冷水机科普小课堂 | 一篇文章带你了解压缩机式冷水机:核心部件+工作原理全解析
欢迎来到Chiller科普小课堂!根据制冷原理,冷水机通常被分为压缩机式冷水机、直接换热式冷水机、TEC式冷水机等多种类型。本期将重点介绍压缩机式冷水机的核心部件及其工作原理。
一、压缩机制冷系统工作原理
压缩机式冷水机的工作原理十分有趣。简单来说,它是一个制冷剂通过不断地变化状态(气态、液态的转换)完成热量传递和散发的过程,一共分为压缩、冷凝、节流和蒸发四个阶段。
① 首先是压缩阶段:压缩机是整个系统的心脏,它吸入低温低压的气态制冷剂,并通过机械作用将其压缩成高温高压的气态制冷剂。
② 其次是冷凝阶段:高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后,通过与外部环境(空气或水)的热交换,将体内的热量释放出去。这一过程中,气态制冷剂开始冷却,最终转变为高压液态制冷剂。
③ 到达节流阶段:液态制冷剂通过膨胀阀或毛细管等节流元件实现降压,转变为低温低压的液态制冷剂。
④ 最后进入蒸发阶段:液态制冷剂进入蒸发器,从周围的介质中吸收热量,重新变成气态。这个过程中,蒸发器表面温度会降低,并将热量从需要冷却的物体或空间中带走,从而实现制冷效果。随后,气态制冷剂回到压缩机,开始新一轮的循环。
以上四个阶段相互独立,又相互依存,形成了一个完整的制冷闭环。那么在整个过程中,发挥作用的核心部件有哪些,又在制冷系统中担任了哪些不同的角色呢?
二、压缩机制冷系统核心部件
事实上,压缩机制冷原理的实现基于以下四个核心部件:压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器。这四个核心部件相互配合,推动压缩机制冷系统实现完整的热交换过程,确保设备高效稳定地运行。
01压缩机:动力源泉
压缩机是整个冷水机制冷系统的动力源泉,为系统的运转提供充足动力。根据工作原理,压缩机可分为往复式(活塞式、膜式)和回转式(滑片式、螺杆式、转子式)两大类。小型冷水机通常使用转子式压缩机,它的优点在于:高稳定性、低噪音、体积小、高效能(相对于转子式COP值更高)。

▲ 压缩机
02冷凝器:热量排放站
冷凝器是冷水机制冷系统中的热量排放站,它负责将制冷剂中的热量排放到周围环境。根据冷却方式冷凝器可分为空气冷却式冷凝器、水冷式冷凝器(如壳管式冷凝器、套管式冷凝器、壳-盘管式冷凝器、螺旋板式冷凝器、沉浸式冷凝器等)、蒸发式和喷淋式冷凝器四大类。小型冷水机设备通常采用风冷冷凝器和水冷冷凝器。风冷冷凝器安装方便,不需要外在设备辅助,但噪声较大,而且散热效果会受到环境温度的影响。相比之下,水冷冷凝器的散热效果更好,噪音更小,但需要外部冷却水路,安装起来也更加复杂。

▲ 冷凝器工作原理
03蒸发器:吸热高手
蒸发器是冷水机制冷系统中的吸热高手,它的作用是吸收周围空气的热量,让制冷剂完成从液态到气态的转变。常见的蒸发器有板式、管式和翅片式三大类,每一类都有各自的优势和局限。板式蒸发器传热效率高、体积小,但压力和温度适应范围较小;管式蒸发器热交换效率高、密封性好,适用范围广,但结构复杂,清洗难度大;翅片式蒸发器则散热效果好,体积小、重量轻,但耐腐蚀差、易堵塞、并且容易受到环境温度影响。以上三种蒸发器在小型冷水机中都十分常用。

▲ 蒸发器工作原理
04节流元件:掌控流量
节流元件是冷水机制冷系统中非常重要的部件,它有两个主要作用:一是降低高压制冷剂的压力,二是根据负荷变化调节制冷剂流量。常见的节流元件有热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流短管、浮球阀等。在实际应用中,很多小型冷水机偏好使用毛细管。因为相比之下它具备价格低廉、结构简单、不易损坏等优势。
▲ 节流元件工作原理
通过今天的科普介绍,相信大家对压缩机式冷水机的核心部件和工作原理有了清晰的认识。下期小cool将重点介绍压缩机式冷水机中除核心部件之外的其他器件(风机、高低压开关、干燥过滤器等),敬请期待!