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那么怎么看制冷劑的壓焓圖呢?答案如下:
在制冷工程中,最常用的熱力圖就是制冷劑的壓焓圖。該圖縱坐標(biāo)是絕對壓力的對數(shù)值lgp(圖中所表示的數(shù)值是壓力的絕對值),橫坐標(biāo)是比焓值h。
1、臨界點K和飽和曲線
臨界點K為兩根粗實線的交點。在該點,制冷劑的液態(tài)和氣態(tài)差別消失。
K點左邊的粗實線Ka為飽和液體線,在Ka線上任意一點的狀態(tài),均是相應(yīng)壓力的飽和液體;
K點的右邊粗實線Kb為飽和蒸氣線,在Kb線上任意一點的狀態(tài)均為飽和蒸氣狀態(tài),或稱干蒸氣。
2、三個狀態(tài)區(qū)
Ka左側(cè)——過冷液體區(qū),該區(qū)域內(nèi)的制冷劑溫度低于同壓力下的飽和溫度;
Kb右側(cè)——過熱蒸氣區(qū),該區(qū)域內(nèi)的蒸氣溫度高于同壓力下的飽和溫度;
Ka和Kb之間——濕蒸氣區(qū),即氣液共存區(qū)。該區(qū)內(nèi)制冷劑處于飽和狀態(tài),壓力和溫度為一一對應(yīng)關(guān)系。
在制冷機中,蒸發(fā)與冷凝過程主要在濕蒸氣區(qū)進(jìn)行,壓縮過程則是在過熱蒸氣區(qū)內(nèi)進(jìn)行。
3、六組等參數(shù)線
(1)等壓線:圖上與橫座標(biāo)軸相平行的水平細(xì)實線均是等壓線,同一水平線的壓力均相等。
(2)等焓線:圖上與橫坐標(biāo)軸垂直的細(xì)實線為等焓線,凡處在同一條等焓線上的工質(zhì),不論其狀態(tài)如何焓值均相同。
(3)等溫線:圖上用點劃線表示的為等溫線。等溫線在不同的區(qū)域變化形狀不同,在過冷區(qū)等溫線幾乎與橫坐標(biāo)軸垂直;在濕蒸氣區(qū)卻是與橫坐標(biāo)軸平行的水平線;在過熱蒸氣區(qū)為向右下方急劇彎曲的傾斜線。
(4)等熵線:圖上自左向右上方彎曲的細(xì)實線為等熵線。制冷劑的壓縮過程沿等熵線進(jìn)行,因此過熱蒸氣區(qū)的等熵線用得較多,在lgp-h圖上等熵線以飽和蒸氣線作為起點。
(5)等容線:圖上自左向右稍向上彎曲的虛線為等比容線。與等熵線比較,等比容線要平坦些。制冷機中常用等比容線查取制冷壓縮機吸氣點的比容值。
(6)等干度線:從臨界點K出發(fā),把濕蒸氣區(qū)各相同的干度點連接而成的線為等干度線。它只存在與濕蒸氣區(qū)。
上述六個狀態(tài)參數(shù)(p、t、v、x、h、s)中,只要知道其中任意兩個狀態(tài)參數(shù)值,就可確定制冷劑的熱力狀態(tài)。在lgp-h圖上確定其狀態(tài)點,可查取該點的其余四個狀態(tài)參數(shù)。
壓焓圖lgh-h(又稱:莫里爾圖Molliev Diagram)
液體氣化制冷是一種廣泛應(yīng)用的制冷方法,它是利用液體氣化時的吸熱效應(yīng)而實現(xiàn)制冷的。蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是其中之一,見圖 3 。系統(tǒng)中壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽的作用,并造成蒸發(fā)器中的壓力低,冷凝器中的壓力高。它是整個系統(tǒng)的心臟;膨脹閥 ( 節(jié)流閥 ) 對高壓液體制冷劑起節(jié)流降壓作用,同時還調(diào)節(jié)其進(jìn)入蒸發(fā)器的流量;蒸發(fā)器的作用是輸出冷量,制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻介質(zhì)的熱量,從而達(dá)到制取冷量的目的;冷凝器負(fù)責(zé)輸出熱量,冷卻介質(zhì)從冷凝器中帶走制冷劑在蒸發(fā)器中吸取的熱量,以及壓縮機消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量。
根據(jù)熱力學(xué)第二定律,壓縮機所消耗的功起到補償作用,使制冷劑不斷從低溫介質(zhì)中吸熱,并向高溫介質(zhì)放熱,完成整個制冷循環(huán)。單級蒸汽制冷循環(huán)過程在壓焓圖上表示見圖 4 。
制冷劑吸收蒸發(fā)器中被冷卻介質(zhì)的熱量,在壓力 P 0, t 0 下沸騰,到達(dá)狀態(tài)點 1 ,為飽和蒸汽狀態(tài),當(dāng)壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽之前,為了不將液滴帶入壓縮機,通常制冷劑在蒸發(fā)器中完全蒸發(fā)后仍要繼續(xù)吸收一部分熱量,實際上壓縮機吸入的是過熱飽和蒸汽, 1-2 為過熱過程。點 2 為壓縮機吸氣點。過點 2 ,壓縮機將過熱蒸汽壓縮,到達(dá)點 3 。由于壓縮機壓縮作功,使制冷劑蒸汽壓力升高到 P k ,溫度升高到 t 3 , 2-3 為壓縮過程。點3為壓縮機排氣點,制冷劑仍處于過熱蒸汽狀態(tài)。進(jìn)入冷凝器的過熱蒸汽首先將部分熱量釋放給外界冷卻介質(zhì),在等壓下變成飽和蒸汽,達(dá)到點 4 , 3-4 為冷卻過程,然后再在等溫等壓下繼續(xù)放熱,直至冷凝成飽和液體,到達(dá)點 5 狀態(tài), 4-5 為冷凝過程。
實際循環(huán)中不僅存在制冷劑蒸汽過熱,而且還存在制冷劑液體過冷的問題。制冷劑液體溫度低于同一壓力下飽和狀態(tài)的溫度稱為過冷,其溫度差稱為過冷度。過冷度的大小取決于冷凝系統(tǒng)的設(shè)計和制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的溫差。在具有過冷的循環(huán)中,過冷度越大,對循環(huán)越有利。它可以使單位制冷量增加,從而導(dǎo)致制冷系數(shù)增加。 5-6即為過冷過程。冷凝后的制冷劑經(jīng)過膨脹閥,節(jié)流降壓降溫,使制冷劑壓力由 P k 降至 P 0 ,溫度由過冷溫度降至 t 0 ,并進(jìn)入氣液兩相區(qū)。經(jīng)過膨脹閥時,制冷劑焓值不變。但膨脹閥節(jié)流是一個不可逆的過程,故6-7節(jié)流過程用虛線來表示。冷凝后的制冷劑液體通過膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器,兩相混合物中的液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā),從被冷卻介質(zhì)中吸取它所需要的汽化潛熱,而混合物中的蒸汽通常稱為閃發(fā)蒸汽,它在被壓縮機重新吸入之前不再起吸熱作用。
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