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约克亚太学院客户培训课程 制冷原理 培训目标 能够用压焓图来分析简单的制冷过程对制冷循环以及制冷系统各常用部件有一个大致的了解 2 基本物理定律 简要介绍 专用名词 温度 压力 热量 饱和温度 饱和压力压焓图制冷循环循环分析系统组件 课程安排 3 热力学第一定律能量既不能创生 也不能消亡 而只能改变其形式 各种能量是可以相互转换的 制冷过程中电能转化为机械能 机械能转化为热能 基本物理定律 4 热力学第二定律热量自发地从高强度体流向低强度体 从高温流向低温 基本物理定律 5 温度压力热量饱和温度饱和压力 专用名词 6 温度转换表的使用 F转化为C C转化为F 7 绝对压力海平面上1大气压 14 7psia1Bar760mmHg 压力 8 表压 绝对压力 大气压力真空度 大气压力 绝对压力 表压和真空度 9 单位转换表的使用 10 Btu英制热量单位热量一磅水温度升高1 F所吸收的热量比热1磅物体升高1F吸收的热量水的比热 1Btu lb F1吨 2000磅 32 F的冰融化 在24小时内所吸收的热量为1冷吨 热量 11 显热 加热 水 大气压 12 潜热 水沸腾水变成水蒸汽 大气压 13 饱和温度 饱和压力 加热 水 大气压 过冷液体 14 水沸腾水变成水蒸汽 大气压 饱和温度 饱和压力 15 212F 大气压容器内汽液共存 212F 100C 100C 饱和温度 饱和压力 16 升高饱和点 水沸腾 压力锅防止蒸汽逃逸 液体表面压力升高使液体的沸点 饱和温度升高 3psig230F 17 降低饱和点 水沸腾 真空泵将空气抽出容器 液体表面压力降低使液体的沸点 饱和温度降低 真空度29 67 40F 真空泵 18 饱和温度 饱和压力 定义 物质在气液两相转变过程中 当保持压力不变时 温度也恒定不变 而且所保持的温度和压力之间存在一定的关系 我们称该温度 压力 为对应压力 温度 下的饱和温度 压力 是否每种制冷剂相变过程中温度与压力都一一对应 19 饱和温度 压力表 20 饱和温度 饱和压力 试查表得出R22在4 和40 时的饱和压力 pa 饱和温度 压力表的使用红色 真空度 in Hg 黑色 表压力 psig 21 转化为F 40F查表值 68 5psig 表压 转化为pa 472293 8pa 表压 绝对压力pa 573618 8pa 转化为F 104F查表值 207 7psig 表压 转化为pa 1432049 96pa 表压 绝对压力pa 1533374 96pa 22 压 焓图 23 压力 焓 热容量 kJ kg 压 焓图 此图针对单位质量制冷剂 24 压 焓图 25 压 焓图 压力 焓 汽液混合 饱和液体线 饱和气体线 临界点 无气液分层现象 26 压 焓图 压力 焓 100 液体 27 压 焓图 压力 焓 100 气体 28 压 焓图 R22 等温线 液体区几乎为垂直线 两相区为水平线 过热区为向右下方弯曲的倾斜曲线等熵线 向右上方倾斜的曲线等密度 比容 线 向右上方倾斜的曲线 斜率比等熵线平坦 29 压 焓图 R22 30 压 焓图 压力 焓 汽化潜热 31 压 焓图 压力 焓 20 液体 80 气体 试作R22在两相区内4 等温线 假设4 饱和压力为p0 32 压 焓图 练习 试利用查图及查表两种方法求得R22在40 F时的饱和气体 液体焓值及潜热值 注 焓值是一个相对值 随基准点的不同而不同 查图查表106 5Btu lb108 142Btu lb21Btu lb21 422Btu lb85 5Btu lb86 720Btu lb 33 制冷循环 蒸发器 冷凝器 截流元件 压缩机 电机 冷却塔 34 制冷循环 压力 焓 蒸发器 35 压力 焓 蒸发器 制冷剂从负荷吸收热量 制冷循环 36 制冷效果 压力 焓 制冷循环 蒸发器 制冷量 37 制冷循环 压缩机 压力 焓 38 压头 制冷循环 压缩机 温度与压力同时升高 提供了放热的可能 压力 焓 39 压力 焓 冷凝器 制冷剂把热量传给外界 制冷循环 40 压力 焓 节流装置热力膨胀阀固定孔板可变孔板 制冷剂把热量传给外界 制冷循环 41 压力 焓 冷凝器 压缩机 节流装置 蒸发器 制冷剂从负荷吸收热量 制冷剂把热量传给外界 制冷循环 42 冷水机组 机械制冷 压力 焓 7 表冷器 32 43 循环分析 过冷过热吸气过热 蒸发压力及冷凝压力对循环的影响 44 过冷 压力 焓 蒸发 冷凝 压缩 节流装置 没有过冷 45 过冷 压力 焓 过冷 冷凝 过冷的结果提高制冷量减少在节流元件处产生闪发气体 46 过热 气态制冷剂在高于饱和温度下进行加热就形成过热 温度高于饱和温度 压力 焓 过热区 蒸发 冷凝 压缩 节流元件 47 吸气过热 作用 避免液态制冷剂进入压缩机 压力 焓 压力 焓 48 吸气过热 压力 焓 吸气管道中产生过热 无效过热 单位质量功耗增大单位制冷量 制冷效果 不变冷凝器单位热负荷增大吸气比容增大 制冷量下降制冷系数下降 49 蒸发温度不变冷凝温度变化 压力 焓 50 压力 焓 吸气比容不变 制冷剂流量不变制冷量减小消耗的功率增大制冷系数降低 蒸发温度不变冷凝温度增加 51 冷凝温度不变蒸发温度降低 压力 焓 52 冷凝温度不变蒸发温度降低 压力 焓 吸气比容增大 制冷剂流量减小制冷量减小单位压缩功增大 压缩机功率与压比有关制冷系数降低 53 练习 试在压焓图上描绘某制冷系统在下表所示工况下的制冷循环过程并计算制冷效果 压缩比功及能效比 假设压缩过程为等熵过程 蒸发温度 4 冷凝温度 40 压缩机吸气过热度 5 冷凝器出口过冷度 5 54 请休息一下吧 系统组件 压缩机 贮液器 冷凝器 蒸发器 节流装置 56 压缩机 功能 把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态 创造了制冷剂在冷凝器中常温液化的条件 被称为整个装置的 心脏 57 压缩机分类 58 容积式 压缩机 定义 容积式压缩机借助活塞或其它方式使制冷剂蒸汽的容积在压缩机腔体内缩小 过程 吸气压缩排气 59 容积式压缩机 类型涡旋式压缩机往复式压缩机螺杆式压缩机滚动转子式压缩机 60 往复式压缩机 1 130冷吨用于商业建筑或工业设施与汽车发动机工作原理类似 技术成熟 应用广泛 自1890年用于制冷以来 61 往复式压缩机 约克风冷热泵机组AWHC 62 全封往复式压缩机 1 20冷吨用于商业建筑或家用设施与汽车发动机工作原理类似 63 往复式压缩机 吸气 64 往复式压缩机 吸气阀关闭 65 往复式压缩机 压缩制冷剂 66 往复式压缩机 排气 67 压缩循环 压缩 排气311 5psia 排气 膨胀 68 运动部件较少1 15冷吨用于单元机组 家用空调器 涡旋式压缩机 69 涡旋式压缩机 约克接风管型分体式空调机组MODULAR室外机 70 制冷剂流向 吸气 排气 涡旋式压缩机 71 涡旋形式 涡旋定子 涡旋转子 涡旋压缩机的核心部件是一个涡旋定子和一个涡旋转子 两者形状完全相同而方向相差180 涡旋组合 72 工作过程 由两个涡旋组成的不同空间几乎同时进行三个不同过程 所以涡旋压缩机基本上是连续地进气和排气 73 涡旋运动 74 涡旋压缩机 压缩过程在不同空间同时进行 反方向压缩转矩互相抵消 压缩过程光滑连续 75 运动部件较少市场份额逐渐增大应用范围广 如YS RWB 螺杆式压缩机 76 压缩过程 吸气 封闭 压缩 排气 77 滑阀能量调节 排气 吸气 部分负荷 转子 78 滑阀能量调节 排气 吸气 满负荷 转子 79 约克螺杆式冷水机组 偏心转子在气缸内滚动利用气缸工作容积的变化来实现吸气 压缩 排气过程转子转两周完成吸气 压缩 排气 滚动转子式压缩机 81 零部件少 结构简单没有吸气阀 余隙容积小体积小 重量轻 运转平稳密封性能较差 泄漏损失较大 滚动转子式压缩机 82 离心式压缩机 速度型压缩机 制冷剂气体压力的提升来源于动压向静压的转变 83 预旋转导流叶片 PRV 导流叶片 PRV 84 离心式压缩机 球栓在绳子上 85 离心式压缩机 制冷剂蒸汽由轴向吸入 沿半径方向甩出 故称离心式压缩机ABC为压力线 DEF为速度线扩压器内环形通道截面逐渐扩大蜗室流通截面逐渐扩大 86 部件 蒸发器 满液式 冷凝器 马达 齿轮 叶轮 压缩机 导流叶片 冷量控制 87 离心式压缩机 88 冷凝器 功能 使压缩机排出的制冷剂过热蒸气冷却 并凝结为制冷剂液体 在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质 分类 水冷式冷凝器风冷式冷凝器蒸发式冷凝器 89 水冷式冷凝器 壳管式 均气板 防止高速制冷剂气体直接撞击到管束上 造成额外的振动及管子的破坏防止局部高温区降低传热管寿命均布气流有效利用传热面积 90 水冷式冷凝器 壳管式 优点传热效率高结构比较紧凑 缺点需要有冷却水系统管壁结水垢降低传热效果需要定期清洗 适用于中大型制冷装置 如YT YK 91 水冷式冷凝器 套管式 两种不同直径的管子套在一起组成 制冷剂上进下出走套管空腔 冷却水下进上出走内管 92 水冷式冷凝器 套管式 优点结构紧凑 制造简单 价格便宜逆向流动使液体过冷度较大水耗量较少 缺点单位传热面积金属消耗量大冷却水水质要求高制冷剂侧压力损失较大 适用于小型制冷装置 如YEW 93 水冷式冷凝器 套管式 约克水冷柜式空调机YEW 94 风冷式冷凝器 制冷剂蒸气在管内冷凝 空气在管外流过 95 风冷式冷凝器 优点不需要冷却水使用 安装方便 缺点传热系数低体积 重量比较大翅片表面积灰会使传热恶化 需及时清扫 适用于中小型制冷装置 缺水地区 AWHC YCAC 96 蒸发式冷凝器 利用空气与水两种介质冷却制冷剂图示为吸入式 另一种为鼓风式吸入式与鼓风式在传热效果方面有何差异 97 蒸发式冷凝器 优点耗水量少 水冷式冷凝器的3 5 空气流量不大 缺点冷凝管暴露于空气中易于腐蚀水在冷凝管外汽化时矿物质完全留在管子表面 水垢层增长较快 故冷却水需经软化处理 特别适合于缺水地区 98 贮液器 功能 贮存制冷剂液体 分类 高压贮液器 装在冷凝器之后 用来贮存高压液体 以适应冷量负荷变化时制冷剂供液量的变化 并减少每年向系统内补充制冷剂的次数 低压贮液器 装在系统低压侧 有的用来贮存低压回气经气液分离器出来的氨液 有的专供蒸发器熔霜或检修时排液用 排液器 在氨泵供液系统中 用来贮存循环使用的低压氨液 循环贮液器 两者结构基本相同 99 贮液器 平衡管与冷凝器上的平衡管相连 100 手动节流阀热力膨胀阀浮球阀固定孔板可变孔板电子膨胀阀 节流装置 101 节流装置 手动节流阀与普通截止阀相似阀芯为针形或V形锥体一般作为后备阀 102 热力膨胀阀的作用 截流降压 高压常温的制冷剂液体流过膨胀阀后 就变为低压 低温的制冷剂液体 控制制冷剂流量 膨胀阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度 调节进入蒸发器的制冷剂流量 使其流量与蒸发器的热负荷相匹配 控制过热度 膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能 即保持蒸发器的传热面积的充分利用 又防止压缩机冲缸事故的发生 103 节流装置 热力膨胀阀 内平衡 适用于阻力较小的小型蒸发器 104 截流元件 内平衡热力膨胀阀 105 节流装置 热力膨胀阀 外平衡 结构比较复杂基本不受蒸发器压力损失影响 106 截流元件 外平衡热力膨胀阀 pevao ps pevao pevao pk ps ps 107 节流装置 浮球阀 直通式兼有供液自动调节作用结构简单壳体内液面波动较大 工作不太稳定依靠静液柱供液 只能供至蒸发器液面下 108 节流装置 109 节流装置 非直通式管路系统 浮球阀 非直通式兼有供液自动调节作用结构较复杂工作比较稳定可供液到蒸发器任何部位 110 节流装置 固定孔板节流降压可加旁通管 111 节流装置 可变孔板节流降压蝶阀控制开度 112 电子式膨胀阀 优点 1 由于不受冷凝温度的影响 可以在很低的冷凝压力下工作 部分负荷效率高 2 过热度接近零 工作平稳 不会产生振荡 113 电子式膨胀阀工作原理 114 蒸发器 功能 依靠制冷剂液体的蒸发来吸收冷却介质热量的换热设备 它在制冷系统中的任务是对外输出冷量 分类 满液式蒸发器干式蒸发器 115 蒸发器 DX 直接膨胀式 蒸发盘管 满液式蒸发器制冷剂在管外沸腾蒸发 DX 直接膨胀式 蒸发器制冷剂在管内沸腾 用于冷冻水 用于冷却空气 116 满液式蒸发器 优点结构紧凑操作管理方便传热系数较高 缺点载冷剂为淡水时 管内可能结冰导致管涨裂液体底部温度升高 传热温差减小对于与润滑油互溶的制冷剂难于回油制冷剂充灌量较大用于船舰上时 液面摇摆易造成