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制冷剂应用知识手册-制冷剂和制冷系统

发布时间:2021-05-12 9:12

制冷剂的许多性质都会对其使用性能产生影响。这些性质也会对其用于哪种制冷系统特别是哪种压缩机产生影响。多数商用制冷系统是吸收式或蒸气压缩式。吸收式制冷机用水作为制冷剂,溴化锂作为吸收剂,也可用其他物质如水和氨。以水为制冷剂的制冷机因其冷冻水温度的限制(必须高于0℃),只能用于商用空调工况。

一、压缩机

蒸气压缩制冷系统利用压缩机提升制冷剂焓值(压力和温度)。使用工况决定了要求的提升能力(常称为压比)(见图3-换热器性能)。风冷系统要求的压比比水冷系统高,因为风冷系统的冷凝温度更高。供冷温度低的系统也要求比较大的压比。制冷量(单位为冷吨)正比于制冷剂流量(单位为cfm/ton).

正位移压缩机的压比高流量小。其例子包括往复式、涡旋式和螺杆式压缩机。离心式压缩机压比低流量大。

分子量小的制冷剂一般用于压比高流量小的场合。换句话说,用于正位移压缩机很好。例子包括R-22、R-410A和R-134a。以R-410A为例,图12显示其分子量小。图13显示R-410A易于获得高压比的能力。两个图显示出R-410A每冷吨制冷量只需要约1.5cfm/ton的流量,非常适合用于正位移压缩机。

分子量大的制冷剂要求大流量,提供的压比比较小。示例包括R-11和R-123。图13显示这两种制冷剂特别适合于离心压缩机。两种制冷剂的每冷吨流量约为17cfm/ton。

R-134a常用同时用于正位移压缩机和离心压缩机。尽管它可用于任何种类的正位移压缩机,但还是多用于螺杆压缩机,因为螺杆压缩机的流量稍偏大。R-134a的每冷吨流量约为3cfm/ton。

二、换热器

蒸发器和冷凝器都是换热器。制冷剂进出换热器传递能量的能力将影响系统的总体性能。换热量正比于面积和温差等。如果一种制冷剂的换热性质差,要么必须增加面积(增加许多铜管成本),要么增大温差。增大温差意味着增大压缩机压比,导致压缩机功耗增加。在商用空调中,制冷机的温差可以小到0.5到1℃,故即使温差少量增大,性能差别都会很大。

例如,R-123的导热系数为0.0476Btu/h•ft•℉,而R-134a的导热系数是0.0521Btu/h•ft•℉。导热的增强使系统设计师可以在减少换热器铜管成本,或者是降低压缩机压比提高性能之间作出选择。

三、管路和压力损失

所有制冷剂不管是蒸气还是液体状态,流过制冷回路时都会产生压降。压降可能是在部件之间的连接管道或是在一个部件内(如压缩机流道)。当压力变化时,制冷剂的温度也会改变,改变多少依赖于制冷剂本身。温度变化通常对系统性能产生不利影响,考虑到在吸气和排气管路上的压降。要保持蒸发器和冷凝器中的恰当压力,压降(温度变化)将会增加压缩机的压比。而且,对于多数制冷剂来说,吸气管路的压降造成的温度变化比排气管路压降造成的温度变化更加显著。

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