空氣壓縮式制冷設(shè)備的工作原理是基于空氣的絕熱壓縮與絕熱膨脹過程,以空氣作為制冷劑,通過熱量的交換和空氣內(nèi)能的變化實(shí)現(xiàn)制冷,核心是逆布雷頓循環(huán)(也叫空氣壓縮制冷循環(huán)),具體流程如下:
空氣壓縮升溫
壓縮機(jī)吸入環(huán)境中的常溫常壓空氣,對(duì)其進(jìn)行絕熱壓縮(壓縮過程中幾乎不與外界交換熱量)??諝獗粔嚎s后,壓力和溫度會(huì)大幅升高,此時(shí)空氣的內(nèi)能也隨之增加。
空氣冷卻放熱
高溫高壓的空氣進(jìn)入冷卻器(相當(dāng)于蒸汽壓縮制冷的冷凝器),與冷卻介質(zhì)(如冷卻水或室外空氣)進(jìn)行熱交換,放出熱量,溫度降低,但壓力基本保持不變,變成常溫高壓的空氣。
空氣膨脹降溫
常溫高壓的空氣進(jìn)入膨脹機(jī)(核心部件之一),進(jìn)行絕熱膨脹。空氣膨脹過程中對(duì)外做功,內(nèi)能大幅下降,溫度會(huì)急劇降低,可達(dá)到遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的水平,形成低溫低壓的冷空氣。
空氣吸熱制冷
低溫低壓的冷空氣進(jìn)入蒸發(fā)器(也叫空氣冷卻器),與需要降溫的空間或介質(zhì)進(jìn)行熱交換,吸收熱量,使目標(biāo)空間溫度降低,實(shí)現(xiàn)制冷效果。吸熱后的空氣溫度回升至接近環(huán)境溫度。
循環(huán)往復(fù)
吸熱后的空氣再次被壓縮機(jī)吸入,進(jìn)入下一輪循環(huán),持續(xù)完成制冷過程。
核心特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景
優(yōu)勢(shì):以空氣為制冷劑,完全環(huán)保,無泄漏污染風(fēng)險(xiǎn);設(shè)備結(jié)構(gòu)耐用,適合惡劣工況。
缺點(diǎn):制冷效率遠(yuǎn)低于蒸汽壓縮式制冷;需要配備壓縮機(jī)和膨脹機(jī),設(shè)備體積大、能耗較高;制冷溫度受限于空氣的膨脹特性。
應(yīng)用場(chǎng)景:多用于航空航天(如飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng))、極地科考、工業(yè)低溫等特殊領(lǐng)域,民用場(chǎng)景較少見。
