全球资源紧缺和能源危机愈演愈烈，如何经过进步制冷设备的制冷系数来节约能源，是摆在整个制冷空调工业面前的一个重要任务。本文从进步制冷系数的角度出发，归纳剖析了经过改变单级蒸汽紧缩式制冷循环的运行工况来进步制冷系数的计划，以期为相关研讨供给参阅。
一、蒸汽紧缩式制冷循环原理
剖析工况改变对制冷系数的影响，应以制冷循环原理为根底。现以单级蒸汽紧缩式制冷理论循环为例，经过压焓图（本文都以R22为例）剖析其理论循环的4个进程（如图1）。
1.蒸腾进程
4→1为低温低压的液态制冷剂在蒸腾器中定温t0、定压p0吸热欢腾汽化的进程。空调工况规则：R22的蒸腾温度为5℃。
2.定熵紧缩进程
1→2为紧缩机的干紧缩进程。假定紧缩进程是定熵的，即紧缩机的进口和出口处蒸汽的状况点1和2位于同一条等熵线上（s2=s1）。蒸汽经紧缩后，压力由p0升至PK，温度由t1升至紧缩机排气温度t2。由图1可见，t2＞tk，紧缩机出口处蒸汽是过热蒸汽。根据压焓图及能量守恒，制冷紧缩机的单位紧缩功等于制冷剂在紧缩机的出口与进口焓值之差，即wc=h２–h１。
3.冷却冷凝进程
紧缩机排出的过热蒸汽进入冷凝器后不能立即冷凝，而是先经2→a的定压（pk）冷却进程，至点a温度降到tk，才能开端冷凝。a→3为制冷剂蒸汽的定温定压放热冷凝液化进程，湿蒸汽的干度逐渐减小，至点3彻底液化为制冷剂饱满液。空调工况规则：R22的冷凝温度为40℃。
4.绝热节省进程
3→4为液态的制冷剂经节省设备的绝热节省进程。由于绝热节省前后制冷剂的焓相等，因此节省设备进口与出口处制冷剂的状况点3和4位于同一条等焓线上（h3=h4）。经节省后，制冷剂的压力和温度由pk、tk降至p0、t0，然后再进入蒸腾器蒸腾，得以循环制冷，完成单级蒸汽紧缩式制冷循环。在制冷理论循环中，制冷剂在节省前没有过冷。
5.单级蒸汽紧缩式制冷循环相关概念
（1）理论大将每千克制冷剂在蒸腾器内吸收的热量作为单位质量制冷量：q0=h1–h4。
（2）理论上假定紧缩机做定熵紧缩，单位紧缩功：wc=h２–h１。
（3）理论制冷系数：ε=q0／wc。
二、工况改变对制冷系数的影响及进步制冷系数的可行计划
由制冷理论循环的压焓图及制冷系数的核算公式：ε=q0／wc，得出制冷系数受制冷紧缩机的实践运行工况——蒸腾温度、冷凝温度、过冷温度等的影响，现从这三方面进行剖析。
1.蒸腾温度的影响
如图2所示，比较两个单级紧缩理论循环1－2－3－4－1和1′－2′－3′－4′－1′。这两个循环的冷凝温度tk相同，它们的蒸腾温度、单位质量制冷量和单位紧缩功分别为t0、q0、wc和t0′、q0′、wc′。由图2可见，t0′＞t0、q0′＞q0、wc′＜wc，因此ε′=q0′／wc′＞ε=q0／wc。这表明进步蒸腾温度可进步制冷系数。
（1）现状剖析。空调在空调工况下作业，即冷凝温度40℃、蒸腾温度5℃，经过压焓图核算得理论制冷系数为5.7。
（2）改善计划及效果。坚持冷凝温度40℃不变，蒸腾温度进步至8.5℃，经核算理论制冷系数可达6.3，同比升高10.5%。本计划适用于车间、工厂、网吧等。现在电子厂普遍运用13.5℃的冷冻水，但它是经过二次换热得来的，换热进程中有冷量丢失，明显不经济。如果经过进步蒸腾温度直接供给13.5℃的冷冻水（8.5℃的蒸腾温度，取5℃的传热温差就可直接获得13.5℃的冷冻水），冷库工程不仅可以进步制冷系数，还简化了冷水体系，节省了二次换热的相关设备(主要是板式换热器)。
（3）注意事项。在满意制冷要求的前提下，应尽或许选用较高的蒸腾温度。进步蒸腾温度不仅可以进步制冷系数，还可削减或避免冷凝水的产生，为电子厂消除隐患。
2.冷凝温度的影响
如图3所示，比较两个单级紧缩理论循环1－2－3－4－1和1′－2′－3′－4′－1′。这两个循环的蒸腾温度t0相同，它们的冷凝温度、单位质量制冷量和单位紧缩功分别为tk、q0、wc和tk′、q0′、wc′表明。由图可见，tk′＜tk、q0′＞q0、wc′＜wc，因此ε′=q0′／wc′＞ε=q0／wc。这表明下降冷凝温度可进步制冷系数。
（1）现状剖析。如上所述空调在空调工况下作业，理论制冷系数为5.7。
（2）改善计划。①用空调冷凝水下降冷凝温度（此计划适用于风冷式翅片盘管冷凝器）。即在空调冷凝器翅片上方设置布水器，用微型水泵（如天花机水泵）将水抽至布水器，再均匀地从翅片自上而下喷淋，对风冷式冷凝器选用风冷水冷相结合散热，达到下降冷凝温度的意图。②用深井水下降冷凝温度，仅适用于可挖掘深井水的区域（主要是市郊）。③经过改善冷却水体系来下降冷凝温度。现在市场上普遍运用的冷却水体系如图4所示，改善后的冷却水体系如图5所示（需增加1个膨胀水箱、1个水泵及1个电子除垢仪）。两种冷却方法相比较，改善后用来直接冷却冷凝器的水体系不易结水垢或结水垢少，冷凝温度不会随着水垢的增加而上升，冷凝温度较低。改善后的水体系也不需用清洗冷凝器水垢，节约了维护保养本钱。
（3）改善效果。坚持蒸腾温度5℃不变，冷凝温度下降至35℃，经核算理论制冷系数可进步到7.4，同比升高30%，可大幅度节省能源。
3.过冷的影响
如图6所示，比较两个单级紧缩理论循环1－2－3－4－1和1′－2′－3′－4′－1′，蒸腾温度、冷凝温度和单位紧缩功都相同，但后者冷凝节省前具有必定的过冷度。由图6可见，因为冷凝液过冷，在不进步单位紧缩功的情况下（wc′＝wc），却增大了单位质量制冷量（q0′＞q0），因此制冷系数进步了（ε′＞ε）。
（1）现状剖析。现在市场上的家用空调器基本无过冷进程，制冷系数相对较低。
（2）改善计划。用冷凝水、深井水（如图4）对节省前的制冷剂过冷，以进步制冷系数。
（3）效果剖析。坚持蒸腾温度5℃、冷凝温度40℃不变，节省前过冷5℃，经核算理论制冷系数将进步至6.0，上升了5.3%。
三、定论
进步蒸腾温度和改变冷却水体系这两种计划可操作性强，而且制冷系数进步幅度较大。在实践使用中，我们也可根据不同的作业环境与条件，选择地一种或多种计划来进步制冷系数，以达到更大程度地节约能源的意图。
（作者单位：广东省机械技师学院）
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