制冷原理
制冷
即冷却,又称冷冻,将物体温度降低到或维持在自然环境温度以下。实现制冷的方法有两种,一种是自然冷却,另一种是人工制冷。自然冷却使用天然冰或深井水冷却物体,但其制冷量(即从冷却物体中取出的热量)和可能的制冷温度往往不能满足生产需要。自然冷却是一个传热过程。人工制冷是一种单元操作,它利用制冷设备增加能量,将热量从低温物体转移到高温物体.
别称
冷冻、冷藏
解释
在自然环境温度以下降低物体温度
简介
制冷是随着人们对低温条件的要求和社会生产力的提高,将某一空间或物体的温度降低到低于周围环境温度并保持在规定的低温状态的科学技术。
制冷是使某个空间或物体达到低于其周围环境介质的温度并保持这种低温的过程。(制冷技术及应用)
制冷系统
制冷系统由压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器四个基本部分组成。铜管将四大部件按一定顺序连接成封闭系统,系统内充满一定量的制冷剂。普通空调制冷剂为氟里昂,过去常用R22,部分空调氟里昂已采用新型环保制冷剂R407。以上是蒸汽压缩制冷系统。以制冷为例,压缩机吸入蒸发器低温低压氟里昂气体压缩成高温高压氟里昂气体,然后流经热膨胀阀(毛细管),流入低温低压氟里昂气体,然后低温低压氟里昂液体吸收室内空气热量,成为低温低压氟里昂气体,低温低压氟里昂气体被压缩机吸入。蒸发器后,室内空气释放热量,空气温度下降。如此压缩-冷凝-节流-蒸发反复循环,制冷剂不断带走室内空气的热量,从而降低了房间的温度。加热时,通过四通阀的切换,制冷剂的流动方向发生了变化,使室外热交换器成为蒸发器,吸收室外空气的热量,而室内蒸发成为冷凝器,在室内散发热量,达到加热的目的。
制冷剂
目前一般采用水、氨、CO2、R12、R22、R134a、R404、R407C、R410、R600a等制冷剂。2009年后,格力使用R290、佳冰、中威制冷公司推出R43b,福瑞至制冷公司推出ER445系列制冷,均为更节能、更环保、更高效的制冷剂,俗称碳氢制冷剂,无毒,不会对臭氧层造成任何损伤。但由于它们都是烷基,它们都是可燃和爆炸的。
车辆制冷
它由制冷剂和压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大部件组成。
压缩机的一般制冷原理是将低压蒸汽压缩成高压蒸汽,降低蒸汽体积,增加压力。
压缩机吸入蒸发器产生的低压工业蒸汽,将其送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成高压液体。节流阀节流后,成为低压液体,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发,成为低压蒸汽,然后送入压缩机入口,完成制冷循环。
原理
单级蒸汽压缩制冷系统由四个基本部件组成:制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀。它们依次与管道连接,形成一个封闭的系统。制冷剂在系统中不断循环,状态发生变化,与外界交换热量。工作过程如图1所示。
单级蒸汽压缩制冷系统
液体制冷剂在蒸发器中吸收冷却物体的热量后,蒸发成低温低压蒸汽,被压缩机吸入,压缩成高压高温蒸汽,然后排入冷凝器,在冷凝器中加热冷却介质(水或空气),冷凝成高压液体,通过节流阀节流成低压低温制冷剂,再次进入蒸发器吸热蒸发,达到循环制冷的目的。这样,制冷剂在系统中通过蒸发、压缩、冷凝和节流四个基本过程完成制冷循环。
在制冷系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中不可缺少的四个部件,其中蒸发器是输送冷却能力的设备。制冷剂吸收冷却物体的热量来实现制冷。压缩机是心脏,起着吸入、压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是一种释放热量的设备,将蒸发器中吸收的热量与压缩机转化的热量一起传递给冷却介质。节流阀对制冷剂起节流降压作用,控制和调节流入蒸发器的制冷剂液体数量,将系统分为高压侧和低压侧。在实际制冷系统中,除上述四个部件外,还经常有一些辅助设备,如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件,以提高运行的经济性、可靠性和安全性。
部件构成
根据冷凝形式,空调可分为水冷式和空冷式。根据使用目的,可分为单冷式和制冷式和制热式。无论哪种类型的组成,都由以下主要部件组成。
制冷系统的主要部件有压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀(或毛细管、过冷控制阀)、四通阀、复式阀、单向阀、电磁阀、压力开关、熔塞、输出压力调节阀、压力控制器、储液罐、换热器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器、截止阀、注液塞等部件。
电气系统的主要部件有电机(压缩机、风机等))、操作开关、电磁接触器、连锁继电器、过电流继电器、热过电流继电器、温度调节器、湿度调节器、温度开关(除霜、防冻等)。压缩机曲轴箱加热器、断水继电器、计算机板等部件。
控制系统由多个控制器件组成,它们是:
制冷剂控制器:膨胀阀、毛细管等。
制冷剂回路控制器:四通阀、单向阀、复式阀、电磁阀。
制冷剂压力控制器:压力开关器、输出压力调节阀、压力控制器。
电机保护器:过电流继电器、热动过电流继电器、温度继电器。温度调节器:
温度位式调节器、温度比例调节器。湿度调节器:湿度位式调节器。
除霜控制器:除霜温度开关、除霜时间继电器、各种温度开关。
冷却水控制:断水继电器、水量调节阀、水泵等。
报警控制:超温报警、超湿报警、欠压报警、火灾报警、烟雾报警等。
其他控制:室内风机调速控制器、室外风机调速控制器等。
制冷剂
制冷剂种类繁多,现简要介绍氟里昂12和22:
氟里昂12(CF2Cl2)代号R12氟里昂12是一种无色、无臭、透明、几乎无毒的制冷剂,但当空气中含量超过80%时,会引起窒息。氟里昂12不会燃烧或爆炸。当与明火接触或温度达到400℃以上时,可以分解氟化氢、氯化氢和对人体有害的光气(COCl2)。R12是一种广泛使用的中温制冷剂,适用于冰箱、冰柜等中小型制冷系统。R12可以溶解多种有机物,所以不能使用普通橡胶垫片(圈),通常使用氯丁二烯人造橡胶或丁眼橡胶片或密封圈。
22(CHF2)Cl)代号R22R2不燃烧或爆炸,其毒性略大于R12。虽然水的溶解度大于R12,但制冷系统仍可能出现“冰塞”现象。R22可以部分与润滑油相互溶解,其溶解度随润滑油的类型和温度而变化,因此R22制冷系统必须采取回油措施。
标准大气压力下R22的相应蒸发温度为-40.8℃,常温下冷凝压力不超过15.68℃×105Pa,单位体积制冷量大于R1260%。R22制冷剂主要用于空调设备中。
R23作为一种广泛使用的超低温制冷剂,由于HFC-23的良好综合性能,使其成为一种非常有效和安全的CFC-13(R13)、R-13、Freon13、氟利昂-13)和R-503的替代品,主要用于环境试验箱/设备(冷热冲击试验机)、在冷冻干燥机/冷冻干燥机、超低温冰箱或冰箱、血库冰箱、生化试验箱等深冷设备(包括科研制冷、医用制冷等)中,这些重叠制冷系统的低温等级较为常见。三氟甲烷也可用作气体灭火剂,是哈龙1301的理想替代品,具有清洁、低毒、灭火效果好的特点。
R134a作为应用*广泛的中低温环保制冷剂,由于HFCC,