熱泵制冷原理(lǐ)闡述

1、熱泵基本組成 

　　如(rú)圖1.1所示，蒸發器、壓縮機、冷凝器和(hé)節流閥（毛細管）是蒸汽壓縮式制冷系統的(de)四個必不可(kě)少的(de)基本部件。制冷劑（雪種）在制冷系統中循環流動，方向見圖。蒸汽壓縮式制冷系統使用的(de)制冷劑有：氟利昂12和(hé)22（代号R12、R22）等。

2、工作原理(lǐ)

由壓縮機排出的(de)高(gāo)溫高(gāo)壓的(de)制冷劑氣體進入冷凝器內(nèi)，經過冷卻介質（水或空氣）冷卻後凝結成液體，從冷凝器排出的(de)液體又經過膨脹閥（毛細管）節流降壓，在降壓過程部分液态制冷劑氣化，成為(wèi)低(dī)溫、低(dī)壓下的(de)濕蒸汽，進蒸發器內(nèi)，液态制冷劑在等壓下吸收被冷卻介質（水或空氣）加入的(de)熱量而氣化，氣化後的(de)低(dī)溫低(dī)壓蒸氣回到壓縮機，如(rú)此不斷的(de)循環。被冷卻後的(de)介質如(rú)是水，則降溫後

的(de)水可(kě)送入安裝于空調各房間內(nèi)的(de)風機盤管，以實現各房間的(de)空調，這種系統稱為(wèi)水管式系統。被冷卻介質也可(kě)直接使用空氣，将降溫後的(de)空氣用風管分别送入房間內(nèi)，這種系統稱之為(wèi)風管式系統。（冷卻為(wèi)水的(de)稱為(wèi)水源，使用空氣稱為(wèi)空氣源）。

 

理(lǐ)論循環在壓焓圖上的(de)表示如(rú)圖1.2所示。所謂理(lǐ)論循環是指：1.制冷劑氣體在壓縮機中的(de)壓縮過程為(wèi)可(kě)逆的(de)等熵過程。2.制冷劑氣體和(hé)制冷劑液體在冷凝器和(hé)蒸如(rú)器進行的(de)冷凝和(hé)蒸發過程都在理(lǐ)想的(de)無任何阻力的(de)條件下進行的(de)。3.制冷劑在膨脹閥內(nèi)進行的(de)降壓過程中所作的(de)外功全部轉化為(wèi)熱量加入制冷劑本身，故制冷劑的(de)焓值不變，但由于在膨脹過程中進行的(de)*端不可(kě)逆過程，所以在圖上不能用實線表示，而隻能以虛線表。

 

圖1.2中吸氣狀态1點為(wèi)蒸發壓力Pe下的(de)包和(hé)蒸氣，1－2表示制冷劑蒸氣在壓縮機中的(de)等熵壓縮過程，排氣狀态2處于過熱蒸狀态，可(kě)通過冷凝壓力Pc的(de)等壓線與壓縮機中等熵壓縮過程的(de)交點來确定。2－3表示制冷劑氣體在冷凝器中的(de)等壓冷凝過程。3點表示制冷劑出冷凝器時的(de)狀态，它是在冷凝壓力Pc下的(de)包和(hé)液體，由Pc等壓線與包和(hé)液體的(de)交點來确定，3－4虛線表示制冷劑通過膨脹閥時的(de)節流過程。4點是通過3－4等焓線與Pe等壓線的(de)交點來确定的(de)。4－1表示制冷劑在節發器內(nèi)的(de)吸熱氣化過程，制冷劑在蒸發器內(nèi)不斷氣化直至全部變成包和(hé)蒸氣為(wèi)止。在蒸發壓力Pe下的(de)包和(hé)蒸氣1重新回到壓縮機，完成了蒸發壓縮理(lǐ)論循環。

 

制冷循環的(de)性能指标有：單位制冷量、單位體積制冷量、單位冷凝熱和(hé)制冷系數等。

 

（1）、單位制冷量是指壓縮機每壓縮1kg吸入氣體在蒸發器內(nèi)所制取的(de)冷量（kj/kg）

　　　qe=h1-h4=h1-h3

    也可(kě)用下式表示：

　　　qe =r(1-x4)

   式中　　　r――制冷劑在蒸發溫度為(wèi)T時的(de)氣化潛熱（kj/kg）

          x――制冷劑節流後濕蒸汽的(de)幹度。

 

      （2）、單位體積制冷量是指壓縮機每吸入1m3制冷劑蒸氣（吸氣狀态）在蒸發器內(nèi)所制取的(de)冷量（kj/m3）。

qve=(qe)/(v1)=(h1-h4)/v1

式中 v1——吸氣狀态下制冷劑蒸氣的(de)比體積（m3/kg）

     (3)、單位壓縮功是指每1kg制冷劑在壓縮機內(nèi)的(de)耗功（kj/kg）

w=h2-h1

 

     (4)、單位冷凝熱是指每1kg制冷劑在冷凝器內(nèi)的(de)排熱量（kj/kg）

qC=h2-h3

     根據熱力學(xué)定律制冷劑在循環中的(de)吸熱量與排熱量相等的(de)原理(lǐ)

qC=qe +w

 

(5)、     制冷系數或稱制冷性能系數COP。制冷系數εc或制冷性能系數COP定義為(wèi)制冷循環的(de)單位制冷量qe與單位耗功w之比：即

εc= qe/ w=(h1-h4)/(h2-h1)

制冷系數是制冷循環的(de)一(yī)個重要經濟指标，它與制冷劑的(de)種類、冷凝溫度、蒸發溫度、等因素有關。εc愈大表示循環的(de)經濟性愈好。

 

标準工況和(hé)空調工況

 

為(wèi)了評定和(hé)比較制冷壓縮機的(de)性能，我國規定了新系列活塞式制冷壓縮機的(de)标準工況和(hé)空調工況，作為(wèi)計算制冷壓縮機制冷量的(de)統一(yī)工作溫度條件。對于使用R22作為(wèi)制冷劑的(de)制冷壓縮機，

标準工況和(hé)空調工況的(de)規定見表1-1

 

 工況 蒸發溫度   吸氣溫度  冷凝溫度  過冷溫度

 标準工況  -15℃  +15℃  +30℃  +25℃

 空調工況  +5℃  +15℃  +40℃  +35℃

 

    标準工況是指制冷機在一(yī)種特定工作溫度條件下的(de)運轉工況。常用制冷劑在标準工況下工作溫度為(wèi):制造廠在機器的(de)銘牌上标出的(de)制冷量一(yī)般都是指标準工況下的(de)制冷量。

    空調壓縮機的(de)測試工況（空調工況）是其名義制冷量的(de)測試工況。通常為(wèi)蒸發溫度5 ℃冷凝溫度40 ℃吸氣溫度15℃ 過冷溫度35 ℃環境溫度30±5℃。

　　制冷壓縮機由于使用的(de)工質和(hé)使用條件的(de)不同，有不同的(de)制冷量。為(wèi)了比較壓縮機的(de)制冷能力，制定了幾種工況。其中标準工況和(hé)空調工況是常用來比較壓縮機制冷能力的(de)兩種工況。

　　國産壓縮機的(de)标準工況：工質為(wèi)R12、R22，蒸發溫度－15℃，吸氣溫度15℃，冷凝溫度30℃，過冷溫度25℃。

• 上一(yī)篇：傳統烤房與佰衡高(gāo)溫熱泵烤房運行對比
• 下一(yī)篇：熱泵、制冷劑、載冷劑淺析