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什么是制冷循环?

2023-02-07 08:54:48

什么是制冷循环?制冷循环是如何实现的?相信很多朋友都听说过,但是要你说出个所以然来又不知道从何说起吧,今天湖南制冷压缩机厂家的工作人员为大家收集了相当齐全的资料,来一起了解一下吧。

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制冷循环是通过制冷工质(也称制冷剂、雪种)将热量从低温物体(如冷库等)移向高温物体(如大气环境)的循环过程,从而将物体冷却到低于环境温度,并维持此低温,这一过程是利用制冷装置来实现的。

1、压缩空气制冷循环

由于空气定温加热和定温排热不易实现,故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程,故可视为逆向布雷顿循环。工程应用中,压缩机可以是活塞式的或是叶轮式的。

从冷库出来的空气进入压气机后被绝热压缩,温度升到环境温度以上;然后进入冷却器,在定压下将热量传给冷却水,温度等同于环境温度;再导入膨胀机绝热膨胀,温度进一步降到冷库温度以下;z后进入冷库,定压吸热(吸收的热量称为制冷量),完成循环。

2、回热式压缩空气制冷循环

从冷库出来的空气首先进入回热器,升温到环境温度;接着进入叶轮式压气机压缩升温;然后进入冷却器实现定压放热降温,理论上可以重新降到环境温度(此时工质处于高压状态);随后进入回热器进一步定压降温到冷库温度,再进入叶轮式膨胀机实现定熵膨胀过程,更进一步地降压降温,z后进入冷库定压吸热,完成循环。

此种循环和上面的压缩空气制冷循环共同的缺点有二:其一,不能实现定温吸、排热过程,使循环偏离了逆向卡诺循环而降低了经济性;其二,空气的比热容较小,单位质量工质的制冷量也较小,这个缺点在回热式中可以改善,但仍不能根本消除。

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3、压缩蒸气制冷循环

压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环理论上可以实现,但是会出现干度过低的状态,不利于两相物质压缩。为了避免不利因素、加大制冷效率及简化设备,在实际应用中常采用节流阀(或称膨胀阀)替代膨胀机。

制冷工质从冷库定压气化吸热后(此时工质通常为干饱和蒸气或接近干饱和蒸气),再进入压缩机在绝热状态下压缩,温度超过环境温度,然后进入冷凝器向环境介质等压散热;在冷凝器内,过热的制冷剂蒸气先等压降温到对应于当前压力的饱和温度,然后继续等压(同时也是等温)冷凝成饱和液状态,进入节流阀,在节流阀处绝热节流降温、降压至对应于循环起始压力的湿饱和蒸气状态,再进入冷库气化吸热,完成循环。

压缩蒸气制冷循环采用低沸点物质作制冷剂,利用在湿蒸气区定压即定温的特性,在低温下定压气化吸热制冷,可以克服上述压缩空气、回热压缩空气循环的部分缺点。

4、吸收式制冷循环

吸收式制冷循环利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性,使制冷剂在较低的温度和压力下被吸收剂(即溶剂)吸收,同时又使它在较高的温度和压力下从溶液中蒸发,完成循环实现制冷目的。

以溴化锂为吸收剂,水做制冷剂的吸收式制冷循环为例:从冷凝器流出的饱和水经节流阀降压降温,形成干度很小的湿饱和蒸气。进入蒸发器从冷库吸热,定压汽化,成为干度很大的湿饱和蒸气或干饱和蒸气,送入吸收器。与此同时,蒸汽发生器中因水蒸发而浓度升高的溴化锂溶液经减压阀后也流入吸收器,吸收从蒸发器来的饱和水蒸气,生成稀溴化锂溶液,吸收过程中放出的热量由冷却水带走。稀溴化锂溶液由溶液泵加压送入蒸汽发生器并被加热。由于温度升高,水在溴化锂溶液中的溶解度降低,蒸汽逸出液面形成与溶液平衡的较高压力和温度的水蒸气。水蒸气之后进入冷凝器,放热凝结成饱和水,完成循环。

此种制冷循环耗功很小,因为循环中升压是通过溶液泵压缩液体完成的;其次是加热浓溶液的外热源温度不需很高,甚至可利用余热、地热和太阳能,较为经济环保。

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5、气流引射式制冷循环

此种循环在实际应用中利用喷射器或引射器代替压缩机来实现对制冷用蒸气的压缩,以消耗较高压力的蒸气来实现制冷。制冷温度在3~10度范围内时,可采用水蒸气作为制冷剂。循环中有两路水蒸汽循环,一路是工作蒸汽循环,一路是逆向循环(此路循环起制冷作用)。

锅炉中产生的水蒸气在喷管内绝热膨胀到很低的压力,因而造成混合室内压力较低,于是将作为制冷工质的蒸汽吸入。两路蒸汽混合后进入扩压管,利用蒸汽在经过喷管时得到的动能将混合汽压缩,使压力增加到其饱和温度比冷凝器中的冷却水温度稍高的值。此后,蒸汽进入冷凝器,凝结成液态。由冷凝器出来的凝结水一部分由水泵升压送入锅炉,完成工作蒸汽循环。其余的流经减压节流阀,降压降温后进入蒸发器吸热汽化制冷,完成逆向循环。

这种循环除水泵消耗少量电力或机械功外,不需要动力机和压缩机,代之以构造简单体积小的引射式压缩器,在有蒸汽的场合有采用价值,但是经济性较差,且所能达到的z低温度不宜低于5度,故仅适用于空调和冷藏,不可用作冷冻。


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