文档介绍：水作为制冷剂的优劣
水容易获得,无毒、不燃烧、不爆炸、环保安全、汽化潜热大(单位质量制冷量大)用来做制冷剂很理想。
水的单位体积制冷量过小(原因是相同蒸发温度下,水的蒸发压力比***利昂等其他制冷剂小得多,使得比体积过大)如果采用压缩式制冷需要庞大的压缩机。
水的蒸发压力很小,远低于大气压力,使得蒸发器需要一定真空度。
现阶段,使用水作为制冷剂的制冷方式有吸收式制冷和蒸气喷射式制冷。
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一、蒸汽喷射式制冷循环基本组成和工作原理
蒸汽喷射式制冷是一种以热能为动力的制冷方式。与溴化锂吸收式制冷机相类似,都是依靠热能而工作的,但蒸汽喷射式制冷机只用单一物质为制冷剂。虽然从理论上谈可应用一般的制冷剂,如氨、***利昂等,但到目前为止,只有以水为制冷剂的蒸汽喷射式制冷机得到实际应用。当用水为制冷剂时所制取的低温必须在0 ℃以上,故蒸汽喷射式制冷机目前只用于空调装置或用来制取某些工艺过程需要的冷媒水。
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(一)蒸汽喷射式制冷循环主要热力设备

锅炉是蒸汽喷射式制冷循环的动力设备,在正向循环中锅炉消耗热能,~,以保证完成循环。在工业制冷中也可利用能保证工作压力的工业余汽,以节约能源。在循环中,锅炉产生的高压水蒸汽通过阀件等部件输送到蒸汽喷射式制冷循环的主喷射器和各个辅助喷射器。

蒸汽喷射器分为主喷射器和辅助喷射器。主喷射器在循环中起到压缩机的作用,即压缩和输送制冷剂的作用。辅助蒸汽喷射器、水喷射器则用以维持制冷装置内各设备的真空度,保证制冷系统正常、高效地工作。
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喷射器由喷嘴、混合室及扩压管三部分组成。主喷射器将被引射的蒸汽由p0压缩至Pk的过程是依靠气流速度与压力的相互转化来实现的。由热力学分析可知:蒸汽在喷射器内的热力过程包括三个阶段:(1)工作蒸汽的绝热膨胀过程;(2)工作蒸汽与被引射蒸汽的混合过程;(3)混合蒸汽的压缩过程。图6-4表示了主喷射器的基本结构和工作蒸汽与被引射蒸汽在主喷射器内压力和流速变化特性。
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图中,p1、c1是工作蒸汽进入喷射器前的压力和流速;p0、c0是被引射蒸气进入混合室前的压力和流速;p3、c2、c3是混合时蒸汽压力和流速;p4、c4是扩压管后混合蒸汽压力。
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在蒸汽喷射式制冷循环中有主冷凝器和辅助冷凝器。主冷凝器既作为动力循环中向正向循环低温热源放热的设备,也作为制冷循环中向逆向循环高温热源放热的设备。循环的低温热源和逆向循环的高温热源都是环境介质。所以主冷凝器的冷凝负荷和冷凝面积是正向、逆向循环的总冷凝负荷和总冷凝面积。蒸汽喷射式制冷循环的主冷凝器采用混合式或蒸发式冷凝器。辅助冷凝器是设置在辅助冷凝器后,冷凝由辅助冷凝器引出的混合气体,分离不凝性气体和制冷剂水蒸汽,以提高循环效率。
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凝结水泵是在正向循环中,将凝结水输送回锅炉的设备。

在制冷剂和载冷剂合为一体的蒸汽喷射式制冷循环中的蒸发器,一般不采用表面式换热器,而常采用淋洒式(混合式)热交换器,在淋洒式热交换器中蒸发器与节流器组成一体。进入蒸发器的凝结水经喷洒、降压而雾化成细小水滴、经单效或多效淋洒、汽化吸热,将蒸发器内载冷剂水的温度降至所需要求,并输送到用冷设备中向低温热源吸热。
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(二)蒸汽喷射式制冷循环过程
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蒸汽喷射式制冷循环基本工作过程是:锅炉A提供的高温高压水蒸汽称为工作蒸汽。工作蒸汽被输送至蒸汽喷射器(主喷射器),在喷嘴B中绝热膨胀并迅速降压而获得很大的流速(1000m/s以上);在蒸发器E中由于制取冷量Q0而汽化的水蒸汽被引入喷射器的混合室C中,与绝热膨胀后的高速工作蒸汽混合,一同进入扩压管D。混合蒸汽在扩压管中将速度能转变为压力能二被压缩到相应的冷凝压力pk然后进入冷凝器H向环境介质放出热量Qk。由冷凝器引出的凝结水分为两路,一路经节流器I节流降压至蒸发压力p0后在蒸发器E中汽化吸热,另一路经凝水泵F送回锅炉继续加热循环。
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(二)蒸汽喷射式制冷循环的特点
蒸汽喷射式制冷利用制冷剂在低压下的相变汽化吸热来制取冷量,与其他制冷循环相比,具有如下特点:
1)蒸汽喷射式制冷机的设备结构简单,金属耗量少,造价低廉,运行可靠性高,使用寿命长,一般不需要备用设备。
2)制冷系统操作简便,维修量少。
3)蒸汽喷射式制冷循环耗电量少,特别适用于有较多工业余汽的场合,能节约能源。
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