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标题: 冷水机组原理与规划1 [打印本页]

作者: waxiwe 时间: 2019-7-22 07:45
标题: 冷水机组原理与规划1
冷水机组原理：

水冷系统的冷源是一台或多台冷水机组。理解如何从市场中选择不一样的冷水机组并正确运用是必须的。

规划步骤：

在风机盘管冷水系统的规划中，已经涉及选择冷水机组。在选型之前，先要了解可用机组的型号和技术参数。只有了解机组的性能，才能正确地选对型号。

选择控制区→计算峰值冷热负荷→选择室内风机盘管末端设备→选择末端控制类型→水管路规划→冷凝水管路规划→选择冷水机组→选择辅助设备。

水冷机组基本原理：

下图是一个典型的冷水机组运用冷却塔运行的系统图。机组由以下七个基本部件组成：

1-蒸发器；2-压缩机；3-冷凝器；4-节流装置；5-润滑油系统；6-控制中心；7-辅助设备。

辅助设备包括电机启动器、油分离器、油冷却器、储油器、经济器等等。——这些可能是机组的一部分也可以在现场增加。

机组可以工厂整装的，也可以现场拼装。

循环水泵使冷冻水在蒸发器中循环，将温度由54℉降至44℉并送至建筑负荷。

在制冷循环中，机组的作功（压缩热）加上蒸发器中吸收的热量一起从冷凝器中排走。

冷凝水泵使水从冷凝器中带走热量，并由冷却塔将热量释放。在规划条件下，进入冷凝器的水温85℉，出水温95℉。

冷却塔释放热量给大气将水温由95℉降到85℉。

商用冷水机组类型：风冷或水冷往复式，螺杆式，离心式或吸收式。

机组可以按排热方式分类，也可以按提升制冷剂温度的方式分类。

按排热方式分类：机组可以有风冷和水冷的冷凝器，它们称为风冷机组和水冷机组。

按提升制冷剂温度的方式分类：可以通过机械压缩或化学反应来提升制冷剂温度温度。压缩方式包括：

1-往复式压缩机；2-螺杆式压缩机；3-离心式压缩机。

吸收机组是用水做制冷剂的机组。盐类和水蒸气被用以吸收冷负荷并由冷却塔释放热量。

各种型号的机组的大致容量如下：

理解机组运行的关键是理解制冷循环。我们来看看循环中工质在各设备中的变化。

冷水机组的基本循环：

制冷循环：

如下图，工质的P-H图是理解机械制冷循环的一个有工具。基本循环告诉我们能量在机组及其辅助设备中是如何变化的。这个循环还可以用于确定蒸发器和冷凝器的水流量。

这是对第一周的商务系统规划课程的一个简要的回顾，现在没必要再详细地讲了。我们从液体工质离开冷凝器（D点）开始循环。液体经过膨胀阀进入蒸发器，经过膨胀阀时部分液体变成了气体（闪蒸气）。闪蒸气体冷却了剩余液体最后混合进入蒸发器（E点）。这是一个等焓过程。

在蒸发器中，工质吸收来自冷冻水的热量，将其从54F冷却到44F。在E到A的过程中液体完全蒸发，在A到B的过程中过热，至此，冷负荷都被工质吸收了。这是在约34F的饱和蒸发温度（SET）下进行的。

气态工质现在从B进入压缩机。压缩机作功提升工质的压力和温度。这个功叫做压缩热（H.C.），从P-H图上看到这个过程增加了工质的焓值。过热的蒸汽在C离开压缩机。

过热蒸汽由C进入冷凝器，在那里与从冷却塔来的冷却水接触。工质将热量传给冷却水使水温由85F升至95F。在这个过程中工质先降低过热度，再冷凝由C返回D 。

这样，冷凝器将冷负荷和压缩机加入的额外热量释放给冷却塔。压缩机效率越高，释放的热量就越少。

现在，我们举例看看如何计算冷凝器和蒸发器的水流量。例题：

100冷吨、10F温升的蒸发器、10F降温的冷却塔的机组需要多少水量？

冷冻水 GPM=（24×tons/Rise=（24×100）/10=240GPM

冷凝水 GPM=（28.8×tons）/Drop=（28.8×100）/10=288GPM

数据24和28.8的由来：

机组冷量以冷吨来计算。根据定义，一个冷吨是24小时内制一吨冰所需的冷量。

1ton=（2000lbs℉144Btu/lb）/24hrs

1ton=12000Btu/h

传入传出水的热量如下计算：

热量Btuh=500×GPM×Rise

由于1ton=12000Btu/h

Tons×12000Btu/h =500×GPM×Rise

Tons (12000/500)=GPM×Rise

Tons×24=GPM×Rise

Tons =(GPM×Rise)/24

GPM=(24×Tons)/Rise

如果流过的液体是盐水，那么方程要改变比热和比重：

Tons=(GPM×Rise×比热×比重)/24

在冷凝器中，压缩机所带来的热量也要加到冷负荷的GPM中去。一般认为这里的冷负荷平均会增加20%，冷凝器所释放的热量变为（12000×1.20）=14400Btuh。

方程将变为：Tons×14400Btuh =500×GPM×Drop

Tons×28.8=GPM×Drop

冷凝器GPM=(28.8×Tons)/Drop

注意：老式的机组没有那么好的效率，一般认为冷负荷经压缩机将有25%的增加。这种情况下方程变为：

蒸发器GPM=[（24×1.25）Tons]/Drop

=(3×Tons)/Drop

因此，冷凝器的GPM随压缩机的效率变化而变化。

确定水的流量：

冷水机组用冷吨（tons）来评价（冷负荷）

冷冻水量1ton=12,000 Btu/h

tons×12,000 =500×冷冻水量×温升

温升=（24×tons）/温升

压缩机产生20%的热量

tons×12,000×1.2 =500×冷却水量×温降

冷却水量 =（28.8×tons）/温降

例：100ton的机组10F的冷冻水温升和10F的冷却水温降

冷冻水流量=（24×100）/10 =240 GPM

冷却水流量=（28.8×00）/10=288 GPM

旧的低效机组（25%压缩产热）

冷却水流量=（30×100）/10=300 GPM

冷水机组的能耗和尺寸：

制冷循环中压缩机消耗能量，机组的尺寸是下面三项的函数：

1-通过压缩机的工质的质量流量；

2-压缩机中的压力升高“Lift”（Pc-Pb）。这与压缩机的压缩比有关；

3-压缩机的实际效率。

在当今的市场中，能源选用和消耗是选择机组前要重点考虑的。廉价能源的时代已经过去了。小型设备在建筑成本上升价后又被注重。

因此，上面三项做改进的任何设备和都可以节能和减小机组尺寸。我们来看厂商常用的措施。我们将从降低压缩机压升开始。

压缩机所消耗的能量是3个原因的函数：

-制冷剂在压缩机中的质量流量，lb/min（R.E.）

-压缩机带来的压力增加（Pc-Pb）

-压缩效率（压缩热）

任何改善上述3项的设备都会降低冷水机组的能耗和尺寸。我们先看降低压缩机的压升“lift”。

降低冷水机组的压升：

压缩机压升：压升指压缩机将工质的压力提升。压升的概念就像供水的水压头一样。

压缩机压升可以通过以下两种方式降低：

1-提升饱和蒸发温度（SET）

2-降低饱和冷凝温度（SCT）

机组的生产商运用机械措施和复杂的控制系统从两方面改进。

现在看饱和蒸发温度（SET）提升时的能耗变化。

降低压升的方式：

-提升饱和蒸发温度（SET）；

-降低饱和冷凝温度（SCT）。

我们先看提升饱和蒸发温度（SET）。

摘要：提升饱和蒸发温度

提饱和蒸发温度的潜力与制造商提供的可选择性及规划者选择的可行方案直接相关。

所有的方式与理解热交换过程相关。我们将先详细了解基本的蒸发器热交换过程，然后再了解那些原因会影响热交换过程。

通过以下方式来进行：

-增加传热系数-"U"；

-降低水膜热阻；

-降低水侧污垢热阻；

-降低金属层热阻；

-降低制冷剂膜热阻；

-增加热交换面积-“A”；

-增加单位长度的翅片数；

-增加给定的热交换器中的管数；

-增大热交换器的断面；

-增加热交换器的长度；

让我们看着每一项的影响。

蒸发器的基本类型：

蒸发器可分成两种基本结构类型：

满液式：

水沿水管内流动，制冷剂以“浸没”的方式包围水管。制冷剂吸收通过水管的水的热量并且在管外沸腾。

通常来说，15PSI或者35ft.的水压降被认为太高了。水流速达到12ft/秒就可以导致压降超过40ft.。因此，8到10ft/秒的速度通常被采用。

离心式冷水机组采用满液式规划。

干式：

制冷剂沿管内流动。管束穿过一些通常由聚丙烯制成的内部隔板。隔板引导水进入而且当水从一端流到另一端时使水上上下下通过管子。这提供了最佳的热交换形式。水流速度及压降与隔板间距有关。

通常来说，15PSI或者35ft.的压降被认为太高了。水流速达到3ft/秒就可导致压降为40ft.。因此，1.5到2.5ft/秒的速度通常被采用。

往复式和螺旋式冷水机组都采用这种方案。往复式和螺旋式压缩机用泵抽取含较多润滑油的制冷剂。干式蒸发器允许油和制冷剂一起通过管子内部到一个它能被分离并返回油泵的地方。满液式蒸发器的油分离是很大的很复杂的规划问题。

无论那种类型，铜管的每一端被扩大，在蒸发器的两端对制冷剂和水实现密封隔离。制造商也提供内螺纹管强化热交换。管子可以从蒸发器的任何一端换下而且可以从顶端来进行管子的检查。

两种蒸发器类型的外观见下图。法兰连接的水进、出口在管壳的顶端。系统冷冻水管将和法兰连接。蒸发器所有外表面用0.75英寸的闭孔保温层和隔汽层覆盖，以防止在潮湿的环境条件下结露。

基本的蒸发器传热：

可以看到在热交换过程中有两种基本的热量平衡。它们是：

1-通过管子的流体释放的热量。

2-从管中的流体到管壳中的制冷剂的总换热量。

总换热量：在定压过程中加给或从制冷剂中提取热量导致制冷剂的状态变化。使蒸发器内制冷剂状态从液体到蒸气的热量称为“汽化潜热”。

在蒸发器中，蒸发在恒温（SET）下进行。SET是饱和蒸发温度。热交换速率直接和进水温度差及出水温度差有关。冷凝器和蒸发器中流体和制冷剂间总换热量都可以表达为：Q=U*A*MTD

其中：Q=总换热量（Btu/h）

U=传热系数Btu/（h.sq.ft.）

A=热交换面积（sq.ft.）

MTD=流体和制冷剂间的对数平均温差

MTD可以表示为：MTD=Q/（A*U）

这样，对蒸发器来说，饱和制冷剂温度。（SET）在MTD确定后可以计算出来。显然，对一个给定的蒸发负荷（Q）来说如果MTD减少（SET）将会升高。

这样，为了减少MTD，无论通过产品的使用或规划，冷水机组必须增加热交换面积（A）或增加传热系数（U）。我们来看看增加的传热系数（U）。

增加“U”：管子中流体和制冷剂之间的温度差（MTD）是克服传热阻力进行热交换的推动力。传热阻力由四部分组成，它们都和传热系数（U）有关。

这四种阻力是：

1-水膜热阻，它取决于流体通过热交换器的流态和速度。我们将假设。

2-流体污垢热阻，它取决于通过管子的流体的质量。

3-管壁金属热阻，它取决于材料的类型和管子的表面结构。

4-制冷剂膜热阻，它来自制造商的测验数据，是热交换器规划、运用的制冷剂和管表面几何特点的函数。

前三项阻力是变化的，约占所有阻力的75-80%。这三项阻力由使用或选择热交换器来控制。下文来描述这些变化对（SET）的影响。

水膜热阻：流过管子的流体形成一层静态的薄膜或边界层，在管壁处有零速度。薄膜相似于绝缘体而阻碍来自管壁的热流。速度越低，薄膜越厚，热阻也就越高。

和10英尺/秒的速度相比，4英尺/秒的流速增加了水膜热阻，从总热阻的37%增到55%。

同时，因为总热阻增加了，为了以低于4FPS的速度传送同样的热量，MTD将不得不升高且SET下降。对给定的热交换器来说，管路速度通常可以由制造商的目录或计算程序得到。

在使用热交换器时，管速通常应该保持在3到12FPS之间。速度低于3FPS导致层流（厚的边界层），水膜热阻（RW）急剧增加。

对高流速的限制基于合理的压降并使可能的管路腐蚀减到最低。为造成腐蚀，某种作用因子必须穿透流体边界层。导致管路破坏的作用因子可以是化学的、机械的、或两者皆有。化学因子扩散通过流体薄膜作用到管子。机械作用因子是气泡或悬浮粒子撞击管壁。开利研究部门的测验表明流体本身的速度并不破坏管子—甚至流速达到24FPS 。当然，如果流体携带有害因子，提升流速就会加大损害。

另一方面，压降以速度的平方增加。速度越高，泵能耗越高。

规划速度的选择应该包括经济性的评估。传热系数与速度的0.8次幂成正比，大的流速可以导致更小的设备—初投资少。但是这必须与高速度下的泵能耗增加相平衡。

流程数：

管内速流由下式决定：

V=（GPM/K）*（N/2）

其中：GPM=流量（gal/min）

N=热交换器的流程数；K=速度因子。

速度因子K对每一台热交换器型号是一个常数，并且是流体通过的管子截面积的函数。

可以增加或减少流程数来提升或降低管速。例如：120GPM流过热交换器，K值为10，对应1，2，3流程将会有6，12，18FPS的管速。流程数越多速度越高是因为水流通的截面积减少了。

由于对管速的最高限制，一种实用的方式是给定合理的压降限制（15到30英尺wg）。只要压降允许，热交换器可选择大到12FPS的管速。这种方式可以确定合适的运行费用，最小的腐蚀，并选择较低成本的热交换器。

污垢热阻：污垢是由流体中的矿物质或悬浮物沉淀在热交换器管表面形成。热交换器一旦投入运行，污垢就开始形成了。污垢用一个数字表示（.0005）。

污垢热阻占所有热阻的百分比随着污垢的增加而升高。0.0005时污垢占所有热阻的39%，在0.002时将升高到72%。随着污垢热阻的升高，传热系数（U）将降低。这样，为了传送同样的热量（Q），必须增加温度推动力（MTD），最后的结果是饱和蒸发温度的降低。

污垢的数量级取决于通过管子的流体的质量以及悬浮物的数量和特点。热交换器选择的合理污垢系数是很重要的，并且必须对每一项工程单独评估，决定合理的污垢系数。

对于较高的污垢系数要求运用较大型的热交换器，这样会增加冷水机组的初装费用。另一方面，条件允许时，设备选择应基于小的污垢系数，否则，将会导致容量不够和运行不稳定。

蒸发器是封闭式水循环的典型部分，并不产生很多的污垢。美国制冷学会ARI，一个自我控制的工业组织，已经提出蒸发器用0.00025污垢系数作为评估冷水机的标准。在最终的分析中，它应由水处理专业人士和顾问工程师共同按既定使用的蒸发器工况去建立最终的污垢系数。

金属壁面热阻：制造商可以选用任何材料，从通常运用的铜到奇特的品种，象钛制成的制冷机。金属热阻力有很大的不一样，而且能深深影响设备的尺寸和能耗。

例如，和铜管相比，运用70-30铜镍合金管的热阻会从占所有热阻的2%提升到23%。总热阻的增长导致饱和蒸发温度的下降。

一般在蒸发器中运用铜管，它是封闭管路循环的一部分。其它类型的材料很少在蒸发器中运用。

制冷剂膜热阻：我们现在从这一领域最新技术发展的角度来看制冷剂薄膜的热阻。制冷剂沸腾或冷凝时的热交换系数小于水流过管子的好几倍。因此，通常在管子的外表面制作翅槽。结果使外表面积增加到管内表面积的4或5倍。这些超出的面积减小了热交换通量（Btu/sq.ft.），并减少了制冷剂薄膜热阻。

高效能管（增加了每英寸的翅数）进一步减小了热交换通量。此外，已经发现弯曲翅的顶端可以急剧减小制冷剂薄膜。另一个表面构造也有显著效果，制造商现在也开始在标准生产线上采用这些技术。

增加传热表面积：在所有影响饱和蒸发温度升高的变量中,增加热交换表面积是人们运用和选择冷水机组最常用的控制方式。

面积可以从四个方面增加：

1-增加每英寸的翅片数

2-在既定的热交器中运用更多的管子

3-选用断面更大的热交换器

4-如果可以，采用更长的热交换器

有些冷水机组在所有四个方面都有灵活性，有些就受限制了。无论你选择了什么，增加蒸发器热交换面积可以提升饱和蒸发温度并且改善机器性能。

了解制造商提供的产品并根据需要决定选择。

摘要：降低饱和冷凝温度

降低冷凝器的饱和冷凝温度的原因与我们研究蒸发器的同样：

1-提升传热系数－“U”；

2-增加热交换面积；此外，冷凝器允许考虑其它原因。

3-降低冷凝流体温度。

我们来详细分析这些原因。

制造商和使用的选择：

用与蒸发器同样的方式：

- 提升传热系数－“U”；

- 增加热交换器中管的表面积。

特别对冷凝器：降低冷却流体的温度。

我们来看详细情况。

基本的冷凝器类型：

冷凝器可有两种基本规划：

水冷：水沿管内流动时，从压缩机出来的热的制冷剂气体在管子的管壳侧凝结。外面有鳍的铜管通常在两端用机械扩管以保证热交换器内的制冷剂和水之间的密封。卸掉端盖可以从任何一端更换或清洗管束。

不像蒸发器，冷凝器几乎总是像冷却塔一样采用开放式循环。有时候像河、湖、井或城市用水都可以采用。可用的水温度根据水源和季节而变化。

因此，管子内部要不断的通过定期清洗来清除污垢。和蒸发器一样，压降超过35ft就被认为太高了。

水流速保持在3ft/s和12ft/s间可以使压降和水中微粒引起的管子腐蚀最小。

冷却塔通常使冷凝器进水温度达到85F并且出水温度达到95F。这使饱和冷凝温度达到105F。

采用水冷冷凝器的冷水机组类型－往复式、螺杆式和离心式。

风冷：制冷剂沿管内流动，管子外面有机械固定的金属翅片。周围的空气靠冷凝风扇通过管束。空气一般以95F进入，105F排出。饱和冷凝温度大约在125F左右－高于通常的水冷规划。

往复式和螺杆式制冷机可以采用风冷冷凝器---离心式制冷机不用。

往复式和螺杆式制冷机采用风冷冷凝器，因为它们是固定排量的机器，并且以较高的压缩比运行。离心式制冷机对高压缩比敏感，通常不采用风冷冷凝器。

基本的冷凝器热交换：

在水冷冷凝器中，冷却塔的水流过冷凝器管子。水通常以85F进入并且当它通过冷凝器后被加热到95F。

制冷剂释放热量给水－从气体冷凝成液体。冷凝过程发生在饱和冷凝温度105F。

冷凝器采用的热交换方程和蒸发器一样：

Q=U×A×MTD

减少冷凝器MTD将导致较低的饱和冷凝温度。为了减少冷凝器MTD，传热系数（“U”）或热交换面积（A）必须增加。这和前面我们在蒸发器设备中采用的一样。

增加“U”和“A”：

所有提升冷凝器“U”和热交换面积的方式和蒸发器一样。

然而，当考虑冷凝器时，一个原因更显著了—水侧的污垢热阻。冷凝器运用开放式的水系统并由冷却塔、湖水、河水等供水。所有这些来源造成了冷凝器管子内的污垢沉积，冷凝器必须定期清洗。

不仅污垢随时间增加，而且许多使用场合需要运用像铜镍合金或不锈钢这样的特殊管材，造成了更高的金属热阻。

当考虑增加冷凝器面积时，蒸发器已讨论过的原理同样可用于水冷机组中。对风冷机组来说，机组尺寸的增加通常是提升冷凝器面积唯一的方式。

降低进入冷凝器的水温：

在规划负荷下，水冷冷凝器将以105F的饱和冷凝温度运行。冷却塔将送回大约85F的水。

在部分负荷下，冷却塔可以生产更低的水温，因为室外空气有更低的干球和湿球温度。

维持冷却塔返回水温在85F的控制已经实现了－即便在能产生更低的水温时。

保持塔回水温度是为了确保冷凝器中制冷剂压力维持比蒸发器压力足够高。这压力差用于满足蒸发器内制冷剂的合适流量。如果流量不够，蒸发器将会“挨饿”，压缩机会提供比原先通过节流装置的更多的制冷剂。蒸发器压力将下降而且机组在较低的制冷剂温度下会跳闸或者更糟—一些管子被冻裂。

随着直接数字控制和电子膨胀阀的出现，可以比以前更好地实现更精确的制冷剂供给控制。

这样，对于特殊的水冷机组和机组负荷，塔的水温可以降到55F。携带微处理器的制冷机可以处理所有参数并确保机器安全运行。

这个（85-55=30F）的多余30F的冷凝温度的减少直接导致压缩机动力的显著减少。

风冷机组同样，除了它们在超出室外空气条件的范围运行。规划冷凝温度是大约125F，伴着95F的冷凝器进风温度。随着外界温度的下降，冷凝器风扇要运转以维持机组压力。直至外界温度低到零度。

从零度到大约-20F，称为马达控制器的附件可以用于冷凝器以确保制冷机的安全运行。微处理器控制一台变速风扇来维持机组压力。

压缩机能量显著节省了-特别是北方气候下，那里大部分运行时间都为较低的外界条件。

最小的压差（1）以确保液体制冷剂通过节流装置进入蒸发器中。

冷却水的控制：

冷却塔控制：一个三通阀装在冷凝器出水管上。旁通管可旁通部分冷却水。从冷却塔返回的水较冷时，减少进入塔的水，更多的水旁通。

设在冷凝器进水管上的传感器反馈信号给冷水机组的微处理器。这个微处理器控制了所有的机器运行参数并且调节三通阀来确保机器的安全运行。

城市水控制：当城市水或其它的像湖水或河水等用作冷却用水时，一个两通调节阀装在冷凝器进水管上。水越冷，送到冷凝器的水就越少。

设在冷凝器进水管上的传感器反馈信号给冷水机组的微处理器。这个微处理器控制了所有的机器运行参数并且调节两通阀来确保机器的安全运行。

变速泵：取代两通阀，微处理器可以控制变速冷却水泵来达到同样的效果。随着冷凝器进水温度的下降，泵的速度也降低以维持机组的安全运行。

提升制冷效果：

制冷循环的压缩功率和最终的机组尺寸是下列三个原因的函数：

1-制冷剂流量。

2-通过压缩机的压力升高（Pc- Pb）。压缩比或压升。

3-压缩机的实际效率。

在如今的市场上，能源的费用和可行性已经成为购买冷水机组的重要考虑原因。廉价能源的时期已经过去了。也需要小型设备来适应不断增长的建筑费用。

我们来看制造商们用来提升制冷效果进而改善制冷机效率并缩小尺寸的常用方式。

基本上，制造商有三种方式来规划设备以提升商业制冷机的循环制冷效果：

1-运用过冷器；

2-运用闪发器；

3-运用经济器。

在我们仔细了解这每一种选择和这些硬件看起来像什么之前，我们先来看看理想膨胀过程-从冷凝器回到蒸发器的高压液态制冷剂的返回过程。

在制冷循环中，制冷剂释放热量给冷却介质并被冷凝成液态（1），离开冷凝器。

通常，液态制冷剂通过节流装置并“膨胀”，压力降低到（2）进入蒸发器。一些液态制冷剂在膨胀过程中蒸发。进入蒸发器的闪蒸气和液体的混合物有混合焓（2）。一般大约有20%的液体闪发成蒸汽，并且，可用来吸收通过蒸发器的水中热量的汽化潜热损失了。

理想地，希望液态制冷剂离开冷凝器并沿饱和液体线以100%液态进入蒸发器—点（3）。

离点3有多近，决定了循环的效率。我们来看使膨胀过程接近点（3）的方式。

利用过冷器：在简单制冷循环中，液态制冷剂会冷凝到点1。过冷器是将液态制冷剂冷却到低于它饱和点（从1到2）的装置。

通常来说，膨胀过程会从1到3并得到制冷效果RE1。

运用过冷器，膨胀过程可以从2到4并得到制冷效果RE2。

RE2比RE1更大，循环效率提升了。每磅以4点达到蒸发器的液体可以从管内流动的水中吸收更多的热量。从另一角度看，同样的蒸发器负荷下压缩机就需要较少的制冷剂来循环。

商用过冷器通常被规划为15F的过冷度。这是一经济合理的数值，额外的过冷器增加了投资。但提供了足够的循环效率的改善。

我们来看看过冷器是什么样子的。

典型过冷器：从机械结构看，过冷器位于冷凝器的底部。在水冷冷凝器中，一道隔板将冷凝器的底部隔开，隔板下的小管束就是过冷器管束。

压缩机来的制冷剂气体从顶端进入冷凝器。通过冷凝器部分的水将气体冷却为饱和液体。饱和液态制冷剂降到隔板上并因重力沿着隔板的小孔流到过冷器里。制冷剂然后以迂回逆流方式沿过冷器流动。从冷却塔中来的最冷的水先送入过冷器，并且将液态制冷剂冷却到它的饱和温度下——是水过冷了制冷剂。

过冷的液态制冷剂然后被送到蒸发器的底部。过冷提升了流过蒸发器的单位制冷剂的制冷效果。

风冷冷凝器的过冷器是非常相似的。制冷剂气体进入风冷冷凝器几个环路中的顶部管子，并且以迂回的方式朝底部管路流动时被冷凝。底部每根管的最后段充满了液态制冷剂，并且被通过管子的空气冷却到饱和状态下。

过冷器的所有作用是：对每度过冷度，可将循环效率提升大约7%-12%。

还有一种与过冷器作用相同的装置——闪发器。我们来看看这种装置是如何工作的。

闪发器：闪发器的下部有两个小孔。其工作过程如下：

从压缩机来的制冷剂进入冷凝器，与冷凝器中冷水接触被冷凝至状态点（1）。积聚于底部的饱和制冷剂状态点为（2）。进入闪发器孔口的饱和制冷剂状态点为（3）。

当制冷剂通过闪发器的小孔时，由于压力下降，部分制冷剂又变为气体（4，闪蒸汽）。其余的液态制冷剂被冷却，焓值低于状态点（2）。

冷水经过冷凝器水管（5）将闪蒸汽冷凝至点（6），所有制冷剂在状态点（6）都为饱和液态，但是在低压下饱和。此时焓值比（2）点要低。

浮阀维持着闪发器内的液位并向蒸发器供液。当压力降低时，制冷剂再次闪发。闪蒸气与液体同时进入蒸发器（8）。

闪发器可以提升约7%的制冷效率，与过冷器的基本相同。这样，制冷效果提升了。闪发器的作用与过冷器相同，但是占用冷凝器的体积比传统的过冷器更小，也使冷凝器的费用比采用过冷器的小。

闪发饱和循环：

可以在下面的压焓图中表示采用闪发器的效果。

接下来我们再看另一个提升制冷效果的设备—经济器。

经济器：增加RE

许多制冷却设备不止运用一级压缩。这样，我们可以运用经济器来提升循环效率。在这个循环中，离开冷凝器的液态制冷剂（6）在进入蒸发器之前经过两个减压装置。在通过第一个减压装置后(2) ，一些制冷剂液体由于压力的忽然降低而汽化，然后被抽入第二级压缩的进口（4）。这样，在中间压力下气化的闪蒸气体通过第二级压缩循环，减少了第一级压缩的流量，因此，马力由第一级压缩控制。余下的液体由闪蒸气冷却至饱和状态（7）。余下的饱和液体经第二个节流装置进入蒸发器。

让我们看一下P-H图来研究经济器的作用―制冷剂效果提升8％~10％。

下图的 P－H图表示了由于在基本循环中附加了经济器提升了制冷效果。其净效应是提升了循环的COP值约8％～10％，任何多级压缩机都可验证此结果。

未完待续…

本文来源于互联网，分两部分，本文为第一部分。暖通南社整理编辑。

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