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制冷知识
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制冷原理

来源:www.klbeier.com         发布时间:2021-03-25
最简单的制冷由四大要件组成:①压缩机;②冷凝器;③节流阀;④蒸发器;
我们日常使用的,正好由这四要件加上组成,箱体就好像。不过电
冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷
两字只能说是技术上的,严格讲是错误的,没有能制造出
“冷”来。那到底什么是冷,先举例说明:在寒冬腊月,气温降到-5℃,我们说
今天天气真冷,可东北人说不冷;在大伏天,气温在+32℃时,我们会说不算热,
但气温突然降到+25℃,我们会说太冷了;这冷是随着人的来定的,在
中没有冷的。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问,冷库打冷了吗?
你说打冷了,这个冷是指-18℃;老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回
答的是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义。但是我们
还是把这种利用把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语。
什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃放到一块烧到500℃的铁板上,
没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了。大家和说在对水加热,
反过来也可以说水在对钢板降温。而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤
水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡,水从100℃到,它需要外
界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量。
如果按制冷的它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了,使钢板
降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上,那就更直观了。
在上述的制冷中,如果钢板的一定,并排除外界的降温,那么钢
板降了多少度,是可以计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、
‘大卡’、‘℃’等物理量,我想学过的人都能理解。
初中物理就讲到,热量总是通过传导、对流、辐射,从温度高的转移到温度低
的物体,绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后,它的温度也会降低一些。
我们的就是通过,将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷
剂传递,达到降低商品温度的目的。
我们的制冷系统与的制热系统在上来讲是完全一样的,它们的
式也完全一样,我们先以锅炉作比拟,进一步讲讲在制冷时的作用。
上面讲的也可算是一只锅炉,不过水烧开了,我们就灌了,如果我们
在壶嘴上套根管子,通到,那就可以洗桑拿了,水壶就成小锅炉了。要注意的
是这时水壶中的水永远是100℃,水壶的蒸汽温度也是100℃,为什么不是
110℃,不是90℃?这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃,这是水的物理
性能所决定了的。在青藏高原,较低,水70℃左右就开了,没有
只能吃夹生饭,而在高压锅里,温度可达到110℃,因为高压锅,刚
好使锅内压力保持在1kg/cm2表压力(实际是2个大气压)。一般小型锅炉可烧
4kg/cm2表压力蒸汽,蒸汽温度也接近140℃,锅炉中的也与蒸汽温度一样也是
140℃。的火头温度1000℃左右,火头将热量传递,使水的温度上
升直达,一公斤水从沸点到烧干(全部变成蒸汽),将从火头中带走的热
量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的,接近是一个降温过程。锅炉中
的煤在1200℃左右,没有锅炉中水的降温,锅炉中的排管将被烧塌。从我
们的角度来讲,在这里的水就是制冷剂。
反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠(雾气),放出热量使浴室内温度上升,
同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水,在
蒸汽变成水的时候,小水珠的温度是100℃,这是一个冷凝过程。当然小水珠会继
续放出热量而降低温度,等水珠变成落到地上或附在墙壁,只有30℃左右
了,这就不是冷凝过程了,而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到
(室内供热排管)中,热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器,如果供应的
1kg/cm2表压力(实际是2个大气压),热水汀就是110℃,热水汀向室内
空气散发热量,使室内温度上升,而蒸汽就在热水汀内冷凝成水,如果向室内散发
了539大卡热量,热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲,这整个过程就是
煤燃烧的热量吸收而沸腾,成为蒸汽,蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀,热
水汀的向空气散发了热量,蒸汽失去热量后又从新冷凝成,这水可通过
设备回到锅炉继续使用。
现在回到制冷的四大要件:
①压缩机,与空气压缩机原理一样;
②冷凝器,可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器(锡锅);
③蒸发器,可以理解为上面所讲的水壶或锅炉;
④节流阀,可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间,加一只阀,开小一点,让
蒸馏下来的进锅炉继续使用,不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回
热水汀,这一点与我们制冷不同,因为整个系统是均压的,而制冷系统冷凝部分是
高压的,节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器,让蒸发器处于正常的制冷工作状
态。
在电冰箱上制冷的四大要件是:
①压缩机,藏在冰箱后面,圆脑的家伙;
②冷凝器,就是在冰箱后面的散热片;
③蒸发器,在初期的冰箱中的冻结框,可以看得很清楚,拆开
也能看到一样的翅片管;
④节流阀,在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细,那就是毛细管。冰箱的
相当与冷库
在制冷行业中,制冷剂可以是水、氨、f12、f22、f502、等等。
吸收式制冷机,就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是f12,在大冷库的制
冷系统中用的是液态氨(不是氨水),液态氨的在氨的物理性能表上可以查到,
它在一个大气压下的蒸发温度是-33.3℃。如果将中放出,一出
钢瓶它立即变为-33.3℃的液氨(因为外界是一个大气压),如果流到地上,
水泥地的温度立刻使它沸腾,这是的热量传给了液氨,使液氨蒸发成汽态氨,
水泥地的也很快降到-30℃左右,如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤,要
使液氨全部蒸发光,他必需从水泥地上吸收326大卡热量,吸收多少,蒸发多少,
吸不足326大卡热量,就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里,再
接触水面,水的热量立刻传给液氨,液氨受热沸腾,水也很快结冰;如
果将盆悬挂,盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温,降
了温的空气在下降,周围立即来补充,在盆下面可以看到带着雾的冷空气在
缓缓降下。这个盆就是‘蒸发器’。
至于蒸馏器,有人看过,有人没看过,但是大家都看过茶的现象,或者
农村吊酒的锡锅,原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽,缸盖外是冷空气,
水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气,失去了一定热量的水蒸汽,在缸盖里表面
凝结成水,这就是冷凝器的原理,上面讲的热水汀也是同样原理。
现在讲库房里的制冷进行过程:液态氨在蒸发器(排管)中如果处于0.3kg/cm2表
压力状态(应该是0.03mpa表压力,出于习惯的方便,还是用kg/cm2),它的沸腾
温度应该是-28℃;而蒸发器外是-18℃的冷库,如果有高于-18℃的商品进库,
商品中的热量很快传给了空气,使上升到比如-15℃,-15℃的空气又将
从商品中传来的热量传给了-28℃的液氨,液氨吸收了热量温度不会上升,而是沸
腾蒸发为气体(氨蒸汽),这样空气来来回回的传送,商品中的热量逐步减少,温
度逐步降低,最后降到-18℃,制冷就可以结束了,这是蒸发器的工作任务,
空气向蒸发器传递多少热量,蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品
中的热量外,还有外界气温中的热量通过传进来的热量,开门时空气带进
的热量,使库温不时的上升,所以需要定时开机降温。
但是如果没有压缩机的参与,蒸发器的工作是不能持久的,因为液氨受热蒸发成为
氨蒸汽,氨蒸汽逐步挤占蒸发器的,蒸发器中的压力也就逐步升高,压力升高,
液氨的沸腾温度就会上升,最后压力升到1kg/cm2表压力时,温度也上升到-18℃
左右,液氨与冷库的温度相同,由于温度平衡,热量就无法向液氨传递了,制冷也
就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走,使蒸发器中的压力
一直保持在我们生产需要的0.3kg/cm2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发
压力,蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到中去
的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被压缩到冷凝器后,冷凝器的压力会逐步升高,而
后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的,氨蒸汽被压缩机
从蒸发器抽出,而后压缩到冷凝器中,那么压缩机就完成了输送热量的任务。
现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中(带着大量冷库中的热量),压力不断升高,温度也
随着压力的升高而升高,比如说压力升高到表压力14kg/cm2,温度也就对应升到
+39℃,如果在冷凝器管外供给+34℃的冷却水,那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传
送出热量,每向冷却水送出264大卡热量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成
液态氨,并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路,那冷凝器中
的压力就继续升高,到冷凝器爆炸或跳为止。但是实际上压缩机的排出温度,
在表压力14公斤/平方公分时,不是+39℃,而是+100℃以上。这是因为
动压缩机的对氨蒸汽进行压缩时做的功,转换成热量的缘故,也即
这可以在我们给自行车打气时,打气筒和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机
对氨蒸汽做了1kw的功,就对氨蒸汽附加了860大卡的热量,这一部分热量是
它加热了氨蒸汽,使氨蒸汽温度上升,这种热量传送给冷却水后,不会被冷却水冷
凝成液氨,只会降低温度,只有当氨蒸汽温度降到+39℃时,才进行真正的冷凝工
作,在冷凝工作连续,只要压力不变,温度也不会改变。这时的温度叫冷凝
温度,这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。
冷凝器中冷凝下来的液氨,可以送到蒸发器中继续使用,但必需用节流阀进行控制,
要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中,那就乱套了。节流阀必需调
节到蒸发器中有确当的液氨补充,这就是节流阀的工作任务。
总结一下:首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量,蒸发成氨蒸汽;氨蒸汽
包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器,并压缩成高压、的氨蒸汽,这时
候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量;冷凝器中的氨蒸汽,将热量
传送给温度较低的冷却水,失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨;节流阀将冷凝下
来的液氨再有节制的补充给蒸发器,使蒸发器能够连续地工作;整个工作过程就是
将低于-18℃的制冷对象中的热量,强制送到+30多℃的冷却水中去,使制冷对象
失去热量,温度降到我们所需要的-18℃;而冷却水吸收了热量后,又通过水蒸汽
的蒸发,将热量传送给了大气,或者说是风将热量吹走了。这就是制冷全过程