制冷系统为什么为什么要二次过冷?

我们的热泵喷气增焓解决了空调低温制热的问题,二级过冷则是要提高制冷效率,增加制冷能力。

一、冷媒在制冷循环中的变化:

制冷压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,送到冷凝器冷凝为中温高压的制冷剂液态,液态的制冷剂经节流机构变成低温低压的制冷剂液体,低温低压的制冷剂液体进入蒸发器蒸发吸热,变成低温低压的制冷剂气体进入制冷压缩机,如此往复循环。

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

二、过冷示意图:

液体温度比饱和温度低称为过冷。如下图所示:

以R22冷媒为例,假设冷凝器内的压力为1.64MPa,则饱和温度为45℃。饱和状态的A-B间为45℃,A-B间冷媒为气液混合状态(潜热)。B-C间所有的气体已经变为液体,状态为全液体状态,并且不断向周围散热,使温度继续下降[本文来源:制冷百科公众号],譬如降至40℃ 。这时冷凝器出口温度比冷凝器内的温度低5℃,这种状态称为过冷,我们称这时流出的冷媒有5℃的过冷度(过冷度=45-40=5℃)。

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

三、制冷过程与二次过冷

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

(图1:理想状态的制冷过程)

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

(图2:实际制冷过程)

如上图1所示,2-3的过程为冷凝器的冷却过程,如上图2所示当超出3的一段称为过冷过程。为了方便理解,通常厂家把2-3的过程称之为一次过冷(在冷凝器中被冷却的过程)。在制冷过程中,冷凝器冷却效果越好,制冷效果就越好,经过冷凝器的冷媒被冷却得温度越低,制冷效果就越好。

假设,正常的从压缩机排出高温高压的冷媒气体是85℃,这些高温高压的蒸汽一般经过冷凝器后被冷却成了40℃液态冷媒(设室外环境温度35℃),多联机都是依靠风冷冷却,[本文来源:制冷百科公众号],如果想要继续冷却到37℃,可以通过增加换热器的面积来实现,但是由于环境温度是一定的,根据卡诺公式知道即便是无限增大换热面积冷却温度也不可能降低至环境温度以下,两个温度相同的物质之间不会相互进行热量传递。

但是有人发现,在整个制冷循环中,从蒸发器出来的冷媒气体温度很低,只有15℃左右,于是想到用这个气体去冷却从冷凝器出来的冷媒液体,两者之间温差较大,让他们接触,完全有可能把40℃的液态冷媒降低到35℃以下,这便是所谓的“二次过冷”技术。

“二次过冷”的原理是非常容易实现,但是在实际过程中,如果将液态冷媒温度冷却的越低,会导致与之换热的气态冷媒被加热的温度越高,相当于从蒸发器出来的气态冷媒温度会升高,会导致压缩机的回气温度提高,压缩机会有过热保护,过高的制冷剂蒸汽温度将破坏润滑油的润滑性能,并使气阀通道及阀片上结炭,使压缩机无法运转。

多联机在运行的过程中,若过冷度过高,会减少主循环路冷媒的流量,影响系统回油及电子膨胀阀的稳定性;若过冷度过低,则会导致制冷效果下降。所以一般都会控制在适宜的范围(5-8℃)之内来匹配系统的性能,保证系统稳定运行。

以某品牌空调的的宣传样册举例:

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

● 两级过冷循环,增大了制冷能力。

● 减少了制冷剂在管道中流动时的压力损失。

● 增大了过冷度,有利于电子膨胀阀的稳定工作。

● 增大了过冷度,确保配管总长度增加。

制冷系统为什么为什么要二次过冷?

二次过冷技术不仅起到一定的节能效果,而且液态冷媒被二次过冷后冷媒输送距离得到了大幅提升(未被二次过冷的液态冷媒也许走个30米的铜管就会变成气液混合的状态,这样容易阻碍冷媒的输送,但是被“二次过冷”后走个40米可能还是液态)。

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