| 摘要：物质相变制冷是利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸收热量---即制冷量。因此，相变制冷分为液体气化制冷与固体熔化与升华制冷，由于液体自身具有流动性，液体气化制冷是广泛应用的。 |
液体过冷对循环的影响
液体制冷剂节流后进入湿蒸汽区，节流后制冷剂的干度愈小，它在蒸发器中气 化时的吸热量愈大，循环的制冷系数愈高。在一定的冷凝温度和蒸发温度下，采用使节流前制冷剂液体过冷的方法可以达到减少节流后干度的目的。在世界循环中，往往采用一定的过冷度通常情况下，假定冷凝器出水温度比冷凝温度低3-5K，冷却水在冷凝器中的温升为3－8K，因而冷却水的进口温度比出口温度低5－13K，这就足以使制冷剂出口温度达到一定的过冷度。
下图1为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-2-3'-4'-1表示过冷循环。
两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷系数增加。
图1 具有液体过冷的循环
蒸气过热对循环性能的影响
实际循环中，为了不将液滴带入压缩机，通常制冷剂液体在蒸发器中完全蒸发后 仍然要继续吸收一部分热量，这样，在它到达压缩机之前已处于过热状态，如下图表示。1-2-3-4-1表示理论循环，1'-2'-3-4-1'表示具有蒸气过热的循环。
图2 具有蒸汽过热循环
吸入过热蒸气对制冷量和制冷系数的影响取决于蒸气过程时吸收的热量是否产生有用的制冷效果以及过热度的大小。
（1）过热没有产生有用的制冷效果
由蒸发器出来的低温制冷剂蒸气，在通过吸入管道进入压缩机之前，从周围环境中吸取热量而过热，但它并没有对被冷却物质产生任何制冷效应，这种过热称为“无效”过热。由于循环的单位制冷量和运行在相同冷凝温度和蒸发温度下的理论循环的单位制冷量是相等的，但蒸气比容的增加使单位容积制冷量减少，对给定压缩机而言它将导致循环制冷量的降低。
（2）吸热本身产生有用的制冷效果
如果吸入蒸气的过热产生在蒸发器本身的后部，或者产生在安装于被冷却室内的 吸气管道上，或者产生在两者皆有的情况下，那么，由于过热而吸收的热量来自被冷却空间，因而产生了有用的制冷效果，我们称这种过热为“有效”过热。 下图为一些制冷剂在过热区内单容积制冷量的变化情况。从图中可以看出，氨过热对容积制冷量是不利的，它将使装置的制冷量减少。
图3 各种制冷剂在过热区内单位容积制冷量的变化情况
气、液热交换对循环性能的影响
在系统中增加一个气-液热交换器，结果使得制冷剂液体过冷，低温蒸气有效过热。这样，不但可增加单位制冷量，而且可以减少蒸气与环境空气之间的传热温差，减少甚至消除吸气管道中的有害过热 具有气-液热交换器的压焓图如下所示。
图4 回热循环的P-H图
热交换及压力损失对循环性能的影响
实际循环中，由于热交换和流动阻力的存在，制冷剂热力状态的变化不可避免。 下面将讨论这些因素对循环性能的影响
（1）吸入管道
吸入管道对循环性能的影响最大。
吸入管道中的压力降始终是有害的，它使得吸 气比容增大，压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积效率降低，比压力增大，制冷系数下降。
（2）排出管道
在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂蒸气传给周围空气，它不会引起性能 的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。
（3）冷凝器到膨胀阀之间的液体管道
在冷凝器到膨胀阀这段管路中，热量通常由液体制冷剂传给周围空气，使液体制 冷剂过冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷却水温度很低，冷凝温度低于环境温度，热量由空气传给液体制冷剂，可能导致部分液体气化，这不仅使单位制冷量下降，而且使得膨胀阀不能正常工作。
（4）膨胀阀到蒸发器之间的管道
通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，传给管道的热 量将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的传递使制冷量减少，因而此段管道必须保温。
（5）冷凝器
假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝 器时制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制冷系数下降。
（6）压缩机
在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。而实际上，整个过程是一个压缩指数 在不断变化的多方过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率增大。
不凝性气体的存在对循环性能的影响
系统中的不凝性气体往往积存在冷凝器上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不 凝性气体的存在将使冷凝器内的压力增加，从而导致压缩机排气压力提高，比功增加制冷系数下降，压缩机容积效率降低。应及时加以排除。
实际循环与理论循环的比较图（p－h）如下图所示：
图5 单级压缩实际制冷循环的P-H图
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