制冷系统为什么一定要过冷度?过冷度对制冷系统有什么意义?
意难平又平
2021年01月27日 14:18:37
来自于制冷技术
只看楼主

一、过冷的定义: 过冷度的定义:冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。 过冷度在压焓图的表示: 工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差,作为过冷度。之所以这样近似,是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小,采用这样的近似带来的误差,可以忽略。


一、过冷的定义:


过冷度的定义:冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。


过冷度在压焓图的表示:



工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差,作为过冷度。之所以这样近似,是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小,采用这样的近似带来的误差,可以忽略。



二、制冷系统为什么一定需要过冷度


简单来说,制冷系统如果没有过冷度,那么制冷剂在液管中会有“闪发”,制冷效果降低;


对于风冷冷凝器, 3-5 ℃的过冷度比较合适。

 

制冷系统正常循环时,冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。

如果没有过冷度,两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失,液体就会【闪发】, 饱和液体由于压力的降低必然会蒸发。液体蒸发会吸收周围的热量,剩余的液体随之降温,又达到相应压力下的饱和温度,就这样两相冷媒边前进,边闪发,边饱和,直到到达蒸发器入口。最终到达蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多,液相成分减小,就无法满足蒸发器的蒸发量,制冷效果当然会降低。


 

另外具有一定的过冷度,才有可能绘制出令人可信的压焓图。对于基本的单级压缩式制冷系统,压焓图上有四个点,分别是:

 压缩机吸气口 过热蒸汽;

② 压缩机排气口 过热蒸汽;

 冷凝器出口 过冷液体;

④ 蒸发器的入口 两相冷媒。

①、②和③点都是单相状态,根据压力和温度值,可以计算出对应的焓值。

根据压力和焓值,可以在压焓图中确定位置;



蒸发器的入口为两相冷媒,即使知道压力和温度值,也难以计算出焓值。

但是节流装置一般外表面积较小,散热忽略,冷媒经过节流装置可以近似作为等焓降压过程。所以③点的焓值可以近似等于冷凝器出口的焓值。

如果冷凝器的出口为两相或饱和液,则难于得到焓值。四个状态点,缺少两个点,则不能画出系统的压焓图。


三、制冷系统过冷度的意义:


为什么在两相状态,不能根据压力和温度计算出对应的焓值。


因为在两相区中,压力和温度是一一对应的,一个饱和压力对应一个饱和温度。压力线与温度线,在两相区中是一条重合的水平线。


因为测量误差,测量得到的压力值和温度值,很难做到一一对应:


如果温度值小于压力对应的饱和温度,则说明是过冷液体;

如果温度值大于压力对应的饱和温度,则说明是过热气体。

这与前面的条件,冷媒是两相状态,相矛盾。

 

那可不可以说,冷媒处在测量得到的压力值的饱和液或饱和线上呢?焓值用其饱和液或饱和气的焓值代替。

这也不可以,因为饱和温度上下相差 0.1 度,其对应的焓值就会相 100~200kJ/kg


两相点在压焓图的实际的位置,究竟是在饱和液线上,还是饱和气线上,或之间的水平线上的某个位置,这都难以确定。


所以一定要有充分的过冷度或过热度,才可以计算其对应的焓值。


四、过冷实现的方法:


1)、冷凝器后装过冷器;

2)、设计,选型时,适当增大冷凝器面积;

3)、制冷系统中设置回热器,采用回热循环



系统中的 SGHX 就是回热器,


原理:利用吸气温度的低温来冷凝制冷剂的液体,达到过冷的目的,同时可以达到吸气管的过热,虽是无效过热,但是起码可以防止液体制冷剂进入压缩机造成压缩机的液击。


这种回热器主要有以下几种做法:


1 :铜管回热器:见下图


我们来看看内部图:


相信小伙伴一看就明白了,不用细说;


2 、罐式回热器:

内部构造同铜管式的回热器;


3 、还有一种常见的方法就是,回气管与液管焊接在一起,利用两种的接触换热,达到过冷的目的。


五、如何计算过冷器的大小?


说了这么多,怎么计算过冷换热量的大小呢?


以额定冷量 12.5KW 为例子:


按照空调标准工况来计算:


算出来的质量流量为 385.98kg/h;


我们以 5 ℃的过冷度来计算:



算出来的过冷焓差


=267.4324-260.6443=6.79kj/kg;


算出来的过冷量

=6.79*385.98*1000/3600=728W


是不是很简单;


只要 Refprop 嵌入了 excel ,功能真的很强大;可以进行整个制冷系统的热力计算,过冷计算只是很小的一个例子而已。


野人79
2021年04月30日 09:36:49
2楼

不错的资料,谢谢楼主的分享

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野人79
2021年04月30日 09:38:34
3楼

过冷在双级系统,复叠系统应用的还是挺多的

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荣昌制冷
2021年05月02日 05:03:08
4楼

“工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差,作为过冷度。”这句话是错误的。

排气压力对应的饱和液体温度与冷凝器出口的液体温度之差应成为过热度。如氨制冷系统的排气温度为110度,经冷凝后的出口液体温度为45度,其过热度即为65度。

而过冷度应为冷凝器出口的液体温度与节流前经过冷后的温度之差,即把冷凝后的液体温度再次冷却至低于其饱和温度,两者之差才能称为“过冷度”。

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野人79
2021年05月04日 11:08:21
5楼

过热度 过热度定义:指低压侧和感温包内蒸汽之间的温度差。 过热度的测量方法:在尽可能靠近感温包的位置测量蒸发压力,并将读数换算成温度,然后 用感温包处测得的实际温度减去该温度。过热度应在5-8℃之间。 过热度对于 膨胀阀 的正常工作起着举足轻重的作用。吸气如果完全无过热度,就有可能产生回气带液,甚至引 起湿冲程液击损坏 压缩机 。为了避免此种现象,就需要一定的吸气过热度,以保证只有干蒸汽进入压缩机(因 冷媒 性质决定,过热度的存在表示液态冷媒的完全蒸发)。但是,过热度太高也有缺点,过热度 偏高会引起压缩机排气温度(排气过热度)升高,压缩机运行工况恶化寿命降低。 所以,吸气过 热度应该控制在一定范围之内。

过冷度 过冷度的定义: 冷凝器 冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。 工程上,一般将排气压力近似看作冷凝压力,排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液 体的温度之差,作为过冷度。之所以这样近似,是因为冷凝器的压降相对于 蒸发器 而言较小。对于风冷冷凝器,3~5度的过冷度比较合适。制冷系统正常循环时,冷凝器的出 口一般都会有一定的过冷度。 如果没有过冷度,两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失,液体就会【闪发】,饱和液 体由于压力的降低必然会蒸发。液体蒸发会吸收周围的热量,剩余的液体随之降温,又达到相应 压力下的饱和温度,就这样两相冷媒边前进,边闪发,边饱和,直到到达蒸发器入口,最终到达 蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多,液相成分减小,就无法满足蒸发器的蒸发 量,制冷效果当然会降低。(合理增加过冷度,单位制冷量和性能系数均有所增加。

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荣昌制冷
2021年05月05日 06:08:28
6楼

关于制冷系统“过热”和“过冷”的概念,我发表些个人的体会观念:

制冷系统的“过热”现象有几个方面:

1、压缩机的排气过热(也称压缩过热),是指压缩后的高温气体在冷凝前的温度,此温度都会高于冷凝温度,排气温度与冷凝温度之差称为“排气过热度”。

2、吸气过热,也称“回气过热或管道过热”,是指蒸发后的低温蒸汽经管路通向压缩机的吸气口与外界换热的现象,蒸发器末端的温度与压缩机吸气温度的差值称为“回气过热度”。

3、蒸发器的换热过热,是指节流后的低温液体进入蒸发器后与热量交换的吸热现象,被称为“有益过热”。

4、膨胀阀的“过热”,也可称为“节流过热”,也就是“野人79”所说的“过热定义”含义。

过冷:即冷凝后的饱和液体制冷剂在节流前经过再次冷却,使制冷剂的液体温度低于冷凝后的饱和液体温度称之为“过冷”;冷凝压力的对应饱和液体温度与节流前的液体温度之差称为“过冷度”,其过冷温度一般为2~5度左右。

必须强调的是:当压缩的过热蒸汽进入冷凝器后,与冷却介质(空气或水)换热,使过热蒸汽逐渐冷凝(冷却)为饱和液体的整个过程都应称之为“冷凝过程”。不要把整个冷凝过程分拆或分段区分,将冷凝器的前端说成是“冷凝”,冷凝器的末端说成是“过冷”;把冷凝过程的冷凝温度与冷凝后的液体出口温度的差值作为“过冷度”,这种概念是错误的。气体从冷凝器的上部进入,逐步与冷却介质进行热交换,压缩机的排气温度逐步得到降低,最后冷凝(液化)成液体,这是完整的冷凝过程。不能说冷凝器的上部是冷凝,下部或某部位就是“过冷”;也不能把冷凝器的进口温度与出口温度之差作为“过冷度”,这是不恰当的,误解了冷凝概念。所谓“冷凝压力对应的饱和液体温度与冷凝器出口的液体温度的差值”怎么测得?用什么方法测得?具体在什么部位测试合适?这是相当模糊和不具有操作性的。



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荣昌制冷
2021年05月05日 06:38:17
7楼


相关图片:QQ图片20201031160036.pngQQ图片20201031161120.pngQQ图片20210505063057.png

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懂点点电
2021年05月12日 18:10:38
9楼

过冷度的定义:冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。

制冷系统正常循环时,冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。

制冷系统的冷凝过程是等压降温过程,即制冷剂压力不变,制冷剂蒸汽在冷凝器内部逐渐降温冷凝成液体,一个正常的冷凝器都具有过冷却能力,理论就是理论,也完全符合现实,是不容歪曲事实误导大众的

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荣昌制冷
2021年05月13日 17:50:32
10楼

难道这些专著中的理论和定义都是错的?所谓冷凝器在冷凝过程中“一般都会有一定的过冷度”,这个“一定的过冷度”怎么测得的?在冷凝器的几个部位都装上测温表比较各部位的温度?什么叫“一般”?工程定义是否存在“一般”的说辞?

现在的焦点是:按设计配置的冷凝器是否都能代替和免除专著中的过冷器?或者否定专著中的过冷方法?冷凝器当然也可以作为过冷器使用,为了单纯实现过冷,刻意超出(加大)设计的冷凝面积,或者改用水冷式冷凝器,请问为什么要这样故意脱离正确的过冷方法?有效的过冷效率不用,这才是歪曲正确的理论和定义,自以为是地进行误导!

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野人79
2021年05月15日 08:57:33
11楼

看了各位大神的回复,受益菲浅,从冷凝器出来的制冷剂液体,正常情况下都带有一定的过冷,但这个过冷度不大,所以,为了能获得更好的制冷效果,在双级系统或者复叠系统里面,都会加装过冷器(经济器),这个装置一般装在储液罐与蒸发器之间的供液管道上

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荣昌制冷
2021年05月15日 12:23:29
12楼

       制冷工程中的吸热和放热,分别在蒸发器和冷凝器中实现和完成。高温制冷剂气体进入冷凝器中放出热量,与冷却介质换热而逐渐降温凝结成液体,高温气体从进入冷凝器后至最后完成化液,这是整个冷凝过程。既然是一种过程概念,就必然存在变化(转化)的过程,也就是温度变化的过程,也就存在初始温度和终端温度,但这种变化和转化的过程仍然是整个冷凝过程,否则怎么称为和实现冷凝?总不可能高温气体一进冷凝器就化液了,没有变化和转化的过程。所以不可将一个完整的冷凝过程拆分开谈论。冷凝过程在现实中是不具备分段测试的可操作性,整个冷凝过程即使存在初始温度和终端温度,但都不能作为是“过冷”。所以不能把冷凝压力对应下的饱和温度与冷凝器的终端温度(出液温度)相比较当作是“过冷”过程和“过冷度”,这是不恰当的,不实际的,也是不严肃的。

      一个规范的制冷系统,要达到真正意义上的“过冷”,除了“野人79”版主说的那种形式和方法外,比较通常的做法是通过设置在储液器后至节流阀前的过冷器来实现。单级制冷的压缩比大,排气温度高,更需要设置过冷器。

cof1621899150816:那我就问一下,比如冷凝压力对应的饱和温度是40度,冷凝器出口温度是36度,经再过冷后至膨胀阀入口温度是30度,那么系统过冷度是10度还是6度?

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