压焓图的四要素，制冷系统过冷度的意义

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• 1、压焓图的四要素：制冷系统过冷度的意义，如何选择合适的过冷器
• 2、压焓图的四要素，这次终于彻底搞懂了吧

1、压焓图的四要素：制冷系统过冷度的意义，如何选择合适的过冷器

一、过冷的定义：

过冷度的定义：冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。

过冷度在压焓图的表示：

工程上，一般将排气压力近似看作冷凝压力，排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差，作为过冷度。之所以这样近似，是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小，采用这样的近似带来的误差，可以忽略。

二、制冷系统为什么一定需要过冷度

简单来说，制冷系统如果没有过冷度，那么制冷剂在液管中会有“闪发”，制冷效果降低；

对于风冷冷凝器，3-5℃的过冷度比较合适。

制冷系统正常循环时，冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。

如果没有过冷度，两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失，液体就会【闪发】，饱和液体由于压力的降低必然会蒸发。液体蒸发会吸收周围的热量，剩余的液体随之降温，又达到相应压力下的饱和温度，就这样两相冷媒边前进，边闪发，边饱和，直到到达蒸发器入口。最终到达蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多，液相成分减小，就无法满足蒸发器的蒸发量，制冷效果当然会降低。

另外具有一定的过冷度，才有可能绘制出令人可信的压焓图。对于基本的单级压缩式制冷系统，压焓图上有四个点，分别是：

① 压缩机吸气口—过热蒸汽；

② 压缩机排气口—过热蒸汽；

③ 冷凝器出口—过冷液体；

④ 蒸发器的入口—两相冷媒。

①、②和③点都是单相状态，根据压力和温度值，可以计算出对应的焓值。

根据压力和焓值，可以在压焓图中确定位置；

蒸发器的入口为两相冷媒，即使知道压力和温度值，也难以计算出焓值。

但是节流装置一般外表面积较小，散热忽略，冷媒经过节流装置可以近似作为等焓降压过程。所以③点的焓值可以近似等于冷凝器出口的焓值。

如果冷凝器的出口为两相或饱和液，则难于得到焓值。四个状态点，缺少两个点，则不能画出系统的压焓图。

三、制冷系统过冷度的意义：

为什么在两相状态，不能根据压力和温度计算出对应的焓值。

因为在两相区中，压力和温度是一一对应的，一个饱和压力对应一个饱和温度。压力线与温度线，在两相区中是一条重合的水平线。

因为测量误差，测量得到的压力值和温度值，很难做到一一对应：

①如果温度值小于压力对应的饱和温度，则说明是过冷液体；

②如果温度值大于压力对应的饱和温度，则说明是过热气体。

这与前面的条件，冷媒是两相状态，相矛盾。

那可不可以说，冷媒处在测量得到的压力值的饱和液或饱和线上呢？焓值用其饱和液或饱和气的焓值代替。

这也不可以，因为饱和温度上下相差0.1度，其对应的焓值就会100~200kJ/kg。

两相点在压焓图的实际的位置，究竟是在饱和液线上，还是饱和气线上，或之间的水平线上的某个位置，这都难以确定。

所以一定要有充分的过冷度或过热度，才可以计算其对应的焓值。

四、过冷实现的方法：

1）、冷凝器后装过冷器；

2）、设计，选型时，适当增大冷凝器面积；

3）、制冷系统中设置回热器，采用回热循环

系统中的SGHX就是回热器，

原理：利用吸气温度的低温来冷凝制冷剂的液体，达到过冷的目的，同时可以达到吸气管的过热，虽是无效过热，但是起码可以防止液体制冷剂进入压缩机造成压缩机的液击。

这种回热器主要有以下几种做法：

1：铜管回热器：见下图

我们来看看内部图：

相信小伙伴一看就明白了，不用细说；

2、罐式回热器：

内部构造同铜管式的回热器；

3、还有一种常见的方法就是，回气管与液管焊接在一起，利用两种的接触换热，达到过冷的目的。

五、如何计算过冷器的大小？

说了这么多，怎么计算过冷换热量的大小呢？

以额定冷量12.5KW为例子：

按照空调标准工况来计算：

算出来的质量流量为385.98kg/h;

我们以5℃的过冷度来计算：

算出来的过冷焓差

=267.4324-260.6443=6.79kj/kg;

算出来的过冷量

=6.79*385.98*1000/3600=728W；

是不是很简单；

只要Refprop嵌入了excel，功能真的很强大；可以进行整个制冷系统的热力计算，过冷计算只是很小的一个例子而已。

2、压焓图的四要素，这次终于彻底搞懂了吧

热力学基础知识：焓与熵

1、热力学特性 – 焓

焓是热力学系统的一个特性，其计算公式为：系统内部能量加上系统内气体压力与容积的乘积。

物理意义：单位质量所增加或移走的热量就是物质的焓的变化量。它的符号为“∆h”。

即 h = E pV

h = 焓

E = 内部能量

p = 压力

V = 容积

焓的单位

千焦/千克 - kJ/kg

英国热量单位/磅 - BTU/lb

2、热力学特性 – 熵

在不做功的情况下向物质转移能量，就能增强物质的混乱程度。这叫做物质的熵。混乱程度越高，熵就越大。

在不施加功的情况下，这种混乱状态是不可逆的（即无法回到原来的次序）。

水的温度 – 焓图（不同压力）

2、压力 – 温度图（CO2 相态图）

CO2 的压力 – 温度图

3、压力 – 焓图（P-h 图）

4、压力 – 焓图（P-h 图）

1、压力-焓图是纯物质的特性图。

2、 图中包含物质的一些更为重要的特性，例如温度、压力、比容、密度、比热、焓或熵。

5、P-h 图和 Log(P)-h 图

3

压力 – 焓图（Log(P)-h 图）

1、压焓图概述

1）、 图中有三个区域，分别表示液体-混合物- 蒸气

2）、这些区域用蓝色的半圆形曲线隔开，这条曲线叫做饱和曲线。在半圆形区域内，制冷 剂达到热平衡，以蒸气和液体的混合物形式存在。

3）、混合物中的蒸气含量从 0%（饱和半圆的左侧） 变为 100%（半圆的右侧）。

4）、在饱和曲线的左外侧，制冷剂仅以液体形式存在。在饱和曲线的右外侧，制冷剂仅以蒸气形式存在。

2、压焓图与制冷循环

现在我们用 Log(P)-h 图来表现一个制冷循环。

3、详细理解压焓图

我们来看看如何阅读真正的制冷剂——R134a 的压焓图

1）、等温线的绘制

2）、等容线的绘制

3）、等熵线的绘制

4）、等湿线的绘制

5）、最后来看看完整的压焓图

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制冷原理入门系列课程：

第三课 | 压焓图与压焓图的应用

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