制冷技术+第五章（课堂PPT）

第五章压缩式制冷系统的设备和自控装置,第一节冷凝器和蒸发器第二节节流机构和辅助设备第三节制冷系统的自控装置与自动调节,1,第一节冷凝器和蒸发器,一、冷凝器的种类、构造和工作原理冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽的热量传递给冷却介质后冷凝为高压液体，以达到制冷循环的目的。按照冷却介质的不同，冷凝器可分为三类：（一）水冷式冷凝器（二）空冷式冷凝器（三）蒸发式冷凝器,2,（一）水冷式冷凝器,1.立式壳管式冷凝器通水侧：放空气阀：充水时排空气泄水阀：停用排残留水优点：占地面积小，无冻结危险，便于清洁水垢，对冷却水的水质要求不高。缺点：耗水量大，笨重，制冷剂泄漏不易发现,3,（一）水冷式冷凝器,4,（一）水冷式冷凝器,2.卧式壳管式冷凝器优点：传热系数较高，耗水量较少，操作管理方便。缺点：清除水垢不方便，要求冷却水水质要好,5,（一）水冷式冷凝器,6,（一）水冷式冷凝器,3.套管式冷凝器一般用于小型氟利昂制冷机组。优点：结构简单，体积小，传热效果好缺点：冷却水流动阻力大，清洗水垢不方便，单位传热面积的金属消耗量大,7,（一）水冷式冷凝器,套管式冷凝器,8,（二）空冷式冷凝器,空冷式冷凝器又称风冷式冷凝器，可分为自然对流式和强迫对流式。优点：不用水使冷却系统变得简单，一般不产生腐蚀缺点：冷凝温度受环境温度影响很大,9,（二）空冷式冷凝器,10,（三）蒸发式冷凝器,以水和空气作为冷却介质，分为吸入式和压送式，由换热盘管、供水喷淋系统和风机组成。优点：循环水量和耗水量较少，冷凝温度低。缺点：易腐蚀，管外易结垢，维修困难，既消耗水泵功率，又消耗风机功率。,11,（三）蒸发式冷凝器,12,二、冷凝器的选择计算,确定冷凝器的传热面积，选定适用型号的冷凝器，计算冷却介质的流量，以及冷却介质通过冷凝器时的流动阻力。,13,（一）冷凝器选择的原则,主要取决于当地的水温、水质、水源、气象条件以及制冷机房布置要求等因素。,14,（二）冷凝器传热面积的计算,1.冷凝器传热面积的计算公式冷凝器传热基本方程式：冷凝器传热面积计算公式：,15,（二）冷凝器传热面积的计算,2.冷凝器的热负荷是指制冷剂在冷凝器中放给冷却水（或空气）的热量。冷凝器的热负荷为：简化为：,16,（二）冷凝器传热面积的计算,3.冷凝器的传热系数K1）对水冷式冷凝器，按外表面计算：2）采用肋片铜管的壳管式冷凝器，按外表面（包括肋片的面积）计算：,17,（二）冷凝器传热面积的计算,4.传热平均温差分为过热区、饱和区和过冷区。把制冷剂的温度认定为冷凝温度，则,18,（三）冷却介质流量的计算,基于热量平衡原理：1）提高冷却介质进出口温差，可以提高传热平均温差2）提高进出口温差实际上是提高出口温度，结果必然是提高了冷凝温度。,19,（四）提高冷凝器换热效率的途径,设备制作的优化设计以及设备用户在运行管理中排除各种不利因素。1）改变传热表面的几何特征2）及时排除制冷系统中的混合气体3）及时分离系统中的润滑油4）及时清洗水垢,20,例1,某氨制冷系统，冷凝器用循环水，进水温度，当蒸发器温度时，压缩机制冷量；试计算卧式冷凝器的传热面积和冷却水量。,21,解：,1）冷凝器的热负荷冷却水为循环水，取冷却水温升，出水温度，冷凝温度比冷却水平均温度高5，则冷凝温度，可取39，根据图5-7查得,则,22,解：,2）传热系数查表5-1，取3）传热平均温差,23,解,4）冷凝器的传热面积A考虑10%的裕量，则根据产品样本或设备手册，选DWN-32卧式壳管式冷凝器一台，其传热面积5）冷却水流量M,24,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,蒸发器是一种热交换设备，作用是低压低温的制冷剂液体在其中蒸发吸热，吸收被冷却液体的热量，以达到制冷的目的。根据供液方式的不同，蒸发器可分为满液式、非满液式、循环式和喷淋式四种。,25,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,（1）满液式蒸发器特点是设气液分离器，利用制冷剂重力向蒸发器供液，蒸发器内充满了液态制冷剂。有立管式、螺旋管式和卧式壳管式等。,26,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,（2）非满液式蒸发器特点是制冷剂液体经膨胀阀节流降压后直接进入蒸发器，在蒸发器内制冷剂处于气、液共存的状态。有干式壳管式蒸发器、直接蒸发式空气冷却器和冷却排管等。,27,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,（3）循环式蒸发器设低压循环贮液器，用于泵向蒸发器强迫循环供液。,28,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,（4）喷淋式蒸发器用泵将制冷剂液体喷淋在传热面上。,29,三、蒸发器的种类、构造和工作原理,根据被冷却介质的种类不同，又可分为冷却液体的蒸发器和冷却空气的蒸发器。,30,（一）冷却液体的蒸发器,1.直立管式蒸发器优点：属于敞开式设备，便于观察、运行和维修。缺点：用盐水作为载冷剂时，使腐蚀加快。,31,（一）冷却液体的蒸发器,32,（一）冷却液体的蒸发器,33,（一）冷却液体的蒸发器,2.螺旋管式蒸发器用许多双圈螺旋管代替两集管之间的直立管。,34,（一）冷却液体的蒸发器,3.卧式壳管式蒸发器传热性能好，结构紧凑。,35,（一）冷却液体的蒸发器,4.盘管式蒸发器由若干组铜管盘绕成蛇形管组成。,36,（二）冷却空气的蒸发器,1.冷却排管（1）盘管式墙排管,37,（二）冷却空气的蒸发器,（2）立管式墙排管,38,（二）冷却空气的蒸发器,（3）顶排管,39,（二）冷却空气的蒸发器,（4）搁架式排管,40,（二）冷却空气的蒸发器,（4）搁架式排管,41,（二）冷却空气的蒸发器,2.冷风机由蒸发管组和通风机组成。分为落地式冷风机和吊顶式冷风机两种。,42,（二）冷却空气的蒸发器,43,（二）冷却空气的蒸发器,44,（二）冷却空气的蒸发器,3.直接蒸发式空气冷却器优点是不用载冷剂，冷损失小，结构紧凑，易于实现自动化控制。,45,（三）分液器,分液器的作用是保证各管路制冷剂液体分配均匀，平衡各组蒸发排管的压力。有离心式分液器、碰撞式分液器、降压式分液器等。,46,（三）分液器,47,四、蒸发器的选择计算,根据已知条件确定蒸发器的传热面积，选择定型结构的蒸发器，并计算载冷剂循环量等。,48,（一）蒸发器的选型,根据载冷剂及制冷剂的种类和供冷方式确定。,49,（二）蒸发器的选择计算,1.蒸发器的传热面积A2.蒸发器的传热系数K,50,（二）蒸发器的选择计算,3.传热平均温差4.载冷剂的循环量,51,例2,有一台8AS12.5型制冷压缩机，在，的工况下运行，其制冷量为558kW。选配一台卧式壳管式蒸发器或直立管式蒸发器（即水箱式蒸发器），试计算它们需要多少传热面积。,52,解：,确定蒸发器的传热面积按下式计算1）卧式壳管式蒸发器2）直立管式蒸发器,53,（三）提高蒸发器传热效率的途径,1）氨制冷系统中的蒸发器定期排放油污。2）适当提高载冷剂的流速。3）及时清除载冷剂侧水垢。4）防止蒸发温度过低。5）冷却排管和冷风机要定期除霜。,54,第二节节流机构和辅助设备,一、节流机构节流机构的作用：1）保证冷凝器与蒸发器之间的压力差。2）调节进入蒸发器的制冷剂流量。常用的节流机构有：手动膨胀阀、浮球膨胀阀、热力膨胀阀及毛细管等。,55,（一）手动膨胀阀,又称节流阀或调节阀。与截止阀的主要区别是：阀芯为针形椎体或带V形缺口的锥形。,56,（一）手动膨胀阀,57,（二）浮球膨胀阀,作用是根据满液式蒸发器液面的变化来控制蒸发器的供液量，同时进行节流降压，也可以控制蒸发器的液面高度。根据节流后的液体制冷剂是否通过浮球室而分为直通式和非直通式两种。,58,（二）浮球膨胀阀,59,（二）浮球膨胀阀,60,（三）热力膨胀阀,靠控制蒸发器出口处制冷剂蒸汽的过热度来控制蒸发器的供液量，同时起节流降压作用。主要由热力膨胀阀、毛细管、感温包组成。,61,（三）热力膨胀阀,1.内平衡式热力膨胀阀只适用于蒸发器内部阻力较小的场合，广泛应用于小型制冷机和空调机。,62,（三）热力膨胀阀,63,（三）热力膨胀阀,64,（三）热力膨胀阀,2.外平衡式热力膨胀阀只有蒸发器的压力损失较大时才采用此种膨胀阀。,65,（三）热力膨胀阀,66,（三）热力膨胀阀,67,（三）热力膨胀阀,3.热力膨胀阀的安装安装在蒸发器入口处的供液管路上，阀体应垂直安装，气液分液器直接装在膨胀阀的出口侧。感温包装设在蒸发器出口处的吸气管路上。,68,（三）热力膨胀阀,4.热力膨胀阀的调试必须在制冷装置正常运转状态下进行。,69,（四）毛细管,由于直径小，其通路容易阻塞，所以在毛细管前面固定一种性能良好的过滤器。,70,（四）毛细管,71,（四）毛细管,72,二、辅助设备,（一）贮液器1.高压贮液器在制冷系统中起稳定制冷剂循环量的作用，并可用来贮存液体制冷剂。,73,二、辅助设备,74,二、辅助设备,75,二、辅助设备,（一）贮液器2.低压循环贮液桶装设在氨泵供液制冷系统中，保证充分供应氨泵所需的低压氨液，同时起气液分离的作用。,76,二、辅助设备,1加压管2平衡管3压力表4安全阀5出液管6进液管7放油管,77,二、辅助设备,（一）贮液器3.排液桶当冷库某些设备检修或冷库的冷却排管和冷风机冲霜时，将液体制冷剂排入其中。,78,二、辅助设备,79,二、辅助设备,（二）油分离器用来分离制冷系统所带的润滑油。1.惯性式油分离器采用降低流速，改变气流方向，使密度较大的油滴分离出来。,80,二、辅助设备,81,二、辅助设备,2.离心式油分离器,82,二、辅助设备,3.洗涤式油分离器,83,二、辅助设备,4.填料式油分离器（过滤式油分离器）,84,二、辅助设备,4.填料式油分离器,85,二、辅助设备,（三）气液分离器又称氨液分离器，用于将氨气和氨液分离。在低温下工作，其筒体外部应作隔热层。,86,二、辅助设备,87,二、辅助设备,（四）集油器用来收集氨油分离器、冷凝器、贮液器等设备内的润滑油。,88,二、辅助设备,（五）空气分离器又称不凝性气体分离器。1.立式空气分离器,89,二、辅助设备,2.套管式空气分离器,90,二、辅助设备,（六）氟利昂气液热交换器又称回热器。两种流体在热交换器中进行热量交换，从而使液体制冷剂过冷，压缩机吸气过热。,91,二、辅助设备,（七）紧急泄氨器,92,二、辅助设备,（八）过滤器和干燥器1.氨气过滤器2.氨液过滤器,93,二、辅助设备,3.干燥过滤器,滤网,干燥剂,94,二、辅助设备,（九）安全装置1.安全阀防止设备压力过高而发生爆炸。,95,二、辅助设备,安全阀结构图1接头2阀座3阀芯4阀体5阀盖6调节杆7弹簧8排出管接头,96,二、辅助设备,2.易熔塞在小型氟利昂制冷系统中代替安全阀。通常装在容器接近液面的气体空间部位。,97,二、辅助设备的选择计算,（一）贮液器的选择计算1.高压贮液器容积2.低压循环贮液桶容积3.排液桶容积,98,二、辅助设备的选择计算,（二）油分离器的选择计算直径,99,二、辅助设备的选择计算,（三）气液分离器的选择计算筒体直径（四）集油器的选择（五）空气分离器的选择,100,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,一、制冷系统的自控装置由被控对象、传感器（或送变器）、控制器和执行器等组成。1.电磁阀一种二位式自动阀门，由控制器发出的电器信号控制其启闭，起截止阀的作用。,101,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,102,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,2.电动调节阀由电动机和调节阀组成。可分为直通双座阀、直通单座阀和三通阀。,103,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,104,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,105,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,106,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,二、制冷系统的自动调节（一）蒸发器的自动调节1.双位调节2.阶梯式分级调节3.蒸发压力的调节4.蒸发器供液量调节,107,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,（二）压缩机的自动调节1.台数调节2.缸数的调节3.压缩机的安全保护控制（1）高压保护（2）低压保护,108,第三节制冷系统的自控装置和自动调节,（三）冷凝器的自动调节目的是在制冷系统内保持相应的冷凝能力，并维持一定的冷凝压力。,109,思考题,1.冷凝器的作用是什么？根据所采用的冷却剂的不同可分为哪几类？2.水冷式冷凝器有哪几种形式？试比较它们的优缺点和使用场合。3.风冷式冷凝器有何特点？宜用在何处？4.蒸发式冷凝器有哪两种形式？试比较之。5.造成冷凝器传热系数降低的原因有哪些？6.蒸发器的作用是什么？根据供液方式不同可分为哪几种形式？各有什么特点？,110,思考题,7.满液式蒸发器和非满液式蒸发器各有什么优缺点？8.用于冷却盐水或水的蒸发器有哪几种？各有什么优缺点？9.在氟利昂系统中用立管式或螺旋管式蒸发器行吗？为什么？10.用于冷却空气的蒸发器有哪几种？各用于什么场合？11.如何选择冷凝器和蒸发器？,111,思考题,12.分液器有何作用？有哪几种类型？13.节流机构在制冷装置中起什么作用？常用的节流机构有哪几种？它们各用于什么场合？14.手动膨胀阀（即手动调节阀）与截止阀的主要区别有哪两点？并说明安装位置及应用场合。15.浮球膨胀阀的作用有哪些？有几种？并说明其工作原理以及它们之间的区别。16.说明热力膨胀阀的分类、组成、工作原理、安装位置。在什么情况下采用外平衡式热力膨胀阀？,112,思考题,17.电冰箱和空气调节器的制冷系统中采用什么节流装置？18.浮球膨胀阀用在干式蒸发器中行吗？19.试画一浮球膨胀阀与蒸发器的管路连接图。20.试比较内平衡式和外平衡式热力膨胀阀有何不同，各