制冷系統(tǒng)原理及基礎(chǔ)知識(shí)

制冷系統(tǒng)原理及基礎(chǔ)知識(shí)第一頁(yè)，共三十一頁(yè)。熱力學(xué)第零定律如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡溫度測(cè)量即應(yīng)用此原理第二頁(yè)，共三十一頁(yè)。熱力學(xué)第一定律熱能可以從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量的總值不變。或者描述為“一個(gè)物體內(nèi)能的變化取決于它吸收多少熱量并且對(duì)外界做了多少功”?E=Q–W第三頁(yè)，共三十一頁(yè)。功，熱量，能量,內(nèi)能功：在力學(xué)上把力和力方向位移的乘積定義為功.熱量：熱量是內(nèi)能改變時(shí)，通過(guò)熱傳遞方式轉(zhuǎn)移的能量，是內(nèi)能的變化量;能量:是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度,運(yùn)動(dòng)有各種不同的形態(tài),相應(yīng)就有各種不同的能量,比如:機(jī)械能,內(nèi)能,化學(xué)能,等等;內(nèi)能:也叫內(nèi)熱能,物體因其內(nèi)部的分子原子等微粒不停地運(yùn)動(dòng)而具有的能量;W第四頁(yè)，共三十一頁(yè)。蒸氣壓縮制冷循環(huán)原理圖溫度控制器過(guò)濾網(wǎng)毛細(xì)管干燥過(guò)濾器室內(nèi)熱空氣熱空氣排向室外壓縮機(jī)降溫后的室內(nèi)熱空氣排向室內(nèi)室外空氣離心風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)蒸發(fā)器冷凝器軸流風(fēng)扇第五頁(yè)，共三十一頁(yè)。系統(tǒng)主要部件及作用壓縮機(jī)：它的作用是將蒸發(fā)器中的制冷劑蒸汽吸入,并將其壓縮到冷凝壓力,然后排至冷凝器.常用的壓縮機(jī)有往復(fù)活塞式,離心式,螺桿式,渦旋式,滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式和滑片式冷凝器：它是一個(gè)換熱器,它的作用是將來(lái)自壓縮機(jī)的高壓制冷劑蒸氣冷卻并冷凝成液體。制冷時(shí)，向環(huán)境散熱；制熱時(shí)，從環(huán)境吸熱節(jié)流元件：制冷劑液體流過(guò)節(jié)流機(jī)構(gòu)時(shí),壓力由冷凝壓力降低至蒸發(fā)壓力,大部分液體轉(zhuǎn)化為蒸氣蒸發(fā)器：它也是一個(gè)換熱器,它的作用是將經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)流入的制冷劑液體蒸發(fā)成蒸氣,以吸收被冷卻物體的熱量。制冷時(shí)，從室內(nèi)吸熱；制熱時(shí)，向室內(nèi)散熱第六頁(yè)，共三十一頁(yè)。制冷(熱)量的測(cè)量方法量熱計(jì)法:空調(diào)器室內(nèi)側(cè)制冷量,是通過(guò)測(cè)定用于平衡制冷量和除濕量所輸入量熱計(jì)室內(nèi)側(cè)的熱量和水量來(lái)確定.空氣焓差法:測(cè)量空調(diào)器室內(nèi)側(cè)進(jìn)出風(fēng)的焓的差值,乘以循環(huán)空氣的質(zhì)量流量,即的制冷量.第七頁(yè)，共三十一頁(yè)。理論和實(shí)際制冷循環(huán)理論制冷循環(huán)1-2:等熵壓縮2-3:等壓冷凝3-4:等焓膨脹4-1:等壓蒸發(fā)P–hDiagram實(shí)際制冷循環(huán)1-2:非等熵壓縮2-3:冷凝過(guò)程有壓降3-4:膨脹過(guò)程有焓增4-1:蒸發(fā)過(guò)程有壓降有過(guò)冷及過(guò)熱第八頁(yè)，共三十一頁(yè)。幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)（制冷參考）壓縮機(jī)出口：溫度85-90℃MPa冷凝器中間溫度：48-51℃MPa蒸發(fā)器中間溫度：8-10℃MPa回氣：12-15℃MPa第九頁(yè)，共三十一頁(yè)。實(shí)際制冷循環(huán)-過(guò)熱過(guò)熱(1-1’):氣體的溫度高于當(dāng)前的壓力下對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)稱為過(guò)熱.如果吸入蒸氣的過(guò)熱發(fā)生在蒸發(fā)器的后部,則由于過(guò)熱而吸收的熱量來(lái)自被冷卻的空間,因而產(chǎn)生了有用的制冷效果,稱為有效過(guò)熱.制冷劑蒸氣在被冷卻空間以外吸取環(huán)境空氣的熱量而過(guò)熱,稱為無(wú)效過(guò)熱.過(guò)熱而增加的制冷量:第十頁(yè)，共三十一頁(yè)。實(shí)際制冷循環(huán)-過(guò)冷液體過(guò)冷(4-4’):將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài),稱為過(guò)冷.因過(guò)冷而增加的單位制冷量

Δq=h4—h4’

如果流量不變,則過(guò)冷度越大,制冷量越高如果流量減小,過(guò)冷度增加,則制冷量可能增加也可能減小;

優(yōu)化毛細(xì)管及EEV的過(guò)程及如此.

如果冷凝器出口沒(méi)有過(guò)冷度,則可能會(huì)有氣態(tài)制冷劑進(jìn)入節(jié)流裝置,導(dǎo)致其工作不穩(wěn)定第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。制冷劑制冷劑是制冷機(jī)中的工作介質(zhì),它在制冷機(jī)系統(tǒng)中流動(dòng),通過(guò)自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換,從而達(dá)到制冷的目的.比如NH3,CO2,鹵代烴(R12,R22,R11)及某些碳?xì)浠衔?甲烷,乙烷).鹵代烴也稱氟利昂是鏈狀飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱.

CFCS:R11、R12、R13、R14等分子中只有氟、氯、碳原子,這類氟利昂稱氯氟烴;;HCFCS:如果分子中除了氟、氯、碳原子,還有氫原子(如R22),稱氫氯氟烴;;HFCS:如果分子中沒(méi)有氯原子,而有氫、氟、碳原子,稱氫氟烴.

因鹵代烴中的氯原子會(huì)破壞大氣臭氧層,故CFCS及HCFCS要被不含氯原子的其他制冷劑替代.目前替代R12的主要為R134a,替代R22的主要為R407C,R410A第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。制冷劑-續(xù)R22是一種常用的中溫制冷劑.無(wú)色、無(wú)味、不燃燒、不爆炸,毒性等級(jí)屬于A1類.能夠部分地與礦物油相互溶解,而且其溶解程度隨著礦物油的溫度而變.第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。制冷劑-續(xù)R407C:組分為52%R134a/25%R125/23%R32是一種三元非共沸混合制冷劑,它是R22的替代物.在壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí),其泡點(diǎn)溫度為-43.4℃,露點(diǎn)溫度為-36.1℃,與R22的沸點(diǎn)(-40.8℃)較接近.R407C不能與礦物油互溶,但能溶解于聚酯類合成油.在空調(diào)工況下(蒸發(fā)溫度約7℃)下,R407C單位容積制冷量以及制冷系數(shù)比R22約低5%.因此將R22的空調(diào)系統(tǒng)換成R407C,只要將潤(rùn)滑油和制冷劑更換就可以了,而不需要更換壓縮機(jī),這是R407C作為R22替代物的最大優(yōu)點(diǎn).但因R407C存在溫度滑移,在制熱工況時(shí)更易結(jié)霜.第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。制冷劑-續(xù)R410A的組分為:50%R125/50%R32是一種兩元混合制冷劑,它的泡露點(diǎn)溫差僅0.2℃,可稱之為近共混合制冷劑.R410A不能與礦物油互溶,但能溶解于聚酯類合成油.R410A的容積制冷量在低溫工況時(shí)比R22要高約60%,故壓縮機(jī)的排氣量要比R22小,體積也小;R410A制冷系數(shù)比R22高約5%;R410A不能直接用來(lái)替換R22的制冷系統(tǒng),要用專門的壓縮機(jī).第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。幾個(gè)基本關(guān)系制冷時(shí)：室內(nèi)蒸發(fā)器吸熱量（制冷量）＋壓縮機(jī)消耗功率＝室外冷凝器散熱量制熱時(shí)：室內(nèi)蒸發(fā)器散熱量（制熱量）＝壓縮機(jī)消耗功率＋室外冷凝器吸熱量第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。幾個(gè)基本概念焓(h)：含熱量[kJ/kg.K]干度(x)飽和壓力、飽和溫度過(guò)熱蒸氣、飽和蒸氣、飽和液體、過(guò)冷液體過(guò)冷度：冷凝器出口溫度與冷中溫度的差值過(guò)熱度：蒸發(fā)器出口溫度與蒸中溫度的差值冷中溫度：冷凝器中部的溫度蒸中溫度：蒸發(fā)器中部的溫度第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)。衡量循環(huán)優(yōu)劣的幾個(gè)參數(shù)制冷量、制熱量Q消耗功率P能效比（EER）性能系數(shù)（COP）第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。傳熱強(qiáng)化的方法采用擴(kuò)展表面以增大換熱面積增大冷熱物體間的溫差采用高導(dǎo)熱系數(shù)的材料提高流體流速以減低層流底層增加流體的擾動(dòng)或使流體旋轉(zhuǎn)以破壞層流底層采用機(jī)械震動(dòng)，聲波或超聲波產(chǎn)生氣流脈動(dòng)及施加電磁場(chǎng)等第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。

壓縮機(jī)它的作用是將蒸發(fā)器中的制冷劑吸入,并將其壓縮到冷凝壓力,然后排至冷凝器.常用的壓縮機(jī)有往復(fù)活塞式,離心式,螺桿式,渦旋式,滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式和滑片式等.左圖為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī).主要包括殼體、定子、轉(zhuǎn)子、汽缸、活塞、儲(chǔ)液器等組成第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。（

1）構(gòu)造一臺(tái)完整的往復(fù)式壓縮機(jī)組包括主機(jī)和輔機(jī)兩部分。

主機(jī)包括機(jī)身、工作機(jī)構(gòu)（

氣缸,活塞,氣閥

）及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（

曲軸,連桿,十字頭

等）。

輔機(jī)包括潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)盤形曲柄軸

1.閥座

2.連接螺栓

3.閥片

4.彈簧

5.升程限制器

6.螺母

7.開口銷

（

2）工作過(guò)程

活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程是由連續(xù)的許多循環(huán)組成的，每一循環(huán)有吸氣、壓縮、排氣、膨脹個(gè)過(guò)程。

當(dāng)活塞在最高點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)吸氣閥打開，氣體從吸入閥流入氣缸，充滿氣缸與活塞端面之間的整個(gè)容積，吸氣過(guò)程完成。

當(dāng)活塞從最低點(diǎn)又向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸氣閥關(guān)閉，氣體被封閉在氣缸的密封空間。

活塞繼續(xù)向上，迫使這個(gè)空間越來(lái)越小，氣體壓力達(dá)到工作數(shù)值，壓縮過(guò)程完成。

排氣閥被迫打開，氣體在該壓力下被排出，直到活塞運(yùn)行到最高點(diǎn)為止，排氣過(guò)程完成。

往復(fù)式壓縮機(jī)的構(gòu)造及工作過(guò)程

第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。渦旋式壓縮工作原理第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。一、實(shí)際輸氣量(簡(jiǎn)稱輸氣量)

在一定工況下,

單位時(shí)間內(nèi)由吸氣端輸送到排氣端的氣體質(zhì)量稱為在該工礦下的壓縮機(jī)質(zhì)量輸氣量。

二、容積效率

壓縮機(jī)的容積效率是實(shí)際輸氣量與理論輸氣量之比值,它是用以衡量容積型壓縮機(jī)的氣缸工作容積的有效利用程度。

三、制冷量

制冷壓縮機(jī)是作為制冷機(jī)中一重要組成部分而與系統(tǒng)中其它部件，如熱交換器，節(jié)流裝置等配合工作而獲得制冷的效果。因此，它的工作能力有必要直觀地用單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的冷量——制冷量來(lái)表示，它是制冷壓縮機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。為了便于比較和選用，有必要根據(jù)其不用的使用條件規(guī)定統(tǒng)一的工況來(lái)表示壓縮機(jī)的制冷量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，吸氣工質(zhì)過(guò)熱所吸收的熱量也應(yīng)包括在壓縮機(jī)的制冷量?jī)?nèi)。

四、排熱量

排熱量是壓縮機(jī)的

制冷量和部分壓縮機(jī)輸入功率的當(dāng)量熱量之和，它是通過(guò)系統(tǒng)中的冷凝器排出的。這個(gè)參數(shù)對(duì)于熱泵系統(tǒng)中的壓縮機(jī)來(lái)講是一個(gè)十分重要的性能指標(biāo)；在設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)的冷凝器時(shí)也是必須知道的。

五、指示功率和指示效率

單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際循環(huán)所消耗的指示功就是壓縮機(jī)的指示功率,它是用以評(píng)價(jià)壓縮機(jī)氣缸或工作容積內(nèi)部熱力過(guò)程完成的完善程度。

制冷壓縮機(jī)的基本性能參數(shù)第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。

六

軸功率、軸效率和機(jī)械效率

由原動(dòng)機(jī)傳到壓縮機(jī)主軸上的功率稱為軸功率Pe,單位為kW，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成壓縮機(jī)的工作循環(huán)，另一部分，即摩擦功率Pm，單位為kW,用于克服壓縮機(jī)中各運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)附屬的設(shè)備，如潤(rùn)滑用液壓泵等。

七

電功率和電效率

輸入電動(dòng)機(jī)的功率就是壓縮機(jī)所消耗的電功率Pel，單位為kW。電效率*是等熵壓縮理論功率與電功率之比，它是用以評(píng)定利用電動(dòng)機(jī)輸入功率的完善程度。

八

性能系數(shù)

為了最終衡量制冷壓縮機(jī)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性，采用性能系數(shù)COP（Cofficient

of

performance）,它是在一定工況下制冷壓縮機(jī)的制冷量與所消耗功率之比。第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)?？照{(diào)性能測(cè)試報(bào)告樣本第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。壓縮式制冷飲水機(jī)

當(dāng)按下壓縮式制冷飲水機(jī)制冷開關(guān)，制冷綠色指示燈亮，壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，將蒸發(fā)器中已吸熱氣化的制冷劑蒸汽吸回，并隨之壓縮成高溫、高壓氣體，送至冷凝器，經(jīng)冷凝器向外界空氣中散熱冷凝成高壓液體，再經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流降壓流入蒸發(fā)器內(nèi)，吸收冷膽熱量而使水溫下降，然后被壓縮機(jī)吸回。如此循環(huán)，達(dá)到降溫的目的。當(dāng)水溫隨時(shí)間降到設(shè)定溫度時(shí)，制冷溫控器觸點(diǎn)斷開，制冷綠色指示燈熄滅，壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)入保溫工況。斷電后水溫逐漸回升，當(dāng)升到設(shè)定溫度時(shí)，制冷溫控器觸點(diǎn)動(dòng)作閉合，接通電源綠色指示燈亮，壓縮機(jī)運(yùn)行。如此循環(huán)，將水溫控制在4-12℃之間。按下制熱開關(guān)，加熱電路接通，紅色加熱指示燈點(diǎn)亮，電熱管發(fā)熱，當(dāng)水溫升到設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)復(fù)位溫控器動(dòng)作，切斷電源，紅色加熱指示燈熄滅，轉(zhuǎn)入保溫工況。斷電后水溫逐漸下降，當(dāng)降到設(shè)定溫度時(shí)，溫控器觸點(diǎn)動(dòng)作閉合，接通電源，紅色加熱指示燈亮，電熱管再次發(fā)熱升溫。如此循環(huán)，將水溫控制在85-95℃之間。該類飲水機(jī)中保險(xiǎn)器溫度保險(xiǎn)絲以及手動(dòng)復(fù)位溫控器是保護(hù)裝置，當(dāng)電路出現(xiàn)過(guò)熱、過(guò)載時(shí)自動(dòng)熔斷或斷開電路，起到安全保護(hù)作用。

第三十頁(yè)，共三十一頁(yè)。內(nèi)容梗概制冷系統(tǒng)原理及基礎(chǔ)知識(shí)。如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。降溫后的室內(nèi)熱空氣排向室內(nèi)。制冷劑蒸氣在被冷卻空間以外吸取環(huán)境空氣的熱量而過(guò)熱,稱為無(wú)效過(guò)熱.。優(yōu)化毛細(xì)管及EEV的過(guò)程及如此.。因鹵代烴中的氯原子會(huì)破壞大氣臭氧層,故CFCS及HCFCS要被不含氯原子的其他制冷劑替代.。R407C:組分為52%R134a/25%R125/23%R32。R410A不能直接用來(lái)替換R22的制冷系統(tǒng),要用專門的壓縮機(jī).。過(guò)冷度：冷凝器出口