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制冷空调系统中的几种温度与压力关系

2022-12-31 25 收藏 返回列表

  什么是冷凝压力和冷凝温度?

  冷凝温度是指冷凝器内制冷剂蒸汽在一定压力下凝结时的饱和温度。冷凝温度不等于冷却介质的温度,两者之间也存在着传热温差。

  冷凝压力就是制冷剂在冷凝器内有气体冷凝成液体的压力,由于制冷系统中冷凝器内部的压力无法测量,而实际上,制冷剂在排气管以及冷凝器内的压力降其实很小,所以不管设计调试还是检修当中,一般认为排气压力近似等于冷凝压力。

  冷凝温度与冷凝压力的关系:

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  冷凝压力(高压)越低,冷凝温度也就越低;

  冷凝压力(高压)越高,冷凝温度也就越高。

  我们简单看看R22制冷剂冷凝压力与冷凝温度的关系曲线:

  从图上很简单的就能看出,冷凝温度与冷凝压力是成正比变化的,冷凝压力与冷凝温度两者是对应的;

  知道冷凝压力,我们就能查表得出冷凝温度的数值,小伙伴们可以直接在公众号里面回复相关的制冷剂,就可以获得制冷剂的温度压力对照表了。

  冷凝温度的估算:

  在制冷设备调试的时候,我们经常要知道冷凝温度,进一步推算出冷凝压力(高压或者排气压力),然后根据实际的压力,就能判断制冷系统是否有问题;

  最常用的就是判断制冷系统是否缺少制冷剂。

  下面是一个经验估值,提供给小伙伴们参考,如下:

  冷凝温度=环境温度/水温+(10~20℃)。

  举例如下:

  例1:夏天的空调室外环境温度35度左右,我们就可以估算此时的冷凝温度=35+(10~20℃)=50℃,根据温度压力对照表,很容易就查出此时的蒸发压力为3.05Mpa(绝压,R410A制冷剂)左右;

  例2:冷水机组,已知冷却塔的出书温度为25度,那么此时制冷系统的冷凝温度大概为多少呢?

  蒸发温度=25+(10~20)=40℃,根据温度压力对照表,很容易就查出此时的冷凝压力为1.55Mpa(绝压,R22制冷剂)左右;

  有了这个冷凝压力,我们就可以与制冷系统的高压表做对比了,就能判断制冷系统是否正常,高压到底是偏高还是偏低,对于维修调试还是很用的。

  注:这里有小伙伴要问了,到底是减10℃,还是减20℃呢;小泥巴这里建议大家取中间值吧,也就是15℃。

  冷凝温度与功率的关系:

  我们先来看一个动画:

  从T-S图上很明显的看出,如果制冷系统的冷凝温度提高了,消耗的功率增加了;

  原因很简单的,冷凝温度提高了,在蒸发温度不变的情况下,压缩机的压比增大了,而压缩机的功率是和压比成正比关系的,即压比增大,压缩机的功率也增大。

  可以如下简单理解:

  压缩机把5公斤的冷媒压缩到15公斤所用的功率;肯定比压缩机把5公斤的冷媒压缩到25公斤所用的功率大。

  冷凝温度与制冷量的关系:

  同样上面的动画:

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  从动画中的T-S图中很容易看出,冷凝温度升高了,系统的制冷量也会降低;

  这里给大家解释下原因,由于冷凝温度的提高,导致制冷剂的单位制冷量会下降,在同等制冷剂质量流量下,系统的制冷量就降低了;

  感兴趣的小伙伴可以关注我们后续的课程,会详细介绍利用excel进行制冷量的计算。

  热负荷与蒸发压力的关系:

  这个简答来说就是冷凝侧的负荷与冷凝压力的关系。

  在一恒定的工况条件下(制冷剂流量),热负荷越大,冷凝压力越高,反之亦然。我们可以想象一下,当你设计的冷凝器小了(热负荷就相对来说大了),制冷系统是很容易报高压报警的。

  检修过程中,蒸发温度不正常原因分析:

  1、冷凝温度偏低:

  蒸发温度偏低的原因很多,导致蒸发温度偏低的机理就是蒸发器内的冷媒少或节流阀节流效果不好,列举如下:

  1)膨胀阀选型大了;

  2)膨胀阀故障或者膨胀阀开度过大,没有节流效果;

  3)制冷系统冷媒充注量不够;

  4)制冷系统缺少冷媒

  1~2点主要分析膨胀阀节流效果,3~4主要分析制冷剂缺少;

  2、冷凝温度偏高:

  (1)冷却水(或空气)流量小,温度高;

  (2)系统内有空气,使冷凝压力升高;

  (3)制冷剂充注量过多,液体占据了有效冷凝面积;

  (4)冷凝器年久失修,传热面污垢严重,也能导致冷凝压力升高。水垢的存在对冷凝压力影响也较大。

  当然还有很多其他原因,St建议从三方面考虑:

  1)冷凝器内的冷媒多了;

  2)制冷系统有其他杂志,占据了冷凝器换热面积;

  3)冷凝器冷凝效果不好。

  冷凝压力偏高有什么影响如何处理?

  冷凝压力升高时,压缩机排气温度也升高。

  压缩机的压缩比增大,输气系数减小,从而使压缩机的制冷量降低。耗电量增加。

  如果排气温度过高,则增加了压缩机润滑油的消耗,使油变稀,影响润滑;当排气温度与压缩机油闪点接近时,还会使部分润滑油炭化并积聚在吸、排气阀口,影响阀门的密封性。

  处理方法有以下两种思路:

  1)降低冷却介质的温度可使得冷凝温度下降,冷凝压力也随之下降,但这要受到环境条件的限制,难以人为选择。

  2)增加冷却介质流量可降低一点冷凝温度(多采用这种方法)。但不能片面地提高冷却水或空气的流量,因为这将增大冷却水泵或风扇及电机的功率,应全面综合考虑。

  排气压力偏高会使压缩功加大,输气系数降低,从而使制冷效率下降。

  冷凝温度如何控制?

  一起看看换热器实验里面的冷凝实验,冷凝器的实验相比蒸发器的实验来说,相对比较简单,控制的参数有三个,如下:

  冷凝器进口压力、冷凝器进口温度,冷凝器出口温度;

  冷凝器出口压力是不需要控制;

  为什么控制这三个变量呢,很简单,原理同蒸发实验一样的;

  冷凝温度如何控制的呢?

  其实控制冷凝器进口压力,就可以控制冷凝器的冷凝压力,因为冷凝器压降其实很小,近似的看做进口压力等于冷凝压力了。那么如何控制进口压力呢?

  方法有好几个:

  1)控制流通冷凝器的风量,风量大了,冷凝压力自然会下降,通过变频器控制风机的转速,很容易控制冷凝器的进口压力了;

  2)采用辅助冷凝器的方法,通过控制辅助冷凝器的水流量或者水温,进而控制冷凝器的进口压力。

  蒸发温度与冷凝温度:

  一、蒸发温度:

  什么是蒸发温度?

  蒸发温度就是制冷剂从液体变为气体的临界温度,在制冷系统中,指的是制冷剂液体在蒸发器中从液体变为气体的饱和温度,一般制冷系统中的蒸发温度是测不出来的,只能用对应的蒸发压力来推导。

  蒸发温度与蒸发压力的关系:

  蒸发压力(低压)越低,蒸发温度也就越低;

  蒸发压力(低压)越高,蒸发温度也就越高。

  可以说,蒸发温度与蒸发压力是成正比变化的,蒸发压力与蒸发温度两者是对应的,知道蒸发温度,我们就能查表得出蒸发温度的数值。

  蒸发温度的估算:

  在制冷设备调试的时候,我们经常要知道蒸发温度,进一步推算出蒸发压力,然后根据实际的压力,就能判断制冷系统是否有问题;

  下面是一个经验估值,提供给小伙伴们参考,如下:

  蒸发温度=环境温度/水温-(10~20℃);

  举例如下:

  例1:夏天的空调室内温度设定26℃,我们就可以估算此时的蒸发温度=26-(10~20℃)=6℃,根据温度压力对照表,很容易就查出此时的蒸发压力为0.55Mpa(R22制冷剂)左右;

  例2:-18的冷库,库房温度为-18℃,那么此时制冷系统的蒸发温度大概为多少呢?

  蒸发温度=-18-(10~20)=-28℃,根据温度压力对照表,很容易就查出此时的蒸发压力为0.21Mpa(R404A制冷剂)左右;

  注:这里有人要问了,到底是减10℃,还是减20℃呢;这里简单归结为:

  环境温度高时,减去高值(20℃);环境温度低时,减去低值(10℃);

  蒸发温度与功率的关系:

  我们先来看一个动画:

  从T-S图上很明显的看出,如果制冷系统的蒸发温度降低了,消耗的功率增加了;原因很简单的,蒸发温度降低了,在冷凝温度不变的情况下,压缩机的压比增大了,而压缩机的功率是和压比成正比关系的,即压比增大,压缩机的功率也增大。

  可以如下简单理解:

  压缩机把5公斤的冷媒压缩到15公斤所用的功率;肯定比压缩机把1公斤的冷媒压缩到15公斤所用的功率大。

  蒸发温度与制冷量的关系:

  从动画中很容易看出,蒸发温度降低,系统的制冷量也会降低;

  原因很简单:

  当蒸发温度降低的时候,吸气口的比体积降低,导致制冷系统中的制冷剂流量也降低了;

  简单来说就是,制冷剂循环量降低了,制冷系统的制冷量也就降低。

  热负荷与蒸发压力的关系:

  这个简单来说就是蒸发侧的负荷与蒸发压力的关系。

  在一恒定的工况条件下(制冷剂流量),热负荷越大,蒸发压力越高,反之亦然。

  蒸发器的热负荷还与热负荷风量(风速)有关,当蒸发箱进风口的温度不变时,风量越大,热负荷也就越大。

  检修过程中,蒸发温度不正常原因分析:

  1、蒸发温度偏低

  蒸发温度偏低的原因很多,导致蒸发温度偏低的机理就是蒸发器内的冷媒少或者蒸发器换热不好,列举如下:

  1)膨胀阀开度小了;

  2)制冷系统缺少冷媒;

  3)毛细管或者膨胀阀堵了;

  4)过滤器堵塞;

  5)内机风量不足;

  6)蒸发器结霜严重。

  1~4点主要分析从冷媒少分析,5~6主要分析蒸发器换热不好。

  2、蒸发温度偏高

  原因主要列举以下几点:

  1)膨胀阀开度过大;

  2)制冷剂偏多;

  3)系统中有空气;

  4)蒸发器排出口有堵塞;

  5)冷凝效果不好;

  6)压缩机效率低或者转速低;

  7)压缩机阀片断裂或者有泄漏;

  8)热负荷太大。

  当然还有很多其他原因,建议从三方面考虑:

  1)蒸发器内的冷媒多了;

  2)冷凝压力高了;

  3)压缩机转速低了。

  蒸发温度如何控制?

  很多厂家都有换热器试验台,换热器试验中,少不了的就是蒸发实验,蒸发实验控制的参数其实很简单,只有四个阀前温度、阀前压力、蒸发器出口温度、蒸发器出口压力。

  为什么控制这几个变量呢,很简单,你要定性的去分析一个蒸发器的制冷量的大小,只要控制蒸发器进出口冷媒的温度和压力,就能定性的分析了。

  这里简单介绍下蒸发器的出口压力怎么控制:

  控制蒸发器的出口压力,其实就是控制蒸发器的蒸发压力,采用的方法有很多,这里介绍一个最简单的,就是通过辅助膨胀阀的方法来控制,通过液管的冷媒,旁通过来,经过辅助节流阀,直接到蒸发器的出口,通过这个辅助节流阀的开度,就可以控制蒸发压力。



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