文档介绍：第七章
蒸汽喷射式制冷
蒸气喷射式制冷
蒸气喷射式制冷是以喷射器代替压缩机,以消耗热能作为补偿,利用工质在低压下气化吸热来实现制冷的。
蒸气喷射式制冷的工质可以是水,也可以是氨、R134a、R123、R600a等。目前在空调工程中多采用以水为工质的蒸汽喷射式制冷装置,简称为蒸汽喷射式制冷装置。
蒸汽喷射式制冷装置的主要设备有蒸汽加热器、喷射器、冷凝器、
蒸发器、节流阀以及循环泵等,其工作原理如图所示。
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来自蒸汽加热器的高温高压工作蒸汽在喷射器喷嘴中绝热膨胀,形成一股低压高速气流,从而将蒸发器里的低压水蒸气抽吸到喷射器中,并于之混合,在扩压器中增压后进入冷凝器,被冷却水冷能成液体。一部分凝结水通过循环泵提高压力后送回蒸汽加热器加热汽化,用作高温高压工作蒸汽开始下一个循环;在蒸发器中的被冷却介质因失去热量而温度下降,产生制冷效应。另一部分凝结水经节流阀降压后进入蒸发器,在蒸发器内吸收冷水的热量汽化为低压水蒸气后又被喷射器中的低压高速气流抽走。蒸发器中的冷水因失去热量而温度下降,被送入空调系统作为冷源使用。
1-2:工作蒸汽在喷管中的等熵膨胀
过程;
2-4和3-4:等压混合过程;
4-5:混合蒸汽在扩压室中等熵压缩
过程;
5-6:混合蒸汽在冷凝器中的冷凝过
程;
6-7-3:一部分凝结水经节流阀节流
降压后进入蒸发器汽化制冷;
6-8-9-1:另一部分凝结水用循环泵
送入蒸气加热器,重新加热成
高温、高压工作蒸汽。
可见,蒸汽喷射式制冷循环是由两个循环组成的:一个是工作蒸汽所完成的动力循环1-10-6-8-9-1;另一个是制冷剂所完成的制冷循环4-5-6-7-4。在理论循环中,动力循环所产生的功,正好补偿了制冷循环所消耗的功。而且工作蒸汽与制冷剂是同一种物质。
G0—被引射蒸汽的流量,kg/s;
h3—被引射蒸汽的焓值,kJ/kg;
h6—进入蒸发器的凝结水的焓值,kJ/kg。
(kW)
循环的总制冷量Q0
蒸汽加热器的热负荷Qh
(kW)
G1—工作蒸汽流量,kg/s;
h1—工作蒸汽离开加热器时的焓值,kJ/kg;
h8—进入加热器的凝结水焓值,kJ/kg。
(kW)
冷凝器的热负荷Qk
凝结水泵所消耗的功率Qp
(kW)
泵功率较小,如果忽略不计,则循环的热平衡可以简化为
喷射式制冷循环的热力系数ξ
µ称为引射系数,表示1kg工作蒸汽能引射的低压蒸汽量。
所以:
理想状况下, µ值可由喷射器的热平衡式求得:
根据循环的热平衡关系式:
则可以计算出工作蒸汽流量G1和被引射蒸汽流量G0
蒸汽喷射式制冷实际循环的工作过程与理论循环过程差别甚大,同样可以用上述理论循环的计算方法,只是实际的引射系数不能按喷射器的热平衡去求解,而是用实验方法去确定,可按具有实验系数的空气动力学公式去计算。