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怎樣讀懂各種制冷劑的壓焓圖

發(fā)布日期:2014年12月25日 / 人閱讀



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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(duì)壓力的對(duì)數(shù)值lgp(圖中所表示的數(shù)值是壓力的絕對(duì)值),橫坐標(biāo)是比焓值h。
  
1、臨界點(diǎn)K和飽和曲線(xiàn)
  臨界點(diǎn)K為兩根粗實(shí)線(xiàn)的交點(diǎn)。在該點(diǎn),制冷劑的液態(tài)和氣態(tài)差別消失。
K點(diǎn)左邊的粗實(shí)線(xiàn)Ka為飽和液體線(xiàn),在Ka線(xiàn)上任意一點(diǎn)的狀態(tài),均是相應(yīng)壓力的飽和液體;
K點(diǎn)的右邊粗實(shí)線(xiàn)Kb為飽和蒸氣線(xiàn),在Kb線(xiàn)上任意一點(diǎn)的狀態(tài)均為飽和蒸氣狀態(tài),或稱(chēng)干蒸氣。
 
 2、三個(gè)狀態(tài)區(qū)
  Ka左側(cè)——過(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)關(guān)系。
  在制冷機(jī)中,蒸發(fā)與冷凝過(guò)程主要在濕蒸氣區(qū)進(jìn)行,壓縮過(guò)程則是在過(guò)熱蒸氣區(qū)內(nèi)進(jìn)行。
  
3、六組等參數(shù)線(xiàn)
  (1)等壓線(xiàn):圖上與橫座標(biāo)軸相平行的水平細(xì)實(shí)線(xiàn)均是等壓線(xiàn),同一水平線(xiàn)的壓力均相等。
  (2)等焓線(xiàn):圖上與橫坐標(biāo)軸垂直的細(xì)實(shí)線(xiàn)為等焓線(xiàn),凡處在同一條等焓線(xiàn)上的工質(zhì),不論其狀態(tài)如何焓值均相同。
  (3)等溫線(xiàn):圖上用點(diǎn)劃線(xiàn)表示的為等溫線(xiàn)。等溫線(xiàn)在不同的區(qū)域變化形狀不同,在過(guò)冷區(qū)等溫線(xiàn)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(xiàn);在過(guò)熱蒸氣區(qū)為向右下方急劇彎曲的傾斜線(xiàn)。
  (4)等熵線(xiàn):圖上自左向右上方彎曲的細(xì)實(shí)線(xiàn)為等熵線(xiàn)。制冷劑的壓縮過(guò)程沿等熵線(xiàn)進(jìn)行,因此過(guò)熱蒸氣區(qū)的等熵線(xiàn)用得較多,在lgp-h圖上等熵線(xiàn)以飽和蒸氣線(xiàn)作為起點(diǎn)。
  (5)等容線(xiàn):圖上自左向右稍向上彎曲的虛線(xiàn)為等比容線(xiàn)。與等熵線(xiàn)比較,等比容線(xiàn)要平坦些。制冷機(jī)中常用等比容線(xiàn)查取制冷壓縮機(jī)吸氣點(diǎn)的比容值。
  (6)等干度線(xiàn):從臨界點(diǎn)K出發(fā),把濕蒸氣區(qū)各相同的干度點(diǎn)連接而成的線(xiàn)為等干度線(xiàn)。它只存在與濕蒸氣區(qū)。
  上述六個(gè)狀態(tài)參數(shù)(p、t、v、x、h、s)中,只要知道其中任意兩個(gè)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(diǎn),可查取該點(diǎn)的其余四個(gè)狀態(tài)參數(shù)。
 
壓焓圖lgh-h(又稱(chēng):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(shí)的吸熱效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)制冷的。蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是其中之一,見(jiàn)圖 3 。系統(tǒng)中壓縮機(jī)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(gè)系統(tǒng)的心臟;膨脹閥 ( 節(jié)流閥 ) 對(duì)高壓液體制冷劑起節(jié)流降壓作用,同時(shí)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(jī)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(jī)所消耗的功起到補(bǔ)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(gè)制冷循環(huán)。單級(jí)蒸汽制冷循環(huán)過(guò)程在壓焓圖上表示見(jiàn)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(diǎn) 1 ,為飽和蒸汽狀態(tài),當(dāng)壓縮機(jī)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(jī),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(shí)際上壓縮機(jī)吸入的是過(guò)熱飽和蒸汽, 1-2 為過(guò)熱過(guò)程。點(diǎn) 2 為壓縮機(jī)吸氣點(diǎn)。過(guò)點(diǎn) 2 ,壓縮機(jī)將過(guò)熱蒸汽壓縮,到達(dá)點(diǎn) 3 。由于壓縮機(jī)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(guò)程。點(diǎn)3為壓縮機(jī)排氣點(diǎn),制冷劑仍處于過(guò)熱蒸汽狀態(tài)。進(jìn)入冷凝器的過(guò)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(diǎn) 4 , 3-4 為冷卻過(guò)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(diǎn) 5 狀態(tài), 4-5 為冷凝過(guò)程。
 
    實(shí)際循環(huán)中不僅存在制冷劑蒸汽過(guò)熱,而且還存在制冷劑液體過(guò)冷的問(wèn)題。制冷劑液體溫度低于同一壓力下飽和狀態(tài)的溫度稱(chēng)為過(guò)冷,其溫度差稱(chēng)為過(guò)冷度。過(guò)冷度的大小取決于冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的溫差。在具有過(guò)冷的循環(huán)中,過(guò)冷度越大,對(duì)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(guò)冷過(guò)程。冷凝后的制冷劑經(jīng)過(guò)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(guò)冷溫度降至 t 0 ,并進(jìn)入氣液兩相區(qū)。經(jīng)過(guò)膨脹閥時(shí),制冷劑焓值不變。但膨脹閥節(jié)流是一個(gè)不可逆的過(guò)程,故6-7節(jié)流過(guò)程用虛線(xiàn)來(lái)表示。冷凝后的制冷劑液體通過(guò)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(chēng)為閃發(fā)蒸汽,它在被壓縮機(jī)重新吸入之前不再起吸熱作用。

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