文献综述-15kW-35℃制冷机组设计.doc

浅析制冷机组 班级：热能10-2班 姓名： 学号：02文献综述 题 目 浅析制冷机组 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 10-2班 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 2014 年 3 月 14 日 浅析制冷机组空调制冷技术作为20世纪对人类社会影响最大的工程技术成就之一1，已经成为健康、运输和食品保鲜行业不可缺少的技术。进入21世纪以来，以节能和环保为主题，空调制冷技术又得到了进一步发展。本文主要简单介绍制冷机组的组成，分类，研究进展以及发展方向。关键词:制冷机组 压缩机 蒸发器 冷凝器AbstractIn twentieth century , refrigeration and air conditioning technology as one of the largest impact engineering achievements of the human society, has become an indispensable technology of health transportation and food preservation industry. In the 21st century, with the theme of energy conservation and environmental protection, air conditioning and refrigeration technology has been further developed. This paper mainly introduces the composition ,classification, research progress and development of refrigeration units.Key words: s refrigeration units, compressor, evaporator, condenser1 引 言制冷机组是将制冷系统中的部分设备或全部设备，配套组装在一起而成的一个整体。制冷机组结构紧凑、占地小、使用灵活、管理方便、安装简单，其中有些机组只需连接水源和电源即可使用2。目前市场上使用比较频繁的制冷机组有冷凝机组和冷水机组。冷凝机组是将压缩机，冷凝器等组装成一个整体，可为各种类型的蒸发器连续供应液态制冷剂，主要适合小型制冷装置用。冷水机组是将压缩机、冷凝器、冷水用蒸发器以及自控元件等组装成一个整体，主要适合工艺中选用冷水的地方3。2 基本组成制冷机组的组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀，蒸发器和控制系统等。2.1 制冷压缩机 制冷压缩机是制冷装置中最主要的设备，通常称为制冷装置中的主机4。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送，都是借助于制冷压缩机的工作来完成的，也就是说，制冷压缩机的作用是：1.从蒸发器中吸取制冷剂蒸气，以保证蒸发器内一定的蒸发压力。2.提高压力，将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气，以创造在较高温度（如夏季35左右的气温）下冷凝的条件。3.输送并推动制冷剂在系统内流动，完成制冷循环5。2.2 冷凝器根据冷却介质种类的不同，冷凝器可归纳为四大类,其作用如下： 水冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种7。 空气冷却式（又叫风冷式）：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流，也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。 水空气冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂同时受到水和空气的冷却，但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发，从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化潜热，空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少，对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。 蒸发冷凝式：在这类冷凝器中系依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应去冷却传热间壁另一侧的制冷剂蒸汽，促使后者凝结液化。如复叠式制冷机中的蒸发冷凝器即是8。2.3 膨胀阀 在制冷系统中膨胀阀是制冷系统四大部件(压缩机、冷凝器、节流阀（膨胀阀）、蒸发器)之一，节流阀又可称膨胀阀或调节阀9。2.3.1 膨胀阀的特点第一，膨胀阀采用结构先进的双流向平衡流口；第二，膨胀阀由于使用了双流向热力膨胀阀，使制冷系统省膨胀阀、逆止阀和电磁阀的数量；第三，膨胀阀双向的平衡流口，使静止过热度随着冷凝压力或通过阀口压降的变化而变化；第四，膨胀阀具有稳定的过热度，使系统运行稳定；第五，膨胀阀适用制冷，空调等各种工作需要；第六，膨胀阀蒸发温度范围：-40至+ 10；第七，膨胀阀适用于R22（二氟一氯甲烷）、R134a等介质10。2.3.2 膨胀阀的分类从平衡方式来看，膨胀阀可以分为内平衡式和外平衡式两种11。内平衡式的平衡压力在蒸发器入口处取，外平衡式的则在蒸发器的出口处取平衡压力。内平衡式膨胀阀一般用在家用空调上。汽车空调的冷量一般比较大，制冷剂在蒸发器里的压力损失也较大，因此只用外平衡式的。从过热度的调节结构来看，膨胀阀分为内调式和外调式。内调式只能在空调系统安装之前调整，它的优点是尺寸较小，结构紧凑，适合于批量的定型产品。外调式的可在空调系统上根据情况随时调节，具有很大的灵活性，但零件的增加使得尺寸和重量都要大些12。2.3.3 膨胀阀的功能膨胀阀起节流降压的作用，经冷凝器冷凝后的高压制冷剂液体经过节流阀时，因受阻而使压力下降，导致部分制冷剂液体气化，同时吸收气化潜热，其本身温度也相应降低，成为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器13。2.4 蒸发器的作用蒸发器也是一种热交换器,是使低压、低温制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质(空气、水、盐水或其他载冷剂)的热量,从而达到制冷的目的。根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类：冷却液体载冷剂的蒸发器。用于冷却液体载冷剂水、盐水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。冷却空气的蒸发器。这类蒸发器有冷却排管和冷风机14。3 制冷机组分类 目前，空调系统中的制冷装置主要利用“液体气化制冷法”的原理而工作，其形式主要有电驱动的压缩式和热驱动的吸收式两种。制冷机组就是将制冷系统中的全部或部分设备直接在工厂组装成一个整体，为用户提供所需要的冷量和用冷温度。制冷系统机组化是现代空调用制冷装置的发展方向15。 3.1 电驱动的压缩式制冷机电驱动的压缩式制冷机主要以氟里昂、氨为制冷剂，民用制冷机大部分采用氟里昂作为制冷剂。按冷却介质的种类可分为空气冷却和水冷却两种形式，按压缩机种类可分为活塞式、螺杆式、离心式三种形式，按提供的冷源或热源情况可分为冷水机组和热泵机组两种形式16。3.1.1 活塞式冷水机组 活塞式冷水机组由活塞式制冷压缩机、风冷式或水冷式冷凝器、热力膨胀阀和蒸发器等组成，并配有自动或手动能量调节和自动安全保护装置，常用的水冷活塞式冷水机组冷凝器进出水温分别设置为32、37，蒸发器出口冷冻水温度设置为7度，冷量范围一般为35580千瓦。3.1.2 螺杆式冷水机组 螺杆式冷水机组是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、油分离器、自控元件和仪表等组成的一个完整的制冷系统。常用的水冷式螺杆式冷水机组冷凝器进出水温分别设置为32、37，蒸发器出口冷冻水温度设置为7度，冷量范围为5801163千瓦。3.1.3 离心式冷水机组 离心式冷水机组是由离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构和调节机构以及各种控制元件组成的整体机组。离心式冷水机组的制冷量较大，常用的水冷式离心式冷水机组冷凝器进出水温分别设置为32、37，蒸发器出口冷冻水温度设置为7度，单机容量通常在1163千瓦以上，所以，这种一般用于大型中央空调系统。3.1.4 热泵机组 热泵机组的循环流程有几种形式，但不论何种，系统中除装有制冷系统中的四大元件外，还需装有四通换向电磁阀、单向阀等，使制冷剂的流动方向在制冷或制热状态时能得到控制。热泵机组根据冷却方式可分为风冷式热泵机组、水源热泵机组和土壤热泵三种。水源热泵机组是利用地下水、河水、湖水等资源，借助压缩机系统，通过消耗部分电能，冬季，把水中的低品位能量“取”出来，供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来，释放到水中，达到空调的目的。它不受环境和气候的影响，运行稳定，没有风冷热泵机组的除霜以及小区的热岛效应等问题。土壤热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统，它通过循环液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时，系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩和土中。因此，土壤热泵系统既保持了水源热泵作为冷热源的优点，又克服了空气源热泵效率低下的缺点，是一种可持续发展的建筑节能新技术17。3.1.5 冰蓄冷空调 简单地说就是低谷时段制冰，高峰时将其冷量释放出来，即将高峰时段较大的制冷负荷转移到低谷时段，起到移峰填谷作用。设备为常规压缩式电制冷空调的主机采用双工况主机，同时增加一套蓄冰装置18。利用电力低谷时段让机组工作在制冰工况，将冷量以冰的形式储存在蓄冰装置内，高峰时段通过融冰从蓄冰装置中取出冷量以供空调负荷的需要。3.2 热驱动吸收式制冷机组热驱动吸收式制冷机组目前主要以溴化锂为吸收剂，有如下分类：第一，按溴化锂吸收式制冷机使用的能源可分为：蒸汽型、热水型、直燃型、太阳能型；第二，按溴化锂吸收式制冷机使用能源被利用程度可分为：单效型、双效型；第三，按溴化锂吸收式制冷机中各换热器布置情况可分为：单筒型、双筒型、三筒型；第四，按溴化锂吸收式制冷机的应用范围可分为：冷水型、温水型；第五，按溴化锂吸收式制冷机的综合方法可分为：蒸汽单效型、蒸汽双效型、直燃型冷温水机组19。4 工作原理机组制冷时，压缩机将蒸发器内低温低压制冷剂吸入气缸，经过压缩机做功，制冷剂蒸汽被压缩成为高温高压气体，经排气管道进入冷凝器内。高温高压的制冷剂气体在冷凝器内与冷却水进行热交换，把热量传递给冷却水带走，而制冷剂气体则凝结为高压液体。从冷凝器出来的高压液体经热力膨胀阀节流降压后进入蒸发器。在蒸发器内，低压液体制冷剂吸收冷冻水的热量而汽化，使冷冻水降温冷却，成为所需要的低温用水。汽化后的制冷剂气体重新被压缩机吸入进行压缩，排入冷凝器，这样周而复始，不断循环，从而实现对冷冻水的冷却20。从机组出来的冷冻水，进入室内的风机盘管、变风量空气调节机等末端装置，在室内与对流空气发生热交换，在此过程中，水由于吸收室内空气的热量（向室内空气散热）而温度上升，而室内空气经过室内换热器后温度下降，在风机的带动下，送入室内，从而降低室内的空气温度，而温度上升后的冷冻水在水泵的作用下重新进入机组，如此循环，从而达到连续制冷的目的21。5 制冷机组的现状及行业发展趋势发展随着现代化食品冻结装置的日益发展及人们工作生活节奏的不断加快，制冷系统设备机组作为替代传统制冷系统的一种新的结构型式，其优越性愈来愈得到人们的普遍认识22。制冷系统设备机组，即把实现制冷循环所需的制冷压缩机、辅助设备及附件紧凑地组装在一起的专供各种用冷目的使用的整体式制冷装置；它以结构紧凑、外形美观、配件齐全、体积小、重量轻、流程简单的特点，愈来愈受到用户的青睐。选用的制冷系统设备机组运抵现场后，只需简单地安装，连接上下水管、电源线和制冷管道的供液、回气管后即可投入运行，与传统地将制冷系统和各个设备分散安装于机房内，再用不同管径的管道连接在一起的布置方式相比，不仅选型设计和安装调试简捷、节省占地面积，而且操作方便，在很大程度上提高了设备运行的可靠性、安全性和经济性23。因此，在制冷工程设计中，应优先考虑选用制冷系统设备机组。国外有些厂商已经这样做，所以制冷系统设备机组化的发展趋势前景广阔。目前，制冷机组种类较多，如冷凝机组、压缩机组、冷水机组、氨泵机组等等，且生产厂家也愈来愈多。如国内目前生产的 NJF 42 S 型制冷系统设备机组在这方面已迈出了可喜的一步24。诚然，任何一种制冷机组都并非完美无缺，对设备维修时其空间的限制便是明显的缺陷之一，但综合地、长远地考虑，制冷系统设备机组的优越性却是不容置疑的，制冷系统设备机组化取代传统制冷系统的总趋势是不会改变的25。参考文献1 美国工程院报告.20世纪对人类社会影响最大的工程技术成就.2000.2 吴业正.制冷与低温技术原理.北京：高等教育出版社.2004.3 董天禄.离心式/螺杆式制冷机组及应用.北京：机械工业出版社.2005.4李秀杰.全球制冷压缩机市场透视.现代家电，2002，（9）：30-32.5荣剑文冷水机组群控策略的讨论J制冷技术，2005(4)：53546刘卫华制冷空调新技术及进展M北京：机械工业出版社20017张崇巍,张兴PWM整流器及其控制机械工业出版社，2003(10)：54-558张笑微，李永东PWM整流器电流控制策略的研究电工技术杂志2003，(12）:12-119欧阳红林，陈继华，黄守道三相电压型PWM改进控制策略的研究J湖南大学学报2005，32(3)：939610 吴业正主编. 小型制冷装置设计指导M. 北京：机械工业出版社，200411 王如竹主编. 制冷原理与技术M. 北京：科学出版社，200312 郑贤德主编. 制冷原理与装置M. 北京：机械工业出版社，200113 陈光明主编. 制冷与低温原理M. 北京：机械工业出版社，200014lorenzen G. The use of natural refrigerants: a complete solution to the CFC/HCFC redicament. Int J Refrigeration 1995;18(3):190-715Pettersen J. An efficient new automobile air conditioning system based on carbon dioxide vapor compression. ASHREA Trans Symp 1994;5(3)：657-6516 Deng J,Wang RZ, Han GY. A review of thermally activated cooling technologies for combined cooling, heating and power systems. Progress in Energy and Combus