過冷與過熱在製冷系統中的應用

引言

製冷系統中，過冷和過熱在提升系統效率和保護壓縮機方面扮演著至關重要的角色。過冷是指冷凝後的飽和液體在特定裝置或方式的作用下，其温度降低至低於冷凝壓力的飽和温度。而過熱則是指在一定壓力下，蒸汽温度高於其飽和温度。

過冷的優點

温度過冷後，製冷劑液體在節流過程中產生的閃發氣體會減少，從而提高製冷劑的容積比容和單位製冷量。同時，過冷還能提高回氣中的過熱度，有助於保護壓縮機免於濕衝程運轉的危害。

過冷的設備

對於較大型的製冷系統，可採用過冷器來降低製冷劑液體在節流閥前的温度。常使用的過冷器類型有套管式、噴淋式和板換式。小型氟製冷系統則可利用回氣管與供液管的熱交換原理，達到過冷的目的。毛細管節流系統中，毛細管與回氣管的熱交換同樣能實現過冷。

過熱度

與過冷相對應，過熱度是指過熱後的飽和温度和過熱前的飽和温度的差值。製冷系統中，蒸發器排出的蒸汽温度通常高於飽和温度，屬於過熱蒸汽。因此，過熱蒸汽又細分為排氣過熱和吸氣過熱。

過熱度的控制

過熱度應控制在一定範圍內。過高的過熱度會導致壓縮機排氣温度升高，縮短壓縮機使用壽命。因此，吸氣過熱度應保持在適當的水準。測量過熱度時，宜在盡量靠近感温包的位置測量蒸發壓力，再將讀數換算成温度，最後減去感温包處測得的實際温度。

過冷與過熱對製冷系統的影響

對採用過冷循環的製冷系統來説，冷凝器出口處的冷媒將具有過冷度。這有利於避免液管中的製冷劑液體發生閃發，從而保證製冷效果。而如果過冷度不足，則會導致製冷劑液體在節流過程中閃發，降低系統效率。

表：常見製冷系統與過冷度的關係

製冷系統類型	過冷度	優點	缺點
單級蒸氣壓縮式製冷	3-5℃	提高製冷量和係數	加大系統成本
過冷循環	5℃	提高製冷量和係數, 保護壓縮機	增加系統複雜度
毛細管節流	0-3℃	降低系統成本	過冷度較低

過冷度計算

在某些情況下，溶液或液態金屬等物質會在低於其正常凝固點以下的温度仍然保持液態。這種現象稱為過冷。過冷度的計算對於理解這種行為和控制物質的凝固過程非常重要。

過冷度定義為：
過冷度 = 正常凝固點 - 目前温度

溶液	正常凝固點 (°C)	過冷度計算範例
水	0	目前温度 -10°C → 過冷度 10°C
銀	961.78	目前温度 950°C → 過冷度 11.78°C

過冷度計算在許多應用中具有重要意義：

以下是過冷度計算的一些示例：