液體過冷

在制冷機系統的冷凝器後加設一個過冷器,將節流機構前的製冷劑液體冷卻到比冷凝溫度更低的溫度,稱為液體過冷。在過冷器中,製冷劑液體的溫降稱為過冷度,其數值隨冷凝溫度及冷卻介質的溫度而定。

定義

液體製冷劑的溫度低於其壓力所對應的飽和的液體溫度。

過冷度

定義

液體過冷溫度和其壓力所對應的飽和液體溫度之差。

過冷度影響因素

(1)金屬的性質:不同金屬的過冷度不同。(2)液體金屬的純度:純度越大,過冷度越大。(3)冷卻速度:冷卻速度越大,過冷度越大。

過冷度用途

連續冷卻時候,冷卻速度的高低影響相變時過冷度的大小。正是過冷度的大小影響組織形貌和結晶類型。緩慢冷卻時候,合金在不大的過冷度下就發生了相變。這時候只能結晶析出石墨。過冷度足夠大冷卻速度足夠快時候,就會析出滲碳體。(鋼鐵冶煉中工業生產實用參數)隨著冷卻速度的增加,過冷度也會增加。在具有較大的過冷度的情況下,形核率的增加比晶核長大的速度更快從而可以獲得更細晶粒。

液體過冷循環示例

具有液體過冷的循環稱為液體過冷循環。如圖1(1—壓縮機 2—冷凝器 3—貯液器4—過冷器 5—蒸發器)所示,在制冷機系統的冷凝器2後加設一個過冷器4,利用深井水將節流機構前的製冷劑液體,冷卻到比冷凝溫度更低的溫度,稱為液體過冷。在過冷器4中,製冷劑液體的溫降稱為過冷度,其數值隨冷凝溫度及深井水溫度而定。

圖1 有液體過冷的單機壓縮制冷機的系統圖 圖1 有液體過冷的單機壓縮制冷機的系統圖

液體過冷溫熵圖和壓焓圖

液體過冷溫熵圖和壓焓圖:圖2(左為T-S圖,右為 p-h圖)示出有液體過冷的單級壓縮制冷機循環的溫熵圖和壓焓圖,圖中1-2-3-4-5-1表示基本循環,1-2-3-4-4'-5'-1表示有過冷的循環,4-4'是製冷劑液體在過冷器中的過冷過程,4'—5'是過冷後製冷劑液體的節流過程。同基本循環相比較,有液體過冷的循環在節流過程中產生的蒸氣量較少,因而單位製冷量增大。

圖2 有液體過冷的單級壓縮制冷機循環的溫熵圖和壓焓圖 圖2 有液體過冷的單級壓縮制冷機循環的溫熵圖和壓焓圖

優點

採用液體過冷,可以使循環的單位製冷量和製冷係數增大,故是有利的。單位製冷量和製冷係數增大的程度,是同過冷度成正比,故在實際套用中應根據具體條件,選用儘可能大的過冷度。此外,採用液體過冷,還可以防止製冷劑液體在節流機構前汽化,保證節流機構工作穩定。但採用液體過冷,要增加一個過冷器,還需消耗自來水(對於空冷式冷凝器)或深井水(對於水冷式冷凝器),這就增大了製冷設備的第一次投資,同時也增大了設備折舊費用和直接運轉費用。所以,採用液體過冷,實際在經濟上是否有利,需通過技術經濟計算去確定。一般說來,當蒸發溫度在-5℃以下時,採用液體過冷在經濟上才是有利的。

實現方法

(1)冷凝器後裝過冷器;

(2)設計選型時適當增大冷凝器面積;

(3)製冷系統中設定回熱器,採用回熱循環。

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