第七章

蒸汽噴射式制冷7.1蒸氣噴射式制冷

蒸氣噴射式制冷是以噴射器代替壓縮機(jī)，以消耗熱能作為補(bǔ)償，利用工質(zhì)在低壓下氣化吸熱來實(shí)現(xiàn)制冷的。蒸氣噴射式制冷的工質(zhì)可以是水，也可以是氨、R134a、R123、R600a等。目前在空調(diào)工程中多采用以水為工質(zhì)的蒸汽噴射式制冷裝置，簡(jiǎn)稱為蒸汽噴射式制冷裝置。

蒸汽噴射式制冷裝置的主要設(shè)備有蒸汽加熱器、噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥以及循環(huán)泵等，其工作原理如圖所示。7.1.1.蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)的組成及工作過程1.蒸汽加熱器；2.噴嘴；3.混合室；4.擴(kuò)壓器；5.蒸發(fā)器；6.冷凝器；7.節(jié)流閥；8.循環(huán)泵來自蒸汽加熱器的高溫高壓工作蒸汽在噴射器噴嘴中絕熱膨脹，形成一股低壓高速氣流，從而將蒸發(fā)器里的低壓水蒸氣抽吸到噴射器中，并于之混合，在擴(kuò)壓器中增壓后進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷能成液體。一部分凝結(jié)水通過循環(huán)泵提高壓力后送回蒸汽加熱器加熱汽化，用作高溫高壓工作蒸汽開始下一個(gè)循環(huán)；在蒸發(fā)器中的被冷卻介質(zhì)因失去熱量而溫度下降，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。另一部分凝結(jié)水經(jīng)節(jié)流閥降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收冷水的熱量汽化為低壓水蒸氣后又被噴射器中的低壓高速氣流抽走。蒸發(fā)器中的冷水因失去熱量而溫度下降，被送入空調(diào)系統(tǒng)作為冷源使用。7.1.2.蒸汽噴射式制冷理論循環(huán)及熱力計(jì)算1-2：工作蒸汽在噴管中的等熵膨脹過程；2-4和3-4：等壓混合過程；4-5：混合蒸汽在擴(kuò)壓室中等熵壓縮過程；5-6：混合蒸汽在冷凝器中的冷凝過程；6-7-3：一部分凝結(jié)水經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器汽化制冷；6-8-9-1：另一部分凝結(jié)水用循環(huán)泵送入蒸氣加熱器，重新加熱成高溫、高壓工作蒸汽?？梢?，蒸汽噴射式制冷循環(huán)是由兩個(gè)循環(huán)組成的：一個(gè)是工作蒸汽所完成的動(dòng)力循環(huán)1-10-6-8-9-1；另一個(gè)是制冷劑所完成的制冷循環(huán)4-5-6-7-4。在理論循環(huán)中，動(dòng)力循環(huán)所產(chǎn)生的功，正好補(bǔ)償了制冷循環(huán)所消耗的功。而且工作蒸汽與制冷劑是同一種物質(zhì)。

G0—被引射蒸汽的流量，kg/s；h3—被引射蒸汽的焓值，kJ/kg；h6—進(jìn)入蒸發(fā)器的凝結(jié)水的焓值，kJ/kg。（kW）循環(huán)的總制冷量Q0蒸汽加熱器的熱負(fù)荷Qh（kW）G1—工作蒸汽流量，kg/s；h1—工作蒸汽離開加熱器時(shí)的焓值，kJ/kg；h8—進(jìn)入加熱器的凝結(jié)水焓值，kJ/kg。（kW）冷凝器的熱負(fù)荷Qk

凝結(jié)水泵所消耗的功率Qp

（kW）泵功率較小，如果忽略不計(jì)，則循環(huán)的熱平衡可以簡(jiǎn)化為

噴射式制冷循環(huán)的熱力系數(shù)ξ

μ稱為引射系數(shù)，表示1kg工作蒸汽能引射的低壓蒸汽量。所以：

理想狀況下，μ值可由噴射器的熱平衡式求得：

根據(jù)循環(huán)的熱平衡關(guān)系式：

則可以計(jì)算出工作蒸汽流量G1和被引射蒸汽流量G0

蒸汽噴射式制冷實(shí)際循環(huán)的工作過程與理論循環(huán)過程差別甚大，同樣可以用上述理論循環(huán)的計(jì)算方法，只是實(shí)際的引射系數(shù)不能按噴射器的熱平衡去求解，而是用實(shí)驗(yàn)方法去確定，可按具有實(shí)驗(yàn)系數(shù)的空氣動(dòng)力學(xué)公式去計(jì)算。

α—稱為循環(huán)倍率，是引射系數(shù)的倒數(shù)，

Δh2—是被引射蒸汽從壓力為p0的狀態(tài)絕熱壓縮到pk時(shí)的焓差，Δh2=h4-h5；Δh1—是工作蒸汽從壓力為p1的狀態(tài)絕熱膨脹到p0時(shí)的焓差，Δh1=h1-h2。循環(huán)倍率α也可用下圖中的關(guān)系曲線來表示：

此外，引射系數(shù)也可用如下簡(jiǎn)化公式計(jì)算：

一種噴射式汽車制冷裝置本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有汽車空調(diào)器增大了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和排熱污染，耗電量大等缺陷，提供了一種以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)廢熱為動(dòng)力，以噴射式制冷為基礎(chǔ)，以R600a為工質(zhì)的汽車空調(diào)裝置，可有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻廢熱，降低冷卻水排熱溫度，完全不消耗電能，為大、中巴汽車夏季空調(diào)、冬季供暖提供舒適的車內(nèi)環(huán)境，同時(shí)具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。第七章習(xí)題簡(jiǎn)答題：1.蒸汽噴射式制冷的原理是什么？它主要有哪些設(shè)