制冷技术与设备

一、概况、一、制冷的定义是人工方法，某些对象降低并维持低于环境温度的连续循环过程。 实质：将热量从被冷却对象转移到环境中的2、制冷的温度区间低温区域：-120以下。 主要用于气体分离、气液化、超导和航天。 中温区：-1205。 主要用于冷藏、冷冻、工业生产工艺。 高温区：580。 主要用于空调、除湿、热泵蒸发、热泵干燥等。 3、冷冻方法(1)相变冷冻是利用某种物质相变时的吸热效果进行冷冻的方法。 例如蒸汽压缩式冷冻、吸收式冷冻、蒸汽喷射式冷冻. (2)气体膨胀冷冻是基于压缩气体的绝热压缩效果和压缩气体的绝热膨胀效果，得到低温气流而取出冷热的冷冻技术。 常用的是空气制冷循环等。 (4)热电制冷利用某半导体材料的热电效应。 (5)其他固体吸附式冷冻、气体涡流冷冻、二、制冷剂、制冷剂：用冷冻机进行冷冻循环的工作物质。 作用：在被冷却对象和环境介质之间传热，最终从被冷却对象向环境介质传热。 (1)对制冷剂的要求，对环境友好的臭氧层没有破坏作用，没有温室效应。 热力学性质是，适度满足冷冻循环蒸发压力和冷凝压力的临界温度tc高，凝固温度低，绝热指数低。 具有良好的物理化学性质，流动性好(粘度小，密度小)。 传热性好安全性好的油性，水溶性(吸水性)适合。 (2)制冷剂种类、无机化合物烃类链烷有机化合物烯烃卤代烃混合溶液、1 .无机化合物，命名方法： R7*例：氨NH3R717水H2OR718二氧化碳CO2R744、*为无机物的分子量、 2 .卤化烃(氟利昂)分子式： cmhnfxlybrz (2m2=满足nxy ZZ )命名法R(m-1)(n 1)(x)B(z ) 例如单氯二氟甲烷分子CHF2Cl-R22单溴三氟甲烷分子cf3br-r13b1四氟乙烷分子c2h2f4-r134a，m-1=0时省略，z=0时与b一起省略，2 )命名法2 :氟利昂破坏大气臭氧层程度CFC氯氟烃，不含氢，严重破坏公害物、臭氧层。 HCFC使氯氟烃、氢、低公害物质无效。 属于过渡物质。 HFC氢氟烃，不含氯，无公害。 作为替代品，研究开发备受期待。 例如： cf2cl 2 r 123354-CFC 12 ch f2cl r 223354-HCFC 22 c2h2f 43354 r 134 a HFC 134 a，蒙特利尔议定书， 1.cfcs含有CFC11、CFCl2、CFCll3、CFCll4、CFCll5等氯氟烃物质： (1)规定发达国家自1996年1月1日起完全停止生产和消费；(2)发展中国家(CFCs的人均消费量为0.3kg/年) 2.hchchccs包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等： (1)对于发达国家，从1996年开始冻结产量，从2004年开始削减，到2020年完全废除；(2)对于发展中国家，从2016年开始冻结产量，从2040年完全废除3 .烃类(烃类)、烷烃类：甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷C3H8； 烯烃类：乙烯C2H4、C3H6； 烷烃类命名方法：与氟利昂相同(丁烷例外，R600)CH4R50、C2H6R170、C3H8R290； 烯烃类的命名方法： r后写作“1”，氟利昂的方法： C2H4R1150、C3H6R1270； 4、混合溶液(混合制冷剂)、概念： 2种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解的混合物。 类型：共沸溶液：在恒压下蒸发或冷凝时，相变温度一定，气液相成分相同。 命名： R5*非共沸溶液：在恒压下蒸发或凝结时，相变温度发生变化，气液相成分不同。 命名： R4*为发现顺序： R400、R401、R402、r411、*为发现顺序： R500、R501、r502、r507、(3)常用制冷剂、1、水H2O(R718 )优点：环境保护、安全性、无毒； 缺点：比容大，qv小，凝固点高，冷冻温度为0。适用：蒸汽喷射式冷冻机，溴化锂吸收式冷冻机。 2、氨NH3(R717 )的优点：环保，热性质好，工作压力适中，粘性小，密度小，流动阻力小，传热性能好，水溶性好，不结冰。 缺点：毒性大，有刺激性气味，易燃，易泄漏，污染空气和食品，刺激人，溶于润滑油，易形成油膜。 适用：中型工业冷冻装置(-65以上)和中型冷冻库，3，氟利昂的优点：无味，难燃，毒性小，等熵指数小，排气温度低，不腐蚀金属，分子量大。 缺点：密度大，粘性大，流动阻力大，渗透性强，易泄漏，未发现含氟原子的氟利昂能与火接触分解剧毒的光气COCl2，价格高。 三、制冷剂、制冷剂(制冷剂):将制冷装置的制冷量传递给被冷却介质的介质物质。 (1)运送制冷剂的要求为：1.工作温度范围内始终为液态，不凝固，不气化2 .无毒，无刺激性，环境保护，安全，腐蚀性小3 .比热大，质量相同，装载冷热量大，传热性好4 .流动性好，密度小，粘度小，流动阻力小5 .来源广，价格便宜。 (2)常用制冷剂，1 .水：空调系统常用制冷剂，但只能制冷0以上的2 .盐水溶液： NaCl、CaCl2、MgCl2盐水凝固点依赖于盐的种类，对应一定的盐分含量。 优点：原料丰富，成本低，凝固点可调。 适用：在工作温度为-505之间的中温冷冻装置中加入制冷剂。 注意：采取合理选择盐水浓度的防腐处理。 3、有机物及其水溶液的优点：无腐蚀性、凝固温度低的适用：低温冷冻装置中常用：甲醇、乙二醇、甘油。 1、润滑油的作用是减少运动部件的机械磨损，保证压缩机正常运转的冷却降温； 控制密封活塞与气缸、轴封摩擦面等的间隙卸载机构。 四、润滑油、二、制冷循环系统与要求润滑油性能优异的制冷剂共存时的热稳定性优异的制冷剂具有相容性，润滑性优异的低温流动性无蜡的棉状分离； 不含水，优良的绝缘性能。 第2节冷冻库冷冻技术，第1、冷冻库的类型和系统1、冷冻库的类型(1)按生产用途分别以生产性冷冻库分配性冷冻库零售性冷冻库、(2)按围栏构造分别以土木建筑、稻壳软木、硬质聚苯乙烯(PE )或硬质聚氨酯(PU )为绝热材料。 装配式冷冻柜：用预制板隔热板组装。 (3)依温度而定高温冷冻柜(5):适于水果蔬菜类保鲜的中温冷冻柜(-10-5) :适于冷冻后食品冷藏的低温冷冻柜(-20-10) :适于冷冻后水产、肉类食品冷藏的冷冻柜(-23以下) :适于生物冷藏前急速冷冻的冷冻柜(-4 ) 按容积分类的小型冷冻库： 1000 m 3，2，冷冻库冷冻系统的构成，(1)基本构成部分冷冻压缩机、冷凝器、蒸发器、油分离器、接收器、中间冷却器、水冷却塔、阀门等。 水冷式小型氟利昂制冷系统流程图图1-蒸发器2-分液头3-膨胀阀4-低压计5-压力控制器6-压缩机7-高压计8-油分离器9-热气流霜管10-截止阀11-冷却塔12-冷却水泵13-冷却水量调整阀14-冷凝器1 5-干燥过滤器16-回热器17-电磁阀、压缩机(最重要的部件)一般情况下，小型冷冻库选择全密闭压缩机。 中型冷库一般选用半密闭压缩机。 大型冷库选用半密闭压缩机。 选型时，也可选择氨制冷压缩机。 氨冷冻压缩机电力大，一台机器可以使用很多，但是安装和管理很麻烦。蒸发器：一般来说，高温冰箱选用风扇为蒸发器，其特点是降温速度快，但易导致冷藏品水分损失，低温冷冻箱以无缝钢管制成的蒸发排管为主，其特点是恒温效果好，可及时蓄冷。 冷凝器：冷凝器有空气冷却、水冷却、空气与水结合的冷却方式。 空冷仅限于小型冷冻设备，水冷冷凝器可用于所有形式的冷冻系统。 分液头将制冷剂均匀地分配给蒸发器的各管组。 压力控制器压缩机工作时的安全保护控制装置。 油分离器将润滑油分离回曲轴箱。 热气流霜管定期加热蒸发器除霜。 冷却塔利用空气冷却冷却水，循环使用，节约用水。 冷却水泵冷却水循环的输送设备的干燥过滤器从冷凝器中除去水分和杂质，防止膨胀阀的冰堵塞和堵塞。 回热器过冷却液态制冷剂，提高低压蒸汽温度，消除压缩机的液击。 电磁阀压缩机停机后，自动切断输液管路，起到保护压缩机的作用。 中间冷却器的作用中间冷却器是冷却在两个压缩级之间压缩的气体和蒸汽的设备。 制冷系统的中间冷却器为了避免高压级压缩机的排气温度过高，还可以降低低压级压缩机的排气温度(高压级的进气温度)，过冷却进入蒸发器的制冷剂液，减少管中的闪蒸气体，提高压缩机的制冷能力。 (2)中冷器、装置在二级氨制冷装置的低压和高压气缸之间，实现使从低压气缸排出的热气在通过本机时冷却的目的。 同时，使从氨储藏器流到本器中线圈的氨水溶液过冷，增加制冷效果。 氟用中冷器、(3)分油器、工作的基本原理是利用油的密度和制冷剂气体密度的不同进行沉降分离。 利用扩大通道断面降低气体流速，轻重物质易分离。 改变气流的方向，分离重油和轻气。 气体流动冲击器壁因粘度和质量而产生的反速度不同，促进油的沉降分离。 1 )洗涤式油分离器、通常用于小型氟利昂制冷系统的2 )过滤式或填充式油分离器、3 )离心式油分离器在筒体上部设置螺旋状的引导叶片，当从筒体上部沿切线方向进入吸气时，利用离心力使吸气中的油滴分离，沿筒体内壁流下，制冷剂蒸气从筒体中央的中心管被三层筛过滤而从筒体顶部排出二、冷冻室保温与隔热，冷冻室保温材料聚苯乙烯：壁板硬聚氨酯：壁板、库门聚乙烯发泡塑料板：地坪、三、冷冻室冷冻设备试运行与调整，一、检查冷凝器冷却系统运行状况确认压缩机润滑系统短时启动检查正常后进行试运行，二、试运行、试运行制冷剂系统的进气温度压缩机的运转音管路和阀系统有无泄漏。 3、调节、调节冷冻设备的作用：将系统运行参数调节到所要求的工作范围内。 调试的主要参数包括：蒸发压力和蒸发温度冷凝压力、冷凝温度压缩机进气温度和排气温度膨胀阀前的制冷剂温度、四、冷冻设备的操作、一、设备启动前的准备二、冷冻设备的运转设备的运转要注意记录的事项(p.25 )、五、冷冻设备的安全管理、一、安全规范岗位资格、建立健全制度、流程熟悉、明确2 .安全操作阀门：缓慢关闭，同时关闭不能打开的液体制冷剂管路两端的阀门，严禁“液体不破裂”。 设备检查、第3节蒸汽压缩式制冷设备、第1、单级蒸汽压缩式制冷循环的基本动作原理、第1 .单级蒸汽压缩式制冷系统的基本结构、单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器构成。单级蒸汽压缩式制冷循环的概念是，制冷剂变成蒸汽后，必须对其进行压缩、冷凝，再次气化吸热。 只压缩一次制冷剂蒸汽叫做蒸汽单级压缩。 压缩：制冷剂蒸汽压缩高温高压制冷剂蒸汽，2 .制冷循环过程，冷凝：高温高压制冷剂蒸汽冷凝成高压常温液体，放热，2 .制冷循环过程，节流：冷凝后的制冷剂流过节流元件，压力降低，在低温下容易蒸发。 2、冷冻循环过程，蒸发：低压湿蒸汽在蒸发器中吸收冷环境的热量蒸发成高温低压蒸汽后，进入压缩机压缩，进入下一个循环。 2 .制冷循环过程，压缩制冷剂蒸汽，提高压力和温度，使制冷剂液的吸热、蒸发、制冷、3、蒸汽压缩式制冷系统的各部件的主要作用、散热、高压高温制冷剂蒸汽冷却、冷凝，形成高压常温的制冷剂液，得到低温低压制冷剂，4、制冷剂的变化过程，2、制冷压缩机， 根据制冷压缩机的分类活塞式制冷压缩机旋转式制冷压缩机离心式制冷压缩机、(1)制冷压缩机的分类、1、分类蒸汽压缩的原理，压缩机分为容积型和速度型两种基本类型。 容积式压缩机：通过对运动机构的工作，减少压缩空间的容积，提高蒸汽压力，完成压缩功能。 速度型压缩机：从旋转部件连续地将角动量转化为蒸汽，将其动量转化为压力，提高蒸汽压力，达到压缩气体的目的。 2、压缩机的功率和效率、压缩机的指示功率和指示效率：由于压缩机的实际过程和理论过程之间存在偏差，因此在实际压缩过程中汽缸内消耗的功率Pi (称为指示功率)大于绝热压缩所需的功率Pa，两者的关系可以用指示效率i (称为绝热效率)表示：轴功率、 将摩擦功率和从机械效率原动机传递到压缩机的曲轴的功率称为轴向力，轴向力的一部分为了克服曲轴连杆等运动机构的摩擦阻力，将该部分的功率称为摩擦功率，3354轴向力的一部分直接用于压缩气体，称为指示功率，称为机械效率，是冷冻压缩机的指示效率和机械效率的乘积(二)活塞式制冷压缩机、活塞式制冷压缩机是最早开发的压缩机，几乎与机械式制冷方法同时出现，在一百多年的使用过程中得到了广泛的发展和深入的研究，迄今为止，其地位受到了其他类型压缩机的挑战，但其产量仍然在各种压缩机中占主要地位。 1、活塞式冷冻压缩机的分类以压缩机的气缸分布形式进行分类，可以分为纵型、v型、w型、s型(扇形)、y型(星型)等。 根据所使用的制冷剂的种类，分为氨气用、卤化烃用的冷冻压缩机。 按压缩机和电动机的组合形式分为开放型和闭合型，其中密闭型分为全密闭型和半密闭型。 按压缩机级数分类，分为单级和单级双级压缩机。 2、型号表示方法，1 )单段表示方法：制冷剂： a为氨； f是氟利昂； 气缸配置： v型、w型、s型传动方式： a为直接传动(可省略) b为带传动q为全密闭型2 )二级显示方法：3、活塞式冷冻压缩机的整体结构和主要部件、机体。 这是压缩机的主体，用于安装和支撑其他部件，收纳润滑油。 传动机构。 压缩机通过该机构传动动作，工作于气体，包括曲轴、连杆、活塞等。 配气机构。 它是保证压缩机实现进气、压缩、排气过程的配气部件，包括进气、排气阀座、阀板和阀弹簧等。 润滑油系统。 这是润滑压缩机各传动摩擦联轴器的供油系统，包括油泵、滤油器、液压调节部件等。 卸载装