Принцип действия холодильного цикла

Рассмотрим жидкость и газ, как агрегатные состояния распространённых хладагентов (R22, R407, R134A, R410A), при этом:

  • Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется испарением, а из газообразного в жидкое — конденсацией. Граничное состояние каждого изменения называется насыщением, а температура, при которой происходит насыщение — температурой насыщения.
  • Температура насыщения зависит от типа хладагента и давления. Характеристики температуры насыщения приводятся на схемах P-H для различных хладагентов, и называются кривыми насыщения.
  • Характеристики температурных значений для давления и энтальпии приводятся на схемах P-H, и называются изотермами. Зная область, разделяемую кривой насыщения, в которой находится точка пересечения давления и изотермы, можно получить данные о состоянии хладагента. Такое пересечение можно получить на графике путем измерения давления и температуры хладагента в определенной точке.

Для отдельных хладагентов (R22, R134A, и т.д.), изотерма не имеет градиента в области насыщения, т.е., температура насыщения при некотором давлении одинакова на стороне жидкости и стороне газа. Для смеси хладагентов (R407C, R410A, и т.д.), в которой разные хладагенты имеют разные температуры кипения, их изотермы имеют градиенты в области насыщения, поэтому температуры насыщения при некотором давлении различны на стороне жидкости и стороне газа. Такие составные хладагенты называются зеотропными хладагентами, за исключением   R410A, называемого азеотропным хладагентом.

Состояния хладагентов делятся на следующие 3 категории.
  • Перегретый пар, когда хладагент находится в газообразном состоянии
  • Насыщенный пар, когда хладагент находится и в жидком, и в газообразном состоянии (называемом также влажным паром)
  • Переохлажденная жидкость, когда хладагент находится в жидком состоянии из-за неполного испарения в испарителе, всасывается компрессором.
Холодильный цикл - это повторение следующего процесса: “Сжатие - Конденсация - Расширение - Испарение”
холодильный цикл
холодильный цикл

Холодильная машина выполняет такой рабочий цикл с помощью компрессора, конденсатора, расширительного клапана и испарителя как представлено на схеме.

Однако теоретический холодильный цикл пренебрегает потерей давления в трубопроводах и другими факторам. Он представлен в виде схемы P-H

Схема P-H, на которой вертикальная ось представляет давление, а горизонтальная — энтальпию (внутреннюю энергию газа), отражает характеристики различных хладагентов

Разность между “температурой” и “эквивалентной температурой насыщения при заданном давлении” называется степенью перегрева.

Разность между температурой выпускного трубопровода и температурой конденсации называется степенью перегрева на выпуске (DSH).

Разность между температурой трубопровода всасывания и температурой испарения называется степенью перегрева на всасывании (SH). (В общем случае, степень перегрева означает степень перегрева на всасывании.)

 Разность между “температурой” и “эквивалентной температурой насыщения при заданном давлении” для переохлажденной жидкости называется степенью переохлаждения (SC).

Для того, чтобы не допустить влажную работу, на выходе испарителя обеспечивается степень перегрева, а расход хладагента, поступающего в испаритель, регулируется расширительным клапаном так, чтобы компрессор мог всасывать перегретый пар.

Влажная работа — это рабочее состояние, при котором влажный пар, получаемый из-за неполного испарения в испарителе, всасывается компрессором. (Влажная работа может привести к повреждению компрессора из-за сжатия жидкости, разжижения масла контура охлаждения, и др.)

Top