冷熱源工程綜述

1、冷熱源工程課程綜述制冷系統(tǒng)是由制冷劑管路將壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件和蒸發(fā)器四大基本部件連接而成的封閉回路。本書(shū)討論冷源時(shí)，先從蒸汽壓縮式制冷出發(fā)，介紹其制冷基本知識(shí)，然后依次講述制冷系統(tǒng)中制冷劑和載冷劑，制冷壓縮機(jī)，蒸發(fā)器與冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備各個(gè)組成部位，進(jìn)而在這些零部位基礎(chǔ)上講述制冷機(jī)組，緊接著介紹在前述制冷裝置中作了些改進(jìn)的熱泵，然后講另外一種制冷方法溴化鋰吸收式制冷，最后以蓄冷技術(shù)而結(jié)束。下面分別對(duì)這些內(nèi)容作個(gè)概括：1制冷基本知識(shí)制冷方法多種多樣，我們常用的制冷方法是相變制冷中的汽化制冷。蒸氣壓縮式制冷便是這種。蒸汽壓縮式制冷的基本原理圖如下：在蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度下，液態(tài)制冷劑吸

2、收被冷卻物體的熱量而沸騰，變成低溫低壓的蒸汽，壓縮機(jī)吸入這樣的蒸汽，經(jīng)壓縮提高壓力和溫度后送入冷凝器；制冷劑在冷凝壓力下將熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，由高壓過(guò)熱蒸汽冷凝成液體；高壓液態(tài)制冷劑通過(guò)節(jié)流閥降壓降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器，這樣便完成一個(gè)制冷循環(huán)。為了使制冷循環(huán)過(guò)程直觀(guān)形象，我們通常在溫熵和壓焓圖上表示。而實(shí)際的循環(huán)過(guò)程都是建立在理想及理論循環(huán)過(guò)程中推導(dǎo)出來(lái)的。本章節(jié)就是這樣，為了討論蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的實(shí)際循環(huán)，先從最理想的逆卡諾制冷循環(huán)出發(fā)，研究其工作過(guò)程，進(jìn)而討論理論的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，最后得出實(shí)際的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的具體工作過(guò)程。2制冷劑和載冷劑制冷劑是在制冷系統(tǒng)中進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。制

3、冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取被冷卻物體或空間的熱量而蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周?chē)橘|(zhì)而被冷凝成液體。制冷系統(tǒng)借助于制冷劑的狀態(tài)的變化，達(dá)到制冷的目的。常見(jiàn)的制冷劑有四類(lèi)：1 無(wú)機(jī)化合物，如氨、水、二氧化碳等 2鹵代烴，如r11、r22、r134a等 3多元混合物，如r500,、r502等 4烴類(lèi)，如甲烷、乙烯等。由于氟氯烴對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，將被禁止使用。載冷劑又叫冷媒，是在間接供冷系統(tǒng)中用以傳遞制冷量的中間介質(zhì)。載冷劑在蒸發(fā)器中被制冷劑冷卻后，送到冷卻設(shè)備中，吸收被冷卻物體或空間的熱量，再返回蒸發(fā)器重新被冷卻，如此循環(huán)不止，以達(dá)到傳遞制冷量的目的。常用載冷劑有水、空氣。3制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)根

4、據(jù)工作原理分為容積型和速度型兩大類(lèi)。活塞式和螺桿式壓縮機(jī)屬于容積型壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)屬于速度型壓縮機(jī)。本章主要講了活塞式、螺桿式、離心式（最常用）和一些其他類(lèi)型的壓縮機(jī)的工作原理、特點(diǎn)、工作過(guò)程、性能參數(shù)和能量調(diào)節(jié)方式。制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心和心臟。壓縮機(jī)的能力和特征決定了制冷系統(tǒng)的能力和特征。某種意義上，制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與匹配就是將壓縮機(jī)的能力體現(xiàn)出來(lái)。4制冷系統(tǒng)設(shè)備和制冷機(jī)組冷凝器是將壓縮機(jī)排出的高壓過(guò)熱制冷劑蒸氣，通過(guò)其向環(huán)境介質(zhì)放出熱量而被冷卻、冷凝成飽和液體，甚至過(guò)冷液體的熱交換設(shè)備。按照冷凝器使用冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同有水冷式、空氣冷卻式和蒸發(fā)式3種類(lèi)型。其中水冷式冷凝器根據(jù)

5、結(jié)構(gòu)形式又分為殼管式和套管式兩種；而空冷式按空氣流動(dòng)的方式又分為自由運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)兩種形式。蒸發(fā)器是將節(jié)流機(jī)構(gòu)排出的低溫低壓制冷劑液體，通過(guò)其向環(huán)境介質(zhì)吸收熱量而被蒸發(fā)成飽和蒸汽，甚至過(guò)熱蒸汽的換熱設(shè)備。蒸發(fā)器按其冷卻的介質(zhì)不同分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器。根據(jù)制冷劑供液方式的不同，有滿(mǎn)液式、干式、循環(huán)式和噴淋式等類(lèi)型。節(jié)流機(jī)構(gòu)可將冷凝器或貯液器中冷凝壓力下的飽和液體（或過(guò)冷液體）節(jié)流將至蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度；同時(shí)，根據(jù)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。實(shí)際運(yùn)用中，常用的節(jié)流機(jī)構(gòu)有手動(dòng)節(jié)流閥，浮球節(jié)流閥，熱力膨脹閥，熱電膨脹閥，電子脈沖式膨脹閥，毛細(xì)管等。其中最廣泛使用的是

6、熱力膨脹閥，它分為內(nèi)平衡式和外平衡式。輔助設(shè)備是為了完善制冷裝置技術(shù)性能和保證其可靠運(yùn)行。它包括制冷劑的儲(chǔ)存（如貯液器），凈化（如過(guò)濾器、干燥器等），分離（如汽液分離器）設(shè)備；潤(rùn)滑油的分離（如油分離器），收集（如氨制冷的集油器）裝置；輔助換熱設(shè)備（如回?zé)崞鳎┖桶踩O(shè)備（如觀(guān)察鏡、熔塞等）。制冷機(jī)組是將制冷系統(tǒng)中全部設(shè)備或部分設(shè)備組裝在一起，成為一體。常見(jiàn)的制冷機(jī)組有多聯(lián)機(jī)組，溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，熱泵機(jī)組，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，除濕機(jī)組等。5熱泵熱泵是在制冷裝置中加一個(gè)四通換向閥，通過(guò)四通換向閥的換向，蒸發(fā)器和冷凝器可以相互替代，以達(dá)到供冷和供熱的制冷裝置。熱泵一般分為空氣源熱泵和地源熱泵。其中地

7、源熱泵有地下耦合、地下水和地表水三種形式。對(duì)于空氣源熱泵，盡管空氣易得，但是其受大氣影響大，而且空氣比熱低，換熱效果差?？諝庠礋岜?，需要考慮容霜。地下耦合熱泵可分為水平埋管式和垂直埋管式。地下水熱泵所采用的地下水溫度穩(wěn)定，不僅可以用于夏季獲得較低的冷凝溫度，而且可作為冬季恒溫?zé)嵩?，但是要注意水質(zhì)，大量利用地下水涉及地下水源枯竭和地面下沉問(wèn)題。地表水熱泵成本要求高。6吸收式制冷及設(shè)備吸收式制冷是利用某些具有特殊性質(zhì)的工質(zhì)對(duì)，通過(guò)一種物質(zhì)對(duì)另一種物質(zhì)的吸收和釋放，產(chǎn)生物質(zhì)的狀態(tài)變化，從而伴隨吸熱和放熱過(guò)程。目前常用的工質(zhì)對(duì)有氨水和水/溴化鋰。其中溴化鋰吸收式制冷更為常用。吸收式制冷裝置由發(fā)生器、冷

8、凝器、蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵、節(jié)流閥等部件組成，工作介質(zhì)包括制取冷量的制冷劑和吸收、解吸制冷劑的吸收劑，二者組成工質(zhì)對(duì)。下圖是簡(jiǎn)單的吸收式制冷系統(tǒng)圖。其工作原理包括制冷劑循環(huán)和吸收劑循環(huán)。圖中左半部分為制冷劑循環(huán)，從發(fā)生器出來(lái)的高溫高壓制冷劑蒸氣去到冷凝器，在冷凝器中向外界環(huán)境放出冷凝熱量，制冷劑冷凝成高壓常溫的液體。高壓常溫液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流成低溫的汽-液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器后，低溫低壓的液態(tài)制冷劑吸收被冷卻物體的熱量，汽化成低壓低溫的制冷劑蒸氣，進(jìn)入吸收器。圖中右半部分是吸收劑循環(huán)，在吸收器中，吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣，成為含有制冷劑濃度較低的制冷劑-吸收劑二元溶液，經(jīng)泵升壓

9、后送入發(fā)生器。在發(fā)生器中，外部高溫?zé)嵩聪蚱涮峁崃?，使二元溶液中的制冷劑大量汽化成高壓高溫氣態(tài)制冷劑。高壓高溫氣態(tài)制冷劑去往冷凝器，剩下含有濃度較高的制冷劑-吸收劑二元溶液，經(jīng)膨脹閥節(jié)流減壓后返回吸收器。如此，便完成一個(gè)循環(huán)。吸收式制冷以自然存在的水或氨等為制冷劑，對(duì)環(huán)境和大氣臭氧層無(wú)害；以熱能為驅(qū)動(dòng)能源，除了利用鍋爐蒸氣、燃料產(chǎn)生的熱能外，還可以利用余熱、廢熱、太陽(yáng)能等低品位熱能，在同一機(jī)組中還可以實(shí)現(xiàn)制冷和制熱（采暖）的雙重目的。7蓄冷技術(shù)所謂蓄冷技術(shù)，就是利用某些工程材料（工作介質(zhì)）的蓄冷特性，儲(chǔ)藏冷能并加以合理使用的一種實(shí)用儲(chǔ)能技術(shù)。應(yīng)用蓄冷技術(shù)可以充分利用電網(wǎng)低谷時(shí)段的廉價(jià)電能，使用制冷設(shè)備將蓄冷介質(zhì)中的熱量移出，并將冷量予以?xún)?chǔ)存；而后在用電峰值時(shí)段再將這些冷量取出，并供應(yīng)至用戶(hù)。因此，該項(xiàng)