图解空调原理ppt课件

制冷与空调技术基础 制冷和空调是相互联系而又彼此独立的两个领域 为了使某一物体或某一区域的温度低于环境温度 并维持所需的低温 就需要不断地从其中取出热量 并转移到周围介质中去 这个过程就是制冷过程 而空调就是利用制冷技术对空气的温度 湿度等进行调节 因此要掌握空调器的原理与维修 就必须了解制冷与空调的基本原理 熟悉制冷与空调的热力学知识 制冷与空调技术热工知识 一 温度温度在宏观上是描述物体冷热程度的物理量 温度在微观上标志物质内部大量分子热运动的激烈程度 我国法定计量单位规定采用的温度制为摄氏温度和绝对温度 也称热力学温度 而欧美国家采用华氏温度 1 温标测量温度的标尺称为温标 工程上常用的温标又可以分为3种 热力学温标 摄氏温标和华氏温标 1 热力学温标 又称开尔文温标或绝对温标 符号为T 单位为K 热力学温标是在一个标准大气压下定义纯水的冰点温度为273 16K 沸点温度为373 16K 其间分为100等份 每等份称为绝对温度1度 1K 2 摄氏温标 又叫国际温标 符号为t 单位为 C 在一个标准大气压下 把纯水的冰点温度定为0 C 沸点温度定为100 C 其间分成100等份 每一等份就叫1 C 若温度低于0 C时 应在温度数字前面加 号 3 华氏温标 其符号本书用 表示 单位为 F 华氏温标是在一个标准大气压下把纯水的冰点温度定为32 F 沸点温度定为212 F 其间分成180等份 每一等份就叫1 F 3种温标的换算关系 t T 273 16 T 273 C 9 5t 32 F T t 273 16 t 273 K 二 压力工程上常把单位面积上受到的垂直作用力叫做压力 压力的法定单位是Pa 帕 大气压力是指地球表面的空气对地面的压力 在工程上为使用方便和计算方便 把一个大气压按0 98 10 5Pa来计算 称为一个工程大气压 压力有绝对压力 表压力和真空度之分 绝对压力是指被测流体对于容器内壁的实际压力 用P绝表示 当绝对压力高于大气压力 用B表示 时 压力计的示数叫做表压力 用P表表示 而系统抽真空时压力计的示数叫做真空度 用P真表示 它们之间的关系是 P绝 P表 B P真 B P绝 三 湿度和露点空气是由干空气和水蒸气两部分组成的 在一定温度下 空气中所含水蒸气的量达到最大值 这种空气就叫做饱和空气 当空气未达到饱和时 空气中所含水蒸气的多少用湿度来表示 湿度常用绝对湿度 相对湿度 含湿量 露点来表示 绝对湿度与相对湿度单位体积空气中所含水蒸气的质量 叫做空气的绝对湿度 单位为kg m3 而相对湿度是指在某一温度时 空气中所含的水蒸气质量与同一温度下空气中的饱和水蒸气质量之百分比 在实际中直接测空气所含水分质量较困难 由于空气中水分产生的压力在100 以下时与空气中含水量成正比 从而可用空气中水蒸气产生的压力表示空气中的绝对湿度 饱和空气的绝对湿度与温度有关 温度高 低 饱和空气的绝对湿度大 小 因此 在空气中水蒸气含量不变的情况下 可降低温度以提高空气的相对湿度 空气中的绝对湿度与相对湿度的关系是 2 含湿量与露点在实际应用中 一般不使用绝对湿度 而使用 含湿量 这一概念 1kg干空气所含水蒸气的质量 叫做空气的含湿量 其单位是g kg 在含湿量不变的条件下 空气中水蒸气刚好达到饱和时的温度或湿空气开始结露时的温度叫露点 在空调技术中 常利用冷却方式使空气温度降到露点温度以下 以便水蒸气从空气中析出凝结成水 从而达到干燥空气的目的 空气的含湿量大 它的露点温度就高 物体表面也就容易结露 三 饱和温度与饱和压力液体沸腾时维持不变的温度称为沸点或称为在某一压力下的饱和温度 而与饱和温度相对应的某一压力称为该温度下的饱和压力 饱和温度和饱和压力都是随着相应的压力和温度的增大而升高 一定的饱和温度对应着一定的饱和压力 如在一个大气压 约0 1MPa 下水的饱和温度为100 水在100 时的饱和压力为一个大气压 而在0 048MPa的绝对压力下 水的饱和温度为80 即80 时水的饱和压力为0 048MPa 饱和温度和饱和压力对制冷系统有重要的意义 在蒸发器中 制冷剂液体在 与蒸发器内压力相对应的 饱和温度下进行吸热 沸腾 而在冷凝器中 制冷剂蒸气的冷凝温度即是所处压力下的饱和温度 在整个凝结过程中 尽管蒸气还是不断受到冷却 但饱和温度始终维持不变 因冷凝器内压力不变 四 临界压力与临界温度当饱和气体的温度不变 压力升高 比容值减小 随着压力的不断升高 气态的比容值逐渐接近液态的比容 当压力增加到一定值时 气态和液态之间就没有明显的区别了 这种状态叫做临界状态 此时所对应的压力和温度分别叫做临界压力 临界温度 在临界温度以上的气态 无论加多大的压力都不能使它液化 因此 对于制冷剂来说 为了使制冷剂在常温下能够液化 其临界温度应较高一些 五 物态变化1 物质的状态在自然中 物质的状态通常是固态 液态和气态 在一定的条件下 这3种物态之间可以相互转化 此转化过程叫做相变 物态变化与热量转移如图所示 物质从固态变成液态叫融解 熔解 融解过程要吸收热量 而物质从液态变成固态叫凝固 凝固过程会放出热量 物质从固态变成气态叫升华 升华过程要吸收热量 而从气态变成固态叫凝华 凝华过程会放出热量 物质从液态变成气态叫汽化 汽化过程要吸收热量 而物质从气态变成液态叫液化 液化过程会放出热量 2 汽化汽化有蒸发和沸腾两种形式 蒸发是只在液体表面进行的汽化现象 它可以在任何温度和压强下进行 沸腾是在液体表面和内部同时进行的强烈汽化 沸腾时的温度叫沸点 在一定的压强下 某种液体只有一个与压强相对应的确定沸点 压强增大沸点升高 压强减小沸点降低 因此 在制冷设备中常用调节制冷剂的沸腾压强来控制制冷温度 在相同的压强下 不同的物质具有不同的沸点 如在标准大气压下 水的沸点是100 C 氟里昂12 R12 的沸点是 29 8 C 在制冷行业中 习惯上把沸腾称为蒸发 同时把沸腾器 沸腾温度和沸腾压强分别叫做蒸发器 蒸发温度和蒸发压力 3 液化气体液化的方法是将气体的温度降到临界温度以下 并且增大压力 每种物质都有自己特定的临界温度和临界压力 如果某种气态物质的温度超过它的临界温度 无论怎样增大压力 都不能使它液化 如果蒸气跟产生这种蒸气的液体处于平衡状态 这种蒸气叫做饱和蒸气 饱和蒸气的温度 压力分别叫饱和温度 饱和压力 一定的液体在一定温度下的饱和气压是一定的 但随着温度的升高 或降低 饱和气压及饱和蒸气的密度一般会随着增大 或降低 而在空气含湿量不变的情况下 将空气的温度降到露点 未饱和蒸气也就变成饱和蒸气 因此 在制冷装置中常利用制冷剂的饱和温度与饱和压力一一对应的特性 通过调节压力来调节温度 六 过冷与过热1 过冷在制冷技术中 过冷是对液体而言的 将冷凝后的液体制冷剂在压力不变的情况下继续冷却 其温度就会比冷凝时的饱和温度更低 这种现象称为过冷 这时的液体称为过冷液体 其温度称为过冷温度 饱和温度 即冷凝温度 与过冷温度之差称为过冷度 2 过热在制冷技术中 过冷是对气态制冷剂而言的 让蒸发器中的干饱和蒸气继续定压吸热的热力过程称为过热 过热蒸气温度称为过热温度 其比干饱和蒸气的饱和温度高 两者之间的温度差称为过热度 在蒸气压缩式制冷系统中 压缩机吸入和排除的蒸气都是过热蒸气 空调中为了限制节流气化 从冷凝器出来的液态制冷剂应进一步降温 使其过冷 而为了防止液击 气态制冷剂进入压缩机前 应吸热升温 使其成为过热蒸气 因此常常将毛细管和压缩机低压回气管套在一起 使低压回气管中的低温低压干饱和蒸气状态的制冷剂与毛细管中的高压常温饱和状态的制冷剂进行热交换 一方面降低了节流前制冷剂的温度 使之变成比饱和温度低的过冷液 另一方面又让蒸发器流出来的低温低压干饱和蒸气吸收热量 变成为低温低压的过热蒸气 这样就大大提高了制冷系统的制冷量 七 热量热量是能量变化的一种量度 表示物体在吸热或放热过程中所转移的热能 热量有显热和潜热两种形式 显热显热是指物质在只改变温度而不改变其状态的过程中所转移的热量 如水的温度从20 C升至80 C 这时水吸收的热量为显热 2 潜热潜热是指物质在只改变状态 如熔解 液化等 而不改变温度的过程中所转移的热量 如将100 C的水变为100 C的水蒸气时 需要吸收的热量 依据物态变化 潜热可分为汽化潜热 液化潜热 熔化潜热和凝固潜热等 在实际应用中 潜热与显热的关系如图所示 八 制冷量制冷量是单位时间内制冷剂在制冷系统所吸收的热量 单位为瓦 W 或千瓦 KW 它是衡量制冷装置制冷能力的主要参数 现在空调销售行业中习惯用 匹 作为制冷量的单位 所谓的1匹大约相当于2300W的制冷量 1 5匹约3450W 2匹约为4600W 制冷与空调技术基础 一 制冷的分类和制冷的方法根据制冷产生的环境温度的不同 制冷技术大致可分为普通制冷 环境温度以下到 153 15 C深度制冷 153 15 C到 253 15 C低温和超低温制冷 253 15 C到接近绝对零度 即 273 15 C空调器中的制冷属普通制冷 制冷的方法很多 所获得的低温温度范围也不同 普通制冷常用的制冷方法有相变 节流 膨胀 半导体制冷等 相变制冷物质在状态变化过程中 如熔解 汽化和升华等 都要吸收热量 因此都有制冷作用 利用相变制冷 系统所能达到的温度取决于物质相变的温度 而系统所获得的制冷量 取决于该物质的相变潜热 为了连续获得一定的制冷量 使系统保持所要求的低温 就必须不断补充相变物质 而相变物质的补充方式有单向和循环两种方式 固体熔解和升华属单向制冷 液体汽化可实现循环制冷 因为汽化后的相变物质可采用一定方法使之重新液化 供循环使用 由于汽化 液化的潜热很大 因而制冷能力很强 目前 广泛采用的相变循环制冷方式 蒸气压缩制冷循环 将蒸发器出来的蒸气冷却加压后 重新冷凝为液体 然后再蒸发 如此不断循环 这就是蒸气压缩制冷循环 电冰箱和家用空调器采用这种制冷方式 蒸气压缩制冷循环原理如图所示 将制冷用的工质充灌在一个密封的系统内 液态工质经节流装置节流降压后 在蒸发器中等压汽化吸热 变为低温 低压蒸气 然后经过压缩机绝热压缩成高温高压蒸气 最后在冷凝器中液化放热 并再进入节流装置 从而完成一个制冷循环 蒸气压缩制冷循环 2 节流制冷一定压力的流体在管内流动过程中 若管子的某一部分的横截面积突然缩小 则流体会由于局部的作用而降压 这种现象称为节流 节流后流体温度会降低 因此 节流后的低温气体可以作为制冷源 而且节流降温还可能使气体液化 3 膨胀制冷高压气体绝缘膨胀一方面可以降低温度 产生制冷作用 另一方面膨胀过程还会对外做功 回收能量 提高制冷装置的效率 气体在节流与膨胀过程都有降温制冷作用 但气体绝热节流制冷的初温必须低于转换温度 而气体绝热膨胀后温度总是降低的 因此实际应用中常根据需要来选择适当的制冷方式 例如 在高温高压或高温中压时 通常选用绝热膨胀制冷 而在温度较低时 采用节流制冷效果较好 至于气体液化 往往将两种方法结合起来 组成气体液化系统 4 半导体制冷利用某种半导体材料的热电效应实现制冷 产生热电效应的原因是 不同材料传导电荷能量不同 当不同材料组成回路 电荷在接触面处从一种材料移到另一种材料时 能量发生变化 而能量变化取自材料本身内能 使接触面温度升高或降低 从面产生放热 吸热 二 空调技术基础空调技术在实现温度调节时 用到了制冷技术 但它不等同于制冷技术 它有着自身的技术特点 简单地说空调技术是一种空气调节技术 它包括了空气的温度调节 湿度调节 流速调节和洁净度调节四个方面的内容 1 温度调节空调降温时采用的制冷原理 一般是压缩式制冷和吸收式制冷 空调在升温时采用的加热原理 一般是热泵式制热和电热式制热两种 2 湿度调节空调对空调湿度调节主要采用的方式是除湿和加湿 除湿常见方式是冷冻除湿 液体除湿和固体除湿 加湿常见方式有离心喷雾法 空气喷水处理法和水蒸气加湿法 3 流速调节在空调器中 调节空气的流速主要是通过调整风机的转速来完成的 另外 空调器还通过调整出风栅 风门和风道调节开关等部件 来调整空气的流向和流量 4 洁净度调节除尘 滤尘网等离子除尘除臭 新风除臭杀菌 臭氧杀菌 高温杀菌 光触媒杀菌和光波杀菌 空调的种类 命名和组成 一 空调器分类及命名1 按功能分类空调器根据功能可以分为单冷型冷热两用型 电热型 热泵型和热泵辅助电热型三种 2 按结构分类空调器按结构可分为整体式分体式 1 整体式空调器 1 窗式空调器 2 移动式空调器 3 台式空调器 1 窗式空调器最常见的整体式空调器是窗式空调器 窗式空调器是空调制冷 通风 控制系统的组合体 它又分为卧式 标准式 和竖式两种 其外形如图1 3所示 窗式空调器的优点是结构简单 价格低廉 安装及维修方便 故障率低 缺点是噪音较大 一般为50dB左右 并且影响室内采光 不美观 2 移动式空调器移动式空调器与窗式空调器的区别是采用水冷方式 冷凝水通过软管排出 可以在室内随意移动 不用安装 它的最大特点是移动方便 可以随意在不同的房间中使用 具有使用灵活 节省电能的优点 移动式空调器的冷凝器为水冷式冷凝器 安装在空调器水箱内的小型抽水机可以把水送到冷凝器上方的散水器中 再由散水器均匀地把水淋在冷凝器的翅片管表面 水吸热后汽化 其蒸汽经排气软管排出室外 窗式空调器 移动式空调 2 分体式空调器分体式空调器由室内机箱和室外机箱组成 室外机箱组合了制冷系统中的压缩机 冷凝器和轴流风机等 分体式空调器有以下多种类型 1 壁挂式空调器 2 落地式空调器 3 吊顶式空调器 1 壁挂式空调器壁挂式空调器是目前使用最普遍的空调器 因室内机组挂在墙上而得名 壁挂式空调器充分利用房屋空间 且富于装饰性 室内机组主要由热交换器 夏季制冷时为蒸发器 冬季制热时为冷凝器 和风扇组成 噪声很低 室外机组由压缩机 冷凝器和冷却风扇等组成 分体壁挂式空调器有一拖一和一拖多之分 即一台室外机组带动一台或多台室内机组 目前国内已生产出一拖一至一拖六等多种型号的分体式空调器 方便了多居室的家庭使用 可以满足不同用户的需要 2 落地式空调器落地式空调器简称柜机 可以分为立式和卧式两种 目前人们住宅客厅面积不断增大 落地式空调器的需求也在不断增加 因为立式柜机占地面积小 所以家用落地式空调器以立式柜机为主 柜机的特点是制冷量大 其制冷量一般在4 3 7 5kW之间 3 吊顶式空调器吊顶式空调器的室内机组安装在天花板下 风由侧面沿着天花板水平吹送 回风则由空调器的正下方格栅吸入 吊顶式空调器可充分利用室内空间 且富于装饰性 壁挂式空调器的外形 落地式空调器的外形 吊顶式空调器的外形 3 按压缩机的工作状态分类按压缩机的工作状态 空调器可为 1 定频 定速 式 2 变频式 1 定频 定速 式空调器定频式空调器是指压缩机只能输入固定频率和大小的电压 压缩机的转速和输出功率是不可改变的 我国的电网电压220V 频率为50Hz 在这种条件下工作的空调器称为 定频空调器 由于供电频率不能改变 定频空调器的压缩机转速基本不变 依靠其不断地 开 停 压缩机来调整室内温度 2 变频式空调器定频式空调器由于供电频率不能改变 压缩机转速基本不变 依靠其不断地 开 停 压缩机来调整室内温度 其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热 并消耗较多的电能 而与之相比 变频式空调器是由电脑控制的变频器和变频压缩机组成的 它运用变频控制技术 通过改变输入电压的频率和大小来改变压缩机转速和输出功率 使压缩机转速连续变化 实现了自动无级变速 变频式空调器可以使居室在短时间内迅速达到所需要的温度 并在低转速 低能耗状态下以较小的温差波动 实现快速 节能和舒适的控温效果 4 其她类型的空调器 1 有氧空调器 2 环绕风空调器 3 绿色空调器 二 空调器的型号表示方法与主要性能指标1 国产空调器的分类代号和型号表示方法 国家统一的空调型号的命名方法是 每个位置上字母或数字所代表的意义都不一样 位置 为字母 表示空调的产品代号 K 家用空调 位置 为字母 表示空调的结构形式 分体式 F 窗式 C 位置 为字母 表示空调的功能代号 单冷型无此代号 热泵式 R 电热式 D 热泵辅助电加热混合式 Rd 位置 为字母 表示分体式空调的室外机组代号 用W表示 位置 为字母 表示改进型代号 分为A B C D 位置 为字母或阿拉伯数字 表示工厂设计序号和特殊功能代号等 如 变频技术 BP 遥控 Y KFR 50LW E 5052LA K 房间空调器 F 分体式 R 热泵型 50 制冷量5000W L 落地式 W 室外机代号 LA 灯箱面板 k 空调代号 功能代号 结构形式代号 名义制冷量 用阿拉伯数字表示 其值取名义制冷量的前两位 分体机室内机组代号 分体机室外机组代号 KC 25表示冷风型 省略了L 窗式空调器 其名义制冷量为2500W KFRd 50LW表示分体落地式热泵辅助电热型空调器 其名义制冷量为5000WKFR 25W BPx2表示热泵型分体壁挂式变频一拖二空调器 其名义制冷量为5000W 2 衡量空调器质量的主要性能指标 1 制冷 热 量 指空调器在进行制冷 热 运转时单位时间内从密闭空间中除去 增加 的热量 法定计量单位为W 2 能效比 指空调器制冷运转时 每小时消耗1W的电能所产生的冷量数 即空调的制冷量与制冷功率之比 又称为性能系数 能效比高的空调 产生同等制冷量所消耗的电能就少 3 噪声 能效比 EER 中国能效标识 规定从2005年9月1日起 凡列入其产品目录的冰箱 空调都必须张贴能效标识 生产者和进口商应当对其使用的能源效率标识信息准确性负责 不得伪造或冒用能源效率标识 中国能效标识 的信息含义 以空调为例 能效等级 共5级额定制冷量 4500W时 能效比 3 4为1级 能效比 3 2为2级 能效比 3 0为3级 能效比 2 8为4级 能效比 2 6为5级 三 空调结构组成尽管不同类型的空调器结构差别很大 但基本上都是由制冷 热 系统空气循环系统电气控制系统箱体 空调器的基本组成 1 压机系统2 箱体系统3 风扇系统4 制冷系统5 电气系统 窗式空调器 分体式空调器 室内机组 室外机组 1 底座系统2 风扇系统3 制冷系统4 电气系统 1 压机系统2 箱体系统3 风扇系统4 制冷系统5 电气系统 1 单冷型窗式空调 1 制冷系统单冷型窗式空调器制冷系统主要由压缩机 蒸发器 冷凝器和毛细管组成 这4个器件由铜管相互连接组合成一个封闭系统 系统中充注有制冷剂 目前制冷剂以R22为主 2 空气循环系统空气循环系统是制冷系统中的辅助换热系统 窗式空调器空气循环系统可以分为三部分 室外空气冷却系统 室内空气循环系统和新风系统 有空气过滤网 风机电机 风机 离心风扇 轴流风扇 风门 新风门和风栅组成 3 电气控制系统 感温探头 温控器 线路板 继电器 启动电容 电磁阀线圈 保护器等组成 4 箱体空调器箱体包括外壳 前面板和底盘 箱体常用0 8mm 1 0mm冷轧薄钢板弯制而成 2 冷热型窗式空调器冷热型窗式空调器的外形与单冷型窗式空调基本相同 不同的是正在单冷型窗式空调的基础上增设了四通换向阀或电热器 具有制热功能 可分为电热型 热泵型和热泵辅助电热型三种 3 分体式空调器分体式空调器有室内机组 室外机组和连接铜管与导线三部分组成 虽然分体式空调器的价格比整体式空调器高 安装时技术要求也高 但由于其具有性能好 噪音低 外形美观 功能齐全 操作方便等优点 因而更受欢迎 1 室内机组的组成 室内机组一般做成薄长方体 它由外壳 室内换热器 冷风型为蒸发器 热泵型夏季为蒸发器 冬季为冷凝器 贯流式 或称横流式 风机及电动机 电气控制系统和接水盘组成 2 室外机组室外机组包括外壳 底盘 全封闭式压缩机 室外换热器 夏季为冷凝器 冬季为蒸发器 毛细管和冷却用 压缩机 室外换热器 室内换热器 汽液分离器 附加储液器 过滤器 过滤器 毛细管2 毛细管1 单向阀 截止阀 截止阀 换向阀 制冷时制冷剂走向制热时制冷剂走向 进气管 排气管 冷风型 单冷 挂壁式分体空调制冷原理图 制冷剂降压节流成低温低压液体 低压阀 管接头 管接头 室内换热器 蒸发器 毛细管 干燥过滤器 室外换热器 冷凝器 压缩机 高压阀 气液分离器 4 变频空调变频空调就是压缩机运行频率可以调节的空调机 运行频率高时 运转速度快 制冷 制热量大 运行频率低时 运转速度慢 制冷制热量小 变频机分为直流变频和交流变频两种 其中交流变频空调的压缩机电机和风机电机均采用交流电机 直流变频空调又分为1D和3D两种 1D直流变频空调仅压缩机采用直流无刷电机 风扇采用交流电机 而3D直流变频空调的压缩机电机与风机电机均采用直流电机 目前大部分厂家所宣传的全直流变频空调即为3D直流变频空调 根据输入的频率大小进行控制 控制压缩机的开停进行控制 控制室内温度的方式 制冷剂流量 压缩机电机转速 空调类型 流量根据负荷发生变化 流量固定不变 根据负荷变化而变化 设定好的 不能改变 变频空调 传统的定频空调 压缩机 变频器输出频率压缩机转速制冷剂流动速度运转效果 使用变频空调 室内的气温波动会更小 感觉更舒适 室内温度 设定的温度 定频空调 变频空调 定频与变频的对比 T1 T2在较短的时间内 安装变频空调的房间很快就变冷了 变频空调会以高频运转以使室内空气温度尽快达到设定 室内温度 时间 设定温度 T1T2 定频与变频的对比 变频空调具有以下特点 1 启动电流小 转速逐渐加快 启动电流是常规空调的1 7 2 没有忽冷忽热的毛病 因为变频空调是随着温度接近设定温度而逐渐降低转速 逐步达到设定温度并保持与冷量损失相平衡的低频运转 使室内温度保持稳定 3 噪声比常规空调低 因为变频空调采用的是双转子压缩机 大大降低了回旋不平衡度 使室外机的振动非常小 约为常规空调的1 2 4 制冷 制热的速度比常规空调快1 2倍 变频空调采用电子膨胀节流技术 微处理器可以根据设置在膨胀阀进出口 压缩机吸气管等多处的温度传感器收集的信息来控制阀门的开启度 以达到快速制冷 制热的目的 将酒精棉球擦到我们的皮肤上 我们马上就会感到凉爽 现象一 蒸发能制冷 结论一 空调制冷原理 主要部件功能及作用 一 空调预备知识 现象二 水抹在手上为什么没有酒精明显 现象二 蒸发越快 制冷越好 结论二 把水抹到皮肤上 也会感到有凉意 不过没有酒精作用明显 因为酒精比水更容易蒸发 比水蒸发得更快 现象三 为什么夏天的衣服比冬天容易干 现象三 温度越高 蒸发越快 结论三 洗晒的衣服 夏天比冬天容易干 就是因为夏天温度高 蒸发快的结果 现象四 为什么青藏高原烧开水90度水就开了 现象四 压力越低 蒸发越快 结论四 在青藏高原烧开水 90度不到就开了 就沸腾了 就大量蒸发了 就是因为青藏高原地势高 压力低的结果 影响蒸发的因素 温度 温度越高 蒸发越快 压力 压力越低 蒸发越快 我们知道 在一般情况下 水要烧到100度才开 才沸腾 才大量蒸发 而氟里昂在常压 一个大气压 下 40 8 时就沸腾了 就大量蒸发了 在稍微施加压力 如1 0 2 5MPa 在室外常温状态下 它又会冷凝成液体 而且它的化学性质稳定 在一般情况下又无毒性 因此 它是一种比较理想的制冷物质 为什么用氟利昂作为制冷剂 现在让我们来做一个模拟试验 假如我们把这个氟利昂 像水一样灌进水箱中 在常温下它就会大量蒸发 水箱外表面就会很冷 这时我们用风扇吹水箱 出来的风一定很凉爽 这也是一种人为制造凉爽的方法 因此它也是一种空调 不过一般不实用 不过 灌进去的氟里昂蒸发了 跑掉了 再灌进去的氟里昂又蒸发了 又跑掉了 就算以400克的小瓶装氟里昂 每瓶最低价六元计算 那要用上一小时这样的空调 光买氟里昂就得花掉一万多元 看来这种空调没有使用价值 费用太高 如何解决呢 要重复利用氟里昂 首先要使变成气态的氟里昂还原为液态的氟里昂 现象五 液化气的启发 一 空调预备知识 现象五 压力越高 气体越容易变成液体 结论五 这就是液化气被压缩而成液体灌装在钢瓶中 现象六 烧开水的启发 一 空调预备知识 现象六 温度越低 气体越容易变成液体 结论六 锅里烧水 锅盖上会有水珠 这是锅里的水蒸汽遇到较冷的锅盖凝结而成的 影响冷凝的因素 温度 温度越低 冷凝越快 压力 压力越高 冷凝越快 重复利用制冷剂就需要 制冷循环系统 制冷循环系统 是由压缩机 冷凝器 蒸发器和节流阀四个基本部件组成 它们之间用管道依次连接 形成一个密闭的系统 制冷剂在系统中不断地循环流动 发生状态变化 与外界进行热量交换 液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后 汽化成低温低压的蒸汽 被压缩机吸入 压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器 在冷凝器中向冷却介质 水或空气 放热 冷凝为高压液体 经节流阀节流为低压低温的制冷剂 再次进入蒸发器吸热汽化 达到循环制冷的目的 这样 制冷剂在系统中经过蒸发 压缩 冷凝 节流四个基本过程完成一个制冷循环 制冷循环过程液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热 冷凝时的放热效应来实现制冷的 当液体 制冷工质 处在密闭的容器中时 此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外 不存在其他任何气体 液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡 此时的汽体称为饱和蒸汽 压力称为饱和压力 温度称为饱和温度 平衡时液体不再汽化 这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走 液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡 液体汽化时要吸收热量 此热量称为汽化潜热 汽化潜热来自被冷却对象 使被冷却对象变冷 为了使这一过程连续进行 就必须从容器中不断地抽走蒸汽 并使其凝结成液体后再回到容器中去 从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液体 则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低 我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行 因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力 制冷工质将在低温 低压下蒸发 产生冷效应 并在常温 高压下冷凝 向周围环境或冷却介质放出热量 蒸汽在常温 高压下冷凝后变为高压液体 还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器 液体汽化制冷循环是由工质汽化 蒸汽升压 高压蒸汽冷凝 高压液体降压四个过程组成 为什么要压缩 因制冷剂要回收再利用 如不压缩 直接将蒸发压力下制冷剂汽体排入冷凝器 而此时压力对应的凝结温度点 沸点 也较低 在常温 室外约40 下 制冷剂温度已高于凝结温度点 沸点 无法冷却 冷凝成液体 压力越高 沸点越高 压力越低 沸点越低 只有通过提高制冷剂的压力 使制冷剂的凝结点 沸点 高于室外温度 即这时的制冷剂温度比沸点低 制冷剂向室外散热 温度降低 制冷剂凝结成液体 二 空调的主要四个组成部分 压缩机 将低压气体压缩成高压气体冷凝器 高温高温气体在其中放热冷凝成液体节流器 将高温高压液体节流成低温低压液体蒸发器 低温低压液体在其中吸热蒸发成气体 1 压缩机压缩机是制冷循环的动力 它由电动机拖动而不停地旋转 它除了及时抽出蒸发器内蒸气 维持低温低压外 还通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度 创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件 即将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态 以便能用常温的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂蒸气 制冷压缩机 容积型 速度型 活塞式 滚动活塞式 回转式 滑片式 单螺杆式 双螺杆式 涡旋式 离心式 转子式 1 往复活塞式压缩机组成 汽缸 活塞 曲轴 连杆 工作原理 压缩机工作时 驱动机 电动机 通过联轴器 带动曲轴旋转 再通过曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动变成十字头的往复运动 十字头带动活塞杆 使活塞在气缸内作往复运动 活塞在气缸内的往复运动与气阀相应的开闭动作相配合 使缸内气体依次实现膨胀 吸气 压缩 排气四个过程 不断循环 将低压气体升压而源源输出 2 旋转式压缩机组成 汽缸 滚动转子 偏心轴 固定叶片 其主要优点是 由于活塞作旋转运动 压缩工作圆滑平稳 平衡 另外旋转式空压机没有余隙容积 无再膨胀气体的干扰 因此具有压缩效率高 零部件少 体积小 重量轻 平衡性能好 噪音低 防护措施完备和耗电量小等优点 缺点是空压机对材质 加工精度 热处理 装配工艺及润滑系统要求较高 由于要靠运动间隙中的润滑油进行密封 为从排气中分离出油 机壳内须做成高压 因此 电动机 空压机容易过热 如果不采取特殊的措施 在大型空压机和低温用空压机中是不能使用的 由于它比其它类型的空压机有较明显的优势 所以它得到广泛了推广应用 电机定子组件 电机转子 曲轴 消音器 主副轴承 储液器 止推座 滚动活塞 滑片 汽缸 下壳体 主壳体 上壳体 内置保护器 工作原理 利用滑块把气缸分成吸气和排气两个空间 通电时定子线圈产生电磁场 转子切割磁力线产生动力带动曲轴旋转而使活塞在气缸内回转 在偏心曲轴的作用下通过不断改变吸 排气室的体积大小 把吸入的低温低压气态冷媒压缩成高温高压气态冷媒排出 如此循环不断 旋转式压缩机结构图 压缩机吸 排气完成 空间 达到最大 压缩机进入下一次吸气 压缩过程 空间 被压缩 继续吸气和压缩过程 继续吸气过程 当 空间中气体压力大于排气阀设顶定压力时 阀门打开 进行排气过程 转子式压缩机工作示意图 1 2 3 4 旋转滑动叶片式压缩机 滑动叶片式压缩机主要由汽缸 转子活塞 滑片和主轴组成 转子偏心安装在汽缸内 转子中心与汽缸中心有一定的偏心距 在转子上开有3 5个纵向开口槽 槽内装有能径向滑动的叶片 滑动叶片式压缩机工作过程 当转子高速旋转时 滑片靠离心力的 与汽缸严密接触 其两侧月牙形容积不断的由大到小 由小到大变化 气体被不断地吸入和排出 它与旋转活塞式压缩机不同之处是 它将滑动叶片装在转子活塞上 随转子旋转 而旋转活塞式压缩机的叶片是固定在缸体上 并始终与滚动转子紧密接触 涡旋式压缩机主要运动件动为涡盘 与静涡盘只有磨合没有磨损 因而寿命更长 被誉为免维修压缩机 由于涡旋式压缩机运行平稳 振动小 工作环境安静 又被誉为超静压缩机 由于涡旋式压缩机的独特设计 使其成为当今世界最节能压缩机 涡旋式压缩机由于结构简单 零件少 效率高 可靠性好 尤其是其低噪声 长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机 被誉为环保型压缩机 3 涡旋式压缩机 中间帽降低吸排气之间的传热减小高 低压差对涡盘造成的形变 聚四氟乙烯弹性高低压密封 涡盘 马达 下轴承 下绕组 底座减振垫 马达盖 气体流程 1 气流进入吸气口 2 气流分离与定子上部绕组冷却 3 通过气隙的转子 定子冷却 4 底部绕组冷却 5 气流冷却定子外表面并由于容积增大随之减速两股上升的气流垂直于吸气口 6 两股气流对称的进入吸气腔 动静涡盘实物图 涡旋压缩机的工作过程 2 冷凝器冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体制冷剂咋冷凝器重放出的热量由冷却介质 水或空气 带走 冷凝器按其冷却介质和冷却的方式分类 可以分为水冷式 空气冷却式 水和空气混合冷却式三种类型 空调冷凝器器大多采用翅片盘管式结构 为提高换热效率常将铝合金翅片压成各种形状 以增加换热面积 水冷式冷凝器 冷凝器中制冷剂放出的热量被冷却水带走 冷却水可以一次流过 也可以循环使用 当循环使用时 需设置冷却塔或冷却水池 水冷式冷凝器分为壳管式 套管式 板式 螺旋板式等几种类型 空气冷却式冷凝器 通常 空气冷却式冷凝器也叫风冷式冷凝器 空气在冷凝器管外流动 冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走 制冷剂在管内冷凝 这类冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器 水和空气混合冷却式冷凝器 冷凝器中制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走 冷却水在管外喷淋蒸发时 吸收气化潜热 使管内制冷剂冷却和冷凝 因此耗水量少 这类冷凝器中有淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器两种类型 风冷 水冷 喷头 来自冷凝器 去冷凝器 集水池 轴流风机 室外空气 29 C 35 C 格栅 冷凝盘管 3 节流器节流器是制冷系统中用于调节制冷剂流量的部件 它的作用是将冷凝器出来的高压液体节流降压 使液态制冷剂在低压 低温 下汽化吸热 在空调制冷系统中 制冷剂需要保持一定的蒸发压力和冷凝压力 以便吸收和放出热量 实现循环制冷 这就需要依靠节流器来控制制冷剂保持一定的流量 1 节流机构的作用和工作原理当制冷剂流体通过一小孔时 一部分静压力转变为动压力 流速急剧增大 成为湍流流动 流体发生扰动 摩擦阻力增加 静压下降 使流体达到降压调节流量的目的 节流是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一 节流机构的作用有两点 一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力 二是根据系统负荷变化 调整进入蒸发器的制冷剂液体的流量 2 常见类型 毛细管热力膨胀阀电子膨胀阀 空调制冷系统中的毛细管属于膨胀装置 或叫节流装置 在蒸气压缩制冷循环中 是一个不可缺少的基本部件 其作用是 降低液体制冷剂的压力和温度 调节进入蒸发器的制冷剂流量 小型制冷装置如电冰箱 房间空调器中大多用毛细管作为节流装置 因为它结构非常简单 一般是一根内径0 5mm 2 0mm紫铜管 其长度一般在0 5m 3m 毛细管的设计通常是通过大量的试验后才确定的 毛细管孔径尺寸偏差0 01mm 约影响制冷剂流量2 5 4 毛细管 毛细管特点1 无运动件 结构简单 2 无储液器 充入的制冷剂量小 3 停机后的高低压基本相同 便于启动 4 工作的准确程度差 5 小型空调或冰箱上运用 缺点 供液量不能随工况变动而调节 热力膨胀阀 热力膨胀阀又称感温式膨胀阀 它是根据蒸发器出口处制冷剂气体的压力变化和过热度变化来自动调节供给蒸发器的制冷剂流量的节流元件 热力膨胀阀接在蒸发器的进口上 器感温包紧贴蒸发器的出口管上 主要由感温包 毛细管 节 流阀针 顶杆 定值弹簧和调节螺丝组成 气箱盖 膜片 传动片 固定圈 压紧弹簧 压片 O形圈 传动杆阀芯 调节弹簧调节螺丝 毛细管 感温包 外平衡接管 接管螺母O形圈 阀体 阀芯架 膨胀阀在制冷系统中的作用 节流降压将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷剂节流降压 成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物 进入蒸发器蒸发 吸收外界热量 调节流量根据感温包或气箱头得到的温度信号 膨胀阀能自动调节进入蒸发器的制冷剂流量 以适应制冷负荷不断变化的需要 保持一定过热度 防止液击和异常过热膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一定的过热度 保证蒸发器总容积的有效利用 避免液态制冷剂进入压缩机引起液击 同时又能控制过热度在一定范围 防止异常过热现象的发生 热力膨胀阀分类热力膨胀阀按传力零件的结构可分为薄膜式和波纹管式两类 根据膜片下部的气体压力不同可分为内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀 若膜片下部的气体压力为膨胀阀节流后的制冷剂压力称为内平衡式热力膨胀阀 若膜片下部的气体压力为蒸发器出口的制冷剂压力称为外平衡式热力膨胀阀 a 结构特点 金属膜片两侧工质来自感温包和阀出口 内平衡式热力膨胀阀由阀体 推杆 阀座 阀针 弹簧 调节杆 感温包 联接管 感应膜片等部件组成b 原理 关闭力制冷剂蒸发压力金属膜片受力弹簧力 按要求的过热度调节 开启力蒸发器内过热温度下对应的感温包内工质压力 内平衡式热力膨胀阀 内平衡式热力膨胀阀是利用波纹管的变形 通过顶杆带动阀针上下移动 使阀门的开度增大或减小 从而调节制冷剂的流量 外平衡式热力膨胀阀a 结构特点 金属膜片两侧工质来自感温包和蒸发器出口 b 原理 关闭力蒸发器出口处制冷剂的压力金属膜片弹簧力 按要求的过热度调节 受力开启力感温包内工质压力c 适用 蒸发器压力损失较大的制冷系统 它与内平衡式热力膨胀阀基本相同 其不同之处是金属膜片下部空间与膨胀阀出口互不相通 而是在蒸发器出口端至阀的膜片下侧连接了一根外平衡管 其平衡压力取自蒸发器出口处 可以补偿由于蒸发器流程长而引起的过度压力降 以减少过热度 保证蒸发器的有效面积和制冷效果 热力膨胀阀的安装 热力膨胀阀的安装位置应靠近蒸发器 阀体应垂直放置 不可倾斜 更不可颠倒安装 由于热力膨胀阀依靠感温包感受到的温度进行工作 且温度传感系统的灵敏度比较低 传递信号的时间滞后较大 易造成膨胀阀频繁启闭和供液量波动 因此感温包的安装非常重要 1 感温包的正确的安装方法旨在改善感温包与吸气管中制冷剂的传热效果 以减小时间滞后 提高热力膨胀阀的工作稳定性 通常将感温包缠在吸气管上 感温包紧贴管壁 包扎紧密 接触处应将氧化皮清除干净 必要时可涂一层防锈层 当吸气管外径小于22mm时 管周围温度的影响可以忽略 安装位置可以任意 一般包扎在吸气管上部 当吸气管外径大于22mm时 感温包安装处若有液态制冷剂或润滑油流动 水平管上 下侧温差可能较大 因此将感温包安装在吸气管水平轴线以下45 之间 一般为30 如图所示 为了防止感温包受外界温度影响 故在扎好后 务必用不吸水绝热材料缠包 电子膨胀阀 为了适应精确 高速 大幅度调节负荷的需要 在新型节能机种 变频式空调器制冷系统中 其节流装置采用了微处理器控制的速动型电子膨胀阀 电子膨胀阀主要由步进电机和针形阀组成 针形阀由阀杆 阀针和节流孔组成 阀体中与阀杆接触处设有内螺纹 电机直接驱动转轴 改变针形阀开度 实现流量调节 按照驱动方式的不同 电子膨胀阀可分为电磁式和电动式两类 电磁式电子膨胀阀电磁式电子膨胀阀的结构如图 a 所示 它是依靠电磁线圈的磁力驱动针阀 电磁线圈通电前 针阀处于全开位置 通电后 受磁力作用 针阀的开度减小 开度减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压 电压越高 开度越小 阀开度随控制电压的变化如图 b 所示 流经膨胀阀的制冷剂流量也越小 电磁式膨胀阀的结构简单 动作响应快 但是在制冷系统工作时 需要一直提供控制电压 电动式电子膨胀阀电动式电子膨胀阀是依靠步进电机驱动针阀 分直动型和减速型两种 电子膨胀阀的优点是 流量调节