電冰箱 壓縮制冷原理

1、第五章 電冰箱1.壓強(qiáng)與真空制冷系統(tǒng)中所說的“壓力”是指壓強(qiáng)絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力+大氣壓力工程中取 P絕=P表+1真空度是指壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于1.01105Pa的氣態(tài)空間。電冰箱的制冷系統(tǒng)的真空度要求在1.064Pa以下。第一節(jié) 制冷技術(shù)中的幾個(gè)基本概念2.臨界溫度與臨界壓力各種氣體在一定的溫度和壓力下可以液化，但溫度升高超過某一值時(shí)，即使再增大壓力也不能使氣體液化 臨界溫度在這一溫度下使氣體液化的最低壓力叫做臨界壓力幾種制冷劑的臨界溫度和臨界壓力 制冷劑種類 臨界溫度 臨界壓力 R12 112.04C 41.96 R13 28.18C 39.36 R22 96.13C 50.84 NH3(氨) 132

2、.5C 112.773.飽和溫度與飽和壓力密閉容器中的液體和氣體處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，蒸汽的密度不再改變，溫度和壓力也穩(wěn)定不變，這種狀態(tài)下的蒸汽叫做飽和蒸汽，液體稱為飽和液體。他們具有的溫度稱為飽和溫度，飽和蒸汽的壓力稱為飽和壓力。4.干度和濕度干度x=干飽和蒸汽量(kg)/濕飽和蒸汽量(kg)濕度為1-x即1-x =飽和液體量(kg)/濕飽和蒸汽量(kg)5.蒸發(fā)溫度與冷凝溫度電冰箱的蒸發(fā)和冷凝都是在飽和溫度下進(jìn)行的。制冷技術(shù)中的蒸發(fā)溫度就是制冷劑在蒸發(fā)器中達(dá)到飽和壓力下的沸點(diǎn)溫度，即飽和溫度。這時(shí)的飽和壓力稱蒸發(fā)壓力。電冰箱冷凝器中具有一定的高壓。在這個(gè)高壓下，制冷劑達(dá)到飽和溫度時(shí)就會(huì)冷凝放熱，

3、這時(shí)的飽和溫度稱為冷凝溫度，這時(shí)的飽和壓力為冷凝壓力。在一定的壓力下，制冷劑液體被冷卻，溫度下降而壓力不變，導(dǎo)致制冷液的溫度低于該飽和壓力下的飽和溫度，這個(gè)現(xiàn)象叫過冷。6.過冷與過熱當(dāng)壓力一定制冷劑蒸汽的溫度高于該壓力下的飽和溫度的現(xiàn)象稱為過熱。7.焓與熵制冷劑在某種狀態(tài)下所具有的內(nèi)能和壓力能的和叫焓。焓與制冷劑重量的比值叫比焓，用i表示 i=+APv為制冷劑的內(nèi)能（熱能）；P為制冷劑的壓力；v為制冷劑的比容；A為功的熱當(dāng)量；APv為每Kg制冷劑所具有的熱能熵是表征制冷劑狀態(tài)變化時(shí)熱量傳遞程度的物理量。外界輸給制冷劑的熱量與加熱時(shí)該物質(zhì)絕對(duì)溫度之比叫熵 ds=dq/T8.IgP-i圖等壓線等溫

4、線等熵線等容線等焓線等干線以絕對(duì)壓力和焓為坐標(biāo)軸，用來表示制冷劑狀態(tài)參數(shù)變化及其相互關(guān)系的圖形。ilgPK過熱區(qū)飽和區(qū)過冷區(qū)在制冷系統(tǒng)中，制冷劑的狀態(tài)參數(shù)，常用壓力與焓所組成的壓焓圖來表示。壓焓圖是制冷工程中進(jìn)行熱力計(jì)算的最簡便的工具，對(duì)分析制冷過程中制冷劑的狀態(tài)變化、運(yùn)行情況、故障原因，以及理解制冷機(jī)理有很大用處。以制冷劑的焓(H)值為橫坐標(biāo)，絕對(duì)壓力(P)為縱坐標(biāo)，繪出的表示制冷劑狀態(tài)的曲線圖就叫壓焓圖。圖上用不同的線簇將工質(zhì)在不同狀態(tài)下的溫度、比體積、熵及蒸氣的干度同時(shí)表示出來。每一種制冷劑都有一張標(biāo)準(zhǔn)的壓焓圖，在圖上可以查到該制冷劑在各種狀態(tài)下的參數(shù)。8.IgP-i圖（壓焓圖） 壓焓圖

5、由“8線1點(diǎn)”組成: 1)等壓線p 以垂直于縱坐標(biāo)的水平線表示。每一個(gè)壓力值有一條等壓線。等壓線所標(biāo)志的壓力為絕對(duì)壓力。等壓線上的任意一點(diǎn)壓力相等，是一條水平直線。 2)等焓線h 以垂直于橫坐標(biāo)的垂線表示。等焓線上的各點(diǎn)焓值相等，是一條垂直線。 3)飽和液體線(x=0) 在壓焓圖中，將表示各種溫度下的飽和液體的點(diǎn)標(biāo)出，再將這些點(diǎn)連成一條曲線，這條曲線就稱為飽和液體線。飽和液體線表示制冷劑是將要沸騰的液體。飽和液體線上各點(diǎn)的干度x=0。 4)飽和蒸汽線(x=1) 飽和蒸汽線是表示干蒸汽的線。將表示各種溫度下的飽和蒸汽的點(diǎn)標(biāo)出，連接成一條曲線，即為飽和蒸汽線。飽和蒸汽線上各點(diǎn)的干度x=1。 5)臨

6、界點(diǎn)k 飽和液體線與飽和蒸汽線的交點(diǎn)k稱為臨界點(diǎn)，即液、氣、過熱蒸汽三個(gè)狀態(tài)區(qū)的交點(diǎn)。這二線一點(diǎn)將壓焓圖分為三個(gè)區(qū)域：飽和液體線左方為過冷液區(qū)；飽和液體線與飽和蒸汽線之間的區(qū)域?yàn)闅怏w與液體共存區(qū)(濕蒸汽區(qū))，也稱飽和區(qū)；飽和蒸汽線右方為過熱蒸汽區(qū)。圖中的k點(diǎn)對(duì)應(yīng)著制冷劑的五種狀態(tài)過冷狀態(tài)(在過冷液體區(qū)內(nèi))、飽和液態(tài)(在飽和液線上)、濕蒸汽狀態(tài)(在濕蒸汽區(qū)內(nèi)，自左向右干度逐漸增大)、干飽和蒸汽狀態(tài)(在干蒸汽線上)和過熱蒸汽狀態(tài)(在過熱蒸汽區(qū)內(nèi))。 6)等干度線x 在飽和區(qū)內(nèi)將干度相等的各點(diǎn)連接成一條曲線，即構(gòu)成等干度線，用x表示。等干度線是一組曲線，每一個(gè)工值都可畫一條曲線，但此線只存在于飽和區(qū)

7、(濕蒸汽區(qū))內(nèi)。其中兩條特殊的等干度線已繪出，即X=0和 X=1。 7)等溫線t 將溫度相同，但壓力和比體積各不相同的各狀態(tài)點(diǎn)用線連接成一條折線，就構(gòu)成等溫線。等溫線的溫度用t表示。等溫線在過冷液體區(qū)內(nèi)為垂直線，與等焓線平行。因?yàn)橹评鋭┨幱谝簯B(tài)時(shí)，即使壓力不同，只要溫度相同，它的焓值就幾乎不變。在飽和區(qū)內(nèi)的等溫線為水平線，與等壓線一致。在過熱區(qū)內(nèi)的等溫線為向右彎曲的傾斜線。 8)等比體積線v 將溫度和壓力都不同，但比體積相同的各狀態(tài)點(diǎn)用虛線連成一條曲線，就構(gòu)成等比體積線。等比體積線用v表示，如圖所示，它是一組向右上方彎曲的曲線。 9)等熵線S 將相等熵值的各點(diǎn)連接成一條曲線，即構(gòu)成等熵線，用S

8、表示。R12的IgP-i圖-60-50攝氏度 華氏度 F絕對(duì)溫度 K-273.15-459.4003227315t=(F-32)5/9 tF=(9/5)+32 t K=t+273.15幾種常用單位換算巴 bar千帕斯卡 kPa兆帕斯卡 MPa工程大氣壓 kgf/平方厘米磅/平方英寸 psi11020.11.02014.510211031.021021.4510110103110.20145.09.80710198.079.807102114.226.8951026.8956.8951037.0311021第二節(jié) 壓縮制冷原理從低于環(huán)境溫度的物體中吸取熱量，并將其轉(zhuǎn)移給

9、環(huán)境介質(zhì)的過程，稱為制冷。實(shí)質(zhì)：熱量的轉(zhuǎn)移的過程。 一、制冷熱力學(xué)第一定律的表述 能量守恒和轉(zhuǎn)換定律 熱力學(xué)第二定律的表述 克勞修斯(Clausius)表述: 熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳向高溫物體。 水 往 低 處 流二、制冷方式液體氣化制冷：液體氣化形成蒸汽，利用該過程的吸熱效應(yīng)進(jìn)行制冷的方法。 如：蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷等。熱電制冷：利用某種半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)。建立在帕爾帖(peltire)效應(yīng)（電流流過兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí) ，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量）原理上。 氣體膨脹制冷：將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從

10、而制冷。吸附式制冷： 三、壓縮制冷技術(shù)二氧化硫?qū)僦械榷绢?，?duì)眼和呼吸道有強(qiáng)烈刺激作用。 無色有強(qiáng)烈辛辣刺激味的不燃性氣體。分子量64.07，密度2.3g/L,溶點(diǎn)-72.7，沸點(diǎn)-10。在室溫及392.266490.3325kPa(45kg/cm2)壓強(qiáng)下為無色液體。二氧化硫模擬實(shí)驗(yàn)（一）制冷劑 在制冷裝置內(nèi)完成熱力循環(huán)的工質(zhì)。是制冷機(jī)中的工作流體，它在制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)， 通過自身熱力狀態(tài)的循環(huán)變化不斷與外界發(fā)生能量交換，達(dá)到制冷的目的。 1. 熱力學(xué)方面的要求 在大氣壓力下，制冷劑的蒸發(fā)溫度(沸點(diǎn)溫度)ts要低。一般，壓縮式制冷系統(tǒng)的制冷劑在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)沸點(diǎn)不應(yīng)高于-10攝氏度，蒸發(fā)器中的

11、制冷劑的壓力最好與大氣壓相近或比大氣壓略高一些，可以防止制冷系統(tǒng)外部的空氣或水分滲入系統(tǒng)內(nèi)。 要求制冷劑在常溫下的冷凝壓力Pc應(yīng)盡量低些，以免處于高壓下工作的壓縮機(jī)、冷凝器及排氣管道等設(shè)備的強(qiáng)度要求過高。并且，冷凝壓力過高也有導(dǎo)致制冷劑向外滲漏的可能和引起消耗功的增大。一般不超過1215個(gè)大氣壓。制冷劑在冷凝器中的液化溫度不宜過低，以便通過室內(nèi)的空氣就可使其液化。 制冷劑的臨界溫度要高些、凝固溫度要低些。臨界溫度的高低確定了制冷劑在常溫或普通低溫范圍內(nèi)能否液化。凝固溫度是制冷劑使用范圍的下限，凝固溫度越低制冷劑的適用范圍愈大 。另外。汽化熱要大，比容要小，以提高制冷效率。汽化熱大的制冷劑可以減

12、少循環(huán)量，提高制冷效果，從而可以縮小系統(tǒng)的尺寸，減少成本。比容指單位質(zhì)量的制冷劑所占的體積，單位 立方米/kg。可減少壓縮機(jī)的吸氣量，以便減少壓縮機(jī)的體積。2.物理化學(xué)性質(zhì)方面制冷劑的粘度應(yīng)盡可能小，以減少管道流動(dòng)阻力、可以降低壓縮機(jī)的耗功率和縮小管道直徑 ；導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)當(dāng)高，以提高換熱設(shè)備的效率，減少傳熱面積；應(yīng)具有一定的吸水性，這樣就不致在制冷系統(tǒng)中形成“冰塞”，影響正常運(yùn)行。 “冰塞” R12與水的溶解度非常小，在0攝氏度時(shí)為0.0026%，在30度時(shí)為0.012%。當(dāng)溶有水的制冷劑流經(jīng)毛細(xì)管的末端時(shí)，由于制冷劑在此處有部分蒸發(fā)，溫度劇降，水的溶解度也會(huì)迅速降低，制冷劑中的部分水就被析出而

13、凍結(jié)，造成堵塞，使系統(tǒng)無法工作。因此，注入制冷系統(tǒng)的制冷劑R12含水量不得超過25ppm，即0.0025%，在注入R12前，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的干燥處理。電絕緣性能好。制冷劑在全封閉式壓縮機(jī)內(nèi)與電動(dòng)機(jī)繞組相接觸，因此要求制冷劑有良好的電絕緣性能。應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性：不燃燒、不爆炸，使用中不分解，不變質(zhì)。同時(shí)制冷劑本身或與油、水等相混時(shí)，對(duì)金屬不應(yīng)有顯著的腐蝕作用，對(duì)密封材料的溶脹作用應(yīng)小。對(duì)人身健康無損害、無毒性、無刺激作用。制冷劑的毒性按照對(duì)人體的危害程度，可以分為6級(jí)。1級(jí)危害最大，6級(jí)最??；每一級(jí)又分a、b兩檔，a檔比b檔危害大。如：R12是6；R22是5a。經(jīng)濟(jì)方面的要求制冷劑應(yīng)價(jià)格低，

14、質(zhì)量好，容量買到。水H2O（R718） 優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、安全易得、無毒無味； 缺點(diǎn)：比容大、單位體積制冷量qv小，凝固點(diǎn)高，制冷溫度0。 適用：蒸汽噴射式制冷機(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)。 當(dāng)前能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟利（里）昂類、水和少數(shù)碳?xì)浠衔锏取０盢H3（R717）優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、熱力性質(zhì)好（沸點(diǎn)-33.4，凝固點(diǎn)-77.7）、工作壓力適中、單位質(zhì)量制冷量q0、單位體積制冷量qv較大、粘性小，密度小，流動(dòng)阻力小、傳熱性能好、溶水性好、不會(huì)“冰塞”，純氨不腐蝕，但含水后腐蝕銅及銅合金（磷青銅除外）。 缺點(diǎn)：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，將污染空氣、食品，并刺激人，微溶

15、于潤滑油，易有油膜。 適用：大中型工業(yè)制冷裝置（-65以上）和大中型冷庫。 氟利昂優(yōu)點(diǎn)：無味、不易燃易爆、毒性小、等熵指數(shù)小、排氣溫度低，不腐蝕金屬，分子量大。 缺點(diǎn)：密度大、粘性大、流動(dòng)阻力大，滲透性強(qiáng)，易于泄漏而不被發(fā)現(xiàn)，含氟原子的氟利昂與明火接觸能分解出劇毒的光氣COCl2，價(jià)格高。 適用：適用范圍廣。 氟里昂的應(yīng)用比氨晚60余年，但它一問世就以其無毒無臭、不燃不爆、穩(wěn)定性好、對(duì)設(shè)備有良好的潤滑作用而成為制冷工業(yè)的明星，CFC-12更是廣泛用于冰箱生產(chǎn)中，其他如CFC-11、HCFC-22、HCFC-113、HCFC-114也都有廣泛應(yīng)用。氟里昂，這是飽和碳?xì)浠衔稃u族衍生物的總稱，其中

16、氟代烷烴寫作FC，含氯氟代烷烴寫作CFC，含氫寫作HFC，兩者都有的寫作 HCFC。 但氟里昂是一種“溫室效應(yīng)氣體”，更危險(xiǎn)的是它會(huì)破壞大氣層中的臭氧。80年代，美國兩位學(xué)者率先指出，CFCs（氟氯烴）在紫外線的作用下放出氯原子，氯原子與臭氧發(fā)生自由基鏈反應(yīng)，一個(gè)氯原子就可以消耗上萬個(gè)臭氧分子。特別需要指出的是，CFCs的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，排放的CFCs可以穩(wěn)定地到達(dá)平流層并在其中停留40-150年，對(duì)臭氧層造成長久的破壞?？茖W(xué)家甚至在地球兩極的上空發(fā)現(xiàn)臭氧空洞。 什么是臭氧層？臭氧是氧的一種存在形式。平流層中含有地球上90%的臭氧。盡管在整個(gè)平流層中均可發(fā)現(xiàn)臭氧，但在距地面大約25公里的一個(gè)

17、區(qū)域內(nèi)臭氧濃度最高，這一區(qū)域被稱為“臭氧層”。臭氧層的作用盡管臭氧層在地球表面并不太厚，臭氧在大氣層中只占百萬分之幾，但能夠阻止太陽光中大量的紫外線，有效地保護(hù)了地球生物的生存。臭氧層中臭氧含量的減少等于在屋頂上開了天窗，導(dǎo)致太陽對(duì)地球紫外線輻射增強(qiáng)。大量紫外光照射進(jìn)來，嚴(yán)重?fù)p害動(dòng)植物的基本結(jié)構(gòu)，降低生物產(chǎn)量，使氣候和生態(tài)環(huán)境發(fā)生變異，特別對(duì)人類健康造成重大損害。 傳說遠(yuǎn)古時(shí)天破了一個(gè)大洞，洪水泛濫，災(zāi)禍橫行，是女媧煉得五色石把天補(bǔ)上，才使世界恢復(fù)安寧與太平。 今天，我們的天空真的出現(xiàn)了一個(gè)大洞。怎樣才能把它補(bǔ)上？ 根據(jù)1990年蒙特利爾協(xié)議的規(guī)定，各國都在尋找氟里昂的替代產(chǎn)品，這些產(chǎn)品因符合

18、環(huán)保要求而被稱作“綠色制冷劑”。 目前可能的產(chǎn)品有R407c、R134a、R152a、 R410a等 。制冷劑分子式正常蒸發(fā)溫度凝固點(diǎn)臨界溫度臨界壓力常溫下冷凝壓力水(R718)H2O+1000+374.1 225.6-氨(R717)NH3 -33.4 -77.7+132.4115.21.5MR12CF2Cl2-29.8-155+111.5 40.86 0.8- 1.2MR22CHF2Cl-40.8-180+9650.301.6MR134aC2H2F4-26.5-103+101.140.601MR502aC2H2FCF3-45.40+82.140.701M3. 常用制冷劑的技術(shù)數(shù)據(jù)1、潤滑油作

19、用：減少運(yùn)動(dòng)部件機(jī)械磨損，保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；冷卻降溫；密封活塞與氣缸、軸封摩擦面等間隙；控制卸載機(jī)構(gòu)。2、潤滑油同制冷劑接觸時(shí)的特性:粘度有不同變化。因此選擇要適中，過大會(huì)增加功耗、過小起不到應(yīng)有作用；溶解性有不溶、微溶、互溶，溶解性不同制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同；潤滑油溶有制冷劑凝固點(diǎn)會(huì)降低；潤滑油溶有制冷劑濁點(diǎn)會(huì)降低。3、制冷機(jī)運(yùn)行注意：先啟動(dòng)壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)電加熱器加熱潤滑油，蒸發(fā)掉混在油中的制冷劑在啟動(dòng)壓縮機(jī)。潤滑油模擬實(shí)驗(yàn)最簡單的制冷裝置存在下述問題： 不能連續(xù)實(shí)現(xiàn)制冷； 制冷劑液體汽化后直接排入大氣，既浪費(fèi)了制冷劑，又污染了環(huán)境； 制冷劑汽化時(shí)的溫度不能控制。 氣體液化的條件：降溫 加壓電動(dòng)

20、機(jī)如何把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的平動(dòng)？（二） 蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)過程：制冷劑液體在低壓下氣化產(chǎn)生低壓蒸汽;將低壓蒸汽抽出并提高壓力變成高壓氣體;將高壓氣體冷凝為高壓液體;高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。其中將低壓蒸汽提高壓力需要能量補(bǔ)償。故整個(gè)壓縮制冷循環(huán)必須至少包含以下四個(gè)部分： 1. 做功裝置 2. 冷凝裝置 3. 節(jié)流裝置 4. 蒸發(fā)裝置1. 做功裝置壓 縮 機(jī)壓縮機(jī)是一個(gè)電動(dòng)壓縮機(jī)組，包含電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)兩部分。壓縮機(jī)屬制冷系統(tǒng)；電動(dòng)機(jī)屬電氣系統(tǒng)。壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起組裝在一個(gè)密閉的罩殼內(nèi)，形成一個(gè)整體，從外表上看只有壓縮機(jī)進(jìn)、排氣管和電動(dòng)機(jī)引線。 往復(fù)活塞式

21、壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) 配件： 主軸 曲軸 連桿活塞活塞銷活塞環(huán)閥片活塞拆裝連桿拆裝壓縮機(jī)拆裝 旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，氣缸工作容積的變化，是依靠一個(gè)偏心裝置的圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。由上述的工作過程可以看出： 1、轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周，將完成上一工作循環(huán)的壓縮和排氣過程及下一工作循環(huán)的吸氣過程。 2、由于不設(shè)進(jìn)汽閥，吸氣開始的時(shí)機(jī)和汽缸上吸氣孔口位置有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不隨工況的變化而變動(dòng)。 3、由于設(shè)置了排汽閥，壓縮終了的時(shí)機(jī)將隨排氣管中壓力的變化而變動(dòng)。 渦旋式制冷壓縮機(jī)渦旋式制冷壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來的一種新型容積式壓縮機(jī)，它以其效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪

22、聲低、結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，被廣泛用于空調(diào)和制冷機(jī)組中。渦旋壓縮機(jī)的工作過程僅有進(jìn)氣、壓縮、排氣三個(gè)過程。而且是在主軸旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的，外側(cè)空間與吸氣口相通，始終處于吸氣過程，內(nèi)側(cè)空間與排氣口相通，始終處于排氣過程，而上述兩個(gè)空間之間的月牙形封閉空間內(nèi)，則一直處于壓縮過程。因而可以認(rèn)為吸氣和排氣過程都是連續(xù)的。 螺桿式制冷壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)的工作是依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一個(gè)陽轉(zhuǎn)子與一個(gè)陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對(duì)轉(zhuǎn)子四周的機(jī)殼內(nèi)壁的空間完成的。 就壓縮氣體的原理而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)一樣，同屬于容積式壓縮機(jī)械，就其運(yùn)動(dòng)形式而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子與離心式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)

23、子一樣，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以螺桿式制冷壓縮機(jī)兼有二者的特點(diǎn)。冷凝器用在壓縮機(jī)的高壓側(cè)，是將制冷劑熱量通過冷卻介質(zhì)帶出，把制冷劑冷凝成液體的散熱式換熱器。2. 冷凝裝置冷 凝 器鋼絲盤管式冷凝器冷凝器的作用把壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，通過散熱冷凝為液體制冷劑。制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量和壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量，被冷凝器周圍的冷卻介質(zhì)所吸收而排出系統(tǒng)。冷凝器在單位時(shí)間內(nèi)排出的熱量稱為冷凝負(fù)荷。制冷劑冷凝為液體，經(jīng)過三個(gè)放熱過程。(1)過熱蒸汽冷卻為干飽和蒸汽 由壓縮機(jī)排出的高壓高溫過熱蒸汽經(jīng)過放熱，變?yōu)槔淠郎囟萾 k、冷凝壓力P k的干飽和蒸汽。這個(gè)過程較快，占用管道長度很短。 (2)干飽和蒸汽冷

24、卻為飽和液在保持P k不變的條件下，干飽和蒸汽在冷凝管中流動(dòng)、放熱，逐漸凝結(jié)為飽和液體，成為氣、液兩相混合的濕蒸汽。這個(gè)過程占用冷凝管道較長，放熱量較大。 (3)飽和液體冷卻為過冷液體 飽和液繼續(xù)放熱，液體溫度將下降而低于t k，壓力仍為P k，成為過冷液體。這個(gè)過程在冷凝器的末端，放熱量雖少，但過冷液體的過冷度對(duì)制冷量有很大影響。冷凝器結(jié)構(gòu)(1)百葉窗式 把冷凝器蛇形管道嵌在沖壓成百葉窗形狀的鐵制薄板上?？靠諝獾淖匀涣鲃?dòng)散發(fā)熱量。薄板的厚度約為0.50.6mm，冷凝管直徑56mm。(2)鋼絲式 在冷凝器蛇形盤管平面兩側(cè)點(diǎn)焊上數(shù)十條鋼絲，鋼絲直徑約1.5mm，鋼絲間距57mm。(3)內(nèi)藏式 將

25、冷凝管貼附在薄鋼板的內(nèi)側(cè)，薄鋼板的外側(cè)作為箱體的表面或側(cè)壁，由此向外散熱，。這種冷凝器散熱效果較差，但箱體美觀。百葉窗式冷凝器 鋼絲式冷凝器 內(nèi)藏式冷凝器 制冷劑上進(jìn)下出翅片盤管式冷凝器蒸發(fā)器用在壓縮機(jī)的低壓側(cè)，是制冷循環(huán)中獲得冷氣的直接器件。其作用是將低溫、低壓液態(tài)制冷劑在其管道中蒸發(fā)，使蒸發(fā)器和周圍空氣的溫度降低。3. 蒸發(fā)裝置蒸 發(fā) 器蒸發(fā)器的作用 蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)的主要換熱裝置。低溫低壓制冷劑液體在其內(nèi)蒸發(fā)(沸騰)變?yōu)檎羝?，吸收被冷卻物質(zhì)的熱量，使物質(zhì)溫度下降，達(dá)到冷凍、冷藏食品的目的，在空調(diào)器中，冷卻周圍的空氣，達(dá)到對(duì)空氣降溫、除濕的作用.蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度越低，被冷卻物的溫度

26、也越低.在電冰箱中一般制冷劑的蒸發(fā)溫度調(diào)整在-20-26，在空調(diào)器中調(diào)整在5-8。蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu) (1)鋁合金復(fù)合板式蒸發(fā)器 如圖所示，它由兩薄板模合而成，其間吹脹形成管道，特點(diǎn)是傳熱性好，容易制作。多用于直冷式家用電冰箱的冷凍室。(2)蛇形盤管式蒸發(fā)器 如圖所示，在鋁合金薄板制成的殼體外層，盤繞上812mm的鋁管或紫銅管。將圓管軋平緊貼殼體外表面，目的是增加接觸面積，提高傳熱性能。它工藝簡單，不易損壞，泄漏性小，用于直冷式家用冰箱的冷凍室。(3)光管盤管式蒸發(fā)器 如圖所示，用812mm鋁管、紫銅管或不銹鋼管，根據(jù)需要的形狀和管長盤制而成，并加以固定。它便于安裝和清洗。但單位管長制冷量小，用于家

27、用冰柜和直冷式家用冰箱的冷藏室。(4)單側(cè)翅片式蒸發(fā)器 如圖所示，在光管的同一側(cè)連接上一條鋁制帶狀翅片,然后再彎曲成型,比光管式換熱面積增加。(5)翅片管式蒸發(fā)器 如圖所示，0.15mm左右的薄鋁片(翅片)多層，每層保持相同的間隔，將彎成U型的紫銅管穿入翅片的孔內(nèi)，再在U型管的開口側(cè)相鄰的兩管端口插入U(xiǎn)形彎頭，焊接連成管道。這種蒸發(fā)器傳熱面積增加，熱交換效率提高，體積小，性能穩(wěn)定，常把平板形翅片的孔與孔之間空白處，沖壓成凹凸不平的波浪形，或切出長短不等的許多條形槽縫，以增加對(duì)流動(dòng)空氣的攪拌作用?？諝庠诓劭p內(nèi)串通流動(dòng)，進(jìn)一步提高熱交換性能。這種蒸發(fā)器用于間冷式冰箱和空調(diào)中。翅片管式蒸發(fā)器工作過程

28、 當(dāng)制冷劑流體通過一小孔時(shí)，一部分靜壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)壓力，流速急劇增大，成為湍流流動(dòng)，流體發(fā)生擾動(dòng)，摩擦阻力增加，靜壓下降，使流體達(dá)到降壓調(diào)節(jié)流量的目的。4.節(jié)流裝置毛細(xì)管、膨脹閥節(jié)流裝置的作用對(duì)從冷凝器中出來的高壓液體制冷劑 進(jìn)行節(jié)流降壓為蒸發(fā)壓力； 根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化，調(diào)整進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑液體的數(shù)量。節(jié)流裝置主要有膨脹閥和毛細(xì)管熱力膨脹閥 原理：利用蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽過熱度的變化調(diào)節(jié)供液量。 結(jié)構(gòu)：金屬膜片、閥座、閥芯、旋轉(zhuǎn)彈簧座 應(yīng)用：氟利昂系統(tǒng)中廣泛使用（與非滿液式蒸發(fā)器配合使用）。（1）內(nèi)平衡式結(jié)構(gòu)特點(diǎn):金屬膜片兩側(cè)工質(zhì)來自感溫包和閥出口。原理： 開啟力 制冷劑蒸發(fā)壓力 金屬膜片受力

29、 彈簧力（按要求過熱度調(diào)節(jié)） 關(guān)閉力 感溫包內(nèi)工質(zhì)壓力適用：蒸發(fā)器流程短及阻力小的制冷系統(tǒng)。（2）外平衡式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：金屬膜片兩側(cè)工質(zhì)來自感溫包和蒸發(fā)器出口。原理： 開啟力 制冷劑蒸發(fā)壓力(增加了蒸發(fā)器阻力) 金屬膜片受力 彈簧力（按要求過熱度調(diào)節(jié)） 關(guān)閉力 感溫包內(nèi)工質(zhì)壓力適用：蒸發(fā)器壓力損失較大的制冷系統(tǒng)。毛細(xì)管原理：利用孔徑和長度變化產(chǎn)生壓力差，實(shí)現(xiàn)節(jié)流降壓，控制制冷劑流量。應(yīng)用：主要用于熱負(fù)荷較小的家用制冷器具中，同時(shí)要求制冷系統(tǒng)有比較穩(wěn)定的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，如空調(diào)、冰箱。特點(diǎn)：一般采用銅管，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格便宜，不易產(chǎn)生故障。壓縮機(jī)停止運(yùn)行后，冷凝器和蒸發(fā)器的壓力可以自動(dòng)達(dá)到

30、平衡，減輕了再次啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。對(duì)制冷劑流量的調(diào)節(jié)能力很低。 1. 壓縮機(jī)2. 冷凝器3. 蒸發(fā)器4. 節(jié)流裝置（二） 蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)液體制冷循環(huán)系統(tǒng)各部件的作用壓縮制冷劑蒸氣，提高壓力和溫度放熱，使高壓高溫制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓高溫的制冷劑液體 得到低溫低壓制冷劑制冷劑液體吸熱、蒸發(fā)、制冷壓縮制冷原理由蒸發(fā)器產(chǎn)生的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，通過壓縮機(jī)做功，被轉(zhuǎn)化成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，進(jìn)入冷凝器散熱冷凝成液態(tài)制冷劑，經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流減壓，再回到蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，再流回壓縮機(jī)被壓縮。完成一次制冷循環(huán)。壓縮制冷原理一、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理想循環(huán) 逆卡諾循環(huán) 1-2 等熵壓縮 T0Tk

31、耗功wo2-3 等溫放熱 qk=Tk（s2-s3）3-4 等熵膨脹 TkT0 做功w4-1 等溫膨脹吸熱q0=T0（s1-s4）第三節(jié) 蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)的熱力學(xué)量計(jì)算1.循環(huán)結(jié)果 從被冷卻介質(zhì)吸熱q0（單位制冷量）；向冷卻介質(zhì)放熱qk；循環(huán)凈耗功 w0qkq0 制冷系數(shù) 大小只取決于兩個(gè)熱源的溫度；T0或Tk 2.逆卡諾循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)：濕蒸氣區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 濕壓縮設(shè)備：蒸發(fā)器 無傳熱溫差 冷凝器 無傳熱溫差 壓縮機(jī) 無摩擦運(yùn)動(dòng) 膨脹機(jī) 不經(jīng)濟(jì)，且難以加工 二、有傳熱溫差的制冷循環(huán)Tk 冷卻介質(zhì)的溫度T0 被冷卻介質(zhì)的溫度逆卡諾循環(huán)：1-2-3-4-1Tk 冷凝器中制冷劑的溫度T0 蒸發(fā)器中制

32、冷劑的溫度有傳熱溫差的循環(huán)：1-2-3-4-1耗功量增加：陰影面積制冷量減少：1-1-4-4-1有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù) 熱力完善度：工作于相同溫度間的實(shí)際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的比值。1的大小反映了實(shí)際制冷循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的程度。 三、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)理論循環(huán)：是通過簡化條件簡化了的實(shí)際制冷循環(huán) 壓縮機(jī)： 制冷系統(tǒng)的心臟，壓縮和輸送制冷劑蒸氣；等熵壓縮；冷凝器：輸出熱量；等壓放熱；節(jié)流閥：節(jié)流降壓，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量；等焓節(jié)流；蒸發(fā)器：吸收熱量（輸出冷量）從而制冷；等壓吸熱。 1-2（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-3（冷凝器）：

33、等壓放熱；3-4（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；4-1（蒸發(fā)器）：等壓吸熱。 2、壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)）等壓線 水平線等焓線 垂直線等干度線 濕蒸氣區(qū)域內(nèi)曲線等熵線 向右上方大斜率曲線等容線 向右上方小斜率曲線等溫線 垂直線（液相區(qū)）水平線（兩相區(qū)） 向右下方彎曲（過熱蒸氣區(qū)）3、理論制冷循環(huán)的壓焓圖壓焓圖的作用：確定狀態(tài)參數(shù)表示熱力過程分析能量變化1點(diǎn)：Po等壓線與x=1蒸氣干飽和線交點(diǎn)3點(diǎn)： Pk等壓線與x=0液態(tài)飽和線交點(diǎn)2點(diǎn): Pk等壓線與s1等熵線交點(diǎn)4點(diǎn)： Po等壓線與h3等焓線交點(diǎn)單位質(zhì)量制冷量q0：1kg制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)從被冷卻物體吸收的熱量 。 q0h1h4 單位體積制冷量qv ：壓縮

34、機(jī)每吸入1m3 制冷劑蒸氣（按吸氣狀態(tài)計(jì)），在蒸發(fā)器中 所產(chǎn)生的制冷量 。qvq0 / v1（h1h4）/v1制冷劑質(zhì)量流量MR：壓縮機(jī)每秒 吸入制冷劑的質(zhì)量。 MR=Qo / q0制冷劑體積流量VR: 壓縮機(jī)每秒吸入制冷劑的體積量。 VR=MR*v1=Q0 / qv 3、蒸汽壓縮制冷理論循環(huán)熱力計(jì)算 單位冷凝負(fù)荷qk ：1kg制冷劑在冷卻和冷凝過程中放出的熱量 。 qkh2h3 單位理論壓縮功w0 ：壓縮機(jī)每壓縮輸送1kg制冷劑所消耗的壓縮功 。 w0h2h1 制冷系數(shù)0： 熱力完善度 ： 干壓縮代替了濕壓縮：壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)為干飽和蒸氣 節(jié)流閥代替了膨脹機(jī)：簡化了設(shè)備，但會(huì)造成節(jié)流損失熱交換

35、過程為等壓過程，而非等溫過程 4、理論制冷循環(huán)的特點(diǎn)（對(duì)比理想制冷循環(huán)）四、帶液體過冷、蒸氣過熱、回?zé)嵯到y(tǒng) 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)1、液體過冷什么是液體過冷？ 制冷劑在冷凝器中液化后、進(jìn)入節(jié)流機(jī)構(gòu)之前，將液態(tài)制冷劑再降溫成為過冷液體的做法。為什么制冷系統(tǒng)帶液體過冷？ 帶有液體過冷的制冷系統(tǒng)的制冷量會(huì)增加。（1）、幾個(gè)基本概念過冷溫度：制冷劑節(jié)流前被降溫到低于飽和溫度的過冷液體的溫度。過冷度：液體過冷溫度和其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和液體溫度之差。 過冷循環(huán)：具有液體過冷的循環(huán)稱為液體過冷循環(huán)。（2）. 過冷循環(huán)1-2 （壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-3 （冷凝器）：等壓放熱；3-3（過冷器）：等壓傳熱；3-4

36、（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；4-1 （蒸發(fā)器）：等壓吸熱 （3）. 實(shí)現(xiàn)方法冷凝器后裝過冷器；設(shè)計(jì)，選型時(shí)，適當(dāng)增大冷凝器面積；制冷系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞?，采用回?zé)嵫h(huán)。（4）. 熱力分析單位制冷制冷量：q0h1h4單位理論壓縮功：w0h2h1 單位質(zhì)量制冷量提高 耗功量不變 制冷系數(shù)增大2、蒸氣過熱什么是蒸氣過熱？ 制冷劑在蒸發(fā)器中氣化后、繼續(xù)吸熱升溫，使壓縮機(jī)吸氣溫度高于其飽和溫度的做法。為什么制冷系統(tǒng)帶蒸氣過熱？ 保證壓縮機(jī)吸氣是干蒸氣。（1）. 基本概念過熱溫度：壓縮機(jī)吸入的高于其壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度的過熱制冷劑蒸氣溫度。過熱度：蒸氣過熱后的溫度和同壓力下飽和溫度的差值。過熱循環(huán)：具有蒸氣過熱的循環(huán)稱為蒸氣過熱循環(huán)。有效過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質(zhì)，產(chǎn)生有用的制冷效果。有害過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質(zhì)以外，無制冷效果。（2）. 過熱循環(huán)1-2 （壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-3 （冷凝器）：等壓放熱；3-4 （節(jié)流閥）：等焓節(jié)流;4-1 （蒸發(fā)器）:等壓吸熱 ；1-1 （過熱）：等壓傳熱（3）. 實(shí)現(xiàn)方