制冷循环系统原理(制冷循环系统工作原理)

1. 制冷循环系统工作原理

常见的复叠压缩机，又叫二元压缩机。它是由两个压缩机叠复在一起，分两级制冷。二元压缩机常用于温度较低的高低温箱或冷热冲击箱上面。复叠压缩机比较贵，安装时也会比较费时。 工作原理：

1、两个压缩机分为两个级，第一个压缩机为第1级，第二个压缩机为第2级；

2、第1级压缩机的蒸发器与第2级的压缩机的散热器叠合在一起，前者为后者降温，减少第2级压缩机的压缩负担；

3、第1级与第2级制冷剂与压缩机功率是不同的，通常第一个压缩机要小一些。

2. 制冷循环的工作过程

蒸汽压缩式制冷循环可概括为四个过程：

蒸发过程

液体制冷剂经节流元件流入蒸发器后，由于压力的降低，开始沸腾汽化，其汽化(蒸发)温度与压力有关。液体汽化过程中，吸收周围介质——水、空气或物品的热量，这些介质由于推动热量而温度降低，实现了制冷的目的。液体的汽化是一个逐渐的过程中，最终所有的液体变为干饱和蒸气，继而流入压缩机的吸气口。

压缩过程

为维持一定的蒸发温度，制冷剂蒸气必须不断地从蒸发器引出，从蒸发器出来的制冷剂蒸气被压缩机吸入并被压缩成高压气体，且由于压缩过程中，压缩机要消耗一定的机械能，机械能又在此过程中转换为热能，所以制冷剂蒸气的温度有所升高，制冷剂蒸汽呈过热状态。

冷凝过程

从制冷压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，在冷凝器放出热量，把热量传给它周围的介质——水或空气，从而使制冷剂蒸气逐渐冷凝成液体。在冷凝器中，制冷剂蒸气向介质散发热量有两个基本条件：一是制冷剂蒸气冷凝时的温度一定要高于周围介质的温度，压根保持适当的温差;二是根据压缩机送入冷凝器的制冷剂蒸汽的多少，冷凝器要有适当的管长和面积，以保证制冷蒸汽能在冷凝器中充分冷凝。

节流过程

从冷凝器出来的制冷液体经过降压设备(如节水阀、膨胀阀等)减压到蒸发压力。节流后的制冷剂温度也下降到蒸发温度，并产生部分闪发蒸汽。节流后的气流混合物进入蒸发器进行蒸发过程

3. 制冷循环系统图

循环扇更有用，空调扇的冰晶会让风一时凉快，但是会加大空气湿度，时间一长屋子里可能会感到不舒服。 空调扇是一种电扇加空调模式的家用电器，兼具送风、制冷、加湿等多功能于一身，以水为介质，可送出低于室温的冷风，也可送出温暖湿润的风。 空调扇能够主动制冷，而且可以设置制冷的温度，这一点是其他产品所不能比拟的。

它是利用氟利昂由液态转变为气态时，会吸收大量的热量的原理设计，制冷效果非常显著。壁挂式空调一小时的耗电量的范围在1-2度之间，耗电量比较大。

空气循环扇主要作用是将室内空气形成对流循环，以合理的空气流向达到平衡温度的效果。

一般不能直接做制冷机使用，常用来配合空调，达到快速制冷，平衡室温的作用。也可用来循环室内外的空气，让室内外空气进行交替。

空气循环扇的内部有一个涡轮式装置，因为吹出来的风比较集中，能把气流送到比较远的地方，从而让室内空气形成对流循环，辅助提高空调的工作效率。

此外，空气循环扇还有一定的除湿干燥效果，全年四季均可使用。

4. 制冷循环演示装置原理

制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。那么，制冷循环种类与使用范围有哪些？下面和最冷菌一起来看看吧！

一、制冷循环的原理

制冷循环是通过制冷工质（也称制冷剂、雪种）将热量从低温物体（如冷库等）移向高温物体（如大气环境）的循环过程，从而将物体冷却到低于环境温度，并维持此低温，这一过程是利用制冷装置来实现的。由热力学第二定律可知，热量从低温物体移向高温物体不可能自动、无补偿地进行，因此必须提供机械能（或热能等），以确保包括低温冷源、高温热源、功源（或向循环供能的源）在内的孤立系统的熵不减小。

制冷循环的重要参数是制冷系数，工程上也称之为制冷装置的工作性能系数，用符号COP表示。在一定的环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就越小。（因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定得超乎寻常的低。这也是一切实际制冷循环遵循的原则。）

二、制冷循环种类与使用范围

制冷循环包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环、蒸气喷射制冷循环及半导体制冷等。压缩式制冷循环又可分为压缩气体制冷循环和压缩蒸气制冷循环。目前世界上运行的制冷装置绝大部分是压缩气体制冷循环。（以往，制冷循环应用的制冷剂多半为商品名为氟利昂的氯氟烃物质CFC、含氢氯氟烃HCFC和氨等。但由于日益严重的环境问题，CFC、HCFC正逐渐被对环境友善的新型制冷剂替代。）

1压缩空气制冷循环

由于空气定温加热和定温排热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程，故可视为逆向布雷顿循环。工程应用中，压缩机可以是活塞式的或是叶轮式的。

从冷库出来的空气进入压气机后被绝热压缩，温度升到环境温度以上；然后进入冷却器，在定压下将热量传给冷却水，温度等同于环境温度；再导入膨胀机绝热膨胀，温度进一步降到冷库温度以下；最后进入冷库，定压吸热（吸收的热量称为制冷量），完成循环。

2回热式压缩空气制冷循环

从冷库出来的空气首先进入回热器，升温到环境温度；接着进入叶轮式压气机压缩升温；然后进入冷却器实现定压放热降温，理论上可以重新降到环境温度（此时工质处于高压状态）；随后进入回热器进一步定压降温到冷库温度，再进入叶轮式膨胀机实现定熵膨胀过程，更进一步地降压降温，最后进入冷库定压吸热，完成循环。

此种循环和上面的压缩空气制冷循环共同的缺点有二：其一，不能实现定温吸、排热过程，使循环偏离了逆向卡诺循环而降低了经济性；其二，空气的比热容较小，单位质量工质的制冷量也较小，这个缺点在回热式中可以改善，但仍不能根本消除。

3压缩蒸气制冷循环

压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环理论上可以实现，但是会出现干度过低的状态，不利于两相物质压缩。为了避免不利因素、增大制冷效率及简化设备，在实际应用中常采用节流阀（或称膨胀阀）替代膨胀机。

制冷工质从冷库定压气化吸热后（此时工质通常为干饱和蒸气或接近干饱和蒸气），再进入压缩机在绝热状态下压缩，温度超过环境温度，然后进入冷凝器向环境介质等压散热；在冷凝器内，过热的制冷剂蒸气先等压降温到对应于当前压力的饱和温度，然后继续等压（同时也是等温）冷凝成饱和液状态，进入节流阀，在节流阀处绝热节流降温、降压至对应于循环起始压力的湿 饱和蒸气状态，再进入冷库气化吸热，完成循环。

压缩蒸气制冷循环采用低沸点物质作制冷剂，利用在湿蒸气区定压即定温的特性，在低温下定压气化吸热制冷，可以克服上述压缩空气、回热压缩空气循环的部分缺点。

4吸收式制冷循环

吸收式制冷循环利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性，使制冷剂在较低的温度和压力下被吸收剂（即溶剂）吸收，同时又使它在较高的温度和压力下从溶液中蒸发，完成循环实现制冷目的。

以溴化锂为吸收剂，水做制冷剂的吸收式制冷循环为例：从冷凝器流出的饱和水经节流阀降压降温，形成干度很小的湿饱和蒸气。进入蒸发器从冷库吸热，定压汽化，成为干度很大的湿饱和蒸气或干饱和蒸气，送入吸收器。与此同时，蒸汽发生器中因水蒸发而浓度升高的溴化锂溶液经减压阀后也流入吸收器，吸收从蒸发器来的饱和水蒸气，生成稀溴化锂溶液，吸收过程中放出的热量由冷却水带走。稀溴化锂溶液由溶液泵加压送入蒸汽发生器并被加热。由于温度升高，水在溴化锂溶液中的溶解度降低，蒸汽逸出液面形成与溶液平衡的较高压力和温度的水蒸气。水蒸气之后进入冷凝器，放热凝结成饱和水，完成循环。

此种制冷循环耗功很小，因为循环中升压是通过溶液泵压缩液体完成的；其次是加热浓溶液的外热源温度不需很高，甚至可利用余热、地热和太阳能，较为经济环保。

5气流引射式制冷循环

此种循环在实际应用中利用喷射器或引射器代替压缩机来实现对制冷用蒸气的压缩，以消耗较高压力的蒸气来实现制冷。制冷温度在3~10度范围内时，可采用水蒸气作为制冷剂。循环中有两路水蒸汽循环，一路是工作蒸汽循环，一路是逆向循环（此路循环起制冷作用）。

锅炉中产生的水蒸气在喷管内绝热膨胀到很低的压力，因而造成混合室内压力较低，于是将作为制冷工质的蒸汽吸入。两路蒸汽混合后进入扩压管，利用蒸汽在经过喷管时得到的动能将混合汽压缩，使压力增加到其饱和温度比冷凝器中的冷却水温度稍高的值。此后，蒸汽进入冷凝器，凝结成液态。由冷凝器出来的凝结水一部分由水泵升压送入锅炉，完成工作蒸汽循环。其余的流经减压节流阀，降压降温后进入蒸发器吸热汽化制冷，完成逆向循环。

这种循环除水泵消耗少量电力或机械功外，不需要动力机和压缩机，代之以构造简单体积小的引射式压缩器，在有蒸汽的场合有采用价值，但是经济性较差，且所能达到的最低温度不宜低于5度，故仅适用于空调和冷藏，不可用作冷冻。

5. 制冷循环系统简图

蒸气压力式温度控制器  

温度控制器波纹管的动作作用于弹簧，弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的，毛细管放在空调机的室内吸入空气的风口处，对室内循环回风的温度起反应。当室温上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通，此时压缩机运转，系统制冷，直到室温又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作，将开关置于断开位置，使压缩机的电动机电路切断。以此反复动作，从而达到控制房间温度的目的。    

6. 制冷循环工作原理简述

    一般情况下，可以分为两种方式循环：

(1)蒸气压缩制冷循环。将蒸发器出来的蒸气冷却加压后，重新冷凝为液体，然后再蒸发，如此不断循环，这就是蒸气压缩制冷循环。冰柜采用这种制冷方式，冰柜价格蒸气压缩制冷循环原理就是这样实现的。将制冷用的工质充灌在一个密封的系统内，液态工质经节流装置节流降压后，在蒸发器中等压汽化吸热，变为低温、低压蒸气，然后经过压缩机绝热压缩成高温高压蒸气，最后在冷凝器中液化放热，并再进入节流装置，从而完成一个制冷循环。

    (2)冰柜吸收式制冷循环。吸收式制冷循环利用热源所提供的热能，使工质产生循环，其工作原理如下：它用吸收器和发生器等部件代替压缩机，并采用两种工质，低沸点的工质称制冷剂，高沸点工质称吸收剂，而其他部件的作用和原理与蒸气压缩制冷循环基本相同。

    吸收式制冷循环存在两个循环回路，它的工作过程为：液态制冷剂经节流装置节流降压后，在蒸发器中等压蒸发吸热，变为低压、低温的制冷剂蒸气后进入吸收器，被吸收剂强烈吸收，形成高浓度的制冷剂溶液，并放出溶解热。然后冰柜中的制冷剂溶液由泵送入发生器中，被热源加热升温，产生高压制冷剂蒸气，送到冷凝器中冷凝成液态制冷剂，而发生器中剩下的稀溶液经减压后又回到吸收器中。

7. 制冷循环的基本过程

制冷理论循环主要由四个过程组成，即绝热压缩过程、等压冷凝过程、等焓节流过程、等压吸热过程。

理论循环假定：

①压缩过程是等熵过程；

②节流过程是等焓过程；

③冷凝器内压降为零,出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；

④工质在管路状态不变,压降温差为零。