暖通工程師考試:制冷技術(shù)基礎(chǔ)知識
制冷技術(shù)是研究獲得低溫的方式及其機理和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù),從廣義上講,凡是低于環(huán)境溫度的都稱為低溫。根據(jù)在不同的低溫溫度區(qū)域,獲得低溫的方法及研究對象,又可把制冷技術(shù)分為普冷技術(shù)和深冷技術(shù)。習(xí)慣上把普冷技術(shù)稱為制冷技術(shù),把深冷技術(shù)稱為低溫技術(shù)。普冷技術(shù)研究的范圍是在普冷區(qū),深冷技術(shù)研究的范圍是在深冷區(qū),它們是以溫度 120K 為分界線。
從環(huán)境溫度到 120K (約-153 度)稱之為普冷區(qū),從 120K 到絕對零度(-273.5 度)稱之為深冷區(qū)。( 20K 到 0K 也有稱為超低溫或低溫區(qū)的)獲得低溫的方式又很多,但總體上可分為物理和化學(xué)兩種。
物理方法制冷是運用制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷的進(jìn)行狀態(tài)變化(既處于不同的熱力狀態(tài))來制冷。一切物質(zhì)都使由分子所組成的,而物質(zhì)分子又在不斷地運動。由于這種運動的能量大小表明了物體熱能的大小,故稱為熱運動。物體分子熱運動的動能大,人的感覺物體就熱一些,物體分子熱運動的動能小,人的感覺物體就冷一些。
熱量只能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體,而不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體,要把低溫物體的熱量傳到高溫物體必須借助外部的能量來實現(xiàn)。
制冷裝置借助制冷機來消耗外部的能量,利用物質(zhì)的狀態(tài)變化,把被冷卻物體的熱量傳給環(huán)境中的高溫物體來實現(xiàn)制冷的目的。
所利用的物質(zhì)通常稱為制冷工質(zhì)或制冷劑。
單級制冷系統(tǒng)的工作原理如圖它是由制冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器通過管道連接,形成一個密閉的制冷循環(huán)系統(tǒng)。
高壓常溫的制冷劑通過膨脹閥節(jié)流,變成低壓低溫的液體,在進(jìn)入蒸發(fā)器,低壓低溫的制冷劑液體在蒸發(fā)器中吸收了外部介質(zhì)的熱量而沸騰(汽化),變成了低壓低溫的制冷劑氣體。制冷劑氣體被制冷壓縮機吸入,經(jīng)制冷壓縮機壓縮,變成了高壓高溫的制冷劑氣體,在排到冷凝器中與冷卻介質(zhì)(水或空氣)進(jìn)行熱交換,被冷凝成高壓常溫的液體。
這樣制冷劑便在系統(tǒng)中做了一次由液變氣又由氣變成液的制冷循環(huán)。從制冷機的排氣側(cè)到膨脹閥前的這一段管道,稱為高壓系統(tǒng),它的壓力為冷凝壓力,對應(yīng)的溫度為冷凝溫度。
從膨脹閥到制冷機的吸氣側(cè)的這一段管道稱為低壓系統(tǒng),它的壓力為蒸發(fā)壓力,對應(yīng)的溫度為蒸發(fā)溫度。
制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量Qo是以制冷機消耗的壓縮功Ai為代價而取得的,冷凝器排除的熱量Qk等于兩者之和,既:Qk=Qo+Ai。
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