制冷原理培训

空调制冷原理讲座,一、制冷基本原理介绍PAGE3 二、空调制冷系统讲解PAGE24 三、空调机组主要运行参数讲解PAGE28 四、空调系统匹配介绍PAGE36 五、制冷配管设计PAGE50,一、制冷基本原理概述,（一）、概念,1. 温度：标志物体冷热的程度 t ()= T (K) - 273.15 t F= 9/5 t + 32 2. 压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强） Pa，MPa，bar, kgf/cm2 ，psia(g) 表压=绝对压力 - 大气压力 真空度=大气压力 - 绝对压力 3. 焓：H=U+pV 工质内能与推动功的和 J 1kg工质的焓称为比焓 J/kg 4. 比容：单位质量物质所占的容积 kg/m3,一、制冷基本原理概述,5. 比热: 单位质量物质升高1 吸收的热量 J/kg，Btu/lb. F 6. 显热: 加到一物体的热量，或从一物体取出的伴随有温度变化的热量 7. 潜热: 在相变时加入或除去的热量 8. 干度: 汽液共存物中，汽相的质量分数或摩尔分数,一、制冷基本原理概述,（二）、基本定律,热力学第一定律：即能量守恒定律 Q = U + W 其中：Q 从外界吸入的热量 U 内能的增量 W 外界所作的功,（三）、单级蒸汽压缩式制冷的理论循环,理论循环组成：1. 压缩机 2. 冷凝器 3. 节流装置 4. 蒸发器,1,2,3,4,一、制冷基本原理概述,一、制冷基本原理概述,压焓图： 1. 等压线 2. 等焓线 3. 等温线 4. 等熵线 5. 等容线 6. 等干度线,1,2,3,4,5,6,压焓图,一、制冷基本原理概述,1,2,3,4,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,h,q0,w0,pk,p0,对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环）： a. 离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气 (1) 是处于蒸气压力下的饱和蒸气； b. 离开冷凝器和进入膨胀阀的制冷剂液体 (3) 是处于冷凝压力下的饱和液体； c. 压缩机的压缩过程 (1-2) 为等熵压缩；,qk,一、制冷基本原理概述,d. 制冷剂通过膨胀阀节流 (3-4) 时，其前、后焓值相等； e. 制冷剂在蒸发 (4-1) 和冷凝 (2-3) 过程中没有压力损失； f. 在各设备的连接管道中制冷剂不发生状态变化； g. 制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。,1,2,3,4,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,h,q0,w0,pk,p0,qk,一、制冷基本原理概述,一、制冷基本原理概述,图1-4中各状态点及各个过程叙述： 点 1 表示制冷剂进入压缩机的状态。 它是对应于蒸发温度t0的饱和蒸气。 根据压力与饱各温度的对应关系， 该点位于 p0 的等压线与饱和蒸气线（=1）的交点上。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,点 2 表示制冷剂排出压缩机的状态， 也就是进冷凝器时的状态。 过程线 1-2 表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程（s1=s2），压力由蒸发压力 p0 升高到冷凝压力 pk 。 因此该点可通过 1 点的等熵线和压力为 pk 的等压线的交点来确定。 由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点 2 表示过热蒸气状态。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,点 3 表示制冷剂出冷凝器时的状态。 它是与冷凝度 tk 所对应的饱和液体。 过程线 2-2-3 表示制冷剂在冷凝器的冷却（2-2）和冷凝（2-3）过程。 由于这个过程是在冷凝压力 pk 不变的情况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气（点 2），然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点 3）。 因此，压力 pk 的等压线和 =0 的饱和液体线的交点即为点 3 的状态。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,点 4 表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。 过程线 3-4 表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。 在这一过程中，制冷剂的压力由 pk 降到 po，温度由tk 降到 to 并进入两相区。 由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示 3-4 过程。,h,过程线 4-1 表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。 由于这一过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量（即制冷）而不断气化，制冷剂的状态沿等压线 po 向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。 这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点 1，从而完成一个完整的理论制冷循环。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,一、制冷基本原理概述,h,一、制冷基本原理概述,（四）、单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算,根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为 Q + P = qm (h2 - h1) Q 和 P 是单位时间内加给系统的热量和功 qm是流进或流出该系统的稳定质量流量 h是比焓 下标 1 和 2 分别表示流体流进和离开系统的状态点,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,1. 节流阀 制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功， Q = 0， P = 0， 故 P = 0 = qm (h4 h3) h4 = h3,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,2. 压缩机 如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量 Q = 0， 故 P0= qm (h2 - h1) 式中 (h2 - h1)表示压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功，称为理论比功，用 w0 表示。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,3. 蒸发器 被冷却物体通过蒸发器向制冷剂传递热量Q0，因为蒸发器不作功， P = 0 ， 故 Q0 = qm (h1 h4) = qm (h1 h3) 式中 (h1 h4) 称为蒸发器单位热负荷，用 q0 表示。它表示1kg制冷剂蒸气在蒸发器中吸收的热量。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,4. 冷凝器 假设制冷剂在冷凝器中外界放出热量为Qk，因为冷凝器不作功， P = 0 故 Qk = qm (h2 h3) 式中 (h2 h3) 称为冷凝器单位热负荷，用 qk 表示。它表示1kg制冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量。,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,qk,h,一、制冷基本原理概述,5. 制冷系数 按定义，在理论循环中，制冷系数可用下式 表示： 0 =,2,3,4,2,1,h4,h1,h2,p,q0,w0,pk,p0,=,h1 h3,h2 - h1,q0,w0,h,p,h,一、制冷基本原理概述,（五）、实际制冷循环的压焓图表示,二、空调系统讲解,（一）、高能效低温机组(低温强热机组),特点：1、能效比（COP）高 2、高温制冷和低温制热时的能力及能效较普通机组高 特征：1、采用喷气增焓高效压缩机 2、采用经济器 （板式换热器）,二、空调系统讲解,二、空调系统讲解,（二）、全热回收机组,特点：1、一机多用：空调制冷、空调制热、制冷热回收、热泵制热水、 空调优先热水五种模式 2、经济热水，热水能效高 特征：1、具有热回收器 2、更多阀件（增加四通阀或电磁阀）,二、空调系统讲解,MAC210DRSR,三、机组主要运行参数,R22,R22,三、机组主要运行参数,三、机组主要运行参数,R22,三、机组主要运行参数,R410A,三、机组主要运行参数,R410A,三、机组主要运行参数,R134a,R134a,三、机组主要运行参数,三、机组主要运行参数-单位换算,单位换算表,四、系统匹配介绍,毛细管匹配方法 膨胀阀匹配方法 充注量合理性基本判断 节流能力和充注量对系统的影响 系统平衡匹配方法 各类机型具体匹配的方法,毛细管匹配方法,毛细管的绝热膨胀过程 制冷剂在毛细管分为两个区：纯液体流动区和两相流动区。纯液体从入口截面进入毛细管，由于液体流动阻力较小，制冷剂压力呈较平缓的线性变化（下降）。当压力下降与tl对应的饱和值Ps（tl）时（对应于B截面），制冷剂状态逐渐由过冷液体变为饱和液体，此后流动过程随压力下降，将有蒸汽散发出来，转变成气液两相流动，压力呈越来越陡的非线性变化。 毛细管中纯液相流动的转变B的位置与进口处制冷剂过冷度有关。进口过冷度越大，液相流动段越长。,毛细管内径与长度选择 毛细管内径要适当，长度以大于600mm为宜，但毛细管的长度也要看系统实际设计情况。如果蒸发器的压力损失较大，则毛细管长度也可小于600mm。当然，如果是热泵机组，应尽量保证制冷与制热的毛细管内径一致，这样可少用一个单向阀。 毛细管出口截面的压力一般都高于蒸发压力，因此制冷剂进入蒸发器时仍有一个压力和温度的降低过程。,毛细管匹配方法,毛细管的管径和长度对系统的影响 根据试验，毛细管的阻力与毛细管的长度成正比，与内径的4.6次方成反比： P=A*L/（）4.6 P为毛细管前后压差 A为比例系数 L为长度 为毛细管的内径 问题：在匹配时使用毛细管OD3.0*ID1.63*L400 发现过热度有15，功率稍偏大，此时应怎 样更换毛细管还是调节冷媒？,热力膨胀阀匹配方法,热力膨胀阀可根据蒸发器出口处制冷剂蒸汽过热度的大小，自动调节阀门的开启度，达到调节制冷剂的目的，使制冷剂的流量与蒸发器负荷相匹配，这样既能充分利用蒸发器的传热面积，又能防止压缩机产生“液击”现象。 膨胀阀容量 在某一压力差作用下流过处于一定开度的膨胀阀的制冷剂流量和膨胀阀入口处焓值与蒸发温度下饱和蒸汽焓值之差的乘积，称为膨胀阀的容量。 膨胀阀的容量随压力差的增大、蒸发温度的升高而增大。如果过冷度小甚至没有过冷度时，将会由于阀前管路压力损失而引起部分液体制冷剂气化，破坏了膨胀阀的正常工作性能。,热力膨胀阀匹配方法,膨胀阀工作原理(外平衡式):由于考虑蒸发器压将,取蒸发器出口压力,应尽可能靠近蒸发器,且取压管应该避免存油,热力膨胀阀匹配方法,热力膨胀阀是一种比较精确的节流装置，用来调节流入蒸发器制冷剂的流量，其动作的幅度与离开蒸发器的制冷剂温度和压力有关。由于膨胀阀能较好地控制回气过热度，因此可以有效地防止压缩机的液击。 感温包的传递的压力P1； 蒸发器的压力P2； 过热度设定弹簧的弹力P3； 由图中可以看出，当力平衡时 P1=P2+P3 当离开蒸发器的制冷剂热度增大，感温包内的气体升温，使得P1P2+P3，这样将推致力阀开向下移动，阀的开度加大，更多的制冷剂将流入蒸发器，离开蒸发器的过热度将减小，再影响感温包内的压力，直至最好整个系统平衡。,热力膨胀阀匹配方法,膨胀阀的“波动” 膨胀阀的“波动”是指蒸发器的供液量过大或过小，直接影响回气过热度及压力。调整感温包的位置及感温包的充注都可以消除或减小这种“波动”。 控制得比较好的膨胀阀可以做到动态平衡较好，对于蒸发器的制冷剂的流量变化敏感，防止控制时太大惯性存在。膨胀阀控制经验表明膨胀阀的“波动”受低负荷影响较大，因为在阀关小，作用在膜片上的力比较难平衡。 避免将感温包放置在回气管弯头低部，因为弯头处容易聚集油和制冷剂，会使感温包的动作不稳定，过热度将波动很大 。,膨胀阀调节原则和应注意的问题,尽量不要调膨胀阀，特别是名义工况因为没有过热度更不要调 如果必须调膨胀阀的话，也要尽量减少充注量。这样使得系统更为安全一些 测试完所有工况后，要把膨胀阀调回最初状态，再次测试名义制冷、名义制热、低温工况制热、最大负荷制冷等工况来检验名义冷量、名义热量是否相差较大，恶劣工况是否很不安全。,电子膨胀阀多联机专用部件,原理 脉冲电压输出至线圈，产生旋转磁场 转子旋转带动阀针上下移动，改变阀口开启大小 特点 调节范围大 动作迅速 调节精细 动作稳定,充注量合理性基本判断,设备名称 充注量 冷凝器 GL=VL*0.2247 蒸发器 GZ=VZ*0.5334 高压储液器 GG=VG*0.7000 汽液分离器 GF=VF*0.2000 G为该容器所应贮存的制冷剂 kg V为该容器的体积 L 在系统正常运行时，高低压两侧的制冷剂的质量基本相等。（不包括储液器所储的液体）,节流能力和流量对系统的影响,改变节流能力对系统的影响,改变充注量对系统的影响,调节过冷和过热的对策,过热高，过冷低充注量低 （为什么不是节流能力太强？） 过热低，过冷高充注量高 （为什么不是节流能力太强？ ） 过热高，过冷高节流能力强 （为什么不是充注量太多？ ） 过热低，过冷低节流能力弱 （为什么不是充注量太少？ ） 过热低，过冷低，蒸发温度低蒸发能力不够,系统平衡匹配方法,空调的制冷系统中主要是三大部件（压缩机、冷凝器、蒸发器）能力的平衡。蒸发器的能力大小会对另两个系统能力能力发挥产生影响，同样压缩机和冷凝器的能力大小也会对其它部件能力发挥产生影响，从而影响到整个系统。下面从几个方面来分析系统匹配的方法：,压缩机能力大，蒸发器和冷凝器能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，WHY？ 蒸发器能力大，压缩机和冷凝器能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，WHY？ 冷凝器能力大，蒸发器和压缩机能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，WHY？,压缩机能力和蒸发器能力大，冷凝器能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，WHY？ 压缩机能力和冷凝器能力大，蒸发器能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，WHY？ 蒸发器能力和冷凝器能力大，压缩机能力小时，系统的排气压力和吸气压力和设计压力比较会怎样，W