制冷原理及技术

制冷原理Principleofrefrigeration注意：1.将白色底图调整成20%的透明程度2.加动画以及换页。重点地方换页方式不同3.加小图标以及适当部分英文小字符目录1.理论循环过程2.制冷剂与载冷剂3.压缩机4.换热设备5.蒸汽压缩制冷循环原理6.溴化锂吸收式制冷7.典型流程8.空调水系统理论循环过程RefrigerantandrefrigerantPartOne制冷原理说明蒸汽压缩制冷理论循环循环原理图循环实物图理论循环详细说明制冷剂液体吸热、蒸发、制冷制冷剂蒸汽放热，冷却、冷凝压缩制冷剂蒸气提高压力和温度经过节流得到低温低压制冷剂理论循环小视频蒸发过程Mainlyliquidrefrigerant,flowingintotheevaporatorevaporation,fullvaporizationchange,backflowbacktothecompressorsuctionmouth,againbycompressorsuction,compression,exhaust,intothenextcycle.以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。1.制冷剂在蒸发器中的变化1压缩过程Whentherefrigerantenterstheairintakeofthecompressor,thehigherthepressure,thehigherthetemperature,thelowerthepressure.Itiscompressedintosuperheatedsteaminthecompressor,andthepressureisincreasedbytheevaporationpressurep0tothecondensationpressurepk.Foradiabaticcompression.制冷剂进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。其在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。为绝热压缩过程。2.制冷剂在制冷压缩机中的变化2冷凝过程Afterthesuperheatedsteamentersthecondenser,undertheconditionofconstantpressure,firstitgivesoffsomeheat,andtherefrigerantsuperheatedsteamcoolsintosaturatedvapor.Thesaturatedvaporinisothermalconditioncontinuestoreleaseheatandcondensestoproducesaturatedliquid.过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。3.制冷剂在冷凝器中的变化3节流过程Thesaturatedliquidrefrigerantwasreducedbythethrottlecomponent,fromthecondensationpressurepktotheevaporationpressurep0,andthetemperaturewasreducedtot0bytk.It'sanadiabaticexpansion.饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。为绝热膨胀过程。4.制冷剂在节流元件中的变化4理论循环分类小结蒸发过程：低温低压的制冷剂液体在蒸发器的流动过程中进行吸热气化，称为沸腾，这一步才是我们要获得的制冷效应的热力过程，是制冷系统的最终目的。压缩过程：此过程由压缩机来完成。它将系统内的制冷剂蒸气吸入气缸，并进行压缩，提高其压力后再排出气缸，促使制冷剂在系统内循环流动。因此（电机）冷凝过程：蒸发状态的制冷剂在冷凝器中把所吸收的热量排放出系统，凝结为液体，节流过程：降压过程。制冷剂液体再气化，必须降低压力。其方法是用节流元件来减少其流量，降低压力，使液态制冷剂有膨胀的条件。制冷剂在制冷循环中的变化状态部件作用表现备注蒸发器蒸发气化吸热制冷效果压缩机压缩动力增压动力源冷凝器冷凝液化放热散热器膨胀阀节流降压循环完整ThinkamomentWhatisthehardestjobintheworld?Thought.Whatisworththinkingisnotthoughtbyothers;Allwehavetodoistrytothinkagain.--Goethe否。即汽化。因为制冷剂常态下是气态,受到压缩机压缩变为液态或半液半汽态，经膨胀机构进入蒸发器由于压力降低，迅速汽化吸收热量产生制冷效果。蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？否。两种不同概念。冷却是指热量从高温物体传递到低温物体中，由于温度差，所以冷却可以自发的进行。但高温物体的温度不可能降到低于环境介质的温度（制冷）制冷=冷却？制冷剂与载冷剂RefrigerantandrefrigerantPartTwo制冷剂与载冷剂1.制冷剂：冷媒，俗称雪种是在冷冻空调系统中用本身的状态变化以传递热能，产生冷冻效果的工作流体。属于中间介质2.载冷剂：载冷剂是一种以间接冷却方式工作的制冷装置中，将被冷却物体的热量传给正在蒸发的制冷剂的物质。载冷剂通常为液体，在传送热量过程中一般不发生相变。常用载冷剂有空气、水和盐水溶液区别：最明显区别就是一个是间接冷却方式，另一个是通过本身的状态改变进而直接冷却方式。2020/2/12制冷剂要求1.制冷效率高2.压力适中3.单位容积制冷能力大4.临界温度高1.与润滑油的互溶性2.导热系数、放热系数高3.密度、黏度小4.相容性好环境友好性能物理化学性质热力学性能Requirementsforrefrigerants破坏臭氧潜能值ODP；全球变暖系数值GWP2020/2/12成分HCFC-22HFC134a23%R32/25%R125/52%R134a50%R32/50%R125沸点℃-40.82-26.1-43.7751.6临界压力Mpa4.74.064.6194.95ODP0.034000GWP1900130015261730传热系数/高于R1235%~40%低于R22约5%高于R22约40%~50%物理性质无色无味气体、不燃烧、不爆炸、无腐蚀。毒性略大化学稳定性好，吸水性强。对金属腐蚀。（用干燥剂）无色透明，轻微醚味，稳定但应避开明火高温。新型环保制冷剂，不破坏臭氧，稳定，无毒。经济性266420540900+R22R134aR407CR410A常见制冷剂的性能2020/2/12成分CO2氨（NH3）丙烷沸点℃-56.55-33.5-42.2临界压力Mpa73.7511.24.24ODP000GWP103.3传热系数0.01370.1440.0405物理性质五毒无臭无污染，不爆不燃无腐蚀，无色气体，有强烈刺激性气味易燃、易爆，无腐蚀无毒经济性88030900+常见天然制冷剂的性能R744R717R290常见天然制冷剂压缩机condenserPartThree压缩机制冷压缩机——制冷循环的动力-制冷系统的心脏电机拖动而工作将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态压缩机种类划分2020/2/121.容积型压缩机：在容积型压缩机中，低压气体直接受到压缩，体积被强制缩小，从而达到提高压力的目的。可分为活塞式（往复式）和回转式两种。回转式有螺杆式，滚动转子式、涡旋式等2.速度型压缩机：常见有离心式压缩机；靠离心力的作用，连续将吸入的气体压缩，压力桶的提高由气体的速度转化而来。活塞式压缩机回转式压缩机离心式压缩机2020/2/12区分气密特征容量范围/KW主要用途特点容积式往复式活塞连杆式开启0.4~120冷冻、空调、热泵机型多，易生产，链家、容量中等半封闭0.75~45冷冻、空调全封闭0.1~15冷藏库、车辆活塞斜盘式开启0.75~2.2轿车空调专用高速、小容量旋转式转子式开启0.75~2.2车辆空调全封闭0.1~5.5冷藏库、冰箱、车辆高速、小容量旋转叶片式开启0.75~2.2车辆空调全封闭0.6~5.5冷库、冰箱、空调高速、小容量涡旋式开启0.75~2.2车辆空调、热泵封闭式2.2~7.5空调高速、小容量螺杆式双螺杆开启~6汽车空调半封闭30~1600车辆空调压比大，可代替小容量往复式压缩机，价昂55~300热泵单螺杆开启100~1100热泵半封闭22~90热泵、车辆离心式开启90~1000冷冻、空调用于大容量半封闭制冷压缩机的分类及应用2020/2/12往复式压缩机利用气缸中活塞的往复运动来压缩气体，通常是利用曲轴连杆机构将原动机的旋转活动运动变为活塞的往复直线运动，称往复式压缩机容积式压缩机2020/2/12往复式压缩机气密性开式压缩机：曲轴一端外露在压缩机外，通过联轴器与电机相连接。在曲轴外露处需设轴封装置，防止制冷剂泄漏。闭式压缩机：具有结构紧凑、体积小，重量轻的特点。电动机壳体和压缩机机体是铸在一起的，内腔相通不需要轴封。全封闭式：压缩机及其驱动电机共用一个主轴，两者组装在一个焊接成型的密闭罩壳中。这种形式的压缩机结构紧凑，密封性极好，而且使用方便。振动和噪声都比较小。密封型电动机转子压差密封容积式压缩机2020/2/12容积式压缩机涡旋式压缩机由一个固定的涡旋盘和一个偏心回旋平动运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。利用动盘和定盘间空间的变化将制冷剂蒸汽从低压侧挤压至高压侧。效率高、噪声更低、体积更小、重量更轻、行平稳高效。气流脉动小，扭矩变化小，压缩机寿命长。2020/2/12容积式压缩机回转式压缩机采用旋转的盘状活塞将制冷剂蒸汽挤压出排气口，压缩机效率高，与往复式相比体积更小2020/2/12活塞式压缩机工作过程压缩比：高压侧绝对压力/低压侧绝对压力。是压力差的一种技术表达方式。余隙容积：为了防止活塞顶部与阀板、阀片等零件的撞击，并考虑热胀冷缩和装配允许误差等因素，活塞顶部与阀板之间必须留有一定的间隙，当活塞运动到上止点位置时，活塞顶部与阀板之间的容积称为余隙容积。容积效率：有效吸气体积与气缸工作体积之比nv=（V1-V4)/VS2020/2/12活塞式压缩机工作过程理想压缩机工作过程：压缩机没有余隙容积。吸、排气过程中没有阻力损失。吸、排气过程中与外界没有热量交换。没有制冷剂泄露。实际压缩机工作过程：压缩机中有压力降。制冷剂受热。气阀运动不规律带来的效率下降。制冷剂泄露。再膨胀影响以及压缩过程偏离等熵压缩。活塞式压缩机工作过程2020/2/12P-V图T-S图2020/2/12速度型压缩机——三种不同形式离心压缩机演示单级压缩机二级压缩机2020/2/12速度型压缩机——三种不同形式离心压缩机演示三级压缩机压缩机剖面图换热设备Heat-exchangeequipmentPartFour蒸发器按其供液方式不同分类满液式蒸发器与干式蒸发器运行正好相反。冷水在换热管内，制冷剂完全将换热管浸没，吸热后在换热管外蒸发。满液式蒸发器的传热管表面上有许多针形小孔，管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧的换热。这种同时强化管外沸腾和管内传热的高效传热管，使其传热系数较光管提高了约5倍。满液式蒸发器干式蒸发器制冷剂在换热管内通过，冷水在高效换热管外运行，这样的换热器换热效率相对较低，其换热系数仅为光管换热系数的2倍左右，但是其优点是便于回油，控制较为简便，充注量小（约为满液式的1/2~1/3）干式蒸发器降膜式蒸发器也称之为喷淋式蒸发器。制冷剂从上部喷淋到换热管上，在换热管上形成一层薄薄的冷剂液膜，这样冷剂在沸腾蒸发时减少了静液位压力，从而提高了换热效率，较满液式机组提高5倍左右。喷淋式蒸发器干式蒸发器蒸发器的特点满液式蒸发器制冷剂汽化100%降膜式蒸发器传热效率较高气泡集聚，换热效率下降，回油困难流动沸腾传热系数高沿程阻力小充注量大小温差，易结垢传热系数低