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液體汽化制冷方式、種類介紹

文章出處:湖南省制冷學會 人氣: 發表時間:2015-04-09 13:30

液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱效應而實現制冷的。在一定壓力下液體汽化時,需要吸收熱量,該熱量稱為液體的汽化潛熱。液體所吸收的熱量來自被冷卻對象,使被冷卻對象溫度降低,或者使它維持低于環境溫度的某一溫度。

為了使上述過程得以連續進行,必須不斷地將蒸氣從容器(蒸發器)中抽走,再不斷地將液體補充進去。由此可見,液體汽化制冷循環由液體工質低壓下汽化、工質氣體升壓、高壓氣體液化、高壓液體降壓四個基本過程組成。

所以,壓縮式、吸收式、噴射式和吸附式制冷都屬于液體汽化制冷方式,以下分別作為介紹:


1、壓縮式制冷

壓縮式制冷系統由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成,用管道將其連成一個封閉的系統。工質在蒸發器內與被冷卻對象發生熱量交換,吸收被冷卻對象的熱量并汽化,產生的低壓蒸氣被壓縮機吸人,壓縮機消耗能量(通常是電能),將低壓蒸氣壓縮到需要的高壓后排出。壓縮機排出的高溫高壓氣態工質在冷凝器內被常溫冷卻介質(水或空氣)冷卻,凝結成高壓液體。高壓液體流經膨脹閥時節流,變成低壓、低溫濕蒸氣,進入蒸發器,其中的低壓液體在蒸發器中再次汽化制冷。

2、吸收式制冷

吸收式制冷是以熱能為動力、利用溶液吸收和發生制冷劑蒸氣的特性來完成循環的。

設該系統使用氨-水溶液為工作物質,則吸收器中充有氨水稀溶液,用它吸收氨蒸氣。溶液吸收氨蒸氣的過程是放熱過程。因此,必須對吸收器進行冷卻,否則隨著溫度的升高,吸收器將喪失吸收能力。吸收器中形成的氨水濃溶液用溶液泵提高壓力后送入發生器。在發生器中,濃溶液被加熱至沸騰。產生的蒸氣先經過精餾,得到幾乎是純氨的蒸氣,然后進入冷凝器。在發生器中形成的稀溶液通過熱交換器返回吸收器。為了保持發生器和吸收器之間的壓力差,在兩者的連接管道上安裝了節流閥。在這一系統中,水為吸收劑,氨為吸收劑。

吸收式制冷的另外一種常見類型是以水為制冷劑,溴化鋰水溶液為吸收劑的溴化鋰吸收式制冷機,用于生產冷水,可供集中式空氣調節使用,或者提供生產工藝需要的冷卻用水。

吸收式制冷機消耗熱能,可用多種不同品位的熱能驅動。通常用1MPa(表壓力)以下的蒸氣或燃氣、燃油為驅動熱源。也可以利用溫度在75℃以上的熱水、廢氣等低品位余熱驅動;還可以利用太陽能、地熱等能源。因此,吸收式制冷易于實現能源的綜合利用。

3、噴射式制冷

噴射式制冷以蒸氣的壓力能為驅動能源,用噴射器造成一個真空環境,使制冷劑在低溫下蒸發而制冷。從鍋爐來的蒸氣進入噴射器的噴嘴,在其中迅速膨脹,在噴嘴出口處達到很大速度并形成真空狀態。由于高速氣流的引射作用,將蒸發器內的蒸氣不斷抽吸出來,從而保持蒸發器的真空。在噴射器內,工作蒸氣與被引射蒸氣經過充分混合后以冷凝壓力流出。所以,噴射式制冷機中,制冷劑和工作蒸氣是同一種物質。

4、吸附式制冷

吸附制冷系統也是以熱能為動力的能量轉換系統,其機理是,一定的固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用。周期性地加熱和冷卻吸附劑,使之交替吸附和解吸,解吸時,釋放出制冷劑氣體,并使之冷凝為液體;吸附時,制冷劑液體蒸發,產生制冷作用。吸附制冷的工作介質是吸附劑-制冷劑工質對。

以沸石-水工質對為例,由吸附床、冷凝器、蒸發器和管道構成一個封閉系統,吸附床內充裝了沸石,制冷劑液體(水)聚集在蒸發器中。吸附床被加熱時,沸石溫度升高,產生解吸作用,從沸石中脫附出水。此時,系統內的水壓力上升,當達到與環境溫度對應的飽和壓力時,水在冷凝器中凝結,同時放出潛熱,凝水貯存在蒸發器中。對吸附床冷卻時,沸石溫度逐漸降低,它吸附水的能力逐步提高,造成系統內氣體壓力降低,蒸發器中的水不斷蒸發出來,用以補充沸石對水的吸附。蒸發過程吸熱,達到制冷的目的。

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