蒸發溫度

蒸發溫度

工質液體在工作壓力下的沸點。每一種工質的蒸發溫度有一個很寬的範圍並隨壓力增大而升高。熱回收系統(如熱泵和熱管)應根據可利用熱源溫度的高低選擇具有合適蒸發溫度的工質,而制冷機工質的蒸發溫度則決定著製冷溫度的下限。

簡要介紹

蒸發溫度是指製冷劑在蒸發器內沸騰的溫度,它與相應的蒸發壓力是對應的。蒸發溫度升高.蒸發壓力也升高。

蒸發溫度是製冷裝置運行中最重要的參數。如果蒸發溫度t過高,則滿足不了被冷卻對象的低溫要求。被冷卻對象如果為易腐食品,達不到要求的低溫將影響食品質量,甚至導致食品的腐敗變質;如果為某種化工流體,達不到要求的低溫將影響整個工藝流程的生產。因此,採用足夠低的蒸發溫度,保證達到要求的低溫是對製冷裝置的最基本的要求。

另一方面,蒸發溫度過低,將使製冷裝置的運行經濟性下降,並帶來其他一系列不良後果。在一定的冷凝溫度下,蒸發溫度t降低,則相應的蒸發壓力P也降低。這時製冷循環的壓縮比增大,壓縮機的輸氣係數下降。同時單位容積製冷量急劇下降,單位壓縮功明顯增大。另外,由於壓縮比增大,壓縮機的排氣溫度升高,壓縮機的工作條件惡化。

蒸發溫度的確定方法

1.冷卻液體載冷劑的直立管式和螺旋管式蒸發器

計算公式:t=t-△t。

式中,t——載冷劑出口溫度(℃),由生產工藝條件取定;△t——載冷劑出口溫度與蒸發溫度之差(℃),當載冷劑為水時取4~6℃,當載冷劑為鹽水時取2~3℃。

2.冷卻液體載冷劑臥式殼管式蒸發器(包括滿液式和乾式)

計算公式:t=1/2(t+t)-θ

式中,t——載冷劑進口溫度(℃)。t——載冷劑出口溫度(℃),由生產工藝條件確定。θ——蒸發器中平均傳熱溫差(℃),對氨蒸發器取4~6℃,對氟利昂蒸發器取6~8℃。載冷劑進出口溫差(t-t),對氨取3~5℃,對氟利昂4~6℃。

3.冷庫與環境試驗裝置用的冷卻排管或冷風機

計算公式:t=t-△t

式中,t——室內溫度,由生產工藝條件決定;△t——室內溫度與蒸發器溫度之差(℃),一般取△t=10℃。

對環境試驗裝置用的冷風機:當室內溫度較低(-50℃以下)時,取△t=4~8℃;溫度越低,取值越小。對冷庫中冷卻物冷藏間的冷風機:室內相對濕度為90%時,△t=5~6℃;室內相對濕度為80%時,△t=6~7℃;室內相對濕度為75%時,△t=7~9℃。

4.空氣調節用直接蒸髮式表冷器

計算公式:t=t-△t

式中,t——表冷器出口空氣(乾球)溫度(℃),根據空氣調節要求確定。△t——空氣出口溫度與蒸發溫度之差(℃),一般取8~10℃。為了防止表冷器傳熱面結冰,蒸發溫度不得低於表1中的規定值。

5.壓縮空氣除濕裝置用殼管式蒸發器

計算公式:t=t-△t

式中,t——壓縮空氣壓力露點濕度(℃),由工藝條件決定。△t——壓力露點溫度與蒸發溫度之差(℃),一般取8~10℃。

由蒸發溫度計算製冷量

以氨製冷裝置為例,當冷凝溫度 t =30℃,氨壓縮機分別在-5℃,-15℃,-30℃的蒸發溫度下運行,壓縮機吸人為乾飽和蒸氣,其單位容積製冷量、排氣溫度和製取單位冷量壓縮功的變化情況見表1。

表1氨製冷裝置在不同蒸發溫度下性能變化(t=30℃)
蒸發溫度/℃-5-15-30
單位製冷量q比(%)10098.996.9
單位容積製冷量q比(%)1006734.9
製取單位冷量的功耗比(%)100139.3210.6
排氣溫度/℃8098137

由表1可見,當蒸發溫度t由-5℃將至-30℃,同樣製冷量下耗功增大了一倍以上。因此,蒸發溫度的降低對製冷裝置的能耗影響很大,應儘可能避免蒸發溫度過低。

對於用戶,除了要求的低溫和裝置的效率外,最關心的是製冷裝置的製冷量。顯然,如果製冷裝置達不到要求的製冷量,就直接影響到被冷卻對象的生產工藝。

一套製冷裝置的製冷量可用下式計算:

蒸發溫度 蒸發溫度

式中,

Q——製冷量(kW);

蒸發溫度 蒸發溫度

V——製冷壓縮機理論排氣量();

K——壓縮機的輸氣係數;

蒸發溫度 蒸發溫度

q——單位容積製冷量()。

對於用戶,壓縮機的理論排氣量K是不變的,輸氣係數則隨著壓縮比增大而減小。表1可見,當t由-5℃降為-15℃時,單位容積製冷量q下降了33%。根據上式,即使假定輸氣係數k不變,這時製冷裝置的製冷量Q也將減少33%。顯然,隨著蒸發溫度t下降,製冷裝置的製冷量將明顯下降。

綜上所述,蒸發溫度t越低,則製冷裝置的製冷量越小,運行效率越低,耗能越大;同時,隨著t降低,排氣溫度升高,壓縮機工作條件惡化。因此,在滿足被冷卻對象要求的前提下,應當儘可能採用較高的蒸發溫度。

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