制冷原理基礎(chǔ)知識(shí)

1、展勤浩洲制冷第7頁(yè)共14頁(yè)概述制冷技術(shù)發(fā)展史制冷原理古 代 地窖作冷貯室、水蒸發(fā)降溫等仃55年德國(guó)庫(kù)侖利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。布萊克導(dǎo)出潛熱概念，發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始。1834年美國(guó)波爾金斯造出第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的壓縮式制冷機(jī)，成為后來(lái)蒸氣壓縮式制冷機(jī)的雛形。1844年美國(guó)高里用圭寸閉循環(huán)的空氣制冷機(jī)建立了一座空調(diào)站，標(biāo)志著空氣制冷機(jī)開始應(yīng)用。1875年美國(guó)林德采用氨作制冷劑，從此蒸氣壓縮式制冷機(jī)在制冷領(lǐng)域中開始了它的統(tǒng)治地位。1859年凱利發(fā)明氨水吸收式制冷系統(tǒng)。佃10年萊蘭克在巴黎發(fā)明蒸氣噴射式制冷系統(tǒng)。佃30年起發(fā)現(xiàn)氟利昂制冷劑；全封閉壓縮機(jī)研

2、制成功；混合制冷劑應(yīng)用等。（二）制冷的定義用人工的方法在一定的時(shí)間和一定空間內(nèi)將某物體或流體冷卻，使其溫度降到環(huán)境溫度以下，并保持這個(gè)低溫。（三）制冷方法1、蒸汽壓縮式制冷 2、蒸汽吸收式制冷 3、蒸汽噴射式制冷 4、吸附式制冷 5、空氣膨脹制冷 6、熱電制冷（溫差電制冷） 7、渦流管制冷 制冷劑與載冷劑（一）制冷劑的種類1、無(wú)機(jī)化合物如:水、氨、二氧化碳、二氧化硫2、氟利昂：飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴的衍生物的總稱。如:R12、R22、R134a、R152a3、碳?xì)浠衔颮600、R600a、R1704、混合制冷劑混合制冷劑是由兩種或兩種以上的氟利昂組成的混合物。(1) 共沸制冷劑如：R50

3、0( R12/R152a)、R502( R22/R115)(2) 非共沸制冷劑如：R404A( R125/R143a/134a)、R407C(R32/R125/R134 a)(二) 對(duì)制冷劑的要求1、熱力學(xué)性質(zhì)在大氣壓力下的沸點(diǎn)要低，凝固點(diǎn)也要低;(2)蒸發(fā)壓力最好稍高于大氣壓力;(3)在常溫下的冷凝壓力不應(yīng)過(guò)高;(4)在給定的溫度條件下，對(duì)應(yīng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之比較小;(5)(6)制冷劑在給定的蒸發(fā)溫度下的汽化潛熱值要大;制冷劑的臨界溫度高于環(huán)境大氣溫度；(7)對(duì)于大中型制冷壓縮機(jī)，要求單位容積制冷劑的制冷能力較大，以減小壓 縮機(jī)的尺寸、重量和金屬消耗量，對(duì)于小型制冷裝置，則要求單位容積制

4、冷劑的制冷能力不太大，以免壓縮機(jī)及流道的尺寸過(guò)小而增加制造上的困難。2、物理化學(xué)性質(zhì)(1)較高的導(dǎo)熱系數(shù)和換熱系數(shù);制冷劑的粘度和密度盡可能小;具有一定的吸水性； 化學(xué)穩(wěn)定性好，在高溫下不分解，不易燃燒，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，對(duì)金屬和其它材料無(wú)腐蝕和侵蝕作用。3、其它性質(zhì)無(wú)毒、無(wú)刺激性臭味、對(duì)人無(wú)害、價(jià)格低廉、來(lái)源充足、良好電絕緣性能。(三) 常用制冷劑的性質(zhì)1、R22R22的沸點(diǎn)為一408C。水在R22中的溶解度很小，而且隨著溫度的降低，水的溶解度越小。(3)R22能部分與礦物油互相溶解，其溶解度與潤(rùn)滑油的種類和溫度有關(guān)。(4)R22不燃燒、不爆炸、毒性很小。(5)R22對(duì)臭氧層仍有破壞作用，為某些

5、CFC制冷劑的過(guò)渡替代物。2、R134aR134a沸點(diǎn)為26.5C。主要熱力性質(zhì)與R12相似，是比較理想的一種R12替代制冷劑。(2)R134a對(duì)金屬的腐蝕作用比較小、穩(wěn)定性好、不溶于水。(3) R134a對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用，溫室效應(yīng)比 R22 小,屬HFC類制冷劑,按當(dāng)前的國(guó)際協(xié)議可長(zhǎng)期使用。3、R407C(1)R407C由R32、R125和R134a三種工質(zhì)按23%、25%、52%的質(zhì)量成分混合而成。(2) 臭氧消耗潛能值 ODP=0、全球變暖潛能值 GWP =佃80。(3) 熱力性質(zhì)與R22相似，它們的工作壓力范圍、制冷量十分相似。(4) R407C機(jī)器的制冷量和能效比比 R22機(jī)器稍有

6、下降。(四) 載冷劑(冷媒)載冷劑用于向被間接冷卻的物體輸送制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量。1、空氣價(jià)格低廉，容易獲得；但空氣的比熱容小、熱導(dǎo)率小。2、水(1)價(jià)格低廉，容易獲得；比熱容大、熱導(dǎo)率大。(2)凝固點(diǎn)為0C,僅能用作0C以上溫度的載冷劑。要制取低于0C的冷量，可采用鹽水溶液、有機(jī)化合物或其水溶液作載冷劑。3、鹽水溶液常用的有氯化鈉水溶液、氯化鎂水溶液、氯化鈣水溶液。（1）為保證蒸發(fā)器中鹽水溶液不發(fā)生凍結(jié),一般應(yīng)使鹽水溶液的凝固溫度（共晶溫度）比制冷劑的蒸發(fā)溫度低 5C左右。例如氯化鈉水溶液的共晶溫度為-21.2C，所以只有當(dāng)制冷劑的蒸發(fā)溫度高于-16C時(shí)才能采用其作載冷劑。（2）鹽水溶液對(duì)金屬

7、有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因而會(huì)腐蝕管道和設(shè)備。措施：選用純度高的鹽;減少溶液與空氣接觸的機(jī)會(huì)，采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，或者在鹽水箱上加封蓋;在鹽溶液中添加一定量的緩蝕劑， 使溶液呈弱堿性，其PH值保持在7.5 8.5。使用較多的緩蝕劑是氫氧化鈉（NaOH ）和重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)，般兩者的質(zhì)量配比為 NaOH : NazCzO? = 27: 100。4、有機(jī)化合物有機(jī)化合物腐蝕性較小，但其成本較高。如乙二醇、丙三醇、二氯甲烷等。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)（一）理論制冷循環(huán)1、基本組成蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥（或毛細(xì)管）是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的四個(gè)必不可少的基本部件。（1）工作原理igp冷卻介質(zhì)（空

8、氣、水）+冷凝器蒸發(fā)器A./ 7被冷卻物體機(jī)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)/ II I2! / /圖蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)壓焓圖1） 蒸發(fā)器（d- a）制冷劑在蒸發(fā)器盤管內(nèi)沸騰蒸發(fā)時(shí)保持溫度和壓力不變， 相應(yīng)的溫度和壓力稱為蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力。 蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力的增大而升高， 它們有確定 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰蒸發(fā)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)從制冷空間介質(zhì)吸收的熱量就是制冷系統(tǒng)的制冷量Qo。Qo= H a H d2）冷凝器（2b-C）制冷劑在冷凝器盤管內(nèi)冷凝液化時(shí)保持溫度和壓力不變， 相應(yīng)的溫度和壓力稱為冷凝溫度和冷凝壓力。 冷凝溫度隨冷凝壓力的增大而升高， 它們有確定 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用流動(dòng)空氣冷卻的冷凝器稱為

9、風(fēng)冷冷凝器。利用流動(dòng)水冷卻的冷凝器稱Qk。為水冷冷凝器。制冷劑在冷凝器中向冷卻介質(zhì)排放的熱量稱為冷凝器的熱負(fù)荷Qk=H2， Hc3）壓縮機(jī)（廠2用于將從蒸發(fā)器流出的低壓制冷劑蒸氣壓縮， 使蒸氣的壓力提高到與冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，從而保證制冷劑蒸氣能在常溫下被冷凝液化。4）節(jié)流裝置（尸d）讓冷凝液先流經(jīng)節(jié)流閥或毛細(xì)管絕熱節(jié)流，將壓力和溫度降至需要的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度后再進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。(2) 能效比E.E.R.E.E.R=制冷量/電動(dòng)機(jī)的輸入功（二）過(guò)冷、過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)的影響及回?zé)嵫h(huán)1、冷凝液的過(guò)冷（d 3）igp圖過(guò)冷的影響如圖相應(yīng)于CT3,再?gòu)?節(jié)流至4,制冷量Q=Ha-H4，比沒(méi)有

10、過(guò)冷制冷量增加 Q=Hd-H4。由此可見對(duì)于制冷，過(guò)冷是有益的。展勤浩洲制冷過(guò)冷度 t=冷凝溫度過(guò)冷溫度=35C2、蒸氣過(guò)熱（a-1）第9頁(yè)共14頁(yè)蒸發(fā)器中因吸熱蒸發(fā)而產(chǎn)生的飽和蒸氣，如果在等壓下被加熱便成為過(guò)熱蒸 氣。由此多吸收熱量 Hl H a過(guò)熱可保證壓縮機(jī)作干壓縮，但壓縮機(jī)吸入的蒸氣比體積增大，由此要求壓 縮機(jī)容量增大，功耗增加、壓縮機(jī)排氣溫度增加并使冷凝器負(fù)荷也相應(yīng)增大。3、回?zé)嵫h(huán)冷凝器蒸發(fā)器壓 彳壯縮 丿機(jī)回?zé)崞鞴?jié)丄流, 閥一圖回?zé)嵫h(huán)1835年熱泵（一）分類1、按工作原理分a. 蒸氣壓縮式b. 氣體壓縮式c. 蒸氣噴射式 d.吸收式 e.熱電式 f.化

11、學(xué)熱泵2、按熱源分a.空氣b.地表水（江河、c.地下水d.城市自來(lái)水e.土壤f.太陽(yáng)能g.廢熱（水、氣）湖泊、等海水等）3、按用途分a.住宅用b.商業(yè)及農(nóng)業(yè)用C工業(yè)用 4、按供熱溫度分a.低溫?zé)岜茫釡囟萔 100Cb.高溫?zé)岜?，供熱溫?100C 5、按驅(qū)動(dòng)方式分a.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)b.熱驅(qū)動(dòng) 6、按熱源與供熱介質(zhì)的組合方式分a.空氣空氣熱泵b.空氣水熱泵C.水水熱泵d.水空氣熱泵 e. 土壤一一空氣熱泵f. 土壤水熱泵（二）熱泵形式1、空氣一一空氣熱泵2、空氣水熱泵3、水空氣熱泵a.地下水熱泵 b.地表水熱泵C.內(nèi)部熱源熱泵d. 太陽(yáng)能輔助熱泵e. 廢水源熱泵4、水水熱泵5、大地耦合式熱泵展勤浩洲制冷第15頁(yè)共14頁(yè)制熱和制冷U；、制熱U；,制熱制冷*制熱和制冷圖二（空氣-水熱泵）*制熱和制冷.MU .制冷器圖三（水-空氣熱泵）大地回路大地盤管壓縮機(jī)圖五（大地耦合式熱泵）di -制冷制熱和制冷壓縮機(jī)FLAH Y-貯液器圖六（大地?zé)嵩粗苯优蛎浭綗岜茫ㄈ岜玫男阅芟禂?shù)COP1、壓縮式熱泵COP可用制熱系數(shù) h表示:& h=制熱量Q/輸入