冷水机中的冷却过程是基于液体沸腾(蒸发)过程中吸热的物理现象。液体的沸点取决于液体的物理性质和环境压力。压力越高,液体的沸点越高,反之,压力越低,液体沸腾和蒸发的温度就越低。相同条件下,不同液体的沸点不同,因此,例如在常压下,水的沸点为+100°С,乙醇+78°С,氟利昂R-22-40.8°С,氟利昂R-502-45.6°С,氟利昂R-407-43.56°С,液氮-174°С。
液态氟利昂是目前冷水机的主要制冷剂,在常压下的敞开容器中,会立即沸腾。在这种情况下,会从环境中大量吸收热量,由于周围空气中的水蒸气凝结和冻结,容器上会结霜。液态氟利昂的沸腾过程会一直持续到所有的氟利昂变成气态,或者液态氟利昂上方的压力不会增加到一定程度,其从液相中蒸发的过程也不会停止。
制冷剂的沸腾过程也发生在冷水机中,唯一不同的是,制冷剂的沸腾不是在敞开的容器中发生,而是发生在一个特殊的密封装置中,即热交换器中,称为蒸发器。在这种情况下,在蒸发器管中沸腾的制冷剂积极地从蒸发器管的材料中吸收热量。反过来,蒸发器管的材料被液体或空气洗涤,并且作为该过程的结果,液体或空气被冷却。
为了使制冷剂在蒸发器中的沸腾过程连续发生,需要不断地从蒸发器中排出气态制冷剂并“添加”液态制冷剂。
液体蒸气的冷凝过程发生在取决于环境压力的温度下。压力越高,露点越高。R-22 氟利昂的蒸气在 23 个大气压的压力下在 + 55°C 的温度下冷凝成液体。制冷剂蒸气冷凝成液体的过程伴随着大量热量释放到环境中。在冷水机组中,制冷剂蒸气在称为冷凝器的特殊密封热交换器中冷凝。
称为冷凝器的翅片铝热交换器用于去除产生的热量。为了从蒸发器中去除制冷剂蒸汽并产生冷凝所需的压力,使用了特殊的泵 - 压缩机。
冷水机旨在从冷却体(在我们的例子中,从水或其他液体介质)中去除能量(热量)。一切似乎都很简单——有水,你需要冷却它。只是稍微澄清一下 - 需要冷却多少水,冷却多长时间以及从什么温度冷却到什么温度?
我们有水,我们需要冷却它。寒意是什么意思?这意味着从水中获取能量。但是这种能量不会在任何地方消失(每个人都知道能量守恒定律),所以它(热量)必须在某处给予,即 粗略地说,转移。这就是冷水机的主要目的,不是制冷,而是热能的传递。
也就是说,如果我们加热或收缩一个物体,那么我们将能量(或热量)传递给这个物体,冷却和膨胀,我们带走能量。这是建立传热的基本原理。在冷水机中,为了传热,使用制冷剂 - 在正常条件下(一个大气压的压力和 20°C 的温度),在负温度下沸腾的物质。
要了解冷水机的运行,无需深入了解附加机组的用途细节,只需了解压缩机、蒸发器和冷凝器这三个要素的用途就足够了。
蒸发器从冰箱的内部容积中吸收热量,水(或任何其他需要散热的液体)和制冷剂通过它。由于液体性质不同,制冷剂沸腾,从液体中吸收热量,永远达不到冷却水的温度。作为能量交换的结果,水冷却并且制冷剂加热和膨胀。然后气态制冷剂进入压缩机,产生所需的压差。制冷剂被多次压缩,从而将其温度提高到 80-90°C。现在制冷剂的温度如此之高,它可以被引导到冷凝器,在那里热的制冷剂被吹入环境空气中,从而被冷却。
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