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空調(diào)制冷循環(huán)理論詳解
慈溪職高 陳軍央 2021/3/2 10:38:08
[內(nèi)容摘要]本文通過對(duì)家用空調(diào)制冷循環(huán)理論的詳細(xì)解析,結(jié)合設(shè)計(jì)的具體參數(shù)，在工況條件下空調(diào)的狀態(tài)表現(xiàn)，理論指導(dǎo)實(shí)踐，更好地為維修技術(shù)的提高提供幫助.
[關(guān)鍵字]制冷循環(huán) 冷凝 蒸發(fā) 節(jié)流膨脹
空調(diào)制冷的原理：利用一種在常溫常壓下沸點(diǎn)很低的化學(xué)物質(zhì)做為工作介質(zhì)，在一個(gè)工作系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行吸熱和放熱的物理變化，且在一個(gè)相對(duì)的空間對(duì)空氣進(jìn)行冷卻。簡(jiǎn)言之，空調(diào)制冷時(shí)就是把室內(nèi)的熱量搬到室外，制熱時(shí)則相反。而熱力學(xué)定律說明了能量是守恒的且在自然條件下，熱量只能從高溫物體傳向低溫物體，而不能由低溫傳向高溫，要使熱傳遞方式倒轉(zhuǎn)只能依賴消耗能量或做功來實(shí)現(xiàn)，搬運(yùn)過程就是用電能的消耗來達(dá)到的。
空調(diào)制冷循環(huán)共有四個(gè)過程，分別是壓縮、冷凝、節(jié)流膨脹和蒸發(fā)過程。
一.壓縮過程
壓縮機(jī)是輸送氣體和提高氣體壓力及溫度的一種裝置，是空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟。從低壓管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮后，向高壓管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā)的制冷循環(huán)。
為什么要壓縮？因?yàn)橹评鋭┮厥赵倮?若不壓縮，直接排入冷凝器，制冷劑常溫已高于此時(shí)的沸點(diǎn)溫度，無法冷凝成液體。只有通過提高制冷劑的壓力，使制冷劑的凝結(jié)點(diǎn)(沸點(diǎn)）高于室外溫度，才能讓制冷劑向室外散熱，溫度降低，制冷劑凝結(jié)成液體。基本道理是[壓力越高，沸點(diǎn)越高；壓力越低，沸點(diǎn)越低],生活常識(shí)可知: 將酒精擦到皮膚上，會(huì)感到?jīng)鏊f明通過蒸發(fā)能制冷。把水抹到皮膚上，會(huì)有涼意，可沒有酒精明顯。因?yàn)榫凭人菀渍舭l(fā)，說明蒸發(fā)越快制冷越好；洗曬的衣服，夏天比冬天容易干，這是因?yàn)橄奶鞙囟雀�，蒸發(fā)得快，說明溫度越高蒸發(fā)越快。在青藏高原燒水，90度就沸騰蒸發(fā)了,因?yàn)榍嗖馗咴貏?shì)高，壓力低，可見壓力越低蒸發(fā)越快。
家里用的液化氣罐，里面大都是液體，就是液化氣被壓縮而成為液體。還有一種方法就是冷卻，只要將氣體冷卻，就能把氣體變成液體，而且溫度越低越容易變成液體。比如鍋里燒水，鍋蓋上有水珠，這是鍋里的水蒸氣遇到較冷的鍋蓋凝結(jié)而成的。
二.冷凝過程
熱交換器又叫換熱器，在空調(diào)器中使制冷劑在流經(jīng)其銅管過程中與空氣進(jìn)行熱交換。熱交換器根據(jù)所處的位置分為室內(nèi)側(cè)熱交換器和室外側(cè)熱交換器,簡(jiǎn)稱內(nèi)熱交和外熱交。
空調(diào)器在制冷運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)側(cè)熱交換器叫做蒸發(fā)器；室外側(cè)熱交換器叫做冷凝器；在制熱運(yùn)行時(shí)，即室內(nèi)側(cè)熱交換器起冷凝器的作用，室外側(cè)熱交換器起蒸發(fā)器的作用。
冷凝器是將制冷劑冷凝為液態(tài)的裝置，并在液化過程逐漸將熱量散發(fā)給室外空氣，是空調(diào)器中的散熱器件，屬于高壓部件。
利用制冷劑的沸點(diǎn)與壓力成正比的特性，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮為高壓高溫的氣態(tài)制冷劑，直接排入冷凝器，通過空氣的對(duì)流，將熱量散發(fā)到周圍空氣中，制冷劑溫度逐漸下降至冷凝點(diǎn)而凝結(jié)成為液態(tài)。
上圖所示制冷劑的冷凝過程。在高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器放熱的初始階段，制冷劑溫度下降至冷凝溫度，制冷劑成為干飽和蒸氣，這個(gè)過程中占用冷凝器的一小部分傳熱面積；干飽和蒸氣在冷凝器的管道繼續(xù)流動(dòng)，繼續(xù)逐漸放熱而冷凝成飽和液體，整個(gè)過程中壓力PK和溫度TK保持不變。這是冷凝器中的主要放熱過程，它占用冷凝器的大部分傳熱面積。此過程中的制冷劑為氣、液兩相并存；在冷凝器的末端，飽和液體進(jìn)一步被冷卻，成為過冷液體，壓力保持不變，溫度低于TK。該過程也占冷凝器的小部分傳熱面積。過冷液體對(duì)制冷系統(tǒng)有重要意義，可以使制冷劑在節(jié)流之前不產(chǎn)生蒸氣，節(jié)流后噴入蒸發(fā)器內(nèi)更利于吸熱，提高制冷（熱）效果。
三.節(jié)流膨脹過程
毛細(xì)管是膨脹閥的一種,是指管徑很細(xì)的管道，主要起節(jié)流和降壓作用。根據(jù)流體力學(xué)原理，任何一種流體，當(dāng)它流過細(xì)而長(zhǎng)的管子時(shí)，由于要克服管內(nèi)的摩擦力，其出口壓力就要降低，管徑越細(xì)、管道越長(zhǎng)，其流動(dòng)的阻力越大，壓力降低越大、流量越小。高壓液體經(jīng)節(jié)流裝置毛細(xì)管時(shí)截面突然收縮，液體流速加快（就像是平時(shí)洗車時(shí)從水龍頭上接出來一根軟管兒，用手捏緊水管，水流就會(huì)變快）噴射出來變成低溫低壓的液體。
在制冷系統(tǒng)中，毛細(xì)管裝接在冷凝器與蒸發(fā)器之間，從冷凝器中流出的液態(tài)制冷劑，流入細(xì)小的毛細(xì)管時(shí)，流量將減少，從而限制了進(jìn)入蒸發(fā)器的流量，使冷凝器中保持較穩(wěn)定的壓力，毛細(xì)管兩端的壓力差也保持穩(wěn)定。
當(dāng)有一定過冷度的液體制冷劑進(jìn)入（未完，下一頁）
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