制冷原理及相关设备课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,制冷原理及相关设备,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,制冷原理及相关设备,*,制冷原理及相关设备,2,一、制冷简介,制冷技术是为了适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。,制冷作为一门科学是指,用人工的方法在一定的时间和一定的空间内,将某物体或流体冷却，,使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。,因此，制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。,按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以下几个领域：,120K,以上，普通制冷；,12020K,，深度制冷；,200.3K,，低温制冷；,0.3K,以下，超低温制冷。,注,：,K,：开尔文，热力学温度单位；,热力学温度,=,摄氏温度,+273K,GWP,:,温室效应指数，表示物质造成温室效应危害的程度；,ODP,:,臭氧层衰减指数，表示物质造成臭氧层破坏危害的程度；,3,制冷剂是制冷机中的工作流体，,按化学成分，主要有三类：无机物、氟利昂、碳氢化合物,。为了书写和表达方便，制冷机符号有字母,R,和后面的数字、字母组成。,无机化合物,符号为,R7()(),括号中填该化合物的分子量。如二氧化碳,CO2,，用,R744,表示；一氧化二氮,N2O,，用,R744a,表示；氨气,NH3,，用,R717,表示。,氟利昂和烷烃类,氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总成，烷烃化合物的分子通式为,CmH2m+2,，氟利昂的分子通式为,CmHnFxClyBrz,。随着氟利昂的使用，科学家发现氯氟烃是引起引起臭氧层破坏和温室效应的危害物质。,1987,年签署了“关于臭氧层衰减的蒙特利尔协定”，该协定规定了限制和禁止生产对臭氧层破坏大的物质，,R11,、,R12,、,R113,等是首批受禁物质，到,21,世纪完全停产。,R22,最终也将被禁止。,环保制冷剂的应用逐渐增加：,R410A,、,R134A,、,R407C,、,R152A,。,4,二、制冷常用名词解释,焓是湿空气的一个重要参数。是一个内能与压力位能之和的复合状态参数。,在空调过程中，湿空气的状态经常发生变化，焓可以很方便确定该状态变化过程中的热交换量。湿空气的变化过程是定压过程，焓差等于热交换量。,比热：任何物质当加进热量，它的温度会升高。但相同质量的不同物质，升高同样温度时，其所加进的热量是不一样的。为相互比较，把,l kg,水温度升高,1,所需的热量定为,4.19kJ,。以此作为标准，其它物质所需的热量与它的比值，称为比热。,如,l kg,水温度升高,l,需,4.19kJ,，则比热值为,4.19kJ/kg,。,5,摄氏温度：在标准大气压下，把水的冰点作为,0,度，沸点作为,100,度，在,0,度与,100,度之间均衡的刻成,100,格，每格为,l,度，以符号表示。,华氏温度 在标准大气压下，把水的冰点定为,32,度，而沸点定为,212,度、二者之间均衡的刻成,180,格，每格为,l,度，以符号,o,F,表示。,开氏温度,(,又称绝对温度,),它以摄氏温标为基础、把水的冰点定为,273.15,度，水的沸点定为,373,15,度，理论上把物质中分子全部停止运动之点作为,0,度，以符号,K,表示。,华氏换算摄氏：,o,F=(*9/5)+32,摄氏换算成华氏：,t=(,o,F-32)*5/9,开氏与摄氏的关系：,K=t+273.15,6,露点温度：,在一定大气压力下，含湿量,d,不变时空气中的水蒸汽凝结为水,(,凝露,),的温度。,在,d,不变时，空气温度下降，由未饱和状态变为饱和状态，此时空气的相对湿度,j=1O0,。在空调技术中，把空气降温至露点温度，达到除湿干燥空气的目的。,7,热量之间的单位换算关系,l kcal(,千卡,),4.187kJ(,千焦耳,),1 kcal(,千卡,),3.968 Btu/h(,英热单位,),1 kW(,千瓦,),860 kca1,h(,千卡时,),1 kW(,千瓦,),0.2884 US.RT(,美国冷吨,),1 kW(,千瓦,),3412.48 Btu/h(,英热单位,),8,显热是能够被感测到的热量。它能导致物质的温度发生变化，但不改变其状态。,对固态、液态或气态的物质加热，只要它的形态不变，则热量加进去后，物质的温度就升高，加进热量的多少在温度上能显示出来，如对液态的水加热，只要它还保持液态，它的温度就升高；因此，显热只影响温度的变化而不引起物质的形态的变化。,潜热是指吸收或放出热量时只改变物质的状态，而不改变其温度。,对液态的水加热，水的温度升高，当达到沸点时，虽然热量不断的加入，但水的温度不升高，一直停留在沸点，加进的热量仅使水变成水蒸气，即由液态变为气态。如计算机房中、工作人员人体发热以及换气带进来的空气含湿量，这些热量称为潜热。,汽化潜热是指物质从液态变为气态时所需的热量。,液态潜热是指物质从气态变为液态放出的热量,全热,=,显热,+,潜热,9,导热系数是表示一种材料传导热量能力的一个物理量。,如两块同样厚的材料，一块是铜块，一块是软木块，把它们放在比本身温度高的环境中，可立即感觉到铜块温度升高，而对软木块则在短时间内感受不到。这说明两种材料对热量传导的能力不同，把这种材料对热量的不同传导能力以数字表示就称为导热系数，其数值等于：当材料层的厚度为,l m,，两边温度差为,1,，在,1 h,内通过,l m2,表面积所传导的热量，以符号,l,表示，单位是,kcal,mh,，国家法定单位是,W,mK,或用,J,mhK,表示，它们之间的换算关系是：,1W,mK=0.860 kcal,mh,。,不同材料有不同导热系数，它与材料的成份、密度、分子结构等因素有关。,同一种材料，影响其导热系数的主要因素是密度和湿度。密度大则导热系数大，湿度大则导热系数亦大。,10,饱和温度：在气液两相共存状态下，其压力对应的冷媒温度。每一种冷媒的温度和压力之间有种固定的对应关系。,过热度：是指在某一定压力下所测量的温度与该气体饱和温度之间的差。,由于液体不可以被压缩，而压缩机工作时在高速运转，如果压缩机吸入含有液体的制冷剂，会冲击压缩机，造成压缩机损坏（这种情况我们称之为：液击），所以压缩机吸气需要带有一定的过热度。,吸气过热度,：指吸气管温度与蒸发器饱和蒸发温度之差。,过冷度：,液体在工作压力下实际温度和在这个压力下饱和温度之间的差值。,过冷度是指冷凝温度和冷凝器冷凝饱和温度之间的差值。,11,压力：气,体,体由分子,组,组成，亿,万,万分子在,无,无规则的,运,运动中，,频,频繁撞击,容,容器内壁,，,，在内壁,单,单位表面,积,积上垂直,产,产生的力,称,称为压力,。,。,压力分三,种,种：用仪,表,表测定的,压,压力,(,称工作压,力,力，即表,压,压力,),、当地大,气,气压和绝,对,对压力。,其,其相互关,系,系：,绝对压力,当地大,气,气压十工,作,作压力,12,静压：由,于,于空气分,子,子不规则,运,运动而撞,击,击于管壁,上,上产生的,压,压力称为,静,静压。,计算时，,以,以绝对真,空,空为计算,零,零点的静,压,压称为绝,对,对静压。,以大气压,力,力为零点,的,的静压称,为,为相对静,压,压。空调,中,中的空气,静,静压均指,相,相对静压,。,。静压高,于,于大气压,时,时为正值,，,，低于大,气,气压时为,负,负值。,动压：指,空,空气流动,时,时产生的,压,压力，只,要,要风管内,空,空气流动,就,就具有一,定,定的动压,，,，其值永,远,远是正的,。,。,全压是静,压,压和动压,的,的和,13,三、制冷,原,原理（,蒸汽压缩,式,式制冷,）,空调机组,的,的四大件,：,：压缩机,、,、节流装,置,置、蒸发,器,器、冷凝,器,器,空调器的,“,“两器”,：,：“两器,”,”是指空,调,调器的蒸,发,发器和冷,凝,凝器，是,根,根据使用,功,功能不同,划,划分的。,构,构成“两,器,器”的原,材,材料主要,是,是作为制,冷,冷剂流经,通,通道的铜,管,管和增大,换,换热面积,的,的铝箔，,其,其中铜管,又,又分为光,管,管和内螺,纹,纹铜管，,因,因为内螺,纹,纹铜管内,有,有螺纹状,沟,沟槽，可,使,使制冷剂,流,流动更剧,烈,烈，所以,换,换热能力,也,也更强；,铝,铝箔也分,为,为普通光,箔,箔和亲水,铝,铝箔。因,为,为普通光,箔,箔容易在,相,相邻铝箔,之,之间形成,桥,桥式连接,，,，所以换,热,热效率没,有,有亲水铝,箔,箔高。,14,蒸发器,在室内机,的,的作用是,使,使节流后,的,的低压制,冷,冷剂在蒸,发,发器吸收,流,流经管簇,外,外侧的空,气,气的热量,，,，达到制,冷,冷降温的,目,目的；,冷凝器,在室外机,内,内，作用,是,是使压机,排,排出的高,温,温高压气,体,体制冷剂,，,，经过冷,凝,凝器向管,簇,簇外的空,气,气放热，,将,将室内热,量,量排至室,外,外。,15,节流装置,：,：,通过冷凝,器,器后的液,体,体氟利昂,流,流过极细,的,的毛细管,时,时得到减,压,压，由高,压,压、高压,状,状态转为,低,低温、低,压,压状态，,从,从而在进,入,入蒸发器,后,后可立即,汽,汽化。,常用节流,装,装置：毛,细,细管、电,子,子膨胀阀,（,（,EXV,）、热力,膨,膨胀阀、,孔,孔板、阀,芯,芯,16,简单制冷,原,原理图,17,制冷剂在,蒸,蒸发器内,与,与被冷却,对,对象发生,热,热交换，,吸,吸收被冷,却,却对象的,热,热量并汽,化,化，产生,的,的低压蒸,汽,汽被压缩,机,机吸入，,经,经压缩后,高,高压排出,。,。压缩过,程,程需要消,耗,耗能量。,压,压缩机排,出,出的高温,高,高压气体,工,工质在冷,凝,凝器被常,温,温冷却介,质,质（水或,空,空气）冷,却,却，凝结,成,成高压液,体,体。高压,液,液体流经,节,节流装置,时,时节流，,变,变成低温,低,低压湿蒸,汽,汽（汽液,两,两相状态,）,），进入,蒸,蒸发器，,其,其中的低,压,压液体在,蒸,蒸发器中,再,再次汽化,制,制冷。如,此,此周而复,始,始。,18,制冷循环,四,四个过程,中,中冷媒压,力,力、温度,、,、状态变,化,化：,压缩：从,蒸,蒸发器出,来,来的低温,、,、低压气,体,体通过压,缩,缩机做功,变,变为高温,、,、高压气,体,体；（压,力,力升高，,温,温度升高,，,，物质状,态,态不变）,冷凝：通,过,过换热器,冷,冷却，将,高,高温、高,压,压气体变,为,为高温、,高,高压液体,；,；（压,力,力升高，,温,温度下降,，,，气态变,为,为液态）,节流：冷,媒,媒经过节,流,流原件后,，,，由高温,、,、高压液,体,体变为低,温,温、低压,液,液体（压,力,力降低、,温,温度降低,，,，物质状,态,态不变）,蒸发：通,过,过换热器,，,，将低温,、,、低压液,体,体变为低,温,温、低压,气,气体；（,压,压力不,变,变，温度,升,升高，液,态,态变为气,态,态）,19,热泵机系,统,统原理图,20,制冷循环,：,：,压缩机将,蒸,蒸发器内,的,的低温低,压,压的制冷,剂,剂蒸气吸,入,入压缩机,内,内，经压,缩,缩后成为,高,高温高压,的,的气体排,入,入冷凝器,；,；在冷凝,器,器内，高,温,温高压的,制,制冷剂气,体,体与室外,空,空气进行,热,热交换，,把,把热量传,给,给空气后,冷,冷凝成为,高,高温高压,的,的制冷剂,液,液体，再,经,经过毛细,管,管节流降,温,温降压后,进,进入蒸发,器,器，进入,蒸,蒸发器的,气,气液两相,制,制冷剂在,蒸,蒸发器中,完,完全蒸发,，,，从而冷,却,却室内空,气,气；从蒸,发,发器中出,来,来的蒸气,再,再次被压,缩,缩机吸入,压,压缩，这,样,样周而复,始,始地连续,循,循环，被,冷,冷却的空,气,气在送风,机,机的作用