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單級(jí)制冷系統(tǒng)制冷機(jī)的運(yùn)行參數(shù)包括蒸發(fā)溫度和壓力、冷凝溫度和壓力、壓縮機(jī)的吸排氣溫度等。在這些參數(shù)中,尤以蒸發(fā)溫度和壓力以及冷凝溫度和壓力的變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和制冷機(jī)運(yùn)行的影響。
一、蒸發(fā)溫度
蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑在一定的壓力下沸騰汽化,與此壓力相對(duì)應(yīng)的飽和溫度稱為蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)溫度可根據(jù)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力由制冷劑的熱力性質(zhì)表查得。制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度是由制冷工藝的要求而決定的。系統(tǒng)以液體介質(zhì)(如水、鹽水溶液等)為載冷劑時(shí),蒸發(fā)溫度比載冷劑的出口溫度低5℃。當(dāng)要求鹽水溫度為-15℃時(shí),其蒸發(fā)溫度為-20℃;以空氣為載冷劑(如冷庫(kù)庫(kù)房等)時(shí),蒸發(fā)溫度較庫(kù)溫低10℃左右。當(dāng)要求的庫(kù)溫為-18℃時(shí),其蒸發(fā)溫度應(yīng)為-28℃左右。
蒸發(fā)溫度與制冷的熱負(fù)荷、蒸發(fā)器的傳熱面積及壓縮機(jī)的容量有關(guān)。蒸發(fā)溫度隨系統(tǒng)制冷負(fù)荷變化,傳熱面積的變化而變化。當(dāng)此三個(gè)條件中一個(gè)或全部發(fā)生變化時(shí),制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和溫度必須會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。所以只要改變這些條件,使它們相互適應(yīng),就可以控制和調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。當(dāng)制冷負(fù)荷及壓縮機(jī)的容量不變時(shí),若蒸發(fā)器的傳熱面積減小,則蒸發(fā)壓力降低;若傳熱面積增加,蒸發(fā)溫度就會(huì)相應(yīng)提高,同時(shí)制冷量加大,壓縮機(jī)的容量增加(功率加大)。
制冷系統(tǒng)在運(yùn)行中,蒸發(fā)溫度的變化可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥關(guān)小,供液量減少,蒸發(fā)器內(nèi)的液位降低,蒸發(fā)溫度和壓力相應(yīng)降低,回氣過(guò)熱度增加,壓縮機(jī)的吸氣溫度提高,因而使壓縮機(jī)的排氣溫度也升高。調(diào)節(jié)閥開(kāi)大,蒸發(fā)器的供液量增加,液位升高,蒸發(fā)溫度和壓力也相應(yīng)提高。但調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)大時(shí),回氣過(guò)熱度將大幅減小,壓縮機(jī)的吸入溫度過(guò)低,因此可能會(huì)引起壓縮機(jī)的濕沖程運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)蒸發(fā)溫度過(guò)低時(shí),蒸發(fā)壓力低,氣體的比容大,壓縮機(jī)吸入氣體的重量及流量減少,吸氣系數(shù)減小,制冷量減小,壓縮機(jī)的壓縮比增大,單位制冷功耗增加,能效比減小。
二、冷凝溫度
冷凝器里的氣體制冷劑,在一定的壓力下凝結(jié)成液體的溫度稱為冷凝溫度。冷凝溫度可從冷凝器上的壓力表讀數(shù)對(duì)照所用制冷劑的對(duì)應(yīng)溫度獲得。冷凝溫度與冷凝器的型式及冷卻介質(zhì)的溫度直接相關(guān)。制冷機(jī)的冷凝溫度,受到冷凝器設(shè)計(jì)條件的限制。在保持冷凝溫度處以允許范圍內(nèi),如冷卻水進(jìn)水溫度提高,或冷卻水量減少,進(jìn)出水溫差增大,可節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。但由于冷凝溫度和壓力的提高,會(huì)使壓縮機(jī)的功耗增加。從發(fā)揮制冷機(jī)的效能著想,冷凝溫度越低越好,但取決于冷卻介質(zhì)的溫度。當(dāng)采用水作為冷卻介質(zhì)時(shí),冷凝溫度比冷卻水溫高5~8℃;采用空氣作為冷卻介質(zhì)時(shí),冷凝溫度比空氣溫度(或者環(huán)溫)高8~15℃。冷凝溫度升高,冷凝壓力也相應(yīng)升高。壓縮機(jī)的壓縮比Pk/Po增大,壓縮機(jī)的吸氣系數(shù)降低,實(shí)際排氣量減少,制冷量也減小。而壓縮比的增大又使壓縮機(jī)的功耗增加,排氣溫度升高,過(guò)高的排氣溫度還將使排氣閥中的潤(rùn)滑油碳化(結(jié)焦),潤(rùn)滑條件惡化,影響壓縮機(jī)的使用壽命。
制冷系統(tǒng)冷凝溫度過(guò)高主要有以下原因:
1、冷凝器傳熱面積過(guò)小。在一定的傳熱系數(shù)和傳熱溫差下,單位傳熱面積的傳熱量也是一定的。如果選用的冷凝面積過(guò)小,冷凝器能夠傳遞的熱量小于壓縮機(jī)排出氣體的熱量,就會(huì)造成冷凝溫度升高。
2、冷凝器的傳熱表面有污垢。冷凝器經(jīng)長(zhǎng)期使用,傳熱表面上往往會(huì)積存較多的污垢,使傳熱熱阻增加,傳熱系數(shù)減小,傳熱量下降,造成冷凝溫度和壓力的升高。冷凝器傳熱表面的結(jié)垢程度,可從冷凝器或儲(chǔ)液器是否有積油現(xiàn)象觀察,冷凝器的水垢程度可從冷卻水進(jìn)出水溫差的減小或停機(jī)時(shí)直接觀察來(lái)檢查。
3、冷卻水溫度升高或冷卻水量不足。這種原因會(huì)使冷凝器換熱時(shí)的溫差減小,造成冷凝溫度和壓力升高。有時(shí)因冷卻水分布不均勻,部分傳熱面不能充分發(fā)揮散熱作用,也會(huì)因此影響冷凝溫度和壓力。
4、系統(tǒng)中有不凝性氣體。由于系統(tǒng)某些部位存在密封性不良而泄漏,特別是吸氣壓力低于大氣壓力的制冷系統(tǒng),空氣容易滲入系統(tǒng)。也因維修拆卸系統(tǒng)復(fù)原時(shí)處理不慎,真空不到位等,都會(huì)使系統(tǒng)存有不凝性氣體。不凝性氣體占據(jù)了冷凝器一定的空間,使實(shí)際換熱面積減少,造成冷凝溫度和壓力的升高。
三、過(guò)冷溫度
?液體制冷劑在冷凝壓力下被再次冷卻到低于冷凝溫度后的溫度稱為過(guò)冷溫度(也稱制冷劑的再冷卻溫度)。過(guò)冷會(huì)使制冷循環(huán)工質(zhì)的單位重量制冷量增加。過(guò)冷度每增加1℃,制冷量約增加1%。
為使制冷劑液體的到過(guò)冷,在系統(tǒng)中裝設(shè)過(guò)冷器(或稱再冷卻器),采用比冷凝器冷卻介質(zhì)溫度更低的介質(zhì)(如深井水或其它低溫水)進(jìn)行再冷卻。小型氟制冷系統(tǒng)通常會(huì)使用經(jīng)濟(jì)器來(lái)過(guò)冷節(jié)流前的液體制冷劑。
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四、壓縮機(jī)的吸氣溫度
壓縮機(jī)的吸氣溫度由裝設(shè)在壓縮機(jī)吸氣管上的溫度計(jì)測(cè)得。吸氣溫度與蒸發(fā)器的制冷劑液位,節(jié)流閥的開(kāi)啟度,吸氣(回氣)過(guò)熱度,吸氣管路的保溫隔熱情況有關(guān)。對(duì)于氟制冷系統(tǒng),吸氣過(guò)熱度(回氣過(guò)熱度)的增加,制冷量也會(huì)有一定的增加,因此氟制冷系統(tǒng)的回氣過(guò)熱度(吸氣過(guò)熱度)比較大,通常會(huì)達(dá)到15℃或以上。
吸氣溫度過(guò)高,即回氣(吸氣)過(guò)熱度大,壓縮機(jī)的排氣溫度也隨之升高,對(duì)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)不利;但吸氣溫度過(guò)低,吸氣(回氣)過(guò)熱度小,可能造成吸入氣體中夾帶未蒸發(fā),帶顆粒性的過(guò)濕過(guò)潮氣體,嚴(yán)重時(shí)使壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊事故。
五、壓縮機(jī)的排氣溫度由裝設(shè)在壓縮機(jī)排氣管上的溫度計(jì)測(cè)得。排氣溫度與壓縮比Pk/Po和吸氣溫度有關(guān),壓縮比較大及吸氣溫度較高都將使排氣溫度升高。此外還有壓縮機(jī)的氣閥組損壞,氣缸冷卻水溫高或中斷等原因都會(huì)使排氣溫度升高。
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