Joe-制冷技術基礎知識2

GEARefrigerationChina制冷專題培訓制冷技術基礎知識卓存真博士基伊埃工業(yè)冷凍技術學院GEARefrigerationChina制冷專題培訓制冷技術基礎知識卓存真博士基伊埃工業(yè)冷凍技術學院主題GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷基本術語制冷系統(tǒng)壓焓圖制冷劑與載冷劑制冷系統(tǒng)主要設備與供液方式GEAInstituteofRefrigerationTechnologies一.制冷基本術語了解以下基本術語制冷溫度壓力蒸發(fā)冷凝飽和溫度，飽和壓力過熱蒸汽，過冷液體GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷制冷：利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低于周圍環(huán)境的溫度，并使之維持在這一低溫的過程。實質：將熱量從被冷卻對象中轉移到環(huán)境中

★制冷≠冷卻GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷制冷機：實現(xiàn)制冷所需的機器和設備。

特點：必須消耗能量——電能、機械能等制冷劑：制冷機中把熱量從被冷卻介質傳給環(huán)境介質的內部循環(huán)流動的工作介質。制冷循環(huán)：在制冷機中，制冷劑周而復始吸熱、放熱的流動循環(huán)。

GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷飽和蒸氣：氣態(tài)和液態(tài)共存。過冷：冷凝后的制冷劑溫度低于冷凝溫度。液態(tài)制冷劑中無蒸氣時才會出現(xiàn)過冷。過熱：蒸氣的溫度超過沸點。過熱時制冷劑完全為氣態(tài)。壓力溫度對應表：飽和制冷劑的溫度和壓力之間存在一一對應關系。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷方法1）相變制冷：利用液體在低溫下的蒸發(fā)過程或固體在低溫的融化或升華過程從被冷卻物體吸取熱量以制取冷量。2）氣體絕熱膨脹制冷：高壓氣體經(jīng)絕熱膨脹即可達到較低溫度，令低壓氣體復熱即可制取冷量。3）氣體渦流制冷：高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后即可分離為熱、冷兩股氣流，利用冷氣流的復熱過程即可制冷。4）熱電制冷：令直流電通過半導體熱電堆，即可在一端產生冷效應，在另一端產生熱效應。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies

相變制冷

液體氣化：物質從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為氣化。任何液體氣化時都要吸收熱量。在定壓下，單位質量液體氣化時吸收的熱量稱為氣化熱r（J/kg）：

r＝h”－h(huán)’式中h為焓，單位J/kg，上角’表示液態(tài);上角”表示氣態(tài)。焓是制冷工質進出熱力設備時帶入或帶出的內能和推動功之和GEAInstituteofRefrigerationTechnologies蒸汽壓縮式制冷循環(huán)蒸發(fā)器冷凝器482.3kPa1812kPa低壓高壓壓縮機膨脹閥蒸氣液體GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)冷凝（環(huán)境溫度）高壓/溫低溫/壓節(jié)流膨脹蒸發(fā)（設計溫度）制冷循環(huán)壓縮機組GEAInstituteofRefrigerationTechnologies思考“四大件”的作用各是什么？壓縮機冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器GEAInstituteofRefrigerationTechnologies流程圖為一臺單級壓縮蒸氣制冷機的流程圖。它由下列四個基本設備組成：1）壓縮機：“心臟”，壓縮和輸送制冷劑蒸汽。2）冷凝器：將壓縮機送來的高壓高溫氣體冷卻并冷凝成液體。3）節(jié)流機構：節(jié)流降壓，并調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。4）蒸發(fā)器：吸收被冷卻物體的熱量，從而制冷。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷系數(shù)從壓縮機出來的高壓高溫制冷劑氣體進入冷凝器被冷卻并進一步冷凝成液體后，進入節(jié)流裝置膨脹閥減壓，部分液體閃發(fā)成蒸氣，這些氣液兩相的混合物進入蒸發(fā)器，在里面吸熱蒸發(fā)成蒸氣后回到壓縮機重新壓縮，從面完成一個循環(huán)。在這個循環(huán)中，壓縮機耗功W，蒸發(fā)器吸熱Q0，Q0稱為制冷量。壓縮蒸氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)：

COP＝Q0/WGEAInstituteofRefrigerationTechnologies二.制冷系統(tǒng)壓焓圖等壓線—水平線等焓線—垂直線等干度線—濕蒸汽區(qū)域內等熵線—向右上方傾斜等容線—向右上方傾斜等溫線—垂直線→水平線→向右下方彎曲GEAInstituteofRefrigerationTechnologies壓焓圖壓力P焓H液體氣液混合蒸氣蒸發(fā)冷凝加熱溫度上升定溫定壓定溫定壓冷卻溫度下降溫度線T1T2T3T4GEAInstituteofRefrigerationTechnologies思考如何將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示？如何用壓焓圖來了解制冷系統(tǒng)的運行狀態(tài)參數(shù)？如何用壓焓圖來進行解制冷系統(tǒng)的計算與分析？GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)基本過程-壓縮-冷凝放熱-液體過冷-膨脹-蒸發(fā)制冷量-吸氣過熱GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)壓力P焓-H冷凝熱量冷凝吸收熱量蒸發(fā)壓縮輸入功率膨脹絕熱1234h1=h2h3h4制冷效率=h3-h1輸入功率=h4-h3冷凝熱量=h4-h1P1P2制冷量輸入功率GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)制冷量輸入功率壓力P冷凝蒸發(fā)壓縮膨脹蒸發(fā)過熱過冷焓-HGEAInstituteofRefrigerationTechnologies思考壓力P制冷量輸入功率冷凝蒸發(fā)壓縮膨脹蒸發(fā)過熱過冷輸入功率

制冷量制冷系數(shù)(COP)=焓-HGEAInstituteofRefrigerationTechnologiesGEAInstituteofRefrigerationTechnologies熱力計算單位質量制冷量q0：1kg制冷劑在蒸發(fā)器內從被冷卻物體吸收的熱量。

q0＝h1－h(huán)5＝h1－h(huán)4單位冷凝負荷qk

：1kg制冷劑在冷卻和冷凝過程中放出的熱量。

qk＝h2－h(huán)4單位理論壓縮功w0：壓縮機每壓縮輸送1kg制冷劑所消耗的壓縮功。

w0＝h2－h(huán)1制冷系數(shù)ε0：GEAInstituteofRefrigerationTechnologies作業(yè)將制冷循環(huán)用壓焓圖來表示，計算制冷量，壓縮功及制冷系數(shù)（COP）：制冷劑：氨蒸發(fā)溫度：-10℃，冷凝溫度：35℃壓縮機吸氣過熱度（假設過熱發(fā)生在蒸發(fā)器內）：5℃冷凝器出口過冷度：5℃GEAInstituteofRefrigerationTechnologies作業(yè)

壓力35℃-10℃30℃-5℃ABD焓查R717對應的壓焓圖得到以下數(shù)據(jù)：A：溫度-10℃，比焓=？B:溫度-5℃，比焓=？C:溫度？℃，比焓=？（等熵過程）計算得到：單位質量制冷量＝hB-hA=？單位質量壓縮功＝hC-hB=？制冷系數(shù)＝？CGEAInstituteofRefrigerationTechnologies實際制冷循環(huán)

實際制冷循環(huán)壓焓圖：5-1s：實際蒸發(fā)到壓縮機吸入過程，與被冷卻物質間存在溫差，同時存在壓力降。1s-2s：不可逆壓縮過程2s-b：排氣過程的冷卻b-c：表示排氣管道中的壓降c-3-4:冷凝器中冷卻及冷凝過程，存在壓力降及傳熱溫差4-5:節(jié)流過程，同環(huán)境有熱交換，過程前后焓值稍有變化。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)性能影響因素

1.蒸發(fā)溫度的影響

降低蒸發(fā)溫度：單位制冷量減少；壓縮機吸氣溫度變大；單位壓縮功增大；制冷系數(shù)減小。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷循環(huán)性能影響因素

2.冷凝溫度的影響

提高冷凝溫度：單位制冷量減少；單位壓縮功增大；制冷系數(shù)減小。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies三.制冷劑與載冷劑制冷劑：在被冷卻對象和環(huán)境介質之間傳遞熱量，并最終把熱量從被冷卻對象傳給環(huán)境介質的制冷機中進行制冷循環(huán)的工作物質。

常用的制冷劑有哪些？各有哪些優(yōu)缺點？GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷劑使用現(xiàn)狀R11,R12,R502

已禁止使用

R22

從2000年1月1日起在歐洲禁止在新建

項目中使用，2010年起在日本禁用

R134a,

混合工質制冷劑，2011年起在歐

洲禁止在汽車空調中使用.

R404A,R507,R407cR410A,GWP值較高，HFCs面臨轉折臭氧層破壞潛能值00,20,40,60,81R407CR134aR404ANH3R290R22R11臭氧層破壞潛能：以R11=1全球變暖潛能值

制冷劑發(fā)展方向

GWP<150;五大類天然制冷劑氨O(jiān)zoneDepletionPotential=

0,

GlobalWarmingPotential=0HC類：丙烷乙烯丙烯異丁烷CO2H2O空氣GEAInstituteofRefrigerationTechnologies載冷劑在間接冷卻的裝置中，被冷卻物體或空間中的熱量是通過一種中間介質傳給制冷劑。這種中間介質在制冷工程中稱為載冷劑或第二制冷劑。

常用的載冷劑有哪些？GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷主要設備與供液方式制冷主要設備：壓縮機（活塞式，螺桿式，離心式）冷凝器（水冷，風冷，蒸發(fā)式冷凝器）節(jié)流裝置蒸發(fā)器GEAInstituteofRefrigerationTechnologies制冷主要設備與供液方式制冷設備Grasso活塞壓縮機Grasso鹽水機組空氣分離器AWP閥門Grasso復疊機組Geneglace片冰機

Kueba冷風機，冷凝器

Grasso螺桿壓縮機GEAInstituteofRefrigerationTechnologies水冷式冷凝器與蒸發(fā)式冷凝器殼管式冷凝器利用水的顯熱帶走熱量，蒸發(fā)式冷凝器是利用水的汽化潛熱帶走熱量。殼管式冷凝器系統(tǒng)示意圖蒸發(fā)式冷凝器系統(tǒng)示意圖GEAInstituteofRefrigerationTechnologies水冷式冷凝器GEAInstituteofRefrigerationTechnologies蒸發(fā)式冷凝器GEAInstituteofRefrigerationTechnologies風冷式冷凝器翅片式冷凝器

汽車空調冷凝器

風冷式冷凝器

GEAInstituteofRefrigerationTechnologies蒸發(fā)器殼管式蒸發(fā)器

螺旋管蒸發(fā)器

翅片式蒸發(fā)器

板式蒸發(fā)器

冷風機

GEAInstituteofRefrigerationTechnologies節(jié)流機構節(jié)流機構的作用

節(jié)流降壓，調節(jié)供液量。

節(jié)流原理：GEAInstituteofRefrigerationTechnologies節(jié)流機構的類型1.手動膨脹閥（節(jié)流閥、調節(jié)閥）

2.浮球膨脹閥

3.熱力膨脹閥

4.毛細管

GEAInstituteofRefrigerationTechnologies直接膨脹供液GEAInstituteofRefrigerationTechnologies直接膨脹供液方式：通過膨脹閥直接向蒸發(fā)器供液。特點：

◆供液的動力來自于系統(tǒng)內部的壓力差；

◆供液可能會不均，宜在單一節(jié)流控制單一蒸發(fā)回路中采用；

◆蒸發(fā)器為單一通道，管的長度受限；適用范圍：主要用于氟利昂系統(tǒng)和成套制備空調冷凍水或低溫鹽水的氨系統(tǒng)；生活服務性小冷庫。GEAInstituteofRefrigerationTechnologies直接膨脹供液，DX蒸發(fā)器的特點適用于冷量較小的應用適用于冷卻粘度較大的流體（載冷劑）采用熱力膨脹閥，依靠蒸氣出口過熱度調節(jié)供液量冷媒充注量較小依靠管內流速實現(xiàn)回油GEAInstituteofRefrigerationTechnologies重力供液方式：利用制冷劑液柱的重力來向蒸發(fā)器供液。特點：◆供給蒸發(fā)器的為制冷劑液體，且便于均勻供液；◆回氣帶液滴，壓縮機吸入前仍要經(jīng)過氣液分離器；◆氣液分離器液面相對穩(wěn)定，便于實現(xiàn)液面自控；◆蒸發(fā)壓力受液柱影響，液位越高，影響越大；◆氣液分離器的流速不高于允許流速；適用范圍:大型制冷系統(tǒng)GEAInstituteofRefrigerationTechnologies重力供液，滿液式蒸發(fā)器GEAInstituteofRefri