制冷原理与系统设计(0320).doc

制冷原理及系统设计 空调器的制冷原理： 空调器的基本构成：日常生活中，人们所使用的小型制冷设备-房间空调器，其制冷系统主要由四部分构成：压缩机、冷凝器、毛细管及蒸发器。1压缩机 2冷凝器 3（高压）截止阀 4毛细管组件 5蒸发器 6（低压）截止阀 7气液分离器图1 空调器系统示意图 这四个部分是空调器实现制冷的基本部分，对于成品的空调器，为保障其安全可靠的运行，还增添了必要的辅助部件，如电控系统、导风系统、连接管部件等。 空调器的工作原理：其工作循环如下图所示：1-2 压缩过程 2-3 冷凝过程 3-4 节流过程 4-1 蒸发过程 图2 空调器工作的压焓图 蒸发器过来的制冷剂（低温低压蒸汽）被压缩机吸入，在压缩机内被压缩为高温高压的气体，排入冷凝器中冷凝成高压液体，通过毛细管的节流变为低温低压的液体，然后进入蒸发器中蒸发，转化成低温低压蒸汽（带走周围环境的热量）又被压缩机吸入，如此循环往复，周而复始。 制冷量及能效比：空调器的制冷量，是指单位时间内制冷剂在蒸发器侧的热交换量。由工程热力学可知，焓是工质的一个状态参数，在定压过程中，焓差等于热交换量。单位质量制冷量 q0 =h1- h4 单位质量功耗 w0= h2- h1 制冷机的制冷量 QGq0 功耗 WGw0G-制冷剂的流量 q0-单位质量制冷量 w0-单位质量功耗能效比（EER）：EER=Q/W，EER越高，说明空调器节能效果越好。 空调器制冷系统主要部件室外机系统图（冷暖机制冷状态） 压缩机 压缩机的作用就是将低温低压制冷剂蒸汽从蒸发器内吸入并压缩成高温高压蒸汽排放到冷凝器中。空调器用全封闭式压缩机主要有两种：往复活塞式、旋转式压缩机。其结构为:活塞式不能倒置，内腔为吸气腔；旋转式外腔为吸气腔。全封闭式压缩机的电动机有单相的和三相的两种。单相电动机的结构主要是转子和定子，其定子上有两个绕组：启动绕组和运转绕组。其外壳接线盒内有三个接线柱，见图所示。这三个端子一般用R、S、C标志，分别代表运转端、启动端和公共端。单相电动机常见的故障有绕组短路、断路和碰壳通地。用万用表测量绕组的电阻值，绕组之间的电阻值存在如下关系：启动绕组电阻与运转绕阻电阻之和等于总绕组，即：RSRPage: 3=RCS+RCR全封闭三相电动机的结构与工作原理与单相电动机完全不同，其三个绕组的电阻值都是相同的。三相电动机常见的故障有绕组短路、断路和碰壳通地，一般用万用表进行检查。 阀门组件阀门组件安装于空调器的室外侧部分，它的作用：生产过程中起截止（开关）作用；安装时便于室内外连接；便于维修，如：通过阀门组件检测系统的压力、充灌冷媒等。阀门由阀体、阀杆、O型密封圈、充注阀弹簧、充注阀密封垫、密封圈组成。其常见故障为：阀体有裂纹，阀芯、螺母处漏，阀芯卡死、打滑，充注嘴处漏等。一般情况下，检查到阀体有裂纹、阀漏时，必须更换阀门组件。更换时，焊开阀门组件与铜管连接处的焊点，取下阀门组件，焊上新的阀门组件。注意，焊开焊点及烧焊新的阀门组件时，必须用湿布把阀门组件完全包住，避免阀体高温损伤。四通阀电磁式四通阀是热泵型空调系统的重要器件，它采用四通先导阀控制主阀，具有换向可靠的特点，它能瞬时换向并可在最小压差下动作，使经过四通阀的压降和泄漏减到最小。 四通阀由三部分组成：先导阀、主阀和电磁线圈。这种四通阀动作的显著特点就是通过启动先导阀，控制四通阀的换向。当电磁线圈处于断电状态，如图先导阀左移，高压流体进入毛细管再流入活塞腔，另一方面，活塞腔流体排出，活塞及滑阀左移。形成制冷循环。当电磁线圈处于通电状态，如图先导阀右移，高压流体进入活塞腔，另一方面，活塞腔流体排出，活塞及滑阀右移。形成制热循环。四通阀常见故障为：误动作，不动作，有异响。没有发出冷热转换指令，四通阀却自动换向，这是四通阀的误动作。一般情况下，误动作都是由于四通阀内部漏气所造成。维修时需更换四通阀。发出冷热转换指令，四通阀却不换向，这是四通阀的不动作。一般情况下，先按线路图检查接线和四通阀线圈，若接线和线圈无问题，则是四通阀故障。维修时需更换四通阀。四通阀在工作时，发出“吱吱”的尖叫声。此时应检查电磁阀线圈，若更换线圈后，异响消失，则是线圈故障；否则，需更换四通阀。在更换四通阀的过程中，注意：必须用湿布把四通阀组件完全包住，避免阀芯高温损伤。 毛细管组件毛细管是空调器的节流装置。它细而长，所以对制冷剂的流动形成一定的阻力，它可以控制制冷剂的流量和维持冷凝器与蒸发器之间的合理压差。当毛细管出现故障时，会使空调器的制冷量不足或不制冷。毛细管常见故障：破裂、堵塞。毛细管破裂一般是在弯曲过程中受损，这样在运输中由于碰撞、振动就会导致破裂，造成制冷剂泄漏。毛细管的堵塞，可能是由于系统内部的杂质积聚形成的；焊接操作火候掌握不当，焊料使其堵塞；毛细管插入过滤器过深（触网），使其堵塞。无论是损坏泄漏的毛细管或内部堵塞的毛细管组件均必须重新更换，必须更换同一规格的毛细管组件。 热交换器在空调器中是用来使制冷剂与空气进行热交换的装置,分为冷凝器和蒸发器两类。本公司所用的热交换器是由引进的美国OAK公司、日本日高精机公司的先进设备生产加工的。热交换器是由肋片串在紫铜管上胀紧而成。结构如图： 图5 热交换器 为进一步加强换热效果，采用亲水膜铝箔作为肋片材料加工蒸发器。换热性能比非亲水膜提高5-10，水珠成膜状流下，利于通风换热。另外亲水膜具有防腐作用。系统设计以“格力2000”KFR-35GW/H 简称（3555）为例。设计目标：名义制冷量：3500W 名义制冷消耗功率：1300W名义制热量：4100W 名义制热消耗功率：1500W能 效 比：2.7x85%=2.295噪 音 值：室内侧制冷（热）状态高风档：38Db(A) 室外侧制冷（热）状态高风档：57dB(A)1） 风扇系统设计一般采用相似类比法，参考同类机型风量设计新开发机型风量。在室内。室外结构基本设定的前提下，循环风量及噪音值主要决定于风叶型式，直径。长度。转速。风扇设计推荐以下经验公式。对于贯流风扇： 风量 Q=Qb*(N/Nb)*(D/Db)2*(L/Lb) 噪音 S=Sb+60log(N/Nb)+66log(D/Db)+20log(L/Lb)对于轴流风扇： 风量 Q=Qb*(N/Nb)*(D/Db)3 噪音 S=Sb+60log(N/Nb)+100log(D/Db)N: 转速 D：直径 L：长度 底字b:比较基准 通过几个试验反复，基本确定风扇系统设计。 KFR-35GW/H 室内侧，保证噪音值小于36.5dB（A）以下，风量可达500m3/h以上。2） 压缩机选型a 安装尺寸 能较好地安装和配管的。 b 可靠性 长期以来证明质量是稳定可靠的。 c 通用性 通用性较好，若该设计机型淘汰，压缩机仍可用于 其它机型。 d 能力问题 经验方法 压缩机标称能力=制冷量*1.101.15，如KF-35GW/H ，名义制冷量为3500W，则压缩机标称能力=3500*1.125 =3938W. 故选C-RV232BH1AA（QXV-23B（F）3） 热交换器设计室内侧热交换器单冷机：冷负荷=1*制冷量热泵机：冷负荷=1.15*制冷量室外侧热交换器热负荷=1.1*（制冷量+输入功率） 采用相似类比法确定热交换器面积，也可采用热力学计算法。不管采用哪种方法，都必须经试验验证。4） 毛细管与充氟量初步类比后由试验确定。系统设计一般要求：1 冷凝温度 单冷机推荐不超过49，热泵机推荐不超过53。在综合评价的基础上，冷凝温度越低越好，因为冷凝温度低有利于降低消耗功率、电流，提高能效比。2 蒸发温度 推荐蒸发温度设定在7-10。3 过冷度（冷凝器冷凝温度-冷凝器出口温度） 推荐过冷度为8-15。 保证过冷度首先有利于提高制冷量，其次有利于防止毛细管节流过程中出现“闪汽”。（“闪汽”会降低制冷量，引起噪音和振动）。 4 过热度 单冷机：推荐510 ，热泵机：推荐1-5。 过热度的存在可以防止压缩机“液击”。但过热度不能太高，太高会造成吸气温度，回气温度过高。5 压缩机底部温度 高于冷凝温度0.5以上。低于100。6 吸气温度名义状态下小于22。最大状态