一、制冷系统四大件
压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器被称为制冷系统的 “四大件”,它们协同工作,实现制冷效果。
图一
图二
冷凝压力与冷凝温度两者是对应的,冷凝压力(高压)越低,冷凝温度也就越低;冷凝压力(高压)越高,冷凝温度也就越高。蒸发压力(低压)越低,蒸发温度也就越低。
1.1 压缩机
汽车压缩机分为活塞式压缩机、旋转叶片式压缩机和涡旋式压缩机。
汽车压缩机把低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态,为制冷循环供能。以活塞式为例,发动机经皮带轮带动压缩机曲轴旋转,让活塞产生往复直线运动。吸气时,气缸内形成负压吸入制冷剂;压缩时,活塞升高制冷剂压力与温度,再经排气阀排入冷凝器。
1.2 冷凝器
以蒸汽压缩式制冷系统的冷凝器为例,其工作原理如下:
① 从制冷压缩机排出的高温、高压气态制冷剂进入冷凝器。此时制冷剂温度高于冷却介质(空气或水)温度,且处于高压状态。
② 冷凝器管道表面积大、导热性好,高温气态制冷剂通过管道壁与冷却介质热交换。风冷式靠空气流过翅片带走热量,水冷式靠水在管道中流动吸热,制冷剂温度降低。
③ 随着热量被带走,制冷剂冷却到对应压力下的饱和温度时开始液化,液化过程温度不变但释放大量潜热,直至全部变为液态。
④ 液化后的液态制冷剂从冷凝器出口流出,进入节流装置,开启下一个制冷循环。
1.3 蒸发器(室内机)
蒸发器是制冷系统中利用液态制冷剂蒸发吸热来实现制冷的部件,其工作原理如下:从节流装置(如膨胀阀)出来的低温、低压液态制冷剂进入蒸发器。蒸发器内管道表面积大,当低温低压液态制冷剂在蒸发器管道中流动时,周围被冷却物体或介质(如空气)的温度相对较高。于是,液态制冷剂吸收周围物体或介质的热量,从而发生汽化,由液态变为气态。在此过程中,周围物体或介质的温度降低,实现制冷效果。变成气态的制冷剂随后被吸入压缩机,开始下一个制冷循环。
1.4 膨胀阀
膨胀阀通过节流作用将高压液态制冷剂降压为低温低压的雾状混合物,其核心原理是利用阀体内的节流孔或可变开度装置,使制冷剂压力骤降,同时温度降低,形成部分液态和部分气态的混合物,随后进入蒸发器吸收热量。膨胀阀还能根据蒸发器的负荷自动调节制冷剂流量,确保系统高效稳定运行。
二、空调的节流机构
一是能对从冷凝器流出的高温高压液态制冷剂节流降压,降低其沸点,便于在蒸发器中汽化吸热;二可依据系统实际运行状况,按需调节进入蒸发器的制冷剂流量,热负荷大时增多流量,热负荷小时减少流量;三能通过调节流量间接控制蒸发器内的蒸发温度,提升空调制冷或制热效果与能效比;四可避免液态制冷剂大量直入压缩机,防止液击现象,保障压缩机正常运转。
热力膨胀阀
节流装置常见的有:
热力膨胀阀;
电子膨胀阀;
毛细管;
节流短管;
手动膨胀阀;
浮球膨胀阀;
孔板节流;
电子膨胀阀
孔板节流(和水龙头是一个道理)
三、吸气过热度
吸气温度是压缩机吸入的制冷剂的饱和蒸汽温度,吸气过热度是为了保护压缩机避免液击,允许吸入饱和制冷剂气体比慈发温度高3-10度。
对于冷水机组来说,吸气过热度可以衡量制冷剂充注量、供液阀调节、蒸发器换热效果等参数,满液式蒸发器正常值在1℃~1.5℃之间;干式蒸发器正常值在8℃~12℃之间。
四、过冷度
在工程实际中,通常将排气压力近似视为冷凝压力。排气压力所对应的饱和液体温度与冷凝器出口液体温度的差值,被定义为过冷度。之所以采用这种近似方式,是由于相较于蒸发器,冷凝器的压降相对较小,对压力数值的影响可忽略不计。
对于冷水机组而言,过冷度是一个关键指标,能够反映机组制冷剂充注量以及压缩机运行状态等重要参数。不同制冷剂的过冷度正常值范围有所差异,例如R – 22制冷剂的过冷度正常范围在14℃至19℃之间,而R – 134a制冷剂的过冷度正常范围则在7℃至10℃之间 。