制冷循環(huán)及其基本參數(shù)
一、制冷循環(huán)原理
1.蒸氣壓縮式制冷循環(huán)原理
制冷設(shè)備的制冷過程是由壓縮機(jī)使制冷系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑發(fā)生流動(dòng)，并在密閉系統(tǒng)的循環(huán)中產(chǎn)生狀態(tài)變化，即吸熱及放熱的過程。制冷劑是制冷設(shè)備完成制冷循環(huán)的工作介質(zhì)。在蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，制冷劑與壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管及蒸發(fā)器等部件構(gòu)成了制冷系統(tǒng)，通過制冷系統(tǒng)及一定的電能消耗使制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，周期性地發(fā)生從蒸氣到液體，再由液體變成蒸氣的狀態(tài)變化。
目前制冷與空調(diào)設(shè)備大多采用蒸氣壓縮式制冷方式和吸收式制冷方式，其中前者技術(shù)成熟、設(shè)備造價(jià)低廉，在工程中得到廣泛應(yīng)用。
蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是利用壓縮機(jī)對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮，把制冷劑由低壓低溫蒸氣壓縮為高壓高溫蒸氣，并驅(qū)動(dòng)制冷劑在一個(gè)密閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是指循環(huán)過程只經(jīng)過一個(gè)壓縮機(jī)即可完成制冷劑氣—液一氣的轉(zhuǎn)換。從壓縮機(jī)中排出的制冷劑蒸氣在冷凝器中通過冷卻介質(zhì)的冷卻而冷凝成高溫高壓的液體，放出大量的液化潛熱。這種液體經(jīng)過節(jié)流裝置減壓降溫變成低壓低溫的液體，然后進(jìn)入蒸發(fā)器，吸收其周圍被冷卻物質(zhì)的熱量，蒸發(fā)為低壓低溫的制冷劑氣體，接著重新被制冷壓縮機(jī)吸入，開始下一個(gè)制冷循環(huán)。即一個(gè)制冷循環(huán)所經(jīng)歷的四個(gè)過程為壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)，如圖2-5所示。
2.制冷系統(tǒng)組成
一個(gè)制冷循環(huán)過程中，系統(tǒng)中的各部件所起的作用各不相同，各自的工作原理對(duì)應(yīng)著不同的結(jié)構(gòu)類型。
(1)壓縮機(jī)
壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部件，它為制冷劑的循環(huán)提供動(dòng)力。人們形象地稱制冷劑是制冷系統(tǒng)中的血液，壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)中的“心臟”。根據(jù)工作原理，壓縮機(jī)分為以下幾種形式：往復(fù)活塞式、連桿活塞式、曲軸連桿活塞式、曲柄連桿活塞式、電磁振動(dòng)活塞式、曲柄滑管式、旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子刮板式、離心刮板式、渦旋式。
活塞式壓縮機(jī)從吸氣口吸進(jìn)低壓低溫的制冷劑蒸氣，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)制冷劑氣體進(jìn)行壓縮，使低溫低壓的制冷劑蒸氣變成高溫高壓的過熱蒸氣，并從壓縮機(jī)排氣口排出。壓縮的目的，一方面是使蒸氣的壓力高于冷凝溫度所對(duì)應(yīng)的壓力，從而保證制冷劑蒸氣能在常溫下液化；另一方面是壓縮機(jī)的吸、排氣口的較高壓差使得制冷劑得以循環(huán)流動(dòng)，使制冷過程能連續(xù)進(jìn)行。
(2)冷凝器
冷凝器是將制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)吸收的熱量傳遞給周圍介質(zhì)的熱交換器。由壓縮機(jī)中排出的高壓過熱蒸氣進(jìn)入冷凝器中，經(jīng)過散熱、冷卻，冷凝成液體。
冷凝器可按冷卻介質(zhì)分為兩類，一類為風(fēng)冷式，包括強(qiáng)制風(fēng)冷式和自然對(duì)流風(fēng)冷式；另一類為水冷式。工業(yè)與小型制冷空調(diào)設(shè)備，大多采用水冷式和強(qiáng)制風(fēng)冷式。家用制冷與空調(diào)設(shè)備中，電冰箱采用自然對(duì)流風(fēng)冷式，空調(diào)器則采用強(qiáng)制風(fēng)冷式。
(3)節(jié)流裝置
節(jié)流裝置的作用是節(jié)流降壓，使從冷凝器來的高壓制冷劑液體壓力降到與蒸發(fā)溫度相對(duì)應(yīng)的蒸氣壓力。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用毛細(xì)管或膨脹閥作為節(jié)流裝置。毛細(xì)管細(xì)而長(zhǎng)，膨脹閥開啟度小。制冷劑流過節(jié)流裝置時(shí)流動(dòng)速度將加快，毛細(xì)管或膨脹閥的兩端將形成較大的壓差，制冷劑流量也將受到控制。由于經(jīng)過節(jié)流裝置壓力下降，則制冷劑蒸發(fā)溫度相應(yīng)下降，同時(shí)由于制冷劑流量減小，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)可以充分吸熱蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)器
蒸發(fā)器是將蒸發(fā)器周圍的熱量傳遞給制冷劑的熱交換裝置。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收周圍熱量蒸發(fā)成為氣態(tài)制冷劑。制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰汽化時(shí)從被冷卻空間介質(zhì)吸收的熱量，稱為制冷系統(tǒng)的制冷量。蒸發(fā)器通常由一組或幾組盤管組成。為了提高傳熱效果，在盤管上附加翅片。
制冷系統(tǒng)制冷量的大小與蒸發(fā)器的面積大小、蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)制冷劑的多少、制冷劑蒸發(fā)溫度及周圍介質(zhì)的溫差有關(guān)。蒸發(fā)器面積越大，換熱溫差越大，制冷量相應(yīng)增加。同時(shí)，制冷系統(tǒng)需要向蒸發(fā)器供給適量的制冷劑液體。
3.其他幾種制冷形式
(1)吸收式制冷循環(huán)
吸收式制冷循環(huán)使用兩到三種制冷劑和吸收劑組成的溶液，由溶液的正循環(huán)和制冷劑的逆循環(huán)給予實(shí)現(xiàn)。主要由發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、溶液泵及節(jié)流器組成。
吸收式制冷是以二元溶液作為工質(zhì)，利用溶液在一定條件下能析出低沸點(diǎn)組分的蒸氣，在另一條件下又能強(qiáng)烈地吸收低沸點(diǎn)組分的蒸氣這一特性，實(shí)現(xiàn)低沸點(diǎn)物質(zhì)的汽化、吸收、冷凝、再汽化的制冷循環(huán)。其中低沸點(diǎn)溶液為制冷劑，高沸點(diǎn)溶液為吸收劑。吸收式制冷中使用的溶液主要有氨水溶液(NH₃·H₂O)和溴化鋰水溶液(LiBr·H₂O),
前者多用于低溫制冷系統(tǒng)，后者多用于空調(diào)制冷系統(tǒng)。
在吸收器中充有氨水稀溶液，用它來吸收從蒸發(fā)器流過來的氨氣。溶液吸收氨氣的過程是放熱過程。因此，吸收器必須被冷卻。吸收氨以后，氨水溶液就變成濃溶液。溶液泵使?jié)馊芤禾岣邏毫Γ缓笸ㄟ^熱交換器進(jìn)入發(fā)生器。在發(fā)生器中溶液被加熱到制冷劑沸騰。由于氨的沸點(diǎn)低，加熱產(chǎn)生的氨氣經(jīng)過精餾后幾乎是純氨氣，然后被送入冷凝器中冷凝。冷凝后的氨，經(jīng)過節(jié)流閥I,進(jìn)入蒸發(fā)器汽化吸熱(制冷)后流回到吸收器。這樣，制冷劑氨在完成一個(gè)流動(dòng)循環(huán)的過程中，達(dá)到了在蒸發(fā)器處吸熱制冷的目的。
在發(fā)生器中溶液被加熱，由于氨的大量蒸發(fā)而變成稀溶液，它再通過熱交換器和節(jié)流閥Ⅱ返回到吸收器，以便再次吸收氨氣。為了保證發(fā)生器與吸收器之間的壓力差，在它們的連接管道上安裝了節(jié)流閥Ⅱ。
對(duì)發(fā)生器加熱的方法可以采用蒸汽加熱，也可以采用燃油、煤或天然氣的方法直接加熱。
吸收式制冷循環(huán)也包括高壓制冷劑蒸氣的冷凝過程、制冷劑液體的節(jié)流過程及其在低壓下的蒸發(fā)過程。這些過程同壓縮式制冷循環(huán)一樣，所不同的是后者依靠壓縮機(jī)的作用使低壓制冷劑蒸氣復(fù)原為高壓蒸氣，而在吸收式制冷機(jī)中則依靠發(fā)生器來完成。
(2)蒸汽噴射式制冷循環(huán)
蒸汽噴射式制冷循環(huán)是以高壓水蒸氣為工作動(dòng)力的循環(huán)。在循環(huán)中，鍋爐、凝水器(冷凝器)、噴射器、凝水泵組成熱動(dòng)力循環(huán)(正向循環(huán));噴射器、冷凝器、節(jié)流器、蒸發(fā)器組成制冷循環(huán)(逆向循環(huán))。正向循環(huán)與逆向循環(huán)通過噴射器、冷凝器互相聯(lián)系。
鍋爐提供的高溫高壓的水蒸氣稱為工作蒸汽，工作蒸汽被輸送至蒸汽噴射器(主噴射器),在噴嘴中絕熱膨脹并迅速降壓而獲得很大的流速(>1000m/s)。
在蒸發(fā)器中由于制取冷量而汽化的水蒸氣被引入噴射器的混合室中，與絕熱膨脹后的高速蒸汽混合，一同進(jìn)入擴(kuò)壓管中，混合蒸汽在擴(kuò)壓管中將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能而被壓縮至相應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入冷凝器向環(huán)境介質(zhì)放出熱量，由冷凝器引出的凝結(jié)水分為兩路，一路經(jīng)節(jié)流器I節(jié)流降壓到蒸發(fā)壓力后在蒸發(fā)器中汽化吸熱，另一路經(jīng)冷凝水泵送回鍋爐繼續(xù)加熱循環(huán)。
(3)半導(dǎo)體制冷
半導(dǎo)體制冷是應(yīng)用半導(dǎo)體材料的珀?duì)柼?yīng)實(shí)現(xiàn)的。珀?duì)柼?yīng)指在兩個(gè)不同導(dǎo)體A、B組成的回路中，通過直流電I時(shí)，在回路的一個(gè)接點(diǎn)處除產(chǎn)生焦耳熱外，還會(huì)釋放出某種其他熱量，而在另一接點(diǎn)處出現(xiàn)吸收熱量的現(xiàn)象，如圖2-9所示。圖中TL、Q0。分別是吸熱端的溫度和熱量。TH、QH分別是放熱端的溫度和熱量。
半導(dǎo)體制冷由熱電堆、熱交換器、殼體、附件和溫控系統(tǒng)組成。熱電堆的冷端通過熱交換器吸收冷卻空間和物品的熱量，這部分熱量就是半導(dǎo)體制冷的制冷量。熱電堆產(chǎn)生的熱量連同制冷吸收的熱量通過熱電偶被傳送到熱電堆的熱端。在熱電堆的熱端，通過熱交換器向冷卻水或空氣散熱，從而將冷卻空間或物品的熱量轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境中去。溫控系統(tǒng)用來調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的工作，使冷卻空間和物品保持穩(wěn)定的溫度。
半導(dǎo)體制冷采用半導(dǎo)體元件，不使用制冷劑，因此沒有運(yùn)動(dòng)部件，也沒有磨損、振動(dòng)和噪聲，工作可靠并且不受重力影響，改變電流方向即可從制冷工況轉(zhuǎn)移到制熱工況。但半導(dǎo)體制冷效率較低，適宜于要求消除振動(dòng)和噪聲的工作環(huán)境、高壓或水下環(huán)境以及失重和移動(dòng)的環(huán)境。
二、制冷狀態(tài)及其參數(shù)
在整個(gè)制冷循環(huán)過程中，制冷劑在蒸發(fā)器等設(shè)備中的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)是制冷與空調(diào)作業(yè)人員應(yīng)該掌握的基本概念。
1.蒸發(fā)和沸騰
物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象，稱為汽化。汽化有兩種方式，即蒸發(fā)和沸騰。日常生活中，洗過的衣服經(jīng)過一段時(shí)間的晾曬就干了，這是因?yàn)橐路砻娴乃肿兂伤魵馀艿娇諝庵械木壒剩蝗顺龊购蟊伙L(fēng)扇一吹感覺涼爽，也是由于汗液蒸發(fā)時(shí)帶走了一部分熱量。僅在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象，稱為蒸發(fā)。各種液體可以在任何溫度下蒸發(fā)。蒸發(fā)過程為吸熱過程。蒸發(fā)過程的快慢與該液體所處的環(huán)境溫度、自身蒸發(fā)面積以及液面周圍空氣流動(dòng)速度、空氣的相對(duì)濕度等因素有關(guān)。
沸騰是一種液體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。當(dāng)在一定壓力下，任何一種液體只有達(dá)到與該壓力相對(duì)應(yīng)的溫度時(shí)才會(huì)沸騰。沸騰時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)。不同的液體沸點(diǎn)也不相同。沸點(diǎn)與壓力有關(guān)，壓力越大，沸點(diǎn)越高；壓力越小，沸點(diǎn)越低。
蒸發(fā)和沸騰雖然是兩個(gè)不同的物理現(xiàn)象，但其實(shí)質(zhì)是相同的，即都是部分液體分子吸收足夠的熱量而獲得逸出功，并脫離液體表面進(jìn)入空氣中的過程。
制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不斷吸收周圍空氣或水的熱量，由液態(tài)制冷劑汽化為蒸氣，常稱為蒸發(fā)，但實(shí)際上是一個(gè)沸騰過程。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力一定時(shí)，制冷劑的汽化溫度就是與其對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)，在制冷技術(shù)中將蒸發(fā)壓力所對(duì)應(yīng)的溫度稱為蒸發(fā)溫度。液體在沸騰時(shí)，雖然繼續(xù)吸熱，但其溫度不再升高。例如在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氟利昂制冷劑R12在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰，其溫度一直保持在-29.8℃。蒸發(fā)溫度對(duì)應(yīng)的壓力稱為蒸發(fā)壓力。
2.冷凝
冷凝過程也稱液化過程，即物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的現(xiàn)象。氣體的冷凝或液化過程一般屬于放熱過程，是汽化過程的逆過程。如水蒸氣遇到較冷的物體會(huì)凝結(jié)成水滴；氣態(tài)制冷劑被壓縮機(jī)壓縮到冷凝器后，通過冷凝器壁向其周圍空氣放出大量的熱量變成液態(tài)制冷劑，供制冷系統(tǒng)循環(huán)使用。
氣態(tài)制冷劑冷凝液化時(shí)的溫度稱為冷凝溫度，此時(shí)的壓力稱為冷凝壓力。
制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)和冷凝都是在飽和狀態(tài)下進(jìn)行的。蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓力和冷凝溫度、冷凝壓力分別是指相應(yīng)狀態(tài)下的飽和溫度、飽和壓力。
3.飽和溫度和飽和壓力
如圖2-10所示，裝在一密閉容器里的液體被加熱汽化時(shí)，其液態(tài)分子變成氣態(tài)脫離液面，使密閉容器的蒸氣分子密度增大，同時(shí)做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。當(dāng)蒸氣分子濃度增高到一定程度時(shí)，汽化逸出的分子數(shù)便不再增加，這種狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。
密閉容器內(nèi)處于飽和狀態(tài)的液體稱為飽和液體；處于飽和狀態(tài)的蒸氣稱為飽和蒸氣。
(1)飽和溫度
當(dāng)液體與氣體處于共存狀態(tài)時(shí)，氣、液彼此相互轉(zhuǎn)換的飽和狀態(tài)下的飽和蒸氣溫度和飽和液體溫度是相同的，該溫度稱為飽和溫度。
(2)飽和壓力
在同一飽和狀態(tài)下，飽和蒸氣的壓力和飽和液體的壓力是相同的，該壓力稱為飽和壓力。
飽和溫度和飽和壓力不是一定值，它隨著工質(zhì)吸收或放出熱量的多少而發(fā)生相應(yīng)的變化，但是工質(zhì)的飽和壓力和飽和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，即工質(zhì)在飽和狀態(tài)下，有一飽和壓力必對(duì)應(yīng)一飽和溫度。如水在1大氣壓下的飽和溫度為100℃,水在100℃時(shí)的飽和壓力就是1大氣壓；而在高原地區(qū)，由于空氣壓力低于1大氣壓，相應(yīng)的水不到100℃就會(huì)沸騰汽化，即在此地區(qū)空氣壓力下，水的飽和溫度低于100℃,其飽和壓力也比1大氣壓低。同一工質(zhì)，隨著壓力的升高，飽和溫度也升高，溫度升高對(duì)應(yīng)的飽和壓力也增大。
液態(tài)工質(zhì)在飽和壓力下沸騰汽化時(shí)維持不變的溫度稱為沸點(diǎn)；氣態(tài)工質(zhì)在飽和壓力下冷凝液化時(shí)所維持不變的溫度稱為液化點(diǎn)。在制冷技術(shù)中，沸點(diǎn)即工質(zhì)在飽和壓力下的蒸發(fā)溫度；液化點(diǎn)即工質(zhì)在飽和壓力下的冷凝溫度。蒸發(fā)和冷凝都是在飽和溫度下進(jìn)行的，壓力越低，飽和溫度也越低。在制冷過程中，保持較低的壓力，可使制冷劑在低溫下進(jìn)行蒸發(fā)而吸收周圍介質(zhì)的熱量，從而起到降低環(huán)境溫度的作用。提高制冷劑的飽和壓力，可使其在較高的溫度下進(jìn)行冷凝，從而使較高溫度的制冷劑蒸氣在冷凝過程中向周圍環(huán)境放出熱量。
4.單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)過程
單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)是指用一臺(tái)制冷壓縮機(jī)對(duì)制冷劑蒸氣只進(jìn)行一次壓縮的制冷循環(huán)，如圖2—11所示。圖中px、t分別表示制冷劑的冷凝壓力、冷凝溫度。Po、to分別表示制冷劑的蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度。
(1)絕熱壓縮過程
圖2—11中點(diǎn)1表示制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口時(shí)的狀態(tài)，它位于壓力為p₀的等壓線與干度為1的蒸氣線交點(diǎn)處，制冷劑處于溫度為蒸發(fā)溫度的干飽和蒸氣狀態(tài)。點(diǎn)2表示制冷劑從壓縮機(jī)排出時(shí)的狀態(tài)，也為剛進(jìn)入冷凝器時(shí)的狀態(tài)。
過程1-2為壓縮過程。它表示制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中壓縮成高壓、高溫的蒸氣，其焓值由i1提高到i₂,所以點(diǎn)2處制冷劑為過熱蒸氣狀態(tài)。由于不考慮其他能量損失，所以此壓縮過程理論上分析是絕熱壓縮過程。
(2)等壓冷凝過程
點(diǎn)2'是壓力為pk的等壓線與干度為1的飽和蒸氣線的交點(diǎn)。它的溫度是冷凝溫度tk。點(diǎn)3表示制冷劑流出冷凝器進(jìn)入節(jié)流閥前的狀態(tài)，該點(diǎn)處于等壓線Pr與干度為零的飽和液相線的交點(diǎn)處，其溫度為tk。
過程2-2'-3說明制冷劑壓力始終為ph,在冷凝器中進(jìn)行等壓冷卻，等壓冷凝，使制冷劑蒸氣不斷向外界放出大量的熱，逐漸變?yōu)橐簯B(tài)。其中2—2'為等壓冷卻過程，此時(shí)制冷劑物態(tài)不發(fā)生變化，只是溫度下降。2'-3為等壓冷凝過程，此時(shí)制冷劑物態(tài)發(fā)生變化，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而溫度不變。隨著冷凝過程的進(jìn)行，制冷劑在飽和區(qū)內(nèi)干度逐漸下降，飽和蒸氣逐漸減少，而飽和液體逐漸增加。由于飽和區(qū)內(nèi)飽和壓力和飽和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，因此等壓冷凝過程也是等溫冷凝過程。
(3)等焓節(jié)流過程
點(diǎn)4表示制冷劑流出節(jié)流裝置開始進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)。點(diǎn)4是過點(diǎn)3的等焓線與等壓線po的交點(diǎn)。
過程3—4通過節(jié)流裝置使制冷劑壓力從pk降至p0,溫度由t降至t0,并成為氣、液兩相狀態(tài)。由于節(jié)流前后理論上焓值不變，所以此過程稱為等焓節(jié)流過程。另外節(jié)流過程中會(huì)有少量液態(tài)制冷劑汽化，因此節(jié)流裝置出口(也是蒸發(fā)器入口)處點(diǎn)4表示的制冷劑狀態(tài)為含有少量蒸氣的液態(tài)。
(4)等溫蒸發(fā)過程
過程4—1為制冷劑在蒸發(fā)器中的汽化過程，液體制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不斷汽化吸收其周圍介質(zhì)的熱量，焓值不斷增加，飽和液體逐漸減少，飽和蒸氣逐漸增多，直至制冷劑全部蒸發(fā)為止，即重新達(dá)到干度為1的飽和蒸氣狀態(tài)點(diǎn)1之后，再次被壓縮機(jī)吸入而進(jìn)入下一次制冷循環(huán)。
三、制冷劑的蒸氣狀態(tài)參數(shù)
1.制冷劑的壓一焓圖及狀態(tài)參數(shù)
蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，制冷劑在制冷系統(tǒng)中經(jīng)歷了汽化、壓縮、冷凝、節(jié)流膨脹等狀態(tài)變化過程。
(1)濕蒸氣和干度
制冷劑在冷凝器或蒸發(fā)器的前端同時(shí)存在制冷劑的飽和氣體和飽和液體，這種飽和液體和飽和氣體的混合物稱為濕蒸氣。
在一定溫度下，蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，只存在飽和蒸氣而不存在飽和液體，稱為干飽和蒸氣，簡(jiǎn)稱為干蒸氣。蒸發(fā)器的末端和出口處，制冷劑通常處于干飽和蒸氣狀態(tài)。
濕蒸氣中所存在的蒸氣量與濕蒸氣總質(zhì)量的比值稱為干度。干度表示濕蒸氣中飽和蒸氣含量的多少，用符號(hào)x表示。
x=mv/mw
式中 x——濕蒸氣的干度；
mv——濕蒸氣中的蒸氣量，kg;
mw——濕蒸氣的總質(zhì)量，kg。
由干度定義可以看出：0≤x≤1。
當(dāng)x=0時(shí)，制冷劑為飽和液體狀態(tài)。
當(dāng)0<x<1時(shí)，制冷劑為濕蒸氣狀態(tài)。
當(dāng)x=1時(shí)，制冷劑為干飽和蒸氣狀態(tài)。
在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中，制冷劑的飽和液體吸收熱量逐漸汽化為飽和蒸氣，干度逐漸增大；與此相反，在冷凝器中制冷劑飽和蒸氣放出熱量逐漸液化為飽和液體，干度逐漸減小。
(2)濕度
濕度是表示空氣中含水蒸氣量多少的物理量，分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩種。
絕對(duì)濕度是每立方米濕空氣中含有的水蒸氣量，單位為kg/m3。但絕對(duì)濕度使用起來不方便，因?yàn)樗终舭l(fā)和凝結(jié)時(shí)，濕空氣中的水蒸氣質(zhì)量是變化的，而且濕空氣的體積還隨溫度而變，因此即使水蒸氣質(zhì)量不變，由于濕空氣的體積改變，絕對(duì)濕度也將相應(yīng)地變化，因而不能確切地反映濕空氣中水蒸氣量的多少。
相對(duì)濕度是指某一溫度時(shí)，空氣中所含水蒸氣質(zhì)量與同一溫度下空氣中的飽和水蒸氣的質(zhì)量之比(以百分?jǐn)?shù)表示)。相對(duì)濕度越小，蒸發(fā)越快，說明空氣吸收水汽的能力強(qiáng)。反之，則說明空氣吸收水汽的能力弱。
(3)過熱蒸氣
處于飽和狀態(tài)下的制冷劑，在飽和壓力不變的條件下，繼續(xù)使飽和蒸氣加熱，使其溫度高于飽和溫度，此時(shí)制冷劑蒸氣的狀態(tài)稱為過熱狀態(tài)。
過熱狀態(tài)時(shí)的蒸氣稱為過熱蒸氣。在壓縮式制冷系統(tǒng)中，為避免壓縮機(jī)吸人液態(tài)制冷劑而造成液擊事故，通常要求壓縮機(jī)吸入稍過熱的蒸氣，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮排到冷凝器中。
過熱蒸氣的溫度高于飽和壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，它們的差值稱為過熱度。例如蒸發(fā)器中制冷劑的飽和溫度(蒸發(fā)溫度)為-20℃時(shí)，其蒸發(fā)壓力為0.15MPa,若壓縮機(jī)吸氣溫度為-15℃,則過熱度為5℃。
(4)過冷液體
處于飽和狀態(tài)下的制冷劑，在飽和壓力不變的條件下繼續(xù)冷卻，使其溫度低于飽和溫度，此時(shí)制冷劑液體的狀態(tài)稱為過冷狀態(tài)。過冷狀態(tài)的液體稱為過冷液體。過冷液體的溫度低于飽和壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，它們的差值稱為過冷度。例如制冷壓縮機(jī)空調(diào)工況規(guī)定制冷劑R22在冷凝器中冷凝液化時(shí)的溫度為40℃,過冷溫度為35℃,所以過冷度為這兩者的差值5℃。
制冷劑液體在進(jìn)入節(jié)流裝置前要過冷，目的是在不增加制冷壓縮機(jī)功耗的前提下，使制冷劑液體的溫度低于飽和溫度，因而可吸收相對(duì)更多的熱量，同時(shí)可以減少節(jié)流過程中產(chǎn)生的閃發(fā)氣體量，減小節(jié)流損失，從而提高單位制冷劑的制冷量，使制冷系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)有效地運(yùn)行。
2.制冷劑的壓一焓圖(lgp—h圖)
(1)壓一焓圖的構(gòu)成
制冷劑的狀態(tài)參數(shù)如壓力(p)、溫度(t)、比體積(v)、比焓(h)中的任意兩個(gè)參數(shù)均可構(gòu)成熱力圖。以制冷劑絕對(duì)壓力的對(duì)數(shù)值1gp為縱坐標(biāo)，以制冷劑的比焓h(制冷劑的能量)為橫坐標(biāo)組成的熱力圖，即為制冷劑的壓一焓圖，如圖2—12所示。
圖中有一特殊點(diǎn)C,它表示制冷劑的臨界狀態(tài)，兩條黑粗實(shí)曲線相交于此點(diǎn)。左邊的黑粗實(shí)線是干度x=0的飽和液線，右邊的黑粗實(shí)線是干度x=1的飽和蒸氣線，也稱干飽和蒸氣線。飽和液線和干飽和蒸氣線將整個(gè)圖面分成三個(gè)區(qū)域：
I區(qū)為飽和液線和干飽和蒸氣線之間的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)制冷劑氣液共存，故稱為飽和區(qū)或濕蒸氣區(qū)(x=0和x=1兩條黑實(shí)線所圍成的舌形線之內(nèi))。
Ⅱ區(qū)為干飽和蒸氣線右方區(qū)域，稱為過熱蒸氣區(qū)，制冷劑以蒸氣狀態(tài)存在。
Ⅲ區(qū)為飽和液線左方區(qū)域，稱為不飽和液區(qū)或過冷區(qū)。
(2)制冷劑壓—焓圖中各線條所代表的意義
1)等壓線p:等壓線是將不同區(qū)域壓力相等的點(diǎn)連成的直線。在壓焓圖上它是平行于橫坐標(biāo)的線簇，在飽和區(qū)(I區(qū))內(nèi)等壓線也是等溫線。
2)等溫線t:等溫線是將不同區(qū)域溫度相等的點(diǎn)連成的線(圖上為點(diǎn)畫線)。等溫線在過冷區(qū)內(nèi)為垂直橫坐標(biāo)的線簇；在過熱蒸氣區(qū)內(nèi)向下稍彎曲接近豎直的弧線簇；在飽和區(qū)內(nèi)為平行橫坐標(biāo)的線簇，等溫線也是等壓線。等溫線在不同區(qū)域的線型不同，查圖時(shí)應(yīng)注意。
3)等比體積線v:等比體積線是將不同區(qū)域比體積相等的點(diǎn)連成的線，它是向右上方稍彎曲向上的曲線簇。
4)等焓線h:等焓線是將不同區(qū)域焓值相等的點(diǎn)連成的直線，它是平行于縱坐標(biāo)的線簇。
5)等熵線s:等熵線是將不同區(qū)域熵值相等的點(diǎn)連成的線，它是向右上方彎曲，但比等比體積線陡度大一些的曲線簇。
6)等干度線x:等干度線是將干度相等的點(diǎn)連成的線，它是自臨界點(diǎn)向下方發(fā)散的曲線簇。它在飽和區(qū)內(nèi)，邊界線為干度是零的飽和液線和干度是1的干飽和蒸氣線，自左向右由x=0逐漸增至x=1。
