中央空調制冷系統中實際循環的特點
單級蒸汽壓縮制冷過程中的實際循環和理想循環有許多不同之處,除了壓縮機中的工作過程以外,主要還有下列一些差別。
1.流動過程存在阻力
(1)吸入管道從蒸發器出口到壓縮機吸氣人口之間的管道稱為吸入管道。制冷劑從吸人管道中流過時,必定存在流動阻力。這一阻力損失引起的壓力降,直接造成壓縮機吸氣壓力的降低,對實際循環的性能有重大影響。這種影響表現為壓縮機吸入口的吸氣比體積增
大,壓縮機的壓比增大,單位容積制冷量減小,壓縮機容積效率降低,比壓縮功增大,制冷系數下降。
在實際工程中,可以通過降低流速的辦法來降低阻力,即通過增大管徑來降低壓力降。但考慮到有些場合,為了確保潤滑油能順利地從蒸發器返回壓縮機,這一流速又不能太低。此外,應盡量減少設置在吸入管道上的閥門、彎頭等阻力部件,以減少吸入管道的阻力。
(2)排出管道從壓縮機出口到冷凝器入口之間的管道稱為排出管道。同樣地,排出管道上的壓力降會導致壓縮機的排氣壓力升高,從而使壓縮機的壓比增大,容積效率降低,制冷系數下降。在實際中,由于這一阻力降相對于壓縮機的吸排氣壓力差要小得多,因此,它對系統性能的影響要比吸氣管道阻力的影響要小。
(3)液體管道從冷凝器出口到節流裝置入口之間的管路稱為液體管道。由于液體流速較氣體要小得多,因而阻力相對較小。但在許多場合下,冷凝器出口與節流裝置入口不在同一高度上,若前者的位置比后者低,由于靜液柱的存在,高度差要導致壓力降。該壓力降對于具有足夠過冷度的制冷系統,則系統性能不會受其影響。但如果從冷凝器里出來的制冷劑為飽和狀態或過冷度不大,則液體管道的壓力降將導致管路內部的制冷劑氣化,從而使進入節流裝置的制冷劑處于兩相狀態,這將增加節流過程的壓力降,對系統性能產生不利的影響,同時,對系統的穩定運行也產生不利影響。為了避免這些影響,在設計制冷系統時,要注意冷凝器與節流裝置的相對位置,同時,要降低節流前管路的阻力損失。
(4)兩相管道 從節流裝置到蒸發器之間的管道中流動著兩相的制冷劑,稱之為兩相管道。通常這一管道的距離是較短的,而且由它引起的阻力降對系統性能幾乎沒有影響。因為對于給定的蒸發溫度,制冷劑進入蒸發器之前,壓力必須降低到蒸發壓力,這一壓力的降低不管是發生在節流裝置內,還是發生在兩相管道上是無關緊要的。但是,如果系統中有多個蒸發器共用一個節流裝置,則要盡量保證從液體分配器到各個蒸發器之間的阻力降相等,否則將出現分液不均勻現象,影響制冷效果。
(5)蒸發器在討論蒸發器中的壓降對循環性能的影響時,必須注意到它的比較條件。如果假定不改變制冷荊出蒸發器時的狀態,為了克服蒸發器中的流動阻力,必須提高制冷劑進蒸發器時的壓力,即提高開始蒸發時的溫度。由于節流前后焓值相等,又因為壓縮機的吸入狀態沒有變化,故制冷系統的性能沒受到什么影響。它僅使蒸發器中的傳熱溫差減小,要求傳熱面積增大而已。如果假定不改變蒸發過程中的平均傳熱溫差,出蒸發器時的制冷劑壓力稍有降低,其結果與吸人管道阻力引起的結果一樣。
(6)冷凝器假定出冷凝器的壓力不變,為克服冷凝器中的流動阻力,必須提高進冷凝器時的壓力,其結果與排氣管道阻力引起的結果一樣。
2.系統與環境間存在漏熱無論是制冷系統的高溫部分還是低溫部分,它們與環境之間總存在溫差,因而不可避免地要與環境進行熱交換,產生漏熱。除壓縮機、排氣管道、冷凝器和液體管道這些高溫部分的漏熱,對于制冷系統無壞的影響外(對于熱泵系統,這些漏熱也是損失),其余漏熱對系統性能都將產生不利的影響。顯然,兩相管道和蒸發器的漏熱是制冷量的直接損失,使系統的制冷量降低,能耗提高。吸入管道的漏熱產生的后果。因此,在實際系統中,應該盡量減小這些漏熱。