制冷技術 課件 方趙嵩 1.1 制冷概述-6.1 蒸汽壓縮式制冷的節(jié)流裝置

制冷技術

第1章緒論>1.1制冷概述制冷就是用人工技術方法使某空間或物體的溫度低于環(huán)境溫度，并保持該溫度。制冷的實質(zhì)是拿走熱量，制冷技術實際上就是拿走熱量的技術，是把熱量從溫度較低處拿到溫度較高處的技術，制冷量就是負熱量，供冷即吸熱。理解了制冷是拿走熱量，那么，利用制冷系統(tǒng)獲得的熱量來應用，就是熱泵。制冷的同時產(chǎn)生熱量，制熱的同時產(chǎn)生冷量，當需要用的是冷量時即為制冷，當需要用的是熱量時就是熱泵。若冷量、熱量同時被應用，則這樣的制冷（制熱）系統(tǒng)最有利于節(jié)能。1.2實現(xiàn)制冷的技術方法按工作原理分，常用的制冷技術方法有三種

A.蒸氣制冷

B.空氣膨脹制冷

C.熱電制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法蒸氣制冷----液體氣化制冷1.2.1蒸氣壓縮制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法蒸氣制冷----液體氣化制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法A.蒸氣制冷----液體氣化制冷蒸氣壓縮式制冷-----最廣泛用

蒸氣吸收式制冷-----用熱能，三聯(lián)供蒸氣噴射式制冷-----用高壓蒸氣制冷劑----制冷工質(zhì)制冷機----實現(xiàn)制冷過程的技術設備1.2實現(xiàn)制冷的技術方法蒸氣制冷----液體氣化制冷1.2.2蒸氣吸收式制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法B.空氣制冷----氣體膨脹制冷1.2.3空氣膨脹制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法C.熱電制冷----半導體制冷1821年德國Seebeck

發(fā)現(xiàn)了溫差電效應，后稱Seebeck效應，用于熱電偶測溫度1.2.4熱電制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法1.2實現(xiàn)制冷的技術方法C.熱電制冷----半導體制冷1834年法國Peltter發(fā)現(xiàn)了Peltter效應

制冷效應

直到半導體的發(fā)現(xiàn)和應用才使

溫差電制冷成為現(xiàn)實熱電堆使熱電制冷達到實用化1.2實現(xiàn)制冷的技術方法1.2實現(xiàn)制冷的技術方法1.2實現(xiàn)制冷的技術方法C.熱電制冷----半導體制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法磁制冷電化學制冷熱聲制冷脈沖管制冷（吸附制冷）（太陽能噴射式制冷）1.2.4正在研發(fā)的制冷技術1.2實現(xiàn)制冷的技術方法磁制冷1.2實現(xiàn)制冷的技術方法磁熱效應MagnetoCaloricEffect1918年Weiss發(fā)現(xiàn)了磁熱效應,1926debye1933年Giauque用等溫磁化和絕熱退磁方法獲得了1K以下的低溫。磁化放熱，去磁吸熱。1.3制冷技術發(fā)展簡史1834年英國Perkins（美國人）造出了世界上第一臺制冷機（乙醚，活塞，手動）1844年法國克雷姆、杰熱爾提出設想美國Gorrie空氣膨脹制冷機1859年法國Carre

吸收式制冷機1875年德國Linde氨壓縮式制冷機1910年法國Lehlanc

蒸氣噴射式制冷機1918年美國考布蘭第一臺電冰箱1922年美國Carrier離心式制冷機1.3.1世界制冷技術發(fā)展簡史1.3制冷技術發(fā)展簡史1928年以前：乙醚，CO2，SO2，氨，水1929年美國Midgley發(fā)現(xiàn)了Freon1974年美國Molina和Rowland發(fā)現(xiàn)部分Freon消耗臭氧1987年UNEP蒙特利爾議定書20101993年HCFC限用----禁用20301.3制冷技術發(fā)展簡史1954造出第一臺制冷壓縮機（活塞式，氨）1966溴化鋰吸收式制冷機1966離心式制冷機（丙烯）1967蒸氣噴射式制冷機1971螺桿式制冷機1976全封閉式制冷壓縮機1980’s滾動轉子式制冷壓縮機1993渦旋式制冷壓縮機1.3.2我國制冷技術發(fā)展簡史1.3制冷技術發(fā)展簡史2011年12月格力造出中國第一臺直流變速離心式冷水機組:全球首臺雙級高效變頻離心式冷水機組

COP=6.73IPLV=11.2

擁有完全的自主知識產(chǎn)權！國際領先水平！2018年發(fā)布中國首臺全直流磁懸浮冷水機組！1.3制冷技術發(fā)展簡史技術地位與發(fā)展1999年全世界最著名科學家評出：

20世紀對人類社會產(chǎn)生重大影響的20項科學技術，“制冷空調(diào)技術”排在第10位。2000年以來：中國是制冷技術大國，正在向制冷技術強國闊步前進.制冷設備制造規(guī)模日益擴大，制冷技術水平已是國際水平，有些方面已達國際先進水平.1.4制冷量的單位及換算第2章制冷劑、載冷劑和潤滑油>2.1制冷劑按標準沸點分類

1、高溫（低壓）制冷劑，tB>0°C，Pc≤0.3MPa，R11，R113，R1142、中溫（中壓）制冷劑，tB=0~-60°C，

Pc=0.3~2MPa，R12，R22，R717，R2903、低溫（高壓）制冷劑，tB<-60°C，Pc=2~4MPa，R13，R14，R1702.1.1制冷劑的種類及其編號方法2.1制冷劑無機化合物、烴類、鹵代烴以及混合工質(zhì)1、無機化合物：R7（整數(shù)分子量）NH3－R717CO2－R744H2O－R7182.1制冷劑制冷劑的種類和表示方法2、氟利昂飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物的總稱多為甲烷和乙烷的衍生物H少，可燃性降低F多，對人體越無害，對金屬腐蝕性小Cl多，大氣壓下ts升高，消耗臭氧含水，冰塞，鍍銅2.1制冷劑2、氟利昂CmHnFxClyBrz

n+x+y+z=2m+2

代號：R（m－1）（n＋1）（x）B（z）二氟二氯甲烷：CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12二氟一氯甲烷：CHF2Cl

m=1,n=1,x=2R22三氟一溴甲烷：CF3Br

m=1,n=0,x=3,z=1R13B1四氟乙烷：C2H2F4m=2,n=2,x=4R1342.1制冷劑3、烴類（碳氫化合物）烷烴：飽和碳氫化合物，代號同氟利昂甲烷CH4R50乙烷C2H6R170丙烷C3H8R290丁烷C4H10R600異丁烷

R600a乙烯C2H4R1150乙醚R610丙烯C3H6R1270CmHnFxClyBrz

R（m－1）（n＋1）（x）B（z）

2.1制冷劑4、混合工質(zhì)兩種或兩種以上制冷劑按一定比例相互溶解而成共沸混合物：與單純制冷劑性質(zhì)相同相變過程，氣液相成分相同代號R5xx按使用先后順序R500～R507R502：48.8%R22和51.2%R1152.1制冷劑4、混合工質(zhì)（非共沸）非共沸混合工質(zhì)：R4xxR410AR32/125(50/50)R407CR32/125/134a(23/25/52)2.1制冷劑作用：制冷系統(tǒng)的工作流體，“血液”循環(huán)流動－自身熱力狀態(tài)循環(huán)變化－與外界發(fā)生能量交換

冷凝－放熱

制冷劑要相變－基本要求

蒸發(fā)－吸熱2.1.2對制冷劑的要求2.1制冷劑1.熱工性能(1)壓力適中在使用溫度下冷凝壓力Pc

Pc

≤12～15bar蒸發(fā)壓力Pe

適中Pe

B（大氣壓力）Pc/Pe

適中，活塞式：Pc/Pe

≤8~102.1制冷劑(2)單位制冷量適中制冷裝置Q0＝mq0=vqv大型裝置，q0和qv大，m及v小，壓縮機尺寸小小型裝置，qv適當小一些1.熱工性能2.1制冷劑2.1制冷劑1.熱工性能(3)單位理論壓縮功和單位容積壓縮功要小，循環(huán)性能要高。(4)等熵壓縮終了溫度t2不太高，以免潤滑條件惡化（潤滑油粘性降低，結焦）或制冷劑自身在高溫下分解。2.1制冷劑2.物理化學性質(zhì)(1)與潤滑油的溶解性溶解性與制冷劑狀態(tài)、制冷劑和潤滑油各自成分及種類有關。1）難溶油或微溶油與潤滑油共存時，有明顯分層，油易分離出來，如氨，CO2，R13，R14，R115等2.1制冷劑(1)與潤滑油的溶解性2）有限溶油高溫時無限溶油低溫時分層：貧油層（富含制冷劑）富油層（富含油）如R22、R114、R152和R5023）完全溶油：與油溶解成均勻溶液，無分層現(xiàn)象。如R11、R12、R21、R113、R500等2.1制冷劑(1)與潤滑油的溶解性溶油性與溫度有關。溫度變化時，完全溶油與有限溶油可以相互轉化。制冷劑與潤滑油的溶解性對制冷裝置有利也有弊。2.1制冷劑⊙溶油性利弊分析溶油性好運動表面形成良好的潤滑條件不影響傳熱改變制冷劑ts=f(ps)性質(zhì)，ts

升高，制冷效果下降。降低潤滑油粘度。沸騰時泡沫多，蒸發(fā)器液面不穩(wěn)定。2.1制冷劑2.物理化學性質(zhì)(2)溶水性溶水性差的缺點：“冰堵”（“冰塞”）溶水性強的問題：“水解腐蝕”所以，制冷劑含水量應嚴格控制(3)導熱系數(shù)、換熱系數(shù)大：減少傳熱面積(4)粘度、密度?。汉墓π?，管道直徑小(5)對金屬及其他材料無腐蝕及浸蝕作用(6)有化學穩(wěn)定性，不燃、不爆，不分解。2.1制冷劑制冷劑的安全性分類

2.1制冷劑制冷劑的毒性危害程度分類2.1制冷劑制冷劑的燃燒性危害程度分類2.1制冷劑3.環(huán)境友好性能(1)對人體健康無害，無毒，無臭，無刺激氣味毒性級別：豚鼠在制冷劑蒸氣中發(fā)生生理變化而定1-6。NH3：2級，R22：5級(2)不破壞大氣環(huán)境，或?qū)Υ髿馕：π?3)容易獲得，價廉2.1制冷劑環(huán)境友好性能參數(shù)消耗臭氧層潛值（OzoneDepletionPotential,ODP）全球變暖潛值（GlobalWarmingPotential,GWP）大氣壽命（排放到大氣層的制冷劑被分解一半時所需要的時間，AtmosphericLife）等。2.1制冷劑變暖影響總當量TEWI變暖影響總當量TEWI（TotalEquivalentWarmingImpact）綜合考慮了制冷劑對全球變暖的直接效應DE和制冷機消耗能源而排放的CO2對全球變暖的間接效應IE。2.1制冷劑國際認可的條件

LCGWP+LCODP×105≤100 其中：LCGWP=[GWP·(Lr×N+α)·Rc]/N

LCODP=[ODP·(Lr×N+α)·Rc]/N

2.1制冷劑1834乙醚，低溫Pe<B，漏入空氣易爆1866，Windhausen，CO2，使用溫度下壓力高（Pc＝80MPa）1870，CarlLinde，NH3，氣味，安全性大型制冷機用1874，RaulPicte，SO2，毒性大，腐蝕2.1.3CFCs及HCFCs的淘汰與替代2.1制冷劑1929－1930，ThomesMidgley，R12最早使用1974年，發(fā)現(xiàn)大氣O3層破壞的化學機理80年代，科學確定CFC（氯氟烴）是引起O3破壞和溫室效應的危害物質(zhì)。1987年蒙特利爾議定書90年代HCFCHFC2.1制冷劑2.1制冷劑2.1.4常用制冷劑的性能R717沸點

-33.3℃R22-40.8℃R12327.9℃R134a-26.2℃R125-48.6℃R32-51.8℃R407C泡點-43.8，露點-36.7℃（非共）R410A泡點-51.6，露點-51.5℃（近共）2.1制冷劑2.1.4常用制冷劑的性能R717沸點

-33.3℃R22-40.8℃R12327.9℃R134a-26.2℃R125-48.6℃R32-51.8℃R407C泡點-43.8，露點-36.7℃（非共）R410A泡點-51.6，露點-51.5℃（近共）2.1制冷劑常用制冷劑-R222.1制冷劑市場供應2.1制冷劑R134a化學名稱：四氟乙烷分子式：C2H2F4分子量：102.03沸點：-26.26℃凝固點：-96.6℃臨界溫度：101.1℃臨界壓力：4067KPaODP:0GWP:0.29安全性：A12.1制冷劑R134a2.1制冷劑R1232.1制冷劑R717歷史悠久，應用廣泛，中溫制冷劑氨的分子式：NH3標準沸點：-33.3℃凝固點：-160℃臨界溫度：132.4℃臨界壓力：11.35MPaODP:0GWP:0蒸發(fā)潛熱：5276KJ/Kg6倍R222.1制冷劑R404A2.1制冷劑R407CR32/R125/R134a,23﹪/25﹪/52﹪三元非共沸混合制冷劑標準沸點-43.77℃(-51.8/-48.6/-26.2℃)替代R22，房間空調(diào)器，小型制冷機組2.1制冷劑R410AR32/R125,50﹪/50﹪,-51.8/-48.6℃二元近共沸混合制冷劑標準沸點-51.56℃替代R22，多聯(lián)機、房間空調(diào)器2.2載冷劑高于0℃：水（空調(diào)冷凍水）低于0℃：鹽水溶液；有機化合物水溶液鹽水溶液：氯化鈉水溶液氯化鈣水溶液有機化合物水溶液：乙烯乙二醇水溶液；丙三醇水溶液；甲醇2.2載冷劑2.3潤滑油2.3.1潤滑油的作用作用：減少摩擦，降低能耗；帶走摩擦熱，保護運動件；密封間隙，防止?jié)B漏；油壓推動，調(diào)節(jié)負荷。2.3潤滑油種類：礦物油

MO，4種；合成油，常用4種。2.3.2潤滑油的種類2.3潤滑油2.3潤滑油聚稀烴乙二醇油

PAG烷基苯油

AB聚酯類油

POE聚醚類油

PVE2.3潤滑油應用：粘度等級；制冷劑的溶油性粘度等級分為5級：

N15，N22，N32，N46，N68制冷劑的溶油性：f（t）2.3.3潤滑油的選用2.3潤滑油第3章蒸氣壓縮式制冷循環(huán)>3.1理想制冷循環(huán)3.1理想制冷循環(huán)理想制冷循環(huán)就是逆卡諾循環(huán)：兩個等溫過程+兩個等熵過程等溫蒸發(fā)等熵壓縮等溫冷凝等熵膨脹3.1理想制冷循環(huán)膨脹機壓縮機蒸發(fā)器冷凝器3214吸熱放熱消耗功獲得功3.1理想制冷循環(huán)

逆卡諾循環(huán)循環(huán)過程

每一制冷循環(huán)，1kg制冷劑從低溫熱源傳給高溫熱源的總熱量為：制冷系數(shù)為：3.1理想制冷循環(huán)

理想制冷循環(huán)所消耗的功量：制冷量：制冷系數(shù)：

被冷卻物溫度的變化比冷卻劑溫度的變化對制冷系數(shù)的影響要大：3.1理想制冷循環(huán)

逆卡諾循環(huán)制冷機有下列特點：（1）所有過程都是在可逆條件下進行的。即兩個熱源（高溫熱源Tk、低溫熱源T0）與制冷劑之間的傳熱都是在無溫差條件下進行的；所有的壓縮、膨脹及制冷劑的流動等過程無摩擦，內(nèi)部無渦流或擾動。（2）逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)只與T0和Tk有關，而與制冷劑無關。（3）在T0和Tk之間的制冷循環(huán)中，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)最大。（4）逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)隨著T0的升高或Tk的降低而增加，并可證明，T0對制冷系數(shù)的影響比Tk大。3.1理想制冷循環(huán)

利用制冷循環(huán)獲得供熱效果的裝置稱為熱泵，熱泵的經(jīng)濟性用供熱系數(shù)μ表示。制冷：制熱：3.1理想制冷循環(huán)

勞侖茲循環(huán)

從冷源吸收的熱量：向熱源放出的熱量：制冷系數(shù)：傳熱有溫差的理想制冷循環(huán)---勞侖茲循環(huán)3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算理論制冷循環(huán)3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算四大部件的作用壓縮機:從蒸發(fā)器中抽氣，以維持蒸發(fā)器中一定的溫度；壓縮制冷劑蒸氣；在制冷系統(tǒng)中輸送制冷劑。冷凝器:制冷劑在其中凝結，并放熱，凝結熱由介質(zhì)帶走。節(jié)流機構:使高壓制冷劑液體變成低壓制冷劑液體；調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。蒸發(fā)器:制冷劑氣化吸熱，完成制冷過程。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算理論制冷循環(huán)過程的組成及特點等壓蒸發(fā)+等熵壓縮+等壓冷凝+等焓節(jié)流

蒸發(fā)器壓縮機冷凝器節(jié)流閥

有溫差干壓縮有溫差絕熱3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算理論制冷循環(huán)不同于理想制冷循環(huán)的三個特點：（1）用膨脹閥代替膨脹機；

（2）蒸氣的壓縮在過熱區(qū)進行，而不是在濕蒸氣區(qū)內(nèi)進行；

（3）兩個傳熱過程均為等壓過程，并且具有傳熱溫差。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算理論制冷循環(huán)有兩部分損失：（1）節(jié)流損失。節(jié)流過程3--4是不可逆過程，制冷劑吸收摩擦熱，產(chǎn)生無益氣化，降低有效制冷能力。每1kg制冷劑蒸發(fā)所能吸收的熱量減少量可用面積44'b'b4表示；（2）損失了膨脹功we。在制冷循環(huán)中每一千克消耗的功量就是壓縮機的耗功量，比理想制冷循環(huán)多消耗功量we?？捎妹娣e034‘0表示。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算飽和液體線飽和蒸氣線反之，飽和液體線的斜率愈大（即愈陡），節(jié)流損失愈小。有一些制冷劑，飽和蒸氣線的斜率為正值，這時飽和循環(huán)的壓縮過程在濕蒸氣區(qū)，則無過熱損失。飽和液體線斜率愈?。从骄彛瑒tA2（A3）愈大，即這種制冷劑的節(jié)流損失（絕對值）大；飽和蒸氣線斜率一般是負值，當斜率的絕對值愈?。从骄彛?，則壓縮終點狀態(tài)離飽和線愈遠，A1愈大，排汽溫度愈高，即過熱損失（絕對值）愈大。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算注意過熱損失、節(jié)流損失絕對值的大小對循環(huán)的制冷系數(shù)的影響并不很重要；更重要的是過熱損失、節(jié)能損失占單位質(zhì)量消耗功和單位質(zhì)量制冷量的比重有多大。單位質(zhì)量制冷量與消耗功與氣化潛熱的大小有關。過熱損失、節(jié)流損失的相對值大小與汽化潛熱有著關系3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算（1）壓縮機吸入濕蒸氣時，低溫濕蒸氣與熱的汽缸壁之間發(fā)生強烈熱交換，特別是與汽缸壁接觸的液珠更會迅速蒸發(fā)，占據(jù)汽缸的有效空間，致使壓縮機吸入的制冷劑質(zhì)量大為減少，制冷量顯著降低。（2）過多液珠進入壓縮機汽缸后，很難立即氣化，這樣，既破壞壓縮機的潤滑，又會造成液擊，使壓縮機遭到破壞。濕壓縮過程的兩個缺點3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算實現(xiàn)干壓縮過程的兩種措施（1）采用可調(diào)節(jié)制冷劑流量的節(jié)流裝置，使蒸發(fā)器出口的制冷劑為飽和蒸氣或過熱蒸氣；（2）在蒸發(fā)器出口增設氣液分離裝置，氣體制冷劑進入其中，速度降低，氣流運動方向改變，使氣流中混有較重的液滴分離并沉于分離器底部，再返回蒸發(fā)器，分離器上部的飽和蒸氣則被吸入壓縮機。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計算3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算hPT等溫線P等壓線S等熵線v等容線x=0x=0.1x=1h等焓線KP-h圖的構成3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算壓焓圖上的六種線等壓線PressurePLgP等焓線Enthalpyh等溫線Temperature等熵線Entropy等容線Volume等干度線Quality飽和液體線SaturatedLiquid飽和蒸氣線SaturatedVapor3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算R134aLgP-h圖3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算R134aLgP-h圖3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算R410ALgP-h圖3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算R404A壓焓圖3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算應用工程熱力學的P-H圖→計算3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算（一）壓焓圖的應用蒸發(fā)器中等壓吸熱過程，單位質(zhì)量制冷劑的制冷能力為：冷凝器中等壓放熱過程，單位質(zhì)量制冷劑的冷凝負荷為：單位質(zhì)量制冷劑被絕熱壓縮時，壓縮機的耗功量為：節(jié)流前后，制冷劑的焓值不變，即：從壓焓圖上可以明顯看出：3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算（二）蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計算（1）制冷劑單位質(zhì)量制冷能力q0和單位容積制冷能力qv式中ν1--壓縮機入口氣態(tài)制冷劑的比容，m3/kg。（2）制冷劑的質(zhì)量流量Mr及體積流量Vr式中φ0--制冷系統(tǒng)的制冷量，kJ/s或kW。（3）冷凝器的熱負荷φk3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算（4）壓縮機的理論耗功率Pth（5）理論制冷系數(shù)εth（6）制冷效率ηR對于熱泵系統(tǒng)，熱泵的理論供熱系數(shù)μth可簡化為：供熱效率3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

【例題1-1】某空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)需冷量20kW，采用R22為制冷劑的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)。已知：蒸發(fā)溫度t0=4℃，冷凝溫度tk=40℃，無再冷，而且壓縮機入口為飽和蒸氣，試進行制冷理論循環(huán)的熱力計算。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

【解】根據(jù)已知工作條件，從R22壓焓圖上可查出各狀態(tài)點的狀態(tài)參數(shù)如下：狀態(tài)點溫度（℃）絕對壓力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）14.00.5661406.51.74500.04159256.31.5336431.01.7450--340.01.5336249.71.1665--4‘4.00.5661204.71.0170.000788844.00.5661249.7--0.00988

計算狀態(tài)點4的狀態(tài)參數(shù)，需應用該壓力下飽和液態(tài)點4’的狀態(tài)參數(shù)，見上表。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算單位質(zhì)量制冷能力單位容積制冷能力制冷劑質(zhì)量流量3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算制冷效率制冷劑體積流量冷凝負荷壓縮機理論耗功率理論制冷系數(shù)3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

【例題1-2】制冷量與工作條件如題1-1，如果制冷劑為R134a，試進行理論制冷循環(huán)的熱力計算。

【解】根據(jù)已知工作條件，從R134a壓焓圖上可查出各狀態(tài)點的狀態(tài)參數(shù)如下：狀態(tài)點溫度（℃）絕對壓力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）14.00.3377400.91.72500.06039244.11.0166423.81.7250--340.01.0166256.41.1905--4‘4.00.3377205.41.01950.000780444.00.3377256.4--0.016333.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

計算狀態(tài)點4的狀態(tài)參數(shù)，需應用該壓力下飽和液態(tài)點4’的狀態(tài)參數(shù)，見上表。單位質(zhì)量制冷能力單位容積制冷能力3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算制冷劑質(zhì)量流量制冷劑體積流量冷凝負荷壓縮機理論耗功率理論制冷系數(shù)制冷效率3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算來自蒸發(fā)器進入壓縮機的制冷劑蒸氣是過熱蒸氣從冷凝器出來進入節(jié)流閥的制冷劑液體是過冷液體3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

【例題1-3】某空氣源熱泵機組的制熱量為12kW，采用R410A為制冷劑。已知：蒸發(fā)壓力為0.9MPa，冷凝壓力為2.7MPa，再冷度為3℃，過熱度為5℃，試進行熱泵理論制熱循環(huán)的熱力計算。3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算

【解】根據(jù)已知工作條件，由于R410A是近共沸制冷劑（溫度滑移很?。?，可近似地按單質(zhì)制冷劑進行計算，從R410A壓焓圖上可查出各狀態(tài)點參數(shù)如下：狀態(tài)點溫度（℃）絕對壓力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）1'3.90.9424.11.80870.0288118.90.9429.71.82900.029882'44.72.7426.51.72520.00846265.92.7460.51.82900.010693'44.72.7276.41.25290.001054341.72.7271.01.23600.0010334'3.80.9206.01.02200.000861843.80.9271.0--0.0091953.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算單位質(zhì)量制冷能力單位質(zhì)量冷凝負荷制冷劑質(zhì)量流量制冷劑體積流量3.2蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)及熱力計算供熱效率蒸發(fā)器的吸熱量壓縮機理論耗功率理論供熱系數(shù)3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善節(jié)流前過冷對制冷循環(huán)的影響把節(jié)流前的液體過冷是一種減少節(jié)流損失的方法。把飽和液體進一步冷卻稱過冷。過冷液體、過冷溫度、過冷度的概念減少節(jié)流損失可以提高制冷系數(shù)過冷的方法：適當增加冷凝器的傳熱面積、增設專門的過冷設備、采用回熱交換器3.3.1膨脹閥前液態(tài)制冷劑再冷卻3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善過冷卻后，單位質(zhì)量制冷量增加了，增加量為△qe。單位質(zhì)量消耗功沒變循環(huán)的制冷系數(shù)增加液體過冷后，膨脹閥前液體不會汽化，有利于膨脹閥正常穩(wěn)定工作。優(yōu)點：缺點：增加設備費用一般只在大型系統(tǒng)中才增設過冷卻器在小型系統(tǒng)中，一般用冷凝器來實現(xiàn)少量的過冷。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善qe、qv、ε每過冷1℃增加的百分率①制冷劑R134aR22R717qe、qv、ε每過冷1℃增加的百分數(shù)0.930.780.43注：te=-15℃，tc=30℃，tsc=25℃條件下。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善吸氣過熱對制冷循環(huán)的影響于飽和循環(huán)：壓縮機吸入蒸氣（簡稱吸汽）是飽和蒸氣。過熱循環(huán)：吸汽是過熱蒸氣。原因：（1）蒸發(fā)器中汽化后的飽和蒸氣繼續(xù)吸熱而過熱；（2）吸汽管（蒸發(fā)器到壓縮機之間的管路）中吸熱而過熱（3）是利用吸汽來過冷卻節(jié)流前的液體而過熱。優(yōu)點：少量過熱保證壓縮機不會吸入液滴，保證了壓縮機的運行安全，并有利于

壓縮機效率的提高。對制冷循環(huán)的制冷系數(shù)和單位容積制冷量的影響隨制冷劑而異。

3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善吸汽過熱的表示循環(huán)在p-h圖上的表示循環(huán)在T-s圖上的表示吸汽過熱是等壓過程

如果吸汽過熱得到有用的制冷量吸汽過熱而使排汽溫度升高，升高多少與制冷劑的性質(zhì)有關。單位質(zhì)量制冷量增加量：單位壓縮功為：單位質(zhì)量制冷量為：吸汽過熱使吸汽比容增加，循環(huán)的單位容積制冷量qv（qe／v1）也會有變化增加還是減少也與制冷劑性質(zhì)有關。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善表1-4吸汽過熱對ε、qv及排汽溫度的影響制冷劑R717R22R502R134aε增減百分率，%-6.15-1.953.022.29qv增減百分率，%-6.62-1.973.992.70排汽溫度t2/t1，℃140.3/101.884.7/53.566.5/37.365.1/36.2注：te=15℃、tc=30℃、吸汽溫度為t1=15℃對R134a、R502、R12，吸汽過熱可以使制冷系數(shù)、單位容積制冷量增加，排汽溫度雖有增加，但并不高，顯然吸汽過熱是有利的。對R717，吸汽過熱使制冷系數(shù)、單位容積制冷量下降，且排汽溫度很高。顯然，R717不宜使吸汽過熱。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善ε、qv增減百分率的大小與過熱度（吸汽溫度和飽和溫度之差）有關，過熱度大，增減的百分率大，排汽溫度升高也多；反之，過熱度小，增減的百分率也小，排汽溫度升高也少。過熱所吸的熱量是有用的制冷量當過熱發(fā)生在吸汽管中吸收環(huán)境熱量，是無效的制冷量，會使ε、qv下降。不管使用哪種制冷劑，都應對吸汽管路很好的保溫，以避免這種無效過熱。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善回熱循環(huán)蒸發(fā)器中過熱有限。可以用節(jié)流前液體對吸汽進行加熱，以獲得較大的過熱度。吸汽所吸入的熱量等于液體過冷所釋放出來的熱量：回熱器的換熱量應為：單位質(zhì)量制冷量應為：吸汽過熱不利的制冷劑，應當避免吸汽過熱為了運行安全，一般吸氣有少量過熱度對于過熱有利，應當盡量使吸氣過熱。在系統(tǒng)中增設回熱器，使吸汽與節(jié)流前的液體進行熱交換，吸汽過熱，節(jié)流前的液體被過冷卻?；責嵫h(huán)h4h1’h1h2h3’h33.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善3.3.2回收膨脹功3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善

制冷系統(tǒng)的冷凝溫度（或冷凝壓力）決定于冷卻劑的溫度，而蒸發(fā)溫度（或蒸發(fā)壓力）決定于制冷要求。因此，在許多實際應用場合，（tc-te）或pc／pe很大。壓縮比pc／pe太大所帶來的問題有：（1）過熱損失與節(jié)流損失大，導致制冷系數(shù)減小。（2）單位容積制冷量減小，勢必要求有較大的壓縮機。（3）排汽溫度升高，導致壓縮機潤滑油粘度下降，潤滑效果下降，功率消耗增加。（4）導致壓縮機容積效率減小。當壓縮比達到20左右時，往復式壓縮機的容積效率接近于零，即壓縮機吸不進汽體。為減少上述大壓縮比條件下制冷所存在的問題的影響，可采用多級壓縮制冷循環(huán)或復疊式制冷循環(huán)。3.3.3多級壓縮制冷循環(huán)

雙級壓縮制冷循環(huán)是蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣經(jīng)低壓級壓縮機壓縮到中間壓力后，再經(jīng)高壓級壓縮機壓縮到冷凝壓力的制冷循環(huán)。根據(jù)其工作方式不同可分為兩級節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)、一級節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)、一級節(jié)流不完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)等。所謂兩級節(jié)流是指從冷凝器進入蒸發(fā)器的制冷劑經(jīng)過了兩個膨脹閥實現(xiàn)兩級節(jié)流過程，而一級節(jié)流則通過一個膨脹閥實現(xiàn)從冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力；完全中間冷卻是指將低壓級壓縮機的排氣冷卻到飽和狀態(tài)，然后進入高壓級壓縮機進行第二級壓縮的過程，而不完全中間冷卻則是低壓級壓縮機的排氣未冷卻到飽和狀態(tài)，即高壓級壓縮機的吸氣是過熱狀態(tài)。3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)兩級節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)一級節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(3)一級節(jié)流不完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)雙級壓縮制冷循環(huán)的熱力計算3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)雙級壓縮制冷循環(huán)的熱力計算3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)雙級壓縮制冷循環(huán)的熱力計算3.3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善3.4蒸氣壓縮式制冷的實際循環(huán)3.4.1實際循環(huán)過程分析3.4蒸氣壓縮式制冷的實際循環(huán)3.4.2實際循環(huán)的性能參數(shù)3.5跨臨界制冷循環(huán)3.5.1CO2跨臨界制冷循環(huán)3.5跨臨界制冷循環(huán)3.5.2CO2跨臨界循環(huán)的改善3.5跨臨界制冷循環(huán)3.5跨臨界制冷循環(huán)3.5跨臨界制冷循環(huán)3.6雙級壓縮制冷循環(huán)3.7復疊式制冷循環(huán)

對于R22、R717等常用制冷劑，受低溫下性質(zhì)的限制，即使采用雙級或三級壓縮制冷循環(huán)，也難于達到很低的溫度。如受制冷劑凝固點（如R717的凝固點為-77.7℃）的限制而不能制取很低的溫度；又如常用制冷劑在溫度很低時的單位容積制冷量太小，因而不宜在很低溫度下工作。復疊式制冷循環(huán)就可能獲得很低的溫度。這個系統(tǒng)由兩個獨立的制冷系統(tǒng)所組成—高溫系統(tǒng)和低溫系統(tǒng)。這兩個獨立的單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)冷凝器（它既是高溫系統(tǒng)的蒸發(fā)器，又是低溫系統(tǒng)的冷凝器）聯(lián)系在一起。高溫系統(tǒng)中采用R22等常用的制冷劑，低溫系統(tǒng)中用低溫下有良好熱力性質(zhì)的制冷劑（如R13）。這種復疊式制冷循環(huán)目前常用在-60℃～-80℃低溫試驗設備或低溫冰箱中。3.7復疊式制冷循環(huán)3.7.1復疊式制冷機循環(huán)系統(tǒng)3.7復疊式制冷循環(huán)3.7復疊式制冷循環(huán)復疊式制冷循環(huán)的熱力計算可分別對高溫部分及低溫部分單獨進行計算。計算中令高溫部分的制冷量等于低溫部分的冷凝熱負荷加上冷損。計算方法與單級或兩級壓縮制冷循環(huán)的熱力計算相同。復疊式制冷循環(huán)中，中間溫度的確定應根據(jù)性能系數(shù)最大或各臺壓縮機壓力比大致相等的原則。前者對能量利用最經(jīng)濟，后者對壓縮機氣缸工作容積的利用率較高(即容積效率較大)。由于中間溫度在一定范圍內(nèi)變動時對性能系數(shù)影響并不大，故按各級壓力比大致相等的原則來確定中間溫度似乎更為合理。冷凝蒸發(fā)器傳熱溫差的大小不僅影響傳熱面積和冷量損耗，而且也影響整臺制冷機的容量和經(jīng)濟性，一般溫差為5~10℃，溫差選得大，冷凝蒸發(fā)器的面積可小些，但卻使壓力比增加，循環(huán)經(jīng)濟性降低。制冷劑的溫度越低，傳熱溫差引起的不可逆損失越大。蒸發(fā)器的傳熱溫差因蒸發(fā)溫度很低而應取較小值，最好不大于5℃。3.7.2復疊式制冷循環(huán)的熱力計算3.7復疊式制冷循環(huán)3.7.3復疊式制冷機的起動與膨脹容器第4章制冷壓縮機>4.1活塞式制冷壓縮機4.1.1活塞式制冷壓縮機的工作原理和特點氣缸、氣閥和在氣缸中作往復運動的活塞所構成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機實際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式壓縮機曲軸每旋轉一周所完成的工作，可分為吸氣、壓縮和壓縮過程、排氣過程。

工作原理：4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機

組成1.氣缸體，2.曲軸，3.曲軸箱，4.連桿，5.活塞，6.排氣管，7.排氣腔，8.排氣閥9.吸氣閥10.吸氣腔11.吸氣管4.1活塞式制冷壓縮機4.1.2活塞式制冷壓縮機的分類1、按制冷量大?。盒⌒停篞0≤60kW中型：60kW<Q0≤200kW（大型：Q0>200kW）2、按氣體壓縮的級數(shù)：單級壓縮：Pe

Pc

一次壓縮，空調(diào)制冷用單級多級壓縮：Pe

Pc

多次壓縮，Pe/Pc大的系統(tǒng)4.1活塞式制冷壓縮機3、按氣缸數(shù)及其排列型式氣缸數(shù)：單缸：一個多缸：兩個或兩個以上氣缸排列型式：臥式：氣缸軸線水平直立式：氣缸軸線垂直地面角度式：氣缸軸線間成一定角度4.1活塞式制冷壓縮機4、按壓縮機與電動機的組合型式開啟式：通過聯(lián)軸器或皮帶輪連接封閉式：壓縮機與電動機密封在同一個殼體里半封閉式：氣缸蓋制成可拆卸的全封閉式：殼體接縫處焊死4.1活塞式制冷壓縮機按密封方式：

開啟式半封閉式封閉式4.1活塞式制冷壓縮機按氣缸布置方式分類：4.1活塞式制冷壓縮機4.1.3活塞式制冷壓縮機的主要零件結構812.5A100G型制冷壓縮機機體氣缸套及吸、排氣閥組合件傳動機構軸封能量調(diào)節(jié)機構潤滑系統(tǒng)4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機1、機體機體：壓縮機機身作用：用來安裝和支承其它零部件及容納潤滑油組成：曲軸箱（1）、氣缸體、氣缸蓋（11）及進排氣管（12、8）等部件曲軸箱(crankcase)：機架作用，固定各個部件；容納潤滑油氣缸體：其上鏜有氣缸孔，安裝氣缸套組件4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機工作原理：靠壓差啟閉2、氣缸套及吸、排氣閥組合件4.1活塞式制冷壓縮機3、活塞及曲軸連桿機構傳動機構：傳遞動力，對氣體作功組成：曲軸、連桿及活塞曲軸：傳遞電機驅(qū)動力矩，承受各氣缸的阻力負荷；軸身油道兼供輸油連桿：將曲軸輸出的能量傳遞給活塞，使活塞壓縮氣體活塞：與氣缸組成可變封閉工作容積，氣體在其中受到壓縮4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4、軸封(mechanicalseal)密封曲軸穿出曲軸箱處間隙，防止泄漏端面摩擦式軸封：摩擦環(huán)式和波紋管式摩擦環(huán)式軸封：固定環(huán)、活動環(huán)、彈簧和兩個橡皮圈波紋管式：曲軸直徑<35mm，小型開啟式4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1.4能量的調(diào)節(jié)卸載方法：間歇工作(on-offcontrol)

能量調(diào)節(jié)裝置能量調(diào)節(jié)裝置組成(cylinderunloading)頂桿啟閥機構：頂開吸氣閥-執(zhí)行機構油缸推桿機構：使氣缸套外的轉動環(huán)旋轉-傳動機構油分配閥：向油缸推桿機構分配潤滑油-控制機構4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1.5壓縮機的潤滑作用：1）減少磨損及摩擦耗功2）密封3）帶走摩擦熱4）向能量調(diào)節(jié)機構供油4.1活塞式制冷壓縮機

圖3-6油壓啟閥式卸載裝置

(a)頂桿啟閥機構；(b)油壓推桿機構

1-油缸；2-活塞；3-彈簧；4-推桿；5-凸緣；

6-轉動環(huán)；7-缺口；8-斜面切口；

9-頂桿；10-頂桿彈簧；11-油管4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1.6活塞式制冷壓縮機的總體結構與機組4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1.7活塞式制冷機組4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機4.1.8活塞式制冷壓縮機的熱力性能上下止點余隙容積行程4.1活塞式制冷壓縮機一、活塞式制冷壓縮機的理想工作過程和理論輸氣量理想工作過程的4點假設1、沒有余隙2、吸排氣閥無壓力損失3、制冷劑和氣缸壁無熱量交換4、無漏氣損失氣缸工作容積：Vg=D2L/44.1活塞式制冷壓縮機在理想工作過程中，曲軸每旋轉一圈，一個氣缸吸入的低壓氣體體積Vg稱為氣缸的工作容積

m3

理論輸氣量

m3/s4.1活塞式制冷壓縮機二.活塞式制冷壓縮機的容積效率實際工作過程：

①壓縮機的結構上，不可避免地會有余隙容積；

②吸、排氣閥門有阻力；

③壓縮過程中，氣缸壁與氣體之間有熱量交換；

④氣閥部分及活塞環(huán)與氣缸壁之間有氣體的內(nèi)部泄漏。4.1活塞式制冷壓縮機壓縮機的實際輸氣量（排出壓縮機的氣體折算成進氣狀態(tài)的實際體積流量）與理論輸氣量的比值稱為壓縮機的容積效率，用ηv表示壓縮機的實際輸氣量（VS）總是小于理論輸氣量（Vh）。實際輸氣量與理論輸氣量之比稱為壓縮機的輸氣系數(shù)。表示了壓縮機氣缸工作容積的有效程度，故也稱壓縮機的容積效率，其值小于1。4.1活塞式制冷壓縮機余隙系數(shù)：V1與氣缸工作容積Vg的比值稱為余隙系數(shù)

相對余隙容積C=Vc/Vg，f(t0)；壓力比P2/P1；多變指數(shù)m：氟利昂機1~1.05，氨機1.1~1.15

4.1活塞式制冷壓縮機余隙系數(shù)：4.1活塞式制冷壓縮機

節(jié)流系數(shù)：

4.1活塞式制冷壓縮機230141’2’3’1’’V1VgVcVPP1P2△P1△P2實際工作過程△V1△V2V24.1活塞式制冷壓縮機節(jié)流系數(shù)λp4.1活塞式制冷壓縮機預熱系數(shù)：λtλt等于狀態(tài)a與狀態(tài)b的氣體比容之比開啟式活塞制冷壓縮機

封閉式活塞制冷壓縮機

4.1活塞式制冷壓縮機氣密系數(shù)λl氣密系數(shù)λl

一般約為0.95～0.98壓縮機工作過程中，存在部分蒸氣從高壓側向低壓側的泄漏，造成實際輸氣量減少。λl與壓縮機的結構、加工質(zhì)量、零部件磨損程度、壓縮機的運行工況等因素有關。4.1活塞式制冷壓縮機實際工作過程

容積效率

4.1活塞式制冷壓縮機圖3-15高速活塞式制冷壓縮機余隙系數(shù)和容積效率（R22，相對余隙容積C=0.045）多變指數(shù)m：氨1.28；氟利昂1.184.1活塞式制冷壓縮機活塞式制冷壓縮機的功率軸功外界輸入功電機配用功率壓縮功摩擦功油泵功壓縮機對蒸氣作的功，這部分功率也稱為指示功率，用Pi來表示；克服機件摩擦消耗的功率稱為摩擦功率，用Pf表示；驅(qū)動油泵的功率常不單獨計算，通常包含在摩擦功率中。因此有軸功Ps=Pi＋Pf4.1活塞式制冷壓縮機壓縮機的耗功率PekWkWkW4.1活塞式制冷壓縮機壓縮機配用電動機的輸出功率壓縮機的軸功率Pe；電動機輸出功率Pout4.1活塞式制冷壓縮機4.1活塞式制冷壓縮機配用電動機輸出功率Pout

Pout

kW

4.1活塞式制冷壓縮機4.1.9性能曲線與工況4.1活塞式制冷壓縮機壓縮機的名義工況蒸發(fā)溫度，吸氣溫度，冷凝溫度，再冷溫度，壓縮機工作的環(huán)境溫度。名義工況的用途標定壓縮機的容量，比較壓縮機的性能4.1活塞式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機4.2.1滾動轉子式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機工作過程位置IIIIIIIVV進氣腔吸氣吸氣吸氣吸氣吸氣結束排氣腔壓縮壓縮開始排氣排氣結束與進氣腔連通4.2回轉式制冷壓縮機工作容積及氣體壓力隨轉角的變化4.2回轉式制冷壓縮機滾動轉子式制冷壓縮機—特點吸氣、壓縮和排氣三個過程，是在一個主軸旋轉兩圈完成；滑板與吸氣空口、排氣孔口之間必須有空檔角α和γ;滾動轉子式壓縮機的零件少，特別是易損件少，結構簡單，體積小，重量輕。振動小，運轉平穩(wěn)，成本低，可靠性較高。主要用于批量大的房間空調(diào)器、冰箱和商業(yè)用制冷設備4.2回轉式制冷壓縮機4.2.2渦旋式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機渦旋式制冷壓縮機特點效率高：吸氣、壓縮和排氣過程基本是連續(xù)進行；振動小、噪聲低。結構簡單，可靠性高；4.2回轉式制冷壓縮機4.2.3螺桿式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機的工作原理及特點4.2回轉式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機的特點---優(yōu)點4.2回轉式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機的特點---缺點4.2回轉式制冷壓縮機

能量調(diào)節(jié)4.2回轉式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機4.2回轉式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機4.3.1離心式制冷壓縮機概述1.離心式制冷壓縮機的特點與活塞式制冷壓縮機相比，離心式制冷壓縮機有何特點特點-----優(yōu)點；缺點適用場合-----選用4.3離心式制冷壓縮機離心式制冷壓縮機的特點---優(yōu)點COP高，IPLV高4.3離心式制冷壓縮機離心式制冷壓縮機的特點---缺點4.3離心式制冷壓縮機適用場合：離心式制冷壓縮機適用于制冷量大的空調(diào)制冷系統(tǒng)制冷劑：R123(R11)，R134a，R22

4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機

工作原理利用離心力作用，通過氣體動能的改變來提高氣體的壓力。做功----增大動能----轉化壓力能4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機離心式制冷壓縮機的特性分子量越大，所需能量頭越小。4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機

能量調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié)50%~100%

進口導流葉片調(diào)節(jié)25%~100%

進口截止閥調(diào)節(jié)60%~100%

旁通調(diào)節(jié)4.3離心式制冷壓縮機4.3.2空調(diào)用離心式制冷機組4.3離心式制冷壓縮機4.3離心式制冷壓縮機4.3.3離心式制冷機組的特性曲線4.3離心式制冷壓縮機4.4磁懸浮制冷壓縮機4.4.1磁懸浮軸承磁懸浮軸承應用于制冷領域在傳統(tǒng)的蒸氣壓縮式制冷冷水機組是由最基本的四大部件(壓縮機、冷凝器、節(jié)流元件、蒸發(fā)器)，再加上一些用于改善制冷循環(huán)運行條件和性能的輔助設備所構成的。在這些設備中，壓縮機是輸入機械功讓低溫低壓的氣態(tài)制冷劑提升壓力，以完成制冷劑在高溫下放熱的過程，進而實現(xiàn)制冷循環(huán)的周而復始。因此，壓縮機是核心設備，相當于整個系統(tǒng)的“心臟”，而壓縮機的運行效率也直接影響整個機組的性能。在中央空調(diào)應用場合，傳統(tǒng)的主要有三大類型的制冷壓縮機，即活塞式壓縮機、螺桿式壓縮機和離心式壓縮機。離心式壓縮機屬于速度型壓縮機，它是用高速旋轉的葉輪讓制冷劑獲得動能，再使制冷劑在流通面積逐漸增大的蝸殼管中流出，把大部分動能變?yōu)閴毫δ?。在傳統(tǒng)的離心式壓縮機中，機械軸承是必需的部件，并且需要有潤滑油及潤滑油循環(huán)系統(tǒng)來保證機械軸承的工作。磁懸浮軸承是利用磁力作用將轉子懸浮于空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸。與傳統(tǒng)的軸承相比，磁懸浮軸承不存在機械接觸，轉子可以運行到很高的轉速，具有機械磨損小、噪聲小、壽命長、無須潤滑、無油污染等優(yōu)點，特別適用于高速場合。4.4磁懸浮制冷壓縮機4.4.2磁懸浮冷水機組與傳統(tǒng)離心式冷水機組相比的特點WMC卓越的部分負荷效率McQuay—WMC的IPLV值=11.1;

McQuay—PFS的IPLV值=8.5;其他品牌—IPLV值=7.4部分負荷COP超過13，遠高于其他兩款行業(yè)內(nèi)最高效率的螺桿機，節(jié)能超過30%280RT同冷量機型比較（AHRI工況下）4.4磁懸浮制冷壓縮機McQuay磁懸浮離心式冷水機組4.5壓縮機的熱力性能活塞式制冷壓縮機的工作特性壓縮機的名義工況蒸發(fā)溫度，吸氣溫度，冷凝溫度，再冷溫度，壓縮機工作的環(huán)境溫度。名義工況的用途標定壓縮機的容量，比較壓縮機的性能4.5壓縮機的熱力性能制冷量：Φ0kw如果制冷劑單位容積制冷能力為qvkJ/m3，則活塞式制冷壓縮機的制冷量為壓縮機制冷量4.5壓縮機的熱力性能指示功率Pi

；摩擦功率Pm

指示效率ηi摩擦效率ηm效率4.5壓縮機的熱力性能4.5壓縮機的熱力性能壓縮機的性能系數(shù)COP對開啟式制冷壓縮機對封閉式制冷壓縮機4.5壓縮機的熱力性能影響制冷量的主要因素圖3-16冷凝溫度的影響圖3-17蒸發(fā)溫度的影響第五章制冷換熱設備

制冷換熱設備第一講蒸發(fā)器Evaporator第二講冷凝器Condenser第三講其他換熱設備Otherheatexchangeequipment

制冷換熱設備

冷凝器和蒸發(fā)器是重要的熱交換設備，其傳熱效果直接影響制冷裝置的重量、性能及運行經(jīng)濟性。本章內(nèi)容：

介紹常用的幾種冷凝器和蒸發(fā)器的工作特點，結構形式和選擇計算方法。制冷換熱設備

第一講

蒸發(fā)器Evaporator蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理影響蒸發(fā)器換熱的因素蒸發(fā)器的設計計算5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理

蒸發(fā)器的作用：制冷系統(tǒng)的吸熱設備，制取和輸出冷量。蒸發(fā)器的種類：按照供液方式滿液式：立管式、螺旋管式和臥式殼管式非滿液式：干式殼管式、直接蒸發(fā)式（直接膨脹式）、冷卻排管。循環(huán)式淋激式按照被冷卻介質(zhì)的種類：冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理1、臥式殼管式蒸發(fā)器特點:構造簡單，結構緊湊，體積小，便于操作維護傳熱性能好水或鹽水為載冷劑，可實現(xiàn)封閉循環(huán)，特別是減輕鹽水對管道和設備的腐蝕。優(yōu)點：缺點：制冷劑充裝量大液體靜壓力對蒸發(fā)溫度影響較大冷凍水溫≥4~5℃對氟利昂系統(tǒng)，要采取一定回油措施。5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理P0teR22R717-101.70.4-303.31.1-609.54.51m深處蒸發(fā)溫度的升高值制冷劑液體靜壓力對蒸發(fā)溫度的影響5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理2、干式蒸發(fā)器

dryexpansionevaporator工作過程：制冷劑在管內(nèi)氣化，載冷劑在管外降溫特點：制冷劑充裝量少，約為管內(nèi)容積的35－40％管內(nèi)流速≥4m/s，保證帶油回壓縮機載冷劑熱穩(wěn)定性好，冷凍水溫可低為1～2℃制冷劑在管內(nèi)分配不均勻優(yōu)點：缺點：5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理3、水箱式蒸發(fā)器直立管式：氨螺旋管式：氨蛇管式：氟利昂蒸發(fā)管組浸放于水或鹽水箱中工作進程：特點：充水量大，熱穩(wěn)定性好，適用空調(diào)噴水室體積大鹽水敞開空氣中，對金屬腐蝕大分類：按蒸發(fā)管組型式5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理用水作為載冷劑可冷卻到1℃，適用于空調(diào)系統(tǒng)；用鹽水作為載冷劑，可冷卻到-10～-20℃，適用于制冰或食品冷藏加工。5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理

5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理制冷劑在管內(nèi)氣化，冷卻管外空氣工作過程：分類：二、冷卻空氣的蒸發(fā)器空調(diào)機組，分體機的室內(nèi)機，冷風機冷卻排管：管外空氣自然流動可分為墻排管、頂排管及擱架式排管。直接蒸發(fā)式表面冷卻器（直膨式表冷器）管外空氣被風機強迫流動

5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理氨及氟利昂冷風機用蒸發(fā)器的不同制冷劑氨氟利昂管材Φ15~Φ38光管Φ7～Φ18紫銅管翅片0.5～1mm鋼片0.3～0.4mm鋁片或銅片翅距8～10mm2～4mm供液方式下供液、上回氣上供液、下回氣5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理

5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理

5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理分液器的作用分液頭：保證各路制冷劑狀態(tài)相同毛細管：保證各路制冷劑流量相同設置位置：蒸發(fā)器供液前冷風機的蒸發(fā)器由多根并聯(lián)的蛇形管組成作用：5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理

5.1蒸發(fā)器的種類、基本構造和工作原理5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素蒸發(fā)器內(nèi)的沸騰換熱水平管外大空間沸騰換熱（滿液式臥式殼管蒸發(fā)器）

對流沸騰，泡態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰肋管外的沸騰換熱大于光管管束外的沸騰換熱大于單管2000≤Ψ≤6000沸騰換熱與制冷劑物性有關制冷劑中含油量影響沸騰換熱蒸發(fā)器的傳熱分析5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素管內(nèi)沸騰換熱（冰箱式蒸發(fā)器、冷卻液體干式蒸發(fā)器直接蒸發(fā)式空氣冷卻器）垂直管內(nèi)沸騰換熱水平管內(nèi)沸騰換熱濕壁區(qū)、蒸干區(qū)和過熱蒸汽區(qū)

5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素表面結露表面結霜載冷劑在蒸發(fā)器中的換熱液體載冷劑——對流換熱系數(shù)空氣：結露（低于露點溫度）和結霜（低于凝固點）5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素蒸發(fā)器的傳熱分析傳熱過程：制冷劑側換熱－傳熱表面污垢熱阻－被冷卻介質(zhì)側換熱沸騰換熱－泡狀沸騰與氣泡大小及速度有關影響制冷劑液體沸騰換熱的因素1、制冷劑液體物理性質(zhì)

熱導率、密度、粘度和表面張力。5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素1、制冷劑液體物理性質(zhì)熱導率大，傳熱方向熱阻小，換熱強。密度和粘度小，液體易受擾動，對流運動強烈，與傳熱壁面接觸多，沸騰強烈。密度和表面張力大，氣泡直徑大，單位時間氣泡生成少，換熱弱。氟與氨比，熱導率小，密度、粘度及表面張力大，因此其沸騰換熱系數(shù)小。5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素2、制冷劑液體潤濕能力潤濕能力強，氣泡根部細小，易脫離傳熱表面，沸騰換熱系數(shù)大。氨比氟利昂潤濕能力強。3、制冷劑沸騰溫度沸騰機理：氣泡在傳熱表面生成，長大，脫離壁面，浮升及破裂。氣泡離壁直徑取決于浮力及表面張力的平衡。浮力及表面張力與飽和溫度下氣相和液相密度差有關，進而與蒸發(fā)溫度有關。5.2影響蒸發(fā)器換熱的因素3、制冷劑沸騰溫度沸騰溫度越高，飽和氣液密度差越小，氣化更迅速，沸騰換熱越強。4、蒸發(fā)器構造的影響蒸發(fā)器有效傳熱表面是與液體接觸部分。肋片管沸騰換熱大于光管。保證液體制冷劑進入蒸發(fā)器。5、制冷劑含油對沸騰換熱的影響與含油濃度有關。5.3蒸發(fā)器的設計計算蒸發(fā)器的設計計算基本傳熱公式Q＝KF△tm對數(shù)平均溫差的計算△tmax和△tmin分別為冷熱流體的最大與最小溫差屬表面式換熱器

5.3蒸發(fā)器的設計計算直接蒸發(fā)式空氣冷卻器的計算方法直接蒸發(fā)式空氣冷卻器表面與濕空氣之間的熱濕交換直接蒸發(fā)式空氣冷卻器的冷卻效率直接蒸發(fā)式空氣冷卻器的傳熱系數(shù)析濕系數(shù)：總換熱量與顯熱換熱量的比值傳熱系數(shù)冷卻面積計算5.3蒸發(fā)器的設計計算傳熱系數(shù)K的選取常用蒸發(fā)器的K確定實際設計傳熱面積計算出的傳熱面積基礎上再考慮10－15％的裕量后的面積5.3蒸發(fā)器的設計計算5.3蒸發(fā)器的設計計算

第二講

冷凝器Condenser冷凝器的種類、基本構造和工作原理影響冷凝器換熱的因素冷凝器的設計計算5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

放熱Qc＝Q0＋Pi

冷凝器的種類：水冷式：循環(huán)冷卻水，冷卻塔和冷卻水池、水泵等空氣冷卻式（風冷式或空冷式）：直通式，水一次流過蒸發(fā)式：制冷劑在管內(nèi)冷卻并凝結自然對流和強迫對流式兩種冷凝器的作用：制冷劑冷卻－凝結－過冷5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

一、水冷式冷凝器

water-cooledcondenser臥式殼管式冷凝器(closedshellandtubecondenser)構造：外殼+管板+管束工作過程：水走管內(nèi)~制冷劑蒸氣在管外凝結特點：結構緊湊、室內(nèi)安裝、傳熱系數(shù)大、冷卻水耗量少。缺點：水質(zhì)要求高，水流動阻力較大適用任何制冷劑的制冷系統(tǒng)5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

臥式殼管式冷凝器構造5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

管子殼體管板5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

立式殼管式冷凝器（openshellandtubecondenser.）適用大中型氨制冷系統(tǒng)和臥式相比：構造：垂直安裝，無端蓋工作過程：制冷劑與冷卻水的流動方式相同特點：優(yōu)點：露天安裝、水質(zhì)要求不高、可在運行中清洗水管。缺點：傳熱系數(shù)小、冷卻水耗量多、體積大、灰塵易落入。

5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

套管式冷凝器(tube-in-tubecon.)

適用小型氟利昂空調(diào)機組，且單機制冷量小于25kW。構造：不同直徑的管子套在一起工作過程：制冷劑與冷卻水的流動方式相同特點：

優(yōu)點：實現(xiàn)理想逆流換熱，套放在壓縮機上，節(jié)省占地。缺點：后部積存凝結液體，傳熱面未充分利用；單位傳熱面積的金屬消耗量大。5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

套管式冷凝器5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

套管式冷凝器5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理

焊接板式冷凝器構造：一組不銹鋼波紋金屬板疊裝焊接而成，內(nèi)部有冷、流體通道；工作過程：冷卻水下進上出，制冷劑蒸汽從上面進入，冷凝后的液態(tài)制冷劑從下面流出；優(yōu)點：體積小、重量輕、傳熱效率高、可靠性好、加工過程簡單（傳熱系數(shù)可達2000~4650W/(m2.K)，是殼管式換熱器的2~5倍）缺點：主要消除不凝性其他的存在；水質(zhì)要求高，容易產(chǎn)生結垢、堵塞問題5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理5.4冷凝器的種類、基本構造和工作原理二、風冷式冷凝器管外空氣流動方式:

空氣作用：帶走制冷劑冷卻和冷凝放出的熱量適用場合：