制冷知識講座

1、冷凍機(jī)2007年7月1主要內(nèi)容一.介紹制冷基礎(chǔ)知識.二.了解制冷機(jī)各部件的作用.三.操作說明.四.日常維護(hù).2我們生活中的制冷產(chǎn)品冰箱空調(diào)冷凍機(jī)3降溫原理:利用水蒸發(fā)降溫在我們?nèi)粘Ｉ钪幸褟V泛地被應(yīng)用,當(dāng)我們靠近海洋、江河、湖泊的地方會感覺特別涼爽、舒服,這就是水在蒸發(fā)過程中,吸收了空氣中的熱量,使空氣溫度下降,制冷設(shè)備就是利用這一現(xiàn)象發(fā)明的.制冷的背景知識降溫原理你知道嗎?4讓我們來了解一下制冷的發(fā)展史制冷的發(fā)展大事:1820年-人造冰首次在實驗室中制造出來.1824年-揭示吸收式制冷原理.1834年-人造冰的生產(chǎn)開始.1855年-制造出吸收式制冷裝置.1890年-小塊人造冰面市機(jī)械制冰開始

2、 了.1910年-家用機(jī)械冰箱出現(xiàn).1913年-制造出第一臺手動家用冰箱.5再來認(rèn)識制冷系統(tǒng)關(guān)鍵部位壓縮機(jī)冷凝器節(jié)流裝置蒸發(fā)器6 制冷與低溫工質(zhì) 制冷劑的發(fā)展、應(yīng)用與選用原則 只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。 乙醚是最早使用的制冷劑。 1866年 威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷劑。 1870年 卡爾林德(Cart Linde)用NH3作制冷劑。 1874年 拉烏爾皮克特(Raul Pictel)采用SO2作制冷劑。 SO2和CO2在歷史上曾經(jīng)是比較重要的制冷劑。 SO2毒性大，但作為重要制冷劑曾有60年歷史。CO2在使用溫度范圍內(nèi)壓力特高，

3、致使機(jī)器極為笨重，但它無毒使用安全。曾在船用冷藏裝置中作制冷劑達(dá)50年之久，1955年才被氟里昂所取代。 7制冷劑有哪些?134aR12R22407C8制冷劑的要求 蒸氣制冷機(jī)中的制冷劑從低溫?zé)嵩粗形崃浚诘蜏叵職饣?，再在高溫下凝結(jié)，向高溫?zé)嵩磁欧艧崃?。因此，只有在工作溫度范圍?nèi)能夠氣化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。91.熱力學(xué)性質(zhì)方面 2.遷移性質(zhì)方面 (1) 工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。 (2) 單位制冷量q0和單位容積制冷量qv較大。(3) 比功w和單位容積壓縮功wv小，循環(huán)效率高。 蒸發(fā)壓力大氣壓力冷凝壓力不要過高冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大 (4) 等熵壓縮終了溫

4、度t2不能太高，以免潤滑條件惡化或制冷劑自身在高溫下分解。(1) 粘度、密度盡量小。 (2) 導(dǎo)熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。 作為制冷劑應(yīng)符合的要求 103.物理化學(xué)性質(zhì)方面 4.其它 (1) 無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全。 (2) 化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。 (3) 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。 11制冷劑的發(fā)展史乙醚1834年查爾斯泰勒（Charles Tellier) 二甲基乙醚 威德豪森（Windhausen）CO2 1866年 卡特林德（Carl Linde)NH3 1870年 拉烏爾皮克特（Raul Pictel）SO2 1874年 湯

5、姆斯米杰里（Thomas Midgley）鹵代烴 1929-1930年 混合制冷劑 二十世紀(jì)五六十年代 12制冷劑的分類和命名（1）無機(jī)物制冷劑。如NH3、CO2和H2O等。（2）鹵代烴制冷劑（氟利昂）。如R12、R134a、R22、R11、R123等。（3）碳?xì)浠衔镏评鋭Ｈ缂淄?、乙烷、丙烷、異丁烷、乙烯、丙烯等?（4）環(huán)烷烴的鹵代物、鏈烯烴的鹵代物也可作制冷劑使用，如八氟環(huán)丁烷，二氟二氯乙烯等。（5）共沸制冷劑。如R500，R502、R507等。（6）非共沸制冷劑。如R400，R402、R407等。13 1974年美國加利福尼亞大學(xué)的羅蘭（Sherwood Rowland）教授和他的博

6、士后莫利納（Mario Molina）在“自然”雜志上發(fā)表文章，指出鹵代烴在紫外線作用下會釋放出氯離子，而氯離子會消耗地球周圍熱成層（Stratosphere，原名平流層）中的臭氧（Ozone, O3），而使過量的太陽紫外線照射到地面，給地球上的生物和人類帶來一系列的危害。為此，瑞典皇家科學(xué)院將1995年的諾貝爾化學(xué)獎授予這兩位和一名德國的化學(xué)家，以表彰他們在大氣化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面作出的杰出貢獻(xiàn)。環(huán)保問題的提出14在大氣臭氧層問題提出來以后，為了能較簡單地定性判別不同種類制冷劑對大氣臭氧層的破壞能力，氯氟烴類物質(zhì)代號中的R可表示為CFC，氫氯氟烴類物質(zhì)代號中的R可表示為HCFC

7、，氫氟烴類物質(zhì)代號中的R可表示為HFC，碳?xì)浠衔锎栔械腞可表示為HC，而數(shù)字編號不變。例如，R12可表示為CFCl2，R22可表示為HCFC22，R134a可表示為HFCl34a。制冷劑的代號15表1-4 制冷劑符號舉例 化合物名稱分子式m、n、x、z值簡寫符號一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2

8、,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R29016蒙特利爾議定書1對CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5烴等物質(zhì)： （1）對發(fā)達(dá)國家，規(guī)定從1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)與消 費； （2）對發(fā)展中國家（CFCs人均消耗量小于0.3kg/年），最后停用的日期是2010年。2對HCFCs，包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等： （1）對發(fā)達(dá)國家，從1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2004

9、年開始削減，至2020年完全停用； （2）對發(fā)展中國家，從2016年開始凍結(jié)生產(chǎn)量，2040年完全停用。 17 沸點-33.3，凝固點-77.9 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，安全分類為B2 氨蒸氣無色，具有強(qiáng)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 系統(tǒng)中氨分離的游離氫積累至一定程度遇空氣爆炸 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(jī)中不用銅和銅合金材料(磷青銅除外) 常用制冷劑1.無機(jī)物氨182.氟利昂(1) R12（二氟二氯甲烷

10、CF2Cl2）沸點-29.8，凝固點-158。 無色，有較弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系統(tǒng)里應(yīng)嚴(yán)格限制含水量，一般規(guī)定不得超過0.001% 常用溫度范圍內(nèi)能與礦物性潤滑油以任意比互溶 不腐蝕一般金屬但能腐蝕鎂及含鎂量超過2%鋁鎂合金。 對天然橡膠和塑料有膨潤作用。 (2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。 與礦物潤滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯類。化學(xué)穩(wěn)定性很好，溶水性比R12強(qiáng)得多，對系統(tǒng)干燥和清潔性要求更高，用與R12不同的干燥劑。 19(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）沸點23.8，凝固點-111。 毒性比R12更小，安全。水在R11中的

11、溶解能力與R12相接近。對金屬及礦物潤滑油的作用關(guān)系也與R12大致相似。 與明火接觸時，較R12更易分解出光氣。 (4) R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）沸點-40.8，凝固點160。 毒性比R12略大，無色無味，不燃不爆，安全。屬于HCFC類制冷劑，也要被限制和禁止使用。 對金屬與非金屬的作用以及泄漏特性都與R12相似。 化學(xué)性質(zhì)不如R12穩(wěn)定，對有機(jī)物的膨潤作用強(qiáng)。部分與礦物潤滑油互溶。溶水性稍大于R12，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)裝設(shè)干器。 203.碳?xì)浠衔?1) R600a（異丁烷 i-C4H10）(2) R290（丙烷 C3H8）沸點和凝固點比R600a低，蒸氣壓較高和容積制冷量比R600a大，其

12、他制冷特性及安全特性均與R600a相似。 沸點-11.73，凝固點-160。 毒性非常低，在空氣中可燃，應(yīng)注意防火防爆。 與礦物潤滑油能很好互溶，與其他物質(zhì)的化學(xué)相溶性很好，與水的溶解性很差。21混合制冷劑(1) 共沸制冷劑共沸制冷劑特點： 一定蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)時具有幾乎不變的蒸發(fā)溫度，而且蒸發(fā)溫度一般比組成它的單組分的蒸發(fā)溫度低。 一定蒸發(fā)溫度下，共沸制冷劑單位容積制冷量比組成它的單一制冷劑的容積制冷量要大。 共沸制冷劑化學(xué)穩(wěn)定性較組成它的單一制冷劑好。 在全封閉和半封閉壓縮機(jī)中，采用共沸制冷劑可使電機(jī)得到更好的冷卻，電機(jī)繞組溫升減小。 22(2) 非共沸制冷劑 一定壓力下溶液加熱時，首先到達(dá)

13、飽和液體點A(泡點)，再加熱到達(dá)點B，即進(jìn)入兩相區(qū)，繼續(xù)加熱到點C(露點)時全部蒸發(fā)完成為飽和蒸氣。泡點溫度和露點溫度的溫差稱之為溫度滑移 圖119 非共沸制冷劑的T-圖 23制冷技術(shù)與學(xué)科交叉制冷與低溫技術(shù)的學(xué)科交叉領(lǐng)域舉例 10. 火箭推力系統(tǒng)與高能物理 1. 空氣調(diào)節(jié)2. 人工環(huán)境3. 食品冷凍與冷凍干燥4. 低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)5. 低溫電子技術(shù)6. 機(jī)械設(shè)計7. 紅外遙感技術(shù)8. 加工過程9. 材料回收24制冷在空調(diào)中的作用 (1)干式冷卻 (2)減濕冷卻 (3)減濕與干式冷卻混合方式 1. 空氣調(diào)節(jié)圖1-26 制冷與空調(diào)的關(guān)系 制冷和空調(diào)的關(guān)系相互聯(lián)系又獨立25用人工方法構(gòu)成各種人們所

14、希望達(dá)到的環(huán)境條件，包括地面的各種氣候變化和高空宇宙及其它特殊的要求。 2.人工環(huán)境與制冷有關(guān)的人工環(huán)境試驗有以下幾種 (1) 低溫環(huán)境試驗 (2) 濕熱試驗 (3) 鹽霧試驗 (4) 多種氣候試驗 (5) 空間模擬試驗 26根據(jù)對食品處理方式不同，食品低溫處理工藝可分三類： (1) 食品的冷藏與冷卻 (2) 食品的凍結(jié)與凍藏 (3) 冷凍干燥 3. 食品冷凍與冷凍干燥27研究低溫對生物體產(chǎn)生的影響及應(yīng)用的學(xué)科。 低溫生物學(xué)研究溫度降低對人類生命過程的影響，以及低溫技術(shù)在人類同疾病作斗爭中的應(yīng)用的學(xué)科。 低溫醫(yī)學(xué)低溫生物醫(yī)學(xué) 低溫生物學(xué)和低溫醫(yī)學(xué)的統(tǒng)稱。 典型應(yīng)用例子 (1)細(xì)胞組織程序冷卻的

15、低溫保存 (2)超快速的玻璃化低溫保存方法(3)利用低溫器械使病灶細(xì)胞和組織低溫?fù)p傷 而壞死的低溫外科。 4. 低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)28微波激射器必須冷到液氮或液氦溫度,以使放大器元素原子的熱振蕩不至于嚴(yán)重干擾微波的吸收與發(fā)射。 超導(dǎo)量子干涉器即SQUIDs,被用在相當(dāng)靈敏的數(shù)字式磁力計和伏安表上。在MHD系統(tǒng)、線性加速器和托克馬克裝置中，超導(dǎo)磁體被用來產(chǎn)生強(qiáng)磁場。5. 低溫電子技術(shù)29 運用與超導(dǎo)電性有關(guān)的Meissner效應(yīng),用磁場代替油或空氣作潤滑劑,可以制成無磨擦軸承。 在船用推進(jìn)系統(tǒng)中,無電力損失的超導(dǎo)電機(jī)已獲得應(yīng)用。 偏差極小的超導(dǎo)陀螺也已經(jīng)被研制出來。 時速500km/h的低溫超導(dǎo)磁

16、懸浮列車已經(jīng)在日本投入試驗運行。 6. 機(jī)械設(shè)計30 采用紅外光學(xué)鏡頭可以拍攝熱源外形，并可以對熱源進(jìn)行跟蹤。一些紅外材料往往工作在120K以下的低溫下，使得熱源遙感信號更為清晰，為了拍攝高靈敏度的信號往往需要更低的溫度。 一般紅外衛(wèi)星需要70-120K的低溫，往往通過斯特林制冷機(jī)、脈沖管制冷機(jī)、輻射制冷器來實現(xiàn)。 空間遠(yuǎn)紅外觀測則需要2K以下的溫度，往往通過超流氦的冷卻技術(shù)來實現(xiàn)。 7. 紅外遙感技術(shù)31煉鋼時氧起到某些重要的作用。制取氨時也用到低溫系統(tǒng)。壓力容器加工時,將預(yù)成形的圓柱體放在冷卻到液氮溫度的模具中,在容器中充入高壓氮氣,讓其擴(kuò)脹15%,然后容器被從模具中移開并恢復(fù)到室溫。使用

17、這個方法,材料的屈服強(qiáng)度能增加4至5倍。 8. 加工過程32目前低溫技術(shù)是回收鋼結(jié)構(gòu)輪胎中橡膠的唯一有效的方法，這種方法采用了低溫粉碎技術(shù)。 利用材料在低溫狀態(tài)下的冷脆性能，對物料進(jìn)行粉粹。 低溫粉碎技術(shù)材料溫度降低到一定程度，材料內(nèi)部原子間距顯著減小，結(jié)合緊密的原子無退讓余地，吸收外力使其變形的能力很差，失去彈性而顯示脆性。 9. 材料回收33所有大型的發(fā)射的飛行器均使用液氧作氧化劑。宇宙飛船的推進(jìn)也使用液氧和液氫。觀察研究大型粒子加速器產(chǎn)生的粒子的氫泡室要用到液氫。 10. 火箭推力系統(tǒng)與高能物理 LHC-CERN27km超導(dǎo)磁體過冷態(tài)超流氦冷卻3435制冷工藝過程描述低壓低溫的氣態(tài)制冷劑

18、通過壓縮機(jī)作功轉(zhuǎn)變成高壓高溫的氣體,經(jīng)冷凝器降溫成等壓低溫的液體,液態(tài)制冷劑通過節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器低壓蒸發(fā)成氣體從而吸收熱量,然后再進(jìn)入下一循環(huán).36單位換算在這里,我們羅列了溫度,壓力單位中常用單位間的換算關(guān)系:1.溫度:攝氏與華氏F=1.8+32 =(F-32)1.82.壓力絕對壓力=表壓+大氣壓力0.1MPA=1.0BAR=105PA=1.0297KGF/CM2=14.5PSI37冷水機(jī)組基本流程圖:5 of 5838供油系統(tǒng)潤滑油的作用:1.冷卻壓縮機(jī).2.潤滑壓縮機(jī)部件.3.密封.在壓縮機(jī)工作腔和齒面間形成油膜,密封轉(zhuǎn)子縫隙,防止氣體泄漏.4.降低噪音.39壓縮機(jī)7 of

19、58MSC127立式全封閉無級調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)占地小，可用多機(jī)頭多機(jī)頭并聯(lián)，又可相互隔離，維修方便，備用性高三機(jī)頭機(jī)組，冷量可降至7.5%40 MSC127立式全封閉無級調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)排氣冷卻電機(jī)，不 消耗電功高效內(nèi)置式油分離器壓差供油，無需油泵排氣含油少，換熱效 果更佳可中間補(bǔ)氣，提高 冷量和效率壓縮機(jī)41采用頓漢布什立式全封閉無級調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)，與開啟式壓縮機(jī)相比，具有：不需校正聯(lián)軸器無軸封及法蘭泄漏油路系統(tǒng)均在壓縮機(jī)內(nèi)可裝成多壓縮機(jī)機(jī)組，容量匹配性好無油泵設(shè)計減少了機(jī)械故障壓縮機(jī)42壓縮機(jī)的作用一.從蒸發(fā)器中吸出蒸氣,以維持內(nèi)一定的蒸發(fā)壓力,同時也就維持了一定的蒸發(fā)溫度.二.將吸入的蒸氣進(jìn)

20、行壓縮,以便在較高的溫度下將蒸氣冷卻并凝結(jié)成液體,制冷劑得以重復(fù)使用.三.在制冷系統(tǒng)中起輸送制冷劑的作用.四.造成蒸發(fā)器中低壓力作用.43 WCFX采用滿液式蒸發(fā)器獨有的高效油分離器 和回油系統(tǒng)充分保證 了滿液式蒸發(fā)器的效能滿液式蒸發(fā)器由電腦 液位傳感器監(jiān)控液位滿液式蒸發(fā)器的殼體 側(cè)配有泄壓安全閥WCFX冷水機(jī)組特點：滿液式蒸發(fā)器44蒸發(fā)器的作用蒸發(fā)器是一個換熱設(shè)備,制冷劑在其內(nèi)部吸熱汽化,從而冷卻介質(zhì).蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的汽化過程是一等壓下的沸騰過程,沸騰時的溫度為該壓力下的飽和溫度(沸點).殼程是R22,設(shè)計壓力1.4MPA,管程是水,設(shè)計壓力1.05MPA.必需在管程出口安裝水流開關(guān).45冷

21、凝器46冷凝器作用冷凝器是熱交換設(shè)備,制冷劑在其內(nèi)部凝并釋放出熱量,這些熱量由空氣或水帶走.冷凝器中用于冷卻制冷劑蒸氣并帶走凝結(jié)放出的熱量的介質(zhì)稱為冷卻劑或冷卻介質(zhì).冷凝器中的冷凝過程是等壓過程,其中的制冷劑壓力稱為冷凝壓力,對應(yīng)的飽和溫度稱為冷凝溫度.WCFX:殼程是R22,管程是水,設(shè)計壓力:殼程2.0MPA,管程1.05MPA.47閃發(fā)節(jié)能器改善節(jié)流效果，充分利用閃發(fā)氣體補(bǔ)氣點選擇精確，避免氣渦損失極大提高制冷量和制冷效率閃發(fā)節(jié)能器經(jīng)濟(jì)器從冷凝器高壓供液環(huán)閥蒸發(fā)器供液至壓縮機(jī)補(bǔ)氣口48調(diào)制馬達(dá)一.節(jié)流作用二.調(diào)整吸/排氣之間的壓差.三.控制蒸發(fā)器液位.49節(jié)流機(jī)構(gòu)1.使高壓液體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪阂后w,創(chuàng)造在低壓低溫下汽化的條件.2.調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量.50面