西克小课堂 | 为什么制冷系统一定要过冷度？

“过冷”:就是将冷凝后的饱和液体通过某种装置（如过冷器）和方法进行再冷却，使其温度低于冷凝压力下的饱和温度，称之为过冷。

以R22冷媒为例，假设冷凝器内的压力为1.64MPa，则饱和温度为45℃。饱和状态的A-B间为45℃，A-B间冷媒为气液混合状态（潜热）。B-C间所有的气体已经变为液体，状态为全液体状态，并且不断向周围散热，使温度继续下降（显然），譬如降至40℃ 。这时冷凝器出口温度比冷凝器内的温度低5℃，这种状态称为过冷，我们称这时流出的冷媒有5℃的过冷度。

工程上，一般将排气压力近似看作冷凝压力，排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差，作为过冷度。之所以这样近似，是因为冷凝器的压降相对于蒸发器而言较小。排气压力与真正的冷凝压力差值较小，采用这样的近似带来的误差，可以忽略。

 过热前的饱和温度与过热后的饱和温度之差，称为过热度。

  在一定的压力下，温度高于饱和温度的蒸汽，称为过热蒸汽。制冷压缩机排气管处的蒸汽温度，一般都高于饱和温度，故都属于过热蒸汽，称之为“排气过热”。

1、有害过热：

  由于回气管（吸气管）的长度和隔热程度，使管内的蒸汽与外界传递而加热，这种现象称之为“吸气过热”或“管道过热”。这种过热会使压缩机的吸气温度升高，吸入蒸汽的比容增大，导致单位容积制冷量降低，压缩机的制冷量减少，这对制冷循环是不利的，在这问题上称为“有害过热”。

  因此，要求在吸气管道上必须做好隔热，尽量缩短吸气管的长度，以减少这种有害过热。

2、有益过热：
  在使用膨胀阀的氟制冷系统中，应用过热度来调节热力膨胀阀的开启度，这种现象称之为“有益过热”。同样，氟蒸汽在经过回热后产生的过热，也属于有益过热。

假设蒸发器内的压力为0.49MPa,则饱和温度为5℃。饱和状态的A-B间为5℃ , A-B间冷媒为气液混合状态（潜热）。B-C间所有的液体已经变为气体。状态为全气体状态，并且周围的热量将会侵入，使温度继续上升(显热)，譬如升至10℃。这时蒸发器出口温度比蒸发器内的温度高5℃。这种状态称为过热，我们称这时流出的冷媒有5℃的过热度。

对于风冷冷凝器，3-5℃的过冷度比较合适。

制冷系统正常循环时，冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。

如果没有过冷度，两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失，液体就会【闪发】，饱和液体由于压力的降低必然会蒸发。液体蒸发会吸收周围的热量，剩余的液体随之降温，又达到相应压力下的饱和温度，就这样两相冷媒边前进，边闪发，边饱和，直到到达蒸发器入口。最终到达蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多，液相成分减小，就无法满足蒸发器的蒸发量，制冷效果当然会降低。

另外具有一定的过冷度，才有可能绘制出令人可信的压焓图。对于基本的单级压缩式制冷系统，压焓图上有四个点，分别是：

① 压缩机吸气口—过热蒸汽；

② 压缩机排气口—过热蒸汽；

③ 冷凝器出口—过冷液体；

④ 蒸发器的入口—两相冷媒。

①、②和③点都是单相状态，根据压力和温度值，可以计算出对应的焓值。

根据压力和焓值，可以在压焓图中确定位置；

因为在两相区中，压力和温度是一一对应的，一个饱和压力对应一个饱和温度。压力线与温度线，在两相区中是一条重合的水平线。

因为测量误差，测量得到的压力值和温度值，很难做到一一对应：

①如果温度值小于压力对应的饱和温度，则说明是过冷液体；

②如果温度值大于压力对应的饱和温度，则说明是过热气体。

这与前面的条件，冷媒是两相状态，相矛盾。

那可不可以说，冷媒处在测量得到的压力值的饱和液或饱和线上呢？焓值用其饱和液或饱和气的焓值代替。

这也不可以，因为饱和温度上下相差0.1度，其对应的焓值就会相100~200kJ/kg。

两相点在压焓图的实际的位置，究竟是在饱和液线上，还是饱和气线上，或之间的水平线上的某个位置，这都难以确定。

所以一定要有充分的过冷度或过热度，才可以计算其对应的焓值。