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制约理想制冷循环的主要因素是什么?

所属分类:公司头条    发布时间: 2020-05-23    作者:admin
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理想制冷循环实现的关键条件是:高、低温热源恒定,制冷剂在冷凝器和蒸发器中与两个热源间无传热温差,制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失,因此,逆卡诺循环是理想制冷循环,它的制冷系数是高的。

但是在实际工程中,要想满足理想制冷循环的几个关键条件是不现实的,也是无法实现的,主要表现在:

①压缩过程在湿蒸气区中进行,危害性很大。若压缩机吸入的是湿蒸气,在压缩过程中必会产生湿压缩,而湿压缩危害很大,容易产生液击,有时候还会因缸壁温度骤降而收缩,造成与活塞环“咬死”事故,严重时甚至毁坏压缩机,在实际运行时湿压缩应严禁发生。因此,在实际蒸气压缩式的制冷循环中采用干压缩,即进入压缩机的制冷剂为干饱和蒸气或过热蒸气。

②膨胀机进行等熵膨胀不现实。因为蒸气压缩式制冷循环中,制冷剂液体在绝热膨胀前后体积变化很小,而节流损耗较大,以致使所能获得的膨胀功不足以克服机器本身的工作损耗,且高精度的膨胀机很难加工。因此,在实际蒸气压缩式制冷循环中,均由节流机构(如节流阀、膨胀阀、毛细管等)代替膨胀机。

③在实际工程中,无温差传热是不可能实现的,否则理论上要求蒸发器和冷凝器应具有无限大传热面积,这在实际中当然是不可能的。所以在实际制冷循环过程中,制冷剂工作的温度与两个热源的温度存在一定温差,即:制冷剂的蒸发温度(T0)低于低温热源的温度(被冷却介质T'0),制冷剂的冷凝温度(Tk)高于高温热源的温度(冷却工质T'k),这样制冷剂才能从低温热源吸热,再通过制冷循环传到高温热源中去。

因为:制冷剂的蒸发温度(T0)≠被冷却介质的温度(低温热源T'0),

制冷剂的冷凝温度(Tk)≠冷却介质的温度(高温热源T'k)。

且:制冷剂的蒸发温度(T0)<被冷却介质的温度(低温热源T'0),

制冷剂的冷凝温度(Tk)>冷却介质的温度(高温热源T'k)。

带传热温差制冷循环

所以,对于实际蒸气压缩式制冷循环是在制冷剂的冷凝温度(Tk)和蒸发温度(T0)之间进行的,而非两个稳定的高低温热源之间进行,制冷剂与高低温热源之间的传热也将导致制冷循环效率降低。如图(带传热温差制冷循环)所示,低温热源平均温度为T'0,高温热源平均温度为T'k时,逆卡诺循环为图(带传热温差制冷循环)中1'→ 2'→ 3'→ 4'→ 1'。由于有传热温差存在,在蒸发器内制冷剂的蒸发温度T0应低于被冷却物体温度T'0,即T0=T'0-ΔT0;而冷凝器内制冷剂的冷凝温度Tk应高于冷却介质温度T'k,即Tk=T'k+ΔTk。此时有传热温差的制冷循环可用图(带传热温差制冷循环)中的1→2→3→4→1表示。从图中可以看出,有传热温差的制冷循环所消耗的功量增了,多消耗的功量为图中两部分阴影面积2'233'2'与11'4'41之和,而制冷量却减少了,减少量为11'4'41面积。这时制冷循环的制冷系数为:

制冷系数

上式推导出ε<εc,这表明具有传热温差的制冷循环的制冷系数总要小于逆卡诺循环的制冷系数。

由于一切实际制冷循环均为不可逆循环,因此,实际循环的制冷系数ε总是小于工作在相同热源温度下的逆卡诺循环的制冷系数εc。实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环的制冷系数εc之比称为热力完善度,定义式为:

热力完善度定义式

热力完善度η是小于1的数,它愈接近1,表明实际循环的不可逆程度越小,循环的经济性越好,它的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。

综上可知,虽然逆卡诺循环制冷系数大,但只是一个理想制冷循环,在实际工程中无法实现,但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷循环具有重要的指导意义,对提高制冷系统经济性指出了重要的方向。定制询价内蒙古冷库制冷设备,建议大家咨询正规的企业和厂家。