冷水機組制冷原理.ppt

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1,制冷原理,一、制冷基礎知識 二、制冷劑、載冷劑、潤滑油 三、制冷系統(tǒng)的組成 四、制冷機組工作循環(huán),一、制冷基礎知識,1、制冷定義： 制冷是指用人工的方法在一定時間和一定空間內將某物體或流體冷卻，使其溫度降到環(huán)境溫度以下，并保持這個溫度。,2,2、空調定義： 空氣調節(jié)簡稱空調。是研究造成室內空氣環(huán)境符合一定的空氣溫度、相對濕度、空氣的流動速度、空氣的新鮮度、潔凈度，并在允許范圍內有一定波動的技術。,定義,1. 相關術語,1.1溫度 在法定計量單位中，采用熱力學溫度．并允許攝氏溫度同時使用。熱力學溫度符號用T表示，單位符號為K。工程上仍延用攝氏溫度(公制)和華氏溫度(英制)。攝氏溫度用t表示，單位符號為℃； 華氏溫度用θ表示，單位符號為℉。三種溫度之間的關系如下： 表示溫度差和溫度間隔時： 表示溫度數(shù)值時：,3,物質由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為氣化。氣化有蒸發(fā)和沸騰兩不同的方式。 A、蒸發(fā)是指在任何溫度下液體表面分子汽化成蒸氣分子的過程。蒸發(fā)在任何壓力、任何溫度下都可能發(fā)生。 B、沸騰是在一定溫度和壓力下，液態(tài)內部形成許多蒸氣小泡，并迅速上升，突破液體表面而破裂轉化成氣體的過程，所以沸騰是液體表面和內部同時進行的劇烈汽化的現(xiàn)象。液態(tài)沸騰時的溫度稱為沸點。液體在沸騰過程中要吸取熱量，并保持其濕度不變，要使沸騰過程連續(xù)進行，必須連續(xù)不斷地自外界加入熱量。,氣化,4,氣化,1.2氣化,焓是狀態(tài)參數(shù)，在數(shù)值上等于系統(tǒng)的熱力學能和壓縮功之和。焓的符號為H，單位為J H＝U+PV 式中 U-內能(J)，P-壓力(Pa)；V-容積(m3)。 顯然P、V及U均為狀態(tài)參數(shù)，故H也是一個狀態(tài)參數(shù)。 制冷系統(tǒng)的分析計算中常用比焓(質量焓)。比焓是焓除以質量，符號為h，單位為J/kg,焓值,5,1.3焓值,潛熱是指物質發(fā)生相變而溫度不變時吸收或放出的 熱量。一般潛熱要比顯熱大得多。 制冷循環(huán)中，正是利用制冷劑由液體變?yōu)檎魵鈺r，從周圍物體或空間中吸取汽化潛熱，從而實現(xiàn)制冷的。制冷劑在蒸發(fā)器內的汽化過程是沸騰過程，但是，人們習慣上稱之為蒸發(fā)過程。 物質由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結，因為凝結過程要放出汽化潛熱，故通常又稱為冷凝。,潛熱,6,泡點溫度、露點溫度,在一定壓力下，當溶液加熱時，首先達到飽和液體點，此時所對應的狀態(tài)為泡點，其溫度稱為泡點溫度。 在泡點狀態(tài)基礎上，繼續(xù)給溶液加熱直至全部蒸發(fā)完，稱為飽和蒸氣，此時對應的狀態(tài)為露點，其溫度稱為露點溫度。,7,工質在熱力過程中吸入或放出熱量的計算和分析常常要涉及工質的比熱容，比熱容是工質重要的熱力性質之一。 單位質量的物質溫度升高1℃所需要的熱量稱為該物質的比熱容，以符號C表示，單位是J/(kgk)或kJ/(kgk),比熱容（比熱）,8,4、熱力學第一定律 熱力學第一定律是能量守恒和轉換定律在具有熱現(xiàn)象的能量轉換中的應用。熱力學第一定律指出： 自然界一切物質都有能量，它能夠從一種形式轉換為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉換和傳遞過程中能量的總量保持不變。對于任何系統(tǒng)，熱力學第一定律一般可表示為： 進入系統(tǒng)的能量 - 離開系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)能量的變化,熱力學第一定律,9,總結自然界中常發(fā)生的機械能與熱能的相互轉換以及熱量傳遞現(xiàn)象，熱力學第二定律可表述為： 機械能可以全部變?yōu)闊?，但熱卻不能無條件地全部轉換成機械功。由此可知，利用一個熱源(或冷源)無法完成循環(huán)過程，也無法實現(xiàn)能量的連續(xù)轉換。,熱力學第二定律,10,5、熱力學第二定律,不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。它說明熱從低溫物體傳到高溫物體不能自發(fā)地進行，要使之實現(xiàn)，必須花費一定的“代價”或具備一定的“條件”(或者說要引起其他變化)，在制冷機或熱泵中，此代價就是消耗的功量或熱量。反之熱從高溫物體傳到低溫物體可以自發(fā)地進行，直到兩物體達到熱平衡為止。,a:正向循環(huán)（熱機原理）,b:逆向循環(huán)（制冷、熱泵原理）,熱力學第二定律,11,壓力類型及換算關系,6、常用壓力類型及換算關系,12,功率單位及換算關系,,7、功率常用單位及換算關系,13,攝氏溫度與華氏溫度 F=1.8*℃+32 ℃=(F-32)/1.8 絕對壓力=表壓+大氣壓力 壓力 0.1MPa=100Kpa=1.0bar=14.5PSI=1kg/cm2 熱量 1kw=860cal/h 1RT(美國）=3024kcal/h=3.516kw,14,常用單位及換算,二、制冷劑、載冷劑、潤滑油,15,字母“R”和它后面的一組數(shù)字或字母表示制冷劑，根據(jù)制冷劑分子組成按一定規(guī)則編寫,1、制冷劑命名,1、無機化合物 簡寫符號規(guī)定為R7( )( ) 括號中填入的數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分。 2、氟里昂和烷烴類 CmH(2m+2) 簡寫符號規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z) 數(shù)值為零時省去寫，同分異構體則在其最后加小寫英文字母以示區(qū)別。 正丁烷和異丁烷例外，用R600和R600a(或R601)表示,制冷劑種類,16,3、非共沸混合工質 簡寫符號為R4( )( ) 括號中的數(shù)字為該工質命名的先后順序號，從00開始若構成非共沸混合工質的純物質種類相同，但成分含量不同，則分別在最后加上大寫英文字母以示區(qū)別 4、共沸混合工質 簡寫符號為R5( )( ) 括號中的數(shù)字為該工質命名的先后順序號，從00開始 5、環(huán)烷烴、鏈烯烴以及它們的鹵代物 簡寫符號規(guī)定：環(huán)烷烴及環(huán)烷烴的鹵代物用字母“RC”開頭，鏈烯烴及鏈烯烴的鹵代物用字母“R1”開頭，其后的數(shù)字排寫規(guī)則與氟里昂及烷烴類符號表示中的數(shù)字排寫規(guī)則相同。,制冷劑種類,17,制冷劑符號舉例,制冷劑符號舉例,18,1.3.1、熱力學性質方面 工作溫度范圍內有合適的壓力和壓力比。 單位制冷量q0和單位容積制冷量qv較大。 比功w和單位容積壓縮功wv小，循環(huán)效率高。 等熵壓縮終了溫度不能太高，以免潤滑條件惡化或制冷劑自身在高溫下分解。 1.3.2、遷移性質方面 粘度、密度盡量小。 導熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。 蒸發(fā)壓力≧大氣壓力 冷凝壓力不要過高 冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大,制冷劑的選擇原則,19,1.3、制冷劑的選擇原則,制冷劑的性質,制冷劑對金屬、非金屬的作用：氨對鋼鐵無腐蝕作用，對銅、鋁或銅合金有輕微腐蝕作用，但如果NH3中有水存在，則對銅及銅合金（磷青銅除外）有強烈的腐蝕作用；鹵代烴含水時會腐蝕金屬，故含水的制冷劑和潤滑油的混合物能夠溶解銅，然后沉積在溫度較高的鋼鐵部件上，形成一層銅膜，這就是所謂的鍍銅現(xiàn)象。它會影響壓縮機運動部件的配合間隙以及吸排氣閥的密封，嚴重時使壓縮機無法工作。 制冷劑的電絕緣性：在封閉式壓縮機中，電機的線圈與制冷劑直接接觸，要求制冷劑應具有良好的電絕緣性能。 目前常用的制冷劑有：R22、R134a、R407C等。,20,制冷劑的性質,穩(wěn)定性 與水的溶解性：NH3易溶于水，其水溶液凝固點低于0℃，故NH3系統(tǒng)中不會出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，但其對金屬有腐蝕性；氟系統(tǒng)有水會產生冰堵，另外還會發(fā)生水解現(xiàn)象，生成酸性物質，腐蝕金屬，降低繞組的電氣絕緣性能，故系統(tǒng)中不允許有水。 與潤滑油的溶解性：不同制冷劑與潤滑油的溶解性不同。NH3與潤滑油幾乎不溶；R22與礦物油部分互溶，在高溫時完全互溶，低溫時分層，一層含油多，一層含油少；R12與礦物油完全互溶；R134a與合成油互溶，而與礦物油難溶。 制冷劑與潤滑油互溶時，可隨制冷劑一起滲透到各個部件，形成良好的潤滑，但溶解制冷劑后的油的粘度下降。,21,1.無機物,常用制冷劑——氨,22,2、氟利昂 (1) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3） 無毒，不可燃，安全。 與礦物潤滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯類。 化學穩(wěn)定性很好，溶水性比R12強得多，對系統(tǒng)干燥和清潔性要求更 高，用與R12不同的干燥劑。 (2) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl） 沸點-40.8℃，凝固點-160℃。 無毒，無色無味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系統(tǒng)內應裝設干燥器。 部分與礦物潤滑油互溶。 化學性質不如R12穩(wěn)定，對有機物的膨潤作用更強。 對金屬與非金屬的作用以及泄漏特性都與R12相似。 屬于HCFC類制冷劑，也要被限制和禁止使用。,常用制冷劑——氟利昂,23,共沸制冷劑 一定蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)時具有幾乎不變的蒸發(fā)溫度，而且蒸發(fā)溫度一般比組成它的單組分的蒸發(fā)溫度低。 一定蒸發(fā)溫度下，共沸制冷劑單位容積制冷量比組成它的單一制冷劑的容積制冷量要大。 共沸制冷劑化學穩(wěn)定性較組成它的單一制冷劑好。 在全封閉和半封閉壓縮機中，采用共沸制冷劑可使電機得到更好的冷卻，電機繞組溫升減小。,混合制冷劑,24,常用混合制冷劑的特性 非共沸制冷劑R401A和R401B 可作為過度性替代物 性能與R12較接近。 2) 非共沸制冷劑R407C 三元非共沸混合制冷劑 能溶于聚醇類和聚酯類潤滑油。泡露點溫差大，使用時最好將熱交換器作成逆流形式 ；低溫工況下，容積制冷量比R22要低得多。不能與礦物潤滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油 3) 非共沸制冷劑R410A 兩元混合制冷劑 泡露點溫差僅0.2℃，可稱之為近共沸混合制冷劑。 不能與礦物潤滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油。 具有與共沸混合制冷劑類似的優(yōu)點。 不能直接用來替換R22的制冷系統(tǒng)。,,,混合制冷劑特性,,25,定義：被冷卻物體或空間中的熱量是通過一種中間介質傳給制冷劑，此中間介質稱為載冷劑 （一）選擇載冷劑時，應考慮下列一些因素： 在工作溫度下應處于液體狀態(tài)；凝固溫度應低于工作溫度，沸點應高于工作溫度； 比熱容大，在傳遞一定的冷量時，可使流量減小，因而可以提高循環(huán)的經濟性； 密度小，粘度小，以降低流動阻力，提高傳熱效果，減少能耗； 化學穩(wěn)定性好。在工作溫度下不分解，不與空氣中的氧氣起化學反應，不發(fā)生物理化學性質的變化； 無毒、無味、不易燃易爆，化學穩(wěn)定性好，對金屬不腐蝕，不污染環(huán)境； 價格低并易獲得。,2. 載冷劑,26,常用的載冷劑有空氣、水、鹽水、有機化合物及其水溶液等。 1、空氣： 價格低，易獲得，但比熱容?。s1kj/kg.K），熱導率小，影響使用范圍。 2、水： 空調系統(tǒng)適宜的載冷劑，優(yōu)點是比熱容大，熱導率大，價格低、易得，但凝固點低，0℃時就會凝固。因此不能用于0 ℃以下的制冷系統(tǒng) 3、鹽水： 鹽類，如氯化鈉、氯化鈣等的水溶液，稱為鹽水。鹽水的冰點比純水低，因此在蒸發(fā)溫度低于0 ℃的裝置中可用做載冷劑。他主要缺點是對一些金屬材料產生腐蝕性。 4、有機載冷劑： 乙二醇、丙三醇、丙三醇的水溶液都是性能較好的低溫載冷劑。這些水溶液的冰點都比水的冰點低，對管道、容器等金屬材料無腐蝕作用。其中，乙二醇水溶液是使用最為廣泛的有機制冷劑。 5、冰蓄冷系統(tǒng)中常用25%乙二醇水溶液。,常用載冷劑的特點,27,鹽水溶液選用原則,1、鹽水溶液的使用原則是：保證蒸發(fā)器中的鹽水不結冰，鹽水溶液的凝固點不應選的過低，因這樣會使密度增加，流動阻力增加，而且比熱容減小，輸送相同的冷量所需的循環(huán)量要增加，使耗功增加。一般鹽水溶液的凝固點溫度比制冷劑蒸發(fā)溫度低5℃左右。 2、鹽水溶液對金屬有強烈的腐蝕作用，會腐蝕管道和設備，為減小其腐蝕性，可采取以下措施：a. 提高鹽的純度；b. 減少與空氣的接觸，采用封閉式循環(huán)；c. 加緩蝕劑 3、氯化鈉、氯化鈣對金屬有腐蝕作用，因此在使用時應加緩蝕劑，調整溶液的PH值至7-8.5.,28,3.1 潤滑油的作用 潤滑各運動部件，減少摩擦和摩損； 潤 滑：噴 入 的 油 一 部 分 附 著 在 工 作 腔， 轉 子 螺 旋 面 之 間， 潤 滑 轉 子， 并 提 供 軸 承 的 潤 滑將運動部件保持較低溫度，以提高效率； 冷卻作用，噴 入 的 油 呈 微 滴 狀， 與 氣 體 混 合， 形 成 強 大 的 換 熱 表 面， 迅 速 吸 收 氣 體 壓 縮 熱， 冷 卻 介 質 和 轉 子， 降 低 排 溫 在螺桿壓縮機轉子之間、轉子與機體之間形成油膜，起密封作用； 螺桿壓縮機中利用潤滑油的壓差推動滑閥，進行能量調節(jié)。 降低噪音,3. 潤滑油,29,潤滑油的性能指標,（1）在運行狀態(tài)下，潤滑油應有適當?shù)恼扯?（2）潤滑油的粘度隨溫度變化要盡量小 適宜的潤滑油粘度是確保制冷壓縮機正常工作的保證，粘度過低，不能形成適宜的油膜，同時也影響密封性；粘度過高，會造成壓縮機耗功過大。另由于壓縮機在工作中高溫側潤滑油的粘度不應降低過多，在低溫側潤滑油的粘度又不應過大，因而潤滑油不僅必須具有一定的粘度，又要保證潤滑油隨溫度變化盡量小。 （3）凝固點要低，在低溫時有較好的流動性 （4）不含水分、不凝性氣體和石蠟 （5）對制冷劑有良好的兼容性，本身具有較好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性 因潤滑油與制冷劑直接接觸，部分隨制冷劑一起循環(huán)，與電機線圈、密封墊等接觸，即要經歷壓縮機排氣的最高溫度，又要經歷膨脹閥、蒸發(fā)器的最低溫度。因此要求潤滑油具有穩(wěn)定的化學性質和相溶性，具有優(yōu)良的低溫流動性、潤滑性，對環(huán)境無污染。 （6）絕緣耐壓要高 （7）價格低廉，容易獲得,30,潤滑油的分類,按制造工藝可分成兩大類： （1）天然礦物油：簡稱礦物油。即從石油中提取的潤滑油。它通常具有較小的極性，它們只能溶解在極性較弱或非極性的制冷劑中，如R600a,R12,R22等。 （2）人工合成油：簡稱合成油。即按照特定的制冷劑的要求，用人工化學的方法合成的潤滑油。合成油通常有較強的極性，它們能溶解在極性較強的制冷劑中，如：R134a、R717等。人工合成的潤滑油主要有：聚醇類、聚酯類和極性合成碳氫化合物。,31,潤滑油與制冷劑的溶解性,制冷劑與潤滑油的溶解性是制冷工質的一個重要特性。根據(jù)制冷劑與潤滑油的互溶性程度，可以把它分成三類： （1）難溶解或微溶解于潤滑油 這類制冷劑幾乎不溶解于潤滑油。它們與潤滑油混合時，有明顯的分層現(xiàn)象，油很容易從制冷劑中分離出來。屬于這類制冷刑酌有R717、NR13、R115和R12的替代物R134a等。 （2）完全溶解于潤滑油 這類制冷劑與油溶解成均勻的溶液冷劑的有R11、R12、R113、R500等。 （3）有限溶解于潤滑油 這類制冷刑在高溫時與油無限溶解，但在低溫時制冷劑與油的溶解分為兩層，即為供油層和貧油層。屬于這類制冷劑的有R 22、R114、R502等。,32,潤滑油溶解于制冷劑好處,制冷劑溶解于潤滑油有以下好處： 在換熱器表面上不會形成油膜，從而避免了油脂對傳熱的不利影響，潤滑油镕解于制冷劑使其凝固點降低，這對于低溫系統(tǒng)是有利的；潤滑油可隨制冷劑一起滲透到壓縮機的各個部位，形成良好的潤滑條件；從冷凝器、蒸發(fā)器向壓縮機回油好等。,33,潤滑油溶于制冷劑的缺點,其缺點是：在壓縮機長期停車后，制冷工質大量積聚在曲軸箱中．壓縮機重新起動時，曲軸箱中壓力突然下降，工質大量從潤滑油中逸出，使?jié)櫥头序v起泡，形成“奔油”現(xiàn)象，使油壓難以建立；制冷劑溶解于潤滑油，使?jié)櫥蜐舛冉档停瑢е聺櫥砻嬗湍ぬ』蛐尾怀捎湍ざ绊懫錆櫥饔?；制冷劑與潤滑油互溶的溶液，其特性是偏離純制冷劑特性的，在相同的壓力下制冷刑中溶解的潤滑油越多，則蒸發(fā)溫度越高，溶解的潤滑油越少則蒸發(fā)溫度越低，因此在相同的蒸發(fā)溫度下，其相應的蒸發(fā)壓力比純制冷劑低，導致壓縮機制冷量下降。在滿液式蒸發(fā)器中，如果潤滑油溶于制冷劑中，沸騰時泡沫多，液面不穩(wěn)定，會導致浮球閥的供液量失準。制冷劑不溶解或難溶解潤滑油，則優(yōu)缺點與上述情況相反,34,三、制冷系統(tǒng)的組成,1、壓縮機 制冷系統(tǒng)核心部件是壓縮機。壓縮機是從蒸發(fā)器中抽吸出蒸發(fā)的制冷劑蒸汽并進行壓縮的設備，它的功能有： 從蒸發(fā)器中抽吸出蒸汽，以維持蒸發(fā)器內一定的蒸發(fā)壓力，同時也就維持了一定的蒸發(fā)溫度。 將吸入的蒸汽進行壓縮，或是說將蒸汽的壓力提高，以便在較高的溫度下將蒸汽冷卻并凝結成液體，制冷劑得以重復使用； 在制冷系統(tǒng)中起其輸送制冷劑的作用。,制冷和空調用壓縮機的分類及結構示意圖,1.壓縮機分類,36,1.1、螺桿式制冷壓縮機 分為單螺桿制冷壓縮機和雙螺桿制冷壓縮機。單螺桿主動輪是帶槽的轉子，從動輪是一星輪，星輪在槽內邊轉動邊產生軸向移動，從而壓縮氣體。 雙螺桿是有一對相互嚙合、具有相反轉向的螺旋形齒的轉子，當這對相互嚙合的轉子在氣缸內作旋轉運動時，陰陽轉子和氣缸壁之間組成的基元容積和位置，隨轉子的旋轉周期性地發(fā)生變化，達到吸氣、壓縮、排氣的目的。 螺桿式制冷壓縮機也有開啟式、半封閉式、全封閉式三種類型。,螺桿式制冷壓縮機,37,嚙合過程由一個轉子和兩個星輪完成，運動部件多 加工工藝復雜，導致星輪的型線加工精度較難保證 星輪為復合材質，耐磨性差，星輪磨損會導致冷量大幅衰減,半封閉式單螺桿壓縮機,,,,高可靠性、高穩(wěn)定性,卓越的經濟性,,獨一無二的技術,全封閉螺桿壓縮機,半封閉螺桿壓縮機,,2、離心式制冷壓縮機 它是由進口能量調節(jié)機構、葉輪轉子、擴壓器、蝸室、增速器、軸承等部件組成。 其基本工作原理是從蒸發(fā)器來的低壓蒸氣，經離心式制冷機的進氣室進入葉輪的吸氣口。由于葉輪的高速轉動，在離心力的作用下，將葉片間氣體高速地往外甩，由于葉輪對氣體做功，使氣體的速度提高，同時壓力也增加。,離心式制冷壓縮機,41,,NEW,離心壓縮機,,4、活塞式制冷壓縮機 分為開啟式、半封閉式、全封閉式三種。 開啟式主要由機體、活塞組件、連桿、曲軸、氣閥、缸套和軸封等組成。開啟式壓縮機的曲軸需伸出機體與電機連接，曲軸伸出部位要有軸封，以防制冷劑向外泄漏，也防止外界氣體進入制冷系統(tǒng)。 半封閉式壓縮機是將機體分成兩部分，用螺栓和螺母壓緊，檢修時可以拆開。 全封閉式壓縮機是將壓縮機和電動機組成的整體封閉在機殼內，因此比半封閉式具有更好的密封性。但一旦壓縮機或電機發(fā)生故障，必須將機殼鋸開后才能檢修，因此檢修比較麻煩。 全封閉式壓縮機曲軸一般垂直放置，壓縮機運動部件的潤滑靠曲軸高速旋轉時產生的離心力，將潤滑油吸入曲軸，并經曲軸油孔送至各潤滑部件。對于半封閉和全封閉式壓縮機，因其電機與制冷劑和潤滑油直接接觸，所以對制冷系統(tǒng)內部清潔度和干燥也提出了更高的要求，因系統(tǒng)內部的金屬屑和砂粒等雜質，可能會損壞電機的線圈。同時對含水量也有嚴格要求，因水分和制冷劑起化學反應會產生酸，也會腐蝕電機線圈。,活塞式制冷壓縮機,43,3、渦旋式制冷壓縮機 渦旋式制冷壓縮機是近十幾年來發(fā)展并處于實用化的一種回轉式制冷壓縮機。它主要是由兩個相錯180度的渦旋盤對置而成，其中一個固定渦旋盤，另一個是旋轉渦旋盤，它們在幾個點上接觸，并形成一系列的月牙形容積。 渦旋壓縮機具有以下特點： 效率高：排氣連續(xù)單向進行，吸入氣體有害過熱小，沒有余隙容積，無吸排氣閥，阻力小，相鄰兩腔之間壓差小，氣體泄漏少； 力矩變化小，振動小，噪音低； 結構簡單，體積小，重量輕，可靠性高。 要求加工設備精度高，調心裝配技術要求精確，因而技術難度高。,渦旋式制冷壓縮機,44,,螺桿式壓縮機與離心式壓縮機的比較： 螺桿機運動部件少，不會發(fā)生液擊和油擊；離心機運動部件多，轉速高； 螺桿機不受冷凝壓力的影響；對離心機，環(huán)境溫度升高時，冷凝壓力升高，到一定程度會造成制冷劑斷流，壓縮機間斷制冷，即“喘振”。 螺桿機運轉平穩(wěn)，噪音低，突然斷電對機器無影響；離心機在突然斷電時，高速旋轉部件不能驟停，斷電后仍要供油，因潤滑不足易造成部件損傷。 螺桿機能量調節(jié)可做到100%~10%無級調節(jié)，部分負荷性能最佳，部分負荷運行時耗電量大低于離心機組；離心機也可在100%~10%范圍內無級調節(jié)，但負荷低于40%時易發(fā)生喘振，部分負荷時效率下降很快，負荷很小時容易喘振；,壓縮機的比較,45,2.冷凝器,冷凝器是一個換熱設備，高壓、過熱的制冷劑蒸汽在冷凝器中放出熱量后，凝結成飽和液體或過冷液體，這些熱量由空氣或水等介質帶走。冷凝器上部設有排氣擋板，防止氣體直接高速沖擊換熱管束，同時可以合理分配氣體制冷劑流量，使換熱效率大大提高。同時，在冷凝器底部設有過冷器，可有效的使液體過冷，改善循環(huán)效率。 冷凝器中用于冷卻制冷劑蒸汽并帶走凝結放出的熱量的介質稱為冷卻劑或冷卻介質。水作冷卻劑就稱為冷卻水。冷凝器中的冷凝過程是等壓過程，其中的制冷劑壓力稱為冷凝壓力，對應的飽和溫度稱為冷凝溫度。,臥式殼管式水冷冷凝器： 它由筒體、管板、冷凝管、端蓋等組成。其主要優(yōu)點是：結構緊湊、傳熱系數(shù)高、冷卻水消耗量少、操作管理方便，所以目前幾乎所有制冷機組都用這種冷凝器。,殼管式冷凝器,47,水冷冷凝器,48,空冷冷凝器,空冷冷凝器： 它是由風機、電動機、冷凝盤管組成。由于一天內干球溫度變化比濕球溫度大，當氣溫下降時，空冷式機組排氣壓力下降幅度也大，因此在部分負荷時時機組的能耗減小較多。,自然對流空氣冷卻式冷凝器,冷凝器,蒸發(fā)式冷凝器,工作原理： 其實際上是將水冷凝器和冷卻塔結合在一起的一種冷凝器。從壓縮機排出的高壓蒸氣排入冷凝盤管內，由水循環(huán)系統(tǒng)排出的冷卻水通過噴嘴噴淋在盤管外表面上，同時空氣流過盤管使一部分冷卻水蒸發(fā)，蒸發(fā)后的水蒸氣隨空氣將管內制冷劑蒸氣排出的冷凝熱量帶走。它主要受環(huán)境濕球溫度的影響，在同樣環(huán)境下，濕球溫度往往比干球溫度低6~10℃。這樣與水冷凝器相比減少了水泵的能耗和化學水處理設備，與空冷冷凝器相比排出相同的熱量只須較小的管傳熱面積，而且運行時的冷凝壓力較低。其耗水量只是水冷冷凝器的1.5%~3%。,3.節(jié)流機構,節(jié)流機構可以是自動的或手動的節(jié)流閥（或稱膨脹閥）或是毛細管。節(jié)流機結構的功能有： ①使高壓（冷凝壓力）液體轉變?yōu)椋ㄕ舭l(fā)壓力）液體，創(chuàng)造在低溫低壓下氣化的條件。 ②調節(jié)蒸發(fā)器的供液量。 蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力（蒸發(fā)壓力）是由諸多因素確定的，可概括為三方面的因素： ①壓縮機的吸氣能力。如果壓縮機的吸氣能力增大，必然會使蒸發(fā)壓力下降；反之，當吸氣能力下降，則蒸發(fā)壓力升高。 ②蒸發(fā)器的傳熱能力。當傳入蒸發(fā)器的熱量增加，液體汽化速度增加，則蒸發(fā)器內壓力升高；反之，當傳入蒸發(fā)器的熱量減少，則蒸發(fā)壓力下降。 ③節(jié)流結構的供液能力。供液量減少，則會使蒸發(fā)器內壓力下降；反之，當供液量增加，則蒸發(fā)壓力升高。 影響壓縮機的吸氣能力，蒸發(fā)器的傳熱能力及節(jié)流機構的供液能力的因素又很多，它們之間又互相影響著。蒸發(fā)器中的壓力和溫度將是諸多因素作用下平衡的結果，任一因素的改變，將使蒸發(fā)器在新的壓力和溫度建立新的平衡狀態(tài)。,熱力膨脹閥： 熱力膨脹閥是由蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸氣的過熱度大小來調節(jié)閥的開度。它既起到降壓節(jié)流的作用，又可以調節(jié)制冷劑的流量。分為內平衡式和外平衡式兩種。 內平衡式熱力膨脹閥主要由感溫機構（感溫包、毛細管、膜盒）、執(zhí)行機構（膜片、推桿、閥芯）和調節(jié)機構（調整桿、彈簧）三部分組成。 外平衡式熱力膨脹閥與內平衡式的區(qū)別是在膜片下腔有一根外接平衡管，它與蒸發(fā)器出口連通。這樣膜片下腔的作用壓力不是蒸發(fā)器進口壓力，而是消除了蒸發(fā)器中流動阻力對膨脹閥調節(jié)特性的影響。對于流動阻力較大的如干式蒸發(fā)器、帶分液器的空調機組、低溫機組等，宜選用外平衡式熱力膨脹閥。 熱力膨脹閥的選擇要根據(jù)所用制冷劑、蒸發(fā)溫度范圍、蒸發(fā)器種類和熱負荷大小來確定，如選得過小，不能滿足制冷量要求，如選得過大，調試困難。,熱力膨脹閥,53,外平衡膨脹閥結構,54,電子膨脹閥： 電子膨脹閥是經過微處理機的電子調節(jié)器控制，使膨脹閥的功能得到改善。這種閥關閉很嚴，在液體管路上不需再加電磁閥。蒸發(fā)器中的飽和溫度（或壓力）和過熱度，可由各自的傳感器來測量，由這兩個溫差作為調節(jié)參數(shù)。 電子膨脹閥與熱力膨脹閥相比，可減少蒸發(fā)器出口的過熱度，特別對于部分負荷運行時使壓縮功下降，減少了運行費用，但閥的成本高，價格貴。 電動調節(jié)閥： 電動調節(jié)閥是通過馬達帶動閥門調節(jié)機構，調節(jié)閥的開啟度來控制閥出口壓力及調節(jié)供液量大小。,電子膨脹閥,55,電子膨脹閥,56,調制馬達、球閥,57,電動執(zhí)行器,58,毛細管 毛細管在家用冰箱、窗式空調器和小型除濕機中用作節(jié)流機構。它是一種小管徑（一般0.5~2.5mm）等截面銅管。液體制冷劑在管內流動時，由于克服管道的磨擦阻力而產生壓力降，起到節(jié)流作用。 毛細管結構簡單、工作可靠、價格低廉，但制冷劑在管內流動的過程十分復雜。經毛細管的流量和出口壓力，主要取決于節(jié)流前的壓力、過冷度、管徑和長度。其長度和管徑是用圖表法來初步確定，再通過試驗來確定實際長度。 使用毛細管應注意的幾點： 制冷系統(tǒng)不加貯液器，嚴格控制制冷劑的充注量，系統(tǒng)要求干燥、清潔，多根毛細管并聯(lián)使用時要加分液器，毛細管直徑應均勻。,毛細管,滿液式蒸發(fā)器：液體制冷劑經過節(jié)流裝置后進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內液位保持一定，換熱管浸沒在液體制冷劑中。吸熱蒸發(fā)后的氣液混合物中仍有大量液體，故滿液式蒸發(fā)器出氣口都加有吸氣擋板，減少吸氣中的液體。 滿液式蒸發(fā)器的特點：滿液式蒸發(fā)器蒸發(fā)管表面被液體濕潤，故表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高，K值大，制冷劑側阻力小，對于潤滑油與制冷劑互溶的情況下，較難回油，另由于殼體內充滿制冷劑，故制冷劑的充注量大。 干式蒸發(fā)器：由熱力膨脹閥或電子膨脹閥直接控制液體制冷劑進入蒸發(fā)器的管程，制冷劑在管內完全變成氣體，而被冷卻的介質則在傳熱管外流動。 干式蒸發(fā)器的特點：干式蒸發(fā)器蒸發(fā)管部分表面與制冷劑氣體接觸，故表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較低，K值較小，制冷劑側阻力較大，對于潤滑油與制冷劑互溶的情況下，回油方便，制冷劑的充注量少，僅為滿液式蒸發(fā)器的1/2~1/3。 空氣冷卻器：將銅管、鋁翅片用機械方法脹接起來，銅管內循環(huán)制冷劑液體，制冷劑液體與其周圍的空氣進行熱量交換，通過風機將交換的冷量送到所需的場所。,4.蒸發(fā)器,60,蒸發(fā)器,61,滿液式蒸發(fā)器,62,其他輔助設備,經濟器 在螺桿式壓縮機或離心式壓縮機制冷系統(tǒng)中，因壓縮機有二次補氣功能，可以實現(xiàn)經濟器循環(huán)。其工作過程是冷凝器來的高壓液體制冷劑經過第一次節(jié)流后，產生的閃發(fā)氣體進入壓縮機二次吸氣口，作為中間補氣與冷卻用，剩余的液體經再次節(jié)流后進入蒸發(fā)器蒸發(fā)。循環(huán)中加入經濟器后，會使機組運行時效率更高。 氣液分離器 在氟里昂制冷裝置中，特別是蒸發(fā)器的垂直位置高于壓縮機機，為了防止液滴與氣體一起進入壓縮機，在壓縮機的吸氣管道上裝設氣液分離器。 氣液分離器通常是利用改變氣體流速和流向而使氣液分離。在U形管上有小孔，使分離出來的油和液滴經小孔帶回壓縮機，小孔的直徑決定于回氣管的長度和壓縮機制冷量大小，使進入小孔的液體能在回氣管中全部氣化，這樣可避免壓縮機產生液擊，并能將油帶回壓縮機。,5.其他,63,高壓液態(tài)制冷劑通過一次膨脹進入閃發(fā)經濟器，在經濟器內制冷劑氣液分離后，氣態(tài)制冷劑噴射至壓縮機，液態(tài)制冷劑經二次膨脹，壓力降低至蒸發(fā)壓力，進入蒸發(fā)器； 閃發(fā)經濟器內中壓制冷劑蒸汽的排出，降低了進入蒸發(fā)器制冷劑的焓值，提高了制冷循環(huán)的效率。,經濟器—如何節(jié)能,64,其他輔助設備,油分離器 在壓縮機的排氣中，難免會帶出一部分潤滑油。這部分潤滑油應能從制冷劑中分離出來，以免帶入系統(tǒng)，影響制冷裝置的正常工作。 油分離器的作用一方面是將油從制冷劑中分離出來，另一方面是將分離出來的油送回壓縮機，以保證壓縮機安全可靠的運行。 油分離器按其工作原理分為過濾式、填料式、離心式和洗絳式等。在氟里昂系統(tǒng)中常用過濾式或填料式。其原理是：當壓縮機排氣進入油分離器后，由于筒體的截面積大而使氣體流速降低，同時又改變流向，將油從高壓氣體中分離出來，沉積在容器底部。當油位達到一定高度時，將油排回壓縮機。,其他,65,貯液器 貯液器是用于貯存由冷凝器來的液體制冷劑，以適應工況變化時制冷系統(tǒng)中所需制冷劑量的變化，并減少每年的制冷劑補充次數(shù)。 干燥過濾器 水在氟里昂中溶解度很小，當制冷系統(tǒng)中含有水份時，會腐蝕金屬材料，另當蒸發(fā)溫度低于0℃時，會在節(jié)流裝置中產生冰堵。 干燥過濾器是將干燥器和過濾器做成一體，干燥器中的干燥劑可用來吸收水份，過濾器用來清除系統(tǒng)中的金屬屑、氧化皮等機械雜質。,其他輔助設備,其他,66,其他輔助設備,電磁閥 電磁閥只有全開或全關兩個位置，在制冷裝置中大多用于膨脹閥之前的液體管路上，與壓縮機聯(lián)動，當壓縮機啟動時，打開電磁閥供液，當壓縮機停機時切斷供液管路。在有能量調節(jié)的制冷系統(tǒng)中，通過切斷或接通上卸載管路來實現(xiàn)壓縮機的能量調節(jié)。 電磁閥分為直接作用式和間接作用式。 直接作用式作用原理是：當電磁閥線圈通電時，將鐵芯吸起，使閥打開，當電源切斷時，磁力消失，鐵芯靠自重和彈簧作用力下落，將閥關閉。 間接作用式工作原理是：當線圈通電時，產生磁力將鐵芯吸起，打開輔助閥，使活塞上腔壓力經輔助閥與閥后壓力平衡，活塞在壓差作用下開啟。當線圈斷電后，磁力消失，鐵芯靠自重下落將輔助閥關閉，氣流在活塞上下形成均壓，在彈簧力和自重作用下將閥關閉。,其他,67,四、制冷機組工作循環(huán),單機蒸汽壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)如下圖所示。它由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。 在整個循環(huán)過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽的作用，造成蒸發(fā)器中低壓力；是整個系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用并調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑的流量；蒸發(fā)器是輸出冷量的設備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機消耗的功所轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質帶走。根據(jù)熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起了補償作用，使制冷劑不斷地從低溫物體中吸熱，并向高溫物體放熱，從而完成整個制冷循環(huán)。,68,制冷循環(huán)圖,69,排氣管路,由壓縮機到冷凝器之間的管路稱排氣管路。這段管內的制冷劑溫度一般比周圍環(huán)境溫度要高，因此向外散熱，排氣管路熱交換不會引起性能的改變，僅僅減少了冷凝器中的熱負荷。但對制冷系數(shù)、制冷量并無有害影響，故在制冷系統(tǒng)中排氣管一般不予保溫。壓力降是有害的，它增加了壓縮機的壓力比及比功，使容積效率降低，制冷系數(shù)下降； 排氣管內的流動阻力會導致壓縮機排氣壓力（壓縮機壓縮終點的壓力）升高，所升高的壓力△p用于克服管路阻力（如圖2-11所示），從圖上不難看到，排氣管的流動阻力使循環(huán)的單位壓縮功增加，排氣溫度升高。 壓縮機排氣壓力升高和吸氣壓力降低都會導致壓縮機實際質量流量減少，使得制冷系統(tǒng)的制冷量下降。 不凝性氣體的存在對制冷循環(huán)性能的影響 系統(tǒng)中存在不凝性氣體，往往積存于冷凝器上部，因為它不能通過冷凝器的液封。不凝性氣體的存在將使冷凝器內壓力增加，從而導致壓縮機排氣壓力提高，比功增加，制冷系數(shù)下降，容積效率下降。,高壓液體管路,從冷凝器到節(jié)流閥的液體管稱高壓液體管路。如果液體管內的比環(huán)境溫度高，則向環(huán)境放熱，管內液體被冷卻，相當于節(jié)流前過冷卻的作用，使液體過冷度增加，制冷量增加。這對制冷循環(huán)是有利的，系統(tǒng)的制冷量及制冷系數(shù)增加；反之，當液體管內的溫度比環(huán)境溫度低，則液體從環(huán)境吸熱，減少了液體過熱度，使制冷系統(tǒng)的制冷量及制冷系數(shù)減小，有時還可能使部分液體汽化，導致膨脹閥工作不穩(wěn)定。 高壓液體管的流動阻力并不影響制冷量及制冷系數(shù)，但是，對于過冷度不大的循環(huán)，流動阻力造成的壓力降可能使部分液體汽化，從而影響膨脹閥的工作。實際系統(tǒng)中的流動阻力，不會產生顯著的壓力降，而是高壓液體管向上走時，由于高壓差引起的壓力降相當顯著，在制冷系統(tǒng)設計時要充分給予考慮。液體管過大的壓力降還會降低膨脹閥工作壓力差，導致膨脹閥的液體通過能力降低。,液體過冷,1、將節(jié)流閥前的液態(tài)制冷劑進行再冷卻，使其溫度降到冷凝溫度以下，稱為液體過冷。 2、通常取過冷溫度比同壓力下的冷凝溫度低3-5℃。液態(tài)制冷劑過冷后，減少了節(jié)流后的濕蒸氣的干度，循環(huán)的單位制冷量增大。因此，采用液體過冷，對提高循環(huán)的性能指標總是有利的。此外，采用液體過冷，還可以防止制冷劑液體在節(jié)流機構前氣化，保證節(jié)流機構工作穩(wěn)定。 實現(xiàn)過冷的辦法有：適當增加冷凝器的傳熱面積，使一部分傳熱面積用于過冷；增設專門的過冷設備（過冷卻器）。冷凝器出來的飽和液體經過冷卻器進行過冷，再經膨脹閥節(jié)流，然后進入蒸發(fā)器中汽化制冷。循環(huán)的其它部分與飽和循環(huán)相同。,經濟器,經濟器的作用是將高壓液體節(jié)流到中間壓力，節(jié)流后產生汽液混合物，一部分液體繼續(xù)節(jié)流至蒸發(fā)壓力，另一部分氣體進入壓縮機壓縮腔內同原來氣體混合一起被壓縮到排氣壓力。,低壓液體管路,從節(jié)流閥到蒸發(fā)器的管路稱低壓液體管路。低壓液體管路的溫度通常低于環(huán)境溫度，一般都要從環(huán)境中吸熱，如果環(huán)境既是被冷卻的空間，則這部分吸熱量既是有用的制冷量；否則是無效的制冷量，從而導致制冷系統(tǒng)的制冷量及制冷系數(shù)下降。 低壓液體管路的流動阻力的壓力降不影響循環(huán)的制冷量及制冷系數(shù)（如果仍保持原來的蒸發(fā)溫度），但減少了膨脹閥的工作壓差。,吸氣管路,吸氣過熱對系統(tǒng)影響：從蒸發(fā)器到壓縮機的管路就是吸氣管路，吸氣管路中制冷劑的溫度通常比環(huán)境溫度低，即使管路有良好的保溫，也總會有熱量傳入管內，使吸氣過熱。這種過熱所吸的熱量是無效制冷量。這樣會造成單位容積制冷量及制冷系數(shù)降低，功率消耗增加，排氣溫度升高；吸氣管路中流動阻力會造成吸氣壓力（壓縮機吸入蒸汽的壓力）下降，由于壓縮機吸氣壓力下降，導致比容增大，單位壓縮功增加，從而使單位容積制冷量和制冷系數(shù)減小。因此，實際工程中，要注意采取措施，盡量降低吸氣管路傳熱的影響。 循環(huán)的制冷系數(shù)是否增大不能直觀判斷。分折和計算表明，這同制冷劑的種類有關。從實際應用考慮，希望壓縮機吸氣有適當?shù)倪^熱度．其過熱度一般可取5℃。,76,,,,