制冷設(shè)備的認知與操作-制冷設(shè)備的概述

基本概念

（1）單位制冷量單位制冷量既可用單位質(zhì)量制冷量表示，也可用單位容積制冷量表示。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)所吸收的熱量稱為單位質(zhì)量制冷量，用符號表示，單位為。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)所吸收的熱量稱為單位容積制冷量，用符號來表示，其單位為。（2）制冷機的制冷能力制冷機的制冷能力（又稱制冷量）是指在一定的操作條件下，單位時間內(nèi)制冷劑從被冷卻物體中所能吸收的熱量。以符號表示，其單位為或。（3）制冷系數(shù)制冷系數(shù)（又稱制冷效率）表示制冷循環(huán)中的制冷量與該循環(huán)所消耗的功之比，即消耗單位外功所能獲得的制冷量，用符號表示。（4）制冷劑在制冷系統(tǒng)中，借以吸取被冷卻介質(zhì)或載冷劑的熱量，并將熱量傳遞給周圍介質(zhì)的循環(huán)工質(zhì)稱為制冷劑。常用的制冷劑有：①氨（R-717）；②氟利昂：二氟二氯甲烷（R-12）、三氟一氯甲烷（R-13）、一氟三氯甲烷（R-11）。（5）載冷劑以間接冷卻方式工作的制冷裝置中，將被冷卻物體的熱量傳給正在蒸發(fā)的制冷劑的工質(zhì)成為載冷劑。常用的載冷劑有：①水；②無機鹽的水溶液；③有機載冷劑，乙二醇、丙二醇、乙醇。壓縮式制冷機的分類

按所用制冷劑的種類不同，壓縮式制冷機分為氣體壓縮式制冷機和蒸氣壓縮式制冷機兩類。蒸氣壓縮式制冷機又有氨制冷機和氟利昂制冷機等。氣體壓縮式制冷機又分為空氣制冷機和氦氣制冷機等。按所用壓縮機種類不同，壓縮式制冷機又分為往復(fù)式制冷機、離心式制冷機和回轉(zhuǎn)式制冷機（螺桿式制冷機、滾動轉(zhuǎn)子式制冷機）等。蒸汽壓縮式制冷機按其系統(tǒng)組成不同分為單級、多級（兩級或三級）和復(fù)疊式等。（1）氣體壓縮式制冷機以氣體為制冷劑,由壓縮機、冷凝器、回熱器、膨脹機和冷箱等組成（圖21.1-1)。經(jīng)壓縮機壓縮的氣體先在冷凝器中被冷卻，向冷卻水（或空氣）放出熱量，然后流經(jīng)回熱器被返流氣體進一步冷卻,并進入膨脹機絕熱膨脹,壓縮氣體的壓力和溫度同時下降。氣體在膨脹機中膨脹時對外作功，成為壓縮機輸入功的一部分。同時膨脹后的氣體進入冷箱，吸取被冷卻物體的熱量，即達到制冷的目的。此后，氣體返流經(jīng)過回熱器，同壓縮氣體進行熱交換后又進入壓縮機中被壓縮。氣體制冷機都應(yīng)采用回熱器，這不但能提高制冷機的經(jīng)濟性而且可以降低膨脹機前壓縮氣體的溫度，因而降低制冷溫度。氣體制冷機能達到的制冷溫度范圍較寬，從高于0℃到低于－100℃；制冷溫度較高時其經(jīng)濟性較差,但當制冷溫度低于－90℃時其經(jīng)濟性反而高于蒸氣制冷機。（2）蒸氣壓縮式制冷機由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機構(gòu)和一些輔助設(shè)備組成。這類制冷機的制冷劑在常溫和普通低溫下能夠液化，在制冷機的工作過程中制冷劑周期性地冷凝和蒸發(fā)。常用的蒸氣壓縮式制冷機有單級的、兩級的和復(fù)疊式3種。①單級蒸氣壓縮式制冷機。制冷劑從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力只經(jīng)過一級壓縮的蒸氣壓縮式制冷機，簡稱單級制冷機。單級制冷機由壓縮機、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)和蒸發(fā)器等組成（圖21.1-2）。由壓縮機排出的高壓蒸氣經(jīng)冷凝器放出熱量而冷凝成液體。接著，液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥（膨脹閥）節(jié)流，壓力和溫度同時降低,進入蒸發(fā)器中,吸取載冷劑（用它去再冷卻被冷卻物體）的熱量而蒸發(fā)成蒸氣。然后，蒸氣進入壓縮機繼續(xù)壓縮，如此循環(huán)不已。為提高經(jīng)濟性，有的單級制冷機還在冷凝器后設(shè)置過冷器和回熱器。單級制冷機的蒸發(fā)溫度通常在－30～5℃之間。②兩級蒸氣壓縮式制冷機。制冷劑從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力需要經(jīng)過兩級壓縮的蒸氣制冷機（圖21.1-3）。它比單級制冷機多一臺壓縮機、一臺中間冷卻器和節(jié)流閥。經(jīng)高壓壓縮機壓縮后的制冷劑蒸氣，在冷凝器中冷凝成液體，然后分成兩路：一路經(jīng)節(jié)流閥A進入中間冷凝器,冷卻低壓壓縮機的排氣和盤管中的液體，在中間冷凝器中蒸發(fā)的制冷劑蒸氣連同低壓壓縮機的排氣一同進入高壓壓縮機繼續(xù)壓縮；另一路在盤管內(nèi)被冷卻并經(jīng)過節(jié)流閥B節(jié)流至蒸發(fā)壓力，進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，蒸發(fā)后的蒸氣進入低壓壓縮機壓縮至中間壓力，進入中間冷凝器。與單級制冷機相比，兩級制冷機可達到較低的蒸發(fā)溫度,通常在－30～－70℃之間。圖21.1-3兩級蒸氣壓縮式制冷機工作原理③復(fù)疊式制冷機。用不同制冷劑作為工作介質(zhì)的兩臺（或數(shù)臺）單級或兩級壓縮蒸氣壓縮式制冷機，用冷凝蒸發(fā)器聯(lián)系起來的復(fù)合制冷機。冷凝蒸發(fā)器是一個利用高溫級制冷劑的蒸發(fā)來冷凝低溫級制冷劑的換熱器。復(fù)疊式制冷機能達到很低的蒸發(fā)溫度。圖21.1-4為兩個單級制冷機組成的復(fù)疊式制冷機的工作原理。它的高溫級由高溫級壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和冷凝蒸發(fā)器組成；低溫級由低溫級壓縮機、冷凝蒸發(fā)器、回熱器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。高溫級和低溫級各為一臺單級制冷機。冷凝蒸發(fā)器將高溫級與低溫級聯(lián)系起來:對高溫級來說,它是蒸發(fā)器;對低溫級來說,它是冷凝器。冷凝蒸發(fā)器使低溫級的放熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷丶壍闹评淞?。在低溫級中，通常使用沸點較低的制冷劑（如R13），停機后制冷劑將全部氣化,并導(dǎo)致壓力過分升高。為了防止這一現(xiàn)象，通常在低溫級系統(tǒng)中裝設(shè)一個平衡容器。用兩臺單級制冷機復(fù)疊時，低溫級的蒸發(fā)溫度一般為－40～－80℃。一臺單級制冷機與一臺兩級制冷機復(fù)疊時，蒸發(fā)溫度可低達－110℃；若用三元（例如R22、R13和R14）復(fù)疊，蒸發(fā)溫度可低達－140℃。圖21.1-4復(fù)疊式制冷機工作原理壓縮式制冷機的特點和應(yīng)用制冷機類型常用制冷機適用溫度（℃）主要特點單級制冷量（kJ/s）應(yīng)用場合舉例蒸汽制冷機往復(fù)式R717、R12、R22、R13、R14、R502單級－35℃以上；兩級－30℃～－75℃；復(fù)疊－70℃～－140℃效率高、溫度范圍寬、適用多種制冷機、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、振動較大、易損件多全封閉0.1～50高速多缸5～500對稱平衡400～1750小型制冷裝置、家用冰箱、小型空氣調(diào)節(jié)設(shè)備工、商業(yè)用冷卻、冷藏設(shè)備、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備工業(yè)用制冷裝置離心式R11、R12、R290、R1270、R717空氣調(diào)節(jié)－5℃以上低溫－80℃以上轉(zhuǎn)速高、輕巧、振動小、運轉(zhuǎn)可靠、排氣不含油、冷量無級調(diào)節(jié)175～35000工業(yè)用制冷裝置、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備螺桿式R717、R12、R22－80℃以上結(jié)構(gòu)較簡單、油分離系統(tǒng)復(fù)雜、機器噪音大、效率較低20～58000.1～700空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、冷藏、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備冷藏和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備滑動式和滾動轉(zhuǎn)子式R717、R12、R22－50℃以上氣體制冷機空氣制冷式空氣－150℃以上用空氣為工質(zhì)、換熱器龐大、制冷溫度高時經(jīng)濟性差5～1200飛機座倉空氣調(diào)節(jié)、低溫實驗裝置作業(yè)擋板的作用是________________;全擋板尺寸條件________________;擋板安裝要求是________________;制冷循環(huán)過程由制冷壓縮機抽吸從蒸發(fā)器流過來的低壓、低溫制冷劑蒸氣，經(jīng)壓縮機壓縮成高壓、高溫蒸氣而排出，這樣就把制冷劑蒸氣分成了高壓區(qū)和低壓區(qū)。從壓縮機的排出口至節(jié)流元件的入口端為高壓區(qū)，該區(qū)壓力稱高壓壓力或冷凝壓力，溫度稱為冷凝溫度。從節(jié)流元件的出口至壓縮機的吸入口為低壓區(qū)，該區(qū)壓力稱為低壓壓力或蒸發(fā)壓力，溫度稱為蒸發(fā)溫度。正是由于壓縮機造成的高壓和低壓之間的壓力差，才使制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)不斷地流動。一旦高、低壓之間的壓力差消失，即高低壓平衡之一，制冷劑就停止了流動。

（1）蒸發(fā)過程液體制冷劑經(jīng)節(jié)流元件流入蒸發(fā)器后，由于壓力的降低，開始沸騰汽化，其汽化(蒸發(fā))溫度與壓力有關(guān)。液體汽化過程中，吸收周圍介質(zhì)——水、空氣或物品的熱量，這些介質(zhì)由于推動熱量而溫度降低，實現(xiàn)了制冷的目的。液體的汽化是一個逐漸的過程中，最終所有的液體變?yōu)楦娠柡驼魵?，繼而流入壓縮機的吸氣口。蒸氣壓縮式制冷循環(huán)可概括為四個過程：（2）壓縮過程為維持一定的蒸發(fā)溫度，制冷劑蒸氣必須不斷地從蒸發(fā)器引出，從蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣被壓縮機吸入并被壓縮成高壓氣體，且由于壓縮過程中，壓縮機要消耗一定的機械能，機械能又在此過程中轉(zhuǎn)換為熱能，所以制冷劑蒸氣的溫度有所升高，制冷劑蒸氣呈過熱狀態(tài)。（3）冷凝