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机房专用空调制冷原理和制冷量的计算及常用制冷剂

来源:中国绿色数据中心 作者:机房360 更新时间:2009-7-16 11:21:28

摘要:制冷的方法很多,制冷机的种类也很多,根据制冷的基本工作原理可分为气体制冷,蒸汽制冷(如压缩式制冷、吸收式制冷和蒸气喷射式制冷)和温差电制冷(如半导体制冷)。机房专用空调机通常采用的是蒸气压缩式制冷。

一、蒸气压缩式制冷原理
蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。
在制冷技术中,蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态必须从外界吸收热能才能实现,因此是吸热过程,液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度,凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度,使蒸汽转化为液态。
在日常生活中,我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如,我们在手上擦一些酒精,酒精很快蒸发,这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂F—12液体喷洒在物体上时,我们会看到物体表面很快结上一层白霜,这是因为F—12的液体喷到物体表面立即吸热,使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法,制冷剂F—12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原理。
蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热,蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。
二、制冷循环
压缩机是保证制冷的动力,利用压缩机增加系统内制冷剂的压力,使制冷剂在制冷系统内循环,达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体,然后压缩成高温高压气体送冷凝器;高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体;当常温高压液体流入热力膨胀阀,经节流成低温低压的湿蒸气,流入蒸发器,从周围物体吸热,经过风道系统使空调房间温度冷却下来,蒸发后的制冷剂回到压缩机中,又重复下一个制冷循环,从而实现制冷目的。
三、制冷剂在制冷系统中状态
从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧;这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是:制冷剂向周围环境放热被冷凝为液体,制冷剂流出冷凝器时,温度降低变为过冷液体。
从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧,其压力等蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状态,在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为汽态制冷剂。到了蒸发器的出口,制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时,由于节流作用,由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换);同时有少部分液态制冷剂汽化,温度随之降低,这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发(汽化)吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压缩机,并通过压缩机进入下一个制冷循环。
四、制冷量
在制冷循环中,循环流动的每千克制冷剂从被冷却物体吸收的热量叫做单位重量制冷量,用符号q表示,单位是kcal/kg,单位重量制冷量是表示制冷循环效果的一个特殊参数,这由制冷剂的性质,循环温度等条件决定,蒸发温度越低,冷凝温度越高,其值越小,反之越大。制冷装置的产冷量是单位时间内从被冷却物体吸收并在冷凝器中放掉的热量,用符号Q表示,单位是kcal/kg。Q值的大小等于冷重量流量G与单位重量制冷量q的乘积,即:
Q=G•q
在实际工作中,有时为了方便的获得制冷量的粗略计算也可通过下式计算
Q=L•(t2-t1)
式中L循环风量,(t2-t1)为进出风温度差。
在日本、欧美等国家制冷量常用冷吨来表示,但日本冷吨与美国冷吨在数值上略有差别,在日本,产冷量的单位用日本冷吨,1日冷吨表示1000克0ºC的水在24小时内制成 0ºC的冰所消耗的冷量:
1日冷吨=3320kcal/h
1美冷吨=3024Lcal/h
常用制冷量的单位换算:
1KW=860kcal/h(大卡/小时)
1kcal/h=3.968BTU/h(英热单位/小时)

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