维修技术人员经常将电机马力 (hp) 与大量制冷混淆。一个常见的误解是 1 吨制冷量等于 1 马力。此声明仅适用于某些较高温度的应用,例如空调。事实上,在制冷的中低温应用中,1马力几乎不等于1吨制冷。
一吨制冷量是一种传热率,而不是热量。一吨等于在 24 小时(1 天)内在 32°F 下融化 2,000 磅(1 吨)冰所吸收的热量。这相当于 12,000 Btu/hr 或 12,000 Btuh。Btu/hr 和 Btuh 经常互换使用,意思相同:12,000 Btuh 也相当于 200 Btu/min,因为 1 小时有 60 分钟。下面的数学公式证明 1 吨冷却等于 12,000 Btuh。
(2,000 磅冰) x (144 Btu/lb) ÷ (24 小时) = 12,000 Btuh
所以,1 吨冷却 = 12,000 Btuh 或 200 Btu/min
注意:冰的熔化潜热为 144 Btu/lb,这意味着每磅融化成水的冰吸收 144 Btu。
当制冷或空调设备额定制冷量为 1 吨时,这意味着该设备应以 12,000 Btuh 的速率散热。但是,在 30 分钟内去除 12,000 Btu 的设备的容量为 2 吨。如果冷却设备在 4 小时内去除 12,000 Btu,其容量仅为 1/4 吨。请注意,在所有三种情况下,都去除了 12,000 Btu 的热能;然而,时间速率或这些系统去除 12,000 Btu 的速度决定了系统的容量(以吨为单位)。
系统变量
每种类型的系统中都有一些变量将决定该系统的容量。
蒸发器压力:蒸发器中较高的压力意味着压缩机的气缸容积也承受着较高的压力。这意味着气缸在每个下冲程中都会经历更密集的蒸汽。压缩机气缸内的这种更高密度的蒸汽增加了通过压缩机的制冷剂蒸汽的质量流量,从而增加了容量。
每当您以更高的压力填充固定体积(压缩机的气缸)时,就会出现更多的制冷剂气体分子,从而导致更高的制冷剂密度。通过压缩机的制冷剂质量流量是活塞位移和填充气缸的制冷剂密度的乘积。质量流量的单位是磅/分钟:
质量流量=(活塞排量)x(制冷剂密度)
磅/分钟=立方英尺/分钟磅/立方英尺
容积效率:随着蒸发器压力的增加,压缩比降低,这反过来又会增加压缩机气缸的容积效率。高压侧和低压侧系统压力都可以表示为称为压缩比的比率。压缩比定义为绝对排气压力除以绝对吸气压力:
压缩比=绝对排气压力÷绝对吸气压力
大多数维修技术人员意识到,他们的维修仪表在未连接到系统时读数为零,即使压力表上的压力约为 15 psi。那是因为这些仪表经过校准以在大气压下读数为零。因此,为了在零表压或更高压力下使用真实或绝对排放和吸入压力,技术人员必须将 14.696 psi 或大约 15 psi 添加到仪表读数中。
表示绝对压力时,psia 用于标记压力的大小,而 psig 表示表压时的压力大小。6 比 1 的压缩比表示为 6:1,简单的说就是排气压力是吸气压力的 6 倍。
高容积效率意味着更多的活塞气缸容积被吸入管路中的新制冷剂填充,而不是重新膨胀的间隙容积气体。容积效率越高,活塞的每个下冲程将被引入气缸的新制冷剂的量越多,因此曲轴每转一圈将循环更多的制冷剂。该系统现在将具有更好的容量和更高的效率。而且,吸入压力越高,排出气体的再膨胀越少,因为排出气体经历较少再膨胀至较高吸入压力并且吸入阀将更快打开。
排气压力:排气压力越低,为达到吸气压力而在气缸间隙容积内的排气再膨胀越少。有多少活塞位移被新的制冷剂蒸汽填充取决于系统压力和阀门设计。维修技术人员可以在一定程度上控制排放和吸入压力的高低。如果在不影响冷藏产品温度的情况下,可以保持较低的排放(冷凝)压力和尽可能高的吸入(蒸发)压力,则压缩比较低,容积效率较高。这将导致更高质量流量的制冷剂流过压缩机并增加系统的容量。
压缩机过热度:通过将进入压缩机的吸入管路温度和该点吸入压力换算为饱和温度,两者之差即为压缩机过热度。压缩机过热度越高,进入压缩机的制冷剂气体就越热。这将导致较低的制冷剂密度和较低的通过压缩机的制冷剂质量流量。维修技术人员可以确保压缩机没有过多的压缩机过热。
每 10°F 的总过热度变化大约有 1% 的容量变化。随着总过热度增加,容量降低。此经验法则应仅用于服务目的而不是设计目的。影响压缩机看到多少压缩机过热的其他因素是吸入管路的长度和绝缘、吸入管路所暴露的环境或周围温度以及存在的液体/吸入管路热交换器。始终咨询压缩机制造商,以了解理想的压缩机回气温度是多少,或者您的压缩机应用所允许的最高回气温度是多少。
过冷度:制冷剂在进入蒸发器之前过冷度越高,系统的冷却能力就越大。这种现象的发生是因为进入蒸发器的较冷的液体不必快速闪蒸以将自身冷却到与蒸发器压力相关的蒸发温度。闪蒸越少,蒸发器中的净制冷效果 (NRE) 就越多。液体过冷度每变化 1°F,容量就会发生大约 0.5% 的变化。随着过冷度的增加,容量增加。此经验法则应仅用于服务目的而不是设计目的。
总之,保持压缩机的制冷剂回流气体密度尽可能高将增加系统容量。此外,在不牺牲产品温度的情况下保持尽可能高的吸入压力和尽可能低的水头压力也将增加系统容量。此外,进入蒸发器的液体过冷越多,系统容量就越高。