冷水机组制冷原理.ppt

1,制冷原理,一、制冷基础知识 二、制冷剂、载冷剂、润滑油 三、制冷系统的组成 四、制冷机组工作循环,一、制冷基础知识,1、制冷定义： 制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个温度。,2,2、空调定义： 空气调节简称空调。是研究造成室内空气环境符合一定的空气温度、相对湿度、空气的流动速度、空气的新鲜度、洁净度，并在允许范围内有一定波动的技术。,定义,1. 相关术语,1.1温度 在法定计量单位中，采用热力学温度并允许摄氏温度同时使用。热力学温度符号用T表示，单位符号为K。工程上仍延用摄氏温度(公制)和华氏温度(英制)。摄氏温度用t表示，单位符号为； 华氏温度用表示，单位符号为。三种温度之间的关系如下： 表示温度差和温度间隔时： 表示温度数值时：,3,物质由液态转变为气态的过程称为气化。气化有蒸发和沸腾两不同的方式。 A、蒸发是指在任何温度下液体表面分子汽化成蒸气分子的过程。蒸发在任何压力、任何温度下都可能发生。 B、沸腾是在一定温度和压力下，液态内部形成许多蒸气小泡，并迅速上升，突破液体表面而破裂转化成气体的过程，所以沸腾是液体表面和内部同时进行的剧烈汽化的现象。液态沸腾时的温度称为沸点。液体在沸腾过程中要吸取热量，并保持其湿度不变，要使沸腾过程连续进行，必须连续不断地自外界加入热量。,气化,4,气化,1.2气化,焓是状态参数，在数值上等于系统的热力学能和压缩功之和。焓的符号为H，单位为J HU+PV 式中 U-内能(J)，P-压力(Pa)；V-容积(m3)。 显然P、V及U均为状态参数，故H也是一个状态参数。 制冷系统的分析计算中常用比焓(质量焓)。比焓是焓除以质量，符号为h，单位为J/kg,焓值,5,1.3焓值,潜热是指物质发生相变而温度不变时吸收或放出的 热量。一般潜热要比显热大得多。 制冷循环中，正是利用制冷剂由液体变为蒸气时，从周围物体或空间中吸取汽化潜热，从而实现制冷的。制冷剂在蒸发器内的汽化过程是沸腾过程，但是，人们习惯上称之为蒸发过程。 物质由气态转变为液态的过程称为凝结，因为凝结过程要放出汽化潜热，故通常又称为冷凝。,潜热,6,泡点温度、露点温度,在一定压力下，当溶液加热时，首先达到饱和液体点，此时所对应的状态为泡点，其温度称为泡点温度。 在泡点状态基础上，继续给溶液加热直至全部蒸发完，称为饱和蒸气，此时对应的状态为露点，其温度称为露点温度。,7,工质在热力过程中吸入或放出热量的计算和分析常常要涉及工质的比热容，比热容是工质重要的热力性质之一。 单位质量的物质温度升高1所需要的热量称为该物质的比热容，以符号C表示，单位是J/(kgk)或kJ/(kgk),比热容（比热）,8,4、热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒和转换定律在具有热现象的能量转换中的应用。热力学第一定律指出： 自然界一切物质都有能量，它能够从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和传递过程中能量的总量保持不变。对于任何系统，热力学第一定律一般可表示为： 进入系统的能量 - 离开系统的能量系统能量的变化,热力学第一定律,9,总结自然界中常发生的机械能与热能的相互转换以及热量传递现象，热力学第二定律可表述为： 机械能可以全部变为热，但热却不能无条件地全部转换成机械功。由此可知，利用一个热源(或冷源)无法完成循环过程，也无法实现能量的连续转换。,热力学第二定律,10,5、热力学第二定律,不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。它说明热从低温物体传到高温物体不能自发地进行，要使之实现，必须花费一定的“代价”或具备一定的“条件”(或者说要引起其他变化)，在制冷机或热泵中，此代价就是消耗的功量或热量。反之热从高温物体传到低温物体可以自发地进行，直到两物体达到热平衡为止。,a:正向循环（热机原理）,b:逆向循环（制冷、热泵原理）,热力学第二定律,11,压力类型及换算关系,6、常用压力类型及换算关系,12,功率单位及换算关系,7、功率常用单位及换算关系,13,摄氏温度与华氏温度 F=1.8*+32 =(F-32)/1.8 绝对压力=表压+大气压力 压力 0.1MPa=100Kpa=1.0bar=14.5PSI=1kg/cm2 热量 1kw=860cal/h 1RT(美国）=3024kcal/h=3.516kw,14,常用单位及换算,二、制冷剂、载冷剂、润滑油,15,字母“R”和它后面的一组数字或字母表示制冷剂，根据制冷剂分子组成按一定规则编写,1、制冷剂命名,1、无机化合物 简写符号规定为R7( )( ) 括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。 2、氟里昂和烷烃类 CmH(2m+2) 简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z) 数值为零时省去写，同分异构体则在其最后加小写英文字母以示区别。 正丁烷和异丁烷例外，用R600和R600a(或R601)表示,制冷剂种类,16,3、非共沸混合工质 简写符号为R4( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始若构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分含量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别 4、共沸混合工质 简写符号为R5( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始 5、环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物 简写符号规定：环烷烃及环烷烃的卤代物用字母“RC”开头，链烯烃及链烯烃的卤代物用字母“R1”开头，其后的数字排写规则与氟里昂及烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。,制冷剂种类,17,制冷剂符号举例,制冷剂符号举例,18,1.3.1、热力学性质方面 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 等熵压缩终了温度不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。 1.3.2、迁移性质方面 粘度、密度尽量小。 导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。 蒸发压力大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大,制冷剂的选择原则,19,1.3、制冷剂的选择原则,制冷剂的性质,制冷剂对金属、非金属的作用：氨对钢铁无腐蚀作用，对铜、铝或铜合金有轻微腐蚀作用，但如果NH3中有水存在，则对铜及铜合金（磷青铜除外）有强烈的腐蚀作用；卤代烃含水时会腐蚀金属，故含水的制冷剂和润滑油的混合物能够溶解铜，然后沉积在温度较高的钢铁部件上，形成一层铜膜，这就是所谓的镀铜现象。它会影响压缩机运动部件的配合间隙以及吸排气阀的密封，严重时使压缩机无法工作。 制冷剂的电绝缘性：在封闭式压缩机中，电机的线圈与制冷剂直接接触，要求制冷剂应具有良好的电绝缘性能。 目前常用的制冷剂有：R22、R134a、R407C等。,20,制冷剂的性质,稳定性 与水的溶解性：NH3易溶于水，其水溶液凝固点低于0，故NH3系统中不会出现冰堵现象，但其对金属有腐蚀性；氟系统有水会产生冰堵，另外还会发生水解现象，生成酸性物质，腐蚀金属，降低绕组的电气绝缘性能，故系统中不允许有水。 与润滑油的溶解性：不同制冷剂与润滑油的溶解性不同。NH3与润滑油几乎不溶；R22与矿物油部分互溶，在高温时完全互溶，低温时分层，一层含油多，一层含油少；R12与矿物油完全互溶；R134a与合成油互溶，而与矿物油难溶。 制冷剂与润滑油互溶时，可随制冷剂一起渗透到各个部件，形成良好的润滑，但溶解制冷剂后的油的粘度下降。,21,1.无机物,常用制冷剂氨,22,2、氟利昂 (1) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3） 无毒，不可燃，安全。 与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。 化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更 高，用与R12不同的干燥剂。 (2) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl） 沸点-40.8，凝固点-160。 无毒，无色无味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。 部分与矿物润滑油互溶。 化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。 对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。 属于HCFC类制冷剂，也要被限制和禁止使用。,常用制冷剂氟利昂,23,共沸制冷剂 一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。 一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。 共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。 在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。,混合制冷剂,24,常用混合制冷剂的特性 非共沸制冷剂R401A和R401B 可作为过度性替代物 性能与R12较接近。 2) 非共沸制冷剂R407C 三元非共沸混合制冷剂 能溶于聚醇类和聚酯类润滑油。泡露点温差大，使用时最好将热交换器作成逆流形式 ；低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油 3) 非共沸制冷剂R410A 两元混合制冷剂 泡露点温差仅0.2，可称之为近共沸混合制冷剂。 不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。 具有与共沸混合制冷剂类似的优点。 不能直接用来替换R22的制冷系统。,混合制冷剂特性,25,定义：被冷却物体或空间中的热量是通过一种中间介质传给制冷剂，此中间介质称为载冷剂 （一）选择载冷剂时，应考虑下列一些因素： 在工作温度下应处于液体状态；凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度； 比热容大，在传递一定的冷量时，可使流量减小，因而可以提高循环的经济性； 密度小，粘度小，以降低流动阻力，提高传热效果，减少能耗； 化学稳定性好。在工作温度下不分解，不与空气中的氧气起化学反应，不发生物理化学性质的变化； 无毒、无味、不易燃易爆，化学稳定性好，对金属不腐蚀，不污染环境； 价格低并易获得。,2. 载冷剂,26,常用的载冷剂有空气、水、盐水、有机化合物及其水溶液等。 1、空气： 价格低，易获得，但比热容小（约1kj/kg.K），热导率小，影响使用范围。 2、水： 空调系统适宜的载冷剂，优点是比热容大，热导率大，价格低、易得，但凝固点低，0时就会凝固。因此不能用于0 以下的制冷系统 3、盐水： 盐类，如氯化钠、氯化钙等的水溶液，称为盐水。盐水的冰点比纯水低，因此在蒸发温度低于0 的装置中可用做载冷剂。他主要缺点是对一些金属材料产生腐蚀性。 4、有机载冷剂： 乙二醇、丙三醇、丙三醇的水溶液都是性能较好的低温载冷剂。这些水溶液的冰点都比水的冰点低，对管道、容器等金属材料无腐蚀作用。其中，乙二醇水溶液是使用最为广泛的有机制冷剂。 5、冰蓄冷系统中常用25%乙二醇水溶液。,常用载冷剂的特点,27,盐水溶液选用原则,1、盐水溶液的使用原则是：保证蒸发器中的盐水不结冰，盐水溶液的凝固点不应选的过低，因这样会使密度增加，流动阻力增加，而且比热容减小，输送相同的冷量所需的循环量要增加，使耗功增加。一般盐水溶液的凝固点温度比制冷剂蒸发温度低5左右。 2、盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用，会腐蚀管道和设备，为减小其腐蚀性，可采取以下措施：a. 提高盐的纯度；b. 减少与空气的接触，采用封闭式循环；c. 加缓蚀剂 3、氯化钠、氯化钙对金属有腐蚀作用，因此在使用时应加缓蚀剂，调整溶液的PH值至7-8.5.,28,3.1 润滑油的作用 润滑各运动部件，减少摩擦和摩损； 润 滑：喷 入 的 油 一 部 分 附 着 在 工 作 腔， 转 子 螺 旋 面 之 间， 润 滑 转 子， 并 提 供 轴 承 的 润 滑将运动部件保持较低温度，以提高效率； 冷却作用，喷 入 的 油 呈 微 滴 状， 与 气 体 混 合， 形 成 强 大 的 换 热 表 面， 迅 速 吸 收 气 体 压 缩 热， 冷 却 介 质 和 转 子， 降 低 排 温 在螺杆压缩机转子之间、转子与机体之间形成油膜，起密封作用； 螺杆压缩机中利用润滑油的压差推动滑阀，进行能量调节。 降低噪音,3. 润滑油,29,润滑油的性能指标,（1）在运行状态下，润滑油应有适当的粘度 （2）润滑油的粘度随温度变化要尽量小 适宜的润滑油粘度是确保制冷压缩机正常工作的保证，粘度过低，不能形成适宜的油膜，同时也影响密封性；粘度过高，会造成压缩机耗功过大。另由于压缩机在工作中高温侧润滑油的粘度不应降低过多，在低温侧润滑油的粘度又不应过大，因而润滑油不仅必须具有一定的粘度，又要保证润滑油随温度变化尽量小。 （3）凝固点要低，在低温时有较好的流动性 （4）不含水分、不凝性气体和石蜡 （5）对制冷剂有良好的兼容性，本身具有较好的热稳定性和化学稳定性 因润滑油与制冷剂直接接触，部分随制冷剂一起循环，与电机线圈、密封垫等接触，即要经历压缩机排气的最高温度，又要经历膨胀阀、蒸发器的最低温度。因此要求润滑油具有稳定的化学性质和相溶性，具有优良的低温流动性、润滑性，对环境无污染。 （6）绝缘耐压要高 （7）价格低廉，容易获得,30,润滑油的分类,按制造工艺可分成两大类： （1）天然矿物油：简称矿物油。即从石油中提取的润滑油。它通常具有较小的极性，它们只能溶解在极性较弱或非极性的制冷剂中，如R600a,R12,R22等。 （2）人工合成油：简称合成油。即按照特定的制冷剂的要求，用人工化学的方法合成的润滑油。合成油通常有较强的极性，它们能溶解在极性较强的制冷剂中，如：R134a、R717等。人工合成的润滑油主要有：聚醇类、聚酯类和极性合成碳氢化合物。,31,润滑油与制冷剂的溶解性,制冷剂与润滑油的溶解性是制冷工质的一个重要特性。根据制冷剂与润滑油的互溶性程度，可以把它分成三类： （1）难溶解或微溶解于润滑油 这类制冷剂几乎不溶解于润滑油。它们与润滑油混合时，有明显的分层现象，油很容易从制冷剂中分离出来。属于这类制冷刑酌有R717、NR13、R115和R12的替代物R134a等。 （2）完全溶解于润滑油 这类制冷剂与油溶解成均匀的溶液冷剂的有R11、R12、R113、R500等。 （3）有限溶解于润滑油 这类制冷刑在高温时与油无限溶解，但在低温时制冷剂与油的溶解分为两层，即为供油层和贫油层。属于这类制冷剂的有R 22、R114、R502等。,32,润滑油溶解于制冷剂好处,制冷剂溶解于润滑油有以下好处： 在换热器表面上不会形成油膜，从而避免了油脂对传热的不利影响，润滑油镕解于制冷剂使其凝固点降低，这对于低温系统是有利的；润滑油可随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部位，形成良好的润滑条件；从冷凝器、蒸发器向压缩机回油好等。,33,润滑油溶于制冷剂的缺点,其缺点是：在压缩机长期停车后，制冷工质大量积聚在曲轴箱中压缩机重新起动时，曲轴箱中压力突然下降，工质大量从润滑油中逸出，使润滑油沸腾起泡，形成“奔油”现象，使油压难以建立；制冷剂溶解于润滑油，使润滑油浓度降低，导致润滑表面油膜太薄或形不成油膜而影响其润滑作用；制冷剂与润滑油互溶的溶液，其特性是偏离纯制冷剂特性的，在相同的压力下制冷刑中溶解的润滑油越多，则蒸发温度越高，溶解的润滑油越少则蒸发温度越低，因此在相同的蒸发温度下，其相应的蒸发压力比纯制冷剂低，导致压缩机制冷量下降。在满液式蒸发器中，如果润滑油溶于制冷剂中，沸腾时泡沫多，液面不稳定，会导致浮球阀的供液量失准。制冷剂不溶解或难溶解润滑油，则优缺点与上述情况相反,34,三、制冷系统的组成,1、压缩机 制冷系统核心部件是压缩机。压缩机是从蒸发器中抽吸出蒸发的制冷剂蒸汽并进行压缩的设备，它的功能有： 从蒸发器中抽吸出蒸汽，以维持蒸发器内一定的蒸发压力，同时也就维持了一定的蒸发温度。 将吸入的蒸汽进行压缩，或是说将蒸汽的压力提高，以便在较高的温度下将蒸汽冷却并凝结成液体，制冷剂得以重复使用； 在制冷系统中起其输送制冷剂的作用。,制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图,1.压缩机分类,36,1.1、螺杆式制冷压缩机 分为单螺杆制冷压缩机和双螺杆制冷压缩机。单螺杆主动轮是带槽的转子，从动轮是一星轮，星轮在槽内边转动边产生轴向移动，从而压缩气体。 双螺杆是有一对相互啮合、具有相反转向的螺旋形齿的转子，当这对相互啮合的转子在气缸内作旋转运动时，阴阳转子和气缸壁之间组成的基元容积和位置，随转子的旋转周期性地发生变化，达到吸气、压缩、排气的目的。 螺杆式制冷压缩机也有开启式、半封闭式、全封闭式三种类型。,螺杆式制冷压缩机,37,啮合过程由一个转子和两个星轮完成，运动部件多 加工工艺复杂，导致星轮的型线加工精度较难保证 星轮为复合材质，耐磨性差，星轮磨损会导致冷量大幅衰减,半封闭式单螺杆压缩机,高可靠性、高稳定性,卓越的经济性,独一无二的技术,全封闭螺杆压缩机,半封闭螺杆压缩机,2、离心式制冷压缩机 它是由进口能量调节机构、叶轮转子、扩压器、蜗室、增速器、轴承等部件组成。 其基本工作原理是从蒸发器来的低压蒸气，经离心式制冷机的进气室进入叶轮的吸气口。由于叶轮的高速转动，在离心力的作用下，将叶片间气体高速地往外甩，由于叶轮对气体做功，使气体的速度提高，同时压力也增加。,离心式制冷压缩机,41,NEW,离心压缩机,4、活塞式制冷压缩机 分为开启式、半封闭式、全封闭式三种。 开启式主要由机体、活塞组件、连杆、曲轴、气阀、缸套和轴封等组成。开启式压缩机的曲轴需伸出机体与电机连接，曲轴伸出部位要有轴封，以防制冷剂向外泄漏，也防止外界气体进入制冷系统。 半封闭式压缩机是将机体分成两部分，用螺栓和螺母压紧，检修时可以拆开。 全封闭式压缩机是将压缩机和电动机组成的整体封闭在机壳内，因此比半封闭式具有更好的密封性。但一旦压缩机或电机发生故障，必须将机壳锯开后才能检修，因此检修比较麻烦。 全封闭式压缩机曲轴一般垂直放置，压缩机运动部件的润滑靠曲轴高速旋转时产生的离心力，将润滑油吸入曲轴，并经曲轴油孔送至各润滑部件。对于半封闭和全封闭式压缩机，因其电机与制冷剂和润滑油直接接触，所以对制冷系统内部清洁度和干燥也提出了更高的要求，因系统内部的金属屑和砂粒等杂质，可能会损坏电机的线圈。同时对含水量也有严格要求，因水分和制冷剂起化学反应会产生酸，也会腐蚀电机线圈。,活塞式制冷压缩机,43,3、涡旋式制冷压缩机 涡旋式制冷压缩机是近十几年来发展并处于实用化的一种回转式制冷压缩机。它主要是由两个相错180度的涡旋盘对置而成，其中一个固定涡旋盘，另一个是旋转涡旋盘，它们在几个点上接触，并形成一系列的月牙形容积。 涡旋压缩机具有以下特点： 效率高：排气连续单向进行，吸入气体有害过热小，没有余隙容积，无吸排气阀，阻力小，相邻两腔之间压差小，气体泄漏少； 力矩变化小，振动小，噪音低； 结构简单，体积小，重量轻，可靠性高。 要求加工设备精度高，调心装配技术要求精确，因而技术难度高。,涡旋式制冷压缩机,44,螺杆式压缩机与离心式压缩机的比较： 螺杆机运动部件少，不会发生液击和油击；离心机运动部件多，转速高； 螺杆机不受冷凝压力的影响；对离心机，环境温度升高时，冷凝压力升高，到一定程度会造成制冷剂断流，压缩机间断制冷，即“喘振”。 螺杆机运转平稳，噪音低，突然断电对机器无影响；离心机在突然断电时，高速旋转部件不能骤停，断电后仍要供油，因润滑不足易造成部件损伤。 螺杆机能量调节可做到100%10%无级调节，部分负荷性能最佳，部分负荷运行时耗电量大低于离心机组；离心机也可在100%10%范围内无级调节，但负荷低于40%时易发生喘振，部分负荷时效率下降很快，负荷很小时容易喘振；,压缩机的比较,45,2.冷凝器,冷凝器是一个换热设备，高压、过热的制冷剂蒸汽在冷凝器中放出热量后，凝结成饱和液体或过冷液体，这些热量由空气或水等介质带走。冷凝器上部设有排气挡板，防止气体直接高速冲击换热管束，同时可以合理分配气体制冷剂流量，使换热效率大大提高。同时，在冷凝器底部设有过冷器，可有效的使液体过冷，改善循环效率。 冷凝器中用于冷却制冷剂蒸汽并带走凝结放出的热量的介质称为冷却剂或冷却介质。水作冷却剂就称为冷却水。冷凝器中的冷凝过程是等压过程，其中的制冷剂压力称为冷凝压力，对应的饱和温度称为冷凝温度。,卧式壳管式水冷冷凝器： 它由筒体、管板、冷凝管、端盖等组成。其主要优点是：结构紧凑、传热系数高、冷却水消耗量少、操作管理方便，所以目前几乎所有制冷机组都用这种冷凝器。,壳管式冷凝器,47,水冷冷凝器,48,空冷冷凝器,空冷冷凝器： 它是由风机、电动机、冷凝盘管组成。由于一天内干球温度变化比湿球温度大，当气温下降时，空冷式机组排气压力下降幅度也大，因此在部分负荷时时机组的能耗减小较多。,自然对流空气冷却式冷凝器,冷凝器,蒸发式冷凝器,工作原理： 其实际上是将水冷凝器和冷却塔结合在一起的一种冷凝器。从压缩机排出的高压蒸气排入冷凝盘管内，由水循环系统排出的冷却水通过喷嘴喷淋在盘管外表面上，同时空气流过盘管使一部分冷却水蒸发，蒸发后的水蒸气随空气将管内制冷剂蒸气排出的冷凝热量带走。它主要受环境湿球温度的影响，在同样环境下，湿球温度往往比干球温度低610。这样与水冷凝器相比减少了水泵的能耗和化学水处理设备，与空冷冷凝器相比排出相同的热量只须较小的管传热面积，而且运行时的冷凝压力较低。其耗水量只是水冷冷凝器的1.5%3%。,3.节流机构,节流机构可以是自动的或手动的节流阀（或称膨胀阀）或是毛细管。节流机结构的功能有： 使高压（冷凝压力）液体转变为（蒸发压力）液体，创造在低温低压下气化的条件。 调节蒸发器的供液量。 蒸发器中的蒸发压力（蒸发压力）是由诸多因素确定的，可概括为三方面的因素： 压缩机的吸气能力。如果压缩机的吸气能力增大，必然会使蒸发压力下降；反之，当吸气能力下降，则蒸发压力升高。 蒸发器的传热能力。当传入蒸发器的热量增加，液体汽化速度增加，则蒸发器内压力升高；反之，当传入蒸发器的热量减少，则蒸发压力下降。 节流结构的供液能力。供液量减少，则会使蒸发器内压力下降；反之，当供液量增加，则蒸发压力升高。 影响压缩机的吸气能力，蒸发器的传热能力及节流机构的供液能力的因素又很多，它们之间又互相影响着。蒸发器中的压力和温度将是诸多因素作用下平衡的结果，任一因素的改变，将使蒸发器在新的压力和温度建立新的平衡状态。,热力膨胀阀： 热力膨胀阀是由蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度大小来调节阀的开度。它既起到降压节流的作用，又可以调节制冷剂的流量。分为内平衡式和外平衡式两种。 内平衡式热力膨胀阀主要由感温机构（感温包、毛细管、膜盒）、执行机构（膜片、推杆、阀芯）和调节机构（调整杆、弹簧）三部分组成。 外平衡式热力膨胀阀与内平衡式的区别是在膜片下腔有一根外接平衡管，它与蒸发器出口连通。这样膜片下腔的作用压力不是蒸发器进口压力，而是消除了蒸发器中流动阻力对膨胀阀调节特性的影响。对于流动阻力较大的如干式蒸发器、带分液器的空调机组、低温机组等，宜选用外平衡式热力膨胀阀。 热力膨胀阀的选择要根据所用制冷剂、蒸发温度范围、蒸发器种类和热负荷大小来确定，如选得过小，不能满足制冷量要求，如选得过大，调试困难。,热力膨胀阀,53,外平衡膨胀阀结构,54,电子膨胀阀： 电子膨胀阀是经过微处理机的电子调节器控制，使膨胀阀的功能得到改善。这种阀关闭很严，在液体管路上不需再加电磁阀。蒸发器中的饱和温度（或压力）和过热度，可由各自的传感器来测量，由这两个温差作为调节参数。 电子膨胀阀与热力膨胀阀相比，可减少蒸发器出口的过热度，特别对于部分负荷运行时使压缩功下降，减少了运行费用，但阀的成本高，价格贵。 电动调节阀： 电动调节阀是通过马达带动阀门调节机构，调节阀的开启度来控制阀出口压力及调节供液量大小。,电子膨胀阀,55,电子膨胀阀,56,调制马达、球阀,57,电动执行器,58,毛细管 毛细管在家用冰箱、窗式空调器和小型除湿机中用作节流机构。它是一种小管径（一般0.52.5mm）等截面铜管。液体制冷剂在管内流动时，由于克服管道的磨擦阻力而产生压力降，起到节流作用。 毛细管结构简单、工作可靠、价格低廉，但制冷剂在管内流动的过程十分复杂。经毛细管的流量和出口压力，主要取决于节流前的压力、过冷度、管径和长度。其长度和管径是用图表法来初步确定，再通过试验来确定实际长度。 使用毛细管应注意的几点： 制冷系统不加贮液器，严格控制制冷剂的充注量，系统要求干燥、清洁，多根毛细管并联使用时要加分液器，毛细管直径应均匀。,毛细管,满液式蒸发器：液体制冷剂经过节流装置后进入蒸发器，蒸发器内液位保持一定，换热管浸没在液体制冷剂中。吸热蒸发后的气液混合物中仍有大量液体，故满液式蒸发器出气口都加有吸气挡板，减少吸气中的液体。 满液式蒸发器的特点：满液式蒸发器蒸发管表面被液体湿润，故表面传热系数高，K值大，制冷剂侧阻力小，对于润滑油与制冷剂互溶的情况下，较难回油，另由于壳体内充满制冷剂，故制冷剂的充注量大。 干式蒸发器：由热力膨胀阀或电子膨胀阀直接控制液体制冷剂进入蒸发器的管程，制冷剂在管内完全变成气体，而被冷却的介质则在传热管外流动。 干式蒸发器的特点：干式蒸发器蒸发管部分表面与制冷剂气体接触，故表面传热系数较低，K值较小，制冷剂侧阻力较大，对于润滑油与制冷剂互溶的情况下，回油方便，制冷剂的充注量少，仅为满液式蒸发器的1/21/3。 空气冷却器：将铜管、铝翅片用机械方法胀接起来，铜管内循环制冷剂液体，制冷剂液体与其周围的空气进行热量交换，通过风机将交换的冷量送到所需的场所。,4.蒸发器,60,蒸发器,61,满液式蒸发器,62,其他辅助设备,经济器 在螺杆式压缩机或离心式压缩机制冷系统中，因压缩机有二次补气功能，可以实现经济器循环。其工作过程是冷凝器来的高压液体制冷剂经过第一次节流后，产生的闪发气体进入压缩机二次吸气口，作为中间补气与冷却用，剩余的液体经再次节流后进入蒸发器蒸发。循环中加入经济器后，会使机组运行时效率更高。 气液分离器 在氟里昂制冷装置中，特别是蒸发器的垂直位置高于压缩机机，为了防止液滴与气体一起进入压缩机，在压缩机的吸气管道上装设气液分离器。 气液分离器通常是利用改变气体流速和流向而使气液分离。在U形管上有小孔，使分离出来的油和液滴经小孔带回压缩机，小孔的直径决定于回气管的长度和压缩机制冷量大小，使进入小孔的液体能在回气管中全部气化，这样可避免压缩机产生液击，并能将油带回压缩机。,5.其他,63,高压液态制冷剂通过一次膨胀进入闪发经济器，在经济器内制冷剂气液分离后，气态制冷剂喷射至压缩机，液态制冷剂经二次膨胀，压力降低至蒸发压力，进入蒸发器； 闪发经济器内中压制冷剂蒸汽的排出，降低了进入蒸发器制冷剂的焓值，提高了制冷循环的效率。,经济器如何节能,64,其他辅助设备,油分离器 在压缩机的排气中，难免会带出一部分润滑油。这部分润滑油应能从制冷剂中分离出来，以免带入系统，影响制冷装置的正常工作。 油分离器的作用一方面是将油从制冷剂中分离出来，另一方面是将分离出来的油送回压缩机，以保证压缩机安全可靠的运行。 油分离器按其工作原理分为过滤式、填料式、离心式和洗绦式等。在氟里昂系统中常用过滤式或填料式。其原理是：当压缩机排气进入油分离器后，由于筒体的截面积大而使气体流速降低，同时又改变流向，将油从高压气体中分离出来，沉积在容器底部。当油位达到一定高度时，将油排回压缩机。,其他,65,贮液器 贮液器是用于贮存由冷凝器来的液体制冷剂，以适应工况变化时制冷系统中所需制冷剂量的变化，并减少每年的制冷剂补充次数。 干燥过滤器 水在氟里昂中溶解度很小，当制冷系统中含有水份时，会腐蚀金属材料，另当蒸发温度低于0时，会在节流装置中产生冰堵。 干燥过滤器是将干燥器和过滤器做成一体，干燥器中的干燥剂可用来吸收水份，过滤器用来清除系统中的金属屑、氧化皮等机械杂质。,其他辅助设备,其他,66,其他辅助设备,电磁阀 电磁阀只有全开或全关两个位置，在制冷装置中大多用于膨胀阀之前的液体管路上，与压缩机联动，当压缩机启动时，打开电磁阀供液，当压缩机停机时切断供液管路。在有能量调节的制冷系统中，通过切断或接通上卸载管路来实现压缩机的能量调节。 电磁阀分为直接作用式和间接作用式。 直接作用式作用原理是：当电磁阀线圈通电时，将铁芯吸起，使阀打开，当电源切断时，磁力消失，铁芯靠自重和弹簧作用力下落，将阀关闭。 间接作用式工作原理是：当线圈通电时，产生磁力将铁芯吸起，打开辅助阀，使活塞上腔压力经辅助阀与阀后压力平衡，活塞在压差作用下开启。当线圈断电后，磁力消失，铁芯靠自重下落将辅助阀关闭，气流在活塞上下形成均压，在弹簧力和自重作用下将阀关闭。,其他,67,四、制冷机组工作循环,单机蒸汽压缩式制冷循环系统如下图所示。它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。 在整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用，造成蒸发器中低压力；是整个系统的心脏；节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂的流量；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断地从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完成整个制冷循环。,68,制冷循环图,69,排气管路,由压缩机到冷凝器之间的管路称排气管路。这段管内的制冷剂温度一般比周围环境温度要高，因此向外散热，排气管路热交换不会引起性能的改变，仅仅减少了冷凝器中的热负荷。但对制冷系数、制冷量并无有害影响，故在制冷系统中排气管一般不予保温。压力降是有害的，它增加了压缩机的压力比及比功，使容积效率降低，制冷系数下降； 排气管内的流动阻力会导致压缩机排气压力（压缩机压缩终点的压力）升高，所升高的压力p用于克服管路阻力（如图2-11所示），从图上不难看到，排气管的流动阻力使循环的单位压缩功增加，排气温度升高。 压缩机排气压力升高和吸气压力降低都会导致压缩机实际质量流量减少，使得制冷系统的制冷量下降。 不凝性气体的存在对制冷循环性能的影响 系统中存在不凝性气体，往往积存于冷凝器上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不凝性气体的存在将使冷凝器内压力增加，从而导致压缩机排气压力提高，比功增加，制冷系数下降，容积效率下降。,高压液体管路,从冷凝器到节流阀的液体管称高压液体管路。如果液体管内的比环境温度高，则向环境放热，管内液体被冷却，相当于节流前过冷却的作用，使液体过冷度增加，制冷量增加。这对制冷循环是有利的，系统的制冷量及制冷系数增加；反之，当液体管内的温度比环境温度低，则液体从环境吸热，减少了液体过热度，使制冷系统的制冷量及制冷系数减小，有时还可能使部分液体汽化，导致膨胀阀工作不稳定。 高压液体管的流动阻力并不影响制冷量及制冷系数，但是，对于过冷度不大的循环，流动阻力造成的压力降可能使部分液体汽化，从而影响膨胀阀的工作。实际系统中的流动阻力，不会产生显著的压力降，而是高压液体管向上走时，由于高压差引起的压力降相当显著，在制冷系统设计时要充分给予考虑。液体管过大的压力降还会降低膨胀阀工作压力差，导致膨胀阀的液体通过能力降低。,液体过冷,1、将节流阀前的液态制冷剂进行再冷却，使其温度降到冷凝温度以下，称为液体过冷。 2、通常取过冷温度比同压力下的冷凝温度低3-5。液态制冷剂过冷后，减少了节流后的湿蒸气的干度，循环的单位制冷量增大。因此，采用液体过冷，对提高循环的性能指标总是有利的。此外，采用液体过冷，还可以防止制冷剂液体在节流机构前气化，保证节流机构工作稳定。 实现过冷的办法有：适当增加冷凝器的传热面积，使一部分传热面积用于过冷；增设专门的过冷设备（过冷却器）。冷凝器出来的饱和液体经过冷却器进行过冷，再经膨胀阀节流，然后进入蒸发器中汽化制冷。循环的其它部分与饱和循环相同。,经济器,经济器的作用是将高压液体节流到中间压力，节流后产生汽液混合物，一部分液体继续节流至蒸发压力，另一部分气体进入压缩机压缩腔内同原来气体混合一起被压缩到排气压力。,低压液体管路,从节流阀到蒸发器的管路称低压液体管路。低压液体管路的温度通常低于环境温度，一般都要从环境中吸热，如果环境既是被冷却的空间，则这部分吸热量既是有用的制冷量；否则是无效的制冷量，从而导致制冷系统的制冷量及制冷系数下降。 低压液体管路的流动阻力的压力降不影响循环的制冷量及制冷系数（如果仍保持原来的蒸发温度），但减少了膨胀阀的工作压差。,吸气管路,吸气过热对系统影响：从蒸发器到压缩机的管路就是吸气管路，吸气管路中制冷剂的温度通常比环境温度低，即使管路有良好的保温，也总会有热量传入管内，使吸气过热。这种过热所吸的热量是无效制冷量。这样会造成单位容积制冷量及制冷系数降低，功率消耗增加，排气温度升高；吸气管路中流动阻力会造成吸气压力（压缩机吸入蒸汽的压力）下降，由于压缩机吸气压力下降，导致比容增大，单位压缩功增加，从而使单位容积制冷量和制冷系数减小。因此，实际工程中，要注意采取措施，尽量降低吸气管路传热的影响。 循环的制冷系数是否增大不能直观判断。分折和计算表明，这同制冷剂的种类有关。从实际应用考虑，希望压缩机吸气有适当的过热度其过热度一般可取5。,76,