制冷循环

目录

一、制冷循环的工作原理 (1)

二、压缩式制冷 (3)

三．吸收式制冷 (5)

四、其他制冷方式 (6)

1、蒸汽喷射制冷 (6)

2、空气压缩制冷 (7)

3、声能(热声效应)制冷技术 (8)

4、热管式制冷技术 (10)

5、磁制冷技术 (10)

6、吸附式制冷 (11)

7、热电制冷 (12)

浅谈制冷循环

生活中，存在着各种制冷循环，电冰箱、空调、汽车等，它与我们的生活密切相关。通过对制冷循环的研究与改进，可以有效地实现节能降耗。

一、制冷循环的工作原理

与动力装置相反，制冷循环装置是通过外界对系统提供能量，使制冷工质将热量从低温物体（如冷库等）移向高温物体（如大气环境）的循环过程，从而将物体冷却到低于环境温度，并维持此低温。制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。

逆卡诺循环是理想制冷循环，它的工作过程如下：

绝热压缩过程1'—2'，制冷剂的温度由T0'升至Tk'，外界输入功w ；

等温冷凝过程2'—3'，制冷剂在等温Tk'向高温热源放出热量qk'；

绝热膨胀过程3'—4'，制冷剂的温度由Tk‘降至T0’，膨胀机输出功we ；

等温蒸发过程4'—1'，制冷剂在等温T0'吸收低温热源中的热量q0'

制冷循环的重要参数是制冷系数， 制冷系数是指单位功耗所能获得的能

量，也称制冷性能系数，用符号COP 表示，它是制冷系统（制冷机）的一项重

要技术经济指标。制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。

逆

卡诺循环的制冷系数： )0/(0))(0/()(0/q0'''''''c T Tk T S S T Tk S S T W b a b a c -=---==ε在一定的环境温度

下，冷库温度越低，制冷系数就越小。（因此为取得良好的经济效益，没有必要

把冷库的温度定得超乎寻常的低。这也是一切实际制冷循环遵循的原则。）

逆卡诺循环是理想的制冷系统原理，实际中，由于传热温差的存在是不可能

实现的。下面是传热温差存在时的逆卡诺循环：

具有传热温差的逆卡诺循环制冷系数εc'为:

)]0()'0'/[()0'0()0/(0'T Tk T Tk T T T Tk T c ∆+∆+-∆-=-=ε

由于'c ε

源温度时的逆卡诺循环制冷系数。

根据实现压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程的方式不同，有不同种

类的制冷循环系统，包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、蒸汽喷射式制冷、

声能制冷、热管式制冷、磁制冷、吸附式制冷，空气压缩制冷、地温制冷等，下

面分别进行介绍。

二、压缩式制冷

在各种制冷方法中，其中最常用的是压缩式制冷，大约占90%以上。压缩式

制冷的原理是利用制冷剂（一种物质）在低温下沸腾吸热，由于沸腾吸热时的温

度低于制冷对象的温度，制冷对象的热量就传递给了制冷剂，制冷对象的温度就

降低。通过压缩机做功，使吸热后的制冷剂温度和压力升高（高于环境温度）。

这时，制冷剂就可以把热量传递给环境。然后，通过节流降压，制冷剂重新在低

温下沸腾吸热。如此不断循环制冷，达到制冷效果。大体工作原理如上所述，在

实际应用中，压缩式制冷机有一套完善的设备保证制冷工作的正常进行。

蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统。制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。如此周而复始，不断循环。

理论压缩式制冷循环与逆卡诺循环的不同之处在于：制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，而且具有传热温差；采用膨胀阀代替膨胀机；压缩机吸人饱和蒸气而不是湿蒸气。通过两者之间的不同之处可以看到两者的差别，等压过程的使用不用外部提供压力源，减少了不必要的能量消耗，间接的提高了制冷器的制冷效率。同时压缩机吸收的是饱和蒸汽，相比于吸收湿蒸气，公量消耗减少，使制冷器的的制冷系数和热力完善度提高，降低了能耗的损失。理论上的差别与实际虽然小有出入，但是大体的概念相差不大，总之相比于逆卡诺循环，压缩式制冷机可以更好的降低能耗，提高制冷的效率。

在实际应用中，影响压缩式制冷机效率的主要因素有以下三个方面：

1、用干压缩代替湿压缩后的饱和损失：压缩机吸人湿蒸气，多消耗功量，使制冷系数和热力完善度降低的损失。

2、2、液体过冷对制冷循环的影晌：过冷温度一般要比冷凝温度低5℃左右。对于过冷度对制冷效果的影响分析：a、过冷液体节流比饱和液体节流增加了制冷量ΔQ。b、没有增加压缩机的耗功量。c、液体过冷能增加循环的制冷系数。（其中过冷系数计算公式为：εc= q0 +Δq03/ w > q0 / w ）

3.吸气过热对制冷循环的影响：提高压缩机的吸气过热度可以产生的影响如下：a、能增加制冷量Δq；b、增加了压缩机的耗功量Δw；c、制冷系数的变化，取决于Δq04/ Δw值是否能大于理论循环的制冷系数q0 / w值。对于第三点，对制冷系数的影响需要考虑所用制冷剂的不同。比如：制冷剂为氟利昂12等时，吸气过热度增加，能提高制冷系数；而当制冷剂为氨氟利昂11、氟利昂22等时，随过热度的提过，制冷系数降低。选择吸气过热度一般根据经验知：以氨为制冷剂时，过热度控制在3～5℃之内；以氟利昂为制冷剂，过热度要控制在10—40℃范围之内。

压缩式制冷是利用压缩机内部阀板组进行压缩做功和吸排气从而达到制冷