蒸汽壓縮制冷實際循環(huán)全面介紹

一、實際循環(huán)與理論循環(huán)的主要差別

前面所述的是蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)，但實際循環(huán)和理論循環(huán)又有不少差別，表現(xiàn)在理論循環(huán)忽略了：

1. 在壓縮過程中：

①氣體內(nèi)部及氣體與氣缸壁之間的摩擦；②氣體與外部的熱交換。

2. 制冷劑進入吸氣閥和排出時經(jīng)排氣閥有節(jié)流損失；

3. 制冷劑通過管道、冷凝器、蒸發(fā)器等設備時，制冷劑與管壁、器壁之間摩擦以及外部熱交換。
 

 

二、實際循環(huán)

圖中過程線1-2-3-4-1所組成的循環(huán)是蒸發(fā)壓力為p0，冷凝壓力為pk時，蒸汽壓縮制冷的理論循環(huán)。如果蒸發(fā)器入口制冷劑的壓力仍為p0，冷凝器出口制冷劑的狀態(tài)仍為點3，考慮了上述三方面的影響后，采用活塞式壓縮機時，蒸汽壓縮式制冷的實際循環(huán)應為：1`-1``-a-b-c`-c-d-2`-3-4`-1`。

（1）過程線1`-1``：低溫低壓氣態(tài)制冷劑由蒸發(fā)器經(jīng)管道流至壓縮機進氣閥過程中，由于沿途摩擦阻力、局部阻力以及吸收外界的熱量，所以制冷劑的壓力稍有降低，溫度有所升高；

（2）1``-a：制冷劑蒸汽經(jīng)進氣閥時節(jié)流，h不變，壓力降至p1；

（3）a-b：低溫氣態(tài)制冷劑進入氣缸后至被壓縮前（即壓縮機的吸氣過程），由于氣缸壁（包括進氣閥）溫度較高，制冷劑吸收氣缸壁的熱量，故溫度有所上升，而壓力仍為p1；

（4）b-c`：制冷劑在壓縮機中的實際壓縮過程線。開始被壓縮時，由于制冷劑內(nèi)部和制冷劑與氣缸壁之間有摩擦，以及制冷劑的溫度低于氣缸壁的溫度，所以，制冷劑處于吸熱壓縮過程，比熵有所增加。當制冷劑被壓縮至高于氣缸壁的溫度時，制冷劑將向氣缸壁散熱，變?yōu)榉艧釅嚎s過程，比熵有所減小，直到壓力升至p2。對于氨壓縮機，由于氣缸頭部被冷卻水冷卻，排氣過程中高壓氣體被進一步冷卻，制冷劑的比熵會減少得更多一些，如圖中c`-c；

（5）過程線c-d：制冷劑從壓縮機氣缸排出時，經(jīng)過排氣閥被節(jié)流，其比焓基本不變，但壓力有所降低；

（6）d-2`：高壓氣態(tài)制冷劑從壓縮機氣缸排出后，經(jīng)管道至冷凝器，由于沿程存在摩擦阻力和局部阻力，以及對外散熱，制冷劑的壓力和溫度均有所降低；

（7）2`-3：氣態(tài)制冷劑在冷凝器中被冷凝成液態(tài)。由于制冷劑流經(jīng)冷凝器的途中有摩擦和渦流，所以冷凝過程并不是定壓過程，根據(jù)冷凝器形式的不同，其壓力有不同程度的降低。

（8）3-4`：液態(tài)制冷劑通過膨脹閥減壓、降溫后，經(jīng)管道進入蒸發(fā)器。由于減壓后溫度大幅度降低，盡管該段管道有保溫，制冷劑還會從外部吸收一些熱量，所以，制冷劑的比焓稍有增加；

（9）4`-1`：制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器吸熱變成氣態(tài)，此時也與冷凝器相似，由于流動途中存在摩擦和渦流，蒸發(fā)過程也不是定壓過程，隨蒸發(fā)器形式的不同，壓力有不同程度的降低。

綜上所述，由于存在摩擦、渦流等阻力，以及與外界有熱量交換，蒸汽壓縮式制冷的實際循環(huán)與理論循環(huán)相比，實際能夠獲得的制冷量稍有減少，實際所消耗的功率有所增加，因此，實際循環(huán)的制冷系數(shù)將小于理論循環(huán)的制冷系數(shù)。

由于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)比較復雜，難于細致計算，所以一般均以理論循環(huán)作為計算基準。但是在選擇壓縮機及其配用的電動機，確定制冷劑管道直徑，計算蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱面積以及進行機房設計時，都應該考慮這些影響因素。