制冷系統(tǒng)中的過熱與過冷現(xiàn)象解析
一、有益過熱與有害過熱
1. 過熱
過熱是指在飽和壓力條件下繼續(xù)加熱飽和蒸汽，使其溫度上升至超過飽和溫度的狀態(tài)。此時的蒸汽被稱為過熱蒸汽，而其實(shí)際溫度與飽和溫度之間的差值則定義為過熱度。在制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)吸入的通常是過熱蒸汽。如果忽略管道內(nèi)的微小壓力損失，那么壓縮機(jī)吸氣溫度與蒸發(fā)溫度之差即為蒸發(fā)壓力下制冷劑蒸汽的過熱度。同樣地，壓縮機(jī)排氣管內(nèi)的溫度是在冷凝壓力下的過熱蒸汽，排氣溫度與冷凝溫度之差就是所謂的排氣過熱度。
舉例來說，若蒸發(fā)器內(nèi)的壓力為0.49MPa，飽和溫度為5℃。從A點(diǎn)到B點(diǎn)（A-B），冷媒處于氣液混合狀態(tài)；而從B點(diǎn)到C點(diǎn)（B-C），所有的液體已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，并且隨著外界熱量的侵入，溫度會進(jìn)一步升高（顯熱）。假設(shè)最終溫度升至10℃，這意味著蒸發(fā)器出口溫度比蒸發(fā)器內(nèi)的溫度高出5℃，這種狀態(tài)即稱為過熱，此時流出的冷媒有過熱度5℃。
2. 有害過熱
有害過熱會導(dǎo)致壓縮機(jī)吸入的蒸汽溫度升高，進(jìn)而增大了吸入蒸汽的比容，導(dǎo)致單位體積內(nèi)的制冷量減少，壓縮機(jī)的有效制冷量也隨之降低。這不僅增加了壓縮機(jī)運(yùn)行時的能耗，還降低了整個制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。有害過熱通常發(fā)生在回氣管或吸氣管長度過長或隔熱措施不佳的情況下，使得管內(nèi)蒸汽與外界環(huán)境發(fā)生不必要的熱交換，從而被加熱，這種情況被稱為“吸氣過熱”，也即是“有害過熱”。
3. 有益過熱的優(yōu)勢
對于使用膨脹閥作為節(jié)流裝置的氟利昂制冷系統(tǒng)而言，可以通過調(diào)整過熱度來控制熱力膨脹閥的開啟程度，這樣的應(yīng)用被稱為“有益過熱”。此外，氟利昂蒸汽經(jīng)過回?zé)崽幚砗螽a(chǎn)生的過熱也被視為有益過熱，因?yàn)樗兄谔岣呦到y(tǒng)的性能和效率。
二、過冷與過冷循環(huán)
1. 制冷劑的過冷與過冷度
過冷指的是在飽和壓力保持不變的情況下，將制冷劑飽和液體繼續(xù)冷卻至低于飽和溫度的狀態(tài)。此時的液體被稱為過冷液體，其溫度與飽和溫度之間的差值稱為過冷度。例如，以R22冷媒為例，當(dāng)冷凝器內(nèi)的壓力為1.64MPa時，飽和溫度為45℃。一旦溫度降至40℃，冷凝器出口溫度就比冷凝器內(nèi)的溫度低5℃，表明冷媒有過冷度5℃。
2. 制冷劑的過冷循環(huán)
理論上，進(jìn)入節(jié)流裝置前的制冷劑應(yīng)為飽和液體，而壓縮機(jī)吸入的是干蒸汽。但在實(shí)際操作中，為了改善系統(tǒng)性能并預(yù)防壓縮機(jī)發(fā)生“液擊”，通常會讓進(jìn)入節(jié)流裝置前的制冷劑先經(jīng)歷一個過冷過程，同時確保吸入的是過熱蒸汽。這種方法被稱為制冷劑的過冷循環(huán)。
過冷循環(huán)的主要目的是為了避免制冷劑在通過節(jié)流裝置膨脹時產(chǎn)生“閃氣”現(xiàn)象，因?yàn)榧词故呛苄〉膲毫p失也可能引發(fā)液體蒸發(fā)，影響制冷效果。通過合理增加過冷度，可以保證到達(dá)蒸發(fā)器的兩相冷媒具有正確的干度比例，維持設(shè)計所需的蒸發(fā)量，從而保證良好的制冷效果。
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