制冷系統中的過熱與過冷現象解析
一、有益過熱與有害過熱
1. 過熱
過熱是指在飽和壓力條件下繼續加熱飽和蒸汽，使其溫度上升至超過飽和溫度的狀態。此時的蒸汽被稱為過熱蒸汽，而其實際溫度與飽和溫度之間的差值則定義為過熱度。在制冷系統中，壓縮機吸入的通常是過熱蒸汽。如果忽略管道內的微小壓力損失，那么壓縮機吸氣溫度與蒸發溫度之差即為蒸發壓力下制冷劑蒸汽的過熱度。同樣地，壓縮機排氣管內的溫度是在冷凝壓力下的過熱蒸汽，排氣溫度與冷凝溫度之差就是所謂的排氣過熱度。
舉例來說，若蒸發器內的壓力為0.49MPa，飽和溫度為5℃。從A點到B點（A-B），冷媒處于氣液混合狀態；而從B點到C點（B-C），所有的液體已經完全轉變為氣體，并且隨著外界熱量的侵入，溫度會進一步升高（顯熱）。假設最終溫度升至10℃，這意味著蒸發器出口溫度比蒸發器內的溫度高出5℃，這種狀態即稱為過熱，此時流出的冷媒有過熱度5℃。
2. 有害過熱
有害過熱會導致壓縮機吸入的蒸汽溫度升高，進而增大了吸入蒸汽的比容，導致單位體積內的制冷量減少，壓縮機的有效制冷量也隨之降低。這不僅增加了壓縮機運行時的能耗，還降低了整個制冷系統的經濟效益。有害過熱通常發生在回氣管或吸氣管長度過長或隔熱措施不佳的情況下，使得管內蒸汽與外界環境發生不必要的熱交換，從而被加熱，這種情況被稱為“吸氣過熱”，也即是“有害過熱”。
3. 有益過熱的優勢
對于使用膨脹閥作為節流裝置的氟利昂制冷系統而言，可以通過調整過熱度來控制熱力膨脹閥的開啟程度，這樣的應用被稱為“有益過熱”。此外，氟利昂蒸汽經過回熱處理后產生的過熱也被視為有益過熱，因為它有助于提高系統的性能和效率。
二、過冷與過冷循環
1. 制冷劑的過冷與過冷度
過冷指的是在飽和壓力保持不變的情況下，將制冷劑飽和液體繼續冷卻至低于飽和溫度的狀態。此時的液體被稱為過冷液體，其溫度與飽和溫度之間的差值稱為過冷度。例如，以R22冷媒為例，當冷凝器內的壓力為1.64MPa時，飽和溫度為45℃。一旦溫度降至40℃，冷凝器出口溫度就比冷凝器內的溫度低5℃，表明冷媒有過冷度5℃。
2. 制冷劑的過冷循環
理論上，進入節流裝置前的制冷劑應為飽和液體，而壓縮機吸入的是干蒸汽。但在實際操作中，為了改善系統性能并預防壓縮機發生“液擊”，通常會讓進入節流裝置前的制冷劑先經歷一個過冷過程，同時確保吸入的是過熱蒸汽。這種方法被稱為制冷劑的過冷循環。
過冷循環的主要目的是為了避免制冷劑在通過節流裝置膨脹時產生“閃氣”現象，因為即使是很小的壓力損失也可能引發液體蒸發，影響制冷效果。通過合理增加過冷度，可以保證到達蒸發器的兩相冷媒具有正確的干度比例，維持設計所需的蒸發量，從而保證良好的制冷效果。
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