制冷技术原理与应

1、制冷技术原理与应用,1.,基础理论,2.,家用,3.,冷库,4.,工业制冷,郑州三全食品股份有限公司维修部,制冷与低温技术的学科交叉领域举例,10.,火箭推力系统与高能物理,1.,空气调节,2.,人工环境,3.,食品冷冻与冷冻干燥,4.,低温生物医学技术,5.,低温电子技术,6.,机械设计,7.,红外遥感技术,8.,加工过程,9.,材料回收,根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺,可分,三类,：,(1),食品的冷藏与冷却,(2),食品的冻结与冻藏,(3),冷冻干燥,食品冷冻与冷冻干燥,1,、压力,?,1,、压力是指单位面积上所承受的垂直作用力，又称压强，以,P,表示,?,2,、压力单位,?,

2、国际单位制中，压力单位以,N/m2,计算，称帕斯卡（,Pa,）,?,常用兆帕（,MPa,）、千帕（,KPa,）作为实用单位，并以巴（,bar,）和物理,大气压（,atm,）为暂时并用单位。其换算关系为：,?,1Mpa,106Pa,?,1bar,105Pa,?,1atm,（标准大气压）,1.01325bar,?,0.1Mpa=1,公斤压力,2,、温度,?,温度是表示物体冷热程度的参数。,?,测量温度的标尺称为温标。常用的温标有三种：,摄氏温标：用符号,t,表示，单位为,绝对温标：用符号,T,表示，单位为,K,华氏温标：用符号,tF,表示，单位为,?,绝对温度与摄氏温度间的换算关系是：,T,t,2

3、73.15,（,K,）,?,自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，,也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种,形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。,?,能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。,热力学第一定律,?,研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条,件及限度的定律,?,热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高,温物体,1.,制冷循环的热力学分析,热力学循环,正向循环,热能转化为机械功,逆向循环,消耗功,2.,热力学第二定律,制冷技术中的常用术语,?,1,、汽化与冷凝,物质由液态转变为汽态的过程称为汽化。汽,化有两种方式：,?,蒸发,液体表面发生的汽化现象,?,

4、沸腾,液体内部和表面同时发生汽化的现,象,?,无论是蒸发还是沸腾，都是吸热过程，吸收,的热量叫汽化潜热。,制冷剂与载冷剂,?,制冷剂制冷工质，在制冷系统中完成制,冷循环的工作介质，,制冷循环中通过制冷剂液体在蒸发器中吸热蒸,发，在冷凝器中放热冷凝进行制冷循环,?,载冷剂,又称为冷媒，起到输送冷量的作用。,有载冷剂的系统称为间接制冷系统，没有载,冷剂的系统称为直接蒸发制冷系统。,制冷剂,?,制冷剂的基本要求,?,1.,制冷剂压力适中：低压不低于大气压；高压不,太高。,?,2.,单位容积制冷量大，使机组尺寸小,?,3.,临界温度高，凝固温度低,?,4.,粘度、密度小，减少流动阻力,?,5.,导热系

5、数大。提高传热效率，减少传热面积,?,6.,对材料无腐蚀，与润滑油不起化学作用,?,7.,对人体无害，无爆炸和燃烧,?,价格便宜，易得。,制冷剂的发展、应用与选用原则,只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有,可能作为制冷剂使用。,乙醚是最早使用的制冷剂。,1866,年,威德豪森,(Windhausen),提出使用,CO,2,作制冷剂。,1870,年,卡尔,林德,(Cart Linde),用,NH,3,作制冷剂。,1874,年,拉乌尔,皮克特,(Raul Pictel),采用,SO,2,作制冷剂。,SO,2,和,CO,2,在历史上曾经是比较重要的制冷剂。,SO,2,毒性大，但作为重要制冷剂

6、曾有,60,年历史。,CO,2,在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，但,它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达,50,年,之久，,1955,年才被氟里昂所取代。,制冷剂种类,1.,无机化合物,氨、水等,命名：,R7,分子量,2.,氟利昂饱和碳氢化合物的卤族衍生,物,氟利昂,d,的化学分子式：,C,m,H,n,F,x,Cl,y,Br,z,命名：,R( m-1 )(n +1)x,3.,共沸溶液由两种或以上不同制冷剂,按比例混合，显示出单一化合物的特性，,具有一定的蒸发温度，,R500,R506,4.,碳氢化合物甲烷、乙烷等,常用制冷剂的性质,氨的主要特性,?,氨：具有良好的热力性质，

7、压力适中，单位容,积制冷量大常压下的蒸发压力为33.4，常,用于冷库系统。,?,氨与水混溶在制冷系统中不会结冰但会腐蚀铜,与铜合金，磷青铜除外；,?,氨难溶于润滑油，在系统中容易与其分离，但,油会积存在换热表面，影响传热；,?,氨有强烈的刺激性臭味，浓度达,0.5,即产生,中毒，可燃，遇明火会爆炸,?,氨的绝热指数高，故压缩机的排气温度较高。,氟利昂的主要特性,?,氟利昂的性能随其所含的氟、氯、氢的原子数变化，,氢的含量少其可燃性减少，氯增加与明火会产生有,毒的光气,(COCl,2,),氟增加对人体无害，对金属的腐,蚀减少。,?,氟利昂很难与水混溶，因此在制冷系统中会结冰堵,塞管道，含水后对金

8、属有腐蚀，还产生镀铜现象；,?,氟利昂可分为难溶于润滑油（,R13,，,R14,，,R115,），,部分溶解（,R22,、,R152,、,R502,）和完全溶解（,R11,、,R12,、,R500,）；,?,氟利昂是良好的有机溶剂，对高分子化合物会使其,变软、起泡，注意选材。,?,氟利昂的绝热指数较低，故压缩机的排气温度较低，,适用于离心式制冷机，无毒不燃烧，分子量大，极,易泄漏，不易被发现，价格较贵。,共沸溶液,?,共沸溶液是指由二种或以上的制冷剂混合,而成的化合物，无法分离，具有同一个蒸,发温度，对外表现出单质的性质。,?,R500,：是由,73.8%,的,R12,和,26.2,的,R15

9、2,组成。与,R12,相比制冷量提高,18%,。,?,R502,：是由,48.8%,的,R22,和,51.2,的,R115,组成。与,R22,相比制冷量提高,13%,。单级压,缩制冷时，蒸发温度可达55。压缩后,的排气温度较低。,常用的氟利昂制冷剂,?,R22(CHF,2,Cl,1,),?,性能与氨接近，蒸发温度,40.8,，与油有,限溶解，排气温度低于氨，常用于空气调节、,冷藏系统,?,R134a,（,CH,2,FCF,3,）四氟乙烷。是,R12,的替代物。,（东京会议提出由于其,GWP,较高，也不是十,分理想的替代物）其物性与,R12,相近，标准,蒸发温度,26.2,但是单位容积制冷量下降

10、，,并且容易产生镀铜现象，,R134a,与矿物油不,相溶，多使用多元烷基醇类,PAG,和多元醇酯,类,POE,的合成润滑油。,第二节,载冷剂,?,用制冷剂直接冷却物体或空气的系统,直接冷却；以制冷剂冷却中间介质，,再由中间介质冷却被冷系统的间接,冷却系统,?,载冷剂中间介质，又称冷媒,?,作用：减少制冷剂的充注量并减少制冷,剂的泄漏,?,由于增加了中间介质，制冷系统的蒸发,温度比直接冷却系统低,5,8,。,对载冷剂的要求,?,载冷剂一般为液体，不易蒸发汽化,?,粘度小，传热性能好，化学稳定性好,?,无毒、对金属的腐蚀小，并无爆炸危险,?,价格低廉，易得。,七、载冷剂类型及常用载冷剂,1.,水：

11、空调系统中常用的载冷剂,但只能做,0,以上的载冷剂,2.,盐水溶液：,NaCl,、,CaCl,2,、,MgCl,2,3.,有机物及其水溶液,甲醇、乙二醇、丙三醇。,常用载冷剂,?,常用载冷剂有水、盐水、有机物甲醇乙醇等,?,水只使用在,0,以上的制冷系统，一般不低,于,5,，常用于闭式和开式空调系统,?,盐水常用的有,NaCl,和,CaCl,2,，分别可用在,-,15,和,30,的低温系统，盐水有腐蚀性，,通常用不锈钢或工程塑料制造系统,?,注意：盐水的凝固温度和溶解度，共晶点分,别为,21.2,和,55,。一般使制冷剂的蒸,发温度高于其凝固温度,5,8,。,?,有机载冷剂有甲醇、乙醇、乙二醇

12、等，它们,的凝固点低，对管道无腐蚀但价格较贵。,润滑油,?,行业中通常叫冷冻油,?,在机组内起到五种作用：润滑摩擦表面，减少,零件的磨损；冷却作用；带走金属杂质，起冲,刷作用；对摩擦面起密封作用；用油压做液压,传动的动力。,?,对润滑油的要求：有一定粘度；凝固点要低；,不含水分、石蜡等杂质；与制冷剂有良好的兼,容性及稳定性；绝缘耐电压高,?,冷冻油的分类：,1.,天然矿物油：有,13,#,、,18,#,、,25,#,，第三种粘度,最大,2.,人工合成油：聚酯类、聚醇类和极性合成碳,氢化合物等,制冷四大件,制冷压缩机,?,1,、压缩机的作用,在电动机的带动下压缩和输送制冷剂蒸气，使制冷,剂在系统

13、中循环制冷。,?,2,、压缩机的分类,?,容积型：,往复式：活塞式,回转式：滚动转子式，滑片式，单螺杆式，双螺杆式，,涡旋式。,?,速度型：离心式,制冷设备,在制冷设备中，除有起主导作用的压缩机,外，还必须包括起换热作用的换热器,蒸,发器和冷凝器。,（一）冷凝器,冷凝器是制冷机的主要热交换设备。其作,用是使从压缩机出来的高温高压制冷剂蒸气,在其中,向冷却介质,水或空气放热，冷却、,冷凝成高温高压的过冷液体。,冷凝器的类型及常见结构,冷凝器按冷却介质和冷却方式的不同分为三种,类型：,水冷式冷凝器,用水作为冷却介质；,空气冷却式冷凝器,，亦称风冷式冷凝器,用空,气作为冷却介质；,蒸发式冷凝器,用水

14、和空气作为冷却介质，主,要是靠水蒸气把热量带走。,蒸发器,蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。,在蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发,（沸腾）而转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发,潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介,质的温度降低。所以，,蒸发器是制冷系统中,产生和输出冷量的设备。,（二）贮液器,贮液器亦称储液筒，是用来,贮存制冷循环中,的制冷液体，,以适应工况变动时制冷剂流量,的变化。,（三）气液分离器,气液分离器是用来分离蒸发器出口的,蒸气,中的液体,，从而保证压缩机为干压缩。,节流阀,热力膨胀阀,热力膨胀阀是一种能自动调节供液量的节流降压,机构。它是利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热,来调节

15、制冷剂流量的。,工质流过阀门时流动截面突然收缩，,压力下降，这种流动称为节流。,2,毛细管,当流体沿管内流动时，由于管道摩擦阻力而产,生压降，,管径越小、管子越长则流动阻力就越大，,产生的压降也越大。,采用毛细管,小内径（,0.6-2.0mm,）并有一定,长度（,0.6-2.5mm,）的紫铜管，代替膨胀阀作为,节,流降压,元件，这就是毛细管节流装置。,在实际的制冷系统中，为改善制冷装置的工作条件，提高运行,的经济性和安全可靠性，还必须设一些辅助设备，如,贮液器、,气液分离器、干燥过滤器,等。,（一）干燥过滤器,在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液管上，都装有,干燥过滤器，它是制冷系统的净化设

16、备。,其作用是消除制冷,剂中的水分和机械杂质。,干燥过滤器主要由壳体，滤网，干燥剂，进、出液管接头,等组成,电冰箱原理,?,电冰箱压缩机接线端子定义,?,M,（,R,）、,S,、,C,、,JP,或用数字,1,、,2,、,3,表示,?,C,或,2,代表公共端,?,JP,、,M,（,R,）或,1,代表运行,?,S,或,3,代表启动,?,启动器：重锤式、簧片拍合式、,PTC,启动器,?,热保护：蝶形热保护器、內埋式,空调器,空调器的简介,一种向密闭空间、房间或区域直接提,供经过处理的空气的设备。它主要包,括一个制冷和除湿用的制冷系统及空,气循环和净化装置，还可包括加热器,和通风装置，简称空调器。,包

17、括：制冷，制热，换风，除湿，加湿,?,2,、有能量调节阀压缩机的启动：,?,转动油过滤器手柄数圈，畅通油路。,?,打开压缩机排气阀。,?,接通电源，启动压缩机。当压缩机全速运转时，将压,缩机能量调节阀拨至最少缸数位置，并缓慢打开吸气,阀，然后每隔,23min,将能量调节阀拨高一档，并相应,将吸气阀开大一些，逐步调整汽缸上载。在上载过程,中，如听到液击声，应迅速关小吸气阀，并使部分汽,缸卸载，正常后再逐步上载。,?,检查油压，应保持在,0.150.3MPa,。油温不得超过,60,。,?,注意压缩机排气压力和排气温度。排气压力不能超过,1.57MPa,，排气温度不能高于,150,。,活塞式氨单机双

18、级压缩机的启动,?,转动油过滤器数圈。,?,打开高、低压级排气阀。,?,接通电源，启动压缩机，压缩机达到全速动转时，将能量调节阀手柄从,“零”位拨至“高压级”位置，然后，缓慢开启高压级吸气阀，并注意,高压级湿行程。,?,当中间压力降至,0.1MPa,时，将能量调节手柄拨至低压级最少缸数位置，,并相应地稍开低压级吸气阀。每隔,23min,将能量调节阀手柄拨高一档，,并相应地将低压级吸气阀开大一些，逐步调整低压缸上载。,?,当高压级排气温度达到,60,时，开启中间冷却器供液阀，向中间冷却器,供液,?,油压保持在,0.150.3MPa,。如油压过低或过高，应调整油压调节阀。,?,听压缩机运转的声音。

19、正常运行时，只有进气、排气阀片发出清晰均匀,的起落声，汽缸、活塞、连杆及轴承等部分不应有敲击声，否则，应停,机检修，排除故障。,?,注意：,?,压缩机排气压力对于,R12,不能超过,1.18MPa,，,对于,R22,不能超过,1.57MPa,；排气温度对于,R12,不能超过,130,，对于,R22,不能超过,150,。,?,氟利昂系统的吸气温度不应超过,15,，吸气温,度过高会引起排气温度的升高。,?,对于,R717,和,R22,排气温度规定为低于,150,；,对于,R12,排气温度规定为小于,130,氨制冷压缩机正常运行时的主要参数,?,压缩机排气压力。单级压缩机及双级压缩机的高压级排气压力最高不得超过,1.5MPa,；双级压缩机的低压级排气压力最高不得超过,0.6MPa,。,?,压缩机排气温度。单级压缩机一般在,70145,之间；双级压缩机的高压级排,气温度一般在,80120,之间，最高不得超过,150,。,?,压缩机吸气压力。单级压缩机及双级压缩机的低压级吸气压力应与系统的蒸发,