工程系統(tǒng)制冷培訓一-制冷原理

1、2022/8/3工程系統(tǒng)制冷培訓教材第一章 制冷原理2022/8/3目的：1、通過對制冷劑、載冷劑、冷凍機油的了解；2、正確使用制冷劑、載冷劑、冷凍機油。制冷劑、載冷劑、冷凍機油制冷劑：1、什么是制冷劑以及制冷劑的作用： 制冷劑：就是在制冷系統(tǒng)中能夠循環(huán)變化的物質，叫工質。 制冷過程就是制冷劑在循環(huán)過程中發(fā)生相變時（蒸發(fā)或冷凝）吸收或釋放熱量來達到熱量從低溫部分轉移到高溫部分。2、制冷劑的安全、環(huán)境特性 毒性危害分類：分A、B兩類。A類，無毒性或低毒性；B類，高毒性。 燃燒性危害程度分類：分1、2、3類。分別為：不可燃、有燃燒性、有爆炸性。3、常用制冷劑 1）氨（NH3 R717） 標準沸點-

2、33.4，凝固溫度-77.7。有較好的熱力性質和熱物理性質； 壓力適中，單位容積制冷量大，粘性小，流動阻力小，比重小，傳熱性能好；價格便宜、易獲得。 毒性大，易燃易爆，有強烈刺激性氣味，對食品易產生污染； 空氣中氨的容積濃度達到0.50.6%時，人在其中停留半小時就會引起中毒； 2022/8/3制冷劑、載冷劑、冷凍機油 容積濃度達到1114%時，可以燃燒；容積濃度達到1625%時，遇明火可以引起爆炸；氨在高溫（260）時會分解出氫氣（H2），遇空氣及明火會產生強烈的爆炸；氨系統(tǒng)必須安裝空氣分離器，及時排放系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。 氨極易溶于水，可以與水以任意比例互溶，因此在氨系統(tǒng)中不會產

3、生冰塞，可以不加干燥過濾器；但有水存在，極易腐蝕金屬，并提高蒸發(fā)溫度；純氨不腐蝕鋼、鐵，但含水時會腐蝕鋅、銅及銅合金（除磷青銅），因此在氨制冷機及系統(tǒng)中不允許使用銅及銅合金部件（包括壓力表，氨壓力表必須標有“氨”字樣）， 強烈的刺激性氣味會引起窒息，但有利于發(fā)現(xiàn)泄漏；氨與水結合顯堿性，可用石蕊（變藍）或酚酞（變紅）試紙檢漏，但不要用肥皂水檢漏。）氟利昂 氟利昂是碳氫化合物的鹵（氟、氯、溴）代物的總稱。 不含氫的鹵代烴稱為氯氟化碳，簡寫成CFC；例如：R12。 含氫的鹵代烴稱為氫氯氟化碳，簡寫成HCFC；例如：R22。 不含氯的鹵代烴稱為氫氟化碳，簡寫成HFC；例如：R134a。2022/8/3

4、制冷劑、載冷劑、冷凍機油R22： 標準沸點-40.8，凝固溫度-160.0,有較好的熱力性質和熱物理性質；壓力適中，單位容積制冷量大，粘性小，比重較氨大；無毒，無味，燃燒、爆炸的可能性?。唤^熱指數小，壓縮終了溫度低（與氨比較）；對金屬材料腐蝕小，但腐蝕鎂及鎂含量超過2% 的鋁鎂合金； 對天然橡膠、樹脂、塑料等非金屬材料有“膨潤”作用。維修氟機時，如果需要更換密封墊或“O”形圈時，注意使用耐氟材料。 分子量大，比重大，阻力損失大，傳熱性質差（與氨比較）。 溶水性極差，易產生“冰塞”，系統(tǒng)中需要安裝干燥過濾器；與水會發(fā)生水解反應產生酸性物質，出現(xiàn)“鍍銅”現(xiàn)象，因此要求氟利昂中含水量極?。≧22中要

5、求含水量不大于0.0025%）遇明火或電弧光會分解出有毒的HCl、HF及光氣； 滲透性極強并且無味，極易泄漏又不易被發(fā)現(xiàn)； 破壞臭氧層（ODP）及產生溫室效應（GWP）； 價格較氨貴； 與油部分溶解，并且因潤滑油種類不同溶解程度不同。一般來說，溫度高溶解度大或者互溶，當溫度降低時，溶油能力減小，會使油分離出來并且分層，分離出來的油會浮在氟利昂上面，對于滿液式蒸發(fā)器來說，會使回油困難并使蒸發(fā)溫度提高。 有關標準：GB 737387 工業(yè)用二氟一氯甲烷（R22）2022/8/3制冷劑、載冷劑、冷凍機油載冷劑（第二制冷劑）：1、用載冷劑的優(yōu)點 載冷劑：又稱冷媒，是被用來將制冷系統(tǒng)產生的冷量傳遞給被冷

6、卻物體的媒介物質。 直接冷卻：蒸發(fā)器安裝在用冷場所，直接冷卻被冷卻對象。如：冷風機、排管； 間接冷卻：通過冷媒來冷卻被冷卻對象的冷卻方式。如：冷水機組、鹽水機組；2、常用載冷劑及其特點： 1) 空氣：比熱小，只有在采用空氣直接冷卻時才使用，如小型的空調器。 2) 水：比熱大，無毒無害，但凝固點高（0），只用于0以上的冷水機組。 3) 鹽水（NaCl、CaCl2）： 在0以下的系統(tǒng)中，常使用NaCl、CaCl2按一定比例配置成不同濃度的水溶液作為載冷劑。 鹽水的冰點是隨濃度的增加而降低的，濃度過低，接近冰點溫度，蒸發(fā)器管路表面有結冰可能。 4) 甲醇、乙醇及其水溶液： 純的甲醇、乙醇冰點為-97

7、、-117，可以在很低的溫度下作載冷劑，粘度?。挥袚]發(fā)性和可燃 性，使用時注意防火及減少消耗。 5) 乙二醇、丙二醇、丙三醇及其水溶液： 乙二醇、丙二醇、丙三醇本身粘度很大，但配成溶液后粘度降低；共晶溫度可達-60，揮發(fā)性較小；丙三醇（甘油）無毒，可以與食品直接接觸；乙二醇、丙二醇基本無毒。 2022/8/3制冷劑、載冷劑、冷凍機油冷凍機油：1、冷凍機油： 冷凍機油即制冷壓縮機潤滑油。 與普通潤滑油相比，凝固溫度比較低。在較低的溫度下有較好的流動性，如曲軸箱、蒸發(fā)器中。因此，禁止使用動物油、植物油或標號相同的普通潤滑油來代替冷凍機油使用。 冷凍機油質量的好壞直接影響零部件的磨損和壓縮機的壽命、

8、性能。必須選擇優(yōu)質的冷凍機油。2、冷凍機油在壓縮機中的作用： 1）潤滑：減少壓縮機的摩擦功、摩擦熱及零件的磨損。 2）冷卻：帶走摩擦熱，使零件溫度不至于過高。 3）密封：在運動部件之間形成油膜，阻止制冷劑泄漏。 如：活塞環(huán)與汽缸表面； 陰陽轉子之間、轉子與機體之間； 軸封動靜環(huán)表面之間。 4）清洗：利用油的流動，帶走摩擦表面的磨屑，防止零部件進一步磨損。 5）消聲（降噪）：油膜可以緩沖零件之間的碰撞，減少噪音并阻礙聲音的傳遞。 6）動力：活塞及螺桿壓縮機都采用冷凍機油作為動力來控制卸載機構的動作。2022/8/3制冷劑、載冷劑、冷凍機油3、 冷凍機油的選用條件、特性與影響： 1）粘度適中：粘度

9、過大或過小都會使摩擦功增大，排氣溫度升高。 粘溫性好：潤滑油的粘度隨溫度的升高而降低。油溫超過60時，粘度急劇下降，因此壓縮機的油溫要求的使用范圍為3060。 2）凝固點低：國產冷凍油一般為-40左右，如果蒸發(fā)溫度低于凝固點溫度，油就會凝結在蒸發(fā)器管路表面，影響換熱，不利于回油。 活塞壓縮機的曲軸箱溫度太低（如回液），會使油泵供不上油，造成壓縮機損壞。 3）水分：油與水混合，會引起油的乳化，粘度降低，潤滑條件惡化，造成機械事故。必須控制油的含水量。 4）機械雜質：系統(tǒng)中的雜質會隨制冷劑的流動進入油路系統(tǒng)，會使油路及過濾器堵塞，造成供油故障，造成機械事故，同時也加劇零件磨損。 5）冷凍機油與制冷

10、劑的互溶性：氨與冷凍機油基本互不相溶（略）， 氟利昂與冷凍機油部分相溶，并且隨溫度、壓力變化而變化。油的溫度越 低 以及氟利昂的壓力越高，油溶解氟利昂的能力就越大。 如果環(huán)境溫度比較低并且停機時間比較長，冷凍機油中就會溶解大量的氟利昂，再次啟動壓縮機時，活塞壓縮機的曲軸箱及螺桿壓縮機的油分離器中溶解于油中的氟利昂就會迅速蒸發(fā)，產生大量氣泡，影響油泵的正常供油。2022/8/3制冷劑、載冷劑、冷凍機油 同時，油與制冷劑混合時，會使油的粘度降低，減弱潤滑油的作用，造成機械事故。 因此，氟利昂壓縮機必須裝有油加熱器，開機前將油溫加熱到25以上。 7) 冷凍機油對熱交換的影響 油附著在換熱器的表面，增

11、加熱阻，影響換熱器的正常使用。因此，必須及時排放系統(tǒng)設備中多余的冷凍油。 在氨系統(tǒng)中，氨與油幾乎互不相溶，并且油比氨重，沉積在氨的下面，可以很方便地從設備的底部將油放出。放油必須使用集油器放油，嚴禁從帶有壓力的設備中直接向外放油。 在氟利昂系統(tǒng)中：在冷凝器、貯液器等高溫設備中，氟利昂與油互溶，對換熱影響不大。 在蒸發(fā)器等低溫設備中，隨著氟利昂蒸發(fā)以及溫度的降低，油會分離出來，附著在換熱器表面，影響熱交換。4、冷凍機油使用過程中應注意的事項： 采購、使用符合標準的冷凍機油。 按制冷機組使用說明書的規(guī)定，選用冷凍機油牌號。 充灌過程中防止混進水分和雜質。 在油的循環(huán)使用過程中要對油進行冷卻、過濾。

12、 定期更換（油的粘度如果下降15%需要更換新油）。 初次使用的機器，要經常檢查、清洗過濾器，并根據油的污染情況決定是否更換新油。2022/8/3制冷原理單級壓縮蒸汽式制冷循環(huán)：1、單級壓縮制冷循環(huán)原理圖：可以簡單地用圖1-9來表示。 制冷劑在制冷系統(tǒng)內相繼經過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程，便完成單級壓縮制冷循環(huán)，即達到制冷的目的。2、單級壓縮制冷循環(huán)的主要設備： 在制冷循環(huán)中，蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥是必不可少的四大部件： 1）蒸發(fā)器：制冷劑在低壓（蒸發(fā)壓力）下以較低的溫度（蒸發(fā)溫度）蒸發(fā)，吸收被冷卻物質的熱量實現(xiàn)制冷，是向外輸送冷量的設備。 2）壓縮機：是系統(tǒng)的心臟，起到輸送制冷劑蒸

13、汽的作用，同時保證蒸發(fā)器在低壓下運行、冷凝器在高壓（冷凝壓力）下運行。是輸入功的設備。 3）冷凝器：制冷劑蒸汽在高壓下將從蒸發(fā)器吸收的熱量以及壓縮功轉化的熱量傳遞給冷卻介質，冷凝成溫度較高的（冷凝溫度）液體。是放出熱量的設備。 2022/8/3制冷原理4）節(jié)流閥：將從冷凝器冷凝的制冷劑液體節(jié)流降壓（降到蒸發(fā)壓力）后進入蒸發(fā)器，同時控制和調節(jié)制冷劑的流量，并將系統(tǒng)分為高壓側和低壓側兩部分。 在實際的制冷系統(tǒng)中，為了提高運行的經濟性、可靠性和安全性，還設有一些輔助設備，如氣液分離器、油分離器、油冷卻器、空氣分離器、貯液器、集油器、過濾器以及安全附件、閥門等。兩級（雙級）壓縮蒸汽式制冷循環(huán)：雙級壓縮制冷循環(huán)的原理： 雙級壓縮制冷循環(huán)是將壓縮過程分為兩個階段進行。來自蒸發(fā)器的低壓氣體（壓力為P0）先經過低壓級壓縮機壓縮至中間壓力（Pm），經過中間冷卻器冷卻后再進入高壓級壓縮機，壓縮到冷凝壓力（Pk）排