制冷的基本原理

1、制冷系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)的構(gòu)成構(gòu)成 制冷時，制冷壓縮機將水熱交換器內(nèi)的低壓低溫制制冷時，制冷壓縮機將水熱交換器內(nèi)的低壓低溫制冷氣體（冷氣體（R22）吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機做功，使之變成）吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機做功，使之變成壓力和溫度都較高的氣體，進入冷凝器內(nèi)，高溫高壓的壓力和溫度都較高的氣體，進入冷凝器內(nèi)，高溫高壓的制冷劑氣體制冷劑氣體通過冷凝器冷凝變成中溫高壓的液體通過冷凝器冷凝變成中溫高壓的液體(把熱量把熱量傳給空氣傳給空氣)，中溫高壓的液體再經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后中溫高壓的液體再經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，低壓液進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，低壓液體

2、制冷劑汽化，吸收周圍介質(zhì)體制冷劑汽化，吸收周圍介質(zhì)(水水)的熱量，從而使水降的熱量，從而使水降溫冷卻，成為所需要的低溫用水。而在熱交換器中汽化溫冷卻，成為所需要的低溫用水。而在熱交換器中汽化后的低溫制冷劑氣體又被壓縮機吸入重新進行壓縮，這后的低溫制冷劑氣體又被壓縮機吸入重新進行壓縮，這樣周而復(fù)始不斷循環(huán)，連續(xù)制取冷凍水。樣周而復(fù)始不斷循環(huán)，連續(xù)制取冷凍水。制冷與冷卻是兩個不同的概念制冷與冷卻是兩個不同的概念 冷卻是指熱量從高溫物體傳遞到低溫物體冷卻是指熱量從高溫物體傳遞到低溫物體中，由于冷、熱物體間存在溫度差，所以冷卻中，由于冷、熱物體間存在溫度差，所以冷卻可以自發(fā)地進行，但高溫物體的溫度不可

3、能降可以自發(fā)地進行，但高溫物體的溫度不可能降到低于環(huán)境介質(zhì)（空氣或水）的溫度。到低于環(huán)境介質(zhì)（空氣或水）的溫度。 L n phtSPk= 0= 1hL n ph12342 壓焓圖壓焓圖LnphtSPk= 0= 1hLnphtSPk= 0= 1h這兩條曲線將圖形分為三個區(qū)域：飽和液體線的左邊是過冷液體區(qū)，該區(qū)域的液體稱為過冷液體，過冷液體的溫度低于同一壓力下飽和液體的溫度；干飽和線的右邊是過熱蒸汽區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸汽稱為過熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度高于同一壓力下飽和蒸汽的溫度；兩條線之間的區(qū)域為兩相區(qū)，制冷劑在該區(qū)域處于汽、液混合狀態(tài)（濕蒸汽狀態(tài)）。右邊的粗實線為干飽和蒸汽線，線上任何一點代表一個飽和

4、蒸汽狀態(tài)，干度x=1。L n phtSPk= 0= 1h等溫線t液態(tài)區(qū)幾乎為鉛垂線。兩相區(qū)內(nèi)由于制冷劑的狀態(tài)變化是在等壓等溫下進行，與等壓線重合，為水平線。過熱蒸汽區(qū)為向右下方彎曲的傾斜線；等熵線s向右上方傾斜的實線；等容線v向右上方傾斜的虛線，但比等熵線平坦等干度線x只存在于濕蒸汽區(qū)域內(nèi)，其方向大致與飽和液體線或飽和蒸汽線相近，視干度大小而定。LnphtSPk=0=1hLnph12342點1表示制冷劑出蒸發(fā)器、進入壓縮機時的狀態(tài)。對應(yīng)于蒸發(fā)溫度t0的飽和蒸汽。根據(jù)壓力和飽和溫度的關(guān)系，該點應(yīng)處于與蒸發(fā)壓力p0相對應(yīng)的等壓線與飽和蒸汽線（x=0）的交點上。L n phtSPk= 0= 1hL

5、n ph12342 L n phtSPk= 0= 1hL n ph12342 壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟主機主機有用能的輸入有用能的輸入制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán)流動制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán)流動整機性能整機性能可靠性可靠性壽命壽命噪聲噪聲1.壓縮機壓縮機冷 媒 進冷 媒 出蒸 發(fā) 器放 空 氣冷 凝 器放 油水3總 調(diào) 節(jié) 站貯 氨 器膨 脹 閥氨液分離器4均壓管分油器壓 縮 機21水機體（曲軸箱）機體（曲軸箱）氣缸氣缸活塞活塞吸、排氣閥吸、排氣閥曲軸連桿機構(gòu)曲軸連桿機構(gòu)組成組成作往復(fù)運動，轉(zhuǎn)速不宜太高作往復(fù)運動，轉(zhuǎn)速不宜太高氣缸工作腔有余隙容積氣缸工作腔有余隙容積氣缸工作腔必須設(shè)置吸、排

6、氣閥，使氣缸工作腔必須設(shè)置吸、排氣閥，使 吸、排氣過程產(chǎn)生阻力損失吸、排氣過程產(chǎn)生阻力損失結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多。往復(fù)式壓縮機不允許吸氣帶液往復(fù)式壓縮機不允許吸氣帶液冷凝器按冷卻方式冷凝器按冷卻方式空氣冷卻式冷凝器中空氣冷卻式冷凝器中根據(jù)管外空氣流動方式根據(jù)管外空氣流動方式空氣冷卻式空氣冷卻式水冷式水冷式蒸發(fā)冷卻式蒸發(fā)冷卻式自然對流空氣冷自然對流空氣冷卻式冷凝器卻式冷凝器強制對流空氣冷強制對流空氣冷卻式冷凝器卻式冷凝器自然對流空氣冷卻式冷凝器自然對流空氣冷卻式冷凝器1-肋片肋片 2-傳熱管傳熱管 3-上封板上封板 4-左端板左端板 5-進氣集管進氣集管6-彎頭彎頭7-出液集管出液

7、集管 8-下封板下封板 9-前封板前封板10-通風機通風機 11-裝配螺釘裝配螺釘空氣強制對流冷凝器空氣強制對流冷凝器氨臥式殼管式冷凝器氨臥式殼管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器空氣自然對流時空氣自然對流時多采用光盤管結(jié)構(gòu)多采用光盤管結(jié)構(gòu)空氣強制對流時空氣強制對流時采用翅片管結(jié)構(gòu)采用翅片管結(jié)構(gòu)殼管式殼管式板式板式沉沒式沉沒式 冷卻液體（水或其它液冷卻液體（水或其它液體載冷劑）的蒸發(fā)器體載冷劑）的蒸發(fā)器臥式滿液式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)臥式滿液式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)干式殼管蒸發(fā)器干式殼管蒸發(fā)器 板式換熱器由一組波紋板片，橡膠密封墊和一副金屬框架組成。板片之間構(gòu)成流道并由密封墊密封。冷熱流體在密封墊的引導下分

8、別交替地流過各自的流道并通過板片傳遞熱量 板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點空氣強制對流的蒸發(fā)器及其肋片管型式空氣強制對流的蒸發(fā)器及其肋片管型式a) 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 b) 繞片管繞片管 c) 套片管套片管1-傳熱管傳熱管 2-肋片肋片 3-擋板擋板 4-通風機通風機 5-集氣管集氣管 6-分液器分液器 對制冷劑的流動起調(diào)節(jié)作用，使來自冷凝對制冷劑的流動起調(diào)節(jié)作用，使來自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低控制進入蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)流率控制進入蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)流率家用冰箱家用冰箱冷柜冷柜房間空調(diào)器房間空調(diào)器 簡單簡單 便宜便宜 便于大批量生產(chǎn)便于大批量生產(chǎn)應(yīng)用應(yīng)用特點特點

9、1.1.制冷劑熱力學性質(zhì)制冷劑熱力學性質(zhì) (1) (1) 工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。 (2) (2) 單位制冷量單位制冷量q q0 0和單位容積制冷量和單位容積制冷量q qv v較大。較大。(3) (3) 比功比功w w和單位容積壓縮功和單位容積壓縮功w wv v小，循環(huán)效率高。小，循環(huán)效率高。 蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力大氣壓力大氣壓力冷凝壓力不要過高冷凝壓力不要過高冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大 (4) (4) 等熵壓縮終了溫度等熵壓縮終了溫度t t2 2不能太高，以免潤滑條件惡化不能太高，以免潤滑條件惡化或制冷劑自身在高溫

10、下分解。或制冷劑自身在高溫下分解。2.2.物理化學性質(zhì)方面物理化學性質(zhì)方面 (3) (3) 無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全。 (4) (4) 化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好?；瘜W穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。 (5) (5) 對大氣環(huán)境無破壞作用。對大氣環(huán)境無破壞作用。 原料來源充足，制造工藝簡單，價格便宜。原料來源充足，制造工藝簡單，價格便宜。 (1) (1) 粘度、密度盡量小。粘度、密度盡量小。 (2) (2) 導熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。導熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。 二、制冷劑二、制冷劑制冷劑按其化學組成主要有三類制冷劑按其化學組成主要有三類 無機

11、物無機物 氟里昂氟里昂 碳氫化合物碳氫化合物 字母字母“R R”和它后面的一組數(shù)字或字母和它后面的一組數(shù)字或字母 表示制冷劑表示制冷劑 根據(jù)制冷劑分子組成按一定規(guī)則編寫根據(jù)制冷劑分子組成按一定規(guī)則編寫 1.1.無機化合物無機化合物 2.2.氟里昂和烷烴類氟里昂和烷烴類 簡寫符號規(guī)定為簡寫符號規(guī)定為R7( )( )R7( )( )括號中填入的數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分括號中填入的數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分. .簡寫符號規(guī)定為簡寫符號規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z)R(m-1)(n+1)(x)B(z) 數(shù)值為零時省略不寫，同分異構(gòu)體則在其最后加小數(shù)值為零時省略不寫，同分異構(gòu)體則在

12、其最后加小寫英文字母以示區(qū)別。寫英文字母以示區(qū)別。編寫規(guī)則編寫規(guī)則制冷劑的簡寫符號制冷劑的簡寫符號三、制冷劑的物理化學性質(zhì)及其應(yīng)用三、制冷劑的物理化學性質(zhì)及其應(yīng)用1.1.安全性安全性(1) (1) 毒性毒性 雖然一些氟里昂制冷劑其毒性都較低，但在高溫或雖然一些氟里昂制冷劑其毒性都較低，但在高溫或火焰作用下會分解出極毒的光氣?；鹧孀饔孟聲纸獬鰳O毒的光氣。 (2) (2) 燃燒性和爆炸性燃燒性和爆炸性在空氣中發(fā)生燃燒或爆炸的體積百分比范圍。在空氣中發(fā)生燃燒或爆炸的體積百分比范圍。這一范圍的下限值越小，表示越易燃；下限這一范圍的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，則范圍越寬越易燃。值相同，則范圍越

13、寬越易燃。2.2.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 制冷劑在正常運轉(zhuǎn)條件下不發(fā)生裂解。在溫度較高又制冷劑在正常運轉(zhuǎn)條件下不發(fā)生裂解。在溫度較高又有油、鋼鐵、銅存在長時間使用會發(fā)生變質(zhì)甚至熱解。有油、鋼鐵、銅存在長時間使用會發(fā)生變質(zhì)甚至熱解。 爆炸極限爆炸極限“冰堵現(xiàn)象冰堵現(xiàn)象” 當溫度降到當溫度降到00以下時，水結(jié)成冰而堵塞節(jié)流閥或毛以下時，水結(jié)成冰而堵塞節(jié)流閥或毛細管的通道形成細管的通道形成“冰堵冰堵”，致使制冷機不能正常工作。，致使制冷機不能正常工作。 泄漏性泄漏性氨有強烈臭氣，靠嗅覺易判是否泄漏。易溶于水，氨有強烈臭氣，靠嗅覺易判是否泄漏。易溶于水，故不用肥皂水檢漏，用酚酞試劑和試紙檢漏故不用肥皂水檢漏

14、，用酚酞試劑和試紙檢漏 氟利昂無色無臭，鹵素噴燈和電子檢漏儀檢漏氟利昂無色無臭，鹵素噴燈和電子檢漏儀檢漏 沸點沸點-33.3-33.3，凝固點，凝固點-77.9-77.9 單位容積制冷量大粘性小，傳熱性好，流動阻力小單位容積制冷量大粘性小，傳熱性好，流動阻力小 毒性較大，有一定的可燃性毒性較大，有一定的可燃性 氨蒸氣無色，具有強烈的刺激性臭味氨蒸氣無色，具有強烈的刺激性臭味 氨液飛濺到皮膚上會引起腫脹甚至凍傷氨液飛濺到皮膚上會引起腫脹甚至凍傷 氨系統(tǒng)中有水分會加劇對金屬腐蝕，同時減小制冷量氨系統(tǒng)中有水分會加劇對金屬腐蝕，同時減小制冷量 。 以任意比與水互溶但在礦物潤滑油中的溶解度很小以任意比與

15、水互溶但在礦物潤滑油中的溶解度很小 ， 系統(tǒng)中氨分離的游離氫積累至一定程度遇空氣可能爆炸系統(tǒng)中氨分離的游離氫積累至一定程度遇空氣可能爆炸 氨液比重比礦物潤滑油小，油沉積下部需定期放出氨液比重比礦物潤滑油小，油沉積下部需定期放出 在氨制冷機中不用銅和銅合金材料在氨制冷機中不用銅和銅合金材料( (磷青銅除外磷青銅除外) ) 五、常用制冷劑五、常用制冷劑1.1.無機物無機物氨氨2.2.氟利昂氟利昂 R22 R22屬屬HCFCHCFC類制冷劑，用于家用、商用空調(diào)系統(tǒng)，以及中、低溫商用冷類制冷劑，用于家用、商用空調(diào)系統(tǒng)，以及中、低溫商用冷藏設(shè)備，包括：食品加工設(shè)備、超市展示柜、食品生產(chǎn)和貯藏設(shè)備，以藏設(shè)

16、備，包括：食品加工設(shè)備、超市展示柜、食品生產(chǎn)和貯藏設(shè)備，以及冷藏運輸系統(tǒng)。它還可以作為擠出型聚苯乙烯和聚氨酯發(fā)泡劑。及冷藏運輸系統(tǒng)。它還可以作為擠出型聚苯乙烯和聚氨酯發(fā)泡劑。 在常溫常壓下為無色氣體，在高壓下為無色透明液體，無毒不燃，具在常溫常壓下為無色氣體，在高壓下為無色透明液體，無毒不燃，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，不腐蝕金屬。有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，不腐蝕金屬。 R134a作為作為R12的替代工質(zhì)，的替代工質(zhì)，主要用在汽車空調(diào)、家用電器、小型固定制主要用在汽車空調(diào)、家用電器、小型固定制冷設(shè)備、超級市場的中溫制冷、工商業(yè)的制冷機。冷設(shè)備、超級市場的中溫制冷、工商業(yè)的制冷機。它是它

17、是HFCHFC型制冷劑，型制冷劑，不但不但有很好的制冷性能和環(huán)保性能，并且無毒性，不易然。有很好的制冷性能和環(huán)保性能，并且無毒性，不易然。 R134a可用在許多可用在許多領(lǐng)域領(lǐng)域, ,制冷制冷、聚合物發(fā)泡和氣霧劑產(chǎn)品。但為使聚合物發(fā)泡和氣霧劑產(chǎn)品。但為使 R134a在這些領(lǐng)域達到最在這些領(lǐng)域達到最佳性能，有時需要設(shè)備設(shè)計改變佳性能，有時需要設(shè)備設(shè)計改變。 R123 的的ODP =0.02 ，GWP =93 ，是一種替代，是一種替代 R11 的的 HCFC 型制冷劑型制冷劑；它的它的熱物性和不可燃性，使之在大型商用空調(diào)（離心式壓縮機）中成為替代熱物性和不可燃性，使之在大型商用空調(diào)（離心式壓縮機）中成為替代 R11 的的有效的和安全的制冷劑。有效的和安全的制冷劑。組成：組成： HFC-32/HFC-125=50/50 HFC 型制冷劑型制冷劑R410A主要應(yīng)用于家用空調(diào)和小型單元式空調(diào)中主要應(yīng)用于家用空調(diào)和小型單元式空調(diào)中，替代，替代R22 。因為。因為與與 R22相比，相比， R410A 的壓力要高得多，所以典型的的壓力要高得多，所以典型的 R22壓縮機不可壓縮機不可使用使用 R410A 制冷劑。制冷劑。 高純級高純級R290用作感溫工質(zhì)。用作感溫工質(zhì)。優(yōu)級和一級優(yōu)級和一級R290可作制冷劑替代可作制冷劑替