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导读：深入探索制冷技术的核心奥秘。从热力学基础到循环原理，从压缩机、冷凝器到膨胀阀、蒸发器的精细解析，拆解制冷系统每个环节。无论是暖通从业人员、相关专业学生，还是技术爱好者，都能通过清晰的示意图与工程案例，掌握制冷设备高效运行的关键要素，理解能效优化的底层逻辑。

一、核心概念详解

1、热量

热量，作为能量的一种表现形式，在制冷领域中扮演着至关重要的角色。当物体温度上升时，会吸收热量；而当物体降温时，则会释放热量。其国际单位为焦耳（J），同时，在制冷行业中，也常使用千焦（kJ）、英制热量单位（BTU）以及千卡（kCal）等单位进行衡量。
2、制冷量

制冷量是指在单位时间内，空调机组能够从空调场所移除的热量。其国际单位为kW（即kJ/s）。此外，制冷量还常用kW（千瓦）、BTU/h（英制单位）、kCal/h（大卡）以及RT（冷吨）等单位进行衡量。
3、温度

温度是衡量物质冷热程度的物理量。其表示方法有多种，其中最为常用的有℃（摄氏）、℉（华氏）和K（开尔文）。它们之间的转换关系为：℃ = 5/9 × (℉ – 32)，同时，K = ℃ + 273.15。
4、相对湿度

相对湿度，这一物理量衡量的是空气中水蒸汽的饱和程度。在日常表达中，我们通常使用百分数来表示其大小。

5、制冷剂

在制冷系统中，制冷剂扮演着至关重要的角色。它能够循环流动，将热量从高温端传递至低温端，从而确保系统的正常运行。常见的制冷剂类型包括R22、R134a、R410A、R290、R717以及R404A等。
6、能效比
能效比，作为衡量空调机组经济性的关键指标，被广泛应用于评估空调的节能性能。其计算公式为：能效比 = 制冷量 / 耗电功率。通过这一指标，我们可以直观地了解空调在制冷过程中的能量利用效率。

7、显热与潜热

在热学领域，显热是指引起物体温度发生变化的热量；而潜热则特指那些仅改变物体相变状态却并不引起其温度变化的热量。这两者构成了热学研究中的基本概念，对于理解热量传递和能量转换具有重要意义。
8、蒸发与冷凝

在制冷系统中，蒸发和冷凝是制冷剂经历的两种重要相变过程。当制冷剂从液态转变为气态时，这一过程被称为蒸发，同时吸收周围的热量；而当制冷剂从气态回到液态，这一变化则被称为冷凝，同时向周围环境释放热量。
9、过冷度

过冷度，是指制冷剂液体在相同压力条件下，其实际温度与饱和液体温度之间的差异。这个差异可以通过测量冷媒的冷凝饱和温度（对应高压表的值）与液管中的实际温度来得出。
10、过热度

过热度，是指制冷剂蒸气在相同压力条件下，其实际温度超出饱和蒸气温度的部分。这个差值可以通过测量冷媒的蒸发饱和温度（对应低压表的值）与回气温度来得出。

二、制冷循环

在制冷系统中，制冷循环是一个关键环节。它涉及制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等部件之间的循环流动，通过这一过程实现制冷效果。了解制冷循环的原理和过程，对于优化系统性能、提高制冷效率至关重要。

三、基本原理概览

制冷循环的基本原理可以概括为以下几个关键点：首先，制冷剂在蒸发器中吸收热量，从而蒸发变为气体；随后，气体被压缩机压缩，温度和压力随之升高；接着，高温高压的制冷剂进入冷凝器，在此释放热量并凝结为液体；最后，液体通过膨胀阀降压，再次进入蒸发器，形成循环。这一系列的过程不断重复，构成了制冷循环的核心。理解这些基本原理，对于深入探讨制冷技术的各个方面都至关重要。


①蒸发过程详解：制冷剂液体在低压环境中蒸发，转变为低压蒸气状态。
蒸发器功能：作为输出冷量的关键设备，蒸发器内制冷剂吸收被冷却物体的热量，进而实现制冷效果。
②压缩过程：将低压蒸气升压为高压蒸气。
压缩机功能：在制冷系统中扮演着至关重要的角色，它不仅压缩和输送制冷蒸汽，还负责在蒸发器中维持低压环境，同时在冷凝器中建立高压环境，堪称整个制冷系统的“心脏”。
③冷凝过程：将高压蒸气进行冷凝，转化为高压液体。
冷凝器作用：作为输出热量的关键设备，它负责将制冷剂在蒸发器中吸收的热量以及压缩机消耗功所转化的热量，一并排放给冷却介质。
④节流过程：高压液体经过节流阀的降压作用，转变为低压液体，并重新回到①，从而实现了整个制冷循环的闭合。
节流阀的职能：专门负责降低制冷剂的压力，同时调控进入蒸发器的制冷剂流量，确保系统的稳定运行。
1、蒸发温度
蒸发温度，即制冷剂从液态转变为气态的临界温度，在制冷系统中特指制冷剂液体在蒸发器内相变的饱和温度。通常，我们无法直接测量制冷系统中的蒸发温度，而是通过对应的蒸发压力来进行推导。

在调试制冷设备时，蒸发温度是一个关键参数。通过它，我们可以进一步推算出蒸发压力，进而判断制冷系统是否运行正常。下面是一个实用的经验公式，供大家参考：

蒸发温度 = 环境温度/水温 – （10~20℃）

举例来说，在夏季空调室内温度设定为26℃时，我们可以估算出此时的蒸发温度为6℃。查阅温度压力对照表，即可得知此时的蒸发压力约为0.55Mpa（以R22制冷剂为例）。同样地，对于-18℃的冷库，其制冷系统的蒸发温度大约为-28℃，对应的蒸发压力在0.21Mpa左右（以R404A制冷剂为例）。
2、冷凝温度

冷凝温度，即在冷凝器内，制冷剂蒸汽在特定压力下凝结为液体的饱和温度。需注意，这并不等同于冷却介质的温度，二者之间存在传热温差。此外，冷凝压力是指制冷剂在冷凝器内由气体冷凝成液体的过程所产生的压力。实际上，由于制冷系统中冷凝器内部压力难以直接测量，且制冷剂在排气管及冷凝器内的压力降较小，因此，在设计和调试制冷系统时，通常将排气压力近似视为冷凝压力。
3、压缩过程
在制冷系统中，经过冷凝后的制冷剂液体会被送入蒸发器，从而吸收热量并蒸发为低温低压的制冷剂气体。随后，这个低温低压的制冷剂气体将被压缩机吸入，并经过压缩，转变为高温高压的制冷剂气体。最后，这一高温高压的制冷剂气体将被排出并送入冷凝器中，开始新一轮的冷凝过程。
4、冷凝过程

从压缩机中排出的高温高压气体，在进入冷凝器后会通过与外界空气或冷却水的热交换，逐渐凝结成为液态制冷剂。随后，这些液态制冷剂会继续流向节流装置，为下一轮的制冷循环做好准备。

节流过程：
冷凝器中流出的制冷剂液体，在高压状态下进入节流装置，经过节流减压后，其压力和温度均有所降低。

蒸发过程：
经过节流减压的制冷剂液体，进一步流向蒸发器。在蒸发器中，这些液体吸收外界（如空气或水）的热量，从而蒸发成为低温低压的气体。这一过程不仅降低了外界的温度，还为下一轮的制冷循环提供了必要的低温低压气体。

四、关键组件

在制冷循环中，存在几个不可或缺的基本部件，它们共同构成了制冷系统的核心。这些部件包括冷凝器、节流装置和蒸发器，它们各自扮演着重要的角色，确保制冷循环能够高效、稳定地进行。
1、压缩机：
作为制冷系统的核心部件，压缩机承担着压缩和驱动制冷系统冷媒的重要任务，堪称系统的动力源泉。

2、冷凝器与蒸发器：
冷凝器的主要功能是向外界环境释放热量，促使制冷剂气体冷却并液化，进而导致外界环境温度的上升。

蒸发器则正好相反，它从外界环境中吸收热量，使得制冷剂液体在其内部发生汽化，这一过程进而导致外界环境的温度有所下降。
3、干式蒸发器：
干式蒸发器的工作原理是，制冷剂在换热管内部流动，而冷水则在高效换热管外部循环。这种设计虽然换热效率相对较低，其换热系数仅约为光管换热系数的2倍，但操作简便且便于回油控制。此外，其制冷剂充注量仅为满液式机组的1/2至1/3左右，大大减少了资源消耗。

4、满液式蒸发器：
满液式蒸发器的操作方式与干式蒸发器截然不同。在满液式蒸发器中，冷水穿越换热管，而制冷剂则完全覆盖换热管，在吸热后于换热管外部蒸发。这种设计使得传热管表面布满了针形小孔，同时，管内表面还精心设计了螺旋形凸起，以强化冷水侧的换热。这种独特的高效传热管设计，不仅强化了管外的沸腾过程，还提升了管内的传热效率，进而显著提高了整体的传热系数。

5、节流机构：
在空调系统中，从冷凝器流出的高压制冷剂会经过膨胀阀进行降压和降温处理。这一过程确保制冷剂的温度降至环境温度以下，从而赋予空调机组制冷功能。目前，常用的节流装置包括热力膨胀阀、孔板、毛细管、手动膨胀阀以及电子膨胀阀。
6、膨胀阀的功能：
（1）节流降压：膨胀阀能够降低制冷剂的压力，使其从高压变为低压，从而适应空调系统的需要。
（2）流量控制：膨胀阀能够根据系统需求调节制冷剂的流量，确保系统稳定运行。
（3）过热度控制：膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，这样可以保证蒸发器的蒸发面积得到充分利用，防止压缩机因过热而发生冲缸事故。
7、热力膨胀阀的分类：
热力膨胀阀根据不同的分类标准，可以分为以下几种类型。首先是按结构形式，它可分为整体式和拼装式。其次，根据压力平衡方式，热力膨胀阀又可分为内平衡和外平衡方式。最后，按照工质流向，热力膨胀阀还可分为单向和双向两种类型。

电子膨胀阀

电子膨胀阀，作为热力膨胀阀的一种，具有独特的结构和功能。其工作原理与传统的热力膨胀阀有所不同，主要依赖于电子信号进行控制和调节。通过精确的电子控制，电子膨胀阀能够实现更高效的制冷效果，并且在节能方面也表现出色。在现代化的制冷系统中，电子膨胀阀的应用越来越广泛，成为了提升系统性能的关键组件之一。
8、四通阀

四通阀，作为空调系统中的核心组件，其作用在于改变制冷剂的流向。在空调机运行时，四通阀通过精确控制制冷剂的流向，实现了制冷、制热模式的顺畅切换。

9、气液分离器

气液分离器，在气体压缩机的出入口处发挥着关键作用，其设计旨在有效地将气体与液体进行分离。

10、储液器
储液器，这一关键组件，不仅用于贮藏制冷剂，还兼具气液分离、过滤、消音以及制冷剂缓冲的多重功能。

11、电磁阀

电磁阀的工作原理是，当通电时，其内部的电磁线圈会产生电磁力，这个力会克服弹簧的张力，将关闭件从阀座上提起，从而使得阀门打开。而当断电时，电磁力消失，弹簧则会把关闭件重新压在阀座上，进而实现阀门的关闭。