制冷系统为什么一定要过冷度?
逼格高的猴子
2024年12月24日 15:12:19
来自于制冷技术
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来源:空调试验室

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作者:设计建造

一、过冷的定义: 过冷度的定义:冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。 过冷度在压焓图的表示: 工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差,作为过冷度。之所以这样近似,是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小,采用这样的近似带来的误差,可以忽略。

一、过冷的定义:

过冷度的定义:冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。

过冷度在压焓图的表示:


工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差,作为过冷度。之所以这样近似,是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小,采用这样的近似带来的误差,可以忽略。


二、制冷系统为什么一定需要过冷度

简单来说,制冷系统如果没有过冷度,那么制冷剂在液管中会有“闪发”,制冷效果降低;

对于风冷冷凝器,3-5℃的过冷度比较合适。

制冷系统正常循环时,冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。

如果没有过冷度,两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失,液体就会【闪发】,饱和液体由于压力的降低必然会蒸发。液体蒸发会吸收周围的热量,剩余的液体随之降温,又达到相应压力下的饱和温度,就这样两相冷媒边前进,边闪发,边饱和,直到到达蒸发器入口。最终到达蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多,液相成分减小,就无法满足蒸发器的蒸发量,制冷效果当然会降低。

另外具有一定的过冷度,才有可能绘制出令人可信的压焓图。对于基本的单级压缩式制冷系统,压焓图上有四个点,分别是:

① 压缩机吸气口—过热蒸汽;

② 压缩机排气口—过热蒸汽;

③ 冷凝器出口—过冷液体;

④ 蒸发器的入口—两相冷媒。

①、②和③点都是单相状态,根据压力和温度值,可以计算出对应的焓值。

根据压力和焓值,可以在压焓图中确定位置;

蒸发器的入口为两相冷媒,即使知道压力和温度值,也难以计算出焓值。

但是节流装置一般外表面积较小,散热忽略,冷媒经过节流装置可以近似作为等焓降压过程。所以③点的焓值可以近似等于冷凝器出口的焓值。

如果冷凝器的出口为两相或饱和液,则难于得到焓值。四个状态点,缺少两个点,则不能画出系统的压焓图。


三、制冷系统过冷度的意义:

为什么在两相状态,不能根据压力和温度计算出对应的焓值。

因为在两相区中,压力和温度是一一对应的,一个饱和压力对应一个饱和温度。压力线与温度线,在两相区中是一条重合的水平线。

因为测量误差,测量得到的压力值和温度值,很难做到一一对应:

①如果温度值小于压力对应的饱和温度,则说明是过冷液体;

②如果温度值大于压力对应的饱和温度,则说明是过热气体。

这与前面的条件,冷媒是两相状态,相矛盾。

 

那可不可以说,冷媒处在测量得到的压力值的饱和液或饱和线上呢?焓值用其饱和液或饱和气的焓值代替。

这也不可以,因为饱和温度上下相差0.1度,其对应的焓值就会相100~200kJ/kg。

两相点在压焓图的实际的位置,究竟是在饱和液线上,还是饱和气线上,或之间的水平线上的某个位置,这都难以确定。

所以一定要有充分的过冷度或过热度,才可以计算其对应的焓值。


四、过冷实现的方法:

1)、冷凝器后装过冷器;

2)、设计,选型时,适当增大冷凝器面积;

3)、制冷系统中设置回热器,采用  回热循环  


系统中的 SGHX 就是回热器,

原理:利用吸气温度的低温来冷凝制冷剂的液体,达到过冷的目的,同时可以达到吸气管的过热,虽是无效过热,但是起码可以防止液体制冷剂进入压缩机造成压缩机的 液击

这种回热器主要有以下几种做法:

1 :铜管回热器:见下图

我们来看看内部图:


相信小伙伴一看就明白了,不用细说;

2 、罐式回热器:


内部构造同铜管式的回热器;

3 、还有一种常见的方法就是,回气管与液管焊接在一起,利用两种的接触换热,达到过冷的目的。


五、如何计算过冷器的大小?

说了这么多,怎么计算过冷换热量的大小呢?

以额定冷量 12.5KW 为例子:

按照空调  标准工况  来计算:

算出来的  质量流量  为 385.98kg/h;

我们以 5 ℃的过冷度来计算:

算出来的过冷  焓差  

=267.4324-260.6443=6.79kj/kg;

算出来的过冷量

=6.79*385.98*1000/3600=728W

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tumux_79016
2024年12月24日 15:31:25
2楼
过冷度是指冷凝器出口制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度之差。在制冷系统中,过冷度的存在是有一定原因的。我觉得首先,过冷度可以提高制冷效率。当制冷剂在冷凝器中冷却时,会放出热量,使制冷剂液体的温度升高。如果没有过冷度,制冷剂液体在进入蒸发器之前的温度就会比较高,这会导致蒸发器的换热效率降低,从而影响整个制冷系统的性能。而过冷度的存在可以使制冷剂液体在进入蒸发器之前进一步冷却,提高蒸发器的换热效率,进而提高制冷系统的制冷效率。其次,过冷度可以防止制冷剂在管道中闪发。在制冷系统中,制冷剂在管道中流动时,由于压力的变化,可能会发生闪发现象,即制冷剂液体瞬间变成气体。这种闪发会导致制冷系统的制冷量下降,同时还可能对压缩机造成损坏。而过冷度的存在可以降低制冷剂液体的压力,减少闪发的可能性,从而保证制冷系统的正常运行。最后,过冷度还可以提高制冷系统的稳定性和可靠性。在一些特殊的工况下,如环境温度变化较大或系统负荷变化较大时,过冷度的存在可以使制冷系统更加稳定和可靠,避免因制冷剂液体温度过高或过低而导致的故障。可能你会问,那过冷度应该设置多大合适呢?这主要取决于制冷系统的具体情况和要求。一般来说,过冷度应该根据制冷剂的种类、冷凝器和蒸发器的结构、系统的负荷等因素来确定。在实际设计中,通常会根据经验和相关规范来确定过冷度的大小。我觉得你提到的《工业金属管道设计规范》(GB 50316-2000)中就有关于过冷度的规定。该规范第 6.1.17 条规定:“氟利昂制冷装置的冷凝器和贮液器的出液管,应设过冷器,过冷度应根据冷凝压力和贮液器的位置等因素确定,一般为 5℃~10℃。”同时,该规范还在其他相关条款中对过冷度的计算方法和要求进行了详细的说明。总之,过冷度在制冷系统中是一个非常重要的参数,它的大小直接影响着制冷系统的性能和可靠性。在设计和运行制冷系统时,需要根据具体情况合理设置过冷度,以保证系统的正常运行。
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wxs_1734417815729
2024年12月24日 19:50:46
3楼

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