液體過冷

在制冷機系統的冷凝器後加設一個過冷器，將節流機構前的製冷劑液體冷卻到比冷凝溫度更低的溫度，稱為液體過冷。在過冷器中，製冷劑液體的溫降稱為過冷度，其數值隨冷凝溫度及冷卻介質的溫度而定。

基本介紹

• 中文名：液體過冷
• 外文名：Liquid supercooling 
• 影響因素：冷凝溫度及冷卻介質的溫度
• 條件：加設過冷器
• 性質：科學
• 類別：物理

定義

液體製冷劑的溫度低於其壓力所對應的飽和的液體溫度。

過冷度

定義

液體過冷溫度和其壓力所對應的飽和液體溫度之差。

過冷度影響因素

（1）金屬的性質：不同金屬的過冷度不同。（2）液體金屬的純度：純度越大，過冷度越大。（3）冷卻速度：冷卻速度越大，過冷度越大。

過冷度用途

連續冷卻時候，冷卻速度的高低影響相變時過冷度的大小。正是過冷度的大小影響組織形貌和結晶類型。緩慢冷卻時候，合金在不大的過冷度下就發生了相變。這時候只能結晶析出石墨。過冷度足夠大冷卻速度足夠快時候，就會析出滲碳體。（鋼鐵冶煉中工業生產實用參數）隨著冷卻速度的增加，過冷度也會增加。在具有較大的過冷度的情況下，形核率的增加比晶核長大的速度更快從而可以獲得更細晶粒。

液體過冷循環示例

具有液體過冷的循環稱為液體過冷循環。如圖1（1—壓縮機 2—冷凝器 3—貯液器4—過冷器 5—蒸發器）所示，在制冷機系統的冷凝器2後加設一個過冷器4，利用深井水將節流機構前的製冷劑液體，冷卻到比冷凝溫度更低的溫度，稱為液體過冷。在過冷器4中，製冷劑液體的溫降稱為過冷度，其數值隨冷凝溫度及深井水溫度而定。

圖1 有液體過冷的單機壓縮制冷機的系統圖

液體過冷溫熵圖和壓焓圖

液體過冷溫熵圖和壓焓圖：圖2(左為T-S圖，右為 p-h圖)示出有液體過冷的單級壓縮制冷機循環的溫熵圖和壓焓圖，圖中1-2-3-4-5-1表示基本循環，1-2-3-4-4'-5'-1表示有過冷的循環，4-4'是製冷劑液體在過冷器中的過冷過程，4'—5'是過冷後製冷劑液體的節流過程。同基本循環相比較，有液體過冷的循環在節流過程中產生的蒸氣量較少，因而單位製冷量增大。

圖2 有液體過冷的單級壓縮制冷機循環的溫熵圖和壓焓圖

優點

採用液體過冷，可以使循環的單位製冷量和製冷係數增大，故是有利的。單位製冷量和製冷係數增大的程度，是同過冷度成正比，故在實際套用中應根據具體條件，選用儘可能大的過冷度。此外，採用液體過冷，還可以防止製冷劑液體在節流機構前汽化，保證節流機構工作穩定。但採用液體過冷，要增加一個過冷器，還需消耗自來水(對於空冷式冷凝器)或深井水(對於水冷式冷凝器)，這就增大了製冷設備的第一次投資，同時也增大了設備折舊費用和直接運轉費用。所以，採用液體過冷，實際在經濟上是否有利，需通過技術經濟計算去確定。一般說來，當蒸發溫度在-5℃以下時，採用液體過冷在經濟上才是有利的。

實現方法

（1）冷凝器後裝過冷器；

（2）設計選型時適當增大冷凝器面積；

（3）製冷系統中設定回熱器，採用回熱循環。