在物理学中,物质由液态转变成气态的过程叫做气化。气化过程有蒸发和沸腾两种形式,在液体表面逐渐进行的气化现象叫蒸发,蒸发过程不附加条件,随时都可以进行。但是蒸发过程进行的快慢与环境温度、与空气接触的面积大小以及与液面周围空气流动的速度有关。液体内部和液体表面同时进行的剧烈气化现象叫沸腾。沸腾现象需要在一定的压力和一定的温度条件下进行。
在制冷技术中,蒸发概念区别于物理学中的蒸发概念,它的含义相同于物理学中的沸腾。制冷剂在制冷设备蒸发器中物态变化实质是佛腾现象,所以有的人认为将蒸发器改叫沸腾器更为合理。
制冷技术中谈到的蒸发是在饱和温度下进行的。我们知道,压力越低,饱和温度也越低。因此,保持较低的制冷剂压力,就可以使制冷剂在低温下进行蒸发。而液态的制冷剂在蒸发过程中需要从周围环境中取得蒸发潜热,所以制冷剂对周围环境中的物质起到降温冷却作用。制冷机就是运用这一特性来获取低温的。
蒸发现象进行时的温度叫蒸发温度。其实质就是在制冷剂蒸发现象进行时的压力条件下其饱和温度。蒸发现象进行时的压力叫蒸发压力。其实质就是在制冷剂蒸发现象进行时的温度条件下其饱和压力。蒸发温度、蒸发压力与饱和温度、饱和压力,对于同一种制冷剂,尽管数值相同,但是它们的含义有着本质的区别。饱和温度、饱和压力是制冷剂饱和状态时的参数,是对制冷剂液气混合物处于动平衡状态的描述。蒸发温度、蒸发压力是制冷剂蒸发过程进行时的状态参数,是对制冷剂液汽混合物动平衡状态遭到破坏,液体越来越少,气体越来越多时的描述。蒸发温度、蒸发压力也可看做过程概念。蒸发温度与蒸发压力有着单值对应关系,这种关系相同于饱和蒸气的温度与其压力的单值对应关系。
例1.2.1 R12在压力0.567MPa条件下蒸发时,它的蒸发温度是多少?
解:在压力为0.567MPa时,R12的饱和温度可从图1.2.4上查得(在实际工作中,可以在有关制冷工程的手册中查出)约为-20℃。因此所求的蒸发温度即为-20℃。
例1.2.2要想使R12在-25℃时蒸发,其压力应维持多少?
解:所求压力为蒸发压力,其实质就是在温度为-25℃时,R12的饱和压力,从图1.2.4上查得其压力应为0.124MPa。