空氣調節(jié)用制冷技術-運行11

作業(yè)一R22制冷系統(tǒng)，制冷量142Kw,蒸發(fā)溫度0℃。冷凝溫度40℃，排氣溫度90℃，壓縮機吸氣過熱度5℃（均為有害過熱），冷凝器出口制冷劑過冷5℃，吸氣管當量管長100米，排氣管當量管長60米，采用無縫鋼管。試求：吸氣管、排氣管管徑。查圖過程：由制冷劑流量求管徑和比摩阻（確定允許管長）：流量（垂直線向上）－管徑（水平線）－溫度、狀態(tài)線（垂直向上）－比摩阻由制冷劑比摩阻、流量求管徑：

比摩阻（垂直向下）－溫度、狀態(tài)線（水平線）交點流量（垂直線向上）·已知Q、當量管長求管徑計算過程：1、確定流量；2、確定允許壓降；3、確定比摩阻；4、查圖（由流量、比摩阻）求出管徑；5、校核帶油速度。作業(yè)二氨制冷系統(tǒng)，冷凝溫度40℃。冷凝器排出的氨液過冷度5℃，試求：在垂直上升管道中，不產(chǎn)生氣化的最大上升高度是多少？第七章蒸汽壓縮式制冷的運行與調節(jié)了解制冷量和外在參數(shù)的關系；方法：計算機模擬；圖解法。目的：制冷系統(tǒng)的合理匹配和運行。第一節(jié)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的工作特性

一、主要設備的工作特性制冷量與蒸發(fā)溫度冷凝溫度的關系曲線（一）壓縮機蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度升高；制冷量下降；冷凝溫度不變，蒸發(fā)溫度下降；制冷量下降；總結：是受蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的函數(shù)。（式7－1）冷凝熱與蒸發(fā)溫度冷凝溫度的關系曲線（一）壓縮機（冷凝器排熱）蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度升高；冷凝器排熱量下降；冷凝溫度不變，蒸發(fā)溫度下降；冷凝器排熱量下降耗功與蒸發(fā)溫度冷凝溫度的關系曲線（一）壓縮機（輸入功）蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度升高；輸入功升高；冷凝溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；輸入功升高。（二）冷凝器與蒸發(fā)器的工作特性（二）冷凝器與蒸發(fā)器的工作特性冷凝器特性進口空氣溫度不變，冷凝溫度升高；冷凝器排熱量增加；冷凝溫度不變，進口空氣溫度下降；冷凝器排熱量增加原因：傳熱溫差加大。見式（7－3）蒸發(fā)器特性進口空氣濕球溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；制冷量下降；蒸發(fā)溫度不變，進口空氣濕球溫度下降；制冷量下降原因：傳熱焓差變小。見式（7－5）反之亦然。二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作疊和壓縮機性能與冷凝器性能曲線曲線交點為聯(lián)合工作的工作點交點顯示，進口空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；制冷量增加；當進口空氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度一定時，找到A’點二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作疊和壓縮機性能與冷凝器性能曲線曲線交點為聯(lián)合工作的工作點交點顯示，進口空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；冷凝排熱量增加；當進口空氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度一定時，找到A點二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作疊和壓縮機性能與冷凝器性能曲線曲線交點為聯(lián)合工作的工作點交點顯示，進口空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；輸入功增加；當進口空氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度一定時，找到A”點二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作遍歷所有狀態(tài)，將得到的空氣進口溫度與制冷量關系提出，構成左圖風量一定，冷凝器進口空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；制冷量增加；圖中，冷凝溫度不再出現(xiàn)，原因在于已成為與進口空氣溫度相關內部參數(shù)，進口空氣溫度成為制約性能的參數(shù)。二、壓縮機和冷凝器聯(lián)合工作遍歷所有狀態(tài)，將得到的空氣進口溫度與制冷量關系提出，構成左圖風量一定，冷凝器進口空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；輸入功增加；圖中，冷凝溫度不再出現(xiàn)，原因在于已成為與進口空氣溫度相關內部參數(shù)，進口空氣溫度成為制約性能的參數(shù)。三、壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)合工作疊和冷凝－壓縮機組性能與蒸發(fā)器性能曲線曲線交點為聯(lián)合工作的工作點交點顯示，蒸發(fā)器進口濕球空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；制冷量增加；當進口空氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝器進口溫度一定時，找到交點三、壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)合工作疊和冷凝－壓縮機組性能與蒸發(fā)器性能曲線曲線交點為聯(lián)合工作的工作點交點顯示，蒸發(fā)器進口濕球空氣溫度不變，蒸發(fā)溫度升高；輸入功增加；當進口空氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝器進口溫度一定時，找到交點三、壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)合工作遍歷所有狀態(tài)，將得到的空氣進口溫度與制冷量關系提出，構成左圖風量一定，冷凝器進口空氣溫度不變，蒸發(fā)器進口空氣濕球溫度升高；制冷量增加；圖中，蒸發(fā)溫度不再出現(xiàn)，原因在于已成為與進口空氣濕球溫度相關內部參數(shù)，進口空氣濕球溫度成為制約性能的參數(shù)。三、壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)合工作遍歷所有狀態(tài)，將得到的空氣進口溫度與制冷量關系提出，構成左圖風量一定，冷凝器進口空氣溫度不變，蒸發(fā)器進口空氣濕球溫度升高；輸入功量增加；圖中，蒸發(fā)溫度不再出現(xiàn)，原因在于已成為與進口空氣濕球溫度相關內部參數(shù)，進口空氣濕球溫度成為制約性能的參數(shù)?？偨Y對于制冷機組，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度體現(xiàn)在外部參數(shù)上，因此制冷機性能與通過冷凝器、蒸發(fā)器的外部流體溫度有關，且與其流量有關，見式（7－8）；蒸發(fā)器面積偏小時，蒸發(fā)器曲線平緩（圖7－3），影響制冷量發(fā)揮。原因：制冷量變動時，傳熱溫差變化大，使蒸發(fā)溫度變化劇烈，制冷能力受蒸發(fā)溫度下降影響增加；傳熱系數(shù)降低，相當與縮小了傳熱面積。對容積式壓縮機組，性能變化還與容積效率變化有關。第二節(jié)、蒸汽壓縮式制冷裝置的性能調節(jié)趨勢：高效化、多元化、智能化調節(jié)內容：容量調節(jié)；制冷劑流量控制；安全保護控制。一、制冷裝置的容量調節(jié)在負荷變化時，四大件均可進行容量調節(jié)。其中：

壓縮機需改變制冷能力；

冷凝器、蒸發(fā)器需改變傳熱溫差－實際是改變蒸發(fā)和冷凝溫度、壓力；

節(jié)流機構需改變通流能力。一、制冷裝置的容量調節(jié)（一）壓縮機的容量調節(jié)通常，壓縮機的使用者總是根據(jù)裝置或系統(tǒng)所需的最大容積流量來選擇壓縮機。（設計工況）壓縮機的實際工況隨工藝流程或制冷設備的需要而變化的。當制冷劑需求量小于壓縮機的排氣量時，便需要對壓縮機進行容量調節(jié)，以使壓縮機的排氣量適應需求量的要求。1、轉速調節(jié)轉速調節(jié)即通過改變壓縮機的轉速來調節(jié)排氣量。這種調節(jié)的優(yōu)點是氣量連續(xù)，比功率消耗小，壓縮機上不需設專門的調節(jié)機構。電動機驅動下，則需要采用變頻技術。配置變頻器－調壓調頻（VVVF)。2、機械式容量調節(jié)（1）臺數(shù)調節(jié)：多臺機組，按負荷比例投入，較好的方法是N（定容量機）+1（變容量機）2、機械式容量調節(jié)（2）吸氣節(jié)流：通過吸氣節(jié)流，減少壓縮機的進、排氣量。但制冷效率下降。實質是進口管道阻力增加，壓力下降，比容增加，壓縮機的壓比變大，輸氣量減少。2、機械式容量調節(jié)（3）排氣旁通：吸氣管經(jīng)由旁通管路和旁通閥門與進氣管相連接，調節(jié)時只要開啟旁通閥，部分排氣便又回到進氣管路中。這種調節(jié)方法比較靈活，而且簡單易行，配上自動控制系統(tǒng)調節(jié)精度也比較高，但是因為多余氣體的全部壓縮功都損耗掉，所以經(jīng)濟性差，因此，這種方法適用于偶爾調節(jié)或調節(jié)幅度小的場合。2、機械式容量調節(jié)（4）可變行程：改變活塞行程，主要用于汽車壓縮機。汽車空調壓縮機是由發(fā)動機直連驅動的，對于定排量壓縮機汽車空調系統(tǒng)，用蒸發(fā)器出風溫度來控制電磁離合器吸合或脫離，用間歇運行來控制系統(tǒng)制冷能力和車內空調負荷相適應。這種控制方式除了車內空調溫度波動大，系統(tǒng)的頻繁開停的不可逆損失使系統(tǒng)能耗增加等缺點外，最大的一個問題是壓縮機的周期性離合對汽車發(fā)動機引起的干擾，這種情況在汽車發(fā)動機容量較小時顯得更為突出。為了解決這個問題，變排量壓縮機應運而生。汽車變排量壓縮機搖板式變排量壓縮機

1960年美國人P.B.Loomis申請了可變角度搖板的專利。二十多年后，美國GM公司Harrison散熱器部(現(xiàn)在的DelphiAutomotivesystems公司)于1983年研制成功了首臺無級變排量搖板式壓縮機----V5變排量壓縮機，并于1985年8月在高級轎車上使用［1］。

圖1為V5變排量壓縮機的結構圖。它共有5個氣缸，是搖擺斜盤結構，其中搖擺斜盤用雙向球形連桿與活塞連接，它的基本元件主要有軸和驅動凸耳部件、滑動軸套、旋轉軸頸、和將軸勁旋轉運動轉換成活塞直線運動的搖板等。內部控制閥在壓縮機的后蓋中（見圖2），它主要由錐閥和球閥構成；錐閥控制搖板箱與吸氣腔（波紋管室）之間的通道，球閥控制排氣腔與搖板箱之間的通道，錐閥和球閥通過閥桿建立聯(lián)系，從而使兩個閥的開度呈互補關系；排氣壓力影響控制閥設定值的變化，承受著排氣壓力的升高，設定值降低；吸氣壓力與設定值比較,推動控制閥桿運動，改變錐閥和球閥的開度，進而改變搖板箱與排氣腔間及其搖板箱與吸氣腔間的流通阻力從而改變搖板箱壓力與吸氣壓力之差；該壓力差推動搖擺斜盤的傾斜角的變化，從而改變壓縮機制活塞行程，使壓縮機的排量改變?？梢奦5變排量壓縮機根據(jù)車內負荷變化改變空調系統(tǒng)的制冷量，改變了傳統(tǒng)的離合器啟閉壓縮機的調節(jié)方式，實現(xiàn)了系統(tǒng)平穩(wěn)連續(xù)運行，不會引起汽車發(fā)動機周期性的負荷變化。圖1V5變排量搖板式壓縮機的結構

圖2V5變排量壓縮機內部控制閥的結構

SDV710變排量壓縮機1985年日本Sanden公司開始開發(fā)搖板式變排量壓縮機[2]，圖3為該公司推出的SDV710變排量壓縮機結構，該壓縮機是以技術成熟的定排量壓縮機SD7系列為基礎根據(jù)變排量原理研制而成。與V5機型相比，簡化了變搖板角度機構和搖板防旋轉機構，且內部控制閥的結構和控制原理也不同。排氣通過一個固定管徑的節(jié)流短管從排氣腔到搖板箱，從而改善了低排量情況下的控制閥的動作反應。內部控制閥安裝在閥板的中心（見圖4），波紋管伸縮由搖板箱壓力控制，控制閥的開關受波紋管（即搖板箱壓力Pc）、排氣壓力Pd、以及吸氣壓力Ps共同作用的控制。采用排氣壓力推桿可以調節(jié)波紋管閥的開閥壓力，這樣可以補償大負荷時壓縮機吸入管道的壓力降增大引起的蒸發(fā)溫度增高，使蒸發(fā)溫度保持一個合適的溫度。圖3SDV710變排量壓縮機的結構圖4SDV710壓縮機內部控制閥的結構

2、機械式容量調節(jié)（6）吸氣旁通：滾動轉子壓縮機、螺桿式壓縮機一般可采用吸氣旁通。主要方法是改變內部結構。以常見的螺桿式為例，采用滑閥結構實現(xiàn)吸氣旁通。螺桿制冷壓縮機能量調節(jié)－吸氣旁通螺桿制冷壓縮機采用滑閥調節(jié)吸氣旁通量。即在兩個轉子高壓側，裝有一個能夠相對于螺桿軸向移動的滑閥，通過改變螺桿的有效軸向工作長度，使螺桿壓縮中間位置氣體旁通至吸氣口，可在100%和10%之間連續(xù)無級調節(jié)。

滑閥的移動與能量調節(jié)的原理圖數(shù)碼渦旋技術也屬于吸氣旁通壓縮機容量是通過渦旋盤的周期性嚙合與脫開來改變的.當外部電磁閥關閉時,數(shù)碼渦旋像標準型壓縮機機一樣工作,容量達到100%.當外部電磁閥打開時,兩個渦旋盤稍微脫離.此時壓縮機無制冷劑被壓縮,從而也無容量輸出.所以,在一個10秒鐘的循環(huán)中,如果渦旋盤加載2秒鐘,卸載8秒鐘,其平均時間容量就是20%.加載時間占循環(huán)周期的比例可以在10%到100%輸出容量的范圍內任意改變.數(shù)碼渦旋技術數(shù)碼渦旋技術（二）冷凝壓力調節(jié)冷凝壓力Pk應保持在合理范圍：夏季：Pk太高，則制冷機性能下降；其他季節(jié)：冷凝壓力低，則高低壓差過小，造成制冷機的節(jié)流機構通流能力不足。方法：a、冷卻劑流量調節(jié)；b、冷凝面積改變。（二）冷凝壓力調節(jié)1、冷卻劑流量調節(jié)方法水冷冷凝器：水流量調節(jié)閥控制水流量，有壓力控制型、溫度控制型兩種。工作過程：冷凝壓力（溫度）升高，閥開大，水量增加；反之，閥關小。風冷冷凝器：改變風扇轉速，臺數(shù)，以及風閥調節(jié)。

冷凝壓力調節(jié)閥一般安裝在冷凝器的冷卻水管路上（通常安裝在冷凝器的進水端），它根據(jù)冷凝壓力的變化來調節(jié)冷卻水的流量。當壓縮機的排出壓力升高（即冷凝壓力升高）時，閥會自動開大，使較多的冷卻水進入冷凝器，加快制冷劑冷凝的速度；反之，當排出壓力下降時，閥會自動關小，使進入冷凝器的冷卻水量減少。從而，使冷凝壓力保持在一定的范圍內。

（二）冷凝壓力調節(jié)2、冷凝器傳熱面積調節(jié)方法多臺（通路）冷凝器（管排）并聯(lián)，通過改變投入的臺（通路）數(shù)，實現(xiàn)面積調節(jié)。離心式制冷機組的能量調節(jié)，決定于用戶熱負荷大小的改變。一般情況下，當制冷量改變時，要求保持從蒸發(fā)器流出的載冷劑溫度tS2為常數(shù)（這是由用戶給定的），而這時的冷凝溫度是變化的。改變壓縮機及換熱器參數(shù)可對機組的能量進行調節(jié)，為防止發(fā)生喘振，還必須有防喘振措施。1.壓縮機對機組能量的調節(jié)（1）進氣節(jié)流調節(jié)

（2）采用可調節(jié)進口導流葉片調節(jié)圖6-22所示為空調用制冷機組中進口導流葉片自動能量調節(jié)的示意圖。（三）蒸發(fā)壓力調節(jié)蒸發(fā)壓力Po應保持在合理范圍：負荷變化時：Po波動，導致制冷環(huán)境溫度變化劇烈，溫度環(huán)境質量變差，系統(tǒng)能耗增加；而蒸發(fā)溫度過高，還會引起自動保護停機，所以應合理控制蒸發(fā)溫度。基本控制過程：與冷凝器類似。二制冷裝置的自動保護保證制冷裝置正常運行，需要一些自動控制的儀表，確保機組發(fā)生故障或異常時的正確反應。故障或異常：液擊、排氣壓力過高、潤滑油不足、蒸發(fā)器水路凍結、電機過載等。壓縮機作為制冷裝置的主機，它的安全可靠對系統(tǒng)的正常運行起決定作用。其保護方法是當工作參數(shù)出現(xiàn)異常將危及到壓縮機安全時，立即或者延時中止運行。S1、S2—電磁閥TE—外平衡熱力膨脹閥T—注液閥CPC—旁通能量調節(jié)閥CPR—恒壓調節(jié)閥NRV—止回閥KP75—溫度控制器KPl5—高低壓控制器MP55—油壓差控制器

SGI—視液鏡CPT—溫度式蒸發(fā)壓力調節(jié)器69G-流體分配器

空調用制冷裝置的控制系統(tǒng)（1）高低壓繼電器（1）吸排氣壓力保護制冷系統(tǒng)工作時應防止壓縮機排氣壓力過高和吸氣壓力過低。高壓控制器在壓力升到設定值的上限時，切斷電路，在壓力降到設定值的下限時，接通電路，用作排氣壓力保護。低壓控制器在壓力降到設定值下限時切斷電路，在壓力升到設定值上限時，接通電路，用作吸氣壓力保護。（2）油壓差保護采用油泵強制供油潤滑的壓縮機，如果油壓不足，油就不能正常循環(huán)，從而導致潤滑不良損壞壓縮機。另外，對于有氣缸卸載機構的壓縮機，若油壓不足，卸載機構也無法工作。因此，對這類壓縮機必須設油壓保護。因為油循環(huán)的動力是油泵出口壓力與曲軸箱壓力(即吸氣壓力)之差，所以油壓保護以該壓力差為信號，實現(xiàn)對壓縮機的安全保護。由于油壓差控制器有延時執(zhí)行的功能，因此，在開機前油壓尚未建立起來時并不影響壓縮機的啟動運轉