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文檔簡介

1、有點羅嗦的制冷原理最簡單的制冷由四大要件組成:壓縮機;冷凝器 , 蒸發器, 節流閥.我們日常使用的電冰箱,正好由這四要件加上箱體組成,箱體就好像冷庫。不過電冰箱上的節流閥在技術上由相同作用的毛細管替代。 5,我們說今天天氣真冷,可東北人說不冷;在大伏天,氣溫在32時,我們會說不算熱,但氣溫突然降到25,我們會說太冷了;這冷是隨著人的常識來定的,在物理學中沒有冷的定義。在工程中冷是跟著生產需要而定的。如老總問,冷庫打冷了嗎?你說打冷了,這個冷是指18;老總問,水果庫溫度穩定嗎?你說很穩定,這回答的含義是水果庫溫度穩定在±0 了,這是我們這個行業對冷的定義。但是我們還是把這種利用機械設備

2、把降溫對象降到所需溫度的方法叫制冷,這就是術語。什么叫制冷,比如我們將裝有一公斤20冷水的水壺放到一塊燒到500的鐵板上, 沒有多久水就開了,如果不拿開水壺,不多久水就干了。大家和說鋼板在對水加熱, 反過來也可以說水在對鋼板降溫。而且,降了多少度,都可計算出來,因為一公斤 水從20升到100,它需要外界提供它80大卡熱量,水從100到燒干,它需要外 界提供539大卡熱量,也就是說一公斤20冷水燒到干,要外界提供619大卡熱量。 如果按制冷的角度它從外界或鋼板中提取了619 大卡熱量而變成了水蒸汽,使鋼板 降溫了,這就是制冷,是利用水對鋼板制冷。如果將水倒在鋼板上,那就更直觀了。 在上述的制冷過

3、程中,如果鋼板的大小一定,并排除外界空氣的降溫因素,那么鋼 板降了多少度,是可以精確計算出來的。在這里所述及到的熱量、溫度、 大卡、等物理量,我想學過物理的人都能理解。初中物理就講到,熱量總是通過傳導、對流、輻射,從溫度高的物體轉移到溫度低 的物體,絕不可能反過來進行。一個物體失去一些熱量后,它的溫度也會降低一些。我們的目的就是通過制冷系統,將商品中和空氣中的熱量向比商品溫度更低的制冷 劑傳遞,達到降低商品溫度的目的。我們的制冷系統與鍋爐的制熱系統在熱力學上來講是完全一樣的,它們的熱傳導公 式也完全一樣,我們先以鍋爐作比擬,進一步講講制冷劑在制冷時的作用。上面講的燒水壺也可算是一只鍋爐,不過水

4、燒開了,我們就灌熱水瓶了,如果我們 在壺嘴上套根管子,通到浴室,那就可以洗桑拿了,水壺就成小鍋爐了。要注意的 100110,不是90性能所決定了的。在青藏高原,大氣壓力較低,水70左右就開了,沒有高壓鍋就 只能吃夾生飯,而在高壓鍋里,溫度可達到 110,因為高壓鍋排氣閥的重量,剛 好使鍋內壓力保持在1 Kg/CM2表壓力(實際是2個大氣壓)。一般小型鍋爐可燒 4Kg/CM2表壓力蒸汽,蒸汽溫度也接近140,鍋爐中的水溫也與蒸汽溫度一樣也是 140 。煤氣爐的火頭溫度可達1000左右,火頭將熱量傳遞給水,使水的溫度上 升直達沸點,一公斤水從沸點到燒干(全部變成蒸汽),將從煤氣火頭中帶走的熱 量與

5、上面所講水壺給鋼板降溫是一樣的,接近壺底的火焰是一個降溫過程。鍋爐中 的煤燃燒溫度在1200左右,沒有鍋爐中水的降溫,鍋爐中的排管將被燒塌。從我 們的角度來講,在這里的水就是制冷劑。反過來水蒸汽進了浴室馬上凝結成小水珠(霧氣),放出熱量使浴室內溫度上升, 同樣一公斤水燒成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出 539大卡熱量后全部變成水,在 蒸汽變成水的時候,小水珠的溫度是 100,這是一個冷凝過程。當然小水珠會繼 續放出熱量而降低溫度,等水珠變成水滴落到地上或附在墻壁上時,只有30左右 了,這就不是冷凝過程了,而只是普通降溫過程。同樣將鍋爐蒸汽通到室內熱水汀 (室內供熱排管)中,熱水汀對蒸汽來說就成了

6、冷凝器,如果供應的蒸汽壓力是1 Kg/CM2表壓力(實際是2個大氣壓),熱水汀表面溫度就是110,熱水汀向室內 空氣散發熱量,使室內溫度上升,而蒸汽就在熱水汀內冷凝成水,如果向室內散發 了539大卡熱量,熱水汀內就冷凝下來1公斤水。按制冷角度來講,這整個過程就是 煤燃燒的熱量被水吸收而沸騰,成為蒸汽,蒸汽帶著吸收來的熱量來到熱水汀,熱 水汀的表面向空氣散發了熱量,蒸汽失去熱量后又從新冷凝成蒸餾水,這水可通過 設備回到鍋爐繼續使用?,F在回到制冷的四大要件:蒸發器,可以理解為上面所講的水壺或鍋爐;節流閥,可以理解為從樓上高位的熱水汀到鍋爐之間,加一只閥,開小一點,讓蒸餾下來的水流進鍋爐繼續使用,不

7、讓熱水汀中的水流光了使鍋爐中的蒸汽反沖回熱水汀,這一點與我們制冷不同,因為整個系統是均壓的,而制冷系統冷凝部分是 高壓的,節流閥是控制制冷劑合理分配給蒸發器,讓蒸發器處于正常的制冷工作狀 態。在電冰箱上制冷的四大要件是:壓縮機,藏在冰箱后面,圓頭圓腦的家伙;冷凝器,就是在冰箱后面的散熱片;蒸發器,在初期的單門冰箱中的凍結框,可以看得很清楚,拆開無霜冰箱的內襯 也能看到冷風機一樣的翅片管;節流閥,在冰箱后面有一段繞成螺旋狀的細銅管,那就是毛細管。冰箱的外殼就 相當與冷庫外體。在制冷行業中,制冷劑可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空調用溴化鋰 吸收式制冷機,就是以水作為制冷劑使用。

8、電冰箱中使用的是 F12,在大冷庫的制 冷系統中用的是液態氨(不是氨水),液態氨的性質在氨的物理性能表上可以查到, 它在一個大氣壓下的蒸發溫度是33.3。如果將液氨從常溫的鋼瓶中放出,一出 鋼瓶它立即變為33.3的液氨(因為外界是一個大氣壓),如果流到水泥地上, 水泥地的溫度立刻使它沸騰,這是水泥地的熱量傳給了液氨,使液氨蒸發成汽態氨, 吸不足 326大卡熱量,就一定有液氨殘留下來。如果將液氨放在一個金屬盆里,再 將金屬盆底接觸水面,水的熱量立刻傳給液氨,液氨受熱沸騰,水也很快結冰;如 果將盆懸掛在空中,盆底周圍的空氣立即因熱量傳給了液氨而失去熱量而降溫,降 了溫的空氣在下降,周圍熱空氣立即來

9、補充,在盆下面可以看到帶著霧的冷空氣在 緩緩降下。這個盆就是蒸發器。至于蒸餾器,有人看過,有人沒看過,但是大家都看過茶缸蓋凝結水的現象,或者 農村吊酒的錫鍋,原理是一樣的。缸蓋里面是熱騰騰的水蒸汽,缸蓋外是冷空氣, 水蒸汽通過缸蓋將熱量傳遞給了冷空氣,失去了一定熱量的水蒸汽,在缸蓋里表面 凝結成水,這就是冷凝器的原理,上面講的熱水汀也是同樣原理?,F在講庫房里的制冷進行過程:液態氨在蒸發器(排管)中如果處于 0.3Kg/CM2表 壓力狀態(應該是0.03Mpa表壓力,出于習慣的方便,還是用 Kg/CM2),它的沸騰 溫度應該是28;而蒸發器外是18的冷庫,如果有高于18的商品進庫, 商品中的熱量

10、很快傳給了空氣,使空氣溫度上升到比如15,15的空氣又將 從商品中傳來的熱量傳給了28的液氨,液氨吸收了熱量溫度不會上升,而是沸 騰蒸發為氣體(氨蒸汽),這樣空氣來來回回的傳送,商品中的熱量逐步減少,溫 度逐步降低,最后降到18,制冷就可以結束了,這是蒸發器的工作任務,庫內空氣向蒸發器傳遞多少熱量,蒸發器內的液氨就蒸發掉相應的重量。當然除了商品 中的熱量外,還有外界氣溫中的熱量通過圍護結構傳進來的熱量,開門時空氣帶進 的熱量,使庫溫不時的上升,所以需要定時開機降溫。但是如果沒有壓縮機的參與,蒸發器的工作是不能持久的,因為液氨受熱蒸發成為 氨蒸汽,氨蒸汽逐步擠占蒸發器的空間,蒸發器中的壓力也就逐

11、步升高,壓力升高, 液氨的沸騰溫度就會上升,最后壓力升到 1 Kg/CM2表壓力時,溫度也上升到18 一直保持在我們生產需要的0.3 Kg/CM2表壓力狀態。這時候蒸發器中的壓力叫蒸發 壓力,蒸發器中的液氨溫度叫蒸發溫度。壓縮機抽出的氨蒸汽并不是排到大氣中去 的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被壓縮到冷凝器后,冷凝器的壓力會逐步升高,而 后就是冷凝器的任務了。我們知道氨蒸汽是帶著冷庫中的熱量的,氨蒸汽被壓縮機 從蒸發器抽出,而后壓縮到冷凝器中,那么壓縮機就完成了輸送熱量的任務?,F在氨蒸汽被聚集在冷凝器中(帶著大量冷庫中的熱量),壓力不斷升高,溫度也 隨著壓力的升高而升高,比如說壓力升高到表壓力14

12、Kg/CM2,溫度也就對應升到 39,如果在冷凝器管外供給34的冷卻水,那冷凝器中的氨蒸汽就會向水傳 送出熱量,每向冷卻水送出 264大卡熱量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝結成 液態氨,并讓出原來氨蒸汽占領的大部分空間來。如果熱量沒有出路,那冷凝器中 的壓力就繼續升高,到冷凝器爆炸或跳安全閥為止。但是實際上壓縮機的排出溫度, 在表壓力14公斤/平方公分時,不是39,而是100以上。這是因為電動機帶 動壓縮機的活塞對氨蒸汽進行壓縮時做的功,轉換成熱量的緣故,也即熱功當量, 這可以在我們給自行車打氣時,打氣筒底部和皮管會發燙的原理是一樣的。壓縮機 對氨蒸汽做了1KW的功,就對氨蒸汽附加了860大

13、卡的熱量,這一部分熱量是顯熱, 它加熱了氨蒸汽,使氨蒸汽溫度上升,這種熱量傳送給冷卻水后,不會被冷卻水冷凝成液氨,只會降低溫度,只有當氨蒸汽溫度降到39時,才進行真正的冷凝工 作,在冷凝工作連續進行時,只要壓力不變,溫度也不會改變。這時的溫度叫冷凝 溫度,這時的壓力叫冷凝壓力。這就是冷凝器的工作任務。冷凝器中冷凝下來的液氨,可以送到蒸發器中繼續使用,但必需用節流閥進行控制, 要不冷凝器中的來不及冷凝的氨蒸汽會竄到蒸發器中,那就亂套了。節流閥必需調 節到蒸發器中有確當的液氨補充,這就是節流閥的工作任務??偨Y一下:首先液態氨在蒸發器中吸收了制冷對象的熱量,蒸發成氨蒸汽;氨蒸汽 包含著吸收來的熱量被

14、壓縮機抽送到冷凝器,并壓縮成高壓、高溫的氨蒸汽,這時 候氨蒸汽中又加進了電動機的熱功當量所附加的熱量;冷凝器中的氨蒸汽,將熱量將低于18的制冷對象中的熱量,強制送到30多的冷卻水中去,使制冷對象 失去熱量,溫度降到我們所需要的18;而冷卻水吸收了熱量后,又通過水蒸汽 的蒸發,將熱量傳送給了大氣,或者說是風將熱量吹走了。這就是制冷全過程。 現將幾個重要概念說明一下:一、熱量只能從溫度高的物體向溫度低的物體傳送,絕對不會從低溫傳向高溫;二、氨的熱力性能表是以絕對壓力為標準,壓力表上所指示的壓力(表壓力)與絕 對壓力,永遠相差一個大氣壓,即絕對壓力減去1 Kg/CM2才是表壓力?,F在表上所 使用的標

15、準是Mpa,0.1Mpa近似等于1 Kg/CM2,因為一個大氣壓力等于0.10133Mpa, 或者等于1.0133 Kg/CM2,那 0.133 g/CM2就忽略不計了,因為2.5級的壓力表,本 來就有2.5的允許誤差。三、在熱量的傳遞過程中,空氣的傳熱效果較慢較差,水的傳熱較快較多,所以冷 凝器大都用水來冷卻。四、顯熱和潛熱的問題,液氨在蒸發器中受熱蒸發,由液相變為汽相,在整個蒸發 過程中,它的溫度不變,這種使液相變為汽相的熱量叫潛熱;在冷凝器中氨蒸汽向 不會變化。而壓縮機的熱功當量參于的熱量,只能使氨蒸汽溫度升高或降低,而不 能改變其壓力的熱量叫顯熱,蒸發器出來的氨蒸汽,在回氣管道中受外界熱量的加 入而升溫,到壓縮機口已經升溫510了(氟利昂系統升溫較多),這也是顯熱。五、關于閃發氣體,上面講到,液氨從鋼瓶中一放到大氣中,立即會降到33.3, 我們首先可觀察到,液氨出瓶后立即沸騰,即使外界沒有提供熱量它也沸騰,為什 么?查氨的物理性能表,一公斤液氨,在一個大氣壓下的溫度是33.3,它的焓 值是83.57大卡;假設鋼瓶中的液氨溫度是25,對應的絕對壓力是10 g/CM2, 它的焓是 147大卡,這里相差了63.4大卡,這63.4大卡自身熱量就使液氨沸騰,蒸 發掉63.4大卡熱量后,它的物理性能就平衡了,這蒸發后產生的氣體,就叫閃

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