在制冷系统的运行和维护中,压力是一个至关重要的参数。它反映了系统内部的能量状态和制冷剂的流动情况。作为一名制冷行业的从业者,精准地测量和解读压力数据是我们必备的基本功。 压力,是指单位面积上所受的垂直力。它反映了物质微粒的运动状态和相互作用力[1]。在制冷系统中,压力主要来源于制冷剂的蒸发和冷凝过程。
1.2 压力的作用 压力犹如制冷系统的"心跳",它推动着制冷剂在系统内部循环流动。蒸发器内的低压促使制冷剂吸热蒸发,而冷凝器内的高压迫使制冷剂放热冷凝。压缩机则是系统的"心脏",它不断地将低压气体"泵"至高压,维持着压力差的存在[2]。
1.3 压力的分类 在制冷系统中,我们通常关注两个压力:蒸发压力和冷凝压力。蒸发压力是指蒸发器内制冷剂的压力,它决定了蒸发温度和制冷量。冷凝压力是指冷凝器内制冷剂的压力,它决定了冷凝温度和散热量[3]。此外,我们还会接触到绝对压力、表压、真空度等概念,它们反映了压力的不同参考基准。 2.1 压力单位的"家族谱" 在制冷行业,我们会遇到形形色色的压力单位,如帕斯卡(Pa)、巴(bar)、磅力/平方英寸(psi)、毫米汞柱(mmHg)、公斤力/平方厘米(kgf/cm²)等。它们犹如压力单位的"家族谱",各有渊源,各有特点[4]。 2.2 SI单位:帕斯卡(Pa) 帕斯卡是国际单位制(SI)中压力的基本单位,它的定义是1牛顿作用于1平方米的面积上所产生的压力。1Pa = 1N/m²。然而,在制冷系统中,我们通常会使用帕斯卡的倍数单位,如千帕(kPa)、兆帕(MPa)等,以适应较大的压力量级[5]。 2.3 工程单位:巴(bar) 巴是一个广泛使用的工程单位,它的大小约为标准大气压的1/10。1bar = 10^5 Pa = 0.1MPa。巴常用于表示制冷系统的蒸发压力和冷凝压力,如R134a的常温饱和蒸气压约为6bar。 2.4 英制单位:磅力/平方英寸(psi) 磅力/平方英寸是英制单位中的压力单位,它表示1磅力作用于1平方英寸面积上所产生的压力。1psi ≈ 6.895kPa。在北美地区,psi是制冷系统压力的常用单位。
2.5 其他常见单位 除了上述单位外,我们还会遇到一些其他的压力单位,如: 毫米汞柱(mmHg):常用于表示真空度,如R134a的饱和蒸气压在-40℃时约为51mmHg。 公斤力/平方厘米(kgf/cm²):常见于老式压力表,1kgf/cm² ≈ 98.07kPa。 标准大气压(atm):表示标准状况下的大气压力,1atm = 101.325kPa。
2.6 压力单位换算 面对如此多的压力单位,我们难免需要在它们之间进行换算。以下是一些常用的换算关系[6]: 1Pa = 1N/m² = 10^-5 bar = 1.450×10^-4 psi = 7.501×10^-3 mmHg 1bar = 10^5 Pa = 14.50psi = 750.1mmHg = 1.020kgf/cm² 1psi = 6.895kPa = 0.06895bar = 51.71mmHg = 0.07031kgf/cm² 1mmHg = 133.3Pa = 1.333×10^-3 bar = 0.01934psi = 1.360×10^-3 kgf/cm² 1kgf/cm² = 98.07kPa = 0.9807bar = 14.22psi = 735.6mmHg 3.1 压力表的"内心世界" 压力表是测量制冷系统压力的主要工具,它将压力转换为指针的位移,让我们"窥见"系统的内部状态。常见的压力表有波登管压力表、膜盒压力表、电子压力表等[7]。 3.2 压力表的"面部表情" 每一个压力表都有其独特的"面部表情",即表盘刻度和量程。我们需要根据表盘上的刻度和数字,判断压力表的量程和分度值。例如,一个量程为0-10bar、分度值 为0.2bar的压力表,表盘上就会标有0、2、4、6、8、10等大刻度,每两个大刻度之间还会划分出10个小刻度,每个小刻度代表0.2bar。 3.3 读数的"秘诀" 读取压力表的示数,需要掌握以下"秘诀": 确定压力表的零点位置,即指针在无压力作用下的位置。 观察指针所指向的刻度线,估计其在两个相邻刻度线之间的位置。 根据刻度线的数值和指针位置,估算出压力读数。例如,指针位于6.4和6.6之间,且更靠近6.4,则读数可记为6.5bar。 注意压力表的量程和分度值,不要"张冠李戴"。 观察指针是否有明显的跳动或回零困难,这可能提示压力表存在故障[8]。
3.4 特殊压力表的读数 某些压力表可能具有特殊的刻度或功能,如双刻度压力表、带真空刻度的压力表、带电气信号输出的压力表等。对于这些特殊压力表,我们需要根据其特定的标度和功能,采取相应的读数方法[9]。 在实际的应用过程中,我们除了看压力表来获取和温度,还可以各品牌制冷剂的饱和压力温度表:    参考文献: [1] Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2015). Thermodynamics: an engineering approach. McGraw-Hill Education. [2] Dossat, R. J., & Horan, T. J. (2001). Principles of refrigeration. Prentice Hall. [3] Whitman, B., Johnson, B., Tomczyk, J., & Silberstein, E. (2012). Refrigeration and air conditioning technology. Cengage Learning. [4] ASHRAE. (2017). 2017 ASHRAE handbook: fundamentals. ASHRAE. [5] Bureau International des Poids et Mesures. (2019). The International System of Units (SI). BIPM. [6] Wight, S. E. (1998). Pressure units, scales and conversions. Measurement and Control, 31(10), 299-303. [7] Webster, J. G. (1999). The measurement, instrumentation and sensors handbook. CRC press. [8] Tondato, M., & Buzelin, L. O. S. (2005). Fault detection and diagnosis for refrigeration systems. International Journal of Refrigeration, 28(7), 1115-1124. [9] Morris, A. S., & Langari, R. (2012). Measurement and instrumentation: theory and application. Academic Press.
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