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1、基本制冷原理基本制冷原理第1页，本讲稿共39页制冷制冷定义：用人工的方法将某一物体或空间的热量带走，使该定义：用人工的方法将某一物体或空间的热量带走，使该物体或空间的温度低于周围环境的温度。物体或空间的温度低于周围环境的温度。分类：分类：普冷：普冷：-150-150以上。以上。低温：低温：-150-150 以下。以下。常见制冷方法：常见制冷方法：液体汽化制冷：包括蒸汽压缩式和吸附式制冷液体汽化制冷：包括蒸汽压缩式和吸附式制冷 气体膨胀制冷气体膨胀制冷 涡流管制冷涡流管制冷 热电制冷热电制冷第2页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷剂制冷剂 R-11 R-11 23.82 23.82 R-1
2、2 R-12 -29.79 -29.79 R-22 R-22 -40.76 -40.76 R-500 R-500 -33.5 -33.5 R-123 27.87 R-123 27.87 R-134a -26.16 R-134a -26.16 制冷剂制冷剂：制冷机中的工作介质，在制冷机中循环流动，通过自身热力状态的变化实现同外界的能量交换，达到制冷的目的。制冷剂制冷剂 标准沸点标准沸点()第3页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载术语释义术语释义显热显热 是能够被感测到的热量。它能导致物质的温度发生变化，是能够被感测到的热量。它能导致物质的温度发生变化，但不改变其状态。但不改变其状态。潜热潜热
3、是指吸收或放出热量时只改变物质的状态，而不改变其温度。是指吸收或放出热量时只改变物质的状态，而不改变其温度。熔化潜热熔化潜热 是指物质从固态变为液态或由液态变为固态时吸收或是指物质从固态变为液态或由液态变为固态时吸收或放出的热量。放出的热量。汽化潜热汽化潜热 是指物质从液态变为气态时所需的热量。是指物质从液态变为气态时所需的热量。液态潜热液态潜热 是指物质从气态变为液态放出的热量。是指物质从气态变为液态放出的热量。第4页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载基本概念基本概念饱和蒸气：气态和液态共存。饱和蒸气：气态和液态共存。饱和蒸气：气态和液态共存。饱和蒸气：气态和液态共存。过冷：冷凝后的制冷剂
4、温度低于冷凝温度。液态制冷过冷：冷凝后的制冷剂温度低于冷凝温度。液态制冷过冷：冷凝后的制冷剂温度低于冷凝温度。液态制冷过冷：冷凝后的制冷剂温度低于冷凝温度。液态制冷剂中无蒸气时才会出现过冷。剂中无蒸气时才会出现过冷。剂中无蒸气时才会出现过冷。剂中无蒸气时才会出现过冷。过热：蒸气的温度超过沸点。过热时制冷剂完过热：蒸气的温度超过沸点。过热时制冷剂完过热：蒸气的温度超过沸点。过热时制冷剂完过热：蒸气的温度超过沸点。过热时制冷剂完全为气态。全为气态。全为气态。全为气态。压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力之间存在压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力之间存在压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力之
5、间存在压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力之间存在一一对应关系。一一对应关系。一一对应关系。一一对应关系。第5页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载P-H 图图压力压力P焓焓 H液体液体气液混合气液混合蒸气蒸气蒸发蒸发冷凝冷凝加热加热温度上升温度上升定温定压定温定压定温定压定温定压冷却冷却温度下降温度下降温度线温度线T1T2T3T4第6页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载蒸汽压缩式制冷循环蒸汽压缩式制冷循环蒸发器冷凝器482.3kPa1812kPa低压高压压缩机膨胀阀蒸气液体第7页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷循环制冷循环第8页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷设备制冷设备
6、蒸气压缩循环蒸气压缩循环n n四个主要组成部分四个主要组成部分四个主要组成部分四个主要组成部分:n n压缩机压缩机压缩机压缩机n n冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器n n节流（膨胀）装置节流（膨胀）装置节流（膨胀）装置节流（膨胀）装置n n蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器第9页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载压缩机压缩机n n提升压力提升压力提升压力提升压力n n低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）气体气体气体气体n n活塞式、双活塞式、双活塞
7、式、双活塞式、双 /单螺杆、回转式单螺杆、回转式单螺杆、回转式单螺杆、回转式n n离心离心离心离心冷凝器冷凝器n n从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压力下释放热量变成液体。力下释放热量变成液体。力下释放热量变成液体。力下释放热量变成液体。n n高温制冷剂在冷凝器中冷凝。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。制冷设备制冷设备第10页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载节流装置节流装置(膨胀阀膨胀阀):
8、n n液体经过节流装置使压力下降。液体经过节流装置使压力下降。液体经过节流装置使压力下降。液体经过节流装置使压力下降。n n孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等蒸发器蒸发器n n液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。n n制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷设备制冷设备第11页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载蒸发器冷
9、凝器膨胀阀压缩机电机冷却塔 制冷循环制冷循环第12页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载压力压力焓焓蒸发器蒸发器压缩机压缩机冷凝器冷凝器节流装置节流装置制冷剂吸收热负荷制冷剂吸收热负荷制冷剂将热传给外界制冷剂将热传给外界压焓图压焓图第13页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载压力焓9585 5444冷却塔蒸发器压焓图压焓图第14页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷循环制冷循环压力压力P焓焓-H冷凝热量冷凝热量冷凝冷凝吸收热量吸收热量蒸发蒸发压缩压缩输入功率输入功率膨胀膨胀绝热绝热RE=制冷效率制冷效率输入功率输入功率1234h1=h2h3h4制冷效率制冷效率=h3-h1输入功率输入功率=
10、h4-h3冷凝热量冷凝热量=h4-h1P1P2第15页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷循环制冷循环压力压力P冷凝冷凝蒸发蒸发RE=制冷效率制冷效率输入功率输入功率压缩压缩膨胀膨胀蒸发过热蒸发过热过冷过冷第16页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载理想制冷循环理想制冷循环基本过程基本过程n n压缩压缩压缩压缩n n冷凝放热冷凝放热冷凝放热冷凝放热n n液体过冷液体过冷液体过冷液体过冷n n膨胀膨胀膨胀膨胀n n蒸发制冷量蒸发制冷量蒸发制冷量蒸发制冷量n n吸气过热吸气过热吸气过热吸气过热第17页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷循环制冷循环压力压力PRE=制冷效率制冷效率输入功率输
11、入功率冷凝冷凝蒸发蒸发压缩压缩膨胀膨胀蒸发过热蒸发过热过冷过冷=效率效率=输入输入输出输出输入功率输入功率 制冷量制冷量.效率效率 1输入功率输入功率 制冷量制冷量制冷系数制冷系数(COP)=3.9.5.5第18页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载机组上常见部件：机组上常见部件：1.1.热力膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度,防止压缩机带液防止压缩机带液防止压缩机带液防止压缩机带液.2.2.干燥过滤器干燥过滤器干燥过滤器干燥过滤器把水分和污物过滤掉
12、以免堵塞膨胀阀和保护电机把水分和污物过滤掉以免堵塞膨胀阀和保护电机把水分和污物过滤掉以免堵塞膨胀阀和保护电机把水分和污物过滤掉以免堵塞膨胀阀和保护电机.分子筛分子筛分子筛分子筛:去水去水去水去水.活性铝活性铝活性铝活性铝:去水和酸去水和酸去水和酸去水和酸.3.3.视液镜视液镜视液镜视液镜/湿度显示湿度显示湿度显示湿度显示1)1)显示制冷剂中的含水量显示制冷剂中的含水量显示制冷剂中的含水量显示制冷剂中的含水量,黄色显示有水黄色显示有水黄色显示有水黄色显示有水.2)2)避免闪发气体避免闪发气体避免闪发气体避免闪发气体4 4.分流器分流器分流器分流器在蒸发盘管中将气体平均分配到每个环路。在蒸发盘管中
13、将气体平均分配到每个环路。在蒸发盘管中将气体平均分配到每个环路。在蒸发盘管中将气体平均分配到每个环路。第19页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载机组上常见部件：机组上常见部件：5.5.排气止逆阀排气止逆阀装在排气管装在排气管,停机时帮助压缩机快速停止转动和防止倒转停机时帮助压缩机快速停止转动和防止倒转.6.6.安全阀安全阀 装在容器或管路上装在容器或管路上,防止压力过高防止压力过高.7.7.截止阀截止阀,蝶阀蝶阀,球阀球阀 起关断作用起关断作用.8.8.调节阀调节阀 起调节阀的开度作用起调节阀的开度作用.第20页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载压力压力/温度温度换热器中制冷剂的饱和压力和
14、饱和温度，取决于热交换的换换热器中制冷剂的饱和压力和饱和温度，取决于热交换的换换热器中制冷剂的饱和压力和饱和温度，取决于热交换的换换热器中制冷剂的饱和压力和饱和温度，取决于热交换的换热效果。热效果。热效果。热效果。n n蒸发温度蒸发温度蒸发温度蒸发温度=冷冻水的出水温度冷冻水的出水温度冷冻水的出水温度冷冻水的出水温度-接近温度接近温度接近温度接近温度n n蒸发温度蒸发温度蒸发温度蒸发温度=冷却水的出水温度冷却水的出水温度冷却水的出水温度冷却水的出水温度+接近温度接近温度接近温度接近温度 一般情况下，接近温度取一般情况下，接近温度取一般情况下，接近温度取一般情况下，接近温度取1-21-2若换热效
15、果变差，接近温度将上升。若换热效果变差，接近温度将上升。若换热效果变差，接近温度将上升。若换热效果变差，接近温度将上升。停机状态，接近温度停机状态，接近温度停机状态，接近温度停机状态，接近温度=0=0 可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气。可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气。可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气。可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气。蒸发温度蒸发温度蒸发温度蒸发温度-制冷量，制冷效率制冷量，制冷效率制冷量，制冷效率制冷量，制冷效率 冷凝温度冷凝温度冷凝温度冷凝温度-压缩机功率，制冷效率压缩机功率，制冷效率压缩机功率，制冷效率压缩机功率，制冷效率第21页，本讲稿共39页
16、中国最大的资料库下载冷凝温度的影响冷凝温度的影响高冷凝温度高冷凝温度高冷凝温度高冷凝温度:-制冷量几乎不变制冷量几乎不变制冷量几乎不变制冷量几乎不变-输入功率增加输入功率增加输入功率增加输入功率增加-COPCOP下降下降下降下降RE=制冷效率制冷效率输入功率输入功率压力压力PRE输入功率输入功率第22页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载液体过冷液体过冷蒸发冷量增加蒸发冷量增加防止经过膨胀阀时出现闪发气体防止经过膨胀阀时出现闪发气体第23页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载换热效果的影响因素换热效果的影响因素 水侧：流速，流量，污垢，成分水侧：流速，流量，污垢，成分 氟侧：制冷剂流速，数量，
17、油，空气氟侧：制冷剂流速，数量，油，空气 换热管的换热效果。换热管的换热效果。第24页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载冷水机组基本知识冷水机组基本知识常见单位常见单位常见单位常见单位n n美国冷吨（美国冷吨（美国冷吨（美国冷吨（1RT=3516W1RT=3516W）n nHPHPn nn nF Fn npsia psig psi (1bar=14.7 psi)psia psig psi (1bar=14.7 psi)n nMicroMicro第25页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载压缩机基础知识第26页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载速度型速度型(离心式离心式)容积式容积式(螺杆螺
18、杆)容积式容积式(活塞式活塞式)容积式容积式(涡旋式涡旋式)容积式压缩机容积式压缩机(商业商业/工业应用工业应用)第27页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载作用：作用：1.1.压缩机压缩机压缩机压缩机n n在系统中推动制冷剂在系统中推动制冷剂在系统中推动制冷剂在系统中推动制冷剂n n在冷凝器中提升压力在冷凝器中提升压力在冷凝器中提升压力在冷凝器中提升压力/温度以便将热量传递出去温度以便将热量传递出去温度以便将热量传递出去温度以便将热量传递出去2.2.抽气控制抽气控制抽气控制抽气控制n n在压缩机停机前，将液体制冷剂从蒸发器和吸气管在压缩机停机前，将液体制冷剂从蒸发器和吸气管在压缩机停机前，将
19、液体制冷剂从蒸发器和吸气管在压缩机停机前，将液体制冷剂从蒸发器和吸气管中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂进入压缩机。进入压缩机。进入压缩机。进入压缩机。3.3.压力控制压力控制压力控制压力控制n n冷凝压力过高时停止压缩机运行。冷凝压力过高时停止压缩机运行。冷凝压力过高时停止压缩机运行。冷凝压力过高时停止压缩机运行。第28页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载蒙特利尔协议蒙特利尔协议1974年，罗兰和莫利纳的理论指出臭氧在大气层中正在减少1985年在南极
20、证实了臭氧正在减少1987年蒙特利尔协议签定包括在发达国家终止一些特殊化学制品第29页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载逐渐停止逐渐停止HCFC 时间表;1996 生产能力(1989年HCFC生产量加1989年CFC生产量的2.8%)2004 65%2010 35%2015 10%2020 0.5%不增加新的设备 2030 0%第30页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载全球温室效应全球温室效应CO2 浓度将超过现在工业指标 30%(275ppm)CH4 增长一倍全球平均温度将升高0.5-1华氏度。海平面高度平均升高 4-10英寸第31页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载导致全球变暖气体导
21、致全球变暖气体,USA 1995第32页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载京都协议细节京都协议细节各成员国负责其内部政策总目标必须实现6种气体包含(CO2,HFCs,CH4,PFCs,SF6,N2O)没有特别的气体禁止承认“sinks”允许限额贸易第33页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载制冷效率对照制冷效率对照 理论循环 典型工况 工况(C)(%)(F)(C)(%)(F)平均蒸发温度 6.7 44.0 5.0 41.0 过热度 0.0 0.0 1.0 1.8 平均冷凝温度 29.4 85.0 35.0 95.0 过冷度 0.0 0.0 5.0 9.0 等熵压缩效率 100 80 电机效率
22、 100 90 控制及其他好用功率 0 0 制冷剂 COP(kW/kW)耗电指标(KW/ton)COP(kW/kW)耗电指标(KW/ton)R-11 11.52 0.31 6.60 0.53 R-12 10.92 0.32 6.26 0.56 R-22 10.85 0.32 6.19 0.57 R-123 11.38 0.31 6.54 0.54 R-134a 10.89 0.32 6.26 0.56 R-410a 10.51 0.33 5.99 0.59 R-290(丙烷)10.72 0.33 6.16 0.57 R-717(氨)11.17 0.31 6.26 0.56 R-744(二氧化碳
23、)6.44 0.55 N/a N/a 第34页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载ooHCFC-123HCFC-123ooHFC-134aHFC-134a制冷剂替代制冷剂替代ooCFC-11CFC-11ooCFC-12CFC-12原有制冷剂原有制冷剂原有制冷剂原有制冷剂:替代制冷剂替代制冷剂替代制冷剂替代制冷剂:第35页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载HCFC 替代替代HCFC-123被代替为：?HCFC-22被代替为：HFC-407C/HFC-410A 非共沸/近共沸工质 第36页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载R-22R-22替代工质对比替代工质对比项项 目目R-134aR-407
24、 CR-410 A组分R32/R125/R134aR32/R125混合比例%23/25/5250/50全球变暖潜能0.290.370.44对比R22制冷量65%105%140%对比R22效率100%95-105%95-105%第37页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载油路系统油路系统油的作用：油的作用：1.1.压缩机运动部件的润滑压缩机运动部件的润滑.2.2.密封密封,减少高低压之间的制冷剂泄漏减少高低压之间的制冷剂泄漏.要求要求:1.1.油能够同制冷剂油能够同制冷剂(液体液体)互溶互溶.1)1)保证油能随制冷剂到达压缩机的每一个运动部件上保证油能随制冷剂到达压缩机的每一个运动部件上.2)2
25、)油不会沾在管子表面油不会沾在管子表面,影响换热器换热效果影响换热器换热效果.3)3)在干式系统中在干式系统中,油氟混合能保证压缩机从系统中回油油氟混合能保证压缩机从系统中回油.2.2.足够的粘度足够的粘度.1)1)油的粘度关系压缩机轴承的寿命油的粘度关系压缩机轴承的寿命,(,(开机前加热开机前加热)2)2)油的粘度影响蒸发器的换热效果油的粘度影响蒸发器的换热效果.第38页，本讲稿共39页中国最大的资料库下载油路系统油路系统3.3.油的存在影响制冷剂的迁移油的存在影响制冷剂的迁移.停机状态停机状态,制冷剂逐渐向制冷剂分压力低的位置迁移制冷剂逐渐向制冷剂分压力低的位置迁移.压缩机和油分停机需要加热压缩机和油分停机需要加热.4.POE4.POE油的吸水性油的吸水性.1)POE 1)POE油有很强的吸水性油有很强的吸水性.2)2)油中的水用抽真空的方法不易抽出油中的水用抽真空的方法不易抽出.5.5.油气分离油气分离 1)1)油气分离需要一定的过度度油气分离需要一定的过度度.2)2)分离方法分离方法:碰撞碰撞,转向转向,填料填料.第39页，本讲稿共39页