压焓图当中“一点”：临界点的物理意义

压焓图的特征，可以概括为一点、两线、三区、五态、六等线。

一点： 就是气液的临界点，是饱和液体线和饱和蒸汽线在顶部的交点，说明在该点处液态和气态的差别消失。

两线： 就是饱和液体线和饱和蒸汽线，其上各点分别是相应压力下的饱和液体或饱和蒸汽。

三区： 由两线划分为三个区域，分别是中间两线包夹的气液两相区、左侧的液相区，右侧的气相区。

制冷剂在两相区内为气液并存，处于饱和温度下。左侧的液相区温度低于饱和温度，又称为过冷液体区。右侧的气相区温度高于饱和温度，又称为过热蒸汽区。

五态： 加上饱和液体线和饱和蒸汽线上的两个状态，从左到右依次有五种状态：过冷液体、饱和液体、饱和湿蒸汽、饱和干蒸汽、过热蒸汽。

六等线： 除饱和液体线、饱和蒸汽线外，还有六个等值线，分别为等压线、等焓线、等温线、等熵线、等比容线、等干度线。

今天我们来重点看下“临界点”的物理意义：

在制冷压焓图（lgp-h 图）中，临界点（Critical Point） 是制冷剂热力学状态的 “分界点”—— 它是气液两相界限（饱和液体线与饱和蒸汽线）的唯一交汇点，标志着制冷剂气、液两相特性完全消失的极限状态。理解临界点是掌握制冷剂相变规律、优化制冷循环的关键前提。

一、临界点的核心定义与物理本质

从热力学角度，临界点是制冷剂气液两相能够共存的最高压力和最高温度点。当制冷剂的温度和压力超过临界点（即处于 “超临界状态”）时，其气态与液态之间不再有明显的界面和相变过程，物理性质（如密度、黏度）会从液态平滑过渡到气态，不存在 “汽化潜热”（因无需相变）。

对于任何一种制冷剂，临界点的压力（临界压力和临界温度，是固定的物理常数（例如 R410A 的临界压力约 2.42MPa，临界温度约 72.5℃），在压焓图上表现为一个唯一的、固定的 “点”。

二、临界点在压焓图上的位置与形态特征

在制冷压焓图中，临界点的位置和周边线条关系具有鲜明特征，是识别它的核心依据：

1. 位置：湿蒸汽区的 “右上角顶点”

压焓图的湿蒸汽区（气液两相区）由两条曲线围成：

左边界：饱和液体线，随压力升高向右上方倾斜；

右边界：饱和蒸汽线，随压力升高向左上方倾斜；

这两条曲线在右上角唯一交汇，交汇点即为临界点。因此，临界点是湿蒸汽区的 “顶点”—— 低于临界点时，制冷剂可呈现气液两相共存状态；高于临界点时，湿蒸汽区消失，仅存在单相的 “超临界流体”。

2. 关键特征：与其他线条的关联

无等干度线穿过：等干度线仅存在于湿蒸汽区，且所有等干度线的 “终点” 均汇聚于临界点；

三、临界点的核心物理特性

临界点对应的临界压力是制冷剂的关键物性参数，其核心特性可总结为 3 点：

气液两相差异消失

在临界点，制冷剂的饱和液体与饱和蒸汽的比体积、密度、黏度等物理性质完全相同—— 例如，液态制冷剂的密度会随温度升高而减小，气态制冷剂的密度会随压力升高而增大，到临界点时两者密度相等，气液界面消失。

汽化潜热为零

汽化潜热是 “1kg 饱和液体汽化为饱和蒸汽所需的热量”，其本质是气液两相的焓差。在临界点，意味着此时制冷剂无需吸收额外热量即可从 “液态” 过渡到 “气态”，不存在明显的相变过程。

超临界状态的特殊性

当制冷剂的温度大于临界温度或压力大于临界压力时，无论如何加压，都无法使制冷剂液化（仅能形成密度介于气、液之间的超临界流体）；超临界流体的换热系数、流动阻力等特性与亚临界状态差异极大，这也是 “跨临界 CO?制冷循环”（CO?的临界温度仅 31.1℃，常温易超临界）设计的核心依据。

四、临界点在制冷系统中的关键应用

临界点的参数直接决定了制冷系统的运行极限、制冷剂选型和循环设计，具体应用场景包括：

1. 限定制冷系统的最高运行温度 / 压力

任何制冷系统都需避免在 “超临界区” 非预期运行（除跨临界循环外），否则会导致系统压力骤升、换热效率下降，甚至损坏设备：

冷凝器侧：若冷凝温度过高（接近或超过临界温度），制冷剂无法有效冷凝为液体（因超临界状态无相变），导致冷凝压力急剧升高，压缩机功耗激增、过载保护；

2. 区分 “亚临界循环” 与 “跨临界循环”

制冷循环的核心分类依据就是 “是否跨越临界点”，两者的工作原理和设备设计完全不同：

亚临界循环（绝大多数常规制冷系统，如 R410A 空调）：

制冷剂的冷凝和蒸发过程均在亚临界区完成，冷凝过程是 “超临界蒸汽→饱和蒸汽→饱和液体”（有明显相变），蒸发过程是 “饱和液体→湿蒸汽→饱和蒸汽”；

跨临界循环（如 CO?制冷系统）：

制冷剂的放热过程（在气体冷却器中）跨越临界点 —— 高压侧（放热侧）处于超临界区，无冷凝相变（仅为超临界流体降温）；低压侧（吸热侧）仍在亚临界区，有蒸发相变。

3. 指导蒸发器 / 冷凝器的换热设计

在亚临界循环中，蒸发器和冷凝器的换热主要依赖 “相变潜热”（换热系数高）；而若系统运行温度接近临界点（如高温环境下的冷凝器），随着温度升高，汽化潜热逐渐减小（趋近于 0），换热系数会显著下降 —— 此时需通过增大换热面积、提高流速等方式补偿，避免换热不足。

综上，临界点是制冷压焓图中划分 “气液两相区” 与 “超临界区” 的核心标志，其参数决定了制冷剂的适用范围和系统运行极限，是制冷剂选型、循环设计和系统安全运行的关键依据。

《未完待续》