高級制冷技師職稱論文(2)
高級制冷技師職稱論文
高級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)和實際循環(huán)存在的差距，從三個方面分析了影響制冷循環(huán)性能的因素，使我們在實際工作中盡量使實際循環(huán)向理論循環(huán)靠近，達到節(jié)能的目的。
關鍵詞：制冷循環(huán) 蒸發(fā)溫度 冷凝溫度 焓
一、制冷的理論循環(huán)和實際循環(huán)
制冷理論循環(huán)主要由四個過程組成，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，它們組成了一個制冷循環(huán)。在2到4過程中經過兩個過程:2到3過程是等壓冷卻過程，這個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，這個過程中飽和的制冷劑蒸汽被冷凝成飽和的液體。
實際上由于設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，所以實際循環(huán)和理論循環(huán)總存在著差距，圖2是一個實際循環(huán)過程在壓焓圖中的表示。
圖2中，1到1’表示制冷劑在進入壓縮機前的吸熱壓降過程，1’到2表示制冷劑在壓縮機中多變壓縮過程，2到2’表示壓縮機的排氣過程，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。從圖中可以看出實際循環(huán)和理論循環(huán)存在著較大的差距，于是在實際工作中人們總是想法盡量使實際循環(huán)向理論循環(huán)靠近，達到節(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)中壓縮機的耗功占了主要地位，而制冷壓縮機的性能隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化。當壓縮機的轉速不變時，它的理論輸氣量是固定不變的，與循環(huán)的工作溫度無關，但當工作溫度發(fā)生變化時，循環(huán)的單位制冷量、比功、制冷劑流量等都將發(fā)生變化，從而使制冷機的制冷量、功率消耗等發(fā)生相對的改變，為方便起見，我們按理論循環(huán)來分析當溫度變化時制冷機性能的變化規(guī)律。壓縮機的制冷量及理論功率可分別用下式表示:
1.蒸發(fā)溫度對循環(huán)性能的影響
在分析蒸發(fā)溫度對循環(huán)性能的影響時，假定冷凝溫度保持不變。如圖1所示，當蒸發(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，單位容積制冷量、比容積功和制冷系
盡管t 的變化對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，它意味著對一臺給定的壓縮機而言，隨t 的降低，制冷量將迅速下降。
t 的降低而增加，因為壓縮機的壓比隨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，絕熱壓縮時比容積功可表示為:
由式(4)可以看出，當p =0及p =p 時，w 均為零，所以當蒸發(fā)壓力由p 逐漸下降時，所消耗的比容積功開始逐漸增加，待達到某一最大值時又逐漸減少，這意味著蒸發(fā)溫度逐漸降低的過程中，壓縮機所消耗的功率同樣是先增加，后降低，中間通過一極值點。
壓縮機的理論功率為：
因而可以近似地認為，對各種制冷劑，若冷凝溫度固定不變，壓縮比等于3時，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，制冷系數(shù)是下降的。
2.冷凝溫度對循環(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濟性。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，故運行中要盡量控制冷凝溫度，使它不要過高。
3.其他情況對循環(huán)性能的影響
液體過冷對循環(huán)性能的影響在實際循環(huán)中，在制冷劑液體離開冷凝器進入節(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)的設計和制冷劑與冷卻介質之間的溫差。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，通常需要增加一個單獨的熱交換設備，即再冷器，在再冷器中單獨通入溫度更低的冷卻介質或將冷卻介質先通過該再冷器，然后再進入冷凝器。前者需要增加一套提供深井水的設備，使一次投資費、設備折舊費和直接運行費用均有所增加;后者則因冷卻介質進入冷凝器之前已經吸收了一部分熱量，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)經濟性提高的好處，其次要單獨增加再冷器，還要通過增加冷凝器的傳熱面積來降低冷凝壓力，從而使壓縮機的耗功減少，達到提高循環(huán)經濟性的目的，實質上是一個系統(tǒng)優(yōu)化的問題。
壓縮機吸氣過熱度對循環(huán)性能的影響一般壓縮機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，過熱蒸汽的比容要比飽和蒸氣的比容大，這意味著對每公斤制冷劑而言，將需要更大的壓縮機容積。換句話說，對給定的壓縮機，過熱循環(huán)中壓縮機的制冷劑流量始終小于理論循環(huán)的流量。吸入過熱蒸汽對制冷量和制冷系數(shù)的影響取決與蒸汽過熱時吸收的熱量是否產生有用的制冷效果以及過熱度的大小。
制冷系統(tǒng)中的壓力損失對循環(huán)性能的影響理論循環(huán)中，我們一般假設在各設備的連接管道中制冷劑不發(fā)生狀態(tài)的變化。實際上，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制冷系統(tǒng)總是有害的。這是因為，制冷系統(tǒng)的阻力增加時，加大了壓縮的排氣壓力，從而增加了壓縮機的耗功。
參考文獻：
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