制冷方法很多,制冷機的種類也很多。根據制冷的基本工作原理,它們可分為氣體制冷,蒸汽制冷(例如壓縮制冷,吸收制冷和蒸汽噴射制冷)和熱電制冷(例如半導體制冷)。用于計算機室的空調通常采用蒸氣壓縮制冷。
1.蒸氣壓縮制冷原理
蒸氣制冷通過利用某些低沸點液體制冷劑在不同壓力下蒸發時的吸熱特性來實現人工制冷。
在制冷技術中,蒸發是指液態制冷劑在沸騰時變成氣態的過程。液態只能通過吸收外界的熱能來實現。因此,這是一個吸熱過程。液態制冷劑蒸發和汽化的溫度稱為蒸發溫度。冷凝是指將蒸汽冷卻到或低于飽和溫度以將蒸汽轉換成液態。
在日常生活中,我們可以觀察到許多蒸發和吸熱現象。例如,當我們在手上擦一些酒精時,酒精會迅速蒸發。這時,我們感到搓酒的反應很冷。另一個例子是,將常用的制冷劑氟利昂F-12噴灑在物體上時,我們會在物體表面看到一層白霜。這是因為噴涂在物體表面的F-12液體會立即吸收熱量,使物體的表面溫度迅速下降(當然這是一種不切實際的制冷方法,制冷劑F-12無法回收和再循環)。一些醫療機構目前采用的冷凍療法就是利用這一原理。
蒸氣壓縮式制冷利用以下原理:液體制冷劑蒸發時吸收熱量,蒸氣冷凝時釋放熱量。
2.制冷循環
壓縮機是確保制冷的動力。壓縮機用于增加系統中制冷劑的壓力,從而使制冷劑在制冷系統中循環以達到制冷目的。首先,壓縮機將蒸發制冷后的低溫低壓制冷劑氣體吸入,然后壓縮為高溫高壓氣體,然后送至冷凝器。高壓高溫氣體由冷凝器冷卻,然后冷凝成常溫高壓液體。當常溫高壓液體流入熱力膨脹閥時,被節流為低溫低壓濕蒸氣,流入蒸發器,吸收周圍物體的熱量,并通過以下方式冷卻空調房間的溫度:空氣管道系統。蒸發的制冷劑返回壓縮機以重復下一個制冷循環。以達到制冷目的。
3,制冷系統中制冷劑的狀態
從壓縮機出口到冷凝器再到膨脹閥的部分稱為制冷系統的高壓側。該部分的壓力等于冷凝溫度下制冷劑的飽和壓力。高壓側的特征是制冷劑將熱量釋放到周圍環境中并凝結成液體。當制冷劑從冷凝器流出時,溫度下降并變成過冷液體。
從膨脹閥出口到進入壓縮機的返回空氣的部分稱為制冷系統的低壓側,其壓力等于蒸發器中蒸發溫度的飽和壓力。制冷劑的低壓側部分首先呈現濕蒸汽狀態,并且在蒸發器中吸收熱量之后,制冷劑從濕蒸汽逐漸變為蒸汽制冷劑。在蒸發器的出口,制冷劑的溫度上升到過熱氣體狀態。當過冷的液態制冷劑通過節流閥時,由于節流作用,它從高壓降到低壓(但不消耗功率,也沒有外部熱交換);同時,一小部分液態制冷劑蒸發,溫度降低。這種低壓和低溫制冷劑在進入蒸發器吸收熱量后蒸發(蒸發)。低溫低壓氣態制冷劑被吸入壓縮機,并通過壓縮機進入下一個制冷循環。
4,制冷量
在制冷循環中,每千克循環制冷劑從待冷卻物體吸收的熱量稱為每單位重量的制冷量,用符號q表示,單位為kcal / kg。每單位重量的制冷量是表示制冷循環效果的特殊參數。這取決于制冷劑的性質,循環溫度和其他條件。蒸發溫度越低,冷凝溫度越高,該值越小,反之亦然。制冷裝置的冷輸出是每單位時間從待冷卻物體吸收的熱量并在冷凝器中釋放的熱量,用符號Q表示,單位為kcal / kg。 Q的值等于冷重流量G和單位重量q的制冷量的乘積,即:
Q = G•q
在實際工作中,有時為了方便獲得制冷量的粗略計算,也可以通過以下公式計算
Q = L•(t2-t1)
在公式中,L循環空氣量(t2-t1)是進風和出風之間的溫差。
在日本,歐洲,美洲和其他國家,制冷量通常以冷噸表示,但日本冷噸的價值與美國略有不同。在日本,冷產量的單位是日本冷噸。 1天冷噸是指0ºC時1000克。在24小時內制成0ºC冰的水消耗的冷量:
1天冷卻噸= 3320kcal / h
1美國冷噸= 3024Lcal / h
常用制冷量單位換算:
1KW = 860kcal / h(kcal /小時)
1kcal / h = 3.968BTU / h(英國熱量單位/小時)