氨制冷原理

氨制冷原理 氨制冷原理 在制冷循环中蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件 蒸发器制冷剂在低压蒸发压力下以较低的温度蒸发温度蒸发吸收被冷却物质的热量实现制冷是向外输送冷量的设备。 压缩机是系统的心脏起到输送制冷剂蒸汽的作用同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压冷凝压力下运行。是输入功的设备。 冷凝器制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质冷凝成温度较高的冷凝温度液体。是放出热量的设备。 节流阀将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降压降到蒸发压力后进入蒸发器同时控制和调节制冷剂的流量并将系统分为高压侧和低压侧两部分。 在实际的制冷系统中为了提高运行的经济性、可靠性和安全性还设有一些辅助设备如气液分离器、油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器、过滤器以及安全附件、阀门等。 制冷原理 从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气被吸入压缩机内压缩成高压高温的过热蒸气然后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态因而排至冷凝器时经冷却、冷凝成高压常温的氨液。高压常温的氨液通过膨胀阀时因节流而降压在压力降低的同时氨液因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下降从而变成了低压低温的氨液。把这种低压低温的氨液引入蒸发器吸热蒸发即可使其周围空气及物料的温度下降而达到制冷的目的。从蒸发器出来的低压低温氨气重新进入压缩机从而完成一个制冷循环。然后重复上述过程。 冷却水是带走冷凝器放出的热量再到循环水的水冷却塔冷却后循环使用。 冷冻水在蒸发器里被降温后由冷冻水泵送到各个用冷设备热交换后回到蒸发器循环使用。 最简单的制冷由四大要件组成?压缩机?冷凝器?节流阀?蒸发器. 我们日常使用的电冰箱正好由这四要件加上箱体组成箱体就好像冷库。不过电冰箱上的?节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。 首先讲讲什么叫制冷。 制冷两字只能说是技术上的术语严格讲是错误的世界上没有那国的科学家能制造出冷来。那到底什么是冷先举例说明在寒冬腊月气温降到-5?我们说今天天气真冷可东北人说不冷在大伏天气温在32?时我们会说不算热但气温突然降到25?我们会说太冷了这冷是随着人的常识来定的在物理学中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问冷库打冷了吗你说打冷了这个冷是指-18?老总问水果库温度稳定吗你说很稳定这回答的含义是水果库温度稳定在?0?了这是我们这个行业对冷的定义。但是我们还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷这就是术语。 什么叫制冷比如我们将装有一公斤20?冷水的水壶放到一块烧到500?的铁板上没有多久水就开了如果不拿开水壶不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热反过来也可以说水在对钢板降温。而且降了多少度都可计算出来因为一公斤水从20?升到100?它需要外界提供它80大卡热量水从100?到烧干它需要外界提供539大卡热量也就是说一公斤20?冷水烧到干要外界提供619大卡热量。如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽使钢板降温了这就是制冷是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上那就更直观了。在上述的制冷过程中如果钢板的大小一定并排除外界空气的降温因素那么钢板降了多少度是可以精确计算出来的。在这里所述及到的热量、温度、大卡、?等物理量我想学过物理的人都能理解。 初中物理就讲到热量总是通过传导、对流、辐射从温度高的物体转移到温度低的物体绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后它的温度也会降低一些。我们的目的就是通过制冷系统将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷剂传递达到降低商品温度的目的。 我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的它们的热传导公式也完全一样我们先以锅炉作比拟进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。 上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉不过水烧开了我们就灌热水瓶了如果我们在壶嘴上套根管子通到浴室那就可以洗桑拿了水壶就成小锅炉了。要注意的是这时水壶中的水永远是100?水壶出口处的蒸汽温度也是100?为什么不是110?不是90?这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100?这是水的物理性能所决定了的。在青藏高原大气压力较低水70?左右就开了没有高压锅就只能吃夹生饭而在高压锅里温度可达到110?因为高压锅排气阀的重量刚好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力实际是2个大气压。一般小型锅炉可烧4Kg/CM2表压力蒸汽蒸汽温度也接近140?锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是140?。煤气炉的火头温度可达1000?左右火头将热量传递给水使水的温度上升直达沸点一公斤水从沸点到烧干全部变成蒸汽将从煤气火头中带走的热量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中的煤燃烧温度在1200?左右没有锅炉中水的降温锅炉中的排管将被烧塌。从我们的角度来讲在这里的水就是制冷剂。 反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠雾气放出热量使浴室内温度上升同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水在蒸汽变成水的时候小水珠的温度是100?这是一个冷凝过程。当然小水珠会继续放出热量而降低温度等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时只有30?左右了这就不是冷凝过程了而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀室内供热排管中热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器如果供应的蒸汽压力是1Kg/CM2表压力实际是2个大气压热水汀表面温度就是110?热水汀向室内空气散发热量使室内温度上升而蒸汽就在热水汀内冷凝成水如果向室内散发了539大卡热量热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲这整个过程就是煤燃烧的热量被水吸收而沸腾成为蒸汽蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀热水汀的表面向空气散发了热量蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水这水可通过设备回到锅炉继续使用。 现在回到制冷的四大要件 ?压缩机与空气压缩机原理一样 ?冷凝器可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器锡锅 ?蒸发器可以理解为上面所讲的水壶或锅炉 ?节流阀可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间加一只阀开小一点让蒸馏下来的水流进锅炉继续使用不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回热水汀这一点与我们制冷不同因为整个系统是均压的而制冷系统冷凝部分是高压的节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器让蒸发器处于正常的制冷工作状态。 在制冷行业中制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂。 吸收式制冷机就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是F12。 在大冷库的制冷系统中用的是液态氨不是氨水液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到它在一个大气压下的蒸发温度是-33.3?。如果将液氨从常温的钢瓶中放出一出钢瓶它立即变为-33.3?的液氨因为外界是一个大气压如果流到水泥地上水泥地的温度立刻使它沸腾这是水泥地的热量传给了液氨使液氨蒸发成汽态氨水泥地的局部也很快降到-30?左右如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤要使液氨全部蒸发光他必需从水泥地上吸收326大卡热量吸收多少蒸发多少吸不足326大卡热量就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里再将金属盆底接触水面水的热量立刻传给液氨液氨受热沸腾水也很快结冰如果将盆悬挂在空中盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温降了温的空气在下降周围热空气立即来补充在盆下面可以看到带着雾的冷空气在缓缓降 下。这个盆就是蒸发器。 至于蒸馏器有人看过有人没看过但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象或者农村吊酒的锡锅原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽缸盖外是冷空气水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气失去了一定热量的水蒸汽在缸盖里表面凝结成水这就是冷凝器的原理上面讲的热水汀也是同样原理。 现在讲库房里的制冷进行过程液态氨在蒸发器排管中如果处于0.3Kg/CM2表压力状态应该是0.03Mpa表压力出于习惯的方便还是用Kg/CM2它的沸腾温度应该是-28?而蒸发器外是-18?的冷库如果有高于-18?的商品进库商品中的热量很快传给了空气使空气温度上升到比如-15?-15?的空气又将从商品中传来的热量传给了-28?的液氨液氨吸收了热量温度不会上升而是沸腾蒸发为气体氨蒸汽这样空气来来回回的传送商品中的热量逐步减少温度逐步降低最后降到-18?制冷就可以结束了这是蒸发器的工作任务库内空气向蒸发器传递多少热量蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品中的热量外还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量开门时空气带进的热量使库温不时的上升所以需要定时开机降温。 但是如果没有压缩机的参与蒸发器的工作是不能持久的因为液氨受热蒸发成为氨蒸汽氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间蒸发器中的压力也就逐步升高压力升高液氨的沸腾温度就会上升最后压力升到1Kg/CM2表压力时温度也上升到-18?左右液氨与冷库的温度相同由于温度平衡热量就无法向液氨传递了制冷也就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走使蒸发器中的压力一直保持在我们生产需要的0.3Kg/CM2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发压力蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去的而是排到冷凝器中氨蒸汽被压缩到冷凝器后冷凝器的压力会逐步升高而后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的氨蒸汽被压缩机从蒸发器抽出而后压缩到冷凝器中那么压缩机就完成了输送热量的任务。 现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中带着大量冷库中的热量压力不断升高温度也随着压力的升高而升高比如说压力升高到表压力14Kg/CM2温度也就对应升到39?如果在冷凝器管外供给34?的冷却水那冷凝器中的氨蒸汽就会向传送出热量每向冷却水送出264大卡热量冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成液态氨并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路那冷凝器中的压力就继续升高到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度在表压力14公斤/平方公分时不是39?而是100?以上。这是因为电动机带动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功转换成热量的缘故也即热功当量这可以在我们给自行车打气时打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机对氨蒸汽做了1KW的功就对氨蒸汽附加了860大卡的热量这一部分热量是显热它加热了氨蒸汽使氨蒸汽温度上升这种热量传送给冷却水后不会被冷却水冷凝成液氨只会降低温度只有当氨蒸汽温度降到39?时才进行真正的冷凝工作在冷凝工作连续进行时只要压力不变温度也不会改变。这时的温度叫冷凝温度这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。 冷凝器中冷凝下来的液氨可以送到蒸发器中继续使用但必需用节流阀进行控制要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中那就乱套了。节流阀必需调节到蒸发器中有确当的液氨补充这就是节流阀的工作任务。 总结一下首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量蒸发成氨蒸汽氨蒸汽包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器并压缩成高压、高温的氨蒸汽这时候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量冷凝器中的氨蒸汽将热量传送给温度较低的冷却水失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨节流阀 将冷凝下来的液氨再有节制的补充给蒸发器使蒸发器能够连续地工作整个工作过程就是将低于-18?的制冷对象中的热量强制送到30多?的冷却水中去使制冷对象失去热量温度降到我们所需要的-18?而冷却水吸收了热量后又通过水蒸汽的蒸发将热量传送给了大气或者说是风将热量吹走了。 这就是制冷全过程。