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制冷系统是如何工作的?(深度好文)

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制冷系统是如何工作的?(深度好文)

发布日期:2021-10-05 18:46:27    作者:北京超低温冰箱厂家

世界制冷日创立于 2019 年,旨在提高国际社会对 HVAC-R 在社会中的作用的认识。几个世纪以来,人类完全依靠自然来产生寒冷。从中国皇帝始皇(公元前 220 年)用赤土环制成的地下食品和饮料保存系统,到 19 世纪中叶哈德逊河的冰场,制冷技术的出现受到了以下因素的限制冬季月份天然冰的可用性(Gantz,2015 年)。

可以说,我们今天所知的冷链业务领域起源于美国纽约哈德逊河的“冰场”,从那里通过称为“冰收获”的过程提取冰块. 在冬季,冰块被切碎、移走,然后用船运到不同的地方,存放在冰库(具有隔热功能的仓库,以保存从大自然中提取的冰)。制造人造冰的第一次尝试归功于爱丁堡大学的 Willian Cullen,他于 1755 年制造冰,在含有挥发性流体的容器中形成真空。直到 1834 年,才首次描述了包含四个基本过程(压缩、冷凝、膨胀和蒸发)的完整制冷系统,英国发明家和工程师 Jacob Perkins 所做的工作(英国专利 6.662)。从那时起,我们取得了长足的进步,掌握了新技术,使我们能够在全球范围内扩展业务并提高生活质量。但是基本的制冷系统是如何工作的呢?



制冷系统的工作原理
大多数冰箱基于称为蒸汽压缩的原理工作。典型的制冷系统由四个基本部件组成:压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。挥发性流体(制冷流体)流经制冷系统,在那里它反复转化为液体和蒸汽形式。压缩机负责将过热蒸汽从低压(蒸发压力)压缩到高压(冷凝压力)。之后,高压和高温的制冷流体流向冷凝器。

什么是冷凝器功能?冷凝器是一种在高压和高于系统所在环境温度的温度下运行的热交换器。这样,冷凝器能够将热量从制冷剂流体排放到环境中。这种排热过程减少了制冷剂流体的总能量,使制冷剂流体从换热器出口中的过热蒸汽状态变为过冷液体状态。

液态制冷剂流体通常流经过滤干燥器,负责从系统中去除最终存在的湿气。在离开过滤器干燥器的过程中,制冷剂随后在膨胀装置(例如毛细管或膨胀阀)中膨胀并降低其压力,这会导致部分制冷剂发生相移(从液态变为气态)。

正是将制冷剂从液体转化为蒸汽的过程导致流体温度降低。制冷系统通常依靠中间换热器,或所谓的 CT-SL HX(毛细管吸入管换热器)。总的来说,这种换热器具有降低蒸发器入口的焓(比制冷量增益)和提高压缩机吸入处的制冷剂温度的功能,减少管路发汗或液体回流到压缩机中等问题。

当离开膨胀装置时,制冷剂流体在蒸发压力下处于两相状态(蒸汽+液体)。正是制冷剂在低温下流过热交换器(蒸发器),才能从冷藏环境(例如家用冰箱的冷冻室)中去除能量。当从冷藏环境中吸收能量(降低冰箱的温度)时,制冷剂结束其蒸发过程,通常,所有剩余的液体都转化为蒸汽,流向压缩机吸入口,循环重复。



根据回油压力更换压缩机
压缩机应用通常根据系统的蒸发温度水平进行分类。压缩机分为三类:

(i) LBP(低背压),

(ii) MBP(中等背压)

(iii) HBP(高背压)

LBP 压缩机(低背压)适用于蒸发温度大约在 -35°C 到 -10°C 之间的应用,如超市和便利店中常见的卧式冷冻机、立式冷冻机和冷藏岛式售货机。

MBP 压缩机(中等背压)适用于蒸发温度大约在 -20°C 到 0°C 之间的应用,如超市或面包店和乳制品店中使用的冰箱。其中一些产品甚至可以在正温度下工作,以保持食物新鲜度并避免冷冻损坏。

HBP 压缩机(高背压)适用于蒸发温度大约在 -15°C 到 10°C 之间的应用,如酒柜和饮水机。

 

改变压缩机更换的特性
了解制冷系统的主要特性以进行适当的压缩机更换非常重要。制冷剂流体类型、油类型和电子元件特定于每个应用。在进行任何更改之前,请务必咨询恩布拉科的 Tool Box 应用程序。除了影响系统性能外,不正确的替换还会带来风险。

为特定应用指定压缩机时的另一个相关点是其冷却能力。必须足以满足运行过程中的系统需求,例如系统第一次开启时(称为下拉)快速降低柜体温度,开门后甚至进入热货物后的温度恢复在系统中(例如罐头、瓶子或热食)。恩布拉科的产品组合旨在以最高能效提供理想的冷却能力。

当主题是所需的冷却能力时,系统绝缘具有核心作用,因为它可以避免能量从环境渗入冷藏室。更好的隔热意味着更少的冷却能力和更经济的系统。

在超市中常见的售货机中,门的引入大大减少了敏感(干热空气)和潜伏(湿气)热负荷的渗透,这可以减少高达 40% 的能耗,具体取决于测试条件(Ligthart , 2007 和 Heidinger 等人, 2019)。

正如我们所看到的,制冷涉及很多技术,它已成为我们生活方式的基本组成部分。因此,冷链行业在不断快速发展,需要该领域的专业人士,从组件制造商到技术人员和安装人员,保持相同的节奏。这就是为什么我们可以为世界制冷日的创立而感到荣幸,并确信我们的工作领域对世界产生了巨大影响。

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