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动力,因我们而不同*

压缩机制冷基本原理

在尝试理解基于压缩机的冷却系统的工作原理时,必须牢记以下三个物理现象:

基本物理原理

气体被压缩时,其温度会升高。相反,气体膨胀时,其温度会降低。这是热力学第一定律的推论之一。

纯液体在沸腾或冷凝过程中,其温度保持恒定。如果测量沸腾时水的温度,只要还有液态水存在,温度就会保持在 212°F 或 100°C 不变。当气体凝结时,系统的温度会保持恒定,直到所有气体都转化为液体为止。

Eaton compressor based refrigeration system

液体发生相变需要消耗大量的能量。将一定量的水完全煮沸所需的能量,比将同等量的水从 32°F 加热到 211°F 所需的能量更多。这意味着仅在相变过程中,就可以储存并释放出大量的能量。

制冷循环

制冷循环是一个连续的过程。制冷剂从压缩机流向冷凝器,经过节流装置,再流入蒸发器,随后循环重复(见图 1)。

压缩机接收来自蒸发器的低压气体,并通过压缩将其转化为高压气体;随着气体的压缩,温度随之升高。

随后,温度较高的制冷剂气体流向冷凝器。冷凝器是一种热交换器,它利用较冷的流体(通常是环境空气)来冷却制冷剂。当制冷剂流经该热交换器时,会凝结成高温液体。液态制冷剂从冷凝器出来,流向系统的节流装置。

节流装置可以是膨胀阀或毛细管,其作用是产生压降。如前所述,液体的温度和沸点会随着压力的下降而降低。部分液态制冷剂会汽化,液气混合物的温度随之下降。随后,冷却后的制冷剂流向蒸发器。

蒸发器是另一种热交换器,它使热量能在热源与制冷剂之间传递。在冷水机组中,热源是流入设备的冷却液。制冷剂以温度较低的气液混合物形式进入蒸发器。根据设计,热源的温度始终高于制冷剂的沸点。在蒸发器中,制冷剂在吸收热源热量的同时汽化。汽化过程中,制冷剂的温度保持恒定。随后,制冷剂以气态形式离开蒸发器,进入压缩机,循环由此重新开始。