制冷原理及空调器主要部件.doc

第 11 页 共 11 页 工艺部培训大纲-制冷原理及空调器主要部件一、 空调器的制冷原理（按压焓图） 制泠的基本方法：相变制冷（利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的融化或升华过程从被冷却物体吸取热量以制取冷量）、气体绝热膨胀制冷（高压气体经绝热膨胀即可达到较低的温度，令低压气体复热即可制取冷量）、气体涡流制冷（高压气体经涡旋管膨胀后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷）、热电制冷（令直流电通过半导体热电堆，即可在一端产生冷效应，在另一端产生热效应）。在机械压缩机制冷系统中，其制冷循环（又称热力循环）是通过制冷剂状态的变化(工质的变化：压力、比容、温度及相的变化：物质从液态变为气态的过程称为气化，任何液体气化时都要吸收热量气化热，对于任何一种液体，气化热是随其气化时的压力变化而变化的，气化热是随压力的升高而降低，在相同压力下，不同液体，其气化热也是不同的)来实现，为实现这一循环，压缩机，热交换器（冷凝器和蒸发器）、节流装置（空用空调器的节流装置是毛细管）是必不可少的基本部件。空调器按制冷量的大小分，可分为大型、中型、小型空调器；按功能分可分为冷风型、热泵型、恒温恒湿型；型号结构分主体型号部分和简称代号两部分，一般L：表示落地式空调；P：表示风管式；d：表示吊顶式；t：表示天井式。空调器的节能是牵涉面很广的问题，可以从许多方面考虑，包括制冷循环的制定，制冷剂的选择，压缩机和各个设备的设计，装置的选配设计和布置（比如增大循环风量，强化换热，并使室内空气流速加快、使用变频空调等），运行中的管理等，由于时间关系，不详细解释。二、空调器主要部件空调器主要部件有制冷部件和电气部件，制冷部件有：压缩机、热交换器、四通阀、毛细管组件、阀门组件。1、 缩机制冷压缩机是整个空调系统的心脏,它的性能、质量对空调器的影响至关重要*（1）。为了能连续不断地制冷，需要用压缩机将已经汽化的低压蒸气从蒸发气吸出，并对其做功，压缩成为高压的过热蒸气再排到冷凝器中（提高压力是为了使制冷剂蒸气容易在常温下放出热量而冷凝成液体）。在冷凝器中利用空气将高压的过热蒸气冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，循环不已地连续实现制冷的工作过程（概括地说，这种制冷方法是使制冷剂在在低温低压的条件下汽化而吸收周围介质的热量，并在常温高压的条件下冷凝液化而放出热量由空气带走。欲使制冷剂实现这样的热量转移，必须提供与蒸发器的温度和液体温度相对应的低压和高压条件，而这一条件正是由压缩机创造的）。从工用原理上来分，压缩机主要分为容积型和速度型（离心式）两大类，容积式压缩机又分为往复活塞式和回转式压缩机，回转式压缩机又可以分为旋转式、涡旋式和螺杆式压缩机。空调系统主要是用容积式压缩机。即： 往复活塞式（简称活塞式） 容积型回转活塞式（简称回转式）压缩机速度型-离心式 用机械方法使密闭容器的容积缩小，使气体压缩而增加其压力的机器，称为容积型压缩机；用机械方法使流动的汽体获得很高的速度，然后在扩张的通道内使气体速度减小，使气体的动能转化为压力能，从而提高汽体压力的机器，称为速度型压缩机。A、 往复活塞式压缩机 活塞式制冷压缩机，是依靠活塞的往复运动来压缩汽缸内的气体，通常是通过曲轴连杆机构，把原动机的旋转运动转变为活塞的往复运动的。活塞式压缩机的结构特点是有活塞及曲轴连杆，制冷剂气体的压缩过程是由活塞往复运动来实现的。其优点是运行可靠性高，并由于压缩机电机组件是悬挂支承在机壳内的，所以整体振动小，对制冷系统的减振有利。由于余隙的容积、进排气阀等造成的损失，使往复式压缩机的性能系数低于旋转式压缩机和涡旋式压缩机。工作原理及工作过程（教材省）B、 回转式压缩机 回转式制冷压缩机是工作容积用旋转运动的容积式压缩机。气体的压缩是通过旋转容积的变化来达到的。回转式制冷压缩机工作容积除了周期性地扩大和缩小的变化以外，其空间位置也在变更。由于回转式制冷压缩机没有往复运转机构，所以结构简单，体积小，重量轻，零件少（特别是易损件少），可靠性高；回转式压缩机力矩小，平衡性好，振动小，运转平稳，从而操作简便，易于实现自动化。本讲只讲涡旋式压缩机。一、 工作原理涡转式压缩机最早由法国人Leon Creu发明，并于1905年在美国取得专利。长期以来由于轴向力不能平衡，防自转机构不灵活，轴向、径向密封未达到完善，以及涡转形加工困难，故未达到实用化程度。直到70的代美国进行了应用研究，并在精加工方面取得了突破才得应用。涡转式压缩机主要由两个涡转盘相错180对置而成，其中一个是固定涡转盘（静盘），另一个是旋转涡转盘（动盘），它们在几个点上接触并形成一系列月牙形容积。旋转涡转盘一方面为了与固定涡转盘啮合而保持给定的旋转半径，另一方面作不自转的旋转运动，这是靠安装在动、静涡转盘之间的十字滑环来保证。吸气口在涡转的外表面，随着曲面的顺时钟转动，气体由边缘听吸入，进入月牙形容积，并在顺时钟向中心运动的同时，使月牙形容积逐渐减小而压缩气体，月牙形容积气体不断地被压缩而增大压力，最后从定盘中心孔处排出。二、结构涡旋压缩机由于历史不长，所以其结构形式不多，目前仅有小型全封闭及开启式两种型式，且都以氟利昂为工质。全封闭式涡旋压缩机主要由固定涡转盘、旋转涡转盘、十字滑环、曲轴、支架、机壳等组成。固定涡转盘和电动机定子安装在机壳内壁上。十字环是在涡转盘上下两面设置互相垂直的两对凸键的圆环，上面凸键装在旋转涡转盘背面的键盘槽内，下面的凸键装在支架键槽内；十字滑环的作用是防止旋转涡旋盘倾斜及自转。在旋转涡旋盘下设有一个背压腔，背压腔由旋转涡旋盘上的小孔引入中压气流自动充气，使气腔压力支撑着旋转涡旋盘，同时在旋转涡旋顶部装有可调的轴向密封，使得旋转涡旋盘可以轴向移动，这样便可补偿运行中的逐渐磨损，并且也能防止液击或压缩腔中润滑油过多引起的过载。在曲柄销轴承处和曲轴通过支架的地方，装有转动密封，以保持背压腔与机壳之间的气密性。轴承的润滑油是利用排气压力和中间压力的压差，由密封壳体的底部经曲轴上加工的油道来供给的，并最终由背压腔流向压缩腔以润滑旋转面，然后同压缩气一起排出，在机壳中将油分离，然后流至底部。再者，在固定涡转盘外有油流，由这里给涡旋盘摩擦部位供油。涡旋压缩机运转后要逆转，为此在固定涡旋盘上的吸气管内装有止逆阀。吸入气体从腔上部被直接导入涡转板的四周，封在月牙形容积中，然后被压缩，并由固定涡转的中心排入机壳内，最后由排气管排出。三、特点A、效率高：涡旋压缩机吸气、压缩、排气连续单向进行，因而吸入气体有害过热小；没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而其输气系数高。同时，两相邻压缩腔中的压差很小，气体泄漏少。还有旋转涡旋上的所有点，都以很小半径作同步转动，因而摩擦速度小，摩擦损失亦小；没有吸、排气阀流动损失小，因而效率高。B、力矩变化小，振动小，噪音低:涡旋压缩机压缩过程较慢，并可同时两、三个压缩过程，这使得机器运转平稳，而且力曲轴力矩变化小。C、结构简单，体积小，重量轻，可靠性好：涡旋压缩机结构简单，运动零部件少，因而同往复式压缩机比较，体积小40%，重量轻15%。此外可控推力机构所提供的轴向可靠性，能避免液击造成的损失及破坏。加上它没有吸排气阀，易损件少，故运转可靠性高。尽管涡旋压缩机在原理上有一系列突出的优点，但是制造它要有高精度的加工设备及方法，以及精确的调心装配技术，这就限制了它的普遍制造及应用。目前多用于小型容调器中。 压缩机在整机匹配中应注意事项 压缩机在与空调器匹配时, 在名义工况下, 压缩机排气温度和吸气温度均应控制在压缩机技术规格书要求范围之内; 压缩机技术规格书没作要求的, 压缩机排气温度应控制在93以下, 吸气温度控制在22以下;在最大运行制热(制冷)试验中, 在规定的电压范围内, 压缩机排气温度和吸气温度均应控制在压缩机技术规格书要求范围之内; 压缩机技术规格书没作要求的, 压缩机排气温度应控制在115以下, 吸气温度应控制在30以下;压缩机在各个实验工况下其压力均应小于压缩机技术规格书要求范围之内; 压缩机技术规格书没作要求的, 设计压力不应超过27kgf/cm2G，替代工质R407C的压缩机上限允许到28kgf/cm2G，而R410A的压缩机上限允许到41kgf/cm2G；使用压缩机时, 应考虑到压缩机的最大允许灌注量, 不应超过压缩机技术规格书上规定的灌注量。技术规格书上没明确规定的, 应满足如下:对于R22: 压缩机润滑油量/整机灌注量0.4;油比重为0.92;对于R407C,R410A, 压缩机润滑油量/整机灌注量0.35;油比重为0.94;最小制冷工况时, 停室内风机运行15分钟, 观察压缩机是否有异响, 是否引起液击现象。最小制热运行时, 停室外风机运行15分钟, 观察压缩机是否有异响, 是否引起液击现象。2、 热交换器热交换器在房间空调器中一般是用来使制冷剂与空气进行热交换的装置，分为室内侧热交换器和室外侧热交换器。在冷风型空调器中，室内侧热交换器叫蒸发器；室外侧热交换器叫冷凝器。热泵型空调器在制冷运行时，与冷风型空调器相同；在制热运行时，室内侧热交换器起冷凝器的作用，室外侧热交换器起蒸发器的作用。其结构型式和技术参数对制冷装置的性能有决定性的影响。冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸发，通过其向环境介质放出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体；制冷剂在蒸发器内吸热气化。为了使蒸发器效率高、体积小，蒸发器应具有高的传热系数。制冷剂离开蒸发器时不允许有液滴，以保证压缩机的正常运转。为提高传热系数，必须提高制冷剂与管壁间的换热系数。由于液体沸腾时的换热系数远大于蒸气与管壁间的换热系数，所以在设计蒸发器时要尽量使液体与管壁接触，并尽快地将沸腾产生的蒸气排走。室内侧热交换器与室外侧热交换器结构相同，都是由肋片串在紫铜管上胀紧而成。之所以要在外表面加肋片，是因为同内表面制冷剂的换热相比，外表面的换热系数小，只有增加换热面积（或换热系数）的方法来提高换热量。加肋片就是为了提高外表面（肋片材料为铝箔）。肋片的形状有平片，波纹片及冲缝片。其中波纹片和冲缝片都是为了破坏气流的层流边界层，增加气流的流动。在空调器中用换热器中，最常见的是冲缝片，片距在1.5-2.0mm之间，铜管是9.52和7两种。为了进一步加强换热效果，还可用有亲水膜涂层的铝箔作为肋片材料加工蒸发器。蒸发器是用来使室内降温的，当室内湿空气流过温度低于露点的蒸发肋片表面时，空气中的水分会凝结下来。当水珠过大时会形成“水桥”堵塞在肋片通道上，加大分阻，减小循环风量，降低了肋片的传热效率。采用亲水膜铝箔肋片后，水分成膜状流下，难以形成“水桥”，从而循环风量加大，于是蒸发器的传热效果得到了很大的改善，在空调器体积日期紧凑的情况下，蒸发器肋片可以做得更密一些。另外，有亲水膜涂层的铝箔还有较好的抗腐蚀性能。除蒸发器肋片采用新材料外，蒸发器铜管也可以采用内螺纹管来强化传热过程。所谓内螺纹管，是指在紫铜管内壁制成一道道紧密排列的、螺旋分布的沟槽。这些沟槽虽然增大了制冷剂流动的阻力，但也大大增加了内表面的面积，并且在沟槽内流动的制冷剂时刻受沟槽扰动，大大强化了沸腾传热过程，并有显著的强化传热效果。3、 毛细管毛细管又叫节流管，在小型制冷装置中，毛细管是一根内径为0.5-2mm，长度0.5-2m的紫铜管，由于它不具备自身流量调节能力，被看作为一种流量恒定的节流设备。又由于其直径小，通道容易被阻塞，为此，通常在毛细管的前面安装一种性能良好的过滤器，以阻止脏东西进入。毛细管节流是根据流体在一定几何尺寸的管道内流动产生摩阻压降改变其流量的原理，当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。进