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1 # 製冷界談識罐
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2 # 核先生科普
製冷劑,炎熱的夏季最需要它了,冰在古代就算是製冷劑,古代冬季時採用冬季藏冰的方法,夏季取出來以消暑。《魏志》雲:建安十九年,魏王曹操造此臺以藏冰,為凌室,故號冰井。清《會典》“工部都水清吏司藏冰”條雲:“凡伐冰取諸御河……歲以冬至後半月,部委司官一人,募夫伐冰,取其明淨堅厚者,以方尺有五寸為塊……以供公廨……設暑湯之用。”可見古代有官府有專人取冰冷藏以供夏季宮廷裡消暑的。冬季時配人將山上的冰鑿下來放在地下室,地下室的門很小,門上加上厚厚的棉被,以起到絕熱的效果隔絕Sunny和空氣,冬天時候把冰放進去,由於冰窖基本不通風,沒有光照,處於地下,與外界熱交換也比較少可以長時間儲存冰塊。夏天時就搬出來為皇室人員消暑納涼。
現在提到製冷劑通常是指可達到製冷效果的一種物質,它用於製冷系統中,透過自身狀態的變化,在製冷系統中不斷迴圈以實現製冷效果的物質。常用的製冷劑有氨、氟利昂、混合共沸製冷劑、碳氫製冷劑、R-134a等,在工業應用中,氟利昂是應用最廣的一種製冷劑。製冷劑在化工、醫藥、機械、土建中都應用廣泛,只要需要空調製冷的地方,都需要用到製冷劑,製冷劑一般與壓縮機配套使用。
那麼製冷劑是如何起到製冷效果的?
製冷劑在製冷機中完成整個熱力迴圈,在低溫下製冷劑吸收被冷卻物體的熱量,然後在高溫下將吸收的熱量轉移給周圍的冷卻水或空氣。在蒸汽式壓縮式製冷機中,使用的是在常溫或低溫能液化的製冷劑,如氟利昂、氨等。在氣體壓縮式製冷機中,使用空氣、氫氣、氦氣等氣體作為製冷劑。壓縮機是製冷系統的心臟,它從吸氣管吸入低溫低壓的製冷劑氣體,將製冷劑氣體壓縮後,向排氣管排出高溫高壓的的製冷劑氣體, 從而實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發 ( 吸熱 ) 的製冷迴圈。
要想實現很好的製冷效果,製冷劑需要具備什麼樣的性質呢?
首先,製冷劑需要有優良的化學穩定性,在較高的工作溫度下不發生化學分解。
其次,製冷劑有良好的熱力學效能,有較高的傳熱係數、較小的密度。
最後,製冷劑要廉價易得,易於儲存,有良好的電絕緣性、環保性。
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製冷劑又稱冷凍劑,它是在製冷裝置中進行製冷迴圈系統中使用的一種製冷工質。並能起著熱量傳遞的作用。
製冷劑的功用主要是經過其物態的變化來傳遞熱量,它在製冷系統中不斷的迴圈,在其蒸發壓力下,液體制冷制可吸收熱量蒸發成為氣體,而在冷凝壓力下。氣態的製冷劑放出熱量而液化,熱量在不斷的迴圈系統的裝置內轉移,所以製冷劑在製冷系統中是不可少的傳遞熱量的工作物質。
為了從熱工學角度上更接近理想的逆卡諾迴圈,對製冷劑的效能、熱交換裝置的換熱效率、傳熱溫差等均需有一定的要求、以使製冷裝置更經濟、合理,對能源消耗更少。同時,應考慮某些製冷劑對大氣臭氧層的破壞,而改變製冷方法和製冷裝置。
下面再分享製冷劑應具有如下效能:
製冷劑應具有良好的熱力、物理、化學等方面的效能,因完全理想的製冷劑是不存在的,但人們應儘量選擇效能較好的製冷劑。
(1)蒸發壓力和冷凝壓力適中,也就是說在常溫下,應具有較低的冷凝壓力,而製冷劑蒸發壓力最好接近大氣壓力。甚至高於大氣壓力,宜採用在大氣壓力下沸點較低的物質。
(2)單位容積製冷能力應大,因製冷能力越大,在要求一定的製冷量時,其製冷劑的迴圈量越小,這可減小製冷裝置的體積。
(3)便於採用一般的冷卻水或空氣進行冷凝,也就是製冷劑的臨界溫度要高。
(4)導熱係數、放熱係數高,可提高熱交換效率。
(5)常壓下凝固溫度低。
(6)要求製冷劑的密度和粘度小,製冷劑密度小可減小輸送管的管徑,還會降低壓縮機的功率消耗。
(7)具有較穩定的化學性質,在任何溫度下應不會分解或化合,對管道無腐蝕,對潤滑油應不起化學反應,對潤滑油的溶解性應適度。無限的溶解可降低製冷量。
(8)對人應無毒、無刺激、不易燃燒爆炸。