蒸汽压缩式制冷系统及制冷剂的选择

1、一、蒸汽压缩式制冷系统简介一、蒸汽压缩式制冷系统简介 1.蒸汽压缩式制冷系统类型蒸汽压缩式制冷系统类型 直接供液制冷系统、 重力式供液制冷系统 氨泵强制氨液循环制冷系统 2蒸汽压缩式制冷系统的机械与设备蒸汽压缩式制冷系统的机械与设备 主要设备包括：压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、氨液贮罐、气液分离器、空气分离器、油氨分离器等 压缩机压缩机：作用是压缩经过蒸发器蒸发吸收了大量热能的制冷剂，以便于其冷凝放出所吸收的热能。压缩机类型包括往复式压缩机、回转式压缩机、离心式压缩机三类，按照压缩机汽缸的轴线方向分卧式压缩机和立式压缩机两类 冷凝器：冷凝器：作用是使高温高压的过热蒸汽冷却，冷凝成高压氨液，并

2、将热量传递给周围介质。冷凝器一般采用管壳式换热器 膨胀阀：膨胀阀：作用是：降低压力；控制流量；调节蒸发器的工况。 制冷装置中常用的膨胀阀分两类，一类是手动调节阀，另一类是自动膨胀阀。手动调节阀依靠人工来调节阀的开启度，调节适量的制冷剂从高压区流向低压区。其特点是调节迅速，结构简单，但供液量不能随热负荷的变化而自动调节。自动膨胀阀有多种，用液位调节的有浮球调节阀等，用蒸汽过热度调节的有热力膨胀阀等 蒸发器蒸发器：蒸发器的作用是使低温低压的液体制冷剂汽化吸热。主要有立管式和卧式两种 。 氨液贮罐氨液贮罐：氨液贮罐位于冷凝器和蒸发器之间，其作用是贮存和供应制冷系统内的液体制冷剂，使系统各设备内具有均

3、衡的氨液量，以保证压缩机的正常运转。 气液分离器：气液分离器：作用是维持压缩机的干冲程，同时将送入冷却排管（蒸发器）液体内的气体分出，以提高制冷效率。冷冻机运转时，如液体制冷剂被吸入压缩机，氨液受压缩而温度升高，体积膨胀并产生较大的压力，使汽缸遭受冲击，甚至使压缩机损坏。同时，液体制冷剂将迅速汽化而降低压缩机的吸气能力 空气分离器空气分离器 ：作用是分离并排除制冷系统中的空气及不凝性气体, 以保证制冷系统的正常运转。空气分离器的工作原理是将气-氨混合物在冷凝压力下冷却到蒸发温度，使氨气凝结成液体，从而将空气及不凝性气体加以分离 油氨分离器油氨分离器 :除去压缩后氨气中携带的油雾。常用的油氨分离

4、器有洗涤式、填料式、离心式 二、制冷剂与载冷剂的选择二、制冷剂与载冷剂的选择 1.制冷剂及其选用制冷剂及其选用 制冷剂：在制冷系统中，借以吸取被冷却介质或载冷剂的热量，并将热量传递给周围介质的循环工质（1）冷制剂的要求：）冷制剂的要求： 从热力学方面考虑，冷制剂应符合的以下要求 常压下，制冷剂的沸点要低。常温下，制冷剂的冷凝压力不宜过高。单位容积制冷剂的产冷量要大。临界温度要高。便于使用一般的冷却水或空气作为冷却介质将其冷凝。凝固温度要低，便于获得低的蒸发温度。压缩终了，制冷剂的温度不应太高，以免压缩机的润滑条件变得恶化。黏度和密度要小。导热系数要大。选择冷制剂时还应从以下几个方面 化学性质稳

5、定。在高温下，不易分解、不易燃烧、不易爆炸。具有一定的吸水性。不至于在制冷系统中形成“冰塞”而影响制冷设备的正常运行。对金属等无腐蚀作用。对装置中所使用的材料无腐蚀性。渗透性要弱。如果发生泄漏，应能迅速地确定泄漏处。对人体无损害、无毒性、无刺激、无燃烧和爆炸的危险，使用安全。价格低廉、易于获得。 （2）、制冷剂的分类制冷剂的分类 根据常压下的蒸发温度Ts的不同，可分为3类： 高温制冷剂：Ts273K，如R11、R113、R114等。 中温制冷剂：当213KTs273 K，如氨（R717）、R12、R22、R502、丙烯等。 低温制冷剂：213K，如R13，R14，乙烯等。 （3）常用的制冷剂常

6、用的制冷剂 氨（R717） 优点是：易于获得，价格低廉；压力适中；单位容积产冷量大；不易溶解于润滑油；对流放热系数高；在管道中流动阻力小；易发现泄漏。 缺点是：有刺激性臭味；有毒；会燃烧和爆炸；对铜和铜合金有腐蚀作用 氟利昂： 是饱和碳氢化合物的卤素衍生物的总称，种类繁多，性能各异，但又有其共同的特性。 优点是：无毒；不易燃烧；绝热压缩时，排气温度低；相对分子质量大，适用于离心式压缩机。 缺点是：价格昂贵；容易泄漏，而且泄漏时不易发现；含有氯原子的氟利昂与明火接触时会分解出有毒的光气（COCl2）；对流放热系数低；单位容积制冷量小，因而制冷剂的循环量大；相对密度大，流动阻力大。 工业中常用的氟

7、利昂制冷剂 二氟二氯甲烷（R-12）： 三氟一氯甲烷（R-13）： 低温 二氟一氯甲烷（R-22）：中温 一氟三氯甲烷（R-11）：高温 共沸溶液制冷剂，如R-500、R-502 ：混合制冷剂名称氨R-11R-12R-500(R-12与R-152a的共沸混合物)R-502(R-22与R-115的共沸混合物)二氧化碳化学分子式NH3CCl3FCCl2F2CF2Cl2/ C2H4F273.8/26.2CHF2Cl / C2H5Cl46-8.8/51.2CO2常压下沸点/-33.423.6-29.8-33.3-45.6-78.5凝固温度 /-77.7-110.1-158.2-158.9-临界温度 /

8、132.4198110.5105.590.031临界压力(绝对)/MPa10.434.384.0143.042.667.39-15时蒸发压力(绝对)/MPa0.2360.0210.1832.29-15蒸发,30冷凝的压缩比4.946.194.0753.14-15时汽化潜热/（kJ/kg）1312.4191.8161.6260.7制冷系数4.875.234.72.56使用温度范围/-6010010-6010-6002.载冷剂的选择载冷剂的选择（1）制冷剂的冷却方式）制冷剂的冷却方式 ：直接式冷却、间接式冷却直接式冷却、间接式冷却 直接式冷却：直接式冷却是利用制冷剂直接从被冷却物体中吸收热量，使被

9、冷却物体达到所要求的低温。 优点是：系统简单；操作方便，适用于小型的冷冻间；降温速度快；可获得较低的温度；耗电量小。 缺点为：氨用量大；无缝钢管耗量大；氨液容易被吸入压缩机，造成湿冲程。间接式冷却间接式冷却 间接式冷却是利用中间介质将制冷系统产生的间接式冷却是利用中间介质将制冷系统产生的“冷量冷量”传给冷冻系统传给冷冻系统进行冷却，具有进行冷却，具有以下优点以下优点 。v氨循环量较小。v无缝钢管耗量较小。v可预先冷却大量的载冷剂，供冷冻系统使用。v当全厂需要冷冻的地方较多时，可设计一大型蒸发器，将冷冻盐水分送到多处使用。v由于载冷剂的循环量较大，温度容易保持稳定，特别适用于生产过程中的冷却降温

10、。v盐水系统的安装比较容易。v发生事故的危险性小。v其缺点是：系统复杂；耗电量较大；盐水对设备及管路的腐蚀性较大；维修费用较高。 （2）载冷剂的选择）载冷剂的选择 载冷剂的基本要求。v凝固温度低：只有冰点低于使用温度，才不会因载冷剂冻结而损坏设备。v比热容大：在传送一定冷量时，载冷剂的比热容越大，则载冷剂的循环量越小。v导热系数大 导热系数大，可减小换热设备的传热面积。v黏度、密度小：可减小流动阻力。v挥发性小：在使用温度范围内，应不会气化。v腐蚀性小：不会腐蚀设备、管道及其它附件。v化学性质稳定：不易燃烧，在使用过程中不分解、不变质。v无毒：与产品接触时，不会造成污染。v价格低廉，易于购买。 常用的载冷剂及其性质。水：常压下水的冰点为0，所以通常用于空调及生产过程中的冷却降温。无机盐的水溶液：工业上，常用氯化