蒸气压缩式制冷循环是采用相交制冷方法,依靠低温低压制冷剂液体大量池吸收汽化潜热相变为气体而制冷,且是以消耗电能来作为非自发过程能量转换的补偿,是应用最普遍、技术最成熟的一种制冷方法。目前这种方法是应用最普遍、技术最成熟的制冷方法。
蒸气压缩式制冷循环系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件及燕发器组成,制冷剂在系统中不断循环.通过自身热力状态的改变来实现制冷目的。制冷剂在循环过程中均伴随着热量的交换,而热量的交换可用焙差求得。因此,压焓图就显得十分重要。
制冷刘在制冷过程中,总是由液态吸热而汽化,再由气态放热而液化的不断循环,这个过程呈现出各种不同的热力状态。
(1)蒸发与沸腾
蒸发是指在任何温度下在液体表面上缓慢进行的汽化现象。不同的液体蒸发的快慢不同。同一种液体若温度越高,蒸发表面积越大,液面上蒸气的密度越小,则蒸发速度越快。
沸腾是指在液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象。一定压力(即液面上所承受的压力)下,液态工质必须达到——定温度才能沸腾。在沸腾过程中,虽然外界继续对液体加热,但它的温度始终保持不变,而且蒸气与液体的温度相同。液态工质沸腾时的湿度称为沸点或称汽化温度。工质的沸点与液面上所承受的压力大小有关:压力越高,沸点越高:反之.沸点越抵。所以沸腾不仅可以通过加热的方法实现,也可以通过减压的方法实现。工质的沸点与其压力之间存在着一一对应的关系。
液态制冷剂在蒸发器内吸热汽化是典型的沸腾过程,只是通常习惯称之为蒸发。那么.沸腾时不变的温度则称为蒸发温度。只有当蒸发器内压力改变,蒸发温度才随之改变。同一制冷剂在饱和状态时每一个压力值下.度,这与蒸发温度相对应的压力,称之为蒸发压力。
(2)冷却与冷凝
物体放出热量时,其温度降低或不变。如果物体放出热量明物体没有发生集态的变化,这种过程称为冷却。物质集态由气态转变为液态称为冷凝。冷凝与汽化互为逆过程,制冷剂在冷凝器中首先是向冷却介质(水或空气等)放出显热而降低温度,当温度达到某一位时,制冷剂气体仍在向外敌热,但温度值却不变,只是由气态转化为液态,显然,这里放出的是潜热。此时的不变温度称之为冷凝温度。问一制冷剂在压力高时则冷凝温度高.在压力低时则冷凝温度低,这与冷凝温度相对应的压力称之为冷凝压力。
(3)饱和状态勺于度
在密封容器中,随着液体不断地吸热汽化,液面上方蒸气分子的密度将逐渐增大,被碰回液体中的分子数目也随之增加,最后在单位时间内汽化与冷凝的分子数日相等,波面上方的蒸气密度将不再增加。这时气液两态之间达到了动态平衡,称为饱和状态.此时的蒸气称为饱和蒸气,液体称为饱和液体。未达到饱和状态的液体,则称为未饱和液体。
(4)节流与增压
在蒸气压缩式制冷循环中需将高压制冷剂液体通过节流元件而降压,成为易汽化的低压液体,此过程称为节流。在制冷系统中,有时为了把制冷剂从—个容器送至另一个容器,需要外界提供一定的动力,使压力增大;或者,为了使制冷剂在常温下能够冷凝,必须提高其压力。增压设备常用泵或压缩机等。