制冷基础原理剖析.ppt

制冷基础原理 制冷基础原理 简介 制冷实际上是一个热量的传递过程。 热量是能量的一种形式，它只有在温度有差异时才会传递。热力学第二定律指出热量只能从高温处自发的传递到低温处。比如水只能从高处向低处流，如果不使用水泵等设备做功的话,它不可能自动的从低处流向高处。 由此可以得出，制冷装置必须创立一个温差以保证热量从高温处向低温处流动。  基本概念 热能、热量 我们知道，当一个高温物体接触一个低温物体的时候，高温物体的温度将会降低，低温物体的温度将会上升，直到两个物体的温度相同为止。长期以来，人类通过不断的观察和实验，终于意识到促使两个物体温度平衡的内在原因是由于高温物体将其一部分能量传递给了低温物体,这种能量我们称之为热能。在测量人的身高时，我们使用了米尺，我们认为一个身高 1.5m的人要比一个身高 1.6m 的人矮。同样，为了评价热能的高低我们使用了温度。 温度高的物体所具有的热能高，温度低的物体所具有的热能低。在自然界中，高热能的物体总会自发的向低热能的物体传递能量，这一能量我们称之为热量。也就是说热量就是在热能传递过程中物体放出或吸收的能量。为了书写与称呼方便，人们将热量用字母 Q（q）表示，将温度用字母 T(t)表示。 制冷 制冷就是从低于环境温度的物体中吸取热量，并将其传递给环境的过程。比如，当我们的手接触冰时我们会感觉到凉。实际上此时由于我们的体温高于冰的温度时我们手上的高位热能便会自发的向冰中传递，随着热量的传递，我们手上的热能会逐渐减少，因此手的温度便开始降低，而冰则因为吸收了热量其热能逐渐增加，其温度开始上升。因此我们可以看出如果要让一个物体降低温度，则必须从该物体中取出相应的热量。比如夏天我们将西瓜放在冰箱中冷却，其目的就是取出西瓜中的热量，降低其温度。 压缩 制冷循环中制冷剂的压缩是通过压缩机实现的。 制冷过程是一个闭式循环。制冷剂是不能够放到大气中去的。为了保持蒸发器中的压力足够低，从而保证制冷剂在足够低的沸点温度下蒸发，我们使用了压缩机将蒸发后的制冷剂气体抽走。我们可以将压缩机看成是一个泵，它将低温低压制冷剂蒸汽压缩成高温高压的制冷剂的气体。 在一个封闭的循环中经常会建立起平衡。比如，当压缩机吸气的速度大于制冷剂蒸发的速度时，此时蒸发压力会降低，蒸发温度也会相应的降低。反过来当压缩机吸气的速度小于制冷剂蒸发的速度时，蒸发温度和压力都会有所升高。 当压缩机吸气的速度等于制冷剂蒸发的速度时，蒸发温度和压力都会有所升高。当压缩机吸气的速度等于制冷剂蒸发的速度时，平衡建立起来了。 蒸发后的饱和或略微过热的气体被吸入压缩机进行压缩。要使压缩机正常工作就必须输入一定的功。这部分功在压缩过程中会进入到制冷剂气体中去,我们将这部分能量叫做“压缩功”。 由于我们输入了压缩功，制冷剂的压力有所升高，同时制冷剂也被加热成过热气体。压缩功的大小与制冷剂的压力与温度有关。将 1kg 的气体压缩到 10bar 所需的功要比将其压缩到 5bar多得多。常见压缩机有活塞式、螺杆式、离心式等。 冷凝 高温高压的制冷剂是在冷凝器中被冷凝为液体的。 在冷凝器中制冷剂将热量释放到比它温度低的空气或水中去。这部分热量是制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收的热量和压缩时压缩功转换成的热量。 制冷剂的热量可以释放到空气或水中去。在这里要注意的是空气或水的温度一定要比制冷剂的温度低，否则制冷剂无法放热。 从传热的角度来说蒸发器和冷凝器的传热机理是一样的，不同的是传热的过程正好相反。常用冷凝器有管壳式冷凝器、蒸发式冷凝器、板式冷凝器等。 蒸发 经过节流机构后的低温抵低压制冷剂液体在蒸发器中与载冷剂进行热交换，吸收热量后，变为饱和或过热蒸气，以便被压缩机压缩，完成下一循环。 我们知道，水被蒸发时要吸收一定的热量。同样，液态制冷剂在蒸发器中蒸发成气体时也需要吸收热量。当我们将一罐温度与室温相同的制冷剂液体接上一个膨胀阀使其节流降低压力,然后通过一个软管将制冷剂放到大气中去，我们会发现节流后的制冷剂由于其压力降低沸点也降低，此时沸点温度已经低于室温，因此制冷剂必然会吸热而蒸发。 同时，由于制冷剂周围环境中的热量被吸走，其温度必然会降低。利用这一原理，我们可以使用制冷剂吸收被冷却物质的热量从而达到制冷的目的。 蒸发器的目的就是让制冷剂与空气或水等载冷剂进行换热的部件，在蒸发器中，液态制冷剂吸热而蒸发，另一侧的载冷剂放热而降温。蒸发器有很多种，常用的有管壳式蒸发器、板式蒸发器等。 主要零部件 制冷压缩机 本手册所列的螺杆式制冷压缩机系一种开启式双螺杆压缩机。一对相互啮合的按一定传动比反向旋转的螺旋形转子，水平且平行配置于机体内部，具有凸齿的转子为阳转子，通常它与原动机连接，功率由此