制冷毕业设计论文

摘要I摘要“制冷”从本质上讲就是让空气中分子运动减慢。通俗的讲就是使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度。利用天然冰等自然冷源过渡到人工制冷，是制冷技术发展的初始级段。在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。制冷系统的基本原理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。空气调节用制冷系统中换热设备的设计，是全部系统设计之中的重要部分和难点部分。工质类型多，设备类型多，彼此计算方法差别大。广泛应用传热学和热力学知识。本课题借助文献提供的经验公式和计算方法，设计相应类型蒸发器和冷凝器。同时要对系统和设备的基本原理有系统的理解，并构建制冷系统。关键词制冷技术；基本原理；换热设备；设计计算；东北电力大学本科毕业论文TITLEAIRCONDITIONINGCOOLINGSYSTEMWITHHEATEXCHANGERDESIGNANDBUILDSYSTEMSABSTRACT“REFRIGERATION“INESSENCE,ISTOSLOWDOWNAIRMOVEMENTPOPULARSPEAKERSISTOMAKETHENATUREOFASPACEOBJECTORTOREACHATEMPERATURELOWERTHANTHESURROUNDINGENVIRONMENT,ANDMAINTAINTHATTEMPERATUREUSEOFNATURALICEANDOTHERNATURALTRANSITIONTOTHECOLDSOURCEOFARTIFICIALREFRIGERATION,REFRIGERATIONTECHNOLOGYISTHEDEVELOPMENTOFTHEINITIALLEVELPARAGRAPHINTHEREFRIGERATIONSYSTEM,EVAPORATOR,CONDENSER,COMPRESSORANDTHETHROTTLEVALVEINTHEREFRIGERATIONSYSTEMISESSENTIALFORTHEFOURPIECES,WHICHISAMONGTHEEVAPORATORCOOLINGCAPACITYTRANSMISSIONEQUIPMENTINWHICHTHEREFRIGERANTTOABSORBHEATBYCOOLINGOBJECTSTOACHIEVECOOLINGCOMPRESSORISTHEHEART,PLAYSANINHALATION,COMPRESSION,TRANSMISSIONOFTHEROLEOFREFRIGERANTVAPORCONDENSERISAHEATRELEASEEQUIPMENTTOTHEEVAPORATORTOABSORBHEATINTHECOMPRESSOR,TOGETHERWITHTHETRANSFORMATIONOFREACTIVEPOWERWITHTHETRANSMISSIONOFHEATTOTHECOOLINGMEDIAAWAYREFRIGERANTFROMTHETHROTTLEONTHEHYPOTENSIVEEFFECTOFREDUCINGEXPENDITURE,WHILETHECONTROLANDREGULATIONOFFLOWSTOTHEEVAPORATORINTHEAMOUNTOFLIQUIDREFRIGERANTANDSYSTEMISDIVIDEDINTOHIGHPRESSURESIDEANDLOWVOLTAGESIDEOFTWOMAJORPARTSTHEBASICPRINCIPLESOFREFRIGERATIONSYSTEMSLIQUIDREFRIGERANTINTHEEVAPORATORTOABSORBHEATBYCOOLINGTHEOBJECT,THEVAPORIZEDINTOALOWTEMPERATURELOWPRESSURESTEAMWASINHALEDCOMPRESSOR,COMPRESSEDINTOHIGHPRESSUREHIGHTEMPERATURESTEAMINTOTHECONDENSERAFTERTHECONDENSERTOTHECOOLINGMEDIUMWATERORAIREXOTHERMIC,HIGHPRESSURELIQUIDCONDENSATEBYCUTTINGTHETHROTTLEATLOWTEMPERATUREFORTHELOWPRESSUREREFRIGERANT,REENTERINGTHEEVAPORATORABSORBSHEATOFVAPORIZATIONTOTHEPURPOSEOFREFRIGERATIONCYCLETHUS,REFRIGERANTINTHESYSTEMTHROUGHEVAPORATION,COMPRESSION,CONDENSATION,CUTTINGFOURBASICPROCESSISCOMPLETEAREFRIGERATIONCYCLEAIRCONDITIONINGHEATEXCHANGERSUSEDINREFRIGERATIONSYSTEMDESIGN,THEENTIRESYSTEMISANIMPORTANTPARTOFTHEDESIGNANDDIFFICULTPARTREFRIGERANTTYPES,EQUIPMENTTYPES,LARGEDIFFERENCESBETWEENCALCULATIONSWIDERAPPLICATIONOFABSTRACTIIIKNOWLEDGEOFHEATTRANSFERANDTHERMODYNAMICSTHISTOPICPROVIDEDBYTHELITERATUREANDEMPIRICALFORMULAMETHODOFCALCULATINGTHEDESIGNOFTHECORRESPONDINGTYPEOFEVAPORATORANDCONDENSERATTHESAMETIME,SYSTEMSANDEQUIPMENTTOTHEBASICPRINCIPLESOFASYSTEMATICUNDERSTANDING,ANDTOBUILDREFRIGERATIONSYSTEMKEYWORDSREFRIGERATIONTECHNOLOGY；PRINCIPLE；TRANSFEREQUIPMENT；DESIGNCALCULATION；目录IV目录摘要IABSTRACTII绪论1第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理11蒸汽压缩式制冷的理想循环12蒸汽压缩式制冷理论循环的热力计算第2章制冷装置的换热设备冷凝器21冷凝器的种类、构造及工作原理211水冷式冷凝器212空冷式冷凝器213蒸发式冷凝器22冷凝器的选择计算第3章制冷压缩机31塞式压缩机的种类及型式32活塞式制冷压缩机的总体及主要零部件第4章制冷装置的换热设备蒸发器41蒸发器的种类、基本构造及工作原理42蒸发器的选择计算第5章蒸发器的设计计算51原始数据52设计步骤第6章冷凝器的设计计算61原始参数62设计步骤第7章蒸汽压缩式制冷系统71氟利昂系统流程72氟利昂系统工作原理第8章辅助设备81储液器82气液分离器83过滤器和干燥器84油分离器85集油器86不凝气体分离器87安全装置结论致谢参考文献绪论1绪论“制冷”就是使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度。随着工业、农业、国防和科学技术现代化的发展，制冷技术在各个领域中都得到了广泛的应用，特别是空气调节和食品冷藏，直接关系到很多部门的工业生产和人们生活的需要，它不但在制冷设备需要量方面占相当大的比重，而且在动力消耗方面也占有颇大的比例。制冷系统的基本原理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。在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。空气调节用制冷系统中换热设备的设计，是全部系统设计之中的重要部分和难点部分。广泛应用传热学和热力学知识。本课题借助文献提供的经验公式和计算方法，设计相应类型蒸发器和冷凝器。同时要对系统和设备的基本原理有系统的理解，并构建制冷系统。第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理东北电力大学本科毕业论文2液体的气化过程要吸收热量，而且液体压力不同，其饱和温度也不同，压力越低，其饱和温度越低。只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的汽化获取所要求的低温。蒸气压缩式制冷的工作原理是使制冷剂在压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩，放热冷凝，节流和吸热蒸发四个主要热力过程，以完成制冷循环。11蒸汽压缩式制冷的理想循环卡诺循环式两个温度不相同德定温热源之间进行的热力循环，而逆卡诺循环最大的困难是两个等温过程。只有液体的定压蒸发吸热过程和蒸汽的定压凝结放热过程是等温过程，所以在湿蒸汽区域内进行的制冷循环有可能易于实现逆卡诺循环。一、蒸汽压缩式制冷的理论循环（一）膨胀阀代替膨胀机原因进入膨胀机的是液态制冷剂，其膨胀过程膨胀功不大，而机件小，摩擦损失相对较大；简化制冷装置便于调节进入蒸发器的制冷剂流量。（二）干压缩代替湿压缩在湿压缩时，压缩机所吸入的是湿蒸汽，压缩后为饱和蒸汽，而干压缩时压缩机吸入的是饱和汽，压缩后为过热蒸汽。实际上均采用干压缩，严禁湿压缩。（3）关于热交换过程的传热温差有传热温差制冷循环的冷凝温度必然高于冷却剂温度，蒸发温度必然低于被冷却物质的温度，因此，制冷稀释必将降低，传热温差越大，制冷系数降低越多；实际应用中应进行技术经济分析，已选择合理的传热温差，使初投资和运行费的综合值最为经济。综上所述，制冷理论循环与理想循环的3个不同点是用膨胀阀代替膨胀机；干压缩代替湿压缩；吸热及放热过程为定压过程且存在传热温差。12蒸汽压缩式制冷理论循环的热力计算制冷循环的热力计算是根据所确定的蒸发温度，冷凝温度，液态制冷剂的再冷度和压缩机的吸气温度等已知条件，求出各状态点的状态参数，计算下列数值1单位质量制冷能力Q0H1H4单位容积制冷能力KJ/M314VHQVV1压缩机入口气态制冷剂的比容，M3/KG第1章蒸汽压缩式制冷的热力学原理3QV表示吸入1M3制冷剂所产生的冷量2制冷剂质量流量MR和体积流量VRKG/SM3/S0RVQ010制冷量，KJ/S或KW3冷凝器的热负荷KMRH2H3KW4压缩机理论耗功率PTHPTHMRH2H15理论制冷系数THTHQ0/WC0/PTHH1H4/H2H16制冷效率R制冷效率R是理论循环制冷系数TH与考虑了传热温差的理想制冷循环制冷系数C与1之比，即RTH/C或TH/1东北电力大学本科毕业论文4第2章制冷装置的换热设备冷凝器蒸汽压缩制冷循环是由压缩、放热、节流和吸热四个主要热力过程组成，制冷装置的基本热力设备，除了具有心脏作用的压缩机和节流降压作用的膨胀阀以外，还应该既有基本换热设备冷凝器和蒸发器，它们是制冷设备四大件中的两大件；另外制冷装置上根据需要还可能设有再冷却器、回热器、中间冷却器和冷凝蒸发器等。这些设备的传热效果，直接影响制冷装置的性能以及运行经济性。冷凝器和蒸发器都是换热设备。制冷循环的换热设备的特点1制冷装置的压力、温度变化范围工作压力及温变的范围比较窄。2介质之间的传热温差较小。小温差换热导致设备的热流密度小，传热系数低，传热面积增大，设备体积增加；而提高传热温差则加大制冷循环的不可逆失败，整机运行不经济。因此，强化换热，改进结构形式和加工工艺，是设计和制造换热设备的正确途径。（3）换热器与制冷压缩机相匹配。制冷换热设备性能的优劣，不紧要考虑传热系数、流动阻力、单位材料好靓和单位外形体积等，同时还要考虑导致制冷压缩机所耗功率的变化。21冷凝器的种类、构造及工作原理冷凝器的作用是将制冷压缩机排出的高温高压气态制冷剂予以冷却，使之液化，以便制冷剂在系统中循环使用。211水冷式冷凝器水冷式冷凝器是用水冷却高压气态制冷剂而使之冷凝的设备。由于水的温度温比较低，因此水冷式冷凝器的冷凝温度较低，这对压缩机的制冷能力和运行经济性都比较有利。常用的水冷式冷凝器有式管壳式、立式管壳式及套管式等型式。（1）卧式管壳式冷凝器构造及工作原理卧式壳管冷凝器为水平方向装设，筒体两端焊有管板，板上焊接或胀接若干根传热管，此外，筒体上设有进气管，出液管，平衡管和安全阀。筒体两端管板的外面用带有隔板的封盖封闭，送而把全部管束分隔成几个管组，冷却水从一端封盖的下部进入，顺序通过每个管组，最后从一端封盖上部流出。这种冷凝器的优点是传热系数较高，冷却水用量较少，操作管理方便，但是，对冷却水的水质要求较高。目前大，中型氟利昂和氨制冷装置普遍采用这种冷凝器。东北电力大学本科毕业论文4（2）立式管壳式冷凝器构造及工作原理这种冷凝器直立安装，只用于大中型氨制冷装置，其结构如图所示。同卧式相比，立式的不仅是直立安装，而且两端没有端盖，水及氨的流动方式也有所不同。氨蒸汽从冷凝器外壳的中部偏上处进入圆筒内的管外空间，冷凝后液体沿管外壁从上流下，积在冷凝器底部，经出液管流入贮液器。冷却水从上部进入冷凝器管内，但水并不充满钢管的整个断面，而是呈膜状沿管内壁流下，排入冷凝器下面的水池中，一般再用水泵压送到冷却水塔中循环使用。为了使冷却水均匀地分配到每根钢管中，冷凝器顶部装有配水箱，每根钢的管口上装有一只具有分水作用的导流管嘴，如图所示。冷却水通过导流管嘴上的斜槽流入管中，并以螺旋线状沿管内壁流下。这样在管内壁能够很好地形成一层水膜，充分吸收制冷剂的热量，既提高了冷凝器的冷却效果，又节省了用水。与卧式冷凝器类似，在立式的外壳上设有进气、出液、放空气、均压、放油和安全阀等管路接头，与相应的管路和设备连接。（3）套管式冷凝器主要用于小型氟里昂空调机组，且单机制冷量一般小于25KW。构造及工作原理套管式冷凝器由两种不同直径的管子套在一起组成，外管多为50MM的无缝钢管，管内套有一根或几根钢管或低肋钢管（称内管）。套成后，在弯管机上绕成螺旋形状。制冷剂蒸汽从上部进入外管的空间，在内管外表面冷凝，凝结液从下部流出。冷却水由下部进入内管，吸热后从上部流出。这样就与制冷剂成逆向流动，实现了理想的逆流换热，因此传热系数K较高。（4）管壳式冷凝器的发展趋势（加强换热措施）A长径比的变化一般L/D69；B采用新型冷凝管，以强化传热绕金属丝的翅化管，用D15MM的钢丝绕在1615的钢管上，比光管换热系数提高60100；冷凝管翅片外缘开有锯齿形缺口，F，液膜。在K和水量相同的情况下，节约50铜管，体积减小1/3。212空冷式冷凝器空气冷却式冷凝器又称为风冷式冷凝器，制冷剂冷却放出的热量被空气带走。1分类第二章制冷装置的换热设备冷凝器空冷式冷凝器多为蛇管式，制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在管外流过。根据空气运动的方式，又分为自然对流式和强迫对流式两种形式。自然对流式依靠空气受热后产生的自然对流将热量带走，用于300L以下家用电冰箱和微型制冷装置的冷凝器；强迫对流式借助于轴流或离心式风机使空气以23M/S的速度横向流过翅片。用于60KW中小氟里昂机组。制冷剂在风冷式冷凝器中的传热过程与水冷式冷凝器相似，分降低过热、冷凝和再冷三个阶段。如下图所示。从图中可以看出，约90的传热负荷用于使制冷剂冷凝，在冷凝段内制冷剂的温度基本不变。当然，由于流动过程中的阻力影响，制冷剂温度稍有降低。2空冷和水冷比较在冷却水充足的地方，水冷式设备的初投资和运行费均低于风冷式设备；采用风冷式冷凝器由于夏季室外空气温度较高，冷凝温度一般可达50，为了获得同样的制冷量，制冷压缩机的容量约需增大15。但是，采用风冷式冷凝器的制冷系统组成简单，可缓解水源紧张，并易于构成空气源热泵，所以目前中小型氟利昂制冷机组多采用风冷式冷凝器。213蒸发式冷凝器构造及工作原理在蒸发式冷凝器中，来自制冷压缩机的高压气态制冷剂，从上部被送入盘管，冷凝后液态制冷剂从盘管下部流出。蛇形盘管可用铜管或无缝钢管弯曲制成。冷却水由盘管上部的喷嘴喷出，淋洒在盘管外表面上，水吸收气态制冷剂放出的热量，一部分蒸发变成水蒸气，其余则落入下部水槽，循环使用。室外空气自下向上流经盘管，这样不仅可以强化盘管外表面的换热，而且可以及时蒸发形成的水蒸气，以加速水的蒸发，提高冷凝效果。空气流经盘管的迎面速度不超过25M/S，为了防止空气带走水滴，喷水管上部装有挡水板。风机可设在盘管的上部，称为吸入式；也有设在盘管下部者，称为压送式。这两种形式的蒸发式冷凝器各有优缺点，吸入式由于气流均匀地通过冷凝盘管，所以传热效果好，但通风机在高温高湿下运行，易发生故障。压送式则与之相反。蒸发式冷凝器基本上是利用水的汽化以带走制冷剂蒸气冷凝过程中放出的凝结潜热，因此，蒸发式冷凝器所消耗的冷却水只是补给散失的水量，这比水冷式冷凝器的冷却水用量要少的多。因为水的汽化潜热约为2450KJ/KG，而冷却水在水冷式冷凝器中温升只有68，即每KG水只能带走2535KJ的热量，所以理论上蒸发式冷凝器消耗的水量只是水冷式的1/701/100。由于挡水板东北电力大学本科毕业论文6的效率不能达到100，以及空气中的灰尘对水的污染，经常需要更新部分循环水等原因，实际上补充的水量约为水冷式的1/251/50。蒸发式冷凝器耗水量很小，所需空气流量不足风冷式冷凝器所需空气流量的1/2,因此特别使用于缺水地区，气候越干燥使用效果越好。它的主要缺点是管外易结水垢，易腐蚀，且维修困难。22冷凝器的选择计算冷凝器的设计计算是给定两传热介质流量及其进出口温度，经计算所需要的传热面积和结构尺寸。包括（1）确定冷凝器面积，根据样本选择冷凝器型号；（2）确定冷却剂（水或空气）的流量及通过冷凝器的流动阻力。一、冷凝器传热面积2MTKAKCK冷凝器的热负荷（W）；KC冷凝器的传热系数（W/M2）；TM制冷剂和冷却水的对数平均温差（）；热流密度（W/M2）。只要知道了K、KC和TM，就可以求出传热面积A。下面介绍各参数的确定方法。（1）冷凝器的热负荷K对于采用开启式压缩机的制冷系统，冷凝器的热负荷一般约等于制冷量与压缩机的指示功之和，即KWPI00对于采用全封闭式压缩机的制冷系统，冷凝器的热负荷等于制冷剂与压缩机电机功率之和，再减去压缩机传到周围介质的热量。可以应用经验公式计算得0KKBTA上式的适用范围28TK54。对于R22，A086，B00042。（2）传热平均温差TM制冷剂蒸汽进入冷凝器的换热分三个部分过热蒸汽冷却、饱和蒸汽冷凝和冷凝液体再冷，所以冷凝器中制冷剂的温度并不是定值。但是在一般制冷设备中，冷凝器出口制冷剂再冷度很小，而且冷却过热蒸汽的换热量所占比例一般也不很大，所以为了简化计算，可以认为制冷剂的温度等于冷凝温度TK。因此冷凝器内制冷剂和冷却剂的平均对数传热温差为21LNTTKM可以看出，计算传热温差TM，首先要确定制冷剂的冷凝温度TK和冷却剂的进出口温度T1、T2。分析TK和T2取多大值为合适分析前提为T1为定值，取决于水源温度；TKT2。运行费用上TK，压缩机耗电量（TK每增加1，耗功率34），第二章制冷装置的换热设备冷凝器7但T2，（T2T1），用水量，水泵运转费用。反12TCMPK之，TK，水泵运转费用。从设备投资上当K一定，T2导致TM，传热MA系数K增大，冷凝面积A，投资，但TK，运转费用。综上分析，冷凝温度TK和冷却水出口温度T2的确定必须从运行费用和设备投资两方面综合考虑。其参考值如下立式壳管冷凝器T2T124，TM57；其他形式水冷凝器，端部温差TKT1714，T2T1410空气冷凝器TKT11016，T2T18（3）传热系数KC（4）冷却剂流量MSGTCP/淡水CP4186KJ/KG；海水CP4321；空气CP1005第三章制冷压缩机7第3章制冷压缩机制冷压缩机是蒸汽压缩制冷装置的一个重要要的设备，制冷压缩机的形式很多，根据工作原理的不同，可分为两大类容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机容积式制冷压缩机是靠改变工作改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。长用的容积是制冷压缩机和回转式制冷压缩机。目前，国外空调用氟利昂离心式制冷压缩机的单机制冷量最高可达30000KW使用的是离心式制冷压缩机。31塞式压缩机的种类及型式往复式压缩机又称活塞式压缩机，种类和型式较多，而且有多种不同的分类方法。常见的有下列几种1按制冷量的大小分气缸直径70MM的为小型；气缸直径为70170MM的为中型。国产多缸新系列产品均属于中小型压缩机，大型的多为非系列产品。2按压缩机的级数分类可分为单级和多级（一般为两级）压缩。3按电动机与压缩机的组合型式分类可分为开启式与封闭式两种。其中封闭式又可分为半封闭式和全封闭式两种型式。4按气缸的布置型式分类对开启式与封闭式可分为卧式、立式和角度式三种类型。5按蒸汽在气缸内的流动情况分类可分为顺流式和逆流式。目前，我国中小型活塞式制冷压缩机的系列产品为高速多缸逆流式压缩机。据气缸直径有5个系列，直径分别为50、70、100、125、170MM，再配有不同缸数，共组成22种规格，以满足对不同制冷量的要求。32活塞式制冷压缩机的总体及主要零部件结构该压缩机结构复杂，组合件较多，可概括为以下几部分机体、气缸套及吸排气阀组合件、活塞及曲轴连杆机构、能量调节装置、轴封和润滑系统等六部分。一、机体机体是活塞式制冷压缩机最大的部件。第3章制冷压缩机9二、气缸套及吸排气阀组合件它包括气缸套、吸气阀和排气阀等部件。吸、排气阀又分别由外阀座、内阀座、进排气阀片及阀盖、缓冲弹簧组成。三、活塞及曲轴连杆机构活塞的作用是与气缸共同组成一个可变的封闭工作容积，使气体能在此封闭容积中受到压缩。四、卸载装置（能量调节装置）在压缩机的使用过程中，负荷的大小是随外界条件与冷量的需要情况而变化的。能量调节装置就是来调节压缩机的制冷能力的。卸载装置的作用1实现在无负荷或小负荷状态下启动压缩机；2调节压缩机的制冷量。多缸活塞式制冷压缩机多采用卸载法调节压缩机的制冷能力，例如，八缸式制冷压缩机可以停止两个、四个或六个气缸的工作，使压缩机的制冷能力为总制冷量的75、50，24。此外，采用卸载法还可以降低启动负荷，减小启动转矩。五、轴封装置开启式压缩机曲轴的一端装有油泵，另一端则通到曲轴箱外，与联轴器或带轮相联接。六、润滑系统压缩机的润滑是一个很重要的问题。其目的是（1）使各个摩擦面完全被油膜隔开，从而降低摩擦功的消耗，提高零部件的使用寿命；（2）带走摩擦产生的热量，降低各运动部件的温度，提高压缩机的耐久性；（3）向能量调节装置提供有压油。第4章制冷装置的换热设备蒸发器11第4章制冷装置的换热设备蒸发器41蒸发器的种类、基本构造及工作原理蒸发器的作用是通过制冷剂蒸发，吸收载冷剂的热量，从而达到制冷目的。按制冷剂的供液方式，蒸发器可分为如图所示的满液式、非满液式、循环式及淋激式四种类型。满液式蒸发器内充满液态制冷剂，可使传热面与液态制冷剂充分接触，因此，沸腾换热系数更高；但是，这种蒸发器需充入大量制冷剂，而且，若采用能溶于润滑油的制冷剂，则润滑油难以返回压缩机。非满液式蒸发器液态制冷剂经膨胀阀进入蒸发器管内，随着在管内流动，不断吸收管外载冷剂的热量，逐渐气化，所以蒸发器内制冷剂处于气液共存状态；这种蒸发器虽然克服了满液式蒸发器的缺点，但是，有较多的传热面与气态制冷剂接触，所以传热效果不如满液式蒸发器。循环式蒸发器是通过液泵使制冷剂在蒸发器内进行强迫循环，制冷剂循环量是蒸发量的几倍。因此，沸腾放热强度较高，并且润滑油不易在蒸发器内积存。其缺点是设备费及运转费用较高。目前多应用于大中型冷藏库。淋激式蒸发器是借助液泵将液态制冷剂喷淋在传热面上进行沸腾换热，因此蒸发器中制冷剂充灌量很少，而且不会产生液柱高度对蒸发温度的影响。溴化锂吸收式制冷机中采用。在其他场合由于其设备费用很高而较少使用。上述四种蒸发器中，前两种应用最多，故这里我们只介绍这两种。一、满液式蒸发器主要有卧式壳管蒸发器和水箱式蒸发器两种。载冷剂均为液体。（一）卧式壳管蒸发器卧式壳管蒸发器的筒体由钢板焊接而成，筒体两端焊有管板，板间焊接或胀接许多跟水平传热管。两端管板外侧装有带隔板的封盖，靠隔板将水平管束分为几个管组，使被冷却液体顺序流过各管组，以提高管中液体流速，增强传热。卧式壳管蒸发器优点结构紧凑，传热性能好，制造工艺简单；缺点一是使用时需注意蒸发压力的变化，避免蒸发压力过低，使被冷却的水冻结，胀裂传热管；二是蒸发器水容量小，运行过程的热稳定性差，水温容易发生较大变第四章制冷装置的换热设备蒸发器11化。（二）水箱式蒸发器由于卧式蒸发器存在上述两个缺点，可以采用水箱式蒸发器来消除。水箱式蒸发器由水箱和蒸发管组成，水箱由钢板焊接而成，盘管可分为立管，螺旋形盘管或蛇形盘管。水箱中装有两排或多排管组，每排管组由上下集管和介于期间的许多钢制立管组成；上集管焊有液体分离器，下集管焊有集油罐，集油罐上部接有均压管与回气管相通。进液管从中间一根较粗的立管上部插入蒸发管组，几乎伸之下集管，这样可以保证液体直接进入下集管，均匀分配给各个立管；吸热气化后的制冷剂，上升之上集管，经液体分离器分液后，返回压缩机。水箱式蒸发器的优点是传热系数高，沸腾放热系数高；缺点是焊点多，制造复杂。对于满液式蒸发器，具有K较大，结构紧凑等优点，缺点是制冷剂充注量大，对氟来讲，价格贵，此缺点更为突出；D大时，受静液压影响，T0，使T，尤其是氟；用氟作制冷剂时，润滑油难以排出。二、非满液式蒸发器针对满液式的缺点，采用干式蒸发器（制冷剂在管内一次完全汽化）。非满液式蒸发器按照冷却介质可分为冷却液体干式蒸发器和冷却空气干式蒸发器，前者主要有干式壳管蒸发器和焊接板式蒸发器，焊接板式蒸发器从结构形式和特点上与前面所介绍的焊接板式冷凝器相似，故不再多说。（一）干式壳管蒸发器构造与满液式相似，主要区别在于制冷剂在管内流动，被冷却液体在管外流动，筒体内横跨管束装有若干块隔板，以增加液体横掠管束的流速。直管式可以采用光管或具有多股螺旋形微内肋的高效蒸发管作为传热管。由于载冷剂侧的对流换热系数较高，所以一般不用外肋管。由于随着制冷剂沿流动时蒸汽含量逐渐增加，所以后一流程的管数应多于前一流程，以满足蒸发管内制冷剂湿蒸汽比容逐渐增大的需要。U形管式干式蒸发器，传热管为U形管，从而构成制冷剂为二流程的壳管式结构。U形管式结构可以消除由于管材热胀冷缩而引起的内应力，且可以抽出来清除管外的污垢。再者，制冷剂在蒸发器中始终沿着同一管道流动，而不相互混合,因而传热效果较好。（二）直接蒸发式空气冷却器冷却空气的蒸发器都是以制冷剂在管内蒸发直接冷却空气的，按照空气的运动状可以分为自然对流和强制对流两种形式。自然对流形式常用于冰箱、冷藏柜、冷藏车、冷藏库等处。例如冷藏库多第4章制冷装置的换热设备蒸发器11采用安装在顶棚下或墙壁的排管冷却库内空气，排管为光管或片距612MM的肋管。采用氨制冷系统时，多为满液式或循环式；采用氟系统时，多为非满液式或循环式。由于空气侧为自然对流，所以这种冷排管的传热系数很低。光管K14W/M2K，肋片管K510W/M2K。为增强传热，在间冷式冰箱的冷冻室、空调机组、冷藏库及除湿机等处多采用强制对流式的直接蒸发式空气冷却器。如图为空调用强制对流直接蒸发式空气冷却器构造示意图。来自节流装置的低压制冷剂湿蒸汽通过分液器分成多通路，吸热蒸发后为气态制冷剂，汇集到集管中流出；而空气以一定流速从肋片管的肋片间掠过，将热量传给管内流动的制冷剂，温度降低。直接蒸发式空气冷却器一般由48排肋管组成，管材为712MM的铜管，外套连续整体铝片。强制对流比自然对流蒸发器传热效果好、结构紧凑，应用广泛。分液器和分液管是保证将液态制冷剂均匀分配给直接蒸发式空气冷却器各通路的主要部件。由于液态制冷剂流经膨胀阀降压后，呈气液两相状态，处理不当，则导致各通路分液不均；为了解决此问题，除在膨胀阀后设置分液器增强气液混合以外，还设置等长度的分液管，增加各通路阻力，保证各通路分液均匀。分液管为内径很小的毛细管。42蒸发器的选择计算设计任务决定所需要的传热面积，选出定型结构的蒸发器。MTKA0一、耗冷量00是选择制冷设备的主要依据。0（1234）1围护结构耗冷量；2被冷却物体的热量；3开门和通风换气时的耗冷量；4运行管理耗冷量（包括电机、照明以及操作管理人员等）附加系数，考虑制冷设备和低温管路的冷损失，一般为12。二、蒸发器的平均传热温差TM021LNTTT1载冷剂进入蒸发器温度；T2载冷剂离开蒸发器温度；T0蒸发温度。式中，T0，制冷机经济性，但TM，换热面积变小，运行费用及初投资经济性，所以T2T0有一个优化值，如下被冷却的为水或盐水时T1T258，T2T023，TM57，20003000。被冷却的为空气时T2T068，TM1113，450500东北电力大学本科毕业论文12W/M2。但是要注意的是，蒸发温度T0并非定值，它要受到静液高度和流动阻力的影响。（一）静液高度的影响对于满液式壳管蒸发器和水箱式蒸发器来说，由于其中液态制冷剂有一定高度，因此下部制冷剂的压力较大，相对应的蒸发温度较高。两者，不同制冷剂，液面蒸发温度不同，受静液高度影响的程度也不同。蒸发温度越低，静液高度对蒸发温度的影响越大；大气压力下沸点越高的制冷剂，受静液高度的影响越大。因此，对于低温蒸发器和制冷剂蒸发压力很低的蒸发器来说，必须设计成具有较低的静液高度，甚至使其不受静液高度的影响；否则，为了保持传热温差不变，将造成制冷压缩机吸气压力降低，制冷能力下降，或者需要加大蒸发器传热面积，以补偿由于平均蒸发温度升高所造成的影响。（二）制冷剂质量流速和压力降的影响对于制冷剂在管内蒸发的干式壳管式蒸发器和直接蒸发式空气冷却器，管内制冷剂的流速或质量流速VM越大，管内沸腾换热系数就越高，可以减小传热温差，提高蒸发温度；但是，流速的加大，必将引起传热管内制冷剂压力降的增加，致使蒸发器出口处制冷剂压力更加低于入口处的压力，相对应的蒸发温度T02大大低于T01，致使制冷压缩机吸气压力降低，压缩机制冷能力下降，能耗增加。因此，必然存在最优质量流速。第5章蒸发器的设计计算15第5章蒸发器的设计计算51原始数据某空气调节工程制冷量为60KW的R22制冷系数，由于球温度T125、相对适度65,冷却到干球温度T214、相对适度92。冷却器出口为40的饱和液体，设计一台直接蒸发式空气冷却器。52设计步骤一确定空气质量流量MA根据条件给出的温度和相对湿度，经空气焓湿图可得H1524KJ/KG，H2348KJ/KGMA/（H1H2）60/（524348）340KG/S（二）确定肋片管束形式采用连续整体套片，基管外径D012MM,壁厚P038MM的铜管；铝肋片后F012MM,导热系数216/MK；肋片节距E25MM，管束为正三角形排列，管中心距S120MM,S2S1SIN600结构参数计算如下每米肋管长的肋片表面积AFMEDAF/3454202每米肋管长的肋片见基管外表面积APEFP/07每米肋管长总外表面积APF/382每米肋管长没总表面积AIMDAII/0第五章蒸发器的设计计算13肋化系数612IA肋通系数41SA净断面比（最窄流通断面积与迎风面积比）62400EDF二）所需冷却效率在湿空气HD图上，将空气初状态点与终态点连成直线，其与相对湿度100的交点，就是所需肋管外表面的平均状态点S，TS90,HS270KJKG因此，所需冷却效率为7902648312SH（三）计算空气侧的换热系数1设迎风面风速VA28M/S则最小流动断面的速度为2SMA/490/3设沿气流方向肋管的排数为64计算肋片外表面的换热系数肋片空气通道的当量直径07315210201FEDS气流方向的肋片长度LNS2625SIN601038MM计算雷诺数4787354RE4EV计算系数与指数640/0451E2120132166R336221EEEDLMNDLDLC因此KMWA26580180/914校核肋管排数由公式EXPAVCNN6016排与假设一致（四）初步确定迎风面积和总传热面积1迎风面积214821/403/MVMFAA2总传热面积09569NA3（五）计算传热系数东北电力大学本科毕业论文161求肋管表面积当量换热系数69123104821TCHP肋片形状系数48047550FNAM当量肋高MRARGRRL218100肋片效率8043THLTF当量换热系数KMWAAPFEA2/964392727691肋管内表面热流密度/0581/空气出口温度T213,取蒸发温度T0比T2低6，且不考虑制冷剂在蒸发器中的压力降，状态点温度（）比焓（KJ/KG）干度比容（M3/KG）冷凝器入口3523770蒸发器入口323770274000975蒸发器出口338651004269则蒸发器进出口制冷剂状态参数循环量为SKGMR/6401725386取制冷剂质量流速VM160KG/M2S,则并列肋管的路数为30942N取N37,管内实际制冷剂质量流速VM150KG/M2SKWDVAAIMB604604/91573取空气侧污垢热阻RF000024计算传热系数MK21/846253024631东北电力大学本科毕业论文18（6）校核蒸发温度，所需传热温差CAKTM8130295846/53即所需蒸发温度为41，与假设的4基本一致。（七）空气冷却器的主要结构参数蒸发器高度HS1N00253609M蒸发器长度BFA/H121/08151M蒸发器厚度LNS1SIN600016M（八）管内制冷剂压力降沸腾准则数287915037644VMGDKI雷诺准则数2RE4I摩擦阻力系数E080KF平均干度为058；平均比容为00249M3/KG；弯头4个；局部阻力系数110；摩擦阻力系数20095R/DI0138制冷机的压力降为PAVXNDLFPMI928121相当温度降约05。（九）计算空气侧的阻力干工况下空气侧流动阻力AEPVDLP02984937126080871711对于错排布置的蒸发器，阻力增加20，即21湿工况按表修正系数迎风风速18222428水平气流158155154146垂直向上气流126131136139查得修正系数为150，该蒸发器空气侧流动阻力第五章蒸发器的设计计算17APP5201第6章冷凝器的设计计算61原始参数已知制冷量为60KW的R22制冷系统，蒸发温度TO3冷却水进口温度T134传热管采用紫铜肋管，F392W/MK,DO14275,D11221,肋片外径DF162,肋片的厚度T0248，O0385MM,平均肋片厚度F03MM,肋片节距E1025设计一台卧式壳管冷凝器。62设计步骤按以下步骤计算1计算肋管特性参数（以1M长肋管计算）肋管水平部分面积23201093901MMEDEDATFP肋管垂直部分面积2286FF肋管总外表面积231029AFP肋化系数3/I肋片当量高度MDHFE3201844基管平均表面积207/AI这样第6章冷凝器的设计计算1982/304/690/AAPF2确定冷却水出口温T2却水进出口温差TW为5，T2345393确定冷凝温度TK取TKT1714,如取12，则TK3410444求冷凝器热负荷温度为44，蒸发温度为3，查图可得WK7620102705计算平均传热温差394LNMT6求冷却水流量SKGTCMMPKW/64310/7概算所需传热面积AC假设热流密度221/,/MWC则8初步规划冷凝器结构取管内水流速度等于25M/S,则每流程肋管数M为58124/2IWDMM取买5，这样，管束总长等于MANLC7/如流程数N取2，则冷凝器传热管有效长度为2605M传热管总根数N30根。9计算制冷剂侧换热系数10/103450152394130248KMWW11计算制冷剂侧冷凝换热系数首先，按公式3250LCLTC光管管外冷凝换热系数。因为TK42,查物性表可得0062W/M2K,1243KG/M3R12858KJ/KG,0239103NS/M2这样/19765062041MWDGRC其次，按公式CFCPEFFAAHF257计算水平肋管外冷凝换热系数根据公式AAAFFPPCFMDGDLMFFC0139805124739012121肋片效率LTH东北电力大学本科毕业论文20肋片修正系数48131250750AHDPEFFF这样/768942KMWACFC11实际的热流密度取污垢热阻RFOU0000086，按公式（423B得KMKC21/84912501320491这样，实际热流密度/9678TMC5计算的传热系数有效。如若|（）/|5。则应重算。12计算实际传热面积，布置管束2071/TKAMC保持上述确定的M15,N2,冷凝器有效管长为MANLC82/第7章蒸汽压缩式制冷系统将压缩机、蒸发器、冷凝器和节流机构四大部件以及必要的辅助设备用管道连接起来，就组成了蒸气压缩式制冷系统。本章将介绍蒸气压缩式制冷系统的典型流程，制冷系统中的制冷剂管道和水系统、制冷机组以及制冷机房的设计。71氟里昂系统流程图61为氟利昂制冷系统流程图。第7章蒸汽压缩式制冷系统2172氟利昂系统工作原理低压氟利昂蒸汽进入活塞是制冷压缩机1，被压缩为高压过热蒸汽，通过油分离器4将润滑油分离出来，在进入蒸发式冷凝器3；冷凝后的高压液态氟利昂储存在储液器5中，通过干燥器10以及回热器6和过热器9以后，经热力膨胀阀7膨胀节流供入直接蒸发空气冷却器2；低压氟利昂整齐被制冷压缩机吸入，不断进行循环。第8章辅助设备在蒸汽压缩式制冷系统中，除压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构等主要设备外，还包括一些辅助设备，如润滑油的分离及收集设备、制冷剂的贮存及分离设备、制冷剂的净化设备及安全设备等。这些辅助设备的作用是保证制冷剂装置的正常运转、提高运行的经济性和保证操作的安全可靠。它们不是完成制冷循环所必须的设备，因此小型制冷装置往往省去某些辅助设备。下面介绍空调用制冷装置中几种常用的辅助设备。81储液器储液器在制冷系统中起稳定制冷剂流量的作用，并可用来储存液态制冷剂。东北电力大学本科毕业论文22按用途和承受工作压力不同可分为高压储液器和低压储液器。82气液分离器气液分离器是分离来自蒸发器出口的低压蒸汽中的液滴，防止制冷压缩机发生湿压缩伸之液击现象。其工作原理是将来自蒸发器的含液气态制冷剂，从上部进入，依靠气流速度的降低和方向的改变，将低压气态制冷剂携带的液滴或油滴分离；然后通过弯管底部具有油孔的吸气管将稍具过热度的低压气态制冷剂及润滑油吸入压缩机；吸气管的小孔为平衡孔，防止在压缩机停机时分离器内的润滑油从油孔被压回压缩机。设计和使用时，应保证蒸气在筒体内的流速不大于05M/S。83过滤器和干燥器过滤器是用来清除制冷剂蒸气和液体中的铁屑，铁锈等杂质。它分气体过滤器和液体过滤器两种。气体过滤器装在压缩机的吸气管路上或压缩机的吸气腔，以防止机械杂质进入压缩机气缸；液体过滤器一般装在调节阀或自动控制阀前的液体管路上，以防止污物堵塞或损坏阀件。结构如下图。过滤器的原理很简单，就是用金属丝网阻挡污物。氨网孔为04MM的钢丝网，23层；氟利昂网孔0102MM的铜丝网。（汽02MM，液01MM）。流速气态制冷剂通过滤网的速度为115M/S，液态，01M/S。在实际的氟利昂系统中常常将过滤和干燥功能结合在一起，叫做干燥过滤器。过滤器的过滤芯设置在筒体内部，由弹性膜片，聚酯垫和波形多孔板挤压固定，过滤芯由活性氧化铝和分子筛烧结而成，可以有效地出去水分，有害酸和杂质。84油分离器制冷压缩机工作时，总有少量滴状润滑油被高压气态制冷剂携带进入排气管，并可能进入冷凝器和蒸发器。如果在排气管上部装设油分离器，对于氨制冷装置来说，润滑油进入冷凝器，特别是进入蒸发器以后，在制冷侧的传热面上形成严重的污垢，降低冷凝器和蒸发器的传热系数。常用的油分离器有惯性式、洗涤式、离心式及过滤式四种结构形式。惯性式油分离器依靠流速突然降低并改变气流运动方向将高压气态制冷剂携带的润滑油分离，并聚积在油分离器的底部，通过浮球阀或手动阀排回制冷压缩机。洗涤式油分离器将高压过热氨气通入氨液中洗涤冷却，使氨气中的雾状润滑油凝聚分离。离心式油分离器借助离心力将滴状润滑油甩到壳体壁面聚积下沉分第八章辅助设备23离。过滤式油分离器靠过滤网处流向改变、降速和过滤网的过滤作用将油滴分离出来。过滤式油分离器气流通过过滤层的速度为0405M/S，其他形式的油分离器气流通过筒体的速度不应超过08M/S85集油器集油器又称为放油器，是由钢板制成的筒状容器，其上设有进油管、放油管、出气管、压力表接管以及液位计等，结构形式如图。它只适用于氨制冷系统中，用于收集和存放从油分离器、冷凝器、储液器以及蒸发器等设备中分离出来的润滑油，再按照一定的操作程序，由集油器排出制冷系统。86不凝气体分离器分离不凝性气体的原理是对不凝性气体与制冷剂的混合气体在高压下冷却，使其中的低沸点制冷剂蒸气大部分被冷凝成液体，使混合气体中不凝性气体的含量增加