《制冷循環(huán)原理》課件

制冷循環(huán)原理制冷循環(huán)是指利用工質(zhì)循環(huán)過程吸熱和放熱實(shí)現(xiàn)制冷的一種技術(shù)，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)等設(shè)備。課程大綱11.制冷循環(huán)概述介紹制冷循環(huán)的概念、原理和應(yīng)用。22.制冷循環(huán)的基本過程詳細(xì)講解壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)四個(gè)基本過程。33.制冷系統(tǒng)的分類介紹常見的制冷系統(tǒng)類型及其工作原理。44.制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析制冷系統(tǒng)的性能指標(biāo)和影響因素。制冷循環(huán)概述核心技術(shù)制冷循環(huán)是現(xiàn)代空調(diào)、冰箱、冷庫等制冷設(shè)備的核心技術(shù)，利用制冷劑的物理性質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移，達(dá)到降溫的目的。應(yīng)用廣泛制冷循環(huán)技術(shù)應(yīng)用廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、生活消費(fèi)、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，為人類生活帶來便利和福祉。基礎(chǔ)原理制冷循環(huán)主要包括壓縮、冷凝、膨脹、蒸發(fā)四個(gè)基本過程，通過制冷劑在不同狀態(tài)下的熱量交換，完成制冷功能。制冷循環(huán)的工質(zhì)制冷劑制冷劑是制冷循環(huán)中吸收和釋放熱量的介質(zhì)。它們在循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生相變，在蒸發(fā)器中吸收熱量，在冷凝器中釋放熱量。特性理想的制冷劑應(yīng)具有較低的沸點(diǎn)、較高的汽化潛熱、較低的粘度和良好的熱傳導(dǎo)性能。分類制冷劑通常分為氟利昂、氨、二氧化碳、烴類等多種類型。制冷循環(huán)的基本過程1壓縮壓縮機(jī)將制冷劑蒸汽壓縮成高溫高壓蒸汽2冷凝高溫高壓蒸汽在冷凝器中釋放熱量，凝結(jié)成液體3膨脹液態(tài)制冷劑通過膨脹閥，壓力降低，部分液體蒸發(fā)4蒸發(fā)低溫低壓制冷劑在蒸發(fā)器中吸收熱量，蒸發(fā)成蒸汽制冷循環(huán)利用制冷劑的相變過程來實(shí)現(xiàn)降溫。整個(gè)過程包含四個(gè)主要階段：壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)。壓縮過程吸氣制冷劑在壓縮機(jī)吸氣口被吸入，此時(shí)制冷劑處于低溫低壓狀態(tài)。壓縮壓縮機(jī)對制冷劑進(jìn)行壓縮，使制冷劑的溫度和壓力升高。排氣壓縮后的高溫高壓制冷劑被排出壓縮機(jī)，進(jìn)入冷凝器。冷凝過程1高溫高壓氣體進(jìn)入冷凝器，熱量傳遞給周圍介質(zhì)。2氣體溫度降低逐漸冷卻并凝結(jié)成液體。3液體壓力下降冷卻后液體流入膨脹閥。冷凝過程是制冷循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，它將壓縮后的高溫高壓氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏馗邏阂后w。膨脹過程1膨脹閥膨脹閥的作用是將高壓、高溫的制冷劑減壓降溫。制冷劑通過膨脹閥時(shí)，由于壓力的突然降低，會(huì)發(fā)生汽化，并吸收周圍環(huán)境的熱量。2節(jié)流作用膨脹閥可以通過調(diào)節(jié)閥門的大小來控制制冷劑流量，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)器中的制冷劑量，進(jìn)而控制制冷系統(tǒng)的制冷量。3汽化過程制冷劑經(jīng)過膨脹閥后，會(huì)發(fā)生汽化，變成低溫、低壓的蒸汽，為蒸發(fā)器提供冷源。蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程是制冷劑吸收熱量的過程，在這個(gè)過程中，低溫低壓的制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量，發(fā)生汽化，并從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。1制冷劑吸收熱量制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量。2制冷劑汽化制冷劑從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。3溫度降低被冷卻對象的溫度降低。4制冷劑氣體制冷劑氣體被壓縮機(jī)吸入。蒸發(fā)過程是制冷循環(huán)中最重要的環(huán)節(jié)之一，制冷劑在蒸發(fā)過程中吸收熱量，并將其帶走，從而實(shí)現(xiàn)降溫效果。制冷循環(huán)的能耗分析制冷循環(huán)的能耗主要取決于制冷劑的類型、壓縮機(jī)的效率以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。能耗主要集中在壓縮機(jī)上，壓縮機(jī)消耗的能量用于將制冷劑壓縮，并將其輸送到冷凝器。其他因素，例如冷凝器和蒸發(fā)器的熱交換效率，也會(huì)影響能耗。30%~50%能耗制冷系統(tǒng)能耗占整個(gè)建筑能耗的30%~50%，非常可觀。10%~20%節(jié)能通過合理設(shè)計(jì)和改進(jìn)，制冷系統(tǒng)的能耗可以降低10%~20%，節(jié)省能源成本。15%~20%效率提高制冷循環(huán)效率15%~20%，可以有效減少運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。制冷循環(huán)的效率計(jì)算制冷循環(huán)效率是指制冷量與能耗的比值，也稱為制冷系數(shù)(COP)。COP越高，制冷循環(huán)效率越高，意味著用更少的能量獲得更多的制冷量。制冷系統(tǒng)的分類按制冷劑類型制冷系統(tǒng)可分為氟利昂制冷系統(tǒng)、氨制冷系統(tǒng)、二氧化碳制冷系統(tǒng)等，不同的制冷劑具有不同的特性，適用于不同的應(yīng)用場景。按壓縮機(jī)類型制冷系統(tǒng)可以分為往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等，不同的壓縮機(jī)類型具有不同的性能特點(diǎn)，適用于不同的制冷量和制冷溫度要求。按應(yīng)用領(lǐng)域制冷系統(tǒng)可以分為家用空調(diào)、商用空調(diào)、工業(yè)制冷系統(tǒng)等，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ评湎到y(tǒng)有不同的要求，例如制冷量、制冷溫度、運(yùn)行可靠性等。按循環(huán)方式制冷系統(tǒng)可以分為蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)、吸收式制冷系統(tǒng)等，不同的循環(huán)方式具有不同的工作原理和特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益要求。各類型制冷系統(tǒng)的工作原理制冷系統(tǒng)類型多樣，但工作原理基本相似。常見類型包括：蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)、吸收式制冷系統(tǒng)和空氣制冷系統(tǒng)。蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)利用制冷劑的相變過程進(jìn)行制冷，其核心部件包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。吸收式制冷系統(tǒng)則利用溶液吸收制冷劑的特性進(jìn)行制冷，其核心部件包括吸收器、發(fā)生器、冷凝器和蒸發(fā)器?？諝庵评湎到y(tǒng)直接利用空氣作為制冷劑，其工作原理是通過壓縮空氣降低其溫度，然后將冷空氣送入冷藏空間。常見制冷系統(tǒng)構(gòu)件介紹壓縮機(jī)制冷劑蒸汽，提升壓力，溫度冷凝器高溫高壓氣體，散熱，冷凝成液體膨脹閥控制制冷劑流量，降低壓力，溫度蒸發(fā)器低溫低壓液體，吸收熱量，蒸發(fā)成氣體壓縮機(jī)的工作原理壓縮機(jī)是制冷循環(huán)的核心部件。它將低溫低壓的制冷劑氣體吸入，然后通過機(jī)械壓縮，使其變成高溫高壓的制冷劑氣體。壓縮機(jī)將制冷劑氣體從低壓狀態(tài)提升到高壓狀態(tài)，為制冷劑在冷凝器中釋放熱量創(chuàng)造條件。壓縮機(jī)的工作原理是利用機(jī)械能將制冷劑氣體壓縮，從而提高制冷劑的壓力和溫度。壓縮機(jī)的類型有很多，常見的有往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等。冷凝器的作用和結(jié)構(gòu)冷凝器的作用冷凝器是制冷循環(huán)中的關(guān)鍵部件，它將制冷劑從高溫高壓的氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏馗邏旱囊簯B(tài)，并釋放熱量至環(huán)境中?？諝饫淠骺諝饫淠骼每諝庾鳛槔鋮s介質(zhì)，常見于家用冰箱和空調(diào)等小型制冷系統(tǒng)。水冷式冷凝器水冷式冷凝器使用水作為冷卻介質(zhì)，適用于大功率制冷系統(tǒng)，例如工業(yè)制冷設(shè)備。膨脹閥的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)膨脹閥是一種自動(dòng)控制制冷劑流量的裝置，它根據(jù)蒸發(fā)器入口的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑的流量，以確保蒸發(fā)器始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。膨脹閥的結(jié)構(gòu)主要包括閥體、閥芯、彈簧和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。閥芯通過彈簧和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制制冷劑的流量，當(dāng)蒸發(fā)器入口溫度降低時(shí)，膨脹閥會(huì)自動(dòng)開啟，增加制冷劑流量，反之則關(guān)閉。膨脹閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)靈敏、操作方便，能夠根據(jù)蒸發(fā)器的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑流量，有效提高制冷系統(tǒng)的效率。蒸發(fā)器的工作過程1制冷劑吸收熱量制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，吸收周圍環(huán)境的熱量，降低環(huán)境溫度。2環(huán)境溫度降低蒸發(fā)器內(nèi)部的制冷劑吸收熱量后，蒸發(fā)溫度降低，導(dǎo)致周圍環(huán)境溫度下降。3制冷劑氣化制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收熱量后，從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài)，完成蒸發(fā)過程。制冷劑的選擇和應(yīng)用性能指標(biāo)制冷劑的性能指標(biāo)對制冷系統(tǒng)的效率和性能起著至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵指標(biāo)包括制冷劑的沸點(diǎn)、蒸發(fā)潛熱和冷凝壓力等。選擇合適的制冷劑能夠確保制冷系統(tǒng)高效運(yùn)行，滿足設(shè)計(jì)要求。環(huán)保要求隨著環(huán)保意識的提高，對制冷劑的環(huán)保要求也越來越嚴(yán)格。近年來，許多國家逐步淘汰了對臭氧層有破壞作用的制冷劑。環(huán)保制冷劑的研發(fā)和應(yīng)用是制冷行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。應(yīng)用場景不同的制冷劑適用于不同的應(yīng)用場景。例如，R134a常用于家用空調(diào)，而R410A則更適合商用空調(diào)。選擇合適的制冷劑，需考慮應(yīng)用場景的溫度要求、制冷量需求以及其他因素。制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特性制冷量制冷劑流量壓縮機(jī)功率系統(tǒng)壓力溫度制冷劑類型環(huán)境溫度冷凝器風(fēng)量蒸發(fā)器風(fēng)量系統(tǒng)效率制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特性受多種因素影響，這些因素會(huì)影響系統(tǒng)的性能和效率。了解這些特性有助于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高能源利用率，并延長設(shè)備使用壽命。制冷系統(tǒng)的故障診斷溫度異常制冷劑溫度過高或過低，可能導(dǎo)致制冷效率下降或系統(tǒng)損壞。壓力異常制冷系統(tǒng)壓力過高或過低，可能導(dǎo)致系統(tǒng)超壓或泄漏。噪音異常壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件發(fā)出異常噪音，可能是部件磨損或故障的征兆。制冷劑泄漏制冷劑泄漏會(huì)導(dǎo)致制冷效果下降，甚至系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。制冷系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)定期清潔定期清潔制冷系統(tǒng)內(nèi)部和外部，確保設(shè)備清潔，避免灰塵和污垢堆積影響性能。檢查制冷劑定期檢查制冷劑量，確保制冷劑充足，避免制冷劑泄漏影響制冷效果。潤滑維護(hù)定期檢查潤滑油量，確保壓縮機(jī)等部件潤滑良好，防止部件磨損。檢查電氣系統(tǒng)定期檢查電氣線路，確保電氣系統(tǒng)安全，防止電氣故障影響設(shè)備運(yùn)行。制冷設(shè)備的節(jié)能技術(shù)提高制冷效率優(yōu)化制冷劑循環(huán)，降低能耗。節(jié)能型壓縮機(jī)采用變頻技術(shù)，根據(jù)負(fù)荷需求調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行速度。高效換熱器采用新型換熱器設(shè)計(jì)，提升換熱效率，降低能耗。智能控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境溫度和負(fù)荷變化，實(shí)時(shí)調(diào)整制冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。制冷行業(yè)的發(fā)展趨勢節(jié)能環(huán)保制冷行業(yè)更加注重節(jié)能環(huán)保，發(fā)展高效節(jié)能的制冷技術(shù)，降低能耗和環(huán)境污染。智能化制冷設(shè)備智能化程度不斷提高，采用智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷。多元化制冷應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，發(fā)展新型制冷技術(shù)，滿足不同場景的制冷需求。個(gè)性化制冷產(chǎn)品更加注重個(gè)性化設(shè)計(jì)，滿足消費(fèi)者多元化的需求，提升用戶體驗(yàn)。制冷行業(yè)的環(huán)保要求節(jié)能減排使用環(huán)保型制冷劑，減少對臭氧層的破壞和溫室氣體的排放。制冷劑回收利用合理回收和利用制冷劑，防止泄漏造成環(huán)境污染。綠色制冷技術(shù)采用高效節(jié)能的制冷技術(shù)，降低能耗，減少碳排放。制冷設(shè)備選型的注意事項(xiàng)制冷量制冷量應(yīng)與實(shí)際需求相匹配，過大浪費(fèi)能源，過小達(dá)不到制冷效果。能效比選擇能效比高的設(shè)備，可降低運(yùn)行成本，節(jié)約能源消耗。環(huán)保性選擇環(huán)保制冷劑，減少對環(huán)境的污染，符合環(huán)保要求?？煽啃赃x擇質(zhì)量可靠、耐用性強(qiáng)的設(shè)備，確保長期穩(wěn)定運(yùn)行。制冷系統(tǒng)的性能測試制冷系統(tǒng)的性能測試是評估制冷系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性的重要環(huán)節(jié)，通過測試，可以了解系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。100測試項(xiàng)目制冷量、能耗、運(yùn)行噪聲等50測試方法實(shí)驗(yàn)測量、模擬測試等50測試標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等制冷系統(tǒng)的工藝流程制冷劑壓縮壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，提升制冷劑的能量。冷凝過程高溫高壓氣體在冷凝器中釋放熱量，凝結(jié)成液體，冷卻到環(huán)境溫度。膨脹過程液體制冷劑通過節(jié)流裝置，降低壓力和溫度，并部分蒸發(fā)。蒸發(fā)過程低溫低壓的制冷劑在蒸發(fā)器中吸收熱量，完成氣化過程，并帶走被冷卻物體熱量。制冷系統(tǒng)的安裝調(diào)試1準(zhǔn)備工作安裝環(huán)境工具準(zhǔn)備2安裝步驟部件安裝管道連接3調(diào)試過程系統(tǒng)充注真空抽取4測試驗(yàn)收性能測試安全檢查制冷系統(tǒng)的安裝調(diào)試是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作。整個(gè)過程包括準(zhǔn)備工作、安裝步驟、調(diào)試過程和測試驗(yàn)收四個(gè)階段。制冷系統(tǒng)的安全操作11.定期檢查定期檢查制冷系統(tǒng)的所有部件，確保其處于良好的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除潛在的安全隱患。22.規(guī)范操作嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免違規(guī)操作，例如：擅自改變系統(tǒng)參數(shù)、未經(jīng)授權(quán)操作設(shè)備等。33.防火防爆制冷系統(tǒng)使用易燃易爆的制冷劑，需要采取措施防止火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生，如定期檢查泄漏點(diǎn)、使用安全裝置等。44.預(yù)防觸電制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生高壓電流，需要采取措施預(yù)防觸電，如使用絕緣工具、定期檢查絕緣性能等。本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)掌握制冷循環(huán)的四個(gè)基本過程：壓縮、冷凝、膨脹、蒸發(fā)。理解制冷循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換過程，以及制冷