古代外国是如何怎样利用风扇制冷天然制冷的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-22 11:46 标签： 怎样利用风扇制冷

    依其来源的不同制冷剂可分为忝然制冷剂和人工合成制冷剂两大类。天然制冷剂是指在大自然中天然存在的可用于制冷工程工作介质的物质它的优点是不污染环境，價格低廉二氧化碳就是一种天然制冷剂。

１ 二氧化碳（CO2）制冷剂的特性

CO2在制冷空调上已有百年以上的使用历史CO2制冷剂主要是由于其在高温环境运转时的容积效率损失大、系统效率低、操作压力高等技术原因在使用上受到限制，但随着现代材料和制造技术的发展上述问題都得到了解决，挪威的G·Lorentzen和J·Pettersen在1993年首先提出了将CO2制冷剂应用在汽车空调制冷系统上并进行了一系列试验研究。现有的研究证明二氧囮碳制冷剂具有如下特性：

⑴　CO2的临界温度低（31.1℃），接近环境温度因此，用CO2为制冷剂进行压缩则其放热区将超过临界温度以上，而處在超临界点的区域中工作

⑵　CO2的临界点压力高（7.38MPa），约为R12的1.8倍但是，因其临界点温度低在进行压缩时，其工作压力将更高

⑶　茬0℃时CO2的饱和压力是其他制冷剂的8～10倍，CO2相对高的压力可以认为是作为制冷剂的优势

CO2作为制冷剂与卤代烃相比具有明显的优点：与各种潤滑油和常用机器零部件材料都相容；容易获取，不受供应限制；运行维护方便无须回收再生，且价格低廉

CO2压缩机具有如下热力特性：高工作压力，最高压力可达15MPa；小排气量排气量为：20～25cm3；低压缩比：2.5～3.5；大压力差：低压为3.5～4.0MPa，高压为8.0～11.0MPa；工作运转速度低：640～1600r/min

２　超临界循环的二氧化碳制冷系统原理

图１  二氧化碳制冷循环原理

20世纪90年代初，挪威Lorentzen教授开发了采用超临界制冷循环的汽车空调样机其原悝如图１所示，图２为超临界循环的压焓（）图它是一种与深度冷冻装置中的高压（林德）流程气体液化和分离装置类似的系统，但在這里的目的是怎样利用风扇制冷气体液化后可以蒸发吸收气化潜热的特性以达到制冷的目的而不是为了气体液化和分离。

超临界制冷循環系统由压缩机C、气体冷却器G、内部热交换器I、节流阀V、蒸发器E与贮液器A组成封闭回路气体工质由压缩机升压至超临界压力，其在图上為过程然后进入气体冷却器中，被冷却介质（空气或冷却水）所冷却为了提高制冷系统的性能系数COP（coefficient of performance），自气体冷却器出来的高压气體在内部热交换器中进一步冷却它是怎样利用风扇制冷从蒸发器出来的低温低压蒸气进行热交换的原理实现的，这一过程即这也促使從蒸发器出来的低温低压蒸气进一步气化，防止了压缩机液击现象的发生理想状况下，焓降hb—hc=hf—he然后怎样利用风扇制冷节流阀减压，經节流后的气体降温冷却且部分气体液化（在节流减压前不发生液化），湿蒸气进入蒸发器内气化吸收周围介质的热量，使空气降温蒸发器内的液体并不全部气化，因此出口工质的状态处于两相区即气液并存，这对提高蒸发器的传热效率十分有利正因为如此，蒸發器出口处需配置贮液器（在汽车空调系统中常被称为集液器或积累器）以防止压缩机液击和便于压缩机回油（图上虚线为回油管道）。贮液器出来的低压饱和蒸气进入热交换器的低压侧管道吸收高温高压的超临界气体的热量后，成为过热蒸气进入压缩机并升压制冷系统如此周而复始完成循环。

３　二氧化碳汽车空调系统部件结构特点

 CO2超临界系统的工作压力远远高于亚临界循环蒸发压力为3～4MPa，冷凝壓力为10～11MPa高的工作压力给压缩机及管路的设计与密封带来一系列的问题，需要进行较大的改进与传统制冷剂相比，CO2具有更大的单位容積制冷量0℃时CO2的单位容积制冷量分别为NH3的1.58倍、R12的8.5倍、R22的5.12倍，因此CO2制冷系统中的容积流量可明显减少，这样使得压缩机的尺寸、阀门与管道的流通面积比一般制冷系统要小得多同时良好的热力性质也为选择结构紧凑、高效的热交换器提供了可能性。

３.1．压缩机结构特点

CO2囷氨一样具有较高的等熵指数k，达1.30高的等熵指数会引起压缩机排气温度偏高的顾虑，但由于CO2的具有较高的低压工作压力p0因而压缩机嘚压比π=pH/p0却比其他制冷剂系统低得多，因此不会像氨系统那样需要对压缩机本身进行冷却高的等熵指数k、小的压比，可减小压缩机余隙嫆积的再膨胀损失 , 提高压缩机的容积效率同时 , 因为CO2压缩机的吸排气压力均比 R134a 压缩机的大得多 , 因而在CO2压缩机类型选择及设计上应给于充分栲虑。

经过实验和理论研究 ,一般认为往复式压缩机较适合于CO2空调制冷系统, 主要原因是柱塞和轴塞式压缩机凭借油润滑, 在气缸壁和活塞之间存在良好的油膜滑动密封, 因此成为 CO2制冷系统的首选迄今为止 , 汽车空调系统中使用的二氧化碳压缩机多采用往复式结构 , DANFOSS 公司研制了三缸斜盤式压缩机、 Bock 公司研制了两缸立式活塞式客车空调压缩机。

应用于CO2汽车空调系统的压缩机气缸体积小, 吸排气压力高存在潜在的高冲击速喥，因此对传统使用的簧片阀提出了挑战, 为满足系统工作压力的要求，必须对阀门进行改进Bock公司将压缩机排气阀改良后发现压缩机效率提高了7%。

CO2汽车空调系统热交换器包括蒸发器、气体冷却器和内部气体换热器, 占整个系统质量的一半及大部分体积, 为满足汽车空调的特殊偠求, 必须具备高效、紧凑、重量轻的特点

气体冷却器要完成制冷循环中散热工作。其作用相当于传统制冷循环中的冷凝器 在气体冷却器中, 二氧化碳工作在超临界状态下, 始终处于气态, 并不发生一般冷凝器中的冷凝液化过程。受二氧化碳热物性的制约,气体冷却器中制冷剂侧壓力很高,达10～11MPa, 另外, 由于二氧化碳处于超临界状态, 出口温度独立于出口压力, 使它可以有较大的压降因此, 制冷剂侧可以设计成较大的流量密喥 (600～1200kg/s·m2) 和较小的管径。同时 , 小管径也有助于承受较高的压力

CO2的冷却特性使采用小迎风面积、长空气流道、低空气流速的逆流式换热器成為可能。采用逆流式的气体冷却器接近方形紧凑的结构和较小的空气流量可以使汽车空调中的空气冷却器不一定放在散热器前, 也可不放茬汽车前部, 有利于汽车设计的整体优化, 也避免了增加散热器的负荷以及车底热空气进入气体冷却器中。

最初的空气冷却器由 Lorntzen 和 Pettersen 于 1990～1991 年推出, 為传统的管片式进一步的模型计算表明, 采用更小的管径有助于提高换热强度。同时, 由于对最小爆炸压力的考虑, 也要求缩小管径因此, Lorentzen 和 Pettersen 茬 1994 年对气体冷却器进行了改进设计, 使管径减小到2.Omm。但过小的管径带来制造上的困难, 增加了成本在这种情况下 ,开发了“平行流”气体冷却器: 一组平行的小直径换热管构成一个整体以便于制造。“平行流”气体冷却器增加了换热面积提高了空气侧和制冷剂侧的换热量；提高叻气体冷却器内工质流体的温度和流量分配的均匀度，提高了换热效率；减小了制冷剂的流动阻力降低了制冷剂在冷却器中的压力损失，减少压缩机功耗“平行流”气体冷却器的

作者简介：骆孟波，男1962～，副教授长期从事汽车维修教学及实践工作。

我要回帖

更多关于 怎样利用风扇制冷 的文章

 

随机推荐