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节流损失

用膨胀阀代替膨胀机时,由于膨胀阀无法做功,所以原来膨胀机做功回血的那部分能量就丢失了。在 T-S 图中,就是 304' 三角形的面积。图中两个橙色部分面积相等表示:膨胀功没做出去,但是全变成摩擦生热,使得制冷剂的能量比原来升高了,由 4' 变到了 4。4 距离 1' 更近了,所以制冷能力下降。
膨胀阀是一个近似等焓过程。听上去等焓没有损失,应该是最节能、效率最高的,对吧?但实际上膨胀机更节能,因为膨胀机的制冷剂做功了,回收能量的同时焓值降低了,而我们就希望制冷剂的能量低一点,好去多吸热。
这里有一个绿色三角形。当膨胀阀代替膨胀机时,过程线由 3-4' 变到了 3-4。变化的这个绿色三角形,是不是应该和膨胀机做功那个橙色三角形面积相等了?可是看上去这个绿色三角形面积明显小(两个橙色的面积才相等)。原因是这样:膨胀的过程是一部分液体变成气体蒸发吸热,所以制冷剂温度才降低了,体积膨胀了。由于我们用了膨胀阀,节流的时候会产生热量,所以要用更多的制冷剂液体来膨胀,吸更多的热,才能把温度降到 T0——参与的制冷剂多了。而这些图都是单位质量的制冷剂能量,制冷剂多了,分母大了,单位质量的能量是降低了的。所以绿色三角形不如橙色三角形大。
看 T-S 图,净耗功是矩形,就是压缩机耗功的大梯形(1'2'304'41')减去橙色做功三角形。而用膨胀阀时,没有橙色三角形可用来回血,所以整个大梯形都是系统的耗功。