第十四制冷系統(tǒng)

1、第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 “制冷制冷” 就是使自然界的某物體或某空間達(dá)到低于就是使自然界的某物體或某空間達(dá)到低于 周圍環(huán)境溫度，并使之維持這個(gè)溫度。周圍環(huán)境溫度，并使之維持這個(gè)溫度。 制冷的兩條途徑：有和制冷的兩條途徑：有和天然天然冷源兩種。冷源兩種。 天然冷源：天然冷源：深井水、深海水、天然冰深井水、深海水、天然冰等。等。 人工冷源：人工冷源：制冷機(jī)制冷機(jī)（壓縮式、吸收式等）（壓縮式、吸收式等） 根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)又大體可以分為三類：根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)又大體可以分為三類： 普通制冷：高于普通制冷：高于-120-120 深度制冷：深度制冷：-12

2、0 -120 至至20K20K（-253 -253 ） 低溫和超低溫：低溫和超低溫：20K20K以下以下 第十四章第十四章 制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 制冷循環(huán)與制冷壓縮機(jī)制冷循環(huán)與制冷壓縮機(jī) 一、制冷循環(huán)與制冷原理一、制冷循環(huán)與制冷原理 制冷的定義制冷的定義：將熱量從某物體中取出來，使物體的將熱量從某物體中取出來，使物體的 溫度低于環(huán)境溫度，達(dá)到溫度低于環(huán)境溫度，達(dá)到“冷冷”的目的。的目的。 制冷過程就是一個(gè)消耗一定量的能量，把熱量從低制冷過程就是一個(gè)消耗一定量的能量，把熱量從低 溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體或環(huán)境中去的過程。所消耗的能溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體或環(huán)境中去

3、的過程。所消耗的能 量在做功的過程中也轉(zhuǎn)化成熱量同時(shí)排放到高溫物體或量在做功的過程中也轉(zhuǎn)化成熱量同時(shí)排放到高溫物體或 環(huán)境中去。（利用能量守恒定律）環(huán)境中去。（利用能量守恒定律） 這種制冷循環(huán)借助于制冷劑來完成，液化氣體要吸這種制冷循環(huán)借助于制冷劑來完成，液化氣體要吸 熱量，又利用氣體液化要放出熱量。熱量，又利用氣體液化要放出熱量。 根據(jù)實(shí)現(xiàn)這種壓力變化過程的途徑不同，制冷形式根據(jù)實(shí)現(xiàn)這種壓力變化過程的途徑不同，制冷形式 主要可分為壓縮式、吸收式和蒸汽噴射式三種。主要可分為壓縮式、吸收式和蒸汽噴射式三種。 目前采用得最多的是壓縮式制冷和吸收式制冷。目前采用得最多的是壓縮式制冷和吸收式制冷。 第

4、十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 1.1.壓縮式制冷：壓縮式制冷： 由由制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥組制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥組成成 冷 凝 器 蒸 發(fā) 器 節(jié) 流 閥 壓 縮 機(jī) 冷 卻 介 質(zhì) 被 冷 卻 介 質(zhì) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 四大循環(huán)過程： 低溫低壓液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸取了被冷卻介質(zhì)的熱 量，產(chǎn)生相變，蒸發(fā)成低溫低壓的制冷劑蒸氣。 其在蒸發(fā)器中吸收熱量，就是制冷劑的制冷量。 低溫低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮成為高溫 高壓的制冷劑蒸氣后被排入冷凝器。 在冷凝器中，高溫高壓的制冷劑蒸氣被水或環(huán)境空氣冷 卻，放出熱量，相變成為高壓液體。 從冷凝器排出的高壓液

5、態(tài)制冷劑，經(jīng)膨脹閥節(jié)流后成為 低溫低壓的液體，再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)制冷。 壓縮式制冷常用的制冷劑有氨和氟利昂。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 2.2.吸收式制冷吸收式制冷 吸收式制冷循環(huán)原理與壓縮式制冷基本相似，不同吸收式制冷循環(huán)原理與壓縮式制冷基本相似，不同 之處是用之處是用發(fā)生器、吸收器和溶液泵代替了制冷壓縮機(jī)發(fā)生器、吸收器和溶液泵代替了制冷壓縮機(jī)。吸 收式制冷是靠消耗熱能來完成這種非自發(fā)的過程。這種系 統(tǒng)不使用氟氯烴，對(duì)大氣臭氧層無破壞。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 3.壓縮式與吸收式相同處：均是液體氣化法制冷。 是利用液態(tài)制冷劑在低壓低溫下氣化吸熱達(dá)到制

6、冷的目的。 壓縮式與吸收式區(qū)別： 壓縮式：機(jī)械功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體向高溫物 體轉(zhuǎn)移。 吸收式：消耗熱能完成補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)非自發(fā)的過程。 工作物質(zhì)： 壓縮式：制冷劑單一的工作物質(zhì)； 吸收式：二元溶液（制冷劑吸收劑）。 兩種不同的物質(zhì)組成的溶液，兩種物質(zhì)的沸點(diǎn)相差較大， 其中沸點(diǎn)低為制冷劑，沸點(diǎn)較高為吸收劑。 主要有兩種： 氨-水溶液：氨制冷劑，水吸收劑；0以下，工 藝過程冷源 溴化鋰-水溶液：水制冷劑，溴化鋰吸收劑； 0以上，空調(diào)冷源 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 二、制冷壓縮機(jī)二、制冷壓縮機(jī) 制制 冷冷 壓壓 縮縮 機(jī)機(jī) 的的 分分 類類 容容 積積 式式 往往 復(fù)復(fù) 式式 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 式式 活

7、塞式：活塞式： 斜盤式：斜盤式： 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式：滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式： 旋轉(zhuǎn)滑片式：旋轉(zhuǎn)滑片式： 渦旋式：渦旋式： 螺桿式：螺桿式： 離心式：離心式： 單螺桿式：?jiǎn)温輻U式： 雙螺桿式：雙螺桿式： 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 1活塞式制冷壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)一般簡(jiǎn)稱為活塞式制 冷壓縮機(jī)，是廣泛應(yīng)用的一種制冷壓縮機(jī)，它的 壓縮裝置是由活塞和氣缸組成的，活塞在氣缸內(nèi) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而壓縮吸入的氣體。 由于活塞和連桿等的慣性較大，限制了活塞 運(yùn)動(dòng)速度和氣缸容積的增加，因此排氣量不會(huì)太 大。目前，活塞式制冷壓縮機(jī)多為中小型，一般 空調(diào)工況制冷量小于300kW。 見圖143。 第十

8、四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 靠回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)替代 活塞式壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，容積效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)高 速小型化和輕型化；提高制冷壓縮機(jī)的效率和降低能耗 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 三、制冷系統(tǒng)其他主要部件 1.蒸發(fā)器：作用：制冷劑液體在蒸發(fā)器中汽化吸收被冷卻介質(zhì)的作用：制冷劑液體在蒸發(fā)器中汽化吸收被冷卻介質(zhì)的 熱量，達(dá)到制冷的目的。熱量，達(dá)到制冷的目的。（滿液式、非滿液式、循環(huán)式、淋激式） 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 臥式管殼式蒸發(fā)器 優(yōu)點(diǎn)是：（優(yōu)點(diǎn)是：（1 1）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；（）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。唬?

9、2）傳熱性能好；（）傳熱性能好；（3 3） 制造和安裝較方便；（制造和安裝較方便；（4 4）用鹽水作載冷劑，不易腐蝕和避免鹽水）用鹽水作載冷劑，不易腐蝕和避免鹽水 濃度被空氣中水分稀釋濃度被空氣中水分稀釋 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 當(dāng)用鹽水作為載冷當(dāng)用鹽水作為載冷 劑時(shí)，可將水冷卻劑時(shí)，可將水冷卻 到到10102020， 適用于鹽水池制冰適用于鹽水池制冰 或食品的冷加工或食品的冷加工 當(dāng)用水作為載冷劑當(dāng)用水作為載冷劑 時(shí)，可將水冷卻到時(shí)，可將水冷卻到 接近于接近于00，適用于，適用于 空調(diào)系統(tǒng)；空調(diào)系統(tǒng)； 氨立管式水箱式蒸發(fā)器 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 干式殼管式蒸發(fā)器（直管式）的優(yōu)點(diǎn)

10、： （1）充液量少，為管內(nèi)容積的40%左右；（2）受制冷劑液體靜 壓力的影響較少；（3）排油方便；（4）載冷劑結(jié)冰不會(huì)脹裂 管子；（5）制冷劑液面容易控制；（6）結(jié)構(gòu)緊湊。 干式殼管式蒸發(fā)器缺點(diǎn)：（1）制冷劑在換熱管束內(nèi)供液不易均勻； （2）弓形折流板制造與裝配比較麻煩；（3）載冷劑容易產(chǎn)生泄漏 旁流，從而降低傳熱效果 。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 干式殼管式蒸發(fā)器（U形管）的優(yōu)點(diǎn)：管組可事先裝配，可抽出清 洗管外污垢，可消除熱應(yīng)力，制冷劑分配均勻，傳熱效果好。 缺點(diǎn)：制造管組時(shí)需采用不同的模具，不能使用縱向內(nèi)肋管，管子 損壞時(shí)不易更換。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 板式蒸發(fā)器 第十四制

11、冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 板式換熱器具有如下特點(diǎn)：板式換熱器具有如下特點(diǎn)： 1 1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，比同樣傳熱面積的殼管式換）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，比同樣傳熱面積的殼管式換 熱器體積小熱器體積小60%60%； 2 2）總傳熱系數(shù)高，約為）總傳熱系數(shù)高，約為200020003000W/3000W/（KK）；）； 3 3）流速小，流動(dòng)阻力損失?。唬┝魉傩?，流動(dòng)阻力損失??； 4 4）能適應(yīng)流體間的小溫差傳熱，可降低冷凝溫度，）能適應(yīng)流體間的小溫差傳熱，可降低冷凝溫度， 提高制冷壓縮機(jī)性能；提高制冷壓縮機(jī)性能； 5 5）制冷劑充注量少；）制冷劑充注量少； 6 6）質(zhì)量輕，熱損失小。）質(zhì)量輕，熱損失小。 第十

12、四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 2.2.冷凝器冷凝器 冷凝器是一個(gè)使制冷劑向外放熱的換熱器。壓縮冷凝器是一個(gè)使制冷劑向外放熱的換熱器。壓縮 機(jī)的排氣（或經(jīng)油分離器后）進(jìn)入冷凝器后，將熱量機(jī)的排氣（或經(jīng)油分離器后）進(jìn)入冷凝器后，將熱量 傳遞給周圍介質(zhì)傳遞給周圍介質(zhì)水或空氣，制冷劑蒸氣冷卻凝結(jié)水或空氣，制冷劑蒸氣冷卻凝結(jié) 為液體。冷凝器按其冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可以分為為液體。冷凝器按其冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可以分為 水冷、風(fēng)冷、水水冷、風(fēng)冷、水- -空氣冷卻（蒸發(fā)式和淋水式）以及空氣冷卻（蒸發(fā)式和淋水式）以及 靠制冷劑或其他工藝介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷凝器靠制冷劑或其他工藝介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷凝器這四種類這四種類 型

13、。型。 影響冷凝傳熱的主要因素影響冷凝傳熱的主要因素 1 1制冷劑凝結(jié)方式制冷劑凝結(jié)方式 2 2減少蒸汽中不凝氣的含量減少蒸汽中不凝氣的含量 3 3減少蒸汽中含油減少蒸汽中含油 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，占地面積小，清洗方便；耗水量大，體型笨重。傳熱系數(shù)高，占地面積小，清洗方便；耗水量大，體型笨重。 適用于：適用于：大、中型氨制冷系統(tǒng)中。大、中型氨制冷系統(tǒng)中。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 套管式冷凝器套管式冷凝器 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 板式冷凝器板式冷凝器 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：省水，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水垢易清除，體積小省水，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)

14、簡(jiǎn)單，水垢易清除，體積小 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 3.3.節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流機(jī)構(gòu) 作用：節(jié)流降壓；作用：節(jié)流降壓；調(diào)節(jié)供液量調(diào)節(jié)供液量 節(jié)流原理節(jié)流原理 1. 1. 手動(dòng)節(jié)流閥手動(dòng)節(jié)流閥 2. 2. 浮球節(jié)流閥浮球節(jié)流閥 3. 3. 電子膨脹閥電子膨脹閥 4. 4. 毛細(xì)管毛細(xì)管 分類：分類： 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 手動(dòng)節(jié)流閥 浮球節(jié)流閥 電子膨脹閥 毛細(xì)管 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 4.4.其他輔助設(shè)備其他輔助設(shè)備 儲(chǔ)液器：用來存儲(chǔ)液體制冷劑； 氣液分離器：用來分離來自蒸發(fā)器出口的低壓蒸 汽

15、中的液滴，防止制冷壓縮機(jī)產(chǎn)生濕壓縮甚至液擊現(xiàn)象。 過濾器：用來清除制冷劑蒸汽和液體中的鐵屑、 鐵銹等物質(zhì)。 干燥器：用來吸收水分。 油分離器：除油。 安全閥：當(dāng)壓力超過規(guī)定數(shù)值時(shí)，閥門自動(dòng)開啟。 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 制冷機(jī)組制冷機(jī)組 一、一、冷水機(jī)組：冷水機(jī)組：將將壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、制冷凍水壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、制冷凍水 用的蒸發(fā)器、輔助設(shè)備以及自動(dòng)控制元件等組裝成一個(gè)用的蒸發(fā)器、輔助設(shè)備以及自動(dòng)控制元件等組裝成一個(gè) 整體，專門為空調(diào)末端或其他工藝過程提供不同溫度的整體，專門為空調(diào)末端或其他工藝過程提供不同溫度的 冷凍水。冷凍水。 活塞（渦旋式）式冷水機(jī)組活塞（渦旋式）式冷水機(jī)組 螺桿式冷水機(jī)組螺桿式冷水機(jī)組 離心式冷水機(jī)組離心式冷水機(jī)組 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 活塞式冷水機(jī)組活塞式冷水機(jī)組 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 活 塞 式 冷 水 機(jī) 組 第十四制冷系統(tǒng)第十四制冷系統(tǒng) 多機(jī)