基于压缩机的制冷基本原理


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基于压缩机的制冷基本原理


基本物理原理

在分析基于压缩机的冷却系统的工作原理时,必须牢记三种物理现象:

气体受压缩后温度会升高。 相反,当气体膨胀时,温度会降低。这是热力学第一定律产生的现象之一。

纯液体的温度在沸腾或冷凝时保持恒定。若测量水沸腾时的温度,只要存在液态水,温度将恒定在212°F或100°C。气体冷凝后,系统温度将保持恒定,直到所有气体转化为液体。

流体相变需要大量能量。与使特定量的水从32°F升至211°F相比,完全煮沸相同量的水需要更多能量。这意味着相变期间可存储并释放大量能量。




制冷循环

制冷循环是一个持续过程。制冷剂从压缩机移动到冷凝器,通过计量装置再到蒸发器,然后循环重复(见图1)。

顾名思义,压缩机从蒸发器接收低压气体,并将其压缩转化为高压气体。 随着气体压缩,温度上升。

然后,热的制冷剂气体流至冷凝器。冷凝器是一种换热器,使用较冷的流体(通常是环境空气)冷却制冷剂。当制冷剂流过该换热器时,便冷凝为热液体。液态制冷剂离开冷凝器并流向系统的计量装置。

计量装置可以是膨胀阀或毛细管,用于产生压降。如前文所述,液体的温度和沸点随压力的降低而降低。随着制冷剂液体蒸发,液-气混合物的温度下降。冷的制冷剂随后流至蒸发器。

蒸发器是另一个换热器,它允许热量在热源和制冷剂之间移动。在冷却装置中,热源是流入设备的冷却液。制冷剂以低温气液混合物的形式进入蒸发器。通过设计,热源的温度可始终高于制冷剂沸点。从热源吸收热量后,制冷剂在蒸发器中蒸发,蒸发时的温度保持恒定。随后,制冷剂以气体的形式离开蒸发器,进入压缩机,并再次循环。


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