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 /平方公分时，不是+39?，而是+100?际上压缩机的排出温度，在表压力14公斤 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。