【文章內容簡介】 7 31 8 31 8 30 9 30 9 制冷原理與設備 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)內相繼經過壓縮、冷凝、節(jié)流（膨脹機構：毛細管、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)，吸收被冷卻物質的熱量實現制冷，是向外輸送冷量的設備。 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化的熱量傳遞給冷卻介質，冷凝成溫度較高的（冷凝溫度）液體，是放出熱量的設備。 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）后進入蒸發(fā)器，同時控制和調節(jié)制冷劑的流量，并將系統(tǒng)分為高壓側和低壓側兩部分。 制冷原理與設備 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，為了提高運行的經濟性、可靠性和安全性，還設有一些輔助設備，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，但可能增加設備或運行成本，所以通過提高過冷度來提高循環(huán)經濟性應進行綜合考慮。 液態(tài)制冷劑在節(jié)流膨脹時，由于節(jié)流損失，要產生一定程度的閃氣現象，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一步冷卻，使其溫度低于冷凝壓力下所對應的飽和溫度，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； 回熱器中過冷，在回氣管道上裝一個回熱器（氣液熱交換器）。 制冷原理與設備 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、增加冷凝器熱負荷。 應當注意：盡管蒸氣過熱對循環(huán)的經濟性有不利影響，但在大多數的情況下還是需要有適當的過熱度，不然的話，可能會有未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑進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。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行排放。 制冷原理與設備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 運行工況與經濟性的關系 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；經濟性降低。反之亦然。 根據上面的分析，要提高制冷系統(tǒng)運行的經濟性， 在運行時要盡量降低冷凝溫度（但要作整體的經濟性分析）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℃ 。 遵守產品使用說明書的規(guī)定。 從經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。當壓比過大時：壓縮機壓縮過程中內部泄漏增加，輸氣系數明顯降低。 對于活塞壓縮機，由于余隙容積的存在，當壓比達到 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，甚至油會出現結碳現象。 1 為什么要采用雙級壓縮 制冷原理與設備 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行。來自蒸發(fā)器的低壓氣體（壓力為 P0）先經過低壓級壓縮機壓縮至中間壓力（ Pm），經過中間冷卻器冷卻后再進入高壓級壓縮機，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。 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)。 制冷原理與設備 三、制冷循環(huán)與冷凍冷藏的基本概念 5 實現雙級壓縮的辦法 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 時最為經濟。 制冷原理與設備 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。 制冷原理與設備 四、制冷機及輔助設備 第一章 輔助設備 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備。通過冷凝器，將熱負荷（制冷場所、電機功耗）傳遞給環(huán)境介質（水或空氣）。 1）、冷凝器的傳熱 A、制冷劑側 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：會占據一定的換熱空間并提高冷凝壓力，應及時排放。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) 傳熱設備 制冷原理與設備 四 、制冷機及輔助設備 制冷劑充注量：過多的制冷劑充注量會減少冷凝空間，導致冷凝壓力升高，應控制。 B、冷卻介質側（水或空氣） 冷卻介質流速的影響：適當的流速會提高放熱系數并降低污垢的沉積。水為冷卻介質的，水的流速為 ～ （氨，鋼管），或小于 （氟，銅管）；空氣為冷卻介質的，空氣流速為 2～ 4m/s。 污垢的影響：污垢的導熱系數比較小，會影響熱量的傳遞，應當盡量避免并及時排除。水冷式冷凝器水側污垢包括水垢、銹蝕、泥沙等。對水質較差的，應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方法清洗。風冷式冷凝器空氣側的污垢主要有灰塵、油污和銹蝕物等。要采取防塵、防腐處理。 制冷原理與設備 四 、制冷機及輔助設備 1）、冷凝器的結構 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，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，沿管內壁螺旋狀流下，與管外的高溫氣體進行熱交換。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 制冷原理與設備 四 、制冷機及輔助設備 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。 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。這樣可提高管內水的流速，提高水側的放熱系數。冷凝器端蓋上