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标题: 请问氨作为压缩机的制冷工质,与别的制冷工质相比有什么特点吗? [打印本页]
作者: miaomiaolvlv 时间: 2006-6-14 19:04
标题: 请问氨作为压缩机的制冷工质,与别的制冷工质相比有什么特点吗?
这个问题我在书上找不到答案。谢谢大侠们帮助！希望大家说得详细一点儿。
[em04]
作者: 黄高工 时间: 2006-6-20 12:06
制冷剂知识( l% H' m/ R& [( G" e8 n& _: z e
CFC - 氟氯碳化物(Chloro Fluoro Carbons)* j% @3 J9 h9 }, y2 h, |! R
R-12, R-502
: r2 i) S. A5 e* IHCFC - 氫氟氯碳化合物(Hydro Chloro Fluoro Carbons)
0 M& f: V1 z2 v( F! b+ u2 BR-22
% j; K4 ~! U1 iHFC - 氫氟碳化合物(Hydro Fluoro Carbon)
" k0 c3 t3 C: `0 p! B8 ?& u# pR-134a, R-404A, R-407C, R-410A, R-507: u' f* a0 K. q* l& r* h) }
‘天然物’
" t/ ]4 i% G7 F- ^ A8 RR-290, R-600a, R-717, R-744
( i! a4 l) q3 ]‘混合物’7 ?' L8 q/ Q- s8 x9 @
R-290 和 HFC 混合 0 O9 q' C0 @% N9 d9 ~
‘混合物’
6 ~& ^) C6 A( U9 N# t% `R-290 - 丙烷 (C3H8 )$ Y5 g3 g# v- [0 S$ e) A. d$ f
R-600 - 丁烷 (C4H10)9 ]0 ?6 \. R1 V8 E% n* n y/ D
R-600a - 異丁烷 (C4H10)
- G& ^8 K4 o+ O( |6 q N. AR-717 - 氨 (NH3 )
% C+ t; H5 J B u5 ?$ K+ d& _R-744 - 二氧化碳(CO2 )
5 G+ X9 a5 |( d: [6 B. t: r% T1 U家用; B2 k2 k/ j: ^; @$ O; C( f
R-134a, R-600a®R-12
$ Z) H2 O1 C, K5 w3 ]工商業/ _# F# W* J6 e+ n% y9 l* G
R-22, R-134a, R-404A, R-407C, R-410A,®R-502 9 Q" |4 r6 f6 h/ @9 n! X
R-507, R-717, R-7441 S/ v0 Q- E5 m4 {! N' p0 F' u
汽車 A/C) I! J0 Z3 ]1 G5 B/ X$ j0 |; `
R-134a, R-744®R-12
6 C8 j' L6 P& f" k$ b6 {. _: `共沸物致冷劑(Azeotropic Refrigerant)
2 g! N' |3 e/ g: P混合物成分 以不同的速率蒸发
7 \: X0 v0 `) X5 I2 V蒸發时, 液態混合物成分将變化1 o# z: v+ w6 L |
蒸發时, 液態致冷劑的沸點将變化
作者: 黄高工 时间: 2006-6-20 12:11
作者: 黄高工 时间: 2006-6-20 12:14
最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器；
7 R+ r6 \) h2 ?, C& q' u# q/ M我们日常使用的电冰箱，正好由这四要件加上箱体组成，箱体就好像冷库。不过电 1 v k/ l! U4 l$ [
冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷 : G' r" S* E7 {) `
两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出 2 Z% C$ T) O6 v: _
“冷”来。那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说 5 G( s P; U& T M- K
今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热， ! G0 U8 y2 v4 e, ^5 T& ~6 q& E
但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学
9 [, X i/ _7 K4 H/ h1 I; p中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了吗？ 8 C2 i! @# {# E
你说打冷了，这个冷是指－18℃；老总问，水果库温度稳定吗？你说很稳定，这回 * }1 s- A6 \% C
答的含义是水果库温度稳定在±0℃了，这是我们这个行业对冷的定义。但是我们
( z# j4 ?: f ]. [, x还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。 , u. T% {+ p- j4 _
什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上，
6 Z+ k, P p3 \" V3 I8 e' ^0 j4 w9 |. M没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热， : h7 r& \. G. f }& w/ @
反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤 & H& X- T, Q; t4 C: G, B
水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外 4 U$ H. } l0 v5 a
界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。 ; R! [" A5 R# R- x/ r
如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板
. |7 }$ O7 V4 Z降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上，那就更直观了。
, J# v9 P; N6 ^. {5 J( ~# g4 K在上述的制冷过程中，如果钢板的大小一定，并排除外界空气的降温因素，那么钢 * I/ o4 y# F/ k% [! u
板降了多少度，是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、
& Q# \ Y" V+ A4 [‘大卡’、‘℃’等物理量，我想学过物理的人都能理解。
: `0 }+ _ G0 D, Q! b, q! z初中物理就讲到，热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低
9 x9 q& Q j5 C2 y! Y& B的物体，绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。
$ z7 K! f& G7 b; | n0 ^$ y我们的目的就是通过制冷系统，将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷 " ?& ^; T/ C5 C; ]6 a8 L
剂传递，达到降低商品温度的目的。 3 y0 T+ L* Y# [! U, \' W/ O1 r9 {
我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的，它们的热传导公
4 T* t. ]! T+ ?1 D' |式也完全一样，我们先以锅炉作比拟，进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。 V, Y" _& [" R9 c
上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉，不过水烧开了，我们就灌热水瓶了，如果我们
4 w% F. J1 B9 m5 F7 c8 J1 |% r, R在壶嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壶就成小锅炉了。要注意的
F8 |) A; T3 {* A是这时水壶中的水永远是100℃，水壶出口处的蒸汽温度也是100℃，为什么不是 : C* K6 Z9 Z" ~4 V# K* t# p# [' Y. v
110℃，不是90℃？这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃，这是水的物理
) t2 {7 S2 Q4 G5 c/ @1 q7 o/ ^- \性能所决定了的。在青藏高原，大气压力较低，水70℃左右就开了，没有高压锅就
3 a9 }0 F7 Y0 H只能吃夹生饭，而在高压锅里，温度可达到110℃，因为高压锅排气阀的重量，刚
' d0 C% ^# `4 E7 c' c) ~好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力（实际是2个大气压）。一般小型锅炉可烧
' }3 _# j+ j% T2 M' E3 c4Kg/CM2表压力蒸汽，蒸汽温度也接近140℃，锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是
Z; ~7 q3 X$ ?140℃。煤气炉的火头温度可达1000℃左右，火头将热量传递给水，使水的温度上
9 z# H# T$ ~ J7 |, x升直达沸点，一公斤水从沸点到烧干（全部变成蒸汽），将从煤气火头中带走的热
/ @# s% j" Z7 ?量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的，接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中 , ^% h! x5 A. \" |, `1 a
的煤燃烧温度在1200℃左右，没有锅炉中水的降温，锅炉中的排管将被烧塌。从我 6 i5 P9 K, a' [& \
们的角度来讲，在这里的水就是制冷剂。
5 u9 I1 t8 Y, f$ U9 ^8 Y% @/ \% P反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠（雾气），放出热量使浴室内温度上升，
( V6 c7 }$ ^& u- L2 j同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽，汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水，在 ; p" H9 c, U* X. P$ Z- x% o; ]
蒸汽变成水的时候，小水珠的温度是100℃，这是一个冷凝过程。当然小水珠会继
: P: u3 q+ F- T9 p" i1 L N" }* }续放出热量而降低温度，等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时，只有30℃左右
+ i' S0 j) z7 D. }. \# X了，这就不是冷凝过程了，而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀 - X/ _: t# ~7 C; p3 M4 E( Y+ w
（室内供热排管）中，热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器，如果供应的蒸汽压力是 & U9 i3 i' b" i0 Q+ p
1Kg/CM2表压力（实际是2个大气压），热水汀表面温度就是110℃，热水汀向室内
- |# b" ~: ]% G) T空气散发热量，使室内温度上升，而蒸汽就在热水汀内冷凝成水，如果向室内散发
' W5 U$ X# l% y) U' }- {' A, D了539大卡热量，热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲，这整个过程就是
% d5 R0 `3 R0 z2 k0 e; g$ B煤燃烧的热量被水吸收而沸腾，成为蒸汽，蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀，热 $ o# Y! ~& m/ S5 d. h& d
水汀的表面向空气散发了热量，蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水，这水可通过 . s; s' Z& i6 u8 T% y; x
设备回到锅炉继续使用。 9 N. O% V7 c5 ^/ `6 R$ J' M
现在回到制冷的四大要件：
3 @5 d; l9 r5 a6 k/ Q) O①压缩机，与空气压缩机原理一样；
. F" L d7 \% v% s" ?②冷凝器，可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器（锡锅）；
. g0 f6 K: f3 h4 b9 m& ^! c% q③蒸发器，可以理解为上面所讲的水壶或锅炉； $ T' s/ I, D3 I3 c' F% E _
④节流阀，可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间，加一只阀，开小一点，让
l6 V" ~0 i, s }. u蒸馏下来的水流进锅炉继续使用，不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回 1 O% r- H0 p6 z* h
热水汀，这一点与我们制冷不同，因为整个系统是均压的，而制冷系统冷凝部分是
* t, q$ d% c2 j2 w7 x+ ]高压的，节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器，让蒸发器处于正常的制冷工作状
* n# h7 Q1 i* A! d态。 % |: ~4 n8 h) \: f- I! ~( z
在电冰箱上制冷的四大要件是：
7 {; }1 _0 n) b4 V; I①压缩机，藏在冰箱后面，圆头圆脑的家伙； 8 B0 W" l: I8 q! {) L% ~0 Q
②冷凝器，就是在冰箱后面的散热片； 5 C% V9 T0 m) A# r! Y j2 H
③蒸发器，在初期的单门冰箱中的冻结框，可以看得很清楚，拆开无霜冰箱的内衬
4 z2 M1 `9 u1 B. P; |1 T* D8 g! n也能看到冷风机一样的翅片管； ; C) E) Z) N, }9 C
④节流阀，在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管，那就是毛细管。冰箱的外壳就 ) a" c3 ~* C3 L5 k, q
相当与冷库外体。 l- e% d1 H" a5 M" H$ y
在制冷行业中，制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂
6 z" p; c9 ~" F; C吸收式制冷机，就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是F12，在大冷库的制
# v) X# R4 t1 c" H; j冷系统中用的是液态氨（不是氨水），液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到， 0 H, n+ d* B. v# c$ ~/ }
它在一个大气压下的蒸发温度是－33.3℃。如果将液氨从常温的钢瓶中放出，一出
$ }5 x$ w# e/ o6 f% ]+ r( n钢瓶它立即变为－33.3℃的液氨（因为外界是一个大气压），如果流到水泥地上， ( g/ J7 O2 x" w9 |
水泥地的温度立刻使它沸腾，这是水泥地的热量传给了液氨，使液氨蒸发成汽态氨， - ]2 M( U2 K4 h. }* p
水泥地的局部也很快降到－30℃左右，如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤，要 & [2 q; ?8 r, r$ w$ T- K a9 M5 `1 a
使液氨全部蒸发光，他必需从水泥地上吸收326大卡热量，吸收多少，蒸发多少， ; }/ D5 G2 G; |1 l
吸不足326大卡热量，就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里，再 ! Y8 L& R. F! L- o
将金属盆底接触水面，水的热量立刻传给液氨，液氨受热沸腾，水也很快结冰；如
! M$ `2 U0 a' R$ p& X; Z; r果将盆悬挂在空中，盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温，降 ! J9 M- p# t; L0 i Q
了温的空气在下降，周围热空气立即来补充，在盆下面可以看到带着雾的冷空气在 / J7 `( W& o3 y7 q! l
缓缓降下。这个盆就是‘蒸发器’。 3 H0 f" z+ i. x: v$ m3 ?6 v! W
至于蒸馏器，有人看过，有人没看过，但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象，或者
8 i" K' r, ^+ ^: G5 m: t农村吊酒的锡锅，原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽，缸盖外是冷空气，
. Z, Z$ n! |1 Y8 y6 X( Q水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气，失去了一定热量的水蒸汽，在缸盖里表面
* P) C4 g G0 q! m3 Q' c y) R凝结成水，这就是冷凝器的原理，上面讲的热水汀也是同样原理。
0 ^7 B2 X R' o5 Y现在讲库房里的制冷进行过程：液态氨在蒸发器（排管）中如果处于0.3Kg/CM2表
, V+ T0 z; A) }- R3 f# D" l压力状态（应该是0.03Mpa表压力，出于习惯的方便，还是用Kg/CM2），它的沸腾
) V' X# z* E- s温度应该是－28℃；而蒸发器外是－18℃的冷库，如果有高于－18℃的商品进库， - a+ c( ]: S$ x2 V3 o7 X# e
商品中的热量很快传给了空气，使空气温度上升到比如－15℃，－15℃的空气又将 # p& O3 c7 Q, T1 \( T" p; H
从商品中传来的热量传给了－28℃的液氨，液氨吸收了热量温度不会上升，而是沸 / k) |- k e9 M) z4 `) c
腾蒸发为气体（氨蒸汽），这样空气来来回回的传送，商品中的热量逐步减少，温
' N2 c! X2 [3 U* h8 m( R/ s! X度逐步降低，最后降到－18℃，制冷就可以结束了，这是蒸发器的工作任务，库内
1 I K) W. A6 W7 w! ?& p* Z3 k5 E空气向蒸发器传递多少热量，蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品 ! R8 U x( G0 a* P% w
中的热量外，还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量，开门时空气带进
/ ]" ~3 C8 D& i5 n# ~2 E的热量，使库温不时的上升，所以需要定时开机降温。
* E, q3 q8 B) N/ g5 r但是如果没有压缩机的参与，蒸发器的工作是不能持久的，因为液氨受热蒸发成为
. K4 d0 D6 _ A- f. c0 i. a# s6 W氨蒸汽，氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间，蒸发器中的压力也就逐步升高，压力升高，
D$ P- R8 H6 {0 N2 I9 b% X液氨的沸腾温度就会上升，最后压力升到1Kg/CM2表压力时，温度也上升到－18℃ # ^9 J& h y, T0 V) A
左右，液氨与冷库的温度相同，由于温度平衡，热量就无法向液氨传递了，制冷也
. s/ L+ |, s _2 l* ? Z就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走，使蒸发器中的压力 ) q9 d, i. G4 \" e& K8 U7 _
一直保持在我们生产需要的0.3Kg/CM2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发
$ M" a* T7 _+ l1 C+ _( m# X' @压力，蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去
% n: D }6 k! a0 L的，而是排到冷凝器中，氨蒸汽被压缩到冷凝器后，冷凝器的压力会逐步升高，而 4 g+ ~) a7 y5 v# V
后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的，氨蒸汽被压缩机
1 o. l+ e$ `. \! f3 J从蒸发器抽出，而后压缩到冷凝器中，那么压缩机就完成了输送热量的任务。 ; R D( A }: T# f# V
现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中（带着大量冷库中的热量），压力不断升高，温度也
8 q( I7 x1 \! @# b( [4 G随着压力的升高而升高，比如说压力升高到表压力14Kg/CM2，温度也就对应升到
; I2 r" B8 L8 t4 n7 b6 P9 ?) }. q! R＋39℃，如果在冷凝器管外供给＋34℃的冷却水，那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传
& ?6 B! ^2 w) j送出热量，每向冷却水送出264大卡热量，冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成 $ W5 S4 {- Z2 `( x& h" R# l" F- n
液态氨，并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路，那冷凝器中
( u1 A* S" C! b8 d- J, h的压力就继续升高，到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度， ' u0 T, ~9 R, X2 q! t0 r
在表压力14公斤/平方公分时，不是＋39℃，而是＋100℃以上。这是因为电动机带 ! M1 ]( n3 f9 \. a0 \
动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功，转换成热量的缘故，也即热功当量，
- D( n3 B1 R0 w这可以在我们给自行车打气时，打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机 ) O1 w1 k6 E D2 q6 U4 o* |8 e* y7 w& k
对氨蒸汽做了1KW的功，就对氨蒸汽附加了860大卡的热量，这一部分热量是显热，
8 @: N* W9 X0 j2 ~: U$ t它加热了氨蒸汽，使氨蒸汽温度上升，这种热量传送给冷却水后，不会被冷却水冷 4 W6 f! @: o# c. Q8 v
凝成液氨，只会降低温度，只有当氨蒸汽温度降到＋39℃时，才进行真正的冷凝工
- ?# M4 T1 `3 o$ \4 R1 U作，在冷凝工作连续进行时，只要压力不变，温度也不会改变。这时的温度叫冷凝 1 C1 A$ Z) C' i
温度，这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。 0 z5 b* J2 b/ Z
冷凝器中冷凝下来的液氨，可以送到蒸发器中继续使用，但必需用节流阀进行控制， . S8 D" _2 U# a. q( {+ f& y
要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中，那就乱套了。节流阀必需调
3 H; Y) T) j! X" T% q Y! Z节到蒸发器中有确当的液氨补充，这就是节流阀的工作任务。
" y7 c! a. I$ ]5 b总结一下：首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量，蒸发成氨蒸汽；氨蒸汽
9 t% I4 B, V8 o! O* T# v包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器，并压缩成高压、高温的氨蒸汽，这时
/ @+ `, I6 b) \- U4 o2 @候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量；冷凝器中的氨蒸汽，将热量
/ @( S3 ~: ^6 o- _# i% p! }& Z( Q( R传送给温度较低的冷却水，失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨；节流阀将冷凝下 6 H5 I/ `: W" x. Y
来的液氨再有节制的补充给蒸发器，使蒸发器能够连续地工作；整个工作过程就是
7 F* F8 N; _. x* j& |将低于－18℃的制冷对象中的热量，强制送到＋30多℃的冷却水中去，使制冷对象 7 B/ R: C: y6 J( H
失去热量，温度降到我们所需要的－18℃；而冷却水吸收了热量后，又通过水蒸汽
% [" R( Y' o9 O/ R5 G5 S) p _的蒸发，将热量传送给了大气，或者说是风将热量吹走了。这就是制冷全过程。
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