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制冷原理

液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体(制冷工质)处在密闭的容器中时,此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外,不存在其他任何气体,液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡,此时的汽体称为饱和蒸汽,压力称为饱和压力,温度称为饱和温度。平衡时液体不再汽化,这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走,液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。 液体汽化时要吸收热量,此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却对象,使被冷却对象变冷。为了使这一过程连续进行,就必须从容器中不断地抽走蒸汽,并使其凝结成液体后再回到容器中去。从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液体,则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低,我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行,因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。

例如,1kg的水,在压力为0.00087MPa,饱和温度为5℃,汽化时需要吸收2488.7KJ热量;1kg的氨,在1个标准大气压力(0.10133MPa)下,汽化时需要吸收1369.59KJ热量,温度可低达-33.33℃。因此,只要创造一定的低压条件,就可以利用液体的汽化获取所要求的低温。依此原理,汽化过程吸取冷冻水的热量,使冷冻水温度降低(一般降为7℃)。制冷工质在蒸发器内吸取热量,温度升高变成过热蒸气,进入压缩机重复循环过程。蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式。

吸收式制冷是液体汽化的一种形式,它和蒸气压缩式制冷一样,是利用液态制冷剂在低温低压下汽化以达到制冷的目的。所不同的是:蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功(或电能)使热量从低温物体向高温物体转移,而吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程的。

吸收式制冷机中的吸收剂通常并不是单一物质,而是以二元溶液的形式参与循环的,吸收剂溶液与制冷剂—吸收剂溶液的区别只在于前者所含沸点较低的制冷剂量比后者少,或者说前者所含制冷剂的浓度比后者低。二元溶液通常有溴化锂水溶液、氨水溶液等。

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