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制 冷 知 识一、理论部分1、制冷：有人工的方法将某一物体或空间的热量带走，使该物体或空间的温度低于周围环境的温度；2、我厂目前使用的制冷方法属于蒸汽压缩式制冷。它的基本原理是利用工作物质（制冷剂）状态变化时吸热和放热的特性来实现制冷；3、制冷系统的基本组成：压缩机、冷凝器、节流阀（膨胀阀）和蒸发器；4、制冷循环过程：常温高压液体制冷剂从冷凝器流出，经节流阀降温降压后进入蒸发器（一线是膨胀阀完成的）；在蒸发器内，低温低压液态制冷剂从被冷却物体中吸取热量而汽化，汽化后的低温低压制冷剂被压缩机吸入并进行压缩，压缩后的高温、高压汽态制冷剂被排入冷凝器，在冷凝器中受到冷却而放出热量，冷凝成常温高压液态制冷剂。5、蒸汽压缩式制冷循环是靠消耗电能来实现的；6、绝对压力与表压和当地大气压力之间的关系为：正压时：P=B+Pg 负压：P=B-hPg表示表压 B当地的大气压1.01105Pa P物体所受的真实压力 h低于当地大气压力时的表压力又叫真空度。7、物质由液态吸热后变成汽态的过程叫汽化，汽化的形式有两种，蒸发与沸腾。A、蒸发是指液体表面的汽化过程，沸腾是指液体内部和表面同时发生的剧烈汽化过程，二者本质相同，但差异仅在于形成过程的条件不同，比如：对同一物质，在一定压力下，蒸发可以在任意温度下进行，而沸腾只能在一定的温度下进行，制冷剂在蒸发器中进行的汽化过程是沸腾过程。B、凝结：凝结过程则与汽化过程相反，即蒸汽在一定压力下冷却放出热量变成液体的过程。制冷剂在冷凝器中变化的过程就是凝结过程，即从压缩机排出的制冷剂蒸汽进入冷凝器后被冷却水（或空气）冷却，放出热量由蒸汽变成液体。8、怎样实现制冷？制冷机利用制冷剂在制冷系统中的状态变化，即低压下吸热蒸发，高压下放热冷凝的特点，实现热量由低温热源向高温热源的转移。9、制冷系统工作的基本要求：蒸发压力最好和大气压力相近或稍高大气压力，防止蒸汽渗入蒸发器，同时要求冷凝压力不应过高，一般应不超过0.120-0.150MPa，否则将造成功率消耗的浪费。10、制冷系统测漏的基本方法氨制冷系统：1、试纸法，试纸遇氨时变成红色或绿色两种色彩；2、洗涤剂溶液，在各接口处，阀门等处涂抹此溶液；3、人的嗅觉闻。氟里昂制冷系统：1、卤素检测仪；2、用洗涤剂溶液。11、润滑油作用：润滑油起到密封、降温、润滑、散热的作用。二、螺杆式制冷压缩机主体部分1、螺杆式制冷压缩机的工作原理螺杆式制冷压缩机是以一对相互啮合的转子在机体的汽缸内作回转运动，同期性地改变其每对齿槽间的容积来达到吸汽、压缩、排汽的目的。2、螺杆式制冷压缩机的主体结构国产双螺杆压缩机组成：阴阳转子、机休、前后端盖、平衡活塞、油缸及油活塞、滑阀、主（副）轴承、轴封等组成。3、各零部件的作用A、机体：它是连接各零部件构成整体的中心部件，为各零部件提供正确的安装位置，保证阳转子在汽缸内啮合，可靠地进行工作，内部有滑凹槽、轴向吸排汽口。 B、吸排汽端座：它位于机体前后两端的密封连接件，它提供了阴阳转子和主副轴承的安装位置，径向吸、排汽口以压缩机与管道系统的连接安装位置，它是压缩面汽体输入和输出的重要通道。C、转子：它是实现变容式压缩的主要部件。D、轴承：滑动轴承是支撑阴阳转子，并保证转子高速回转的零件又叫五轴承。滚动轴承：克服转子的轴向推力，叫推力轴承叫副轴承，主副轴承在螺杆式压缩机中必不可少，它们使转子处在正常位置有效地控制转子的轴向和径向间隔，避免因力的不平衡而发生运动部件之间的磨擦。E、平衡活塞：平衡轴向力，可使推力轴承设计尺寸减小，它是利用高压油注入活塞顶部的油腔内产生与轴向力相反的压力，使轴向力得以平衡。F、滑阀机构及其控制：滑阀机构由滑阀与油污塞、连接杆、复位弹簧、能量调节指示器等组成，起到无级调节的作用。滑阀位置在机体排汽端，汽缸内两圆的交点处，可以在与汽缸轴线平等方向上，由油污塞驱动作往复运动，改变排汽量的大小。G、能量调节的控制系统：能量调节分手动和自动，但控制的基本原理都是采用油驱动调节，该系统基本上由三部分构成，供油、控制和执行等机构，供油机构有油泵及压力调节阀，控制机构有四个电磁阀和油分配阀，执行机构有滑阀、油活塞及油缸等。H、轴封部件：轴封由动环、动环O环、静环、静环O环、动环座、压盖组成，位于主转手的尾部，动环和静环两面接触作径向密封，动环O环、静环O环起轴向密封的作用。4、压缩机的性能：A、当蒸发温度一定时，如果冷凝温度升高，冷凝压力升高，制冷量则会减少，而轴功率增加。B、当冷凝温度一定时，如果蒸发温度降低，蒸发压力降低，制冷量也会减少，了解了上述制冷量和轴功率的这种变化规律，操作人员就可根据这一规律，正确掌握制冷机的操作与调试，从而更好地发挥制冷机的效能，降低能源的消耗，提高机组运行的效益。5、压缩机组外油路流程：油泵 油精过滤器 油压调节阀 油分配总管 压缩机油分离器 油冷却器 加油阀 油粗过滤器 油泵6、压缩机内部三大油路（国产）A、主润滑油路：油分配总管 吸汽端座主进油孔 平衡活塞 吸汽端主轴瓦 机件 排汽端主轴瓦 推力轴承 排汽端盖 轴封压缩机吸汽端B、喷油路：油分配总管 吸汽端盖 喷油管（螺旋导管） 螺旋管滑阀导杆 滑阀 从滑阀上喷油孔进入机体C、能量调节油路：（减载）四通阀进油孔 四通阀减载油孔 压缩机减载进油孔 减载油腔 （油活塞向排汽端移动）压缩机增载油孔 四通阀增载油孔四通阀回油孔 压缩机吸汽端，增载时的油路将上述的减载全改成增载即可7、制冷剂流程图：压缩机 油分离器 冷凝器 高压贮液桶 电磁阀 节流阀（膨胀阀） 低压循环贮液桶 氨泵 蒸发器8、压缩轴向传动间隙要求在0.08mm-0.10mm。调整方法：间隙小了，磨外隔圈，间隙大了，磨内隔圈，当没有间隔，减小外调圈的厚度，即换薄的，当需增加内圈厚度时，应换成厚的内隔圈。9、压缩机轴承压盖的间隙要求在0-0.02mm调整方法：间隙小了，磨大隔圈，间隙大了，磨小隔圈。三冷凝器、蒸发器及辅助设备制冷系统中，制冷设备按所起的作用可分两类：一类是主要设备，它们是制冷系统中不可缺少的部分，如冷凝器、蒸发器、节流阀（膨胀阀）等，另一类是辅助设备，它们的作用是改善制冷系统的工作条件及提高制冷系统的经济性和安全性，如油分、集油器、空气分离器、干燥过滤器等。1、冷凝器种类按其冷却方式可分为：水冷式、蒸发式、空气冷却式，按结构型式可分为：壳管式、套管式、盘管式。A、卧式壳管水冷式冷凝器，它分氨用和氟里昂用两种，它们的结构大体上相同，只是在选用金属材料有区别。水在管内，制冷剂在壳内管外进行热交换，目前我厂使用的有这种冷凝器。B、立式壳管水冷式冷凝器，水在壳内管外，制冷剂在管内，进行热交换。C、蒸发式冷凝器：这种冷凝器也需用水，在蒸发式冷凝器中，制冷剂冷凝时的放热是采用强制通风，使部分冷却水蒸发而吸收大量的热，故耗水量小。它由传热量，供水喷淋系统和风机三部分组成，水在管外流动，制冷剂在管内流动进行热交换。目前我厂使用的有这种冷凝器。D、套管式冷凝器，冷水在内管中流动，制冷剂蒸汽在套管的环形冷间冷凝，作逆向流动。E、空冷式冷凝器：这种冷凝器是利用空气强制流动或自然流动或自然对流进行热交换的一种制冷设备，制冷剂在管内流动，空据在管外作受迫流动或自然流动，吸取管内制冷剂热量。2、蒸发器：A、卧式壳管式蒸发器：一般是制冷液体工质在管外蒸发，载冷介质（水或盐水）在管内流动。B、干式蒸发器：液体制冷剂在换热管内吸热蒸发，冷媒在管外的拆流板之间流动。C、立管式及螺旋式蒸发器：立管式螺旋管式蒸发器又叫沉浸式蒸发器，它们的共同特点是制冷剂在管内蒸发，整个蒸发器管沉浸在一个盛有载冷剂的容器内，载冷剂只有能采用开式循环，而且只能是挥发性小的载冷剂，如盐水、淡水等。这种蒸发器一般都用于氨制冷剂。目前我厂使用的有立管式蒸发器。D、冷风机及冷却排管：冷风机及冷却排管均是以空气为被冷却介质的蒸发器，目前我厂使用的蒸发器属冷风机式。冷风机的工作原理是制冷剂在管内蒸发，空气在风机的作用下从管外掠过，冷却排管也是应用于冷库库房及低温装置的一种冷却空气的蒸器，制冷剂在管内流动吸热蒸发，空气在管外作自然流动。3、油分离器它的工作原理是将压缩机压缩后的制冷剂蒸汽借其与油的重度差别，使混合汽体经过直径较大的油分离时，减低流速和改变其流动方向或利用离心力使油从中沉降而分离。对于干蒸汽状态的润滑油，则可采用洗涤式油分离器或水冷却降温的方式，使之凝为油滴而分离出来，有的油分离器中还设置过滤层来增强分离效果，油分离器按结构方式分工为两种：立式油分离器、卧式油分离器。目前我厂使用的油分离器有这两种。4、集油器：是用来收集冷凝器、贮液器、蒸发器等设备中分离出来的润滑油，并按照一定的放油操作规程，收集制冷系统中的积油。5、贮液器的功用是贮存和调节供给制冷系统内各部分的帽冷剂液体，以使制冷剂的循环量适应运行工况的变化，既可满足各设备的正常供液，又能保证压缩机正常运行。按其作用和所承受的压力不同，贮液器可分为高压贮液器、低压循环贮液器和排液器。A、高压贮液器：它的功能是容纳由冷凝器导出的高压液态制冷剂，保证供应和调节制冷系统各部分的需要，高压贮液器与冷凝器的排液管是直接连通的。为了保证冷凝器的热交换面积，使冷凝器内的液体畅通地流入高压贮液器内，冷凝器与贮液器之间设有均压管，以保证两者压力相同。B、低压循环贮液器分为立式、卧式两种，如果系统有多种蒸发温度时，各个蒸发温度应设单独的低压循环贮液器，在正常工作情况下，供液系统中的低压循环贮液器应保持有一定的液位，如果液位太低，则制冷剂的贮量不能满足泵的徨要求，而引起泵失液，酿成严重事故，若液位太高，则不但影响蒸发器的工作，而且有使液体制冷剂冲入压缩机的可能，目前我厂二、三线使用的低循是一样的，一线只是体积小些，简单些。C、排液桶：是用来贮存热氨冲霜时由冷风机盘管或冷却排管内排回来的氨液，二、三线排液桶一样，一线先排液桶。D、空气分离器：是用来排除制冷系统中的空气及其它不凝性气体的设备，工作原理是；利用液态制冷剂吸热蒸发的方法，将混合气中的制冷剂液化回收，以分离空气等不凝性气体，从而使制冷系统保持正常的冷凝压力，三线空分属卧式，二线空分属立式，一线无空分，直接从高压贮液桶上的放空阀进行排空。E、干燥过滤器：通常是在氟利昂制冷系统中，过滤氟利昂液体中所夹带的固体杂质和水分。一般安装在贮液器和热力膨胀阀之间，以免一些固体杂质堵塞电磁阀、膨胀阀等。滤网采用镀锌铁丝布或钢丝布内装干燥剂（硅胶、无水氯化钙、活性氧化铝、分子筛等）在氨制冷系统中，由于氨溶水性强，不会在节流时产生冰堵现象。F、冷却塔又叫凉水塔：它是使循环使用的冷却水不断地在空气中蒸发冷却的装置，冷却塔的布水器或风机损坏将会导致排压、排温、油温均升高，从而导致压缩机制冷量下降。二、三线均有冷却塔。四、故障排除1、冷却温度（高压）过高、故障现象：高压超过额定压力。高压控制口动作自动停车，高压故障显示。故障原因及排除方法a、冷却水量不足，水温过高（水阀未全开启、水压力不够，冷却塔风机损坏或布水器损坏）、调节、修理或更换。b、排气阀未全开启，排气止回阀损坏、调节或修理。c、制冷剂充注过多，放出过多的制冷剂。d、系统中存有空气，压力表指针明显跳动，排放空气。e、冷凝口内的传热管内有水垢，清除水垢。f、冷凝口内的传热管上有油模，回收冷冻机油。 2、蒸发温度（低压）过低现象，蒸发器温度（低压）控制器动作低压，低于额定压力，自动停车，低压故障显示。故障原因及排除方法：a、制冷剂不足调节适当，补充制冷剂；b、膨胀阀（节流阀）开启过小，调节适当；c、膨胀阀（节流阀）出现脏堵冰堵，清洗、修理；d、干燥过滤器堵塞，修理或更换；e、电磁阀失灵，修理或更换；f、高压贮液供液阀被关闭，导致低循内无液，氨泵空转，开启此阀；3、油压过低。现象：油泵低于额定压力，油压差控制器动作，自动停车，油压故障显示。故障原因及排除方法：a、油压调节阀开启过大，调节适当；b、油量不足，补充加油；c、油进入系统，导致油位不够，回油补充加油；d、油路管道或油过滤器堵塞、清洗；e、油温过高，油冷却水量过小，加大冷却水量；f、油泵损坏，拆卸修理；4、机组奔油。现象：机组出现奔油是指冷却机和制冷剂在油分离器中不能正常分离，油随制冷剂进入系统的一种故障，机组油位大幅度下降。故障原因及排除方法：a、在正常情况下，发生奔油故障，主要是操作不当所至，由于供液量过大或热负荷减小等原因，从蒸发器内未蒸发完的制冷剂液体进入油分离器，使排气温度降低，制冷剂和油不能正常分离，应规范操作，调节对蒸发器的供液量。b、油温、排气温度过低，加热油温，控制冷却水量；c、供液量过大，正确开启膨胀阀（节流阀）；d、增载过快、过猛，逐次增载；e、冷冻机油过多，放出多余的冷冻机油；f、热负荷减小、减载，减小对蒸发器的供液量；5、能量只增不减。故障原因及排除方法：a、吸汽端盖的三角纸垫破损，更换；b油活塞密封环损坏，更换；c、螺旋管密封环损坏，更换；d、四通阀内漏，更换、维修；e、滑阀密封座口环损坏，更换；6、能量增减失灵。故障原因及排除方法：a、四通阀或油管堵塞，拆卸，用氮气吹清洗；b、螺旋管与喷油管卡死，更换或维修；c、油活塞卡死，清洗维修；d、滑阀卡死，清洗、维修；e、位于三角盖的喷油管O不烧焦，更换。另外，滑阀导杆O环损坏会导致只减不增。7、压缩机液击。现象：压缩机发生尖叫的声音，同时排温、油温和机件温度严重下降。故障原因及排除方法：a、风机停了（轻微性液击），开启所有被停的风机；b、蒸发器被皮纸严堵塞，导致制冷剂液体蒸发不完（轻微性液击），清除障碍物；c、下液位浮球液径控制器电源被关，导致电磁阀长时间供液，低循液位超高。（或浮球液位控制器损坏，导致电磁阀长时间供液或浮球液位传感器损坏，或节流阀奔启过大，热负荷过小，应调节维修。）排除方法：a、及时减载至零位，关闭吸汽载止阀，并闭油冷进水阀，跑空车，提高油温排温；b、及时关闭节流阀，停氨泵，开启浮球液位控制器电源开关，以便观察液位；c、打开排液桶减压阀和放油阀，再打开低循放油阀，将低循内的液体排到排液桶内，待低循液位降至正常后，关闭减压阀和两个放油阀；d、待压缩机油温、排温达到标准后，缓慢地开吸汽阀，缓慢地增载，同时注意观察排温和油温，直至正常。e、开油冷却器进水阀，开氨泵，开节流阀；f、排出排液桶内的氨液。五、放油、放空、热氨冲霜1、放油操作：集油器操作维护的基本原则是根据压缩机的耗油情况和油分离器的分离效果来确定的，一般每桶7-10天放油一次。在放油前应将集油器内的压力降至吸汽压力，便于油氨混事物进集油器，将阀1打开，待压力降至接近吸汽压力时关闭阀1，然后开启阀2和阀3，待润滑油从低循流入集油后再关闭返两个阀门，为了抽出被油所吸收的制冷剂蒸汽，把阀门1开启半小时后关闭，经阀4放出润滑油，放油的时间在压缩机停车20分钟之后进行，在氨系统放油时应戴防毒面具，重复上述过程，直到将低循或高压贮液桶内的油放净为止。2、放空气的步骤：空气进入系统后，一般都贮存在冷凝器和贮液器中，因为在该设备内有液氨存在，而形成液封，空气不会进入蒸发器，由于空气不凝，它的比重比氨气重，而又比氨液轻，帮空气存在于氨液与氨气的交界处，正是这个道理，立式氨冷凝器水凝气体出口，设在冷凝器的中下部位。氟利昂系统中，空气比氟气轻，因而空气是存在于卧式冷凝器的上部，放空气时，可从制冷机排气阀多用孔道进行。A、放空步骤：a、道德打开阀1，让冷凝器不凝气体与氨气混合物进入空气分离器（开阀前，空气分离器处于待工作状态），不过气时再关阀1。b、开回气阀2，使盘管内与制冷机吸入口相通；c、然后微开节流阀后，使氨液经节流阀减压进入盘内蒸发，吸收混合气体热量，使混合气体中氨气冷凝或液全下沉，空气集于上部；d、稍等一会儿，开阀3放空，空气放完后，关阀3及阀5，然后微开阀4，使冷凝下来的氨液重复使用，最后关阀4及阀2，恢复空气分离器原状，如一次未完成，可按上述办法和程序反复进行。卧式空分放空与此相同。B、放空气时注意事项：a、节流阀5不能开得过大，因盘管面积有限，以防蒸汽不完全使制冷机产生湿压缩，阀5开启大小可根据回气管结霜情况及制冷机排汽温度高低来调节，一般回气管结霜不超过2m。如果制冷机吸压较高，回气管可能不会结霜，这时控制排汽温度应不低于70，b、阀1应全开，以减少混合气体进入空气分离器的阻力；c、为促使混合气体中氨气的冷凝，提高空气分离效率，阀3应开小一些，阀3的开启茺可根据水槽中气泡情况加以调整，如气泡呈圆形上开而无体积变化，水温也不上升，则放出的是空气。由于氨易溶于水，如果放出的气泡体积变小，并有氨味溢出，水渐呈白色，同时水中能听出爆竹声应关闭阀3。如果是氟得昂系统，它无专门的放容设备。因此，平时尽可能注意不要空气进入系统，如有空气时应停车（最好是上早班前放），打开冷凝器顶部的放空阀或高压贮液桶上的放空阀，空气从最高处放出，用手触摸气体，若是冷风就继续放，如有凉气感觉，说明有氟跑出，应关闭放空阀。3、热氨冲霜步骤：A、热氨冲霜的原理：虽将压缩机排出的热氨气引进蒸发器，将蒸发器暂当成“冷凝器”，利用热氨冷凝时所放出的热量，将蒸发器表面的霜层融化。B、热氨冲霜的作用：将蒸发器内原来积存的氨液和润滑油，借热氨加压或者重力排入融霜排液桶或低循桶。C、热氨冲霜注意事项：a、一般用于融霜的热氨量不能大于压缩机排气量的三分之一；b、融霜热氨压力不小于是0.6MPa（不大于0.9MPa）。步骤： a、停冷风机；b、（阀2常开）开阀4降低排液桶压力，待压力接近吸汽压力时关闭阀4；c、关阀5开阀6，开阀7关阀8；d、开阀9、11；e、看着压力表批示值缓慢地开启阀1，始终将压力控制在0.6MPa-0.9MPa范围内；f、待阀9至排液桶之间管道外壁霜融化后（或待蒸发器盘管霜融化后），先关闭阀9，再关阀1，以便蒸发器内存留部分氨液（如蒸发器霜未融净，需打开阀4再减压，然后开阀9和阀1，重复几次直到霜全部融化为止，同时注意排液桶的液位不能超过80%，如液位过高时，应关闭阀9、1，开阀3加压接近排压，开阀10向低循供液，高压贮液桶的液阀关闭，待液体排完之后，关阀3、10，开阀4减压后关闭此阀，再开阀9、1继续冲）；g、缓慢地开阀8，以免造成压缩机液击，待压力降至吸汽压力后，将此阀全部开完。H、关阀7、6，开阀5，开风机；i、开阀10放油；j、开闪3加压；k、开阀10排液（关高压贮液桶出液阀）；l、待液体将要排完时关阀3，排完后关阀10、11，开阀4减压，让排液桶处待工作状态，待压力接近吸压时关阀4。六、安全保护部分1、排汽压力保护的作用。是为了防止因冷凝器断水或供水量不足，或者由于启动时排气管路的阀门未打开，或者制冷剂灌注过多，或者因系统中不凝性气体过多等原因造成排汽压力急剧上升而产生事故，调定值为 1.6MPa，超过调定值高压控制器切断压缩机电源，此时再开机时要对高压控制器进行复位。2、吸汽压力过低的危害：过低会产生两种不良后果：一是由于吸气压力很低，则蒸发温度很低，使食品干耗，并易引起食品变质；二是如果装置低压侧有泄漏的话，则会引起大量的空气渗入系统，从而造成压缩机排气压力和排汽温升高。功耗增大，产冷量下降，有时则会在膨胀阀处产生“冰堵”现象。3、油压保护：压缩机在运行过程中，其运行部件需要不断有一定压力的滑油进行润滑和冷却，一旦缺油将会导致压缩各运动部烧毁的严重后果，为此设油压保护，油压控制器的调定值一般为0.15MPa，调定值过高则压差控制器易动作。4、油温控制：防止油冷断水导致油温过高造成油的粘度低，不起润滑作用或油炭化结胶而设置油温控制器，它的调定值为60-705、油压差控制：防止因油过滤器堵塞而造成的缺油故障。它的调定值一般为0.1MPa.。6、氨泵压差保护：氨泵的进出口压差必须保持在数值以上，以免氨泵发生气蚀现象，当氨泵进出口压差小于给定值时，控制器自动切断电动机电源，使氨泵停车，以免气蚀烧毁。它的定调值通常为0.1MPa，调整方法：若动氨泵，旋调丝杆使控制器刚好动作，记下制度指示，再调大0.05MPa即可。7、冷凝压力的调节冷凝压力近似排汽压力，比排汽压力略低，冷凝压力在0.9MPa左右，制冷最大轴功率最小，因此有必要对冷凝压力进行调节。调节方法，一可以通过控制水量进行调节，二通过冷凝的风机开或停进行调节。一般来说，夏季不太好调节。（自动化的无需调节，由风扇自动开或停完成的。）8、对蒸发器供液量的调节。蒸发器供液量调节是根据吸汽压力的高低作相应的调节，防止压缩液击或降温效果不好（自动化的无需调节，由膨胀阀自动完成），但必须在氨泵供液正常的情况下进行。吸汽压力低时应关小供液阀门，吸汽压力高时应开大供液阀门或两台氨泵同时供液。七、制冷常用术语1、温度：是物体冷热程度的量度，用T或t表示。T为绝对温标，单位为开k，t为摄氏温标，单位为度，绝对温标与摄氏温标的分度方法相同，即摄氏温差1就是绝对温差1k.它们之间的换算关系是：TK=t+273.15 （1-1）2、压力：垂直作用于单位面积上的力来表示压力的大小（即压强）。气体的绝对压力（即气体的真实压力）。P=（1-2） P压力帕 F垂直作用力F A面积m2国际单位 单位中压力的单位为帕斯卡Pa，巴at，bar和物理大气压。在公制单位中压力单位常采用工程大气压at，毫米水柱mmH2O和毫米汞柱mmHg 等单位。1MPa=1000KPa=106Pa=10kgf /cm23、比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，用V表示，如果m千克气体占有V米3容积，则比容。V= （1-6）制冷机中，比容常指制冷剂蒸汽的比容，液体的比容值比气体的比容值小得多。4、密度：比容的倒数称为密度，即单位容积内物质所具有的质量，用表示，即=千克/米3 （1-7）5、热量：表示物体吸热和放热多少的物理量，用Q表示，热力学规定：系统从外界吸热时，Q为正（Q0）；系统向外界放热时，Q为负（Q0），热量的单位为焦（耳），用J表示，或用KJ表示。6、比热容：1kg工质温度每变化1所吸收或放出的热量，单位是KJ/（kgk），根据比热容及温度的变化值，可以很方便地计划工质所吸收或放出的热量。例如：设有m(kg)的工质，比热容为CKJ/（kg） ，温度由T，变至T2，则所吸收的热量可用下式计算。Q=mcT=mc（T2-T1） （KJ） （1-10）在热量计算中，若T2T1，则Q为负，它表示工质放出热量。7、饱和温度和饱和压力在密闭容器中，液体始终处于一定的温度时，容器内蒸发压力就会自行保持在一定的数值上，这时容器内汽液转化达到动态平衡，此时，称容器中的液体、汽体处于饮和状态。例如：水在一个标准大气压力下加热至100，即达到了饱和状态，此时水温维持在100。饱和压力和饱和温度之间存着一个对应的关系，饱和压力随着饱和温度的升高而升高，随着饱和温度降低而降低。在一个标准大气压力下，水的饱和温度是100，氨是-33.4，氟利昂12为-29.8，氨和氟利昂这种低沸点的性质还是人们选用为制冷剂的重要依据之一。8、蒸汽过热与液体过冷。蒸汽的温度高于对应饱和压力下的饱和温度时称为过热蒸汽，在过热蒸汽的温度与饱和温度之差称为过热度。在制冷机中，压缩机的吸汽管、汽缸、排汽管里所流过的制冷剂蒸汽都处在过热状态。相反，液体的温度低于饱和压力所对应的饱和温度时称为过冷液体。如制冷剂在冷凝器中凝结成饱和液体后，继续在定压下放热冷却就处在过冷状态。过冷液体的温度与饱和温度之差称为过冷度。一定的过热度对保证制冷装置安全运行市必要的，因为，一定的过热度可以有效地防止压缩机产生液击，排温过高。如果将这一部分冷量用来冷却进入节流阀前的制冷剂液体，则这种循环称为回热循环，主要根据工质热物理性质而定。例如：R12可以采用回热循环，氨则不宜采用，R22可以采用也可以不采用回热循环。9、制冷方法蒸汽压缩式制冷是用各种类型的压缩过程。吸收式制冷是用热化学方法完成工质蒸汽的压缩过程。蒸汽喷射式制冷、热电制冷（半导体制冷），磁制冷。八、制冷剂和载冷剂1、氨：可用于空调、冷藏和低温，能用于各种型式的制冷压缩机，蒸发温度可控制在5-65的范围内，氨中含有水时对正常运转无大影响，但会引起对金属的腐蚀，严重时影响制冷量，规定氨中的含水量必须不超过0.2%。2、氟利昂：电绝缘性能好，适用于使用封闭式及半封闭式压缩机。a 、R12是除水以外最安全的制冷剂。适用于高冷凝温度工况，如果用空冷式冷凝器，可用于个种类型的制冷装置，适于应用各种形式的制冷压缩机。蒸发温度可达-70在冰箱和家用空调器中应用较广，含水量不超过0.0025%b、R22可用于各种类型的制冷装置，适于与各种形式的制冷压缩机，在中型制冷装置中的应用比R22更为广泛。用于低温制冷机组时，蒸发温度可达-80。含水量不得大于0.0025%c、在制冷装置中，一般多采用直接冷却方式，即利用制冷剂的蒸发直接冷却被冷却物体或库房内的空气。也可以采用间接冷却方式，即将被冷却物体或空间的热量，通过中间介质传送给在蒸发口中蒸发的制冷剂液体，如：盐水制冰、在空气调节中，用冷水机组提供的冷媒水冷却空气，都是间接冷却方式的例子。在间接冷却方式中，起冷量传输和分配作用的中间介质称为载冷剂，或称第二制冷剂，采用间接间接冷却的优点是：可以减小制冷机系统的容积，因而可以减小制冷剂的充灌量，且因载冷剂的热容量较大，被冷却对象的温度易于保持恒定。缺点是系统比较复杂，且增大了被冷却物体与制冷剂之间的温度差。故间接冷却方式一般较少应用。常用的载冷剂有三类：水、盐水和有机载冷剂。九、单级压缩蒸汽制冷循环用蒸汽压缩式制冷机能达到的制冷温度范围是很宽广的，从稍低于环境温度到-150左右。为了获得这样的制冷温度，常使用的有单级压缩制冷机、多级压缩制冷机和复杂式制冷机。单级制冷压缩机应用最广是构成其它种制冷机的基础。1、各部分的作用a、压缩机是用来压缩和输送气体，使蒸发器中产生的低压蒸气被压缩到冷凝压力，并迫使制冷剂在系统内循环流动。b、冷凝器是用来使被压缩到冷凝压力的制冷剂冷却并凝结为液体，冷凝时放出的热量被冷却水带走。c、热力膨胀阀是用来使制冷剂液体节流降压，并同时起控制流量的作用，以适应冷量负荷的变化。d、在蒸发器中，制冷剂液体在低压低温条件下蒸发吸热，使冷水（或称冷媒水）或空气温度降低。单级压缩蒸气制冷具有如下的特点：制冷设备需组成一个封闭系统，制冷剂在其中循环流动，并在一次循环中要连续两次发生相变（一次冷凝、一次蒸发，在一定条件下，物质由一种集态变为另一种集态的过程，称为相变或集态变化，固、液、气三种集态，六种相变）实现制冷循环的推动力来自压缩机，在它同节流机构的配合作用下，将制冷系统分为低压和高压两个部分。在低压部分中，通过蒸发器向被冷却物体吸热；在高压部分中，通过冷凝器向环境介质放热。制冷剂蒸气只经一次压缩，从蒸发压力0压缩到冷凝压力k。2、单位制冷量在温熵图上用蒸发过程线下的面积表示，在压熵图上用蒸发过程线段的长度表示。制冷剂的汽化潜热越大，节流后的干度越小，则单位制冷量越大。有液体过冷的循环在节流过程中产生的蒸汽量较少，因而单位制冷量增大和制冷系数增大，增大的程度同过冷度to成正比，因此在实际适用中我们选尽可能大的过冷度。采用液体过冷还可以防止制冷剂液体在节流机构前汽化，保证节流机构工作稳定。当蒸发温度在-5以下时，采用液体过冷。3、吸气过热压缩机的吸气温度高于蒸发温度时，叫吸气过热。对于吸气过热要区别两种情况。A、制冷剂饱和蒸汽离开蒸发器后，在吸气管内过热，（不能利用，有用的单位制冷量仍然是90.而单位理论功却增大了W，循环的制冷系数必然要减小）被称为有害过热，应尽量设法减小，在吸管上包扎隔热层即是减小有害过热的一种措施。B.制冷剂蒸汽在蒸发器内过热。（此时90是包括在有用的制冷量之内）但在这种情况下，单位制冷量和单位理论功都有所增大，循环的制冷系数是否增大不能够直观判断。分析和计算表明，这同制冷剂的种类有关，对于氨制冷系数稍有降低，对于R12和R502制冷系数略有提高；而R22介于两者之间，制冷系数之甚变化。由此，可知无论任何情况下，对于氨应避免吸气过热。4、回热循环：氨采用回热循环时制冷系数降低，R12及R502采用回热循环时制冷系提高，而R22采用回热循环时制冷系数之甚变化。在实际应用中，氨制冷机照例是不采用回热循环的，不仅是由于循环的制冷系数降低，同时还因为采用回热循环后将使压缩机的排气温度过高，氟利昂制冷机采用回热循环时，除对R22和R502可以提高制冷系数外，尚有可以减轻吸气管中的有害过热、降低节流前制冷剂液体的温度以保证节流机构正常工作，并使吸入蒸汽中夹带的油滴所溶解的氟利昂在回热器中气化以回收其冷量等好处。但应用回热循环要增加一个回热器，并使吸气压力降增大、压缩机的吸气压力降低，这是其缺点。因此，不是所有单级压缩氟利昂制冷机都采用回热循环，特别是小型氟利昂制冷机，为了简化制冷流程多不采用回热循环。5、冷凝温度和蒸发温度变化对制冷机的影响见制冷原理与制冷设备蒸发温度变时，压缩机的轴功率是增大还是减小，是一个比较复杂的问题，同制冷机的工作温度和工作压力有关，热力学分析和计算指时，对于各种制冷剂，大约是压力比=3时（Pk冷凝压力，Po蒸发压力），压缩机的轴功率达最大值。这一结论说明：对于任一种制冷剂，在冷凝温度给定（即冷凝压力）的情况下，当压力比3时，蒸发温度降低则轴功率增大，蒸发温度升高则轴功率减小；而当3时，蒸发温度降低则轴功率减小，蒸发温度升高则轴功率增大，由这一结论还可推知：任一台制冷机在热态启动过程中，都可能要通过=3这一压力比，都可能出现轴功率为最大值这一情况；因此，对于无卸载机构或降压启动措施的压缩机，应按可能出现的最大轴功率选配电动机。活塞式压缩机和回转式压缩机都是利用机内封闭容积的变化来压缩气体的，合称为容积式压缩机，制冷量、轴功率和制冷系数，是仅随制冷机的蒸发温度和冷凝温度而变的。规定，单级压缩压比R=，对R12、R22其值一般不超过8，对NH3其值一般不超过10，若R超过，则需要采用两级压缩制冷循环。十、多级压缩与复碟式制冷循环采用多级压缩与复叠式制冷机的目的，是为了达到比较低的蒸发温，对于单级压缩制冷机来说，能达到的最低蒸发温度，是取决于冷凝温度（它决定冷凝压力）及单级压缩机的最大压力比，制冷机的冷凝温度取决于环境介质（水或空气）的温度，一般约在30-55之间，而单级压缩机的最大压力比则是随压缩机类型而变。单级活塞式制冷压缩机当采用较大的压力比时，会产生这样一些问题，如排汽温度升高，润滑变稀；吸气过热及反膨胀过程加剧，压缩机的输气系数急剧减小；实际压缩过程偏离等熵过程的程度增大，使压缩机的效率降低。因此，活塞式压缩机的压力比不宜过大。对于氨压缩机一般不超过8，氟利昂压缩机一般不超过10，在这样的情况下，对于常用的中温制冷机，单级活塞式制冷机的蒸发温度只能达-2040。对于单级螺杆式压缩机，压力比也是有限制的，限制因素主要是制排汽温度，内泄漏和压缩机的效率。螺杆式压缩机采用喷油冷却时，压力比可以大一些。当用R12、R22、R717为制冷剂，最低蒸发温度一般也以-40为限。因此，采用活塞式或螺杆式压缩机时，为了获得-20-40以下的低温，就得采用多级压缩或复叠式制冷机。1、两级压缩制冷循环两级压缩制冷机是将压缩过程分两次来实现，即将自蒸发器来的压力为Po的制冷剂蒸气，先用低压压缩机（或压缩机的低压级压缩到中间压力Pm，然后再用高压压缩机（或压缩机的高压级）压缩到冷凝压力PR。因此，它需要用两台压缩机，或使用双级压缩机。现在，对于活塞式及螺杆式压缩机，多不专门针对两级压缩制冷循环的要求，设备和生产高压压缩机和低压压缩机，而是选用单级压缩机组合成两级压缩制冷机；或者将8缸（或4缸）单级活塞式压缩机，改型设计成单机双级压缩机，高压级与低压级气缸数的比为1：。作为例子，下面我们先看两个由两台活塞式压缩机组合成的两级压缩制冷机的流程。图4-1示出上海冷气机厂生产的SD2-4F10A型两级压缩制冷机的流程图，它系由两台活塞式压缩机、一台冷凝器、一台蒸发器和相应的辅助设备及控制阀门组成。各个设备的名称及管道连接方式已在图中示明，下面仅说明制冷机的工作过程。蒸发器G中产生的制冷剂蒸气（压力为Po），经回热器H与高压液体发生热交换，温度提高后，进入低压压缩机A，被压到中间压力Pm。低压压缩机的排气先进入油分离器C1，蒸气中夹带的润滑油被分离出来并自运返回压缩机A的曲轴箱中，而蒸气出油分离器后，进入高压压缩机B，被继续压缩到冷凝压力Pk。制冷剂蒸气从高压压缩机排出后，先流经油分离器C2，将润滑油分出（分离出的油自动流回压缩机B的曲轴箱中），然后进入冷凝器D中冷凝为液体。由冷凝器出来的高压液体，先流经干燥过滤器E，除去水分和机械杂质，然后分为两路：一路经热力膨胀阀I1供入中间冷却器F，在其中蒸发制冷，用以冷却另一路高压液体，而蒸发的蒸气同低压压缩机的排气混合，一同进入高压压缩机被压缩；另一路（主要的一路）高压液体，依次流经中间冷却器F及回热器H，被进一步冷却之后，经热力膨胀阀I2，供入蒸发器G，在其中蒸发制冷，并对外提供冷量。这样便完成了两级压缩制冷循环。该制冷机可以用R22或R12为制冷剂，蒸发温度可低达-70。图4-2示出食品冷库常用的以氨为制冷剂的两级压缩制冷机的流程简图。图中只画出流程的主要部分，省去了放油、排除空气、熔箱、排液等管道系统。它系由两台活塞式压缩机、一台冷凝器、多台并联的室内冷却排管（冷却空气的蒸发器）和辅助设备、控制阀门等组成。图4-2所示流程同图4-1所示流程相比，主要有如下的区别：库房一般较多，故采用多台并联的室内冷却排管，每层楼的库房用一个气液分离器并采用重力供液方式，而每个气液分离器有一根自调节站来供液管；在冷凝器后设有一台高压贮液器，它具有足够的容量，以适应多个蒸发器的供液不均匀性，并可减少每年向系统中补充氨液的次数；中间冷却器不只用来冷却高压氨液，同时还用来冷却低压压缩机排出的氨气。上述两种两级压缩制冷机工作过程的区别，主要是中间冷却方式不同。在图4-2所示流程中，由高压贮液器引出的氨液，在过滤G中被冷却之后分为两路：主要一路流经中间冷却器内的盘管，被进一步冷却后，经调节站分别供液到各个冷却排管（蒸发器）；另一路经浮球调节阀节流到中间压力，进入中间冷却器中蒸发制冷，用来冷却盘管内的高压氨液和低压压缩机的排气。低压压缩机的排气是直接通入中间冷却器的氨液中，并被冷却到中间压力下的饱和温度，汇同中间冷却器中产生的氨气，一起进入高压压缩机被继续压缩。其余部分的工作过程与图4-1所示流程相同。4.2.2两级压缩制冷循环的型式由图4-1和图4-2所示的两级压缩制冷机的流程，可以抽象出两级压缩制冷循环的原则性系统图，如图4-3所示。在原则性系统图中，只画出构成循环必不可少的设备及连接方式，而略去了其它设备和控制阀门等。这两个循环的液体节流方式有一共同之点，就是供向蒸发器的制冷剂液体，在中间冷却器中被冷却之后，经主节流阀F，由冷凝压力一次节流到蒸发压力，故称为一级节流两级压缩循环。但两个循环的低压压缩机排气的冷却方式是不相同的。在图4-3b所示的循环中，是令低压压缩机的排气同中间冷却器中的制冷剂液体直接接触，并被冷却到中间压力下的饱和温度，故称中间完全冷却。在图4-3a所示的循环中，是令低压压缩机的排气，同中间冷却器中产生的蒸气在管道中混合，在这一混合过程中，低压压缩机排气的温度有所降低，但不能达中间压力下的饱和温度，故称中间不完全冷却。4.2.3复叠式制冷循环应用中温制冷剂的两级压缩制冷机，因受蒸发压力不宜过低的限制，蒸发温度不可能很低，例如R717不能低于-65，R12不低于-68，R22不低于-75。如果改用低温制冷剂，可以避免蒸发压力过低的缺点，例如对于R13，即使当蒸发温度为-100时，蒸发压力尚为 33.2kPa，但冷凝压力却大为提高、甚至达到以超临界状态。如果在一台制冷机中，同时应用中温制冷剂和低温制冷剂，则上述两方面的问题都可得到解决，能达到获得更低温度的目的。复叠式制冷机正是根据这一设想提出来的。复叠式制冷机是用来获得-65-80以下的低温，它通常由两个部分（也可由三个部分）组成，分别称为高温部分和低温部分（由三个部分组成时再加一个中温部分）。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂，它们都是一个完整的单级压缩或两级压缩制冷系统。高温部分和低温部分是用一个冷凝蒸发器联系起来，它对高温部分起蒸发器的作用，对低温部分起低凝器的作用。高温部分是作为预冷级向低温部分提供冷量，使其中的低温制冷剂冷凝，只有低温部分中，制冷剂的蒸发才在低温下对外提供冷量。复叠式制冷机的两个（或三个）部分，均可根据各自的工作温度选用合适牟制冷剂，故不存在蒸发压力过低的问题。十一、吸收式制冷循环吸收式制冷机的工质除了制冷剂外，还需要有吸收剂，两者组成工质对。制冷剂用来制冷，吸收剂用来吸收产生制冷效果后形成的制冷剂蒸气，以完成制冷循环。吸收式制冷机的工质通常用二元溶液，由沸点不同的两种物质组成，以低沸点组分作制冷剂，高沸点组分作吸收剂。在相同的压力下，其沸点比制冷剂高，且差值越大越好，具有强烈地吸收制冷剂的能力，即具有吸收比它温度低的制冷剂蒸气的能力。常用的工质有：溴化锂水溶液和氨水溶液。溴化锂溶液通常是由溴氢酸（HBr）和氢氧化锂（LioH）通过中和反应来制取，即HBr+LioHLiBr+H2O溴化锂溶液中是否有晶体析出，取决于温度和浓度两个状态参数。随着浓度的增加，粘度急剧增大，在一定浓度下，随着温度降低，粘度增大。浓度不变时，随着温度的升高而降低，温度不变时，随着浓度的升高而增大。六、螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机由于喷油，使制冷机的性能大大改善，故螺杆式制冷压缩机绝大部分为喷油式，喷油的优点如下：a、降低排汽温度；b、减少工质泄露，提高密封效果；c、增强对零部件的润滑，提高零部件寿命；d、对声能和声波有吸收和阻止作用，可以降低噪声；e、冲洗掉机械杂质，减少磨损。但由于喷油量较大，所以螺杆装置中必须增设油的处理设备，如油分离器、油冷却器、油过滤器、油压调节阀和油泵等，这将增大机组的体积和复杂性。1、带经济器的螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机虽具有单级压力比高的优点，但随着压力比的增大，泄露损失急速地增加。因此，低温工况下运行时效率显著降低，为了改善低温工况的性能，提高效率，可利用螺杆制冷压缩机吸气、压缩、排汽单向进行的特点，在机壳或端盖的适当位置开设补气口，使转子基元容积（互相啮合的转子，在每个运动周期内，分别有若干个相同的工作容积依次进行相同的工作过程，这一工作容积，称为基元容积）在压缩过程的某一转角范围，与补气口相通，使系统中增设的中间容器内的闪发性气体，通过补气口进入基元容积中，这样，单级螺杆压缩机按双级制冷循环工作，达到节能的效果，此增设的中间容器称为经济器。带经济器的制冷系统有一级节流与三级节流两种形式。图8-3a为带经济器的一级节流制冷系统图。来自贮液器D的制冷剂液体分为两支；一小支流经节流阀G1降压，到经济器E中吸热而产生闪发性气体，经中间补气口进入E处在压缩初始阶段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩，另一主流流过经济器E中盘形管放热而过冷，然后经节流阀G2节流进入蒸发器F中制冷，进入蒸发器的主流制冷剂液体只经一次节流，且节流前与进口补气口的气体存在温差t。图8-4为带经济器的二级节流制冷系统，来自贮液器D的制冷剂液体，经节流阀G1至经济器E中，上部产生的闪发气体，通过补气口嘲入处在压缩阶段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩，下部的液体经节流阀G2第二次节流后，进入蒸发器F中制冷。进入蒸发器的制冷剂液体，经过二次节流，且二次节流前与进入补气口的气体的温度相同。无论是第一次节流还是第二次节流，都是使进入蒸发器的制冷剂过冷，因而制冷量增加。同时补气后使基元容积中气体质量增加，压缩功也有一定的增大。但增大速率比制冷量增加得慢，所以制冷系统数提高，具有节能效果。节能效益的大小与工质性质及工况有关，用R50最好，其次是R12及R22，而R717最小；低温工况下的节能效果十分显著，当冷凝温度不变，蒸发温度越低时，其循环的制冷系数提高得越多。据有文献介绍，对于蒸发温度t。在-15-40范围内的低温工况，制冷量增大19%-44%，制冷系数提高7%-30%，带经济器的螺杆制冷机有较宽的运行条件，单级压力比大，卸载运行时能实现最佳运行。2、螺杆式制冷压缩机的性能2.1输气系数：输气系数也称容积效率，是换算到吸入状态时的实际排汽量与理论排气量之比。输气系数表示压缩机能于齿间容积采用的程度，是衡量机器设计制造优劣的重要指标。对于螺杆式制冷压缩机，上况不同时，输气系数不同，大致为0.7-0.92，小输气量高压比时取不限，大输气量低压比时取上限。影响输气系数的因素主要有：泄漏：气体通过间隙泄漏，有外泄漏与内泄漏之分，外泄露为高压气体向吸气管道或正在吸气的齿腔的泄漏，内泄漏为与吸气管隔离的基元容积间的泄漏，外泄漏才对容积效率有影响，而内泄漏只增加功耗。吸入损失：气体经吸入管道和孔口产生的动力损失，使吸入压力降低，减少了吸入气体的密度，相应地减少了压缩机吸入的气体量；加热损失：转子和机体受到被压缩后高温气体的加热，具有比吸入气体高得多的温度，在吸气过程中，低温气体受到吸气管、转子、机体以及喷入油的加热而膨胀，相应减少了压缩机吸入的气体量；封闭容积以及气体随转子旋转受