冷凍教材終稿

PAGEPAGE16目錄第一部分冷凍水運行工初級工知識要求第一章基礎(chǔ)知識第二章制冷技術(shù)概況第一節(jié)制冷技術(shù)發(fā)展概況第二節(jié)制冷技術(shù)的應(yīng)用第三章制冷劑、載冷劑和潤滑油第一節(jié)制冷劑概述第二節(jié)常用制冷劑簡介第三節(jié)載冷劑第四章制冷技術(shù)的基本原理第一節(jié)制冷技術(shù)的研究內(nèi)容和理論基礎(chǔ)第二節(jié)制冷循環(huán)的概念第三節(jié)吸收式制冷原理第五章制冷系統(tǒng)的輔助裝置第一節(jié)冷卻塔第二節(jié)制冷設(shè)備的輔助設(shè)備第六章冷凍站的安全運行知識第二部分冷凍水運行工初級工技能要求第七章冷凍機(jī)的運行與操作第一節(jié)冷凍機(jī)啟動前的準(zhǔn)備和檢查第二節(jié)冷凍機(jī)的啟動第三節(jié)冷凍機(jī)組的停運第三部分冷凍水運行工中級工知識要求第八章熱力學(xué)基礎(chǔ)知識及伯努利方程第一節(jié)理想氣體狀態(tài)方程第二節(jié)熱力學(xué)基本定律第三節(jié)伯努利方程第九章傳熱學(xué)第一節(jié)熱傳導(dǎo)的基本概念第二節(jié)對流換熱的基本概念第三節(jié)凝結(jié)與沸騰的放熱第十章壓縮機(jī)第一節(jié)活塞式壓縮機(jī)工作原理第二節(jié)離心式壓縮機(jī)的工作原理第三節(jié)螺桿式壓縮機(jī)工作原理第十一章溴化鋰吸收式冷凍機(jī)組第一節(jié)溴化鋰吸收式冷凍機(jī)組的型式與總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)溴化鋰吸收式冷凍機(jī)組主要部件的結(jié)構(gòu)第三節(jié)溴化鋰吸收式冷凍機(jī)用的主要輔助設(shè)備第十二章冷凍機(jī)的控制系統(tǒng)第十三章冷凍機(jī)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)控制第一節(jié)冷凍機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕及其控制第四部分冷凍水運行工中級工技能要求第十四章冷凍機(jī)組一般故障的判斷及處理第五部分冷凍水運行工高級工知識要求第十五章離心式冷凍機(jī)組的運行管理第一節(jié)壓縮機(jī)與潤滑油系統(tǒng)的運行管理第二節(jié)蒸發(fā)器的運行管理第三節(jié)冷凝器的運行管理第四節(jié)主電動機(jī)的運行管理第五節(jié)油回收與抽氣回收裝置的運行管理第六部分冷凍水運行工高級工技能要求第十六章冷凍機(jī)制冷劑系統(tǒng)進(jìn)水判斷與冷凍機(jī)喘振原因分析第一節(jié)冷凍機(jī)制冷劑系統(tǒng)進(jìn)水判斷及處理第二節(jié)離心式冷凍機(jī)發(fā)生喘振原因分析及對策第七部分冷凍水運行工技師知識要求第十七章離心式冷凍機(jī)的運行調(diào)試第一節(jié)機(jī)械運轉(zhuǎn)試驗第二節(jié)制冷運轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備第八部分冷凍水運行工技師技能要求第十八章提高冷凍機(jī)制冷能力的途徑第一節(jié)影響冷凍機(jī)制冷能力的因素第二節(jié)提高冷凍機(jī)制冷能力途徑第十九章離心式冷凍機(jī)的故障判斷與排除方法第一節(jié)離心式冷凍機(jī)運行中常見故障分析第二節(jié)主電動機(jī)運行中常見故障分析第三節(jié)潤滑油系統(tǒng)運行中常見故障分析第四節(jié)冷凝器運行中常見故障分析第五節(jié)蒸發(fā)器運行中常見故障分析第一章基礎(chǔ)知識1.溫度溫度是標(biāo)志物體冷熱程度的物理量。從微觀上看，溫度標(biāo)志著物質(zhì)分子熱運動的激烈程度。溫度升高，分子運動速度加快；反之，溫度降低，分子運動速度減慢。在法定計量單位中，采用熱力學(xué)溫度，并允許攝氏溫度同時使用。熱力學(xué)溫度符號用T表示，單位符號為K。工程上仍沿用攝氏溫度（米制）和華氏溫度（英制）攝氏溫度用t表示，單位符號為℃。華氏溫度用θ表示，單位符號為℉。三種溫度之間的關(guān)系如下：表示溫度間隔和溫度差時1℃＝1K1℉＝5/9K表示溫度數(shù)值時t=T-273.15T=5/9(θ+459.67)t=5/9(θ-32)2.壓力單位面積上所受到的垂直作用力稱為壓力（即壓強(qiáng)），用符號P表示。在法定計量單位中，單位符號為Pa。1Pa為1m2上作用1N力時的壓力，即1Pa=1N／m2。在米制中，壓力的單位為kgf／cm2。在英制中，壓力單位用lbf／in2（磅力／英寸2）。以前也有采用液柱高度作為壓力單位的，如mmHg（毫米汞柱）；也有用大氣壓作為壓力單位的，如atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）等。它們與法定計量單位的換算如下：1bar=105Pa1bf/in2=6894.8Pa1atm=101325Pa1mmHg=133.332Pa1mmH2O=9.80665Pa1inH2O=249.089Pa1kg/cm2=9.80665×105Pa3.體積物質(zhì)所占據(jù)的空間稱為體積，用V表示。對于液體和固體，V就是體積；對于氣體，V是分子運動的空間。比體積是體積除以質(zhì)量，符號為v，法定單位為m3/kg。4.密度密度是物質(zhì)的質(zhì)量除以體積，符號為ρ，法定單位為kg/m3。5.熱量熱量是能量的一種形式。它表示物體吸熱或放熱多少的物理量。在法定計量單位中，熱量的符號為Q，單位為J（焦耳）。熱力學(xué)中規(guī)定，當(dāng)物體吸熱時取正號，物體放熱時取負(fù)號。米制的熱量單位為卡(cal)，英制的熱量單位為Btu。他們與法定計量單位的關(guān)系為1cal=4.1868J1Btu=1055J6.冷噸冷噸是冷凍噸的簡稱。是指1t、0℃的水在24h內(nèi)變?yōu)?℃的冰所需的冷量。進(jìn)口設(shè)備有采用此單位的。冷噸不是法定計量單位，各國冷噸的實際大小也不一樣，它們與法定計量單位的關(guān)系如下：1USRT(美國冷噸)=3.517kW=3026kcal/h1BRT(英國冷噸)=3.923kW=3375kcal/h1JRT(日本冷噸)=3.861kW=3322kcal/h7.冷凝物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫冷凝，也成為凝結(jié)，也稱為液化。例如水蒸氣遇到較冷的物體就會變成小水滴。有些氣體液化需要較低的溫度，同時需要較大的壓力才能實現(xiàn)。例如在制冷裝置中，氨氣在室溫下需要加壓到0.6MPa以上才能在冷凝器內(nèi)液化為氨液。冷凝是氣化的相反過程，在一定壓力下蒸汽的冷凝溫度與液的沸點相同，蒸汽冷凝時要放出熱量，1kg蒸汽冷凝時放出的熱量等于在同一溫度下液體的汽化潛熱。8.蒸發(fā)和沸騰物質(zhì)存在的形式有固、液、氣三態(tài)。在一定條件下，物質(zhì)的狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化，稱為物態(tài)變化。從液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的過程叫氣化。氣化有兩種方式，即蒸發(fā)和沸騰。在任何溫度下，液體表面發(fā)生的氣化現(xiàn)象叫蒸發(fā)。液體的溫度越高，表面積越大，蒸發(fā)進(jìn)行得就越快。在相同的條件下，不同的物質(zhì)，蒸發(fā)速度也不一樣，這是由于物質(zhì)分子之間的引力不同，分子飛離液面所需的動能不同所致。對液體加熱到一定溫度，液體內(nèi)部便產(chǎn)生大量氣泡，上升到液面放出大量蒸汽，這種在液體表面和內(nèi)部同時氣化的現(xiàn)象叫沸騰。液體沸騰時的溫度叫沸點。對于同一種液體，壓力降低，沸點也降低。在一定壓力下，蒸發(fā)可以在任何溫度下進(jìn)行，而沸騰只能在一定的溫度下進(jìn)行。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收了被冷卻物體的熱量后，由液態(tài)制冷劑變?yōu)闅鈶B(tài)，這個過程是沸騰。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)壓力一定時，制冷劑的汽化溫度就是與其對應(yīng)的沸點，在制冷技術(shù)中叫蒸發(fā)溫度。液體在沸騰時，即使對它繼續(xù)加熱，它的溫度也不升高，吸收的熱量使它從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。對于1kg液體，在一定溫度下轉(zhuǎn)變成同溫度的氣體所吸收的熱量叫汽化潛熱。9.比熱容：比熱容是指單位質(zhì)量物體溫度升高（或降低）1℃時，所吸收（或放出）的熱量，用符號c表示，單位為kJ/(kg·K)。10．導(dǎo)熱系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)是進(jìn)行傳熱計算的重要資料。指溫度梯度為1K，每米2物質(zhì)通過熱傳導(dǎo)方式所傳遞的熱量。用λ表示，單位為kw/(m·K)。11．表面張力：單位長度的收縮張力稱為表面張力，用σ表示，法定單位是N/m。12．粘度：粘度是用來表示流體粘性大小的物理量，有動力粘度和運動粘度之分。動力粘度在數(shù)值上等于流體流動時單位面積的剪切力與速度梯度的比值。用μ表示，法定單位是N·s/m2，運動粘度是指動力粘度與流體密度的比值。用ν表示，法定單位是m2/s制冷技術(shù)概況制冷作為一門科學(xué)是指用人工的方法在一定時間和一定空間內(nèi)將某物體或流體冷卻，使其溫度降到周圍介質(zhì)溫度以下，并保持這一溫度的過程。制冷技術(shù)是一門研究人工制冷原理、方法、設(shè)備及應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究上，常把制冷分為“普冷”和“深冷”（又稱低溫技術(shù)）兩個體系，前者的溫度高于-120℃，而后者低于-120℃，但它們的劃分界限不是絕對的。第一節(jié)制冷技術(shù)發(fā)展概況制冷技術(shù)是為了滿足生產(chǎn)和生活需要產(chǎn)生和發(fā)展起來的。很早以前，人類利用天然冷源（冬季貯藏起來的冰雪）來保存新鮮食品，在夏季也用溫度較低的地下水來防暑降溫，這些方法還沿用至今。但是隨著生活和生產(chǎn)的需要，天然冷源已不能滿足實際的要求，迫使人們?nèi)崿F(xiàn)人工制冷。在科學(xué)實驗中，人們發(fā)現(xiàn)了冰（雪）和鹽混合時有制冷效應(yīng)，并利用它來冷卻飲料或短期保存新鮮食品。這種方法一般稱為化學(xué)制冷。自從1834年英國人波爾金斯制成第一臺用乙醚作制冷劑的冷凍機(jī)以來，制冷技術(shù)不斷發(fā)展和完善，生產(chǎn)了建立在不同原理上工作的各種冷凍機(jī)，其中有1844年美國人高斯發(fā)明的空氣壓縮式的冷凍機(jī);1862年法國人卡爾里制成的吸收式冷凍機(jī);1874年瑞士人皮克首先制造了以二氧化硫作制冷劑的冷凍機(jī);同年德國人林杰發(fā)明了氨冷凍機(jī)，它成了公認(rèn)的冷凍機(jī)始祖，對制冷技術(shù)的實用化起了重大作用。以后又出現(xiàn)了以二氧化碳為制冷劑的冷凍機(jī)（1881年），蒸汽噴射式冷凍機(jī)（1890年），以氟利昂為制冷劑的冷凍機(jī)（1930年），它給冷凍機(jī)的發(fā)展開辟了新的道路。到了本世紀(jì)60年代，半導(dǎo)體制冷（又稱熱電或溫差電制冷）又獨樹一旗，成為制冷技術(shù)的新秀，對微型制冷器的發(fā)展起了推動作用。在制冷技術(shù)的發(fā)展道路上，蒸汽壓縮式制冷始終處于主導(dǎo)地位，溴化鋰吸收式制冷也廣泛應(yīng)用于賓館商場等舒適空調(diào)系統(tǒng)。從本世紀(jì)初開始，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，冷凍機(jī)出現(xiàn)了多種類型，機(jī)器轉(zhuǎn)速提高使設(shè)備緊湊，制冷劑性能逐步優(yōu)化，有利得到更低的溫度，系統(tǒng)逐步完善并實現(xiàn)自動控制。這些進(jìn)步，都促使制冷技術(shù)發(fā)展成為一個成熟的工程領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中占有一定的地位。在我國，制冷技術(shù)的迅速發(fā)展還是近30年來的事，由于社會主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展和人民生活水平的提高，促使制冷技術(shù)加快步伐，向世界先進(jìn)水平靠近。目前，我國的制冷工業(yè)已建立了完整體系，已能生產(chǎn)各種類型多規(guī)格的冷凍機(jī)。特別是電冰箱的生產(chǎn)值得一提，在短短的近5年內(nèi)，我國電冰箱工業(yè)經(jīng)歷了試制、引進(jìn)、開拓的道路，一舉成為電冰箱生產(chǎn)大國，其產(chǎn)品質(zhì)量可以與日本、美國、意大利等國媲美。

第二節(jié)制冷技術(shù)的應(yīng)用制冷技術(shù)的應(yīng)用范圍及涉及的溫度區(qū)域非常廣寬，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活，從接近于絕對零度的最低溫到室溫或更高。制冷的應(yīng)用范圍一般可分為三個溫區(qū):⑴低溫區(qū)（約-100℃以下）主要用于氣體液化、低溫物理、超導(dǎo)和宇航研究。⑵中溫區(qū)（-100℃～+5℃）主要用于食品凍結(jié)和冷藏，化工和機(jī)械生產(chǎn)工藝的冷卻過程，冷藏運輸?shù)取＂歉邷貐^(qū)（＋5℃～50℃）主要用于空氣調(diào)節(jié)和熱泵設(shè)備。制冷技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)、國防、科研和日常生活方面的應(yīng)用，可以分為以下幾種:⑴在食品工業(yè)中應(yīng)用最早，由于肉、魚、禽蛋、蔬菜等易腐食品的生產(chǎn)有著很強(qiáng)的季節(jié)性，為了旺、淡季節(jié)的調(diào)劑及運輸，必須以冷藏手段來保存食品。冷藏庫、冷藏箱、冷藏運輸車船等都為此目的服務(wù)。另外，冷飲品的生產(chǎn)、釀酒和其他的食品生產(chǎn)過程，也都離不開制冷技術(shù)。⑵在工業(yè)生產(chǎn)上，制冷的應(yīng)用是極其廣泛的，例如石油化工、有機(jī)合成、基本化工（酸堿生產(chǎn)）等工業(yè)生產(chǎn)工藝流程中的分離、精煉、結(jié)晶、濃縮、提純、液化，反應(yīng)溫度控制等，都需要制冷技術(shù)。許多現(xiàn)代工業(yè)靠制冷空調(diào)獲得恒溫環(huán)境。⑶在農(nóng)業(yè)方面，耐寒品種的培植、微生物除蟲、冷凍精液保存、人造雨雪以及化肥生產(chǎn)等，也都離不開制冷技術(shù)。⑷在建筑工程及礦井、遂道施工過程中，常常用制冷來凍結(jié)土壤，造成凍土圍墻來防止進(jìn)水，或增加土壤的抗壓強(qiáng)度。工業(yè)和民用建筑的許多設(shè)施，需要空調(diào)設(shè)備，以保證室內(nèi)的溫濕度。⑸在國防、宇航的設(shè)備生產(chǎn)中，需要制冷技術(shù)來建立低溫環(huán)境，對零件和整機(jī)進(jìn)行低溫性能試驗。在現(xiàn)代通信、激光和紅外技術(shù)中，需要局部制冷或微型冷源。⑹在醫(yī)療衛(wèi)生方面，許多低溫手術(shù)、低溫麻醉、人工冬眠、血液和器官的保存等，都需要特種制冷技術(shù)，其中許多是應(yīng)用半導(dǎo)體制冷技術(shù)。⑺在體育方面，大型設(shè)施的環(huán)境空調(diào)、人工冰場等都要有大的制冷裝置。⑻在日常生活中，電冰箱、空調(diào)器等都是制冷技術(shù)的直接應(yīng)用?？梢赃@樣說，現(xiàn)代家庭生活與制冷技術(shù)有著極為密切的聯(lián)系。⑼制冷技術(shù)在科學(xué)研究上提供了合適的環(huán)境溫度和特種冷卻手段，在促進(jìn)科技進(jìn)步方面有著特殊的貢獻(xiàn)?？傊评浼夹g(shù)的應(yīng)用是極為廣泛的，其前景非常廣寬，也需要一支專門的技術(shù)隊伍為它服務(wù)。

第三章制冷劑、載冷劑和潤滑油第一節(jié)制冷劑概述制冷劑是冷凍機(jī)中的工作介質(zhì)，它在冷凍機(jī)系統(tǒng)中循環(huán)流動，通過自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換，從而實現(xiàn)制冷的目的。習(xí)慣上又稱制冷劑為制冷工質(zhì)。蒸汽冷凍機(jī)中的制冷劑在低溫下汽化，從被冷卻對象中吸取熱量，再在高溫下凝結(jié)，向環(huán)境介質(zhì)排放熱量。所以，只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用，多數(shù)制冷劑在大氣壓力和環(huán)境溫度下呈氣態(tài)。乙醚是最早使用的制冷劑，它易燃、易爆，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度（沸點）為34.5℃。1866年，威德豪森（Windhausen）提出使用作制冷劑。1870年，卡爾·林德（CarlLinde）對使用作制冷劑做出了貢獻(xiàn)，從此大型冷凍機(jī)中廣泛采用為工質(zhì)。1874年，拉烏爾·皮克特（RaulPicte）采用作制冷劑。和在歷史上曾經(jīng)是比較重要的制冷劑。1955年以后，使用的制冷劑絕大部分是氟利昂。氟利昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。在18世紀(jì)后期，人們就已經(jīng)知道了這類化合物的化學(xué)組成，但當(dāng)作制冷劑使用是湯姆斯·米杰里（ThomesMidgley）于1929～1930年間首先提出來的。最早使用的氟里昂工質(zhì)是R12。目前作制冷劑用的氟里昂主要是甲烷和乙烷的鹵代物。氟里昂工質(zhì)的種類很多，它們之間的熱力性質(zhì)有很大區(qū)別，但在物理、化學(xué)性質(zhì)上又有許多共同的優(yōu)點，例如:無毒、無味、不燃、不爆、熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性好，對金屬材料的腐蝕性小等等，所以，得到迅速推廣。一、對制冷劑的要求及其選用原則理想的制冷劑應(yīng)具有較好的熱力性質(zhì)和比較滿意的一般物理化學(xué)性質(zhì)。具體要求如下:1.在工作溫度內(nèi)有適當(dāng)?shù)膲毫蛪毫Ρ?。即希望蒸發(fā)壓力不低于大氣壓力，避免制冷系統(tǒng)的低壓部分出現(xiàn)負(fù)壓，外界空氣滲漏入系統(tǒng)，影響制冷劑性質(zhì)或加劇對設(shè)備材料的腐蝕或引起其他一些不良后果（如燃燒、爆炸）;冷凝壓力不要過高，以免設(shè)備過分笨重和壓縮機(jī)耗功過分增大;冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比（即壓縮比）不宜過大，以免壓縮終了溫度過高或輸氣系數(shù)降低。2.通常希望單位制冷量和單位容積制冷量比較大。因為對于冷量一定的裝置，大可減少制冷劑的循環(huán)量;大可減少壓縮機(jī)的輸氣量，故可縮小壓縮機(jī)的尺寸。這對大型制冷裝置是有意義的。但對于小型制冷裝置，壓縮機(jī)尺寸比較小，上述要求就沒有意義了。特別是離心式壓縮機(jī)，尺寸過小會帶來制造上的困難，因此必須采用和小的制冷劑。3.比功ω和單位容積壓縮功Wυ小，循環(huán)效率高。4.導(dǎo)熱系數(shù)大，這樣可以提高熱交換設(shè)備（如蒸發(fā)器、冷凝器、回?zé)崞鳌龋┑膫鳠嵯禂?shù)，減少傳熱面積，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。5.化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，制冷劑要經(jīng)得起蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)變化，使用中不變質(zhì)，不與潤滑油反應(yīng)，不腐蝕冷凍機(jī)構(gòu)件，在壓縮終了的高溫下不分解。6.絕熱指數(shù)要小，可使壓縮過程耗功減小，壓縮終了時氣體溫度不致過高，以免潤滑條件惡化（潤滑油粘性下降、結(jié)焦等現(xiàn)象）或制冷劑自身在高溫下分解。7.粘度、比重盡量小，這樣可減少制冷劑在系統(tǒng)中的流動阻力。8.臨界溫度較高，在常溫或普通低溫下能夠液化。而且希望臨界溫度比環(huán)境溫度高得較多，因為冷凝溫度接近臨界溫度時，膨脹損失很大，循環(huán)經(jīng)濟(jì)性降低。9.凝固溫度低、以免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。10.液體比熱小、可使膨脹過程損失減小。11.不燃燒、不爆炸、無毒，對金屬不起腐蝕作用，與潤滑油不起化學(xué)作用，高溫下不分解對人體無毒害。12.價格便宜，便于獲得。當(dāng)然，完全滿足上述要求的制冷劑是不存在的。各種制冷劑總是在某些方面有其長處，另一些方面又有不足。使用要求、機(jī)器容量和使用條件不同，對制冷劑性質(zhì)要求的側(cè)重面就不同，應(yīng)按主要要求選擇相應(yīng)的制冷劑。活塞式冷凍機(jī)要求制冷劑的汽化潛熱和單位容積制冷量要大，以利縮小機(jī)器的尺寸和減小制冷劑的循環(huán)量;離心式冷凍機(jī)要求制冷劑的分子量要大，以便提高級的壓縮比，在一定的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力范圍內(nèi)，使級數(shù)減少；封閉式壓縮機(jī)中，制冷劑與電極線相接觸，不能使用象氨一類會與銅起化學(xué)作用的制冷劑;石油、化學(xué)等工業(yè)用的冷凍機(jī)，系統(tǒng)制冷劑使用很大，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，常采用碳?xì)浠衔镒鳛橹评鋭?。二、制冷劑的分類與代號:1.制冷劑的分類:可當(dāng)作制冷劑的物質(zhì)很多，但工業(yè)上不過十余種。根據(jù)制冷劑在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（101.3kPa）條件下沸騰溫度的高低，一般可將其分為三類:高溫制冷劑，中溫制冷劑和低溫制冷劑。詳見表3-1所示。表3-1制冷劑按的分類類別（℃）環(huán)境溫度在30℃時的冷凝壓力(KPa)制冷劑舉例應(yīng)用舉例高溫制冷劑(或稱低壓制冷劑)>0約<300R11，R113，R114，R134a，R123，R21離心式冷凍機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)中溫制冷劑(或稱中壓制冷劑)-60～0-約在3000～2000R12，R22，R717，R134a，R142，R502通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式冷凍機(jī)，-60℃以上的制冷裝置低溫制冷劑(或稱高壓制冷劑)<-60約>2000R13，R14，R503，烴，烯復(fù)疊式制冷裝置的低溫級根據(jù)化學(xué)組成主要有三類:無機(jī)物:、、等。氟里昂:二氟二氯甲烷（R12）、二氟一氯甲烷（R22）、一氟三氯甲烷（R11）、四氟二氯乙烷（R114）、四氟乙烷(R134a)、三氟二氯乙烷(R123)等。碳?xì)浠衔?甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等。此外，某些環(huán)烷烴的鹵代物、鏈烯烴的鹵代物也可作制冷劑使用，例丁烷、二氟二氯乙烯等，但使用范圍遠(yuǎn)不如上述三類廣泛。2.制冷劑的符號表示:為了書寫方便，國際上統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”和后面的一組數(shù)字或字母作為制冷劑的簡寫符號。字母“R”表示制冷劑，后面的數(shù)字或字母則根據(jù)制冷劑的分子組成按一定的規(guī)則縮寫?？s寫規(guī)則為:(1)無機(jī)化合物無機(jī)化合物的簡寫符號規(guī)定為R7（）（）。括號中填入的數(shù)字是該無機(jī)物分子量的整數(shù)部分。例如:分子量的整數(shù)部分1718446444符號表示R717R718R744R764R744a上例中，因為和分子量的整數(shù)部分相同，為區(qū)別起見，規(guī)定用R744表示，R744a表示。(2)氟利昂和烷烴類烷烴化合物的分子通式為;氟利昂的分子通式為，它們的簡寫符號規(guī)定為R（m-1）（n+1）（x）B（z）。表3-2氟利昂制冷劑代號表化合物名稱分子式m、n、x、z的值簡寫符號一氟三氯甲烷二氟二氯甲烷二氟一氯甲烷四氟乙烷五氟一氯乙烷三氟一溴甲烷三氟二氯乙烷甲烷乙烷丙烷C2H2F4C2HF3Cl2m=1，n=0，x=1m=1，n=0，x=2m=1，n=0，x=2m=2，n=2，x=4m=1，n=0，x=5m=1，n=0，x=0，B=1m=2，n=1，x=4m=1，n=4，x=0m=2，n=6，x=0m=3，n=8，x=0R11R12R22R134aR115R13B1R123R50R170R290第二節(jié)常用制冷劑簡介一、制冷劑的性質(zhì)及用途1.水（）水的沸點100℃，冰點0℃。適用于制取0℃以上的溫度。水無毒、無味、不燃、不爆、來源廣，是安全而便宜的工質(zhì)。但水蒸汽的比容大，蒸發(fā)壓力低，使系統(tǒng)處于高真空狀態(tài)（例如，飽和水蒸汽在35℃時，比容為25，壓力為5.63KPa；5℃時，比容147，壓力0.00873bar）。由于這兩個特點，水不宜在壓縮式冷凍機(jī)中使用，只適合在空調(diào)用的吸收式和蒸汽噴射冷凍機(jī)中作制冷劑。2.氟利昂氟里昂制冷劑所具有的共性是無味;不易燃燒;毒性小，但含氯原子的氟里昂遇明火時能分解出劇毒的光氣（）;對金屬材料的腐蝕性小，但對橡膠、塑料有腐蝕作用;滲透性強(qiáng)，易泄漏，而且泄漏時不易被發(fā)現(xiàn);傳熱性能差;分子量大、比重大、流動性差，故在系統(tǒng)中循環(huán)時阻力損失較大，絕熱指數(shù)小，壓縮終溫低，單位容積制冷量小，制冷劑的循環(huán)量大;價格高。多用于中小型普通制冷裝置、低溫裝置及一些特殊要求的制冷裝置。(1)氟里昂12（二氟二氯甲烷，）R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29.8℃，凝固溫度為-155℃，是最早出現(xiàn)并已廣泛使用了50年左右的氟里昂制冷劑。與氨和R22相比，R12的壓力較低，壓縮終溫較低，單位容積制冷量較小，分子量很大。R12無色、無味、毒性小、不燃燒、不爆炸，對人體的生理危害小。它在空氣中含量達(dá)20%時，人才開始有感覺，容積濃度超過30%才能使人窒息。R12與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時，分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣。所以，有R12的地方，嚴(yán)禁明火和高溫。1)R12在水中的溶解度很小。0℃時，其溶解度不超過0.0026%，且溫度越低，溶解度越小。若含水量超過其溶解度，那么在低溫狀態(tài)下（0℃以下）很容易出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，同時含水會對金屬產(chǎn)生腐蝕作用。所以對使用R12的制冷系統(tǒng)，必須嚴(yán)格限制含水量:1)規(guī)定R12的產(chǎn)品中含水量不得超過0.0025%（見JB453-64）;2)制冷系統(tǒng)中的各設(shè)備、管道、機(jī)器等在充灌R12之前，都必須經(jīng)過干燥處理（必要時進(jìn)行烘干）。3)系統(tǒng)中要設(shè)置干燥器，及時除去運行中由于微量泄漏而帶入系統(tǒng)中的水分。此外，向系統(tǒng)充注R12時，也應(yīng)在鋼瓶和制冷系統(tǒng)之間加干燥器。純R12對金屬沒有腐蝕作用，但能腐蝕鎂和含鎂超過2%的合金，含水后，會產(chǎn)生鍍銅作用。R12對天然橡膠和塑料有膨潤作用，密封材料應(yīng)使用耐腐蝕的丁晴橡膠或氯醇橡膠。全封閉壓縮機(jī)中繞組導(dǎo)線要涂復(fù)聚乙烯醇縮甲醛樹脂絕緣漆。電機(jī)采用B級和E級絕緣。R12對油有無限的溶解度，由于這一特性，它在制冷系統(tǒng)的各部分中產(chǎn)生不同的影響:在冷凝器中，由于R12與油互溶，換熱器表面不會產(chǎn)生油膜而影響傳熱，在貯液器中，R12與油不出現(xiàn)分層，所以不能分離，R12與油一起進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中，R12不斷蒸發(fā)，而油卻積存下來，濃度越來越高，使蒸發(fā)溫度也越來越高，傳熱系數(shù)降低，由于油比R12輕，不能直接從底部放油，所以，蒸發(fā)器采用于式蛇管式，從上部供液，下部回汽，潤滑油連同回汽一道返回壓縮機(jī)。有上升回汽立管時，立管中的蒸汽要保證有足夠的帶油速度。在壓縮機(jī)的曲軸箱中，由于R12溶解在潤滑油中，影響油的粘度，所以應(yīng)采用高粘度的潤滑油。此外R12在曲軸箱的潤滑油中處于沸騰狀態(tài)，;壓力越低，溫度越高，液相中溶解的R12越少，因此，壓縮機(jī)啟動時，曲軸箱壓力突然降低，R12攜帶大量油滴從潤滑油中蒸發(fā)（沸騰）出來，使油粘度突然增加，造成曲軸箱油位下降并產(chǎn)生大量泡沫，同時潤滑油進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)也會產(chǎn)生種種不利影響，為此，壓縮機(jī)排氣管道上應(yīng)設(shè)高效油分離器，以使隨R12進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的潤滑油盡量少。R12的滲透力極強(qiáng)，很容易泄漏，故要求系統(tǒng)有嚴(yán)格的密封措施。檢漏可用肥皂水、鹵素噴燈和電子鹵素檢漏儀，肥皂水適用于系統(tǒng)安裝和有明顯泄漏時的檢驗。少量泄漏可用鹵素噴燈檢查，隨著泄漏量的增大，鹵素?zé)艋鹧娴念伾晌⒕G、淡綠變?yōu)樯罹G乃至紫色。微量泄漏可用電子鹵素檢漏儀，該儀器有極高的敏感度，每年幾毫克的泄漏量都能檢查出來。(2)氟里昂11（一氟三氯甲烷，）R11的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-23.7℃，凝固溫度為-111℃，可作為空調(diào)或熱泵裝置中的工質(zhì)使用，因為它的分子量很大，單位容積制冷量小，所以選用離心式壓縮機(jī)。R11中含3個氯原子，故毒性比R12大，穩(wěn)定性不如R12，遇明火和高溫時更易分解出光氣，因此使用R11時同樣嚴(yán)禁明火和高溫。R11的溶水性、溶油性以及對金屬的作用都與R12大致相似。傳熱性與R22差不多，粘性比R12、R22要大得多。(3)R134a（四氟乙烷）R134a已被應(yīng)用于替代R12。它的消耗臭氧的潛能值為0。R134a不可燃，且蒸發(fā)器和冷凝器都在正壓下工作，R134a標(biāo)準(zhǔn)沸點為－26.16℃。R134a和材料有很好的相容性，因此機(jī)器的密封、墊圈、電動機(jī)繞組等都無需改變。R134a可以在家用冰箱、汽車空調(diào)中代替R12，也可以在離心式壓縮機(jī)中代替R11，但是效率比R11要低一些。R134a與礦物類潤滑油不相溶。在原有機(jī)器中，要用R134a代替R12，必須清除機(jī)內(nèi)的礦物潤滑油，更換油過濾器，換入專用的脂類潤滑油。(4)R123(三氟二氯乙烷)R123可以用來替代R11，它的消耗臭氧的潛能值為0.02。根據(jù)蒙特利爾議定書，R123將于2030年1月1日前削減完。因此R123只能被看作離心式冷凍機(jī)R11的過渡性替代物。與R11相比，使用R123，冷凍機(jī)容量將減少0～15％，能耗要增加6％～8％，如果用R123改造原來使用R11的冷凍機(jī)，機(jī)器的非金屬零件，如墊圈、密封圈需要更換。R11的潤滑油與R123相容，因此潤滑油不需要更換。二、使用制冷劑的注意事項1.各種制冷劑，物理化學(xué)性質(zhì)各不相同，在不同的溫度下，都有不同的飽和壓力:在常溫下，有的壓力高，有的壓力低。一般所用的制冷劑都是貯存在專用的鋼瓶內(nèi)，貯存氨液的鋼瓶事先是以60大氣壓（表壓）進(jìn)行水壓試驗，所用的鋼瓶都必須定期作耐壓試驗，貯存不同制冷劑的鋼瓶其檢驗壓力也不同。并且瓶上刷以不同的顏色，以示區(qū)別（氨瓶黃色、氟瓶為銀灰色），同時注明縮寫代號或名稱，防止用錯。2.貯存不同制冷劑的鋼瓶不能互相調(diào)換使用。存放制冷劑的鋼瓶切勿放在太陽下曝曬和靠近火焰及高溫的地方，同時在運輸過程中防止鋼瓶相互碰撞，以免造成爆炸的危險。3.鋼瓶上的控制閥常用一帽蓋或鐵罩加以保護(hù)，使用后須注意把卸下的帽蓋或鐵罩重新裝上，以防在搬運受碰擊而損壞.4.當(dāng)鋼瓶中制冷劑用完時，應(yīng)立即關(guān)閉控制閥，裝上帽蓋，以免漏入空氣或水氣。5.制冷劑應(yīng)避免觸及皮膚，更不能觸及眼睛.6.發(fā)現(xiàn)制冷劑有大量滲漏時，必須把門窗打開，否則會引起人的窒息.7.從系統(tǒng)中將制冷劑抽出壓入鋼瓶，鋼瓶就得到充分冷卻，而且制冷劑的充裝注量只能占鋼瓶容積的60%左右為宜，讓其在常溫下膨脹有一定的余地。第三節(jié)載冷劑在蒸汽壓縮式或吸收系統(tǒng)中，可以把蒸發(fā)器置于冷室中，通過制冷劑蒸發(fā)直接冷卻被冷卻對象。如果被冷卻對象離蒸發(fā)器較遠(yuǎn)，可以用載冷劑來傳遞冷量，載冷劑先在制冷劑蒸發(fā)器處被冷卻，獲得冷量，然后再用泵輸送到各個需要冷量的地方，采用載冷劑的優(yōu)點在于可以將制冷劑限制在一個小的制冷系統(tǒng)范圍內(nèi)，使冷凍機(jī)房中需要的管子和接頭減少，從而減小泄漏的可能性;生產(chǎn)廠可直接將整機(jī)安裝好，用戶只需要在現(xiàn)場安裝載冷劑管道即可，同時采用載冷劑也易于解決冷量的控制和分配問題。大容量、集中供冷的制冷裝置都采用載冷劑。1.對載冷劑性質(zhì)的要求用作載冷劑的物質(zhì)應(yīng)在所需要的溫度下保持液態(tài)。要求載冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)時，不凝固、不揮發(fā)、對設(shè)備無腐蝕'對人體無危害、載冷量大、耗功小。因此載冷劑應(yīng)具備如下性質(zhì):(1)載冷劑蒸汽與空氣混合后，不會燃燒或爆炸;無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，在大氣條件下不分解、不氧化、不改變其物理性質(zhì)。(2)在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)，它的凝固點應(yīng)低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，沸點越高越好。(3)比重小、粘度小、傳熱性能好。比重小、粘度小，可以減少載冷劑的流動阻力;傳熱性能好，對于一定的載冷量，所需載冷劑的流量小。2.常用的載冷劑根據(jù)不同的載冷溫度，載冷劑可以是水、無機(jī)鹽水溶液或有機(jī)物。各種載冷劑能夠載冷的最低溫度受其凝固點的限制。⑴水空調(diào)中水是最適宜的載冷劑。機(jī)房中產(chǎn)生出6-7℃的冷水送到建筑物的冷器或其他形式的換熱器中，供空調(diào)、降溫使用。此外，冷水還可直接噴入空氣，進(jìn)行空氣的溫、濕度調(diào)節(jié)，水作載冷劑只適用于載冷溫度在0℃以上的場合。⑵無機(jī)鹽水溶液無機(jī)鹽水溶液有較低的凝固溫度，適于在中、低溫制冷裝置中載冷。最廣泛使用的氯化鈣（）水溶液，也有使用氯化鈉（）和氯化鎂（）水溶液的。⑶有機(jī)物載冷劑有機(jī)物載冷劑可列舉幾例如下。1)甲醇（）、乙醇（）和它們的水溶液甲醇的冰點為-97℃，乙醇的冰點為-117℃。它們的純度比重和比熱都比鹽水低，但可以得到更低的載冷溫度。甲醇和乙醇具有燃燒性，應(yīng)采取防止措施;尤其在室溫下當(dāng)機(jī)器不運行時，更需特別小心。甲醇比乙醇的水溶液粘性稍大一些。2)高醇水溶液:乙二醇、丙二醇和丙三醇的水溶液。丙三醇（甘油）是極穩(wěn)定的化合物，其水溶液無腐蝕性、無毒，可以和食品直接接觸，是良好的制冷劑。乙二醇與丙二醇水溶液的特性相似。它們的共晶溫度可達(dá)-60℃左右（這時醇的濃度為0.6），比重和比熱大，溶液粘度高，略有毒性，但無危害。3)純有機(jī)液純有機(jī)液如二氯甲烷（R30）、三氯乙烯（R1120）和一氟三氯甲烷（R11）。它們的凝固點分別為-97.1℃、-86.7℃和-111℃，特點是比重大、粘度小、比熱小。可用來得到更低的載冷溫度。第四節(jié)潤滑油在壓縮機(jī)中，潤滑油的功能主要有:⑴潤滑相互摩擦的零件表面，使摩擦表面完全被油膜分隔開，從而降低壓縮機(jī)的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損。⑵帶走摩擦熱量，使摩擦零件的溫度保持在允許范圍內(nèi)。⑶帶走金屬摩擦表面的磨屑。⑷利用油壓作為控制卸載機(jī)構(gòu)的液壓動力。潤滑油器制冷劑接觸時的特性1.粘度:粘度是潤滑油的一個主要性能指標(biāo)，不同的制冷劑要求使用不同粘度的潤滑油，壓縮機(jī)中潤滑油的粘度應(yīng)適當(dāng)。粘度過大會使壓縮機(jī)的摩擦功率增大，啟動力矩也增大，粘度過小會使軸承不能建立所需要的油膜。潤滑油的粘度隨溫度的變化很大（例如溫度由50℃升高到100℃，礦物油的粘度值降低到原來的1/3～1/6）。在冷凍機(jī)中要求選用粘度隨溫度變化小的潤滑油。高速壓縮機(jī)曲軸箱油溫較高，在連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，氟里昂對潤滑油粘度影響不大。但當(dāng)長期停車后，曲軸箱中“潤滑油-氟里昂”混合物的壓力增加，而溫度降至周圍環(huán)境溫度。此時，氟里昂在潤滑油中含量增加，使曲軸箱油位增高而粘度下降。當(dāng)冷凍機(jī)重新啟動時，曲軸箱壓力迅速下降，致使?jié)櫥椭兄评鋭┓序v而產(chǎn)生大量泡沫。冷凍機(jī)吸入大量泡沫可使曲軸箱失油，并可能產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。所以，在制冷系統(tǒng)設(shè)計時要采取一些必要措施防止上述事故發(fā)生。例如增加蒸發(fā)器到壓縮機(jī)之間的回油措施，曲軸箱槽內(nèi)加裝電加熱器等。電加熱器用于啟動前先將槽中的油加溫，使混合在油中的制冷劑蒸發(fā)掉，然后再啟動壓縮機(jī)。2.溶解性各種制冷劑溶解于潤滑油的程度是不相同的，大致可分為三類:⑴不溶于潤滑油的制冷劑R717（氨），R13，R14和R744（二氧化碳）等。潤滑油在低溫時的粘度、密度和其他性能不會改變。如果使用這些制冷劑，必須加強(qiáng)冷凍機(jī)與冷凝器之間的油分離器作用。要加設(shè)蒸發(fā)器到壓縮機(jī)之間的回油設(shè)備。⑵少量溶于潤滑油的制冷劑，如R22。一般來說，溫度降低，溶解愈小。所以，在低溫蒸發(fā)器中，當(dāng)溫度降低到某一程度，潤滑油與R22就會分成兩層，油漂浮在制冷劑上面，從而影響制冷劑的蒸發(fā)率，而且阻礙油被吸回壓縮機(jī)去。這種現(xiàn)象，石蠟族潤滑油尤其嚴(yán)重。因此，R22制冷劑常用環(huán)烴族潤滑油。多年來，有些廠家在R22的冷凍機(jī)（尤其是半封閉和全封閉冷凍機(jī)）中采用聚硅酸丁腈類合成機(jī)油，它與R22能在-80℃以上的溫度范圍內(nèi)完全溶解，所以，在蒸發(fā)器始終不會形成R22與機(jī)油分離的兩層，系統(tǒng)可以不用分油器。⑶無限溶于潤滑油的制冷劑有R11，R12，R21，R113和R500等。這些制冷劑在過冷狀態(tài)時，能與潤滑油以任何比例相互溶解。潤滑油是一種高溫蒸發(fā)的液體，制冷劑中溶油量愈多，會使制冷劑在定壓下的沸點升高。換句話說，要保持沸點不變，則要降低蒸發(fā)壓力，這里引起單位容積制冷量的下降。3.凝固點潤滑油在試驗條件下冷卻到停止流動時的溫度，稱為凝固點。測定方法可見國標(biāo)GB510-65。潤滑油中溶有制冷劑時，凝固點會降低。4.濁點潤滑油中開始折出石蠟（滑油變混濁）時的溫度稱為濁點。濁點測定標(biāo)準(zhǔn)可見SYB260E65規(guī)定。當(dāng)潤滑油混有制冷劑時，其濁點會下降。國產(chǎn)冷凍機(jī)潤滑油，按50℃時其運動粘度大小分為13、18、25、30、40和60等牌號。制冷技術(shù)的基本原理第一節(jié)制冷技術(shù)的研究內(nèi)容和理論基礎(chǔ)現(xiàn)代制冷技術(shù)飛速發(fā)展，制冷方法多種多樣。在實踐中，人們不斷總結(jié)經(jīng)驗，逐步創(chuàng)立了一套比較完善的制冷理論體系，確立了制冷技術(shù)的理論基礎(chǔ)。制冷技術(shù)的研究內(nèi)容可概括為三個方面：1.研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán)，并對制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)的分析和計算。2.研究制冷劑的性質(zhì)，從而為冷凍機(jī)提供性能滿意的工質(zhì)。機(jī)械制冷要通過制冷劑熱力狀態(tài)的變化才能實現(xiàn)，故制冷劑的熱物理性質(zhì)是進(jìn)行循環(huán)分析和計算的基礎(chǔ)。此外，為了使制冷劑能在實際中很好地應(yīng)用，還必須掌握它們的一般物理化學(xué)性質(zhì)。3.研究實現(xiàn)制冷循環(huán)所必須的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，它們的工作原理、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算以及各種制冷裝置的流程組織，系統(tǒng)配套計算。此外還有熱絕緣問題，制冷裝置自動化問題等等。上述前兩個方面構(gòu)成了制冷的理論基礎(chǔ)。第三方面的內(nèi)容涉及到了具體的機(jī)器、設(shè)備與裝置。第二節(jié)制冷循環(huán)的概念冷凍機(jī)中使用的工作介質(zhì)為制冷劑。制冷劑在冷凍機(jī)中循環(huán)流動，且不斷地與外界發(fā)生能量交換，即不斷地從冷卻對象中吸取熱量，向環(huán)境介質(zhì)排放熱量，制冷劑一系列狀態(tài)變化過程的綜合稱為制冷循環(huán)。1.蒸氣壓縮制冷循環(huán)的基本原理大氣壓下液態(tài)氨在-33.3℃下蒸發(fā)，1千克氨可從周圍吸取1367千焦的熱量。因此將液態(tài)氨貯存在容器中，將口打開，可以認(rèn)為這就是最簡單的制冷裝置。氨的蒸發(fā)溫度低于容器周圍溫度，從而降低容器周圍的環(huán)境溫度。這種裝置的制冷劑發(fā)散到大氣中，不能再回收，因此是不經(jīng)濟(jì)的。另外，低于-33.3℃的溫度是不能獲得的。但是，如果設(shè)置了適當(dāng)?shù)难b置，不僅可以回收制冷劑，再次使用，而且如能控制蒸發(fā)壓力，則可不受-33.3℃的限制，而能獲得各種的蒸發(fā)溫度。即，如能將液態(tài)氨保持在0.2410MPa（絕對）的壓力下，則其飽和溫度（也即蒸發(fā)溫度）為-15℃，蒸發(fā)潛熱為1311.81kJ/kg。而在0.4379MPa（絕對）時，蒸發(fā)溫度為0℃，蒸發(fā)潛熱為1261.56kJ/kg。為使制冷劑的狀態(tài)由液體變?yōu)檎魵饣蛴烧魵庾優(yōu)橐后w，只要改變制冷劑的壓力即可。若制冷劑容器的周圍溫度，高于制冷劑壓力下的飽和溫度，則制冷劑蒸發(fā)，并從周圍吸熱；若制冷劑蒸發(fā)成蒸氣，而制冷劑容器的周圍溫度低于與制冷劑壓力相當(dāng)?shù)娘柡蜏囟?，則制冷劑凝結(jié)。氨以及其他制冷劑，例如R11、R12等的壓力、比容、溫度、焓、熵等參數(shù)，可從標(biāo)準(zhǔn)制冷劑性能表（GB系列標(biāo)準(zhǔn)）查得。將氨蒸氣在1.5850MPa（絕對）壓力下加以冷卻，它可在與此壓力相當(dāng)?shù)娘柡蜏囟?0℃下凝結(jié)。此時應(yīng)從氨蒸氣中除去的凝結(jié)熱為1099.8kJ/kg。在完全的蒸氣壓縮冷凍機(jī)中，應(yīng)設(shè)置蒸發(fā)器、壓縮機(jī)和冷凝器。蒸發(fā)器中制冷劑得到蒸發(fā)，然后由壓縮機(jī)將蒸汽抽出，使蒸發(fā)器內(nèi)壓力保持一定，并將蒸氣從低壓側(cè)送往高壓側(cè)。制冷劑蒸氣在冷凝器中放出熱量（凝結(jié)熱），即可重新變成液體。此外還需要設(shè)置高壓下儲存液體制冷劑的貯液器，以及調(diào)節(jié)高低壓間液體制冷劑流量的膨脹閥。2.離心式冷凍機(jī)的蒸氣壓縮制冷循環(huán)離心式冷凍機(jī)的制冷循環(huán)，制冷劑蒸氣的壓縮靠的是離心力，就好象空氣在離心式或鼓風(fēng)機(jī)中受壓縮一樣。因為借助于離心力壓縮，而不象在氣缸中由活塞來壓縮，所能升高的壓力比較小。因此離心式制冷的制冷劑，應(yīng)該選用壓縮比稍為低一些的。離心式冷凍機(jī)的冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)組成一體，安裝在一個基座上。利用鹽水或水等載冷劑，將負(fù)荷從用戶處帶入蒸發(fā)器。3.單級壓縮冷凍機(jī)的組成和工作過程圖4—1示出典型冷水機(jī)組的流程圖。它表示出機(jī)組的設(shè)備、控制閥門、設(shè)備與閥門的管道連接、以及各種監(jiān)測儀表和安全閥等。這一流程可以說是典型的單級壓縮蒸氣冷凍機(jī)的工作流程。圖4-1FJZ-170冷水機(jī)組流程圖壓縮機(jī)2-冷凝器3-蒸發(fā)器4-熱交換器5-干燥過濾器6-電磁閥7-熱力膨脹閥8-干式蒸發(fā)器圖4-6所示冷水機(jī)組的主要設(shè)備、閥門及其所起作用如下：(1)壓縮機(jī)是用來壓縮和輸送氣體，使蒸發(fā)器中產(chǎn)生的R22低壓蒸氣被壓縮到冷凝壓力，并迫使R22在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。（2）冷凝器是用來使被壓縮到冷凝壓力的R22冷卻并凝結(jié)為液體，冷凝時放出的熱量被冷卻水帶走。（3)熱力膨脹閥是用來使R22液體節(jié)流降壓，并同時起控制流量的作用，以適應(yīng)冷量負(fù)荷的變化。（4)熱交換器是利用R22低壓蒸氣的低溫，使由冷凝器出來的R22液體過冷，以防在膨脹閥前汽化，干燥過濾器是用來清除R22液體中的水分和機(jī)械雜質(zhì)，免使閥孔被堵塞或在膨脹閥．中產(chǎn)生冰塞。（5）在蒸發(fā)器中，R22液體在低壓低溫條件下蒸發(fā)吸熱，使冷水(或稱冷媒水)的溫度降低，可用于空氣調(diào)節(jié)或某些生產(chǎn)工藝過程。（6）系統(tǒng)中設(shè)有幾個截止閥，通過它們的啟閉，可以使制冷系統(tǒng)連通或斷開，其中電磁閥同熱力膨脹閥連用，以防停機(jī)后R22液體繼續(xù)流入蒸發(fā)器引起下次開機(jī)時的液擊；另有兩個閥門，分別用來充入R22和排除系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體(主要是空氣)。（7）系統(tǒng)中還裝有壓力表和溫度計，用來監(jiān)測冷水、冷卻水和R22的壓力和溫度，此外，冷凝器上還裝有安全閥，當(dāng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥能自動開啟，將部分R22蒸氣放掉。圖4—1所示冷水機(jī)組的設(shè)備和閥門雖然較多，但對完成制冷循環(huán)來說，起主要作用的只有四件：壓縮機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發(fā)器。它們在制冷循環(huán)中是缺一不可的。氣液熱交換器雖對完成制冷循環(huán)有一定的影響，但不是基本設(shè)備。因為不用氣液熱交換器同樣可以完成制冷循環(huán)，只是循環(huán)特性有所不同。這些設(shè)備的類型是比較多的，例如冷凍機(jī)有活塞式、回轉(zhuǎn)式和離心式，冷凝器有水冷式和空冷式，蒸發(fā)器有冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器，而可使制冷劑液體節(jié)流降壓的設(shè)備有熱力膨脹閥、浮球調(diào)節(jié)閥、手動節(jié)流閥及毛細(xì)管等多種(通稱為節(jié)流機(jī)構(gòu))。但從熱力學(xué)角度考慮，制冷劑在其中所進(jìn)行的熱力過程是基本上相同的。圖4－2所示單級壓縮冷凍機(jī)的工作過程簡述如下：在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的壓力為p0的制冷劑蒸氣，首先被壓縮機(jī)吸入并絕熱地壓縮到冷凝壓力pk；然后進(jìn)入圖4－2單級壓縮式冷凍機(jī)原則性系統(tǒng)圖冷凝器中，被冷卻水(或空氣)冷卻而凝結(jié)成壓力為pk的高壓液體，制冷劑液體經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)絕熱膨脹，壓力降低到蒸發(fā)壓力p0，同時降溫到蒸發(fā)溫度f。，變成氣液兩相混合物，然后進(jìn)入蒸發(fā)器中，在低溫下吸取被冷卻對象(液體載冷劑或空氣)的熱量而蒸發(fā)成蒸氣。這樣，便完成了制冷循環(huán)。在低溫下吸取被冷卻物體的熱量，連同壓縮機(jī)的功轉(zhuǎn)化的熱量一起，轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)。由以上所述可以看出，單級壓縮蒸氣制冷具有如下的特點：①制冷設(shè)備需組成一個封閉系統(tǒng)，制冷劑在其中循環(huán)流動，并在一次循環(huán)中要連續(xù)兩次發(fā)生相變(一次冷凝、一次蒸發(fā))。②實現(xiàn)制冷循環(huán)的推動力來自壓縮機(jī)，在它同節(jié)流機(jī)構(gòu)的配合作用下，將制冷系統(tǒng)分為低壓和高壓兩個部分。在低壓部分中，通過蒸發(fā)器向被冷卻物體吸熱；在高壓部分中，通過冷凝氣向環(huán)境介質(zhì)放熱；③制冷劑蒸氣只經(jīng)過一次壓縮，從蒸發(fā)壓力p0壓縮到冷凝壓力pk。4.制冷循環(huán)中的溫度與壓力如前所述，在制冷循環(huán)中，制冷劑狀態(tài)由液體變?yōu)檎魵?，再由蒸氣變?yōu)橐后w。蒸發(fā)器和冷凝器中各保持一定的壓力，使在一定的溫度下進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝。即在飽和狀態(tài)下，制冷劑的蒸發(fā)或冷凝溫度一定，由此可相應(yīng)地求得蒸發(fā)與冷凝壓力。在相反情況下，若已知蒸發(fā)與冷凝壓力，也可求得蒸發(fā)與冷凝溫度。蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)處于氣液體共存狀態(tài)。如果加熱，則制冷劑液蒸發(fā)而成制冷劑蒸氣；將制冷劑蒸氣冷卻，取走其熱量，制冷劑蒸氣凝結(jié)而液化。在這些狀態(tài)變化中，壓力保持不變。蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度，必須低于被冷卻液（載冷劑）的出口溫度。對離心式冷凍機(jī)，一般取溫差LTD（出口溫度與蒸發(fā)溫度之差）為4～8℃。用作空調(diào)時，大多要求冷媒水出口溫度為5℃。LTD取得過大，蒸發(fā)溫度到0℃以下，就有凍結(jié)的危險。所以最好在蒸發(fā)溫度為0℃以上的情況下來選擇LTD。對于離心式冷凍機(jī)，冷凝溫度取得比冷卻水溫度高4～8℃。蒸發(fā)與冷凝壓力當(dāng)然可根據(jù)蒸發(fā)與冷凝溫度分別確定。制冷劑蒸氣的狀態(tài)變化與熱的傳遞有關(guān)。從液相變?yōu)闅庀嗟恼舭l(fā)，要從周圍介質(zhì)取得熱量；從氣相變?yōu)橐合嗟哪Y(jié)，要向周圍介質(zhì)散發(fā)熱量。制冷劑在完全變?yōu)闅庀嗷蛞合嘀?，溫度是一定的。此時傳送的熱量完全用于狀態(tài)變化。與此相應(yīng)，將飽和蒸氣進(jìn)一步加熱或?qū)柡椭评鋭┮哼M(jìn)一步冷卻，使溫度相應(yīng)上升或下降所需的熱量稱為顯熱，也就是沒有狀態(tài)變化而只有溫度變化時加熱或冷卻熱量。第三節(jié)吸收式制冷原理1.吸收式冷凍機(jī)的工質(zhì)吸收式冷凍機(jī)的工質(zhì)除了制冷劑外，還需要有吸收劑，兩者組成工質(zhì)對。制冷劑用來制冷，吸收劑用來吸收產(chǎn)生制冷效果后形成的制冷劑蒸氣，以完成制冷循環(huán)。吸收式冷凍機(jī)的工質(zhì)通常用二元溶液，由沸點不同的兩種物質(zhì)組成，以低沸點組分作制冷劑，高沸點組分作吸收劑。對制冷劑的要求，與壓縮式冷凍機(jī)相同。對吸收劑則要求具有下列特性。(1)在相同的壓力下，其沸點比制冷劑高，且差值越大越好。(2)具有強(qiáng)烈地吸收制冷劑的能力，即具有吸收比它溫度低的制冷劑蒸氣的能力。(3)無臭、無毒、不燃燒、不爆炸、安全可靠。(4)價格低廉，容易獲得。(5）對普通金屬材料的腐蝕性小。要尋找一種二元溶液都滿足上述要求是比較困難的。但有些基本條件，比如溶液中兩組分沸點相差大則是必要的，不然就不可能作為吸收式冷凍機(jī)的工質(zhì)?，F(xiàn)在用作吸收式冷凍機(jī)工質(zhì)的有兩種：溴化鋰水溶液和氨水溶液。溴化鋰水溶液由固體的溴化鋰溶解于水中而成。它對普通的金屬材料具有較強(qiáng)的腐蝕性，是其一大缺點，必須采取相應(yīng)的防腐措施。氨水溶液是氣態(tài)的氨溶解于水中而成的。它的許多性質(zhì)仍然和氨相近。例如，純氨是無色的，有刺激性臭味，對鋼無腐蝕作用。氨水溶液的性質(zhì)也是如此。在常壓下，氨的沸點為-33.4℃，水的沸點為100℃。兩者相差不是很大，故在發(fā)生器產(chǎn)生的氨蒸氣中，還含有一定量的水分，因此必須采取精餾的方法，才能得到純凈的氨。這是氨水溶液作為吸收式冷凍機(jī)工質(zhì)的最大缺點。此外，氨對人體有害，空氣中含有過量的氨（超過0.5%～0.8%），會引起人體中毒，這也是氨水工質(zhì)的缺點。2.溴化鋰溶液的性質(zhì)1）一般性質(zhì)溴化鋰溶液由固體溴化鋰溶解于水中而成。溴化鋰是堿族元素鋰（Li）和鹵族元素溴（Br）的化合物。無水溴化鋰是白色塊狀、無毒、無臭、有咸苦味，在空氣中因極易吸收水蒸氣而難于保存。無水溴化鋰的性質(zhì)如下：分子式：LiBr分子量：86.856成分：Li7.99%，Br92.01%相對密度：3.464（25℃）熔點：549℃沸點：1265℃固體溴化鋰可含有一個、二個或三個分子的結(jié)晶水，此外還會含有一些雜質(zhì)，如硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、重金屬等。水是接觸最多，最熟悉的物質(zhì)。用它作為制冷劑，具有汽化潛熱大（約2520kJ/kg）、傳熱系數(shù)高、無毒、無味、不燃燒、不爆炸、容易獲得、價格低廉等優(yōu)點。缺點是在常壓下沸點高，當(dāng)蒸發(fā)溫度降低時，蒸發(fā)壓力相應(yīng)降低，蒸汽的比容很大。此外，水在0℃時就會結(jié)冰，因此，用它作制冷劑時，所能達(dá)到的低溫僅限于0℃以上。溴化鋰溶液通常是由溴氫酸（HBr）和氫氧化鋰（LiOH）通過中和反應(yīng)來制取，因而溶液中可能含有雜質(zhì)，如氨、氯化物等。若雜質(zhì)含量過高，會損害機(jī)器的性能。因此，用于冷凍機(jī)的溴化鋰溶液應(yīng)符合下列要求：性狀：無色透明液體、無毒、有咸苦味、濺在皮膚上微癢。濃度：50%±1%堿度：PH值為9.0～10.5雜質(zhì)最高含量：氯化物0.5%；硫酸鹽0.05%；溴酸鹽0.3%無反應(yīng)；氨（NH3）0.001；鋇（Ba）0.001；鈣（Ca）0.005；鎂（Mg）0.001。溴化鋰溶液是無色透明液體、沒有毒性，大氣情況下對普通碳鋼具有較強(qiáng)的腐蝕性。一般產(chǎn)品出廠前已加入緩蝕劑鉻酸鋰（LiCrO4），使溶液呈黃色，且有輕微毒性，切忌入口。由于溶液呈堿性，在空氣中能吸收二氧化碳而析出碳酸鋰沉淀，因而應(yīng)密封儲存。圖4-3溴化鋰溶液的結(jié)晶圖2)溶解度：溶解度是飽和溶液的濃度。溴化鋰極易溶解于水，常溫下飽和溶液的濃度可達(dá)60%左右。圖4-3所示為溴化鋰溶液的結(jié)晶曲線，也稱溶解度曲線。圖中，縱軸表示結(jié)晶溫度，橫軸表示溶液的濃度。曲線上任意一點均表示溶液處于飽和狀態(tài)。它的左上方為液相區(qū)，溶液不會有結(jié)晶體出現(xiàn)；右下方是固液混合區(qū)，溶液處于該區(qū)域的任何一點時，都會有結(jié)晶體析出。由圖示可知，溴化鋰溶液中是否有晶體析出，取決于溫度和濃度兩個狀態(tài)參數(shù)。作為冷凍機(jī)的工質(zhì)，溴化鋰溶液應(yīng)始終處于液體狀態(tài)，無論是運行或是停機(jī)期間，都不允許有晶體析出。3）密度溶液的濃度越高，溫度越低，溶液的密度越大。4)粘度在一定的溫度下，隨著濃度的增加，粘度急劇增大；在一定濃度下，隨著溫度降低，粘度增大。粘度的大小對溶液的流動狀態(tài)有很大影響。5）表面張力表面張力與溫度和濃度有關(guān)：濃度不變時，隨溫度的升高而降低；溫度不變時，隨濃度的增大而增大。6）導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)與溫度和濃度有關(guān)：濃度不變時，隨溫度的升高而增大；溫度不變時，隨濃度的增大而降低。7）飽和蒸汽壓：溴化鋰溶液的飽和蒸汽壓較小，或者說它的吸濕性很強(qiáng)。在一定溫度下，濃度越高，飽和蒸汽壓越??；在一定濃度下，隨著溫度的升高而增大。3.溴化鋰溶液的腐蝕性與防腐措施溴化鋰溶液對金屬是一種較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，對用于溴化鋰吸收式冷凍機(jī)的碳鋼、銅等金屬材料，都具有較強(qiáng)的腐蝕性。這不但影響到機(jī)器的使用壽命，而且腐蝕產(chǎn)生的氫氣和鐵銹等雜物，也會影響機(jī)組的性能和正常運轉(zhuǎn)。因此，充分認(rèn)識溴化鋰溶液的腐蝕性，進(jìn)而提出防腐措施，對于發(fā)展溴化鋰吸收式冷凍機(jī)具有重要意義。大量試驗研究表明，溴化鋰溶液對碳鋼和紫銅引起腐蝕的主要原因是氧的作用，因此，隔絕氧氣是最根本的防腐措施。此外，在溶液中添加適量的緩蝕劑，如0.2%左右的鉻酸鋰，并使溶液的堿度維持在一定的范圍內(nèi)（PH值9.5～10.3），對于抑制溴化鋰溶液對金屬材料的腐蝕也有重要作用。4.溴化鋰吸收式制冷的基本原理把D（如圖4-4a所示）放在加熱器F上加熱，同時把A放在水槽E中冷卻，D內(nèi)的溶液溫度升高，其中的水分不斷蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的蒸汽經(jīng)過管道C進(jìn)入容器A內(nèi)冷凝。于是D內(nèi)的液面由于水分的失去而降低，而A中出現(xiàn)了凝結(jié)水的聚集，液面逐漸升高。當(dāng)D中溴化鋰溶液的濃度達(dá)到與A內(nèi)的冷凝壓力相對應(yīng)的平衡濃度時，停止加熱。圖4－4溴化鋰吸收式制冷的基本原理把D移入E，把A移入水槽B中，如圖4-4b所示。由于D被冷卻，其中的溴化鋰溶液吸收水蒸汽的能力增強(qiáng)，于是D中的蒸汽被溴化鋰溶液吸收，D及A中的壓力降低，于是A中的水蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，把水槽B中水的熱量帶走，使水的溫度降低。但當(dāng)D中的溴化鋰溶液達(dá)到與其濃度相對應(yīng)的飽和溫度時，蒸發(fā)制冷過程就停止了。如此反復(fù)進(jìn)行上述操作，就能把水槽B中的熱量帶走，達(dá)到制冷的目的。由上述可知，為了實現(xiàn)吸收制冷，首先需要從溴化鋰溶液中獲取制冷劑，并將它冷凝成冷劑水，然后使其在低壓下蒸發(fā)，用以產(chǎn)生制冷效應(yīng)。所以吸收制冷必須包括發(fā)生(通過加熱溶液獲取制冷劑)，冷凝(將發(fā)生出來的冷劑蒸汽冷凝成冷劑水)，蒸發(fā)(在低壓下蒸發(fā)吸熱以實現(xiàn)制冷)，吸收(吸收蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的冷劑蒸汽)這樣幾個過程。這就是吸收制冷的基本工作過程。圖4—4所示的裝置中，容器D是為了實現(xiàn)發(fā)生及吸收過程，可稱之為發(fā)生—吸收器，容器D是為了實現(xiàn)冷凝和蒸發(fā)過程，可稱之為冷凝—蒸發(fā)器。其操作過程是交替進(jìn)行的，所以不能連續(xù)地獲得冷量。5．溴化鋰吸收式冷凍機(jī)的工作原理實際應(yīng)用的溴化鋰吸收式冷凍機(jī)的工作原理，可用圖4—5來說明。這一系統(tǒng)是連續(xù)工作的。為了實現(xiàn)上述的四個過程，系統(tǒng)中設(shè)置有四個主要設(shè)備：發(fā)生器，冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器。為了提高熱能的利用程度，系統(tǒng)中還設(shè)有溶液熱交換器。為使冷凍機(jī)能連續(xù)工作，工質(zhì)中的溶液及制冷劑——水能在各換熱設(shè)備中進(jìn)行有秩序的循環(huán)，還裝設(shè)有屏蔽泵(發(fā)生器泵、吸收器泵和蒸發(fā)器泵)以及相應(yīng)的連結(jié)管道及閥門等。圖4－5溴化鋰吸收式冷凍機(jī)的原理圖1－溶液熱交換器2－發(fā)生器泵3－吸收器泵4－蒸發(fā)器泵5－吸收器6－蒸發(fā)器7－發(fā)生器8－冷凝器9－U形管在溴化鋰吸收式冷凍機(jī)正常工作時，發(fā)生器與冷凝器的壓力較高，通常將它們設(shè)在一個密封的簡體內(nèi)，稱為高壓筒。蒸發(fā)器和吸收器的壓力較低，密封于另一個簡體內(nèi)，稱為低壓筒。兩筒之間通過節(jié)流裝置及溶液管道連接在一起。在發(fā)生器中，濃度較低的溴化鋰溶液被加熱介質(zhì)加熱，溫度升高，并在一定的壓力下沸騰，使溶液內(nèi)的水分解析出來，形成冷劑蒸汽，溶液則被濃縮。在發(fā)生器中進(jìn)行的這一過程稱為發(fā)生過程。這一過程中有熱量的交換與物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。由發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，被冷凝器中通過的冷卻水冷卻而凝結(jié)成冷劑水。這個過程稱為冷凝過程。該過程中的冷凝壓力與冷卻水的溫度有關(guān)。為使蒸發(fā)器中冷劑水的蒸發(fā)過程連續(xù)進(jìn)行，蒸發(fā)過程中形成的冷劑蒸汽必須及時被吸收，這就得依靠吸收器中所要進(jìn)行的吸收過程。由發(fā)生器中濃縮后的濃溶液進(jìn)入吸收器，受到吸收器中冷卻水的冷卻，使之溫度降低。這種濃度高、溫度低的溶液具有強(qiáng)烈吸收冷劑蒸汽的能力，用它將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的冷劑蒸汽及時吸收掉，從而形成了稀溶液。這樣，一方面使蒸發(fā)過程可持續(xù)的進(jìn)行，使冷量不斷輸出，另一方面也就保證了發(fā)生器中連續(xù)不斷地對稀溶液的要求。吸收器中所進(jìn)行的過程，伴隨有熱量的交換與質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。為了強(qiáng)化這一過程，也設(shè)有吸收器泵，使溶液進(jìn)行循環(huán)。吸收器中所得到的稀溶液，再由發(fā)生器泵送往發(fā)生器中，這樣，冷凍機(jī)就完成了一個制冷循環(huán)。在冷凍機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)有一個溶液熱交換器。它的作用在于回收熱量，減少損失。從循環(huán)過程可知，從發(fā)生器出來的濃溶液溫度較高，為了在吸收器中吸收冷劑蒸汽，還要把它再冷卻，使之溫度降低。另一方面，由吸收器送往發(fā)生器的稀溶液溫度較低，在發(fā)生器中必須首先加熱，才使它達(dá)到發(fā)生冷劑蒸汽的溫度。因此，令發(fā)生器出來的濃溶液與吸收器出來的稀溶液在熱交換器中進(jìn)行熱量交換，不僅可以減少吸收器中冷卻水帶走的熱量，又可以減少發(fā)生器的加熱量，使機(jī)組熱效率得到提高。制冷系統(tǒng)的輔助裝置第一節(jié)冷卻塔一、冷卻塔降溫原理冷卻塔就是使水蒸發(fā)及對流換熱，從而達(dá)到降低水溫目的的裝置。冷卻塔使高溫水均勻地在填料片上形成水膜，一般利用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，使水與周圍空氣對流換熱，同時一部分水蒸發(fā)，隨著空氣的對流帶走，這樣就降低了水溫。冷卻塔按用途可分標(biāo)準(zhǔn)型冷卻塔和工業(yè)型冷卻塔。標(biāo)準(zhǔn)型冷卻塔設(shè)計溫差5℃，進(jìn)水37℃，出水32℃，入風(fēng)口濕球溫度27℃，大氣壓為9.94×104Pa。冷卻塔根據(jù)水、氣相對流向，分為逆流式和橫流式兩種。逆流式冷卻塔水從上往下，氣從下往上;橫流式冷卻塔水從上往下，氣是水平從外向內(nèi)。二、冷卻塔的基本形式冷卻塔風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)有電機(jī)直接傳動、皮帶減速傳動和齒輪傳動等型式。冷卻塔使用電機(jī)應(yīng)有防水設(shè)施。如果所使用電機(jī)是低速電機(jī)，電機(jī)就可以直接拖動風(fēng)機(jī)，如果是高速電機(jī)那就需要用皮帶輪或齒輪減速機(jī)構(gòu)減速，需要定期檢查或更換皮帶。如用齒輪減速機(jī)構(gòu)，就需要定期補(bǔ)油和換油。冷卻塔風(fēng)機(jī)葉片一般用鋁合金或玻璃鋼制作。風(fēng)機(jī)葉片有些可以調(diào)整安裝角度，以改變風(fēng)量的大小。在安裝或檢修風(fēng)機(jī)時，必須將葉片表面清理干凈，并應(yīng)做平衡試驗。冷卻塔填料采用阻燃性良好的改性聚氯乙烯材料制成，其表面做成各式各樣凸起與凹陷，目的是使水在其表面布水均勻，降低水的流速、增大其與空氣接觸換熱面積等，冷卻塔填料應(yīng)排列整齊，間隙均勻，防止陽光曝曬及霜凍，以減緩其老化。逆流式旋轉(zhuǎn)布水器，應(yīng)保證布水管正常運轉(zhuǎn)。布水管管端與塔體間隙應(yīng)為50mm，布水管與填料間隙不小于20mm，布水管開口方向正確，孔口光滑，旋轉(zhuǎn)時無明顯擺動。橫流塔采用池式布水，布水槽應(yīng)水平，孔口應(yīng)光滑，最小積水深度為50mm，以防局部水量少或缺水，降低冷卻塔冷卻效果。冷卻塔下有盛水槽，冷卻塔運行時，盛水槽必須有一定水位，水位太高時，減小了水從塔頂下落的時間，也減少了填料的散熱面積;水位太低時，氣流會從填料與水面之間的空隙，直接穿過，降低換熱效果，這時也容易使循環(huán)水泵吸入空氣，影響系統(tǒng)的正常運行，要保證盛水槽經(jīng)常保持理想的水位，就必須將溢流口與自動補(bǔ)水浮球閥的高度調(diào)整好。冷卻塔下有排污閥。應(yīng)定期的測試?yán)鋮s循環(huán)水的PH值或水中污物的含量，適當(dāng)?shù)嘏诺粢徊糠治鬯a(bǔ)充干凈水。如果冬季冷卻塔長期不用，必須將管路之循環(huán)水全部排除，避免冬季結(jié)冰造成龜裂.盛水盤下的排污管隨時打開，以便雨水、溶雪能夠流出。冷卻塔在停機(jī)一段時間后重新運轉(zhuǎn)，此時應(yīng)該檢查馬達(dá)絕緣情況。第二節(jié)制冷設(shè)備的輔助設(shè)備制冷設(shè)備除了壓縮機(jī)外，還有蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流膨脹閥、抽氣回收裝置、抽灌裝置、抽真空設(shè)備等輔助設(shè)備。只有這些設(shè)備都能很好地運行，整個系統(tǒng)才能很好地運轉(zhuǎn)，才能達(dá)到制冷的目的。一、蒸發(fā)器蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中的一種熱交換設(shè)備，是制冷劑在低溫下吸熱的熱交換器。在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在較低的溫度下沸騰，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，并吸收冷凍水的熱量。所以蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中制取冷量和輸出冷量的設(shè)備。蒸發(fā)器實際上也是管殼式換熱器，但其上部有一層擋液板。蒸發(fā)器中管束一般是銅質(zhì)的，水走管內(nèi)，冷媒在管外，一般情況下，冷媒液面高度低于銅管束高度，即有一兩層冷水管沒有浸設(shè)在冷媒液體中，而是通過沸騰后的冷媒氣使水過冷。蒸發(fā)器上擋液板防止冷媒氣體中的小液滴進(jìn)入壓縮機(jī)中，發(fā)生液擊現(xiàn)象。蒸發(fā)器銅管外面一般都有滾制花紋，以此來增大換熱面及冷媒側(cè)換熱系數(shù)，蒸發(fā)器內(nèi)側(cè)易結(jié)水污，定期清洗水垢能夠防止換熱效果降低。二、冷凝器在制冷系統(tǒng)中，冷凝器是一個制冷劑向外放熱的熱交換器。自壓縮機(jī)經(jīng)油分離器來的制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器后，將熱量傳遞給周圍介質(zhì)--水或空氣，自身因受冷卻凝結(jié)為液體，由于自然界中水的溫度一般較低，所以水冷式冷凝器的冷凝溫度比較低，對壓縮機(jī)的制冷能力和運行的經(jīng)濟(jì)性都比較有利。目前制冷系統(tǒng)中大多采用這種冷凝器。水冷式冷凝器中使用的冷卻水可以一次流過，也可以循環(huán)使用，當(dāng)使用循環(huán)水時，需建有循環(huán)水冷卻塔或冷卻水池，使離開冷凝器的冷卻水得到再冷卻，以便循環(huán)使用。冷凝器的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)與蒸發(fā)器基本相同，但其上部不是擋液板而是排汽擋板，可防止高速汽流直接沖向銅管束，該擋板也用于良好地分配制冷劑汽體，以取得最佳傳熱效果。三、不凝性氣體排放和冷媒回收裝置:低壓制冷劑冷凍機(jī)組中，壓縮機(jī)進(jìn)口處于真空狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組運行、檢修和停車時，不可避免地有空氣、水分或其它不凝結(jié)氣體等滲透到機(jī)組內(nèi)部?？諝獾冗_(dá)到過量而又未及時排出時，會引起冷凝器頂部壓力急劇升高，使制冷量降低，制冷效果下降，功耗增加，甚至?xí)鹬鳈C(jī)停車，采用抽氣回收裝置，隨時排除機(jī)組內(nèi)的不凝性氣體，并把混入氣體中的制冷劑回收。第六章冷凍站的安全運行知識1.冷凍站房應(yīng)布局合理，通路暢通，通風(fēng)散熱良好，廠房整潔、衛(wèi)生。2.廠房內(nèi)擺放的冷媒桶，冷媒盛裝時不得超過4/5，冷媒桶應(yīng)蓋嚴(yán)，不得見明火，不得放在陽光下爆曬。3.冬季要嚴(yán)格檢查室外管道保溫情況，對冷卻塔的防凍加熱系統(tǒng)要在入冬前檢查修復(fù)，保證完好的備用狀態(tài)。操作加熱系統(tǒng)時，要適當(dāng)加熱，不可將水溫加的太高，以防填料受熱變形，影響冷卻效果，水溫以水不凍結(jié)為宜。4.冷凍機(jī)運行期間，要適當(dāng)調(diào)整負(fù)荷，防止冷凍機(jī)在喘振區(qū)域內(nèi)運行。5.有報警故障顯示時，要立即處理，或上報并使機(jī)組處于停運狀態(tài)，若機(jī)組不能自動停機(jī)而故障運行時，應(yīng)趕快通知電氣人員拉閘斷電，防止冷凍機(jī)及主電機(jī)燒壞。6.運行參數(shù)始終要在規(guī)定范圍內(nèi)。7.嚴(yán)禁站內(nèi)電器設(shè)備淋水，以免破壞絕緣、造成觸電事故。8.站內(nèi)所有電氣設(shè)備都應(yīng)可靠接地。除以上所列各項外，站內(nèi)設(shè)備都應(yīng)符合有關(guān)安全規(guī)定，運行操作人員在操作設(shè)備時嚴(yán)格遵守本專業(yè)操作規(guī)程的有關(guān)內(nèi)容。第七章冷凍機(jī)的運行與操作第一節(jié)壓縮機(jī)啟動前的準(zhǔn)備和檢查一、壓縮機(jī)的空氣運轉(zhuǎn)對于大修后的壓縮機(jī)，在經(jīng)過拆卸、清洗，檢查測量，裝配完畢之后，一般應(yīng)該進(jìn)行空氣運轉(zhuǎn)?？諝膺\轉(zhuǎn)（即機(jī)械運轉(zhuǎn)）是機(jī)組投入制冷運轉(zhuǎn)前的預(yù)備運轉(zhuǎn)，保持機(jī)內(nèi)壓力為50-70Kpa（絕對壓力），空運轉(zhuǎn)前，預(yù)先對油進(jìn)行加熱。主電機(jī)反轉(zhuǎn)將會引起機(jī)組嚴(yán)重的機(jī)械損傷，故最初應(yīng)當(dāng)點動，從電動機(jī)尾端的窺視窗確認(rèn)電動機(jī)的的旋轉(zhuǎn)方向，絕對禁止反轉(zhuǎn)。空氣運轉(zhuǎn)按下列順序進(jìn)行1.合上電源開關(guān);2.使油位處于正常（油位計中間偏低位置）;3.啟動油泵、油壓升高、油溫正常（40℃以上）;4.主電機(jī)啟動。待主電機(jī)轉(zhuǎn)動約1秒鐘后，立即按“停止”按鈕，在主電機(jī)慢轉(zhuǎn)期間，從主電機(jī)尾端的窺視窗確認(rèn)主電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，同時聽機(jī)內(nèi)有無異常聲響，各部位的振動是否正常，等電機(jī)完全停下來時，記錄慣性動轉(zhuǎn)時間，1分鐘以上為正常。5.確認(rèn)無異常后，使機(jī)組投入空氣運轉(zhuǎn)?？諝膺\轉(zhuǎn)不得超過5分鐘（因這時主電機(jī)和潤滑油均無冷媒冷卻，長期運行，電動機(jī)和油都會過熱，從而產(chǎn)生機(jī)械損傷）。在這段時間內(nèi)，確認(rèn)各部位的振動是否小于0.03mm，回轉(zhuǎn)體無碰撞，供油壓力能否調(diào)整至規(guī)定壓力，確認(rèn)完畢后，機(jī)組停止運轉(zhuǎn)，在主電機(jī)停車后，油泵還要繼續(xù)運轉(zhuǎn)4分鐘。二、壓縮機(jī)啟動前的準(zhǔn)備壓縮機(jī)啟動前對下列各項檢查并確認(rèn):1.油箱油位正確;2.油溫正確（機(jī)組大修后初次投運時應(yīng)先將油加熱到40℃以上;長期停車時油加熱器一直投入工作，應(yīng)自覺將油溫保持在50～55℃之間）。油溫過高，油的粘度會降低，影響潤滑效果;油溫過低，油的粘度太大，且油中含冷媒量太大，也會影響潤滑效果。3.蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑液位在規(guī)定范圍內(nèi)略偏高，因為運行時，液位會有所下降。4.機(jī)內(nèi)壓力正確，機(jī)組運行前，機(jī)組內(nèi)是負(fù)壓。冬天由于氣溫低，壓力較低，夏季由于高溫下冷媒大量揮發(fā)，壓力會偏高。5.壓縮機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉全閉，如有旁通閥，旁通閥也處在全閉的位置（若接線或機(jī)器內(nèi)無異常時，上次停車后導(dǎo)葉和自動閥會自動回復(fù)到全閉位置）。6.檢查操作盤和啟動器都正常，設(shè)定參數(shù)都正確。7.蒸發(fā)器和冷凝器通水后，由排氣閥將水室和水管中的空氣排出。8.啟動油泵，油壓應(yīng)正常。9.確認(rèn)冷水泵、冷卻水泵和冷卻塔運行正常，水量及水溫符合額定值。第二節(jié)冷凍機(jī)的啟動當(dāng)進(jìn)行完上節(jié)的各項檢查后，未發(fā)現(xiàn)任何異常，然后就可以啟動壓縮機(jī)，在啟動壓縮機(jī)時，應(yīng)按照以下程序去進(jìn)行。1.按壓縮機(jī)的啟動按鈕;2.觀察操作盤上的電流指示及聽壓縮機(jī)及主電機(jī)部位的聲響。⑴壓縮機(jī)剛一啟動，其電流先是達(dá)到滿量程（其實電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于量程值。正常啟動時，啟動電流是電機(jī)額定電流的5～7倍，降壓啟動時，啟動電流是電機(jī)額定電流的2～3倍）然后，約5～10秒，電流降到正常運行電流。一般壓縮機(jī)剛一啟動，還未帶負(fù)荷，電流不超過額定值的30%，滿載后，電流達(dá)額定電流，長期運行，運行電流不能超過額定電流的110%，否則就要停車，做必要的檢查。⑵啟動時，注意聽壓縮機(jī)及主電機(jī)軸承、齒輪、葉輪等轉(zhuǎn)動部位的聲響，如果這些部位有異常聲響，必須馬上停車，做必要的判斷及檢查，以免造成重大的設(shè)備損傷。⑶檢查并調(diào)整油壓及油溫。因為油壓影響油量，油溫影響油的粘度。如油壓及油溫不正常，長時間運行壓縮機(jī)，必會造成設(shè)備的重大損傷。⑷檢查冷凍水進(jìn)出口溫度。⑸檢查冷卻水進(jìn)出口溫度。⑹檢查蒸發(fā)壓力。⑺檢查冷凝壓力。⑻再次檢查蒸發(fā)器制冷劑液位、油箱油位、抽氣回收裝置液位、制冷量控制裝置的油杯油位。⑼檢查水泵的電流、水泵出口壓力（揚程）。⑽檢查冷卻塔運行情況。當(dāng)上面十項檢查及調(diào)整完畢后，壓縮機(jī)啟動工作也就結(jié)束了。冷凍機(jī)組啟動完成后，機(jī)組會按照冷凍水出口溫度自動進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)，在運行過程中根據(jù)工藝需要只需改變冷凍水出水溫度即可。第三節(jié)冷凍機(jī)組的停運冷凍機(jī)組的停車一般有手動停車、自動停車、異常停車，下列分別予以討論:一、手動停車:手動按“停止”按鈕，切斷主接觸器，冷凍機(jī)就會停止運轉(zhuǎn)。吸氣導(dǎo)流葉片同時關(guān)閉，準(zhǔn)備下一次的啟動，這時應(yīng)使油加熱器的電源一直保持通電，以防油溫太低，機(jī)組不能及時投運，接著停止冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)，并關(guān)閉相應(yīng)的閥門，如果冷凍機(jī)停運后，僅僅冷水泵長時間運轉(zhuǎn)，就有可能引起冷水溫度及機(jī)內(nèi)壓力過高的現(xiàn)象。油泵在冷凍機(jī)停運后約5～10分鐘停止運轉(zhuǎn)。手動停車后應(yīng)該確認(rèn)油箱油量是否正常，其它機(jī)械及電器部分是否正常，是否具備再次啟動的條件。二、自動停車當(dāng)冷負(fù)荷減少，以致冷水溫度過低（一般為3℃）時，冷凍機(jī)就會自動停車。自動停車后，應(yīng)按照手動停車的程序做必要的操作和檢查，保證下一次開車的順利進(jìn)行。三、異常停車:冷凍機(jī)在運行期間，由于外界條件及機(jī)組本身內(nèi)部出現(xiàn)異常情況時，保護(hù)動作，異常指示燈亮或者報警信號出現(xiàn)，機(jī)組會自動停運。異常停運時，請不要立即復(fù)位，更不能隨意啟動，應(yīng)及時通知有關(guān)技術(shù)人員，檢查確認(rèn)，必要時對其檢修，等確認(rèn)無誤后方可再開機(jī)。第八章熱力學(xué)基礎(chǔ)知識及伯努利方程第一節(jié)理想氣體的基本定律及狀態(tài)方程氣體定律是表示在氣體狀態(tài)發(fā)生變化時，氣體的基本狀態(tài)參數(shù)、、三者之間的關(guān)系。在壓力不太高（與大氣相比），溫度不太低（與該氣體的液化溫度比）時，做了一系列氣體性能實驗，發(fā)現(xiàn)：1．一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變時，氣體各狀態(tài)下的壓力與比容成反比（玻義耳—馬略特定律）。即=常數(shù)，或P1V1==……2．一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)壓力不變時，氣體在各狀態(tài)下的比容與絕對溫度成正比（蓋·呂薩克定律）即/=常數(shù)，或==……3．一定質(zhì)量的氣體，在容積不變的條件下，氣體溫度越高，壓力越大，氣體在各狀態(tài)下的絕對溫度與壓力成正比（查理定律）即=常數(shù)，或＝=……實驗證明，不同氣體遵守上述三個公式的范圍是不同的，可以假設(shè)一種在任何情況下完全符合上述三個公式的氣體存在，這種氣體稱為理想氣體。根據(jù)分子運動論分析，所謂理想氣體，就是指這樣一種假想的氣體，其分子本身不占有體積，分子之間沒有相互作用力。實際上理想氣體是不存在的，它只是實際氣體的近似描述，其近似程度與氣體狀態(tài)及種類有關(guān)。如空氣、氮氣、氫氣等，在壓力不太高，溫度不太低時，它們的性質(zhì)近于理想氣體性質(zhì)，可作為理想氣體看待。根據(jù)上述三個關(guān)系式，可得到理想氣體在狀態(tài)變化時，壓力、溫度、比容之間的關(guān)系，理想氣體狀態(tài)方程為：=8-1式中—氣體常數(shù)[/（mol.k)]。氣體常數(shù)的物理意義是在恒壓下，受熱上升1K時，1mol理想氣體所作膨脹功。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol的任何氣體的體積都是=22.4L。所以對1mol的任何氣體來說，是一個普遍適用于任何氣體的常數(shù)，叫通用氣體常數(shù)，用來表示。的數(shù)值和、、的單位有關(guān)。在法定單位中=8.314J/（mol.K)。第二節(jié)熱力學(xué)基本定律一、內(nèi)能物質(zhì)（氣體或混合氣體）由分子組成，這些分子總是在不停地運動而具有動能，分子間還因有作用力存在而具有位能。物質(zhì)內(nèi)部具有的動能和位能（各種能量）之和叫做物質(zhì)的內(nèi)能，量的符號用Ｕ表示。因為分子的動能取決于工質(zhì)的絕對溫度，分子的位能取決于分子間的平均距離，即工質(zhì)的比容，所以工質(zhì)的內(nèi)能是由它的溫度和比容決定的。當(dāng)氣體狀態(tài)變化時，內(nèi)能也發(fā)生變化。所以內(nèi)能也是狀態(tài)參數(shù)。對照“比容”的名稱，常采用“比內(nèi)能”，量的符號用表示，能的單位和功的單位相同都是J（焦耳）。功和能是兩個密切聯(lián)系的物理量。外力對物體做功的過程，實質(zhì)就是能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程。也就說，功是能的轉(zhuǎn)化的度量。功可以改變物體的內(nèi)能。但是做功并不是改變物體內(nèi)能的唯一形式。沒有做功而使內(nèi)能改變的過程叫做熱量傳遞。能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種；做功和熱傳遞。兩種方式雖然不同，但得到的結(jié)果相同。所以做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，它們都可表示物體內(nèi)能的變化。二、熱量和冷量熱量是物體內(nèi)部分子所具有的能量變化的一種度量，如果分子運動的動能增加，反映出溫度升高。用符號表示，單位是。用比熱容計算某一過程吸熱量或放熱量較為方便。如對kg物質(zhì)加熱，該物質(zhì)比熱容為，溫度由升到，其吸熱量為：(kJ)8-2應(yīng)當(dāng)指出，氣體的比熱容并非常數(shù)，而與溫度，壓力有關(guān)。即在壓力高，溫度低時比熱容值有所增加。通常情況下，比熱容受壓力影響不大，往往可以忽略；而受溫度影響則較顯著，應(yīng)予以考慮。為了獲得并維持低溫，將熱量自系統(tǒng)排至外界，這部分熱量習(xí)慣上稱為冷量。三、熱力學(xué)第一定律1．在物理學(xué)中曾告訴我們，一個物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生位移，我們說這個力對物體做了功