高级制冷技师职称论文(2)
高级制冷技师职称论文篇二
制冷循环理论分析
摘 要：本文介绍了制冷的理论循环和实际循环存在的差距，从三个方面分析了影响制冷循环性能的因素，使我们在实际工作中尽量使实际循环向理论循环靠近，达到节能的目的。
关键词：制冷循环 蒸发温度 冷凝温度 焓
一、制冷的理论循环和实际循环
制冷理论循环主要由四个过程组成，即绝热压缩过程、等压冷凝过程、等焓节流过程、等压吸热过程，其循环在压烩图上表示如图1。
图1中，1到2过程表示绝热压缩过程，2到4过程为等压过程，4到5过程为等焓节流过程，5到1为等压吸热过程，它们组成了一个制冷循环。在2到4过程中经过两个过程:2到3过程是等压冷却过程，这个过程中过热的气体被冷却到饱和气体状态;3到4为等压冷凝过程，这个过程中饱和的制冷剂蒸汽被冷凝成饱和的液体。
实际上由于设备和其他因素的限制，如管道的压降、吸排气压降造成非等压换热过程，所以实际循环和理论循环总存在着差距，图2是一个实际循环过程在压焓图中的表示。
图2中，1到1’表示制冷剂在进入压缩机前的吸热压降过程，1’到2表示制冷剂在压缩机中多变压缩过程，2到2’表示压缩机的排气过程，2’到3表示过热制冷剂蒸气在冷凝器中被冷却降压过程，3到4表示制冷剂在冷凝器中冷凝压降的过程，4到4’表示制冷剂过冷的过程，4’到5表示节流降压过程，5到1表示制冷剂在蒸发器中吸热降压的过程。从图中可以看出实际循环和理论循环存在着较大的差距，于是在实际工作中人们总是想法尽量使实际循环向理论循环靠近，达到节能的目的。
二、影响制冷循环性能的因素
要提高制冷系统的综合性能，我们必须从制冷循环方面进行分析研究，找出制冷系统节能的方向。在制冷系统中压缩机的耗功占了主要地位，而制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化。当压缩机的转速不变时，它的理论输气量是固定不变的，与循环的工作温度无关，但当工作温度发生变化时，循环的单位制冷量、比功、制冷剂流量等都将发生变化，从而使制冷机的制冷量、功率消耗等发生相对的改变，为方便起见，我们按理论循环来分析当温度变化时制冷机性能的变化规律。压缩机的制冷量及理论功率可分别用下式表示:
1.蒸发温度对循环性能的影响
在分析蒸发温度对循环性能的影响时，假定冷凝温度保持不变。如图1所示，当蒸发温度由t 循环由原来的1-2-3-4-1变为1’-2’-3’-4’-1’。下面分别讨论蒸发温度t 降到t ’时，单位容积制冷量、比容积功和制冷系
尽管t 的变化对上式中的分子无多大影响，但却能引起分母的较大改变，因此q 随t 的降低迅速下降，它意味着对一台给定的压缩机而言，随t 的降低，制冷量将迅速下降。
t 的降低而增加，因为压缩机的压比随t 下降而增加。但是由于吸入蒸汽的比容v 也随着t 的降低而增加，故比容积功w 可能增加，也可能降低，无法直接判断出制冷机功率的变化规律。为找出它们之间的变化规律，我们近似地假定制冷剂蒸汽为理想蒸气，绝热压缩时比容积功可表示为:
由式(4)可以看出，当p =0及p =p 时，w 均为零，所以当蒸发压力由p 逐渐下降时，所消耗的比容积功开始逐渐增加，待达到某一最大值时又逐渐减少，这意味着蒸发温度逐渐降低的过程中，压缩机所消耗的功率同样是先增加，后降低，中间通过一极值点。
压缩机的理论功率为：
因而可以近似地认为，对各种制冷剂，若冷凝温度固定不变，压缩比等于3时，功率消耗最大。
制冷系数由于制冷系数是单位制冷量q 与w 之比，很明显，蒸发温度t 降低时，制冷系数是下降的。
2.冷凝温度对循环性能的影响
综上所述，随着蒸发温度的降低，制冷循环的制冷量及制冷系数均明显下降。因此在运行中只要能满足被冷却物体的温度要求，我们总希望制冷机保持较高的蒸发温度，以保证获得较大的制冷量和较好的经济性。由于冷凝温度的升高使循环的制冷量及制冷系数下降，故运行中要尽量控制冷凝温度，使它不要过高。
3.其他情况对循环性能的影响
液体过冷对循环性能的影响在实际循环中，在制冷剂液体离开冷凝器进入节流阀之前具有一定的过冷度，过冷度的大小取决与冷凝系统的设计和制冷剂与冷却介质之间的温差。在制冷系统中采用过冷循环理论上总是有利的，而且过冷度越大，对循环越有利。但依靠冷凝器本身使液体过冷，其过冷度是有一定限度的，如果要求获得更大的过冷度，通常需要增加一个单独的热交换设备，即再冷器，在再冷器中单独通入温度更低的冷却介质或将冷却介质先通过该再冷器，然后再进入冷凝器。前者需要增加一套提供深井水的设备，使一次投资费、设备折旧费和直接运行费用均有所增加;后者则因冷却介质进入冷凝器之前已经吸收了一部分热量，温度有所升高，它使循环的冷凝温度升高，因而，冷凝压力提高，压缩机的耗功增加。这样，在某种程度上抵消了因液体过冷而使循环经济性提高的好处，其次要单独增加再冷器，还要通过增加冷凝器的传热面积来降低冷凝压力，从而使压缩机的耗功减少，达到提高循环经济性的目的，实质上是一个系统优化的问题。
压缩机吸气过热度对循环性能的影响一般压缩机吸入制冷剂蒸汽不是饱和气体，都带了一定的过热度，在相同压力下，温度升高时，过热蒸汽的比容要比饱和蒸气的比容大，这意味着对每公斤制冷剂而言，将需要更大的压缩机容积。换句话说，对给定的压缩机，过热循环中压缩机的制冷剂流量始终小于理论循环的流量。吸入过热蒸汽对制冷量和制冷系数的影响取决与蒸汽过热时吸收的热量是否产生有用的制冷效果以及过热度的大小。
制冷系统中的压力损失对循环性能的影响理论循环中，我们一般假设在各设备的连接管道中制冷剂不发生状态的变化。实际上，由于热交换和阻力的存在，制冷剂热力状态的变化是不可避免的。制冷系统中各种管道和热交换器中存在的阻力对制冷系统总是有害的。这是因为，制冷系统的阻力增加时，加大了压缩的排气压力，从而增加了压缩机的耗功。
参考文献：
[1]徐伟.空调能耗及节能方向.建设科技，2004， 5.
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