Joe_制冷技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2

1、GEA Refrigeration China制冷專題培訓(xùn)制冷技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)卓存真 博士基伊埃工業(yè)冷凍技術(shù)學(xué)院GEA Refrigeration China制冷專題培訓(xùn)制冷技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)卓存真 博士基伊埃工業(yè)冷凍技術(shù)學(xué)院主題主題GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷基本術(shù)語制冷基本術(shù)語制冷系統(tǒng)壓焓圖制冷系統(tǒng)壓焓圖制冷劑與載冷劑制冷劑與載冷劑 制冷系統(tǒng)主要設(shè)備制冷系統(tǒng)主要設(shè)備與供液方式與供液方式GEA Institute of Refrigeration Technologies一一.制冷基本術(shù)語制冷基本術(shù)語了解以下基本術(shù)語了解以下基本術(shù)語 制冷制

2、冷 溫度溫度 壓力壓力 蒸發(fā)蒸發(fā) 冷凝冷凝 飽和溫度，飽和壓力飽和溫度，飽和壓力 過熱蒸汽，過冷液體過熱蒸汽，過冷液體GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷制冷 制冷：制冷：利用人工的方法，把某物體或某空利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低于周圍環(huán)境的溫度，并間的溫度降低到低于周圍環(huán)境的溫度，并使之維持在這一低溫的過程。使之維持在這一低溫的過程。 實(shí)質(zhì)：將熱量從被冷卻對(duì)象中轉(zhuǎn)移到環(huán)境中實(shí)質(zhì)：將熱量從被冷卻對(duì)象中轉(zhuǎn)移到環(huán)境中 制冷制冷冷卻冷卻GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷制冷

3、 制冷機(jī)：實(shí)現(xiàn)制冷所需的機(jī)器和設(shè)備。制冷機(jī)：實(shí)現(xiàn)制冷所需的機(jī)器和設(shè)備。 特點(diǎn)：必須消耗能量特點(diǎn)：必須消耗能量電能、機(jī)械能等電能、機(jī)械能等 制冷劑：制冷機(jī)中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳制冷劑：制冷機(jī)中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的工作介質(zhì)。給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的工作介質(zhì)。 制冷循環(huán)：在制冷機(jī)中，制冷劑周而復(fù)始制冷循環(huán)：在制冷機(jī)中，制冷劑周而復(fù)始吸熱、放熱的流動(dòng)循環(huán)。吸熱、放熱的流動(dòng)循環(huán)。 GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷制冷 飽和蒸氣：氣態(tài)和液態(tài)共存。飽和蒸氣：氣態(tài)和液態(tài)共存。 過冷：冷凝后的制冷劑溫度低于冷凝溫度。液過冷：冷

4、凝后的制冷劑溫度低于冷凝溫度。液態(tài)制冷劑中無蒸氣時(shí)才會(huì)出現(xiàn)過冷。態(tài)制冷劑中無蒸氣時(shí)才會(huì)出現(xiàn)過冷。 過熱：蒸氣的溫度超過沸點(diǎn)。過熱時(shí)制冷劑完過熱：蒸氣的溫度超過沸點(diǎn)。過熱時(shí)制冷劑完全為氣態(tài)。全為氣態(tài)。 壓力溫度對(duì)應(yīng)表：飽和制冷劑的溫度和壓力之壓力溫度對(duì)應(yīng)表：飽和制冷劑的溫度和壓力之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷方法制冷方法1）相變制冷：）相變制冷：利用液體在低溫下的蒸發(fā)過程或固體在低溫的融化或升華過程從被冷卻物體吸取熱量以制取冷量。2）氣體絕熱膨脹制冷：）氣體絕熱膨脹制冷：高壓氣體經(jīng)絕熱膨脹即可達(dá)

5、到較低溫度，令低壓氣體復(fù)熱即可制取冷量。3） 氣體渦流制冷氣體渦流制冷：高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后即可分離為熱、冷兩股氣流，利用冷氣流的復(fù)熱過程即可制冷。4）熱電制冷：）熱電制冷：令直流電通過半導(dǎo)體熱電堆，即可在一端產(chǎn)生冷效應(yīng)，在另一端產(chǎn)生熱效應(yīng)。GEA Institute of Refrigeration Technologies相變制冷相變制冷液體氣化：物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為氣化。任何液體氣化時(shí)都要吸收熱量。在定壓下，單位質(zhì)量液體氣化時(shí)吸收的熱量稱為氣化熱r（J/kg）： rh”h 式中h為焓，單位J/kg，上角表示液態(tài);上角”表示氣態(tài)。焓是制冷工質(zhì)進(jìn)出熱力設(shè)備時(shí)帶入或帶出的內(nèi)能和推動(dòng)功

6、之和GEA Institute of Refrigeration Technologies蒸汽壓縮式制冷循環(huán)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)蒸發(fā)器冷凝器482.3kPa1812kPa低壓高壓壓縮機(jī)膨脹閥蒸氣液體GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)制冷循環(huán)冷凝（環(huán)境溫度）高壓/溫低溫/壓節(jié)流膨脹蒸發(fā)（設(shè)計(jì)溫度）制冷循環(huán)壓縮機(jī)組GEA Institute of Refrigeration Technologies思考思考“四大件四大件”的的作用各是什么？作用各是什么？ 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 冷凝器冷凝器 節(jié)流閥節(jié)流閥 蒸發(fā)器蒸發(fā)器GEA Institute of

7、 Refrigeration Technologies流程流程圖為一臺(tái)單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的流程圖。它由下列四個(gè)基本設(shè)備組成：1）壓縮機(jī)：“心臟”，壓縮和輸送制冷劑蒸汽。2）冷凝器：將壓縮機(jī)送來的高壓高溫氣體冷卻并冷凝成液體。3）節(jié)流機(jī)構(gòu)：節(jié)流降壓，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。4）蒸發(fā)器：吸收被冷卻物體的熱量，從而制冷。GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷系數(shù)制冷系數(shù)從壓縮機(jī)出來的高壓高溫制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器被冷卻并進(jìn)一步冷凝成液體后，進(jìn)入節(jié)流裝置膨脹閥減壓，部分液體閃發(fā)成蒸氣，這些氣液兩相的混合物進(jìn)入蒸發(fā)器，在里面吸熱蒸發(fā)成蒸氣后回到壓縮

8、機(jī)重新壓縮，從面完成一個(gè)循環(huán)。在這個(gè)循環(huán)中，壓縮機(jī)耗功W，蒸發(fā)器吸熱Q0，Q0稱為制冷量。壓縮蒸氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)： COPQ0/WGEA Institute of Refrigeration Technologies二二. . 制冷系統(tǒng)壓焓圖制冷系統(tǒng)壓焓圖 等壓線等壓線 水平線水平線等焓線等焓線 垂直線垂直線等干度線等干度線 濕蒸汽區(qū)域內(nèi)濕蒸汽區(qū)域內(nèi)等熵線等熵線 向右上方傾斜向右上方傾斜等容線等容線 向右上方傾斜向右上方傾斜等溫線等溫線 垂直線垂直線水平線水平線 向右下方彎曲向右下方彎曲GEA Institute of Refrigeration Technologies壓焓圖壓焓圖 壓力

9、P焓 H液體氣液混合蒸氣蒸發(fā)冷凝加熱溫度上升定溫定壓定溫定壓冷卻溫度下降溫度線T1T2T3T4GEA Institute of Refrigeration Technologies思考思考如何將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示？如何將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示？如何用壓焓圖來了解制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)？如何用壓焓圖來了解制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)？如何用壓焓圖來進(jìn)行解制冷系統(tǒng)的計(jì)算與分析？如何用壓焓圖來進(jìn)行解制冷系統(tǒng)的計(jì)算與分析？GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)制冷循環(huán)基本過程基本過程-壓縮壓縮-冷凝放熱冷凝放熱-液體過冷液體過冷-膨脹膨脹-蒸發(fā)制冷

10、量蒸發(fā)制冷量-吸氣過熱吸氣過熱GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)制冷循環(huán)壓力P焓 - H冷凝熱量冷凝吸收熱量蒸發(fā)壓縮輸入功率膨脹絕熱1234h1=h2h3h4制冷效率 = h3 - h1輸入功率 = h4 - h3冷凝熱量 = h4 - h1P1P2制冷量輸入功率GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)制冷循環(huán)制冷量輸入功率壓力P冷凝蒸發(fā)壓縮膨脹蒸發(fā)過熱過冷焓 - HGEA Institute of Refrigeration Technologies思考思考?jí)毫制冷量輸入功率冷

11、凝蒸發(fā)壓縮膨脹蒸發(fā)過熱過冷輸入功率 制冷量制冷系數(shù) (COP) =焓 - HGEA Institute of Refrigeration TechnologiesGEA Institute of Refrigeration Technologies熱力計(jì)算熱力計(jì)算h2ph042315p0h1h4=h5蒸 汽 壓 縮 制 冷 理 論 循 環(huán)p h圖pk單位質(zhì)量制冷量單位質(zhì)量制冷量q0：1kg制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)從被冷卻物體吸收的熱量從被冷卻物體吸收的熱量 。 q0h1h5h1h4 單位冷凝負(fù)荷單位冷凝負(fù)荷qk ：1kg制冷劑在冷卻制冷劑在冷卻和冷凝過程中放出的熱量和冷凝過程中放出的熱

12、量 。 qkh2h4 單位理論壓縮功單位理論壓縮功w0 ：壓縮機(jī)每壓縮壓縮機(jī)每壓縮輸送輸送1kg制冷劑所消耗的壓縮功制冷劑所消耗的壓縮功 。 w0h2h1制冷系數(shù)制冷系數(shù)0：1251000hhhhwqGEA Institute of Refrigeration Technologies作業(yè)作業(yè)將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示，將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示，計(jì)算制冷量，壓縮計(jì)算制冷量，壓縮功及制冷系數(shù)（功及制冷系數(shù)（COP） ： 制冷劑：氨 蒸發(fā)溫度： -10， 冷凝溫度： 35 壓縮機(jī)吸氣過熱度（假設(shè)過熱發(fā)生在蒸發(fā)器內(nèi)）：5 冷凝器出口過冷度：5GEA Institute of Refrigeration

13、 Technologies作業(yè)作業(yè) 壓壓 力力35-1030-5ABD焓焓查查R717對(duì)應(yīng)的壓焓圖得到以下數(shù)據(jù)：對(duì)應(yīng)的壓焓圖得到以下數(shù)據(jù)：A：溫度-10，比焓=？B: 溫度-5，比焓=？C: 溫度？，比焓=？（等熵過程）計(jì)算得到：計(jì)算得到：單位質(zhì)量制冷量hB- hA=？單位質(zhì)量壓縮功hC- hB=？制冷系數(shù)？CGEA Institute of Refrigeration Technologies實(shí)際制冷循環(huán)實(shí)際制冷循環(huán) 實(shí)際制冷循環(huán)壓焓圖：5-1s：實(shí)際蒸發(fā)到壓縮機(jī)吸入過程，與被冷卻物質(zhì)間存在溫差，同時(shí)存在壓力降。1s-2s：不可逆壓縮過程2s-b： 排氣過程的冷卻b-c：表示排氣管道中的壓降

14、c-3-4: 冷凝器中冷卻及冷凝過程，存在壓力降及傳熱溫差4-5: 節(jié)流過程，同環(huán)境有熱交換，過程前后焓值稍有變化。GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)性能影響因素制冷循環(huán)性能影響因素 1. 蒸發(fā)溫度的影響蒸發(fā)溫度的影響 降低蒸發(fā)溫度：降低蒸發(fā)溫度： 單位制冷量減少；單位制冷量減少； 壓縮機(jī)吸氣溫度變大；壓縮機(jī)吸氣溫度變大； 單位壓縮功增大；單位壓縮功增大； 制冷系數(shù)減小。制冷系數(shù)減小。15蒸 發(fā) 溫 度 變 化p h圖513 240hpGEA Institute of Refrigeration Technologies制冷循環(huán)性能影

15、響因素制冷循環(huán)性能影響因素 2. 冷凝溫度的影響冷凝溫度的影響 提高冷凝溫度：提高冷凝溫度： 單位制冷量減少；單位制冷量減少； 單位壓縮功增大；單位壓縮功增大； 制冷系數(shù)減小。制冷系數(shù)減小。ph01冷 凝 溫 度 變 化p h圖55443 223GEA Institute of Refrigeration Technologies三三. 制冷劑與載冷劑制冷劑與載冷劑制冷劑：制冷劑：在被冷卻對(duì)象和環(huán)境介質(zhì)之間傳遞熱量，在被冷卻對(duì)象和環(huán)境介質(zhì)之間傳遞熱量，并最終把熱量從被冷卻對(duì)象傳給環(huán)境介質(zhì)的制冷并最終把熱量從被冷卻對(duì)象傳給環(huán)境介質(zhì)的制冷機(jī)中進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。機(jī)中進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。 常

16、用的制冷劑有哪些？常用的制冷劑有哪些？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷劑使用現(xiàn)狀制冷劑使用現(xiàn)狀lR11,R12,R502 已禁止使用已禁止使用l R22 從從2000年年1月月1日日起在歐洲禁止在新建起在歐洲禁止在新建 項(xiàng)目中使用，項(xiàng)目中使用，2010年年起在日本禁用起在日本禁用l R134a, 混合工質(zhì)制冷劑，混合工質(zhì)制冷劑，2011年年起在歐起在歐 洲禁止在汽車空調(diào)中使用洲禁止在汽車空調(diào)中使用.l R404A, R507,R407c R410A, GWP 值較高，值較高， HFCs面臨轉(zhuǎn)折面臨轉(zhuǎn)折GE

17、A Refrigeration ChinaLow Carbon Cool Technology臭氧層破壞潛能臭氧層破壞潛能值值00,20,40,60,81R407 CR134aR404ANH 3R290R22R11臭氧層破壞潛能：臭氧層破壞潛能： 以以 R11= 1GEA Refrigeration ChinaLow Carbon Cool Technology全球變暖潛能全球變暖潛能值值GEA Refrigeration ChinaLow Carbon Cool Technology 制冷劑發(fā)展方向制冷劑發(fā)展方向 氨 Ozone Depletion Potential = 0, Global

18、 Warming Potential = 0HC類：丙烷 乙烯 丙烯 異丁烷CO2H2O空氣GEA Institute of Refrigeration Technologies載冷劑載冷劑在間接冷卻的裝置中，被冷卻物體或空間中在間接冷卻的裝置中，被冷卻物體或空間中的熱的熱量是通過一種中間介質(zhì)傳給制冷劑。這種中量是通過一種中間介質(zhì)傳給制冷劑。這種中間介間介質(zhì)在制冷工程中稱為載冷劑或第二制冷劑。質(zhì)在制冷工程中稱為載冷劑或第二制冷劑。 常用的載冷劑有哪些？常用的載冷劑有哪些？GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷主要設(shè)備與供液方式制冷主要設(shè)備與供

19、液方式制冷主要設(shè)備：制冷主要設(shè)備： 壓縮機(jī)壓縮機(jī) （活塞式，螺桿式，離心式）（活塞式，螺桿式，離心式） 冷凝器（水冷，風(fēng)冷，蒸發(fā)式冷凝器）冷凝器（水冷，風(fēng)冷，蒸發(fā)式冷凝器） 節(jié)流裝置節(jié)流裝置 蒸發(fā)器蒸發(fā)器GEA Institute of Refrigeration Technologies制冷主要設(shè)備與供液方式制冷主要設(shè)備與供液方式制冷設(shè)備制冷設(shè)備GrassoGrasso活塞壓縮機(jī)活塞壓縮機(jī)GrassoGrasso鹽水機(jī)組鹽水機(jī)組空氣分離器空氣分離器AWP AWP 閥門閥門GrassoGrasso復(fù)疊機(jī)組復(fù)疊機(jī)組GeneglaceGeneglace片冰機(jī)片冰機(jī) KuebaKueba冷風(fēng)機(jī)，冷凝

20、器冷風(fēng)機(jī)，冷凝器 GrassoGrasso螺桿壓縮機(jī)螺桿壓縮機(jī)GEA Institute of Refrigeration Technologies水冷式冷凝器與水冷式冷凝器與蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器殼管式冷凝器利用水的顯熱帶走熱量，蒸發(fā)式冷凝器是利用水的汽化潛熱帶走熱量。殼管式冷凝器系統(tǒng)示意圖蒸發(fā)式冷凝器系統(tǒng)示意圖GEA Institute of Refrigeration Technologies水冷式冷凝器水冷式冷凝器GEA Institute of Refrigeration Technologies蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器GEA Institute of Refrigeration

21、Technologies風(fēng)冷風(fēng)冷式冷凝器式冷凝器翅片式冷凝器 汽車空調(diào)冷凝器 風(fēng)冷式冷凝器 GEA Institute of Refrigeration Technologies蒸發(fā)蒸發(fā)器器 殼管式蒸發(fā)器 螺旋管蒸發(fā)器 翅片式蒸發(fā)器 板式蒸發(fā)器 冷風(fēng)機(jī) GEA Institute of Refrigeration Technologies節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用 節(jié)流降壓，調(diào)節(jié)供液量。 節(jié)流原理：GEA Institute of Refrigeration Technologies節(jié)流機(jī)構(gòu)的類型節(jié)流機(jī)構(gòu)的類型1. 手動(dòng)膨脹閥（節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥） 2. 浮球膨脹閥 3. 熱力膨脹閥 4. 毛

22、細(xì)管 GEA Institute of Refrigeration Technologies直接膨脹供液直接膨脹供液GEA Institute of Refrigeration Technologies直接膨脹供液直接膨脹供液方式：通過膨脹閥直接向蒸發(fā)器供液。方式：通過膨脹閥直接向蒸發(fā)器供液。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 供液的動(dòng)力來自于系統(tǒng)內(nèi)部的壓力差；供液的動(dòng)力來自于系統(tǒng)內(nèi)部的壓力差； 供液可能會(huì)不均，宜在單一節(jié)流控制單一蒸供液可能會(huì)不均，宜在單一節(jié)流控制單一蒸發(fā)回路中采用；發(fā)回路中采用； 蒸發(fā)器為單一通道，管的長度受限；蒸發(fā)器為單一通道，管的長度受限；適用范圍：適用范圍： 主要用于氟利昂系統(tǒng)和成套制備空

23、調(diào)冷凍水或主要用于氟利昂系統(tǒng)和成套制備空調(diào)冷凍水或低溫鹽水的氨系統(tǒng)；生活服務(wù)性小冷庫。低溫鹽水的氨系統(tǒng)；生活服務(wù)性小冷庫。GEA Institute of Refrigeration Technologies直接膨脹供液，直接膨脹供液，DXDX蒸發(fā)器的特點(diǎn)蒸發(fā)器的特點(diǎn) 適用于冷量較小的應(yīng)用適用于冷量較小的應(yīng)用 適用于冷卻粘度較大的流體（載冷劑）適用于冷卻粘度較大的流體（載冷劑） 采用熱力膨脹閥，依靠蒸氣出口過熱度調(diào)節(jié)供采用熱力膨脹閥，依靠蒸氣出口過熱度調(diào)節(jié)供液量液量 冷媒充注量較小冷媒充注量較小 依靠管內(nèi)流速實(shí)現(xiàn)回油依靠管內(nèi)流速實(shí)現(xiàn)回油GEA Institute of Refrigeratio

24、n Technologies重力供液重力供液方式：利用制冷劑液柱的重力來向蒸發(fā)器供液。方式：利用制冷劑液柱的重力來向蒸發(fā)器供液。特點(diǎn)：特點(diǎn)：供給蒸發(fā)器的為制冷劑液體，且便于均勻供液；供給蒸發(fā)器的為制冷劑液體，且便于均勻供液；回氣帶液滴，壓縮機(jī)吸入前仍要經(jīng)過氣液分離回氣帶液滴，壓縮機(jī)吸入前仍要經(jīng)過氣液分離器；器；氣液分離器液面相對(duì)穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)液面自控；氣液分離器液面相對(duì)穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)液面自控；蒸發(fā)壓力受液柱影響，液位越高，影響越大；蒸發(fā)壓力受液柱影響，液位越高，影響越大；氣液分離器的流速不高于允許流速；氣液分離器的流速不高于允許流速；適用范圍適用范圍: :大型制冷系統(tǒng)大型制冷系統(tǒng)GEA Institute of Refrigeration Technologies重力供液，滿液式蒸發(fā)器重力供液，滿液式蒸發(fā)器GEA Institute of Refrigeration Technologies重力供液，板式蒸發(fā)器重力供液，板式蒸發(fā)器GEA GrassoGEA Grasso氨冷水氨冷水/ /鹽水機(jī)組鹽水機(jī)組