制冷技術(shù)+第五章

1、第五章第五章 壓縮式制冷系統(tǒng)的設備和自控裝置壓縮式制冷系統(tǒng)的設備和自控裝置第一節(jié)第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器冷凝器和蒸發(fā)器第二節(jié)第二節(jié) 節(jié)流機構(gòu)和輔助設備節(jié)流機構(gòu)和輔助設備第三節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置與自動調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的自控裝置與自動調(diào)節(jié)第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器n一、冷凝器的種類、構(gòu)造和工作原理 冷凝器的作用是將壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)后冷凝為高壓液體，以達到制冷循環(huán)的目的。 按照冷卻介質(zhì)的不同，冷凝器可分為三類：（一）水冷式冷凝器（二）空冷式冷凝器（三）蒸發(fā)式冷凝器（一）水冷式冷凝器n1.立式殼管式冷凝器n通水側(cè)：放空氣閥：充水時排空氣 泄水閥：停用排殘留水n優(yōu)點：占地

2、面積小，無凍結(jié)危險，便于清潔水垢，對冷卻水的水質(zhì)要求不高。n缺點：耗水量大，笨重，制冷劑泄漏不易發(fā)現(xiàn)（一）水冷式冷凝器（一）水冷式冷凝器n2.臥式殼管式冷凝器n優(yōu)點：傳熱系數(shù)較高，耗水量較少，操作管理方便。n缺點：清除水垢不方便，要求冷卻水水質(zhì)要好（一）水冷式冷凝器（一）水冷式冷凝器n3.套管式冷凝器n一般用于小型氟利昂制冷機組。n優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，傳熱效果好n缺點：冷卻水流動阻力大，清洗水垢不方便，單位傳熱面積的金屬消耗量大（一）水冷式冷凝器套管式冷凝器（二）空冷式冷凝器n空冷式冷凝器又稱風冷式冷凝器，可分為自然對流式和強迫對流式。n優(yōu)點：不用水使冷卻系統(tǒng)變得簡單，一般不產(chǎn)生腐蝕n缺點

3、：冷凝溫度受環(huán)境溫度影響很大（二）空冷式冷凝器（三）蒸發(fā)式冷凝器n以水和空氣作為冷卻介質(zhì)，分為吸入式和壓送式，由換熱盤管、供水噴淋系統(tǒng)和風機組成。n優(yōu)點：循環(huán)水量和耗水量較少，冷凝溫度低。n缺點：易腐蝕，管外易結(jié)垢，維修困難，既消耗水泵功率，又消耗風機功率。（三）蒸發(fā)式冷凝器二、冷凝器的選擇計算n確定冷凝器的傳熱面積，選定適用型號的冷凝器，計算冷卻介質(zhì)的流量，以及冷卻介質(zhì)通過冷凝器時的流動阻力。（一）冷凝器選擇的原則n主要取決于當?shù)氐乃疁?、水質(zhì)、水源、氣象條件以及制冷機房布置要求等因素。（二）冷凝器傳熱面積的計算n1.冷凝器傳熱面積的計算公式n冷凝器傳熱基本方程式：n冷凝器傳熱面積計算公式：_

4、kkAKt_kKA t（二）冷凝器傳熱面積的計算n2.冷凝器的熱負荷n是指制冷劑在冷凝器中放給冷卻水（或空氣）的熱量。n冷凝器的熱負荷為：n簡化為：k0kiP0k（二）冷凝器傳熱面積的計算n3.冷凝器的傳熱系數(shù)Kn1）對水冷式冷凝器，按外表面計算：n2）采用肋片銅管的殼管式冷凝器，按外表面（包括肋片的面積）計算：1012011iwdKRRd12011wKR（二）冷凝器傳熱面積的計算n4.傳熱平均溫差n分為過熱區(qū)、飽和區(qū)和過冷區(qū)。n把制冷劑的溫度認定為冷凝溫度，則_t_2112lnkkttttttt （三）冷卻介質(zhì)流量的計算n基于熱量平衡原理：n1）提高冷卻介質(zhì)進出口溫差，可以提高傳熱平均溫差n

5、2）提高進出口溫差實際上是提高出口溫度，結(jié)果必然是提高了冷凝溫度。（四）提高冷凝器換熱效率的途徑n設備制作的優(yōu)化設計以及設備用戶在運行管理中排除各種不利因素。n1）改變傳熱表面的幾何特征n2）及時排除制冷系統(tǒng)中的混合氣體n3）及時分離系統(tǒng)中的潤滑油n4）及時清洗水垢例1n某氨制冷系統(tǒng)，冷凝器用循環(huán)水，進水溫度 ，當蒸發(fā)器溫度 時，壓縮機制冷量 ；試計算臥式冷凝器的傳熱面積和冷卻水量。131tC015tC 093100W解：n1）冷凝器的熱負荷 冷卻水為循環(huán)水，取冷卻水溫升 ， 出水溫度 ， 冷凝溫度 比冷卻水平均溫度高5， 則冷凝溫度 ， 可取39，根據(jù)圖5-7查得 , 則5tC k21531

6、 536ttCCC kt1231 365522ktttCC 1.2451.245 93100115910kWW解：n2）傳熱系數(shù) 查表5-1，取n3）傳熱平均溫差 K2820/KWmKt211236315.13931lnln3936kktttCCtttt解n4）冷凝器的傳熱面積A 考慮10%的裕量，則 根據(jù)產(chǎn)品樣本或設備手冊，選DWN-32臥式殼管式冷凝器一臺，其傳熱面積n5）冷卻水流量M2211591027.72820 5.1kAmmK t221.1 27.7230.49Amm233.65Am21115910/5.54/19.93 /4.1863631kpMkg skg st hCtt三、蒸

7、發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原理n蒸發(fā)器是一種熱交換設備，作用是低壓低溫的制冷劑液體在其中蒸發(fā)吸熱，吸收被冷卻液體的熱量，以達到制冷的目的。n根據(jù)供液方式的不同，蒸發(fā)器可分為滿液式、非滿液式、循環(huán)式和噴淋式四種。三、蒸發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原理n（1）滿液式蒸發(fā)器n特點是設氣液分離器，利用制冷劑重力向蒸發(fā)器供液，蒸發(fā)器內(nèi)充滿了液態(tài)制冷劑。n有立管式、螺旋管式和臥式殼管式等。三、蒸發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原理n（2）非滿液式蒸發(fā)器n特點是制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后直接進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑處于氣、液共存的狀態(tài)。n有干式殼管式蒸發(fā)器、直接蒸發(fā)式空氣冷卻器和冷卻排管等。三、蒸發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原

8、理n（3）循環(huán)式蒸發(fā)器n設低壓循環(huán)貯液器，用于泵向蒸發(fā)器強迫循環(huán)供液。三、蒸發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原理n（4）噴淋式蒸發(fā)器n用泵將制冷劑液體噴淋在傳熱面上。三、蒸發(fā)器的種類、構(gòu)造和工作原理n根據(jù)被冷卻介質(zhì)的種類不同，又可分為冷卻液體的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器。（一）冷卻液體的蒸發(fā)器n1.直立管式蒸發(fā)器n優(yōu)點：屬于敞開式設備，便于觀察、運行和維修。n缺點：用鹽水作為載冷劑時，使腐蝕加快。（一）冷卻液體的蒸發(fā)器（一）冷卻液體的蒸發(fā)器（一）冷卻液體的蒸發(fā)器n2.螺旋管式蒸發(fā)器n用許多雙圈螺旋管代替兩集管之間的直立管。（一）冷卻液體的蒸發(fā)器n3.臥式殼管式蒸發(fā)器n傳熱性能好，結(jié)構(gòu)緊湊。（一）冷卻液體的

9、蒸發(fā)器n4.盤管式蒸發(fā)器n由若干組銅管盤繞成蛇形管組成。（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器n1.冷卻排管n（1）盤管式墻排管（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（2）立管式墻排管（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（3）頂排管（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（4）擱架式排管（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（4）擱架式排管（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器n2.冷風機n由蒸發(fā)管組和通風機組成。n分為落地式冷風機和吊頂式冷風機兩種。（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器（二）冷卻空氣的蒸發(fā)器n3.直接蒸發(fā)式空氣冷卻器n優(yōu)點是不用載冷劑，冷損失小，結(jié)構(gòu)緊湊，易于實現(xiàn)自動化控制。（三）分液器n分液器的作用是保證各管路制冷劑液體分配均勻，平衡各組蒸發(fā)排管的壓力。n有離

10、心式分液器、碰撞式分液器、降壓式分液器等。（三）分液器四、蒸發(fā)器的選擇計算n根據(jù)已知條件確定蒸發(fā)器的傳熱面積，選擇定型結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器，并計算載冷劑循環(huán)量等。（一）蒸發(fā)器的選型n根據(jù)載冷劑及制冷劑的種類和供冷方式確定。（二）蒸發(fā)器的選擇計算n1.蒸發(fā)器的傳熱面積An2.蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K00_AKt101wK（二）蒸發(fā)器的選擇計算n3.傳熱平均溫差n4.載冷劑的循環(huán)量1M_t_121020lnttttttt 0112pMCtt例2n有一臺8AS12.5型制冷壓縮機，在 ， 的工況下運行，其制冷量為558kW。選配一臺臥式殼管式蒸發(fā)器或直立管式蒸發(fā)器（即水箱式蒸發(fā)器），試計算它們需要多少傳熱面積。0

11、5tC 40ktC解：n確定蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計算n1）臥式殼管式蒸發(fā)器n2）直立管式蒸發(fā)器00AK t22600/Wm2255810002152600Amm2255810001562800Amm22800/Wm（三）提高蒸發(fā)器傳熱效率的途徑n1）氨制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器定期排放油污。n2）適當提高載冷劑的流速。n3）及時清除載冷劑側(cè)水垢。n4）防止蒸發(fā)溫度過低。n5）冷卻排管和冷風機要定期除霜。第二節(jié) 節(jié)流機構(gòu)和輔助設備n一、節(jié)流機構(gòu)n節(jié)流機構(gòu)的作用：n1）保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差。n2）調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。n常用的節(jié)流機構(gòu)有：手動膨脹閥、浮球膨脹閥、熱力膨脹閥及毛細管等。（一

12、）手動膨脹閥n又稱節(jié)流閥或調(diào)節(jié)閥。n與截止閥的主要區(qū)別是：閥芯為針形椎體或帶V形缺口的錐形。（一）手動膨脹閥（二）浮球膨脹閥n作用是根據(jù)滿液式蒸發(fā)器液面的變化來控制蒸發(fā)器的供液量，同時進行節(jié)流降壓，也可以控制蒸發(fā)器的液面高度。n根據(jù)節(jié)流后的液體制冷劑是否通過浮球室而分為直通式和非直通式兩種。（二）浮球膨脹閥（二）浮球膨脹閥（三）熱力膨脹閥n靠控制蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽的過熱度來控制蒸發(fā)器的供液量，同時起節(jié)流降壓作用。n主要由熱力膨脹閥、毛細管、感溫包組成。（三）熱力膨脹閥n1.內(nèi)平衡式熱力膨脹閥n只適用于蒸發(fā)器內(nèi)部阻力較小的場合，廣泛應用于小型制冷機和空調(diào)機。（三）熱力膨脹閥（三）熱力膨脹閥（

13、三）熱力膨脹閥n2.外平衡式熱力膨脹閥n只有蒸發(fā)器的壓力損失較大時才采用此種膨脹閥。（三）熱力膨脹閥（三）熱力膨脹閥（三）熱力膨脹閥n3.熱力膨脹閥的安裝n安裝在蒸發(fā)器入口處的供液管路上，閥體應垂直安裝，氣液分液器直接裝在膨脹閥的出口側(cè)。n感溫包裝設在蒸發(fā)器出口處的吸氣管路上。（三）熱力膨脹閥n4.熱力膨脹閥的調(diào)試n必須在制冷裝置正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行。（四）毛細管n由于直徑小，其通路容易阻塞，所以在毛細管前面固定一種性能良好的過濾器。（四）毛細管（四）毛細管二、輔助設備n（一）貯液器n1.高壓貯液器n在制冷系統(tǒng)中起穩(wěn)定制冷劑循環(huán)量的作用，并可用來貯存液體制冷劑。二、輔助設備二、輔助設備二、輔助設

14、備n（一）貯液器n2.低壓循環(huán)貯液桶n裝設在氨泵供液制冷系統(tǒng)中，保證充分供應氨泵所需的低壓氨液，同時起氣液分離的作用。二、輔助設備1加壓管 2平衡管 3壓力表 4安全閥 5出液管 6進液管 7放油管二、輔助設備n（一）貯液器n3.排液桶n當冷庫某些設備檢修或冷庫的冷卻排管和冷風機沖霜時，將液體制冷劑排入其中。二、輔助設備二、輔助設備n（二）油分離器n用來分離制冷系統(tǒng)所帶的潤滑油。n1.慣性式油分離器n采用降低流速，改變氣流方向，使密度較大的油滴分離出來。二、輔助設備二、輔助設備n2.離心式油分離器二、輔助設備n3.洗滌式油分離器二、輔助設備4.填料式油分離器（過濾式油分離器）二、輔助設備4.填

15、料式油分離器二、輔助設備n（三）氣液分離器n又稱氨液分離器，用于將氨氣和氨液分離。n在低溫下工作，其筒體外部應作隔熱層。二、輔助設備二、輔助設備n（四）集油器n用來收集氨油分離器、冷凝器、貯液器等設備內(nèi)的潤滑油。二、輔助設備n（五）空氣分離器n又稱不凝性氣體分離器。n1.立式空氣分離器二、輔助設備n2.套管式空氣分離器二、輔助設備n（六）氟利昂氣液熱交換器n又稱回熱器。n兩種流體在熱交換器中進行熱量交換， 從而使液體制冷劑過冷，壓縮機吸氣過熱。二、輔助設備n（七）緊急泄氨器二、輔助設備n（八）過濾器和干燥器n1.氨氣過濾器n2.氨液過濾器二、輔助設備n3.干燥過濾器濾網(wǎng)干燥劑二、輔助設備n（九

16、）安全裝置n1.安全閥n防止設備壓力過高而發(fā)生爆炸。二、輔助設備安全閥結(jié)構(gòu)圖1接頭2閥座3閥芯4閥體5閥蓋6調(diào)節(jié)桿7彈簧8排出管接頭二、輔助設備n2.易熔塞n在小型氟利昂制冷系統(tǒng)中代替安全閥。通常裝在容器接近液面的氣體空間部位。二、輔助設備的選擇計算n（一）貯液器的選擇計算n1.高壓貯液器容積n2.低壓循環(huán)貯液桶容積n3.排液桶容積1132RMV0.7PLVV1230.40.60.7VVVV二、輔助設備的選擇計算n（二）油分離器的選擇計算n直徑43600hVvDw二、輔助設備的選擇計算n（三）氣液分離器的選擇計算n筒體直徑n（四）集油器的選擇n（五）空氣分離器的選擇43600hVvDw第三節(jié)

17、制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)n一、制冷系統(tǒng)的自控裝置n由被控對象、傳感器（或送變器）、控制器和執(zhí)行器等組成。n1.電磁閥n一種二位式自動閥門，由控制器發(fā)出的電器信號控制其啟閉，起截止閥的作用。第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)n2.電動調(diào)節(jié)閥n由電動機和調(diào)節(jié)閥組成。n可分為直通雙座閥、直通單座閥和三通閥。第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)n二、制冷系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)n（一）蒸發(fā)器的自動調(diào)節(jié)n1.雙位調(diào)節(jié)n2.階梯式分級調(diào)節(jié)n3.蒸發(fā)壓力的調(diào)節(jié)n4.蒸發(fā)

18、器供液量調(diào)節(jié)第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)n（二）壓縮機的自動調(diào)節(jié)n1.臺數(shù)調(diào)節(jié)n2.缸數(shù)的調(diào)節(jié)n3.壓縮機的安全保護控制n（1）高壓保護n（2）低壓保護第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的自控裝置和自動調(diào)節(jié)n（三）冷凝器的自動調(diào)節(jié)n目的是在制冷系統(tǒng)內(nèi)保持相應的冷凝能力，并維持一定的冷凝壓力。思考題1.1.冷凝器的作用是什么？根據(jù)所采用的冷卻劑的冷凝器的作用是什么？根據(jù)所采用的冷卻劑的不同可分為哪幾類？不同可分為哪幾類？2.2.水冷式冷凝器有哪幾種形式？試比較它們的優(yōu)水冷式冷凝器有哪幾種形式？試比較它們的優(yōu)缺點和使用場合。缺點和使用場合。3.3.風冷式冷凝器有何特點？宜用在何處？風冷式冷凝器有何特點？宜用

19、在何處？4.4.蒸發(fā)式冷凝器有哪兩種形式？試比較之。蒸發(fā)式冷凝器有哪兩種形式？試比較之。5.5.造成冷凝器傳熱系數(shù)降低的原因有哪些？造成冷凝器傳熱系數(shù)降低的原因有哪些？6.6.蒸發(fā)器的作用是什么？根據(jù)供液方式不同可分蒸發(fā)器的作用是什么？根據(jù)供液方式不同可分為哪幾種形式？各有什么特點？為哪幾種形式？各有什么特點？思考題7.7.滿液式蒸發(fā)器和非滿液式蒸發(fā)器各有什么優(yōu)缺滿液式蒸發(fā)器和非滿液式蒸發(fā)器各有什么優(yōu)缺點？點？8.8.用于冷卻鹽水或水的蒸發(fā)器有哪幾種？各有什用于冷卻鹽水或水的蒸發(fā)器有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？么優(yōu)缺點？9.9.在氟利昂系統(tǒng)中用立管式或螺旋管式蒸發(fā)器行在氟利昂系統(tǒng)中用立管式或螺旋管

20、式蒸發(fā)器行嗎？為什么？嗎？為什么？10.10.用于冷卻空氣的蒸發(fā)器有哪幾種？各用于什用于冷卻空氣的蒸發(fā)器有哪幾種？各用于什么場合？么場合？11.11.如何選擇冷凝器和蒸發(fā)器？如何選擇冷凝器和蒸發(fā)器？思考題12.12.分液器有何作用？有哪幾種類型？分液器有何作用？有哪幾種類型？13.13.節(jié)流機構(gòu)在制冷裝置中起什么作用？常用的節(jié)流機構(gòu)在制冷裝置中起什么作用？常用的節(jié)流機構(gòu)有哪幾種？它們各用于什么場合？節(jié)流機構(gòu)有哪幾種？它們各用于什么場合？14.14.手動膨脹閥（即手動調(diào)節(jié)閥）與截止閥的主手動膨脹閥（即手動調(diào)節(jié)閥）與截止閥的主要區(qū)別有哪兩點？并說明安裝位置及應用場合。要區(qū)別有哪兩點？并說明安裝位置

21、及應用場合。15.15.浮球膨脹閥的作用有哪些？有幾種？并說明浮球膨脹閥的作用有哪些？有幾種？并說明其工作原理以及它們之間的區(qū)別。其工作原理以及它們之間的區(qū)別。16.16.說明熱力膨脹閥的分類、組成、工作原理、說明熱力膨脹閥的分類、組成、工作原理、安裝位置。在什么情況下采用外平衡式熱力膨安裝位置。在什么情況下采用外平衡式熱力膨脹閥？脹閥？思考題17.17.電冰箱和空氣調(diào)節(jié)器的制冷系統(tǒng)中采用什么電冰箱和空氣調(diào)節(jié)器的制冷系統(tǒng)中采用什么節(jié)流裝置？節(jié)流裝置？18.18.浮球膨脹閥用在干式蒸發(fā)器中行嗎？浮球膨脹閥用在干式蒸發(fā)器中行嗎？19.19.試畫一浮球膨脹閥與蒸發(fā)器的管路連接圖。試畫一浮球膨脹閥與蒸

22、發(fā)器的管路連接圖。20.20.試比較內(nèi)平衡式和外平衡式熱力膨脹閥有何試比較內(nèi)平衡式和外平衡式熱力膨脹閥有何不同，各適用于什么場合？不同，各適用于什么場合？21.21.試述毛細管的工作原理及使用中注意的問題。試述毛細管的工作原理及使用中注意的問題。22.22.試述貯液器的種類、各有何用途？試述貯液器的種類、各有何用途？思考題23.23.高壓貯液器在制冷系統(tǒng)中起什么作用？它的高壓貯液器在制冷系統(tǒng)中起什么作用？它的容積如何計算？它與冷凝器的相對位置如何？容積如何計算？它與冷凝器的相對位置如何？冷凝器與貯液器之間為什么要裝有壓力平衡管？冷凝器與貯液器之間為什么要裝有壓力平衡管？不裝行不行？不裝行不行？24.24.油分離器分離潤滑油的原理有哪幾種？油分離器分離潤滑油的原理有哪幾種？25.25.油分離器有哪幾種類型？油分離器有哪幾種類型？26.26.繪出氨制冷系統(tǒng)的放油系統(tǒng)，并說明放油的繪出氨制冷系統(tǒng)的放油系統(tǒng)，并說明放油的操作步驟。操作步驟。27.27.系統(tǒng)中為什么有不凝性氣體？有何危害？系統(tǒng)中為什么有不凝性氣體？有何危害？思考題28.28.試述空氣分離器的工作原理