|
|
製冷從本質上講就是讓空氣中分子運動減慢，形象點說就是讓空氣冷卻。利用天然冰等自然源過渡到人工製冷，是製冷技術發展的初始級段。1777年，NairneE.Gerale的硫酸吸水製冰試驗；1810年，J.Leslie的硫酸-水吸收式製冰裝置；1859年，F.Carre製成氨-水吸收式製冷機，並與1860年申請專利。C.Munters和B.Von Plate製成氨-水-氫擴散式吸收式冰箱，與1920年取得專利。20世紀中期，電動機驅動的壓縮式製冷機在常規製冷領域占領了統治地位。近30年，吸收式製冷和熱泵技術進入了蓬勃發展的階段。20世紀90年代歐共體JOULE計劃列入的對吸附式製冷的研究分析項目使得吸附式製冷研究達到了新的高潮。
製冷係統由4個基本部分即壓縮機、冷凝器、節流部件、蒸發器組成。由銅管將四大件按一定順序連接成一個封閉係統，係統內充註一定量的製冷劑。一般的空調用製冷劑為氟裏昂，以往通常采用的是R22，現在有些空調的氟裏昂已經采用新型的環保型製冷劑R407。以上是蒸汽壓縮製冷係統。 以製冷為例，壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓的氟裏昂氣體壓縮成高溫高壓的氟裏昂氣體，然後流經熱力膨脹閥（毛細管），節流成低溫低壓的氟裏昂汽液兩相物體，然後低溫低壓的氟裏昂液體在蒸發器中吸收來自室內空氣的熱量，成為低溫低壓的氟裏昂氣體，低溫低壓的氟裏昂氣體又被壓縮機吸人。室內空氣經過蒸發器後，釋放了熱量，空氣溫度下降。如此壓縮-----冷凝----節流----蒸發反復循環，製冷劑不斷帶走室內空氣的熱量，從而降低了房間的溫度。 製熱時，通過四通閥的切換，改變了製冷劑的流動方向，使室外熱交換器成為蒸發器，吸收了室外空氣的熱量，而室內的蒸發卻成為冷凝器，將熱量散發在室內，達到製熱的目的。
製冷劑一般采用氟裏昂或者溴化鋰。
車輛的製冷係統由製冷劑和四大機件，即壓縮機，冷凝器，膨脹閥，蒸發器組成。
一。一般製冷原理
一般製冷機的製冷原理壓縮機的作用是把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。
壓縮機吸入從蒸發器出來的較低壓力的工質蒸汽，使之壓力升高後送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經節流閥節流後，成為壓力較低的液體後，送入蒸發器，在蒸發器中吸熱蒸發而成為壓力較低的蒸汽，再送入蒸發器的入口，從而完成製冷循環。
1.蒸汽壓縮式製冷原理
單級蒸汽壓縮製冷係統，是由製冷壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的係統，製冷劑在係統中不斷地循環流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。其工作過程如圖1所示。
圖1. 製冷係統的基本原理
液體製冷劑在蒸發器中吸收被冷卻的物體熱量之後，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽後排入冷凝器、在冷凝器中嚮冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的製冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化，達到循環製冷的目的。這樣，製冷劑在係統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成一個製冷循環。
在製冷係統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是製冷係統中必不可少的四大件，這當中蒸發器是輸送冷量的設備。製冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現製冷。壓縮機是心髒，起着吸入、壓縮、輸送製冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對製冷劑起節流降壓作用、同時控製和調節流入蒸發器中製冷劑液體的數量，並將係統分為高壓側和低壓側兩大部分。實際製冷係統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、乾燥器、集熱器、易熔塞、壓力控製器等部件組成，它們是為了提高運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。
2. 製冷係統主要部件構成
空調機根據冷凝形式可分為：水冷式和空冷式兩種，根據使用目的可分為單冷式和製冷製暖式兩種，不論是哪一種型式的構成，都是由以下的主要部件組合而成的。
製冷係統主要部件有壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥(或毛細管、過冷卻控製閥)、四通閥、復式閥、單嚮閥、電磁閥、壓力開關、熔塞、輸出壓力調節閥、壓力控製器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過濾器、乾燥器、自動開閉器、截止閥、註液塞以及其它部件組成。
電氣係統主要部件有電機(壓縮機、風機等用)、操作開關、電磁接觸器、連鎖繼電器、過電流繼電器、熱動過電流繼電器、溫度調節器、濕度調節器、溫度開關(除霜、防止結凍等用)。壓縮機麯軸箱加熱器，斷水繼電器，電腦板及其它部件組成。
控製係統由多個控製器件組成，它們是：
製冷劑控製器：膨脹閥、毛細管等。
製冷劑回路控製器：四通閥、單嚮閥、復式閥、電磁閥。
製冷劑壓力控製器：壓力開閉器、輸出壓力調節閥、壓力控製器。
電機保護器：過電流繼電器、熱動過電流繼電器、溫度繼電器。 溫度調節器：
溫度位式調節器、溫度比例調節器。 濕度調節器：濕度位式調節器。
除霜控製器：除霜溫度開關、除霜時間繼電器、各種溫度開關。
冷卻水控製：斷水繼電器、水量調節閥、水泵等。
報警控製：超溫報警、超濕報警、欠壓報警及火警報警、煙霧報警等。
其它控製：室內風機調速控製器、室外風機調速控製器等。
3 常用製冷劑及其性質
製冷劑的種類較多，現就氟裏昂12和22作簡要介紹：
a. 氟裏昂12(CF2Cl2)代號R12 氟裏昂12是一種無色、無臭、透明、幾乎無毒性的製冷劑，但空氣中含量超過80%時會引起人的窒息。 氟裏昂12不會燃燒也不會爆炸，當與明火接觸或溫度達到400℃以上時，能分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣(CoCl2)。 R12是應用較廣泛的中溫製冷劑，適用於中小型製冷係統，如電冰箱、冰櫃等。 R12能溶解多種有機物，所以不能使用一般的橡皮墊片(圈)，通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。
b. 氟裏昂22(CHF2Cl)代號R22 R22不燃燒也不爆炸，其毒性比R12稍大，水的溶解度雖比R12大，但仍可能使製冷係統發生“冰塞”現象。 R22能部分地與潤滑油互相溶解，其溶解度隨着潤滑油的種類及溫度而改變，故采用R22的製冷係統必須有回油措施。
R22在標準大氣壓力下的對應蒸發溫度為-40.8℃，常溫下冷凝壓力不超過15.68×105 Pa，單位容積製冷量與比R12大60％以上。在空調設備中，大都選用R22製冷劑 |
|
zhileng
製冷
refrigeration
即緻冷，又稱冷凍，將物體溫度降低到或維持在自然環境溫度以下。實現製冷的途徑有兩種，一是天然冷卻，一是人工製冷。天然冷卻利用天然冰或深井水冷卻物體，但其製冷量（即從被冷卻物體取走的熱量）和可能達到的製冷溫度往往不能滿足生産需要。天然冷卻是一傳熱過程。人工製冷是利用製冷設備加入能量，使熱量從低溫物體嚮高溫物體轉移的一種屬於熱力學過程的單元操作。通常所說的製冷操作專指人工製冷，而其製冷溫度不低於150K，製冷溫度更低時稱為深度冷凍（簡稱深冷）。人工製冷在工業上的應用已有一百多年的歷史，現已在工業部門、科學研究及日常生活中廣泛應用。化學工業與製冷技術的關係十分密切，這不僅因為許多化工生産過程，如合成橡膠、合成纖維、合成塑料、染料和醫藥等的製造以及氣體混合物的液化和分離等需要低溫條件，而且製冷過程本身所使用的許多製冷劑也是由化工生産提供的。
原理 製冷須從低溫物體中吸取熱能，並將它傳給較高溫度的物體。根據熱力學第二定律(見化工熱力學)，這樣的熱量傳遞衹有在加入外功時纔成為可能。製冷操作要經過如下熱力學循環來實現：首先製冷劑於低壓條件下,在吸熱器或蒸發器中從低溫待冷物體吸取熱量(如果是液體製冷劑則汽化為蒸氣);再使氣（汽）體製冷劑加壓，這時消耗外能，同時製冷劑升高溫度；然後製冷劑在冷卻器或冷凝器內於等壓條件下冷卻或冷凝；最後製冷劑經節流閥或膨脹機減壓降溫，如果是液體製冷劑則將部分汽化。製冷劑經上述循環，使高溫待冷物體的熱量傳給了較低溫度的冷卻劑。製冷過程産生的製冷量，與所消耗外部能量的比值稱為製冷係數。製冷係數是衡量製冷操作好壞的重要指標。
方法 根據對製冷劑加壓方法的不同，可分為：①壓縮製冷。氣（汽）態製冷劑經壓縮機升壓，接受外功而製冷的工作流程(見熱力學過程)。製冷劑用空氣，稱為空氣壓縮製冷；製冷劑是低沸點液體(如氨、氟利昂)，稱為蒸氣壓縮製冷。前者的優點是空氣無毒、易得，但其缺點是熱容小，所以為産生一定的製冷量時需要空氣循環量大，因而動力消耗也大。後者靠汽化和冷凝傳遞熱量，所需製冷劑循環量小，有較高的製冷係數，是目前應用最廣的製冷方法。②吸收製冷（圖1 吸收製冷流程）。利用吸收劑（如水）吸收蒸發器中産生的製冷劑蒸氣（如氨蒸氣），經泵加壓後送入解吸器，於冷凝器的壓力下加熱逐出製冷劑蒸氣。由吸收器、泵、解吸器和節流閥組成的循環係統起到了增壓作用,同時,在解吸操作時消耗熱能。此法最大的優點在於吸收劑的解吸，有可能利用廉價易得的低溫熱源，而不需要比較昂貴的壓縮機和消耗電能，對於有餘熱可利用的化工廠尤為適宜。③蒸汽噴射製冷（圖2 蒸汽噴射製冷流程）利用一定壓力的蒸汽噴射作用，使製冷劑增加了壓力。比較蒸汽壓縮製冷和蒸汽噴射製冷可知，在此以鍋爐和噴射泵代替了壓縮機，蒸汽熱能的消耗代替了壓縮機電能消耗。蒸汽噴射製冷所用的製冷劑一般為水，故不能産生很低的製冷溫度，但水蒸氣無毒、易得，用於空調比較適宜。④半導體製冷。利用半導體的溫差效應製冷。當兩種不同的導體組成一個閉合回路，並使兩接點處於不同溫度，則回路內將産生電動勢。相反，若在回路中接一直流電源，則一個接點溫度上升，另一個接點溫度下降。普通導體的這種溫差效應很弱，但半導體的效應卻很顯著，可用於製冷。半導體製冷器件體積小，操作方便、製冷溫度易於控製，但價格昂貴。可用於某些製冷量小的場合（如醫療器械）。此外，還有多種獲得低溫的方法，如絶熱去磁、渦流管製冷和氣體吸附等。采用絶熱去磁法可以獲得0.001～0.005K的低溫。
（朱自強）
|
|
- : Cooling
- n.: refrigeration
|
|
- v. réfrigérer
|
|
| 設備 | 機械 | 文化 | 協會 | 暖通 | 物理 | 空調 | 百科辭典 | | 病理生理 | 熱力學 | 熱處理 | 電器 | 材料 | 工業 | 高真空 | 微弱信號探測 | | 單光子 | 電子倍增CCD | 低噪CCD | 科技 | 冰箱 | 傢電 | 更多結果... |
|
|
|