製冷空調系統中的幾種溫度與壓力關係

暖通南社 發佈 2022-12-30T17:50:36.883219+00:00

冷凝壓力就是製冷劑在冷凝器內有氣體冷凝成液體的壓力,由於製冷系統中冷凝器內部的壓力無法測量,而實際上,製冷劑在排氣管以及冷凝器內的壓力降其實很小,所以不管設計調試還是檢修當中,一般認為排氣壓力近似等於冷凝壓力。

什麼是冷凝壓力和冷凝溫度?

冷凝溫度是指冷凝器內製冷劑蒸汽在一定壓力下凝結時的飽和溫度。冷凝溫度不等於冷卻介質的溫度,兩者之間也存在著傳熱溫差。

冷凝壓力就是製冷劑在冷凝器內有氣體冷凝成液體的壓力,由於製冷系統中冷凝器內部的壓力無法測量,而實際上,製冷劑在排氣管以及冷凝器內的壓力降其實很小,所以不管設計調試還是檢修當中,一般認為排氣壓力近似等於冷凝壓力。

冷凝溫度與冷凝壓力的關係:

冷凝壓力(高壓)越低,冷凝溫度也就越低;

冷凝壓力(高壓)越高,冷凝溫度也就越高。

我們簡單看看R22製冷劑冷凝壓力與冷凝溫度的關係曲線:



從圖上很簡單的就能看出,冷凝溫度與冷凝壓力是成正比變化的,冷凝壓力與冷凝溫度兩者是對應的;

知道冷凝壓力,我們就能查表得出冷凝溫度的數值,小夥伴們可以直接在公眾號裡面回復相關的製冷劑,就可以獲得製冷劑的溫度壓力對照表了。

冷凝溫度的估算:

在製冷設備調試的時候,我們經常要知道冷凝溫度,進一步推算出冷凝壓力(高壓或者排氣壓力),然後根據實際的壓力,就能判斷製冷系統是否有問題;

最常用的就是判斷製冷系統是否缺少製冷劑。

下面是一個經驗估值,提供給小夥伴們參考,如下:

冷凝溫度=環境溫度/水溫+(10~20℃)。

舉例如下:

例1:夏天的空調室外環境溫度35度左右,我們就可以估算此時的冷凝溫度=35+(10~20℃)=50℃,根據溫度壓力對照表,很容易就查出此時的蒸發壓力為3.05Mpa(絕壓,R410A製冷劑)左右;

例2:冷水機組,已知冷卻塔的出書溫度為25度,那麼此時製冷系統的冷凝溫度大概為多少呢?

蒸發溫度= 25+(10~20)=40℃,根據溫度壓力對照表,很容易就查出此時的冷凝壓力為1.55Mpa(絕壓,R22製冷劑)左右;

有了這個冷凝壓力,我們就可以與製冷系統的高壓表做對比了,就能判斷製冷系統是否正常,高壓到底是偏高還是偏低,對於維修調試還是很用的。

註:這裡有小夥伴要問了,到底是減10℃,還是減20℃呢;小泥巴這裡建議大家取中間值吧,也就是15℃。

冷凝溫度與功率的關係:

我們先來看一個動畫:


從T-S圖上很明顯的看出,如果製冷系統的冷凝溫度提高了,消耗的功率增加了;

原因很簡單的,冷凝溫度提高了,在蒸發溫度不變的情況下,壓縮機的壓比增大了,而壓縮機的功率是和壓比成正比關係的,即壓比增大,壓縮機的功率也增大。

可以如下簡單理解:

壓縮機把5公斤的冷媒壓縮到15公斤所用的功率;肯定比壓縮機把5公斤的冷媒壓縮到25公斤所用的功率大。

冷凝溫度與製冷量的關係:

同樣上面的動畫:


從動畫中的T-S圖中很容易看出,冷凝溫度升高了,系統的製冷量也會降低;

這裡給大家解釋下原因,由於冷凝溫度的提高,導致製冷劑的單位製冷量會下降,在同等製冷劑質量流量下,系統的製冷量就降低了;

感興趣的小夥伴可以關注我們後續的課程,會詳細介紹利用excel進行製冷量的計算。

熱負荷與蒸發壓力的關係:

這個簡答來說就是冷凝側的負荷與冷凝壓力的關係。

在一恆定的工況條件下(製冷劑流量),熱負荷越大,冷凝壓力越高,反之亦然。我們可以想像一下,當你設計的冷凝器小了(熱負荷就相對來說大了),製冷系統是很容易報高壓報警的。

檢修過程中,蒸發溫度不正常原因分析:

1、冷凝溫度偏低:

蒸發溫度偏低的原因很多,導致蒸發溫度偏低的機理就是蒸發器內的冷媒少或節流閥節流效果不好,列舉如下:

1)膨脹閥選型大了;

2)膨脹閥故障或者膨脹閥開度過大,沒有節流效果;

3)製冷系統冷媒充注量不夠;

4)製冷系統缺少冷媒

1~2點主要分析膨脹閥節流效果,3~4主要分析製冷劑缺少;

2、冷凝溫度偏高:

(1)冷卻水(或空氣)流量小,溫度高;

(2)系統內有空氣,使冷凝壓力升高;

(3)製冷劑充注量過多,液體占據了有效冷凝面積;

(4)冷凝器年久失修,傳熱面污垢嚴重,也能導致冷凝壓力升高。水垢的存在對冷凝壓力影響也較大。

當然還有很多其他原因,St建議從三方面考慮:

1)冷凝器內的冷媒多了;

2)製冷系統有其他雜誌,占據了冷凝器換熱面積;

3)冷凝器冷凝效果不好。

冷凝壓力偏高有什麼影響如何處理?

冷凝壓力升高時,壓縮機排氣溫度也升高。

壓縮機的壓縮比增大,輸氣係數減小,從而使壓縮機的製冷量降低。耗電量增加。

如果排氣溫度過高,則增加了壓縮機潤滑油的消耗,使油變稀,影響潤滑;當排氣溫度與壓縮機油閃點接近時,還會使部分潤滑油炭化並積聚在吸、排氣閥口,影響閥門的密封性。

處理方法有以下兩種思路:

1)降低冷卻介質的溫度可使得冷凝溫度下降,冷凝壓力也隨之下降,但這要受到環境條件的限制,難以人為選擇。

2)增加冷卻介質流量可降低一點冷凝溫度(多採用這種方法)。但不能片面地提高冷卻水或空氣的流量,因為這將增大冷卻水泵或風扇及電機的功率,應全面綜合考慮。

排氣壓力偏高會使壓縮功加大,輸氣係數降低,從而使製冷效率下降。

冷凝溫度如何控制?

一起看看換熱器實驗裡面的冷凝實驗,冷凝器的實驗相比蒸發器的實驗來說,相對比較簡單,控制的參數有三個,如下:

冷凝器進口壓力、冷凝器進口溫度,冷凝器出口溫度;

冷凝器出口壓力是不需要控制;

為什麼控制這三個變量呢,很簡單,原理同蒸發實驗一樣的;

冷凝溫度如何控制的呢?

其實控制冷凝器進口壓力,就可以控制冷凝器的冷凝壓力,因為冷凝器壓降其實很小,近似的看做進口壓力等於冷凝壓力了。那麼如何控制進口壓力呢?

方法有好幾個:

1)控制流通冷凝器的風量,風量大了,冷凝壓力自然會下降,通過變頻器控制風機的轉速,很容易控制冷凝器的進口壓力了;

2)採用輔助冷凝器的方法,通過控制輔助冷凝器的水流量或者水溫,進而控制冷凝器的進口壓力。

蒸發溫度與冷凝溫度:

一、蒸發溫度:

什麼是蒸發溫度?

蒸發溫度就是製冷劑從液體變為氣體的臨界溫度,在製冷系統中,指的是製冷劑液體在蒸發器中從液體變為氣體的飽和溫度,一般製冷系統中的蒸發溫度是測不出來的,只能用對應的蒸發壓力來推導。

蒸發溫度與蒸發壓力的關係:

蒸發壓力(低壓)越低,蒸發溫度也就越低;

蒸發壓力(低壓)越高,蒸發溫度也就越高。

可以說,蒸發溫度與蒸發壓力是成正比變化的,蒸發壓力與蒸發溫度兩者是對應的,知道蒸發溫度,我們就能查表得出蒸發溫度的數值。

蒸發溫度的估算:

在製冷設備調試的時候,我們經常要知道蒸發溫度,進一步推算出蒸發壓力,然後根據實際的壓力,就能判斷製冷系統是否有問題;

下面是一個經驗估值,提供給小夥伴們參考,如下:

蒸發溫度=環境溫度/水溫-(10~20℃);

舉例如下:

例1:夏天的空調室內溫度設定26℃,我們就可以估算此時的蒸發溫度=26-(10~20℃)=6℃,根據溫度壓力對照表,很容易就查出此時的蒸發壓力為0.55Mpa(R22製冷劑)左右;

例2:-18的冷庫,庫房溫度為-18℃,那麼此時製冷系統的蒸發溫度大概為多少呢?

蒸發溫度=-18-(10~20)=-28℃,根據溫度壓力對照表,很容易就查出此時的蒸發壓力為0.21Mpa(R404A製冷劑)左右;

註:這裡有人要問了,到底是減10℃,還是減20℃呢;這裡簡單歸結為:

環境溫度高時,減去高值(20℃);環境溫度低時,減去低值(10℃);

蒸發溫度與功率的關係:

我們先來看一個動畫:

從T-S圖上很明顯的看出,如果製冷系統的蒸發溫度降低了,消耗的功率增加了;原因很簡單的,蒸發溫度降低了,在冷凝溫度不變的情況下,壓縮機的壓比增大了,而壓縮機的功率是和壓比成正比關係的,即壓比增大,壓縮機的功率也增大。

可以如下簡單理解:

壓縮機把5公斤的冷媒壓縮到15公斤所用的功率;肯定比壓縮機把1公斤的冷媒壓縮到15公斤所用的功率大。

蒸發溫度與製冷量的關係:


從動畫中很容易看出,蒸發溫度降低,系統的製冷量也會降低;

原因很簡單:

當蒸發溫度降低的時候,吸氣口的比體積降低,導致製冷系統中的製冷劑流量也降低了;

簡單來說就是,製冷劑循環量降低了,製冷系統的製冷量也就降低。

熱負荷與蒸發壓力的關係:

這個簡單來說就是蒸發側的負荷與蒸發壓力的關係。

在一恆定的工況條件下(製冷劑流量),熱負荷越大,蒸發壓力越高,反之亦然。

蒸發器的熱負荷還與熱負荷風量(風速)有關,當蒸發箱進風口的溫度不變時,風量越大,熱負荷也就越大。


檢修過程中,蒸發溫度不正常原因分析:

1、蒸發溫度偏低

蒸發溫度偏低的原因很多,導致蒸發溫度偏低的機理就是蒸發器內的冷媒少或者蒸發器換熱不好,列舉如下:

1)膨脹閥開度小了;

2)製冷系統缺少冷媒;

3)毛細管或者膨脹閥堵了;

4)過濾器堵塞;

5)內機風量不足;

6)蒸發器結霜嚴重。

1~4點主要分析從冷媒少分析,5~6主要分析蒸發器換熱不好。

2、蒸發溫度偏高

原因主要列舉以下幾點:

1)膨脹閥開度過大;

2)製冷劑偏多;

3)系統中有空氣;

4)蒸發器排出口有堵塞;

5)冷凝效果不好;

6)壓縮機效率低或者轉速低;

7)壓縮機閥片斷裂或者有泄漏;

8)熱負荷太大。

當然還有很多其他原因,建議從三方面考慮:

1)蒸發器內的冷媒多了;

2)冷凝壓力高了;

3)壓縮機轉速低了。

蒸發溫度如何控制?

很多廠家都有換熱器試驗台,換熱器試驗中,少不了的就是蒸發實驗,蒸發實驗控制的參數其實很簡單,只有四個閥前溫度、閥前壓力、蒸發器出口溫度、蒸發器出口壓力。

為什麼控制這幾個變量呢,很簡單,你要定性的去分析一個蒸發器的製冷量的大小,只要控制蒸發器進出口冷媒的溫度和壓力,就能定性的分析了。

這裡簡單介紹下蒸發器的出口壓力怎麼控制:

控制蒸發器的出口壓力,其實就是控制蒸發器的蒸發壓力,採用的方法有很多,這裡介紹一個最簡單的,就是通過輔助膨脹閥的方法來控制,通過液管的冷媒,旁通過來,經過輔助節流閥,直接到蒸發器的出口,通過這個輔助節流閥的開度,就可以控制蒸發壓力。

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