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提高制冷系统效果之制冷系统中的“过冷”和“过热”

时间:2019-07-31 06:25来源:来自网络 作者:凯翔 点击:



制冷系统之过冷

所谓“过冷”,就是将冷凝后的饱和液体通过某种装置(如过冷器)和方法(或措施)进行再冷却,使其温度低于冷凝压力下的饱和温度,称之为过冷。把过冷前的液体温度与过冷后的温度相比较,差值为“过冷度”。过冷是为了使节流前的制冷剂液体减少在节流过程中产生的闪发气体,减少闪发气体所占容积的比容,提高单位制冷量;同时也提高了回气的过热度,对保护压缩机不处湿冲程运转,都有一定的好处。
        在较大型的制冷系统中,为了使进入节流阀的制冷剂液体温度降低些,减少在节流时或节流后产生的闪发气体,适当提高制冷效率,工艺设计中在储液器后(使用节流阀节流的系统必须要有储液器)加装了专门用来过冷的设备——过冷器。它的结构型式是套管式、喷淋式等,原理是利用比冷凝后的饱和液体温度更低的冷却水再次冷却(如深井水),一般可比冷却前再降低3~5度的温度(即过冷度为3~5度)。还有些小型氟制冷系统,如小型冷库等,虽然没有专门的过冷器,但把供液管与回气管包扎在一起保温,利用回气管的低温降低供液管里的液体温度,也可把一段供液管和膨胀阀直接安装在库房内通过,经再次冷却达到过冷的目的,从而提高制冷效率。同时也加热了回气管的温度,避免压缩机吸入过潮蒸汽而可能产生液击。
        毛细管节流的系统,毛细管与回气管(吸气管)合并在一起走,有合焊在一起的,有用热胶套套在一起的,有从回气管中穿过的,还有缠绕在回气管上的,也有的将毛细管或供液管直接在箱体内通过。毛细管与回气管进行热交换,使节流前的液态制冷剂与回气管道中的低温制冷剂蒸汽进行热交换冷却而得到过冷,这样既可减少回气管路中可能夹带的液体液击压缩机,同时又能达到节流前液体制冷剂过冷的目的。假如把冷凝器故意加大,留出空间得到再次冷却而过冷也是可行的。但在规范的设计中是不会这样做的,考虑的是尽量缩小整体体积和重量,减少制造成本。对于小型或微型毛细管节流的系统,是不会加设专门的过冷器的。
        不要把整个冷凝过程分拆开或分段来说话,把冷凝器的进口或上部说成是“冷凝”,下部或过滤器部位说成是“过冷”,不能把冷凝过程的初始温度与终端温度之差作为“过冷度”,那是错误的!这种概念是错误的!气体从冷凝器的上部进入,逐步与外界进行热交换,冷凝温度逐步得到降低,最后冷凝(液化)成液体,积存在冷凝器的尾端或过滤器里,这是完整的冷凝过程。不能说冷凝器的上部是冷凝,下部或某部位就是“过冷”;也不能把冷凝器的进口温度与出口温度相减作为“过冷度”,或者把冷凝过程中的某段温度与冷凝器的出口温度的差值当成为“过冷度”,这是不恰当的,甚至是错误的,误解了冷凝过程。所谓“冷凝压力对应的饱和液体温度与冷凝器出口液体实际温度的差值”怎么测得?冷凝器的型式,大小各种各样,用什么方法测得?具体在什么部位测得合适?这是相当模糊和不具有操作性的。 

制冷系统过热   

       在一定的压力下,温度高于饱和温度的蒸汽,称为过热蒸汽。制冷压缩机排气管处的蒸汽温度,一般都高于饱和温度,故都属于过热蒸汽,称之为“排气过热”。
       一具完整的蒸发器,节流后的低压液体制冷工质进入其中进行换交热,换热时产生的沸腾现象才是真正意义上的蒸发过程。虽然从蒸发器的热交换上存在有“先后接触热量换热”的程序理解问题,但这仍然是属于整个蒸发器中的蒸发换热过程,系统的热量在蒸发器中形成了完整的换热体系过程,压缩机的功率也是根据蒸发器整个换热过程所产生反应出的温度和压力而变化的。不应当“断章取义”地把它们的这种整体现象“扯开分段”说话,把其中的某段定为“蒸发过程”,而后段定为所谓的“过热过程”。这样怎么来说明蒸发器在其中换热时前后的压力(温度)的变化问题?节流后的低压液体进入蒸发器有多种形式:有一根管路到底的;有上进下出的;也有下进上出的;还有从中间进入的;也有同时通过分液头多路进入的。这些怎么分辨哪个是“前”?哪个是“后”?怎么来区分和甄别体现所谓的“蒸发过热”现象?所以这种说法是不符合实际的,是不科学的,所谓的“理论”也是不能成立的。其实在制冷学科里也没有提及过此类定论,有关低压侧的“蒸汽过热现象”及“过热度”的概念指的是蒸发器的蒸发温度与压缩机吸气前这一段的“回气过热度现象”,“过热度”指的是蒸发温度与压缩机吸气温度的差值。 这种概念被搅浑了是不恰当的,也是不现实的,不符合“回气过热”这一理论的含义和定论。
        由于回气管(吸气管)的长度和隔热程度,使管内的蒸汽与外界传递而加热,这种现象称之为“吸气过热”或“管道过热”。这种过热会使压缩机的吸气温度升高,吸入蒸汽的比容增大,导致单位容积制冷量降低,压缩机的制冷量减少,这对制冷循环是不利的,在这问题上称为“有害过热”。因此,要求在吸气管道上必须做好隔热,尽量缩短吸气管的长度,以减少这种有害过热。在使用膨胀阀的氟制冷系统中,应用过热度来调节热力膨胀阀的开启度,这种现象称之为“有益过热”。同样,氟蒸汽在经过回热后产生的过热,也属于有益过热。
       相关的制冷工程书籍里都有关于“过冷”和“过热”概念的解释及论述。如上海水产学院和西安交大编著的《制冷技术问答》,西安冶金建筑学院编著的《制冷技术》,上海交大出版的《制冷工程技术辞典》等著作中都对过冷和过热作了详细的论述。
(责任编辑:凯翔)
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