一、過(guò)冷
“過(guò)冷”: 就是將冷凝后的飽和液體通過(guò)某種裝置(如過(guò)冷器)和方法進(jìn)行再冷卻,使其溫度低于冷凝壓力下的飽和溫度,稱之為過(guò)冷。
把過(guò)冷前的液體溫度與過(guò)冷后的溫度相比較,差值為“過(guò)冷度”。
如圖:
過(guò)冷度在壓焓圖的表示:
舉例說(shuō)明,如下圖所示:
以R22冷媒為例,假設(shè)冷凝器內(nèi)的壓力為1.64MPa,則飽和溫度為45℃。飽和狀態(tài)的A-B間為45℃,A-B間冷媒為氣液混合狀態(tài)(潛熱)。B-C間所有的氣體已經(jīng)變?yōu)橐后w,狀態(tài)為全液體狀態(tài),并且不斷向周圍散熱,使溫度繼續(xù)下降(顯然),譬如降至40℃ 。這時(shí)冷凝器出口溫度比冷凝器內(nèi)的溫度低5℃,這種狀態(tài)稱為過(guò)冷,我們稱這時(shí)流出的冷媒有5℃的過(guò)冷度。
工程上,一般將排氣壓力近似看作冷凝壓力,排氣壓力對(duì)應(yīng)的飽和液體溫度和冷凝器出口液體的溫度之差,作為過(guò)冷度。之所以這樣近似,是因?yàn)槔淠鞯膲航迪鄬?duì)于蒸發(fā)器而言較小。排氣壓力與真正的冷凝壓力差值較小,采用這樣的近似帶來(lái)的誤差,可以忽略。
二、過(guò)熱
過(guò)熱前的飽和溫度與過(guò)熱后的飽和溫度之差,稱為過(guò)熱度。
在一定的壓力下,溫度高于飽和溫度的蒸汽,稱為過(guò)熱蒸汽。制冷壓縮機(jī)排氣管處的蒸汽溫度,一般都高于飽和溫度,故都屬于過(guò)熱蒸汽,稱之為“排氣過(guò)熱”。
1、有害過(guò)熱:
由于回氣管(吸氣管)的長(zhǎng)度和隔熱程度,使管內(nèi)的蒸汽與外界傳遞而加熱,這種現(xiàn)象稱之為“吸氣過(guò)熱”或“管道過(guò)熱”。這種過(guò)熱會(huì)使壓縮機(jī)的吸氣溫度升高,吸入蒸汽的比容增大,導(dǎo)致單位容積制冷量降低,壓縮機(jī)的制冷量減少,這對(duì)制冷循環(huán)是不利的,在這問(wèn)題上稱為“有害過(guò)熱”。
因此,要求在吸氣管道上必須做好隔熱,盡量縮短吸氣管的長(zhǎng)度,以減少這種有害過(guò)熱。
2、有益過(guò)熱:
在使用膨脹閥的氟制冷系統(tǒng)中,應(yīng)用過(guò)熱度來(lái)調(diào)節(jié)熱力膨脹閥的開(kāi)啟度,這種現(xiàn)象稱之為“有益過(guò)熱”。同樣,氟蒸汽在經(jīng)過(guò)回?zé)岷螽a(chǎn)生的過(guò)熱,也屬于有益過(guò)熱。
同樣舉例說(shuō)明,如下圖所示:
假設(shè)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力為0.49MPa,則飽和溫度為5℃。飽和狀態(tài)的A-B間為5℃ , A-B間冷媒為氣液混合狀態(tài)(潛熱)。B-C間所有的液體已經(jīng)變?yōu)闅怏w。狀態(tài)為全氣體狀態(tài),并且周圍的熱量將會(huì)侵入,使溫度繼續(xù)上升(顯熱),譬如升至10℃。這時(shí)蒸發(fā)器出口溫度比蒸發(fā)器內(nèi)的溫度高5℃。這種狀態(tài)稱為過(guò)熱,我們稱這時(shí)流出的冷媒有5℃的過(guò)熱度。
應(yīng)用舉例
以過(guò)熱度為例進(jìn)行舉例,下圖是室內(nèi)機(jī)的蒸發(fā)器到壓縮機(jī)之間的一段管路,我們說(shuō)壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,一定要保證回壓縮機(jī)的冷媒是氣體狀態(tài)(如果有液體回到壓縮機(jī)易導(dǎo)致壓縮損壞)。
因此空調(diào)機(jī)需要通過(guò)檢測(cè)壓縮機(jī)回氣溫度和回氣壓力(并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的飽和溫度),用這兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值得出冷媒的過(guò)熱度,以便可以通過(guò)控制,確保壓縮機(jī)回氣為氣體狀態(tài)。
THo-S是回氣溫度傳感器:用于檢測(cè)回氣溫度。
PSL是低壓壓力傳感器:用戶檢測(cè)回氣壓力。
過(guò)熱度(SH)=Tho-S(回氣溫度)—(PSL檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)飽和溫度)
制冷系統(tǒng)為什么一定需要過(guò)冷度?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),制冷系統(tǒng)如果沒(méi)有過(guò)冷度,那么制冷劑在液管中會(huì)有“閃發(fā)”,制冷效果降低。對(duì)于風(fēng)冷冷凝器,3-5℃的過(guò)冷度比較合適。制冷系統(tǒng)正常循環(huán)時(shí),冷凝器的出口一般都會(huì)有一定的過(guò)冷度。如果沒(méi)有過(guò)冷度,兩相冷媒中的液體在“液管”中壓力稍有損失,液體就會(huì)【閃發(fā)】,飽和液體由于壓力的降低必然會(huì)蒸發(fā)。液體蒸發(fā)會(huì)吸收周圍的熱量,剩余的液體隨之降溫,又達(dá)到相應(yīng)壓力下的飽和溫度,就這樣兩相冷媒邊前進(jìn),邊閃發(fā),邊飽和,直到到達(dá)蒸發(fā)器入口。最終到達(dá)蒸發(fā)器的兩相冷媒的干度就會(huì)比設(shè)計(jì)的干度大很多,液相成分減小,就無(wú)法滿足蒸發(fā)器的蒸發(fā)量,制冷效果當(dāng)然會(huì)降低。
另外具有一定的過(guò)冷度,才有可能繪制出令人可信的壓焓圖。對(duì)于基本的單級(jí)壓縮式制冷系統(tǒng),壓焓圖上有四個(gè)點(diǎn),分別是:
① 壓縮機(jī)吸氣口—過(guò)熱蒸汽;
② 壓縮機(jī)排氣口—過(guò)熱蒸汽;
③ 冷凝器出口—過(guò)冷液體;
④ 蒸發(fā)器的入口—兩相冷媒。
①、②和③點(diǎn)都是單相狀態(tài),根據(jù)壓力和溫度值,可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的焓值。
根據(jù)壓力和焓值,可以在壓焓圖中確定位置;
蒸發(fā)器的入口為兩相冷媒,即使知道壓力和溫度值,也難以計(jì)算出焓值。但是節(jié)流裝置一般外表面積較小,散熱忽略,冷媒經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置可以近似作為等焓降壓過(guò)程。所以③點(diǎn)的焓值可以近似等于冷凝器出口的焓值。如果冷凝器的出口為兩相或飽和液,則難于得到焓值。四個(gè)狀態(tài)點(diǎn),缺少兩個(gè)點(diǎn),則不能畫出系統(tǒng)的壓焓圖。
制冷系統(tǒng)過(guò)冷度的意義
為什么在兩相狀態(tài),不能根據(jù)壓力和溫度計(jì)算出對(duì)應(yīng)的焓值。因?yàn)樵趦上鄥^(qū)中,壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的,一個(gè)飽和壓力對(duì)應(yīng)一個(gè)飽和溫度。壓力線與溫度線,在兩相區(qū)中是一條重合的水平線。
因?yàn)闇y(cè)量誤差,測(cè)量得到的壓力值和溫度值,很難做到一一對(duì)應(yīng):
①如果溫度值小于壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度,則說(shuō)明是過(guò)冷液體;
②如果溫度值大于壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度,則說(shuō)明是過(guò)熱氣體。
這與前面的條件,冷媒是兩相狀態(tài),相矛盾。
那可不可以說(shuō),冷媒處在測(cè)量得到的壓力值的飽和液或飽和線上呢?焓值用其飽和液或飽和氣的焓值代替。
這也不可以,因?yàn)轱柡蜏囟壬舷孪嗖?.1度,其對(duì)應(yīng)的焓值就會(huì)相100~200kJ/kg。
兩相點(diǎn)在壓焓圖的實(shí)際的位置,究竟是在飽和液線上,還是飽和氣線上,或之間的水平線上的某個(gè)位置,這都難以確定。
所以一定要有充分的過(guò)冷度或過(guò)熱度,才可以計(jì)算其對(duì)應(yīng)的焓值。