浅析工况变化对制冷系数的影响

浅析工况变化对制冷系数的影响全球资源紧缺和能源危机愈演愈烈，如何通过提高制冷设备的制冷系数来节约能源，是摆在整个制冷空调产业面前的一个重要任务。本文从提高制冷系数的角度出发，综合分析了通过改变单级蒸汽压缩式制冷循环的运行工况来提高制冷系数的方案，以期为相关讨论提供参考。一、蒸汽压缩式制冷循环原理分析工况变化对制冷系数的影响，应以制冷循环原理为基础。现以单级蒸汽压缩式制冷理论循环为例，通过压焓图（本文都以 R22 为例）分析其理论循环的 4 个过程（如图 1）。1.蒸发过程4→1 为低温低压的液态制冷剂在蒸发器中定温 t0、定压 p0 吸热沸腾汽化的过程。空调工况规定：R22 的蒸发温度为 5℃。2.定熵压缩过程1→2 为压缩机的干压缩过程。假定压缩过程是定熵的，即压缩机的入口和出口处蒸汽的状态点 1 和 2 位于同一条等熵线上（s2=s1）。蒸汽经压缩后，压力由 p0 升至 PK，温度由 t1 升至压缩机排气温度 t2。由图 1可见，t2＞tk，压缩机出口处蒸汽是过热蒸汽。根据压焓图及能量守恒，制冷压缩机的单位压缩功等于制冷剂在压缩机的出口与进口焓值之差，即wc=h ２–h １。3.冷却冷凝过程压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）冷却过程，至点 a 温度降到 tk，才能开始冷凝。a→3 为制冷剂蒸汽的定温定压放热冷凝液化过程，湿蒸汽的干度逐渐减小，至点 3完全液化为制冷剂饱和液。空调工况规定：R22 的冷凝温度为 40℃。4.绝热节流过程3→4 为液态的制冷剂经节流装置的绝热节流过程。由于绝热节流前后制冷剂的焓相等，因此节流装置入口与出口处制冷剂的状态点 3 和 4 位于同一条等焓线上（h3=h4）。经节流后，制冷剂的压力和温度由 pk、tk降至 p0、t0，然后再进入蒸发器蒸发，得以循环制冷，实现单级蒸汽压缩式制冷循环。在制冷理论循环中，制冷剂在节流前没有过冷。5.单级蒸汽压缩式制冷循环相关概念（1）理论上将每千克制冷剂在蒸发器内吸收的热量作为单位质量制冷量：q0=h1–h4。（2）理论上假定压缩机做定熵压缩，单位压缩功：wc=h ２–h １。（3）理论制冷系数：ε=q0／wc。二、工况变化对制冷系数的影响及提高制冷系数的可行方案由制冷理论循环的压焓图及制冷系数的计算公式：ε=q0／wc，得出制冷系数受制冷压缩机的实际运行工况——蒸发温度、冷凝温度、过冷温度等的影响，现从这三方面进行分析。1.蒸发温度的影响如图 2 所示，比较两个...