單級壓縮製冷循環

單級壓縮制冷機的工作過程是由製冷劑的壓縮、冷卻和冷凝、節流膨脹、蒸發等四個熱力過程組成的封閉過程，稱為單級壓縮蒸氣製冷循環。制冷機的工作過程是比較複雜的，受多種外部及內部條件的影響。

基本介紹

• 中文名：單級壓縮製冷循環
• 外文名：single-stage compression refrigeration cycle
• 組成部分：四個
• 影響來源：外部及內部條件的影響
• 性質：科學
• 本質：封閉過程

單級壓縮制冷機工作流程

圖1（1—4V-12.5壓縮機 2—冷凝器 3—安全閥 4—熱交換器 5—乾燥過濾器 6—電磁閥 7—熱力膨脹閥 8—乾式蒸發器）示出某冷凍機廠生產的FJZ-175、230型冷水機組的流程圖。它表示出機組的設備、控制閥門、設備與閥門的管道連線、以及各種監測儀表和安全閥等。這一流程可以說是典型的單級壓縮蒸氣制冷機的工作流程。

圖1 FJZ-170、230冷水機組流程圖

設備、閥門的作用

（1）壓縮機是用來壓縮和輸送氣體，使蒸發器中產生的R 22低壓蒸氣被壓縮到冷凝壓力，並迫使R22在系統內循環流動。

（2）冷凝器是用來使被壓縮到冷凝壓力的R22冷卻並凝結為液體，冷凝時放出的熱量被冷卻水帶走。

（3）熱力膨脹閥是用來使R22液體節流降壓，並同時起控制流量的作用，以適應冷量負荷的變化。

（4）熱交換器是利用R22低壓蒸氣的低溫，使由冷凝器出來的R22液體過冷，以防在膨脹閥前汽化，乾燥過濾器是用來清除R22液體中的水分和機械雜質，免使閥孔被堵塞或在膨脹閥中產生冰塞。

（5）在蒸發器中，R22液體在低壓低溫條件下蒸發吸熱，使冷水(或稱冷媒水)的溫度降低，可用於空氣調節或某些生產工藝過程。

（6）系統中設有幾個截止閥，通過它們的啟閉，可以使製冷系統連通或斷開，其中電磁閥同熱力膨脹閥連用，以防停機後R22液體繼續流入蒸發器引起下次開機時的液擊；另有兩個D_g6閥門，分別用來充入R22和排除系統內的不凝性氣體(主要是空氣)。

（7）系統中還裝有壓力表和溫度計，用來監測冷水、冷卻水和R22的壓力和溫度；此外，冷凝器上還裝有安全閥，當壓力超過規定值時，安全閥能自動開啟，將部分R22蒸氣放掉。

原則性系統圖

圖1所示冷水機組的設備和閥門雖然較多，但對完成製冷循環來說，起主要作用的只有四件：壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發器。它們在製冷循環中是缺一不可的。氣液熱交換器雖對完成製冷循環有一定的影響，但不是基本設備。因為不用氣液熱交換器同樣可以完成製冷循環，只是循環特性有所不同。這些設備的類型是比較多的，例如製冷壓縮機有活塞式、迴轉式和離心式，冷凝器有水冷式和空冷式，蒸發器有冷卻液體載冷劑的蒸發器和冷卻空氣的蒸發器，而可使製冷劑液體節流降壓的設備有熱力膨脹閥、浮球調節閥、手動節流閥及毛細管等多種(通稱為節流機構)。但從熱力學角度考慮，製冷劑在其中所進行的熱力過程是基本上相同的。因此，單級壓縮制冷機的基本組成和工作過程可以用圖2所示的簡圖表示，稱為單級壓縮制冷機的原則性系統圖。而且所用工質不限於R22，可以是任一種合用的製冷劑。

圖2 單級壓縮制冷機的原則性系統圖

圖2所示單級壓縮制冷機的工作過程簡述如下。在蒸發器中產生的壓力為P₀的製冷劑蒸氣，首先被壓縮機吸入並絕熱地壓縮到冷凝壓力P_k，然後進入冷凝器中．被冷卻水（或空氣）冷卻而凝結成壓力為P_h的高壓液體，製冷劑液體經節流機構絕熱膨脹，壓力降低到蒸發壓力P₀，同時降溫到蒸發溫度t₀，變成氣液兩相混合物；然後進入蒸發器中，在低溫下吸取被冷卻對象(液體載冷劑或空氣)的熱量而蒸發成蒸氣。這樣，便完成了製冷循環。在低溫下吸取被冷卻物體的熱量，連同壓縮機的功轉化的熱量一起，轉移給環境介質。

單級壓縮蒸氣製冷的特點

（1）製冷設備需組成一個封閉系統，製冷劑在其中循環流動，並在一次循環中要連續兩次發生相變(一次冷凝、一次蒸發)。

（2）實現製冷循環的推動力來自壓縮機，在它同節流機構的配合作用下，將製冷系統分為低壓和高壓兩個部分。在低壓部分中，通過蒸發器向被冷卻物體吸熱，在高壓部分中，通過冷凝器向環境介質放熱。

（3）製冷劑蒸氣只經一次壓縮，從蒸發壓力P₀壓縮到冷凝壓力P_k。