制冷方法很多,制冷機(jī)的種類也很多。根據(jù)制冷的基本工作原理,它們可分為氣體制冷,蒸汽制冷(例如壓縮制冷,吸收制冷和蒸汽噴射制冷)和熱電制冷(例如半導(dǎo)體制冷)。用于計(jì)算機(jī)室的空調(diào)通常采用蒸氣壓縮制冷。
1.蒸氣壓縮制冷原理
蒸氣制冷通過利用某些低沸點(diǎn)液體制冷劑在不同壓力下蒸發(fā)時(shí)的吸熱特性來實(shí)現(xiàn)人工制冷。
在制冷技術(shù)中,蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑在沸騰時(shí)變成氣態(tài)的過程。液態(tài)只能通過吸收外界的熱能來實(shí)現(xiàn)。因此,這是一個(gè)吸熱過程。液態(tài)制冷劑蒸發(fā)和汽化的溫度稱為蒸發(fā)溫度。冷凝是指將蒸汽冷卻到或低于飽和溫度以將蒸汽轉(zhuǎn)換成液態(tài)。
在日常生活中,我們可以觀察到許多蒸發(fā)和吸熱現(xiàn)象。例如,當(dāng)我們在手上擦一些酒精時(shí),酒精會(huì)迅速蒸發(fā)。這時(shí),我們感到搓酒的反應(yīng)很冷。另一個(gè)例子是,將常用的制冷劑氟利昂F-12噴灑在物體上時(shí),我們會(huì)在物體表面看到一層白霜。這是因?yàn)閲娡吭谖矬w表面的F-12液體會(huì)立即吸收熱量,使物體的表面溫度迅速下降(當(dāng)然這是一種不切實(shí)際的制冷方法,制冷劑F-12無法回收和再循環(huán))。一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)目前采用的冷凍療法就是利用這一原理。
蒸氣壓縮式制冷利用以下原理:液體制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收熱量,蒸氣冷凝時(shí)釋放熱量。
2.制冷循環(huán)
壓縮機(jī)是確保制冷的動(dòng)力。壓縮機(jī)用于增加系統(tǒng)中制冷劑的壓力,從而使制冷劑在制冷系統(tǒng)中循環(huán)以達(dá)到制冷目的。首先,壓縮機(jī)將蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體吸入,然后壓縮為高溫高壓氣體,然后送至冷凝器。高壓高溫氣體由冷凝器冷卻,然后冷凝成常溫高壓液體。當(dāng)常溫高壓液體流入熱力膨脹閥時(shí),被節(jié)流為低溫低壓濕蒸氣,流入蒸發(fā)器,吸收周圍物體的熱量,并通過以下方式冷卻空調(diào)房間的溫度:空氣管道系統(tǒng)。蒸發(fā)的制冷劑返回壓縮機(jī)以重復(fù)下一個(gè)制冷循環(huán)。以達(dá)到制冷目的。
3,制冷系統(tǒng)中制冷劑的狀態(tài)
從壓縮機(jī)出口到冷凝器再到膨脹閥的部分稱為制冷系統(tǒng)的高壓側(cè)。該部分的壓力等于冷凝溫度下制冷劑的飽和壓力。高壓側(cè)的特征是制冷劑將熱量釋放到周圍環(huán)境中并凝結(jié)成液體。當(dāng)制冷劑從冷凝器流出時(shí),溫度下降并變成過冷液體。
從膨脹閥出口到進(jìn)入壓縮機(jī)的返回空氣的部分稱為制冷系統(tǒng)的低壓側(cè),其壓力等于蒸發(fā)器中蒸發(fā)溫度的飽和壓力。制冷劑的低壓側(cè)部分首先呈現(xiàn)濕蒸汽狀態(tài),并且在蒸發(fā)器中吸收熱量之后,制冷劑從濕蒸汽逐漸變?yōu)檎羝评鋭T谡舭l(fā)器的出口,制冷劑的溫度上升到過熱氣體狀態(tài)。當(dāng)過冷的液態(tài)制冷劑通過節(jié)流閥時(shí),由于節(jié)流作用,它從高壓降到低壓(但不消耗功率,也沒有外部熱交換);同時(shí),一小部分液態(tài)制冷劑蒸發(fā),溫度降低。這種低壓和低溫制冷劑在進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量后蒸發(fā)(蒸發(fā))。低溫低壓氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī),并通過壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)制冷循環(huán)。
4,制冷量
在制冷循環(huán)中,每千克循環(huán)制冷劑從待冷卻物體吸收的熱量稱為每單位重量的制冷量,用符號(hào)q表示,單位為kcal / kg。每單位重量的制冷量是表示制冷循環(huán)效果的特殊參數(shù)。這取決于制冷劑的性質(zhì),循環(huán)溫度和其他條件。蒸發(fā)溫度越低,冷凝溫度越高,該值越小,反之亦然。制冷裝置的冷輸出是每單位時(shí)間從待冷卻物體吸收的熱量并在冷凝器中釋放的熱量,用符號(hào)Q表示,單位為kcal / kg。 Q的值等于冷重流量G和單位重量q的制冷量的乘積,即:
Q = G•q
在實(shí)際工作中,有時(shí)為了方便獲得制冷量的粗略計(jì)算,也可以通過以下公式計(jì)算
Q = L•(t2-t1)
在公式中,L循環(huán)空氣量(t2-t1)是進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)之間的溫差。
在日本,歐洲,美洲和其他國家,制冷量通常以冷噸表示,但日本冷噸的價(jià)值與美國略有不同。在日本,冷產(chǎn)量的單位是日本冷噸。 1天冷噸是指0ºC時(shí)1000克。在24小時(shí)內(nèi)制成0ºC冰的水消耗的冷量:
1天冷卻噸= 3320kcal / h
1美國冷噸= 3024Lcal / h
常用制冷量單位換算:
1KW = 860kcal / h(kcal /小時(shí))
1kcal / h = 3.968BTU / h(英國熱量單位/小時(shí))