【文章內(nèi)容簡介】 7 31 8 31 8 30 9 30 9 制冷原理與設(shè)備 29 10 29 10 28 11 28 11 27 12 27 12 26 13 26 13 25 14 25 14 24 15 24 15 23 16 23 16 22 17 22 17 21 18 21 18 20 19 20 19 19 20 19 20 18 21 18 21 17 22 17 22 16 23 16 23 15 24 15 24 14 25 14 25 13 26 13 26 R717（氨）、 R22飽和狀態(tài)溫度、壓力對照表（參考） 制冷原理與設(shè)備 12 27 12 27 11 28 11 28 10 29 10 29 9 30 9 30 8 31 8 31 7 32 7 32 6 33 6 33 5 34 5 34 4 35 4 35 海拔高度超過 1000米的地區(qū)表壓值應(yīng)修正。 R717（氨）、 R22飽和狀態(tài)溫度、壓力對照表（參考） 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 第一節(jié) 單級壓縮蒸汽式制冷循環(huán) 制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)相繼經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流（膨脹機構(gòu)：毛細(xì)管、膨脹閥）、蒸發(fā)四個過程，便完成單級壓縮制冷循環(huán)，即達(dá)到制冷的目的。 單級壓縮制冷循環(huán)原理圖： 可以簡單地用圖 19來表示。 單級壓縮制冷循環(huán)的主要設(shè)備： 在制冷循環(huán)中， 蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥 是必不可少的四大部件： 低壓蒸氣 壓縮 高壓蒸氣 冷凝 高壓液體 膨脹 低壓液體 蒸發(fā) 低壓蒸氣 過程狀態(tài)變化： 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 1）蒸發(fā)器： 制冷劑在低壓（蒸發(fā)壓力）下以較低 的溫度（蒸發(fā)溫度）蒸發(fā)，吸收被冷卻物質(zhì)的熱量實現(xiàn)制冷，是向外輸送冷量的設(shè)備。 2）壓縮機： 是系統(tǒng)的心臟，起到輸送制冷劑蒸汽 的作用，同時保證蒸發(fā)器在低壓下運行、冷凝器在高壓（冷凝壓力）下運行。是輸入功的設(shè)備。 3）冷凝器： 制冷劑蒸汽在高壓下將從蒸發(fā)器吸收 的熱量以及壓縮功轉(zhuǎn)化的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，冷凝成溫度較高的（冷凝溫度）液體，是放出熱量的設(shè)備。 4）節(jié)流閥： 將從冷凝器冷凝的制冷劑液體節(jié)流降壓（降到蒸發(fā)壓力）后進(jìn)入蒸發(fā)器，同時控制和調(diào)節(jié)制冷劑的流量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩部分。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 開利專利電子膨脹閥： 步進(jìn)電機 襯套 螺絲桿 電線 液體入口 至蒸發(fā)器 槽 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 在實際的制冷系統(tǒng)中，為了提高運行的經(jīng)濟性、可靠性和安全性，還設(shè)有一些輔助設(shè)備，如： 164。、 氣液分離器； 164。、 油分離器； 164。、 油冷卻器； 164。、 空氣分離器； 164。、 貯液器； 164。、 集油器； 164。、 過濾器； 164。、 安全附件、閥門等。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 實際運行中的影響因素： 1）液體過冷對循環(huán)性能（制冷效率）的影響 獲得液體過冷的方法很多，但可能增加設(shè)備或運行成本，所以通過提高過冷度來提高循環(huán)經(jīng)濟性應(yīng)進(jìn)行綜合考慮。 液態(tài)制冷劑在節(jié)流膨脹時，由于節(jié)流損失，要產(chǎn)生一定程度的閃氣現(xiàn)象，使單位制冷劑減小。為補償這種損失，在實際冷循環(huán)，在一定壓力下將飽和液體制冷劑進(jìn)一步冷卻，使其溫度低于冷凝壓力下所對應(yīng)的飽和溫度，成為過冷液體，這樣的制冷循環(huán)稱為冷循環(huán)。過冷度一般為 3~5℃ 。 實際制冷工藝中，常采用如下措施來實現(xiàn)液體過冷： 在冷凝器中過冷，主要是在冷凝器低部補插 5根高效傳熱管； 用過冷器過冷，常利用溫度較低的深井水通過串接于冷凝器后面的過冷器； 回?zé)崞髦羞^冷，在回氣管道上裝一個回?zé)崞鳎庖簾峤粨Q器）。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 有一定的吸氣過熱度是壓縮機安全運行的條件。吸氣過熱度過大會引起排氣溫度過高。增加壓縮機耗電、增加冷凝器熱負(fù)荷。 應(yīng)當(dāng)注意：盡管蒸氣過熱對循環(huán)的經(jīng)濟性有不利影響，但在大多數(shù)的情況下還是需要有適當(dāng)?shù)倪^熱度，不然的話，可能會有未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機造成液擊事故。吸入蒸氣允許的過熱度與所使用的制冷劑種類有關(guān)。對于氨來說，由于氨的比熱較小，比容較大，過熱后排氣溫升較大，所以過熱度不宜過大，一般可取5℃ 左右（有害過熱）。 2）吸氣過熱對循環(huán)性能的影響 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 3）熱交換及壓力損失對循環(huán)性能的影響 減少管道、閥門的壓力損失； 減少低溫管道、低溫設(shè)備的冷量損失（保溫）； 4）不凝性氣體對循環(huán)性能的影響 一般來說，空氣等不凝性氣體都存積在冷凝器的上 部，占據(jù)一定的冷凝空間，減小換熱面積，同時，使冷凝壓力提高，壓縮機功耗增加，冷量減小。對氨系統(tǒng)增加爆炸的可能性。所以，要及時排放系統(tǒng)中的不凝性氣體。 氨系統(tǒng)采取空氣分離器放空氣。 小型的氟系統(tǒng)通過冷凝器上的放空氣閥進(jìn)行排放。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 運行工況與經(jīng)濟性的關(guān)系 1）蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度變化 冷凝溫度升高，制冷量減少，功率增加，經(jīng)濟性降低。反之亦然。 2）冷凝溫度不變，蒸發(fā)溫度變化 蒸發(fā)溫度降低，制冷量降低；經(jīng)濟性降低。反之亦然。 根據(jù)上面的分析，要提高制冷系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性， 在運行時要盡量降低冷凝溫度（但要作整體的經(jīng)濟性分析）和提高蒸發(fā)溫度（但要能滿足被冷卻物的溫度要求）。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 單級制冷循環(huán)適用的范圍（參考） 活塞機： 冷凝溫度不超過 40℃ ，蒸發(fā)溫度不低于 25℃ ；壓比不超過 8（或 10）。 螺桿機： 冷凝溫度不超過 43℃ ，蒸發(fā)溫度不低于 40℃ 。 遵守產(chǎn)品使用說明書的規(guī)定。 從經(jīng)濟性上考慮一般推薦：冷凝溫度不超過 40℃，蒸發(fā)溫度不低于 25℃ 。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 第二節(jié) 兩級（雙級）壓縮蒸汽式制冷循環(huán) 在制冷循環(huán)中，單級制冷系統(tǒng)用于低蒸發(fā)溫度時，壓縮比增大。當(dāng)壓比過大時：壓縮機壓縮過程中內(nèi)部泄漏增加，輸氣系數(shù)明顯降低。 對于活塞壓縮機，由于余隙容積的存在，當(dāng)壓比達(dá)到 20時，壓縮機幾乎不吸氣。耗功增加，排氣溫度升高。 節(jié)流損失增大，壓縮機制冷量減小。排氣溫度高，潤滑油變稀，潤滑條件減弱，甚至油會出現(xiàn)結(jié)碳現(xiàn)象。 1 為什么要采用雙級壓縮 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 排氣溫度高是限制活塞壓縮機壓縮比的最大因素。 排氣溫度高，使冷凍機油汽化、油蒸氣大量進(jìn)入系統(tǒng)，影響換熱器的換熱效果。 一般來說，單級氨制冷壓縮機壓比不超過 8，氟機不超過 10。若要達(dá)到比較低的蒸發(fā)溫度，就要采用雙級壓縮甚至多級壓縮。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 2 、雙級壓縮制冷循環(huán)的原理 雙級壓縮制冷循環(huán)是將壓縮過程分為兩個階段進(jìn)行。來自蒸發(fā)器的低壓氣體（壓力為 P0）先經(jīng)過低壓級壓縮機壓縮至中間壓力（ Pm），經(jīng)過中間冷卻器冷卻后再進(jìn)入高壓級壓縮機，壓縮到冷凝壓力（ Pk）排入到冷凝器中。兩個階段的壓縮比各自都保持在 10以內(nèi)。 例如 35/+35℃ 系統(tǒng)：蒸發(fā)溫度 35℃ ，蒸發(fā)壓力（絕對壓力） ；冷凝溫度 +35℃ ，冷凝壓力（絕對壓力）； 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 雙級壓縮制冷循環(huán)由于節(jié)流級數(shù)和中間冷卻方式不同而有不同的循環(huán)形式。有兩級節(jié)流和一級節(jié)流，中間完全冷卻和中間不完全冷卻。下面介紹兩種常用雙級壓縮循環(huán)。 采用單級循環(huán)： 壓比 ； 采用雙級循環(huán)： 中間壓力取為： （絕對壓力）； 壓比： 高壓級 ； 低壓級 。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 3 一級節(jié)流中間完全冷卻雙級循環(huán) 通常雙級壓縮氨制冷系統(tǒng)采用中間完全冷卻循環(huán)。 A— 低壓級壓縮機 B— 高壓級壓縮機 C— 冷凝器 D— 中間冷凝器 E— 蒸發(fā)器 F、 G— 節(jié)流閥 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 4 一級節(jié)流中間不完全冷卻雙級循環(huán) 通常雙級壓縮 R22系統(tǒng)采用中間不完全冷卻。 單級螺桿壓縮機的經(jīng)濟器系統(tǒng)可以看作中間不完全冷卻雙級循環(huán)。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 5 實現(xiàn)雙級壓縮的辦法 1）多臺壓縮機組成的雙級系統(tǒng)（雙級配搭），其中一臺或幾臺作為低壓級，一臺作為高壓級； 2）由一臺壓縮機組成的單機雙級系統(tǒng)，如單機雙級活塞制冷壓縮機和單機雙級螺桿制冷壓縮機。 3）通常高、低壓級的體積排氣量之比為 1： 2或 1： 3。并以Pm=√P 0 Pk 時最為經(jīng)濟。 制冷原理與設(shè)備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 6 采用雙級壓縮制冷循環(huán)的特點 由于各級壓比均減小，壓縮機的輸氣系數(shù)大大提高。 采用中間冷卻，降低了高壓級排氣溫度，改善了壓縮機潤滑條件。 功耗降低。例如， t0=30℃,tk=30℃ 時，采用雙級壓 縮的功耗要比采用單級壓縮減少功耗 12 %。 采用雙級壓縮要比單級壓縮多一臺壓縮機、一個中間 冷卻器、一只節(jié)流閥，投資成本增加。因此，只有在低蒸發(fā)溫度時采用雙級壓縮才較為合理。 制冷原理與設(shè)備 四、制冷機及輔助設(shè)備 第一章 輔助設(shè)備 冷凝器是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的四大部件之一，是將壓縮機排放的高溫制冷劑氣體冷凝成飽和或過冷液體的設(shè)備。通過冷凝器，將熱負(fù)荷（制冷場所、電機功耗）傳遞給環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）。 1）、冷凝器的傳熱 A、制冷劑側(cè) 油膜的影響：氟利昂系統(tǒng)中，油和制冷劑在冷 凝器中互溶，對傳熱沒有影響；在氨系統(tǒng)中，油膜會嚴(yán)重影響換熱，必須及時排放冷凝器底部的存油。 不凝性氣體的影響：會占據(jù)一定的換熱空間并提高冷凝壓力，應(yīng)及時排放。氨系統(tǒng)必須通過空氣分離器排放，氟系統(tǒng)可以通過冷凝器上部的放空氣閥排放。 冷凝器 第一節(jié) 傳熱設(shè)備 制冷原理與設(shè)備 四 、制冷機及輔助設(shè)備 制冷劑充注量：過多的制冷劑充注量會減少冷凝空間，導(dǎo)致冷凝壓力升高，應(yīng)控制。 B、冷卻介質(zhì)側(cè)（水或空氣） 冷卻介質(zhì)流速的影響：適當(dāng)?shù)牧魉贂岣叻艧嵯禂?shù)并降低污垢的沉積。水為冷卻介質(zhì)的，水的流速為 ～ （氨，鋼管），或小于 （氟，銅管）；空氣為冷卻介質(zhì)的，空氣流速為 2～ 4m/s。 污垢的影響：污垢的導(dǎo)熱系數(shù)比較小，會影響熱量的傳遞，應(yīng)當(dāng)盡量避免并及時排除。水冷式冷凝器水側(cè)污垢包括水垢、銹蝕、泥沙等。對水質(zhì)較差的，應(yīng)采取軟化處理或用水池沉積泥沙。冷凝器的水路一般走管程，可以采取機械式清洗或化學(xué)方法清洗。風(fēng)冷式冷凝器空氣側(cè)的污垢主要有灰塵、油污和銹蝕物等。要采取防塵、防腐處理。 制冷原理與設(shè)備 四 、制冷機及輔助設(shè)備 1）、冷凝器的結(jié)構(gòu) 冷凝器的類型很多，按其帶走熱量的方式，可分為三類： 水冷式冷凝器由于采用水作為冷卻介質(zhì)，而水溫通常又比較低，所以可以獲得較低的冷凝溫度，有利于提高制冷能力，降低運行費用，應(yīng)用十分廣泛。水冷式冷凝器又分為立式和臥式兩種。 立式冷凝器： 冷凝器頂部裝有配水箱，可以將水均勻地分配給各個管口的分水頭，沿管內(nèi)壁螺旋狀流下，與管外的高溫氣體進(jìn)行熱交換。制冷劑蒸氣放出熱量后，冷凝成液體后沿管外壁流下沉積在冷凝器底部，經(jīng)液體管路流入貯液器。冷凝器底部裝有放油閥。 A、水冷式冷凝器 制冷原理與設(shè)備 四 、制冷機及輔助設(shè)備 立式冷凝器的優(yōu)點是：占地面積小，可以安裝在室外；易清洗，且不必停止工作；不易堵塞，對水質(zhì)要求不高。 缺點是：耗水量大，水泵功率大；管子易腐蝕，且泄漏不易被發(fā)現(xiàn)。 臥式冷凝器：臥式冷凝器的兩端管板外面用端蓋封閉，端蓋上鑄有分水隔板，把全部管束分隔成幾個管組（或流程）。冷卻水從一端的端蓋進(jìn)入后，順序流過每個流程，最后從同一端蓋上部流出。這樣可提高管內(nèi)水的流速，提高水側(cè)的放熱系數(shù)。冷凝器端蓋上