冷劑流量等都將發(fā)生變化,從而使制冷機(jī)的制冷量、功率消耗等發(fā)生相對(duì)的改變,為方便起見,我們按理論循環(huán)來分析當(dāng)溫度變化時(shí)制冷機(jī)性能的變化規(guī)律。壓縮機(jī)的制冷量及理論功率可分別用下式表示:
1.蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響
在分析蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響時(shí),假定冷凝溫度保持不變。如圖1所示,當(dāng)蒸發(fā)溫度由t 循環(huán)由原來的1-2-3-4-1變?yōu)?’-2’-3’-4’-1’。下面分別討論蒸發(fā)溫度t 降到t ’時(shí),單位容積制冷量、比容積功和制冷系
盡管t 的變化對(duì)上式中的分子無多大影響,但卻能引起分母的較大改變,因此q 隨t 的降低迅速下降,它意味著對(duì)一臺(tái)給定的壓縮機(jī)而言,隨t 的降低,制冷量將迅速下降。
t 的降低而增加,因?yàn)閴嚎s機(jī)的壓比隨t 下降而增加。但是由于吸入蒸汽的比容v 也隨著t 的降低而增加,故比容積功w 可能增加,也可能降低,無法直接判斷出制冷機(jī)功率的變化規(guī)律。為找出它們之間的變化規(guī)律,我們近似地假定制冷劑蒸汽為理想蒸氣,絕熱壓縮時(shí)比容積功可表示為:
由式(4)可以看出,當(dāng)p =0及p =p 時(shí),w 均為零,所以當(dāng)蒸發(fā)壓力由p 逐漸下降時(shí),所消耗的比容積功開始逐漸增加,待達(dá)到某一最大值時(shí)又逐漸減少,這意味著蒸發(fā)溫度逐漸降低的過程中,壓縮機(jī)所消耗的功率同樣是先增加,后降低,中間通過一極值點(diǎn)。
壓縮機(jī)的理論功率為:
因而可以近似地認(rèn)為,對(duì)各種制冷劑,若冷凝溫度固定不變,壓縮比等于3時(shí),功率消耗最大。
制冷系數(shù)由于制冷系數(shù)是單位制冷量q 與w 之比,很明顯,蒸發(fā)溫度t 降低時(shí),制冷系數(shù)是下降的。
2.冷凝溫度對(duì)循環(huán)性能的影響
綜上所述,隨著蒸發(fā)溫度的降低,制冷循環(huán)的制冷量及制冷系數(shù)均明顯下降。因此在運(yùn)行中只要能滿足被冷卻物體的溫度要求,我們總希望制冷機(jī)保持較高的蒸發(fā)溫度,以保證獲得較大的制冷量和較好的經(jīng)濟(jì)性。由于冷凝溫度的升高使循環(huán)的制冷量及制冷系數(shù)下降,故運(yùn)行中要盡量控制冷凝溫度,使它不要過高。
3.其他情況對(duì)循環(huán)性能的影響
液體過冷對(duì)循環(huán)性能的影響在實(shí)際循環(huán)中,在制冷劑液體離開冷凝器進(jìn)入節(jié)流閥之前具有一定的過冷度,過冷度的大小取決與冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的溫差。在制冷系統(tǒng)中采用過冷循環(huán)理論上總是有利的,而且過冷度越大,對(duì)循環(huán)越有利。但依靠冷凝器本身使液體過冷,其過冷度是有一定限度的,如果要求獲得更大的過冷度,通常需要增加一個(gè)單獨(dú)的熱交換設(shè)備,即再冷器,在再冷器中單獨(dú)通入溫度更低的冷卻介質(zhì)或?qū)⒗鋮s介質(zhì)先通過該再冷器,然后再進(jìn)入冷凝器。前者需要增加一套提供深井水的設(shè)備,使一次投資費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)和直接運(yùn)行費(fèi)用均有所增加;后者則因冷卻介質(zhì)進(jìn)入冷凝器之前已經(jīng)吸收了一部分熱量,溫度有所升高,它使循環(huán)的冷凝溫度升高,因而,冷凝壓力提高,壓縮機(jī)的耗功增加。這樣,在某種程度上抵消了因液體過冷而使循環(huán)經(jīng)濟(jì)性提高的好處,其次要單獨(dú)增加再冷器,還要通過增加冷凝器的傳熱面積來降低冷凝壓力,從而使壓縮機(jī)的耗功減少,達(dá)到提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的目的,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化的問題。
壓縮機(jī)吸氣過熱度對(duì)循環(huán)性能的影響一般壓縮機(jī)吸入制冷劑蒸汽不是飽和氣體,都帶了一定的過熱度,在相同壓力下,溫度升高時(shí),過熱蒸汽的比容要比飽和蒸氣的比容大,這意味著對(duì)每公斤制冷劑而言,將需要更大的壓縮機(jī)容積。換句話說,對(duì)給定的壓縮機(jī),過熱循環(huán)中壓縮機(jī)的制冷劑流量始終小于理論循環(huán)的流量。吸入過熱蒸汽對(duì)制冷量和制冷系數(shù)的影響取決與蒸汽過熱時(shí)吸收的熱量是否產(chǎn)生有用的制冷效果以及過熱度的大小。
制冷系統(tǒng)中的壓力損失對(duì)循環(huán)性能的影響理論循環(huán)中,我們一般假設(shè)在各設(shè)備的連接管道中制冷劑不發(fā)生狀態(tài)的變化。實(shí)際上,由于熱交換和阻力的存在,制冷劑熱力狀態(tài)的變化是不可避免的。制冷系統(tǒng)中各種管道和熱交換器中存在的阻力對(duì)制冷系統(tǒng)總是有害的。這是因?yàn)椋评湎到y(tǒng)的阻力增加時(shí),加大了壓縮的排氣壓力,從而增加了壓縮機(jī)的耗功。
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