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制冷系統(tǒng)為什么一定要過冷度?過冷度對制冷系統(tǒng)有什么意義?

 土地球 2020-06-18

一、過冷的定義:

過冷度的定義:冷凝器冷凝壓力對應(yīng)的飽和液體溫度和冷凝器出口液體實際溫度的差值。

過冷度在壓焓圖的表示:

工程上,一般將排氣壓力近似看作冷凝壓力,排氣壓力對應(yīng)的飽和液體溫度和冷凝器出口液體的溫度之差,作為過冷度。之所以這樣近似,是因為冷凝器的壓降相對于蒸發(fā)器而言較小。排氣壓力與真正的冷凝壓力差值較小,采用這樣的近似帶來的誤差,可以忽略。

二、制冷系統(tǒng)為什么一定需要過冷度

簡單來說,制冷系統(tǒng)如果沒有過冷度,那么制冷劑在液管中會有“閃發(fā)”,制冷效果降低;

對于風(fēng)冷冷凝器,3-5℃的過冷度比較合適。

制冷系統(tǒng)正常循環(huán)時,冷凝器的出口一般都會有一定的過冷度。

如果沒有過冷度,兩相冷媒中的液體在“液管”中壓力稍有損失,液體就會【閃發(fā)】,飽和液體由于壓力的降低必然會蒸發(fā)。液體蒸發(fā)會吸收周圍的熱量,剩余的液體隨之降溫,又達到相應(yīng)壓力下的飽和溫度,就這樣兩相冷媒邊前進,邊閃發(fā),邊飽和,直到到達蒸發(fā)器入口。最終到達蒸發(fā)器的兩相冷媒的干度就會比設(shè)計的干度大很多,液相成分減小,就無法滿足蒸發(fā)器的蒸發(fā)量,制冷效果當(dāng)然會降低。

另外具有一定的過冷度,才有可能繪制出令人可信的壓焓圖。對于基本的單級壓縮式制冷系統(tǒng),壓焓圖上有四個點,分別是:

① 壓縮機吸氣口—過熱蒸汽;

② 壓縮機排氣口—過熱蒸汽;

③ 冷凝器出口—過冷液體;

④ 蒸發(fā)器的入口—兩相冷媒。

①、②和③點都是單相狀態(tài),根據(jù)壓力和溫度值,可以計算出對應(yīng)的焓值。

根據(jù)壓力和焓值,可以在壓焓圖中確定位置;

蒸發(fā)器的入口為兩相冷媒,即使知道壓力和溫度值,也難以計算出焓值。

但是節(jié)流裝置一般外表面積較小,散熱忽略,冷媒經(jīng)過節(jié)流裝置可以近似作為等焓降壓過程。所以③點的焓值可以近似等于冷凝器出口的焓值。

如果冷凝器的出口為兩相或飽和液,則難于得到焓值。四個狀態(tài)點,缺少兩個點,則不能畫出系統(tǒng)的壓焓圖。

三、制冷系統(tǒng)過冷度的意義:

為什么在兩相狀態(tài),不能根據(jù)壓力和溫度計算出對應(yīng)的焓值。

因為在兩相區(qū)中,壓力和溫度是一一對應(yīng)的,一個飽和壓力對應(yīng)一個飽和溫度。壓力線與溫度線,在兩相區(qū)中是一條重合的水平線。

因為測量誤差,測量得到的壓力值和溫度值,很難做到一一對應(yīng):

①如果溫度值小于壓力對應(yīng)的飽和溫度,則說明是過冷液體;

②如果溫度值大于壓力對應(yīng)的飽和溫度,則說明是過熱氣體。

這與前面的條件,冷媒是兩相狀態(tài),相矛盾。

 

那可不可以說,冷媒處在測量得到的壓力值的飽和液或飽和線上呢?焓值用其飽和液或飽和氣的焓值代替。

這也不可以,因為飽和溫度上下相差0.1度,其對應(yīng)的焓值就會相100~200kJ/kg。

兩相點在壓焓圖的實際的位置,究竟是在飽和液線上,還是飽和氣線上,或之間的水平線上的某個位置,這都難以確定。

所以一定要有充分的過冷度或過熱度,才可以計算其對應(yīng)的焓值。

四、過冷實現(xiàn)的方法:

1)、冷凝器后裝過冷器;

2)、設(shè)計,選型時,適當(dāng)增大冷凝器面積;

3)、制冷系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞?,采用回?zé)嵫h(huán)


系統(tǒng)中的SGHX就是回?zé)崞鳎?/p>

原理:利用吸氣溫度的低溫來冷凝制冷劑的液體,達到過冷的目的,同時可以達到吸氣管的過熱,雖是無效過熱,但是起碼可以防止液體制冷劑進入壓縮機造成壓縮機的液擊。

這種回?zé)崞髦饕幸韵聨追N做法:

1:銅管回?zé)崞鳎阂娤聢D


我們來看看內(nèi)部圖:


相信小伙伴一看就明白了,不用細說;

2、罐式回?zé)崞鳎?/p>


內(nèi)部構(gòu)造同銅管式的回?zé)崞鳎?/p>

3、還有一種常見的方法就是,回氣管與液管焊接在一起,利用兩種的接觸換熱,達到過冷的目的。

五、如何計算過冷器的大小?

說了這么多,怎么計算過冷換熱量的大小呢?

以額定冷量12.5KW為例子:

按照空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)工況來計算:


算出來的質(zhì)量流量為385.98kg/h;

我們以5℃的過冷度來計算:


算出來的過冷焓差

=267.4324-260.6443=6.79kj/kg;

算出來的過冷量

=6.79*385.98*1000/3600=728W;

是不是很簡單;

只要Refprop嵌入了excel,功能真的很強大;可以進行整個制冷系統(tǒng)的熱力計算,過冷計算只是很小的一個例子而已。

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