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知識(shí)普及:鹽水機(jī)制冷的原理解析
信息來(lái)源: http://www.jnshhbkj.com 時(shí)間:2016-04-29 10:37:30
首先要講講啥叫制冷。制冷兩字只能說(shuō)是技術(shù)上的術(shù)語(yǔ),嚴(yán)格意義上來(lái)講是錯(cuò)的,世界上沒(méi)有那國(guó)的科學(xué)家能制造出“冷”來(lái)。那究竟啥是冷,先舉例說(shuō)明:在寒冬臘月,氣溫降到-5℃,咱們說(shuō)今天天氣真冷,可東北人說(shuō)不冷;在大伏天,氣溫在+32℃時(shí),咱們會(huì)說(shuō)不算熱,但氣溫俄然降到+25℃,咱們會(huì)說(shuō)太冷了;這冷是跟著人的知識(shí)來(lái)定的,在物理學(xué)中沒(méi)有冷的界說(shuō)。在工程中冷是隨著出產(chǎn)需求而定的。如老總問(wèn),冷庫(kù)打冷了嗎?你說(shuō)打冷了,這個(gè)冷是指-18℃;老總問(wèn),生果庫(kù)溫度安穩(wěn)嗎?你說(shuō)很安穩(wěn),這答復(fù)的意義是生果庫(kù)溫度安穩(wěn)在±0℃了,這是咱們這個(gè)職業(yè)對(duì)冷的界說(shuō)??墒窃蹅?nèi)允前堰@種利用機(jī)械設(shè)備把降溫目標(biāo)降到所需溫度的辦法叫制冷,這即是術(shù)語(yǔ)。啥叫制冷,比方咱們將裝有一公斤20℃冷水的水壺放到一塊燒到500℃的鐵板上,沒(méi)有多久水就開(kāi)了,假如不拿開(kāi)水壺,不多久水就干了。大家說(shuō)鋼板在對(duì)水加熱,反過(guò)來(lái)也可以說(shuō)水在對(duì)鋼板降溫。并且,降了多少度,都可計(jì)算出來(lái),由于一公斤水從20℃升到100℃,它需要外界供應(yīng)它80大卡熱量,水從100℃到燒干,它需要外界供應(yīng)539大卡熱量,也即是說(shuō)一公斤20℃冷水燒到干,要外界供應(yīng)619大卡熱量。假如按制冷的視點(diǎn)它從外界或鋼板中提取了619大卡熱量而變成了水蒸汽,使鋼板降溫了,這即是制冷,是利用水對(duì)鋼板制冷。假如將水倒在鋼板上,那就更直觀了。
在上述的制冷過(guò)程中,假如鋼板的大小一定,并掃除外界空氣的降溫要素,那么鋼板降了幾度,是能夠準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)的。在這里所述及到的‘熱量’、‘溫度’、‘大卡’、‘℃’等物理量,我想學(xué)過(guò)物理的人都能了解。初中物理就講到,熱量總是經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射,從溫度高的物體轉(zhuǎn)移到溫度低的物體,絕不可能反過(guò)來(lái)進(jìn)行。一個(gè)物體失去一些熱量后,它的溫度也會(huì)降低一些。我們的目的就是經(jīng)過(guò)制冷系統(tǒng),將商品中和空氣中的熱量向比商品溫度更低的制冷劑傳送,到達(dá)降低商品溫度的目的。
我們的制冷系統(tǒng)與鍋爐的制熱系統(tǒng)在熱力學(xué)上來(lái)講是一樣的,它們的熱傳導(dǎo)公式也完整一樣,我們先以鍋爐作比較,進(jìn)一步講講制冷劑在制冷時(shí)的作用。上面講的燒水壺也可算是一只鍋爐,不過(guò)水燒開(kāi)了,我們就灌熱水瓶了,假如我們?cè)趬刈焐咸赘茏?,通到浴室,那就能夠洗桑拿了,水壺就成小鍋爐了。要留意的是這時(shí)水壺中的水永遠(yuǎn)是100℃,水壺出口處的蒸汽溫度也是100℃,為什么不是110℃,不是90℃?這是由于在一個(gè)大氣壓下水的沸騰溫度是100℃,這是水的物理性能所決定了的。在青藏高原,大氣壓力較低,水70℃左右就開(kāi)了,沒(méi)有高壓鍋就只能吃?shī)A生飯,而在高壓鍋里,溫度可到達(dá)110℃,由于高壓鍋排氣閥的重量,剛好使鍋內(nèi)壓力堅(jiān)持在1Kg/CM2表壓力(實(shí)際是2個(gè)大氣壓)。普通小型鍋爐可燒4Kg/CM2表壓力蒸汽,蒸汽溫度也接近140℃,鍋爐中的水溫也與蒸汽溫度一樣也是140℃。煤氣爐的火頭溫度可達(dá)1000℃左右,火頭將熱量傳送給水,使水的溫度上升直達(dá)沸點(diǎn),一公斤水從沸點(diǎn)到燒干(全部變成蒸汽),將從煤氣火頭中帶走的熱量與上面所講水壺給鋼板降溫是一樣的,接近壺底的火焰是一個(gè)降溫過(guò)程。鍋爐中的煤熄滅溫度在1200℃左右,沒(méi)有鍋爐中水的降溫,鍋爐中的排管將被燒塌。從我們的角度來(lái)講,在這里的水就是制冷劑。
反過(guò)來(lái)水蒸汽進(jìn)了澡堂馬上凝結(jié)成小水珠(霧氣),放出熱量使澡堂內(nèi)溫度上升,相同一公斤水燒成的一公斤蒸汽,汽在澡堂里放出539大卡熱量后悉數(shù)變成水,在蒸汽變成水的時(shí)分,小水珠的溫度是100℃,這是一個(gè)冷凝進(jìn)程。當(dāng)然小水珠會(huì)持續(xù)放出熱量而下降溫度,等水珠變成水滴落到地上或附在墻壁上時(shí),只需30℃左右了,這就不是冷凝進(jìn)程了,而僅僅一般降溫進(jìn)程。相同將鍋爐蒸汽通到室內(nèi)熱水汀(室內(nèi)供熱排管)中,熱水汀對(duì)蒸汽來(lái)說(shuō)就成了冷凝器,假如供應(yīng)的蒸汽壓力是1Kg/CM2表壓力(實(shí)踐是2個(gè)大氣壓),熱水汀外表溫度即是110℃,熱水汀向室內(nèi)空氣發(fā)出熱量,使室內(nèi)溫度上升,而蒸汽就在熱水汀內(nèi)冷凝成水,假如向室內(nèi)發(fā)出了539大卡熱量,熱水汀內(nèi)就冷凝下來(lái)1公斤水。按制冷視點(diǎn)來(lái)講,這悉數(shù)進(jìn)程即是煤焚燒的熱量被水吸收而歡騰,變成蒸汽,蒸汽帶著吸收來(lái)的熱量來(lái)到熱水汀,熱水汀的外表向空氣發(fā)出了熱量,蒸汽失掉熱量后又重新冷凝成蒸餾水,這水可經(jīng)過(guò)設(shè)備回到鍋爐持續(xù)運(yùn)用。
如今回到鹽水機(jī)制冷的四大要件:
①緊縮機(jī),與空氣緊縮機(jī)原理一樣;
②冷凝器,能夠了解為熱水汀或做酒業(yè)的蒸餾器(錫鍋);
③蒸發(fā)器,能夠了解為上面所講的水壺或鍋爐;
④節(jié)流閥,能夠了解為從樓上高位的熱水汀到鍋爐之間,加一只閥,開(kāi)小一點(diǎn),讓蒸餾下來(lái)的水流進(jìn)鍋爐繼續(xù)運(yùn)用,不讓熱水汀中的水流光了使鍋爐中的蒸汽反沖回?zé)崴?,這一點(diǎn)與我們制冷不同,由于整個(gè)系統(tǒng)是均壓的,而制冷系統(tǒng)冷凝局部是高壓的,節(jié)流閥是控制制冷劑合理分配給蒸發(fā)器,讓蒸發(fā)器處于正常的制冷工作狀態(tài)。
在電冰箱上制冷的四大要件是:
①緊縮機(jī),藏在冰箱后邊,圓頭圓腦的家伙;
②冷凝器,即是在冰箱后邊的散熱片;
③蒸騰器,在初期的單門(mén)冰箱中的凍住框,可以看得很明白,拆開(kāi)無(wú)霜冰箱的內(nèi)襯也能看到冷風(fēng)機(jī)相同的翅片管;
④節(jié)流閥,在冰箱后邊有一段繞成螺旋狀的細(xì)銅管,那即是毛細(xì)管。冰箱的外殼就相當(dāng)與冷庫(kù)外體。
在制冷行業(yè)中,制冷劑能夠是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等??照{(diào)用溴化鋰吸收式制冷機(jī),就是以水作為制冷劑運(yùn)用。電冰箱中運(yùn)用的是F12,在大冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)中用的是液態(tài)氨(不是氨水),液態(tài)氨的性質(zhì)在氨的物理性能表上能夠查到,它在一個(gè)大氣壓下的蒸發(fā)溫度是-33.3℃。假如將液氨從常溫的鋼瓶中放出,一出鋼瓶它立刻變?yōu)?33.3℃的液氨(由于外界是一個(gè)大氣壓),假如流到水泥地上,水泥地的溫度立即使它沸騰,這是水泥地的熱量傳給了液氨,使液氨蒸發(fā)成汽態(tài)氨,水泥地的部分也很快降到-30℃左右,假如流到水泥地上的液氨正好是一公斤,要使液氨全部蒸發(fā)光,他必需從水泥地上吸收326大卡熱量,吸收幾,蒸發(fā)幾,吸缺乏326大卡熱量,就一定有液氨殘留下來(lái)。假如將液氨放在一個(gè)金屬盆里,再將金屬盆底接觸水面,水的熱量立即傳給液氨,液氨受熱沸騰,水也很快結(jié)冰;假如將盆懸掛在空中,盆底四周的空氣立刻因熱量傳給了液氨而失去熱量而降溫,降了溫的空氣在降落,四周熱空氣立刻來(lái)補(bǔ)充,在盆下面能夠看到帶著霧的冷空氣在緩緩降下。這個(gè)盆就是‘蒸發(fā)器’。至于蒸餾器,有人看過(guò),有人沒(méi)看過(guò),但是大家都看過(guò)茶缸蓋凝結(jié)水的現(xiàn)象,或者鄉(xiāng)村吊酒的錫鍋,原理是一樣的。缸蓋里面是熱騰騰的水蒸汽,缸蓋外是冷空氣,水蒸汽經(jīng)過(guò)缸蓋將熱量傳送給了冷空氣,失去了一定熱量的水蒸汽,在缸蓋里外表凝結(jié)成水,這就是冷凝器的原理,上面講的熱水汀也是同樣原理。如今講庫(kù)房里的制冷進(jìn)行過(guò)程:液態(tài)氨在蒸發(fā)器(排管)中假如處于0.3Kg/CM2表壓力狀態(tài)(應(yīng)該是0.03Mpa表壓力,出于習(xí)氣的便當(dāng),還是用Kg/CM2),它的沸騰溫度應(yīng)該是-28℃;而蒸發(fā)器外是-18℃的冷庫(kù),假如有高于-18℃的商品進(jìn)庫(kù),商品中的熱量很快傳給了空氣,使空氣溫度上升到比方-15℃,-15℃的空氣又將從商品中傳來(lái)的熱量傳給了-28℃的液氨,液氨吸收了熱量溫度不會(huì)上升,而是沸騰蒸發(fā)為氣體(氨蒸汽),這樣空氣來(lái)來(lái)回回的傳送,商品中的熱量逐漸減少,溫度逐漸降低,最后降到-18℃,制冷就能夠完畢了,這是蒸發(fā)器的工作任務(wù),庫(kù)內(nèi)空氣向蒸發(fā)器傳送幾熱量,蒸發(fā)器內(nèi)的液氨就蒸發(fā)掉相應(yīng)的重量。當(dāng)然除了商品中的熱量外,還有外界氣溫中的熱量經(jīng)過(guò)圍護(hù)構(gòu)造傳進(jìn)來(lái)的熱量,開(kāi)門(mén)時(shí)空氣帶進(jìn)的熱量,使庫(kù)溫不時(shí)的上升,所以需要定時(shí)開(kāi)機(jī)降溫。
可是假如沒(méi)有緊縮機(jī)的參與,蒸騰器的作業(yè)是不能耐久的,由于液氨受熱蒸騰變成氨蒸汽,氨蒸汽逐漸搶占蒸騰器的空間,蒸騰器中的壓力也就逐漸增加,壓力增加,液氨的歡騰溫度就會(huì)上升,最終壓力升到1Kg/CM2表壓力時(shí),溫度也上升到-18℃擺布,液氨與冷庫(kù)的溫度相同,由于溫度平衡,熱量就無(wú)法向液氨傳遞了,制冷也就中止了。緊縮機(jī)的使命即是要把蒸騰器中發(fā)生的氨蒸汽抽走,使蒸騰器中的壓力一向保持在咱們出產(chǎn)需求的0.3Kg/CM2表壓力狀況。這時(shí)分蒸騰器中的壓力叫蒸騰壓力,蒸騰器中的液氨溫度叫蒸騰溫度。緊縮機(jī)抽出的氨蒸汽并不是排到大氣中去的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被緊縮到冷凝器后,冷凝器的壓力會(huì)逐漸增加,然后即是冷凝器的使命了。咱們知道氨蒸汽是帶著冷庫(kù)中的熱量的,氨蒸汽被緊縮機(jī)從蒸騰器抽出,然后緊縮到冷凝器中,那么緊縮機(jī)就完成了輸送熱量的使命。如今氨蒸汽被聚集在冷凝器中(帶著很多冷庫(kù)中的熱量),壓力不斷增加,溫度也跟著壓力的增加而增加,比方說(shuō)壓力增加到表壓力14Kg/CM2,溫度也就對(duì)應(yīng)升到+39℃,假如在冷凝器管外供應(yīng)+34℃的冷卻水,那冷凝器中的氨蒸汽就會(huì)向水傳送出熱量,每向冷卻水送出264大卡熱量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝結(jié)成液態(tài)氨,并讓出本來(lái)氨蒸汽占據(jù)的大多數(shù)空間來(lái)。假如熱量沒(méi)有未來(lái),那冷凝器中的壓力就持續(xù)增加,到冷凝器爆破或跳安全閥停止??墒菍?shí)踐上緊縮機(jī)的排出溫度,在表壓力14公斤/平方公分時(shí),不是+39℃,而是+100℃以上。這是由于電動(dòng)機(jī)股動(dòng)緊縮機(jī)的活塞對(duì)氨蒸汽進(jìn)行緊縮時(shí)做的功,轉(zhuǎn)換成熱量的原因,也即熱功當(dāng)量,這可以在咱們給自行車(chē)鼓勁時(shí),鼓勁筒底部和皮管會(huì)發(fā)燙的原理是相同的。緊縮機(jī)對(duì)氨蒸汽做了1KW的功,就對(duì)氨蒸汽附加了860大卡的熱量,這一有些熱量是顯熱,它加熱了氨蒸汽,使氨蒸汽溫度上升,這種熱量傳送給冷卻水后,不會(huì)被冷卻水冷凝成液氨,只會(huì)下降溫度,只需當(dāng)氨蒸汽溫度降到+39℃時(shí),才進(jìn)行真正的冷凝作業(yè),在冷凝作業(yè)接連進(jìn)行時(shí),只需壓力不變,溫度也不會(huì)改動(dòng)。這時(shí)的溫度叫冷凝溫度,這時(shí)的壓力叫冷凝壓力。這即是冷凝器的作業(yè)使命。冷凝器中冷凝下來(lái)的液氨,可以送到蒸騰器中持續(xù)運(yùn)用,但必需用節(jié)流閥進(jìn)行操控,要不冷凝器中的來(lái)不及冷凝的氨蒸汽會(huì)竄到蒸騰器中,那就亂套了。節(jié)流閥必需調(diào)理到蒸騰器中有確當(dāng)?shù)囊喊睆浹a(bǔ),這即是節(jié)流閥的作業(yè)使命。
總結(jié)一下:首先液態(tài)氨在蒸發(fā)器中吸收了制冷對(duì)象的熱量,蒸發(fā)成氨蒸汽;氨蒸汽包含著吸收來(lái)的熱量被緊縮機(jī)抽送到冷凝器,并緊縮成高壓、高溫的氨蒸汽,這時(shí)分氨蒸汽中又加進(jìn)了電動(dòng)機(jī)的熱功當(dāng)量所附加的熱量;冷凝器中的氨蒸汽,將熱量傳送給溫度較低的冷卻水,失去熱量的氨蒸汽被冷凝成為液態(tài)氨;節(jié)流閥將冷凝下來(lái)的液氨再有節(jié)制的補(bǔ)充給蒸發(fā)器,使蒸發(fā)器可以連續(xù)地工作;整個(gè)工作過(guò)程就是將低于-18℃的制冷對(duì)象中的熱量,強(qiáng)迫送到+30多℃的冷卻水中去,使制冷對(duì)象失去熱量,溫度降到我們所需求的-18℃;而冷卻水吸收了熱量后,又經(jīng)過(guò)水蒸汽的蒸發(fā),將熱量傳送給了大氣,或者說(shuō)是風(fēng)將熱量吹。
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