浅析工况变化对制冷系数的影响

　　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=h2–h1。

　　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=h2–h1。

　　(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，比较两个单级压缩理论循环1-2-3-4-1和1′-2′-3′-4′-1′。这两个循环的冷凝温度tk相同，它们的蒸发温度、单位质量制冷量和单位压缩功分别为t0、q0、wc和t0′、q0′、wc′。由图2可见，t0′>t0、q0′>q0、wc′ε=q0/wc。这表明提高蒸发温度可提高制冷系数。

　　(1)现状分析。空调在空调工况下工作，即冷凝温度40℃、蒸发温度5℃，通过压焓图计算得理论制冷系数为5.7。