【正文】 蒸發(fā)器時的溫度 t0，即 t1＝t 0，在理想情況下，進壓縮機的制冷劑蒸汽為飽和狀態(tài)。點 2：為制冷劑出壓縮機的狀態(tài)，也是進冷凝5tktgt0143 2hlgP圖 1—49 / 112 4—1：為制冷劑在蒸發(fā)器中的汽化吸熱過程。例 1—1 絕對壓力為 2bar，比容為 ／kg 的氨呈何種狀態(tài)? 解: 所求的狀態(tài)是 1gP 一 h 圖上 P＝2bar 的水平線和 υ＝ m3／kg 的等比容線的交點 A(見圖 1—5)。例 1—2 絕對壓力為 10bar，溫度為 20℃的氟利昂—22 呈何種狀態(tài)? 解: 所求狀態(tài)可由 10bar 的等壓線和 20℃等溫線的交點 B 來表示(見圖1—6)。例 1—3 氟利昂—22 壓縮機吸入的汽體為5℃的干飽和蒸汽，如將其絕熱壓縮到 PK為 12bar 時，其壓縮終態(tài)的溫度是多少?解: 壓縮機吸入狀態(tài)可由5℃等溫線與干飽和蒸汽線的交點 C 來確定(見圖1—7)。K，因其為絕熱壓縮過程，故壓縮過程熵值不變。K 的等熵線的交點。 綜上所述，壓一焓圖不僅可以簡便地確定制冷劑的狀態(tài)參數(shù)，并且能表示出制冷循環(huán)及過程中參數(shù)的變化和能量變化，它可以用線段的長短來表示能量多少。CD1470kJ/kg20℃barhlgP υ= 3/kgB20℃10barhlgP47℃S=12bar―5℃hlgP圖 1—5 圖 1—6 圖 1—710 / 112 第二章 制冷劑與載冷劑 167。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。 一、對制冷劑性質(zhì)的要求 ，凝固溫度要低。臨界溫度高，便于用一般的冷卻水或空氣進行冷凝；凝固溫度低，以免其在蒸發(fā)溫度下凝固，便于滿足較低溫度的制冷要求。這是低溫制冷的一個必要條件。蒸發(fā)壓力最好與大氣壓相近并稍高于大氣壓力，以防空氣滲入制冷系統(tǒng)中，從而降低制冷能力。 要大。 ，粘度和密度要小。 。可見，ｋ小可降低排氣溫度。不燃燒、不爆炸、高溫下不分解、對金屬不腐蝕、與潤滑油不起化學反應、對人身健康無損無害。且應具有一定的吸水性，以免當制冷系統(tǒng)中滲進極少量的水分時，產(chǎn)生“冰塞”而影響正常運行。這類制冷劑適用于空調(diào)系統(tǒng)的離心式制冷壓縮機中。 冷凝壓力 Pk 20Kg/cm2（絕對） ，０℃ T 0 60℃。11 / 112 冷凝壓力 Pk≥20Kg/cm 2（絕對） ，T 0≤－70℃。 三、常用制冷劑的特性 用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的有十多種。℃，標準蒸發(fā)溫度為－℃，在常溫下冷凝壓力一般為 ～，即使當夏季冷卻水溫高達３０℃時也決不可能超過 。 氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。因此，氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，并規(guī)定氨中含水量不應超過 ％。但是，氨有較強的毒性和可燃性。因此，氨制冷機房必須注意通風排氣，并需經(jīng)常排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。其缺點是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對銅及銅合金有腐蝕作用。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。 Ｒ12 是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。但與明火接觸或溫度達 400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設分油器，而裝設干燥器。否則，會造成密封墊片的膨脹，從而引起制冷劑的泄漏。 Ｒ22 的許多性質(zhì)與Ｒ12 相似，但化學穩(wěn)定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12 稍大。當要求－40～－70℃的低溫時，利用Ｒ22 比Ｒ12 適宜，故目前Ｒ22 被廣泛應用于－40～－60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。22 載 冷 劑 載冷劑是用來先接受制冷劑冷量而后去冷卻其它物質(zhì)的媒介物質(zhì)，又稱冷媒。 一、對載冷劑的要求 選擇載冷劑時應考慮因素有：冰點、比熱、對金屬腐蝕性和價格等。 、導熱系數(shù)高 。 、無毒、使用安全，且對金屬的腐蝕性要小。 二、常用載冷劑及性質(zhì) 載冷劑的種類較多，可以是氣體、液體或固體。 空氣或水是最廉價、最易獲得的載冷劑。但空氣的比熱小，所以只有利用空氣直接冷卻時才采用空氣作載冷劑。０℃以下應采用鹽水作載冷劑。常用的鹽水主要有氯化鈉水溶液和氯化鈣水溶液。特別需要指出，鹽水的凝固點取決于鹽水的濃度。 圖中曲線Ⅰ（實線）為氯化鈉 0℃鹽水的凝固曲線，曲線Ⅱ（虛線） 10為氯化鈣鹽水的凝固曲線。該臨界點 0 10 20 30 40 13 / 11250％對應濃度稱共晶濃度。 在共晶點的左側(cè)，如果鹽水的濃度不變，而溫度降低，當?shù)陀谠摑舛人鶎哪厅c時，則有冰從鹽水中析出，所以共晶點左面的曲線稱為析冰線。 不同的鹽水溶液其共晶點是不同的，如氯化鈉鹽水的共晶溫度為－℃，共晶濃度為 ％；而氯化鈣鹽水的共晶溫度為－55℃，共晶濃度為 ％。鹽水的濃度增高，雖可降低凝固點，但使鹽水密度加大、比熱減小。因此，不應選擇過高的鹽水濃度，而應根據(jù)使鹽水的凝固點低于載冷劑系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的最低溫度為原則來選擇鹽水的濃度。 （２）注意鹽水對設備及管道的腐蝕問題。為此，最好采用閉式鹽水系統(tǒng)，以減少鹽水與空氣接觸機會，從而降低對設備及管道的腐蝕。因而，從含氧量與腐蝕性來要求，鹽水濃度不可太低。一般１ｍ 3氯化鈉水溶液中應加 重鉻酸鈉和 氫氧化鈉；１ｍ 3氯化鈣水溶液中應加 重鉻酸鈉和 氫氧化鈉。添加防腐劑時應特別小心并注意毒性。為了防止鹽水的濃度降低，引起凝固點溫度升高，必須定期檢測鹽水的比重。 167。主要有如下幾方面： ：減小機器運動部件的摩擦和磨損，延長使用壽命。 冷凍機油在軸封及汽缸與活塞間起密封作用，防止制冷劑泄漏。 二、潤滑油的性能指標及選用 (一) 潤滑油的性能指標 粘度是潤滑油的一個主要性能指標，不同制冷劑對粘度有不同要求，如 R12 與潤滑油能相互溶解，會使?jié)櫥驼扯冉档?，故應選用粘度較高的潤滑油。粘度過大會使壓縮機摩擦功率和摩擦發(fā)熱量增加，啟動力矩增大，機器效率降低。因此粘度必須適中。 故 應 選 用 溫 度 對 粘 度 影 響 小 的 潤 滑油 。制冷壓縮機中所使用的潤滑油，其濁點應低于制冷劑的蒸發(fā)溫度。 潤滑油在試驗條件下，冷卻到停止流動的溫度，稱為凝固點。一般凝固點應低于40℃。 潤滑油(在開口盛油器內(nèi))加熱到它的蒸汽與火焰接觸時，發(fā)生閃火的最低溫度稱為閃點。通常對氨、R12 和 R22 用的潤滑油，其閃點應在 160—170℃以上。 潤滑油中不應含有水分，因為水分不但會使蒸發(fā)壓15 / 112力下降，蒸發(fā)溫度升高，而且會加劇油的化學變化及腐蝕金屬的作用。結(jié)果使這些表的厚度增加，破壞了軸 承 的 間 隙 ， 使 機 器 運 轉(zhuǎn) 不 良 。 一般新油中不含有水分和機械雜質(zhì)，因為用于制冷機的潤滑油，在生產(chǎn)過程中都經(jīng)過了嚴格的脫水處理。 用汽油或苯將潤滑油溶解稀釋，并用濾紙過濾后所殘存的物質(zhì)稱為潤滑油的機械雜質(zhì)。 擊穿電壓是一個表示潤滑油絕緣性能的指標，純潤滑油絕緣性能很好，但當其含有水分、纖維、灰塵等雜質(zhì)時，絕緣性能就會降低。因為潤滑油直接和電機繞組接觸。其主要性能指標如表 2—1 所示。選用時可參考冷凍機油新舊粘度等級對照表。 表 2—1 國產(chǎn)冷凍機油的規(guī)格及主要性能指標 項 目 質(zhì) 量 指 標粘 度 等 級 N15 N22 N32 N46 N68運動粘度(mm 2/s) 閃點(℃),不低于 150 160 160 170 180凝點(℃),不高于 —40 —35酸值(mgKOH/g)不大于 氧化后酸值不大于氧化沉淀物不大于%%%%16 / 112水 分 無機 械 雜 質(zhì) 無 17 / 112 第三章 蒸氣壓縮式制冷循環(huán) 167。實際上，單級壓縮制冷循環(huán)的組成，除上述四大部件外，還有輔助部件，如圖 3—1 所示。然后，經(jīng)氨油分離器使其中所攜帶的潤滑油分離出來，再進入冷凝器，由于高壓高溫過熱氨氣的溫度高于其環(huán)境介質(zhì)(如冷卻水)的溫度，且其壓力使氨氣能在常溫下冷凝成液體狀態(tài)，因而被凝結(jié)成高壓常溫的氨液(狀態(tài) 3)并流入貯液器。從汽液分離器出來的低壓低溫液體，進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生冷效應，使庫房內(nèi)的空氣及物料的溫度下降，從而完成一個制冷循環(huán)。 這里需要說明一點，上述兩次提到了汽液分離器，這說明該部件在制冷循環(huán)中有很重要的作用。 三、單級壓縮制冷循環(huán)的性能指標 q0 即１kg 制冷劑在蒸發(fā)器中所能制取的冷量。 。 K 指１kg 制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的熱量。水膨脹閥壓縮機放油放空氣水均壓管放油分油器冷凝器貯液器汽液分離器蒸發(fā)器蒸發(fā)器312443121lgPh圖 31 單級壓縮制冷循環(huán)示意圖18 / 112167。通常帶有過冷的循環(huán)，稱做過冷循環(huán)。而節(jié)流閥后產(chǎn)生的閃發(fā)蒸汽量不僅與制冷劑的種類有關，而且與節(jié)流前后的溫度有關。由圖可知，將節(jié)流前的液體制冷劑進行過冷，可減少節(jié)流后產(chǎn)生“閃發(fā)汽體”的量即減少節(jié)流損失，從而增大單位制冷量。 ＝h 3－h(huán) 3′，可見過冷循環(huán)增加的制冷量就是過冷液體制冷劑放出的熱量。綜上所述，對節(jié)流閥前制冷劑進行過冷，可使節(jié)流損失減少，制冷量 Q0增大，從而使制冷系數(shù)提高。 具 有 吸 汽 過 熱 的 循 環(huán) ， 稱 為 過 熱 循 環(huán) 。 在 此 循 環(huán) 中 壓 縮 機 吸 入 的 蒸 汽不 是 點 1 的 飽 和 蒸 汽 ， 而 是 點 1′ 的 過 熱 蒸 汽 ， 則 壓 縮 機 的 壓 縮 過 程 將 沿 1′ —2′ 進 行 。單位制冷量的增減則要看 1—1′ 過熱過程中增加的吸熱量 Δq 0是否有效，如果這部分吸熱量 Δq 0是在制冷劑離開蒸發(fā)器后流經(jīng)吸汽管道時，向環(huán)境介質(zhì)吸收的熱量，則稱為“有害過熱” 。顯然，有害過熱的制冷系數(shù)降低，且過熱度越大，制冷系數(shù)降低得越多。盡管如此，實際使用時，大多數(shù)循環(huán)還是希望壓縮機吸汽有適當?shù)倪^熱度。通常氨壓縮機一般取 5℃的過熱度，氟利昂壓縮機的過熱度一般可取大一些。另外，氟利昂制冷系統(tǒng)中需利用制冷劑在蒸發(fā)器中的的過熱度，來調(diào)節(jié)熱力膨脹閥的開啟度，以自動控制制冷劑的供液量。所謂的回熱循環(huán)，就是利用一個熱交換器(稱為回熱器)使節(jié)流前的液體制冷劑和來自蒸發(fā)器的低溫蒸汽進行熱交換，使液體過冷蒸汽過熱。如圖 3—4 所示。 ＝h 3－h(huán) 3′，單位壓縮功增大了 Δw 0=(h2′h 1′)(h 2h1)。可通過下式進行分析：顯然，回熱循環(huán)制冷系數(shù)提高的條件是： w0Δq 0q0Δw 0＞0，即：Δq 0/q0＞Δw 0/w0 上式表明，只有單位制冷量的相對增加量大于單位壓縮功的相對增大量時，采用回熱循環(huán)后制冷系數(shù)才能提高。根據(jù)計算，在正常情況下的普通制冷溫度范圍內(nèi)，只有 R1R290 和 R502 制冷劑，采用回熱循環(huán)是有利的；而 R1R717 和 R22 等制冷劑，采用回熱循環(huán)則是不利的。因為制冷系數(shù)的提高，決不是采用回熱循環(huán)的唯一目的，事實上回熱器4′Δq 03′ 2′1′q0lgPtk4312ht0圖 3—4 回熱循環(huán)Δq 0冷凝器節(jié)流閥壓縮機0??q?00?????qh對于無回熱循環(huán) 對于回熱循環(huán) ??00000 ????????qqh則20 / 112應用回熱循環(huán)還有如下優(yōu)點：(1)可以防止低壓蒸汽中夾帶的液滴進入壓縮機中，因而避免發(fā)生液擊；（2)可以提高低壓蒸汽的溫度，減輕或避免在回汽管道中的有害過熱；同時還可以減輕吸入蒸汽與汽缸壁之間的熱交換，使壓縮機的輸汽系數(shù)提高；(3)對于在低壓下工作的壓縮機(多級壓縮制冷循環(huán)的低壓級壓縮機) ， 可 以 改 善 其 潤 滑 條 件 。 在單級壓縮制冷機中，以 R12 為制冷劑的制冷裝置都可采用回熱循環(huán)。若冷凝器的傳熱溫差取 Δt=5℃(但節(jié)流閥前的液體無過冷)，試計算其制冷系數(shù)。 解：根據(jù)已知條件確定工作溫度 h4=h5= kj/kg υ 1= m3/kg有關熱力性能指標計算結(jié)果如下： 單位制冷量 q 0=h1h5== kj/kg 單位理論功 w 0=h2h1== kj/kg 理論制冷系數(shù) ε 0=q0/w0= 若取過冷度 Δtg=5℃，則 理論制冷系數(shù) ε 0ˊ=q 0ˊ/w 0=則有：()/=％，二者比較可見，過冷循環(huán)與飽和循環(huán)相比可以提高制冷系數(shù)。 試 計 算 其 制 冷 系 數(shù) 并 與 飽 和 循 環(huán) 加 以 比 較 。查氨的