制冷原理-约克(YORK)课件

约克亚太学院客户培训课程制冷原理培训目标：能够用压焓图来分析简单的制冷过程对制冷循环以及制冷系统各常用部件有一个大致的了解2基本物理定律（简要介绍）专用名词：温度、压力、热量、饱和温度、饱和压力压焓图制冷循环循环分析系统组件课程安排3热力学第一定律能量既不能创生，也不能消亡，而只能改变其形式。

各种能量是可以相互转换的。制冷过程中电能转化为机械能，机械能转化为热能。基本物理定律

4热力学第二定律热量自发地从高强度体流向低强度体。从高温流向低温。基本物理定律

5温度压力热量饱和温度饱和压力专用名词6温度转换表的使用 :F转化为C :C转化为F7绝对压力海平面上1大气压＝14.7psia1Bar760mmHg压力8表压=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力表压和真空度9单位转换表的使用10Btu英制热量单位热量一磅水温度升高1ºF所吸收的热量比热1磅物体升高1F吸收的热量水的比热=1Btu/lb.ºF1吨(2000磅)32ºF的冰融化，在24小时内所吸收的热量为1冷吨。热量11显热加热水大气压12潜热水沸腾

水变成水蒸汽

大气压13饱和温度、饱和压力加热水大气压过冷液体14水沸腾

水变成水蒸汽

大气压饱和温度、饱和压力15212

F大气压容器内汽液共存212

F100

C100

C饱和温度、饱和压力16升高饱和点水沸腾压力锅防止蒸汽逃逸。液体表面压力升高使液体的沸点—饱和温度升高3psig230F

17降低饱和点水沸腾真空泵将空气抽出容器。液体表面压力降低使液体的沸点—饱和温度降低。真空度29.67”

40

F

真空泵

18饱和温度、饱和压力定义：物质在气液两相转变过程中，当保持压力不变时，温度也恒定不变，而且所保持的温度和压力之间存在一定的关系，我们称该温度（压力）为对应压力（温度）下的饱和温度（压力）。是否每种制冷剂相变过程中温度与压力都一一对应？19饱和温度/压力表20饱和温度、饱和压力试查表得出R22在4℃和40℃时的饱和压力（pa）饱和温度/压力表的使用红色：真空度（in.Hg）黑色：表压力（psig）21转化为F： 40F查表值： 68.5psig(表压)转化为pa： 472293.8pa(表压)绝对压力pa: 573618.8pa转化为F： 104F查表值： 207.7psig(表压)转化为pa： 1432049.96pa(表压)绝对压力pa: 1533374.96pa22压-焓图23压力焓热容量(kJ/kg)压-焓图此图针对单位质量制冷剂24压-焓图压力焓饱和液体线25压-焓图压力焓汽液混合饱和液体线饱和气体线临界点:无气液分层现象26压-焓图压力焓100%液体27压-焓图压力焓100%气体28压-焓图(R22)等温线：液体区几乎为垂直线，两相区为水平线，过热区为向右下方弯曲的倾斜曲线等熵线：向右上方倾斜的曲线等密度（比容）线：向右上方倾斜的曲线，斜率比等熵线平坦29压-焓图（R22）30压-焓图压力焓汽化潜热31压-焓图压力焓20%液体,80%气体试作R22在两相区内4℃等温线（假设4℃饱和压力为p0）32压-焓图练习：试利用查图及查表两种方法求得R22在40°F时的饱和气体、液体焓值及潜热值注：焓值是一个相对值，随基准点的不同而不同查图 查表106.5Btu/lb

108.142Btu/lb21Btu/lb 21.422Btu/lb85.5Btu/lb86.720Btu/lb33制冷循环蒸发器冷凝器截流元件压缩机电机冷却塔制冷循环压力焓蒸发器35压力焓蒸发器制冷剂从负荷吸收热量制冷循环36压力焓制冷效果制冷循环蒸发器制冷量?37制冷循环压缩机压力焓压头制冷循环压缩机：温度与压力同时升高，提供了放热的可能压力焓压力焓冷凝器制冷剂把热量传给外界制冷循环40压力焓节流装置热力膨胀阀固定孔板可变孔板制冷剂把热量传给外界制冷循环41压力焓冷凝器压缩机节流装置蒸发器制冷剂从负荷吸收热量制冷剂把热量传给外界制冷循环42“冷水机组”机械制冷

压力

焓7°表冷器12°37°

冷却塔32°43循环分析过冷过热吸气过热、蒸发压力及冷凝压力对循环的影响44过冷压力焓蒸发冷凝压缩节流装置没有过冷45过冷压力焓过冷冷凝过冷的结果提高制冷量减少在节流元件处产生闪发气体46过热气态制冷剂在高于饱和温度下进行加热就形成过热（温度高于饱和温度）压力焓过热区蒸发冷凝压缩节流元件47吸气过热作用:避免液态制冷剂进入压缩机压力焓压力焓48吸气过热压力焓吸气管道中产生过热（无效过热）：单位质量功耗增大单位制冷量(制冷效果)不变冷凝器单位热负荷增大吸气比容增大，制冷量下降制冷系数下降49蒸发温度不变冷凝温度变化：压力焓50压力焓吸气比容不变，制冷剂流量不变制冷量减小消耗的功率增大制冷系数降低蒸发温度不变冷凝温度增加：51冷凝温度不变蒸发温度降低：压力焓52冷凝温度不变蒸发温度降低：压力焓吸气比容增大，制冷剂流量减小制冷量减小单位压缩功增大，压缩机功率与压比有关制冷系数降低53练习试在压焓图上描绘某制冷系统在下表所示工况下的制冷循环过程并计算制冷效果、压缩比功及能效比（假设压缩过程为等熵过程）。蒸发温度：4℃冷凝温度：40℃压缩机吸气过热度：5℃冷凝器出口过冷度：5℃54请休息一下吧！系统组件压缩机 贮液器冷凝器 蒸发器节流装置56压缩机功能：把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂在冷凝器中常温液化的条件。被称为整个装置的“心脏”。57压缩机分类压缩机容积型速度型往复式回转式涡旋式螺杆式螺杆式滚动转子式离心式轴流式58“容积式”

压缩机定义:容积式压缩机借助活塞或其它方式使制冷剂蒸汽的容积在压缩机腔体内缩小。过程:吸气压缩排气59容积式压缩机类型涡旋式压缩机往复式压缩机螺杆式压缩机滚动转子式压缩机60往复式压缩机1-130冷吨用于商业建筑或工业设施与汽车发动机工作原理类似技术成熟，应用广泛（自1890年用于制冷以来）61往复式压缩机约克风冷热泵机组AWHC62全封往复式压缩机1-20

冷吨用于商业建筑或家用设施与汽车发动机工作原理类似63往复式压缩机吸气往复式压缩机吸气阀关闭往复式压缩机压缩制冷剂往复式压缩机排气压缩循环压力容积图汽缸容积(cu-in)汽缸压力(psia)1020304010015020025030035050吸气90.7psia吸气压缩排气311.5psia排气膨胀运动部件较少1-15冷吨用于单元机组，家用空调器涡旋式压缩机69涡旋式压缩机约克接风管型分体式空调机组MODULAR室外机70制冷剂流向吸气排气涡旋式压缩机71涡旋形式涡旋定子涡旋转子涡旋压缩机的核心部件是一个涡旋定子和一个涡旋转子,两者形状完全相同而方向相差180°涡旋组合72工作过程吸气吸气终止

压缩再压缩…再压缩...

压缩终了排气排气

由两个涡旋组成的不同空间几乎同时进行三个不同过程，所以涡旋压缩机基本上是连续地进气和排气。73涡旋运动74涡旋压缩机压缩过程在不同空间同时进行。反方向压缩转矩互相抵消。压缩过程光滑连续。75运动部件较少市场份额逐渐增大应用范围广（如YS，RWBⅡ）螺杆式压缩机76压缩过程吸气封闭压缩排气77滑阀排气吸气滑阀能量调节部分负荷转子78滑阀滑阀能量调节排气吸气满负荷转子79约克螺杆式冷水机组偏心转子在气缸内滚动利用气缸工作容积的变化来实现吸气、压缩、排气过程转子转两周完成吸气、压缩、排气滚动转子式压缩机81零部件少，结构简单没有吸气阀，余隙容积小体积小，重量轻，运转平稳密封性能较差，泄漏损失较大滚动转子式压缩机82离心式压缩机速度型压缩机：制冷剂气体压力的提升来源于动压向静压的转变。83预旋转导流叶片(PRV)导流叶片(PRV)84离心式压缩机球栓在绳子上85离心式压缩机制冷剂蒸汽由轴向吸入，沿半径方向甩出，故称离心式压缩机ABC为压力线，DEF为速度线扩压器内环形通道截面逐渐扩大蜗室流通截面逐渐扩大86部件蒸发器（满液式）冷凝器马达齿轮叶轮（压缩机）导流叶片（冷量控制）87离心式压缩机88冷凝器功能：使压缩机排出的制冷剂过热蒸气冷却，并凝结为制冷剂液体，在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质。分类：水冷式冷凝器风冷式冷凝器蒸发式冷凝器89水冷式冷凝器—壳管式均气板：防止高速制冷剂气体直接撞击到管束上，造成额外的振动及管子的破坏防止局部高温区降低传热管寿命均布气流有效利用传热面积水冷式冷凝器—壳管式优点传热效率高结构比较紧凑缺点需要有冷却水系统管壁结水垢降低传热效果需要定期清洗适用于中大型制冷装置（如YT，YK）水冷式冷凝器—套管式两种不同直径的管子套在一起组成。制冷剂上进下出走套管空腔，冷却水下进上出走内管水冷式冷凝器—套管式优点结构紧凑，制造简单，价格便宜逆向流动使液体过冷度较大水耗量较少缺点单位传热面积金属消耗量大冷却水水质要求高制冷剂侧压力损失较大适用于小型制冷装置(如YEW)水冷式冷凝器—套管式约克水冷柜式空调机YEW风冷式冷凝器冷凝风扇风冷冷凝盘管制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在管外流过风冷式冷凝器优点不需要冷却水使用、安装方便缺点传热系数低体积、重量比较大翅片表面积灰会使传热恶化，需及时清扫适用于中小型制冷装置，缺水地区（AWHC，YCAC）蒸发式冷凝器利用空气与水两种介质冷却制冷剂图示为吸入式，另一种为鼓风式吸入式与鼓风式在传热效果方面有何差异？蒸发式冷凝器优点耗水量少（水冷式冷凝器的3~5%）空气流量不大缺点冷凝管暴露于空气中易于腐蚀水在冷凝管外汽化时矿物质完全留在管子表面，水垢层增长较快，故冷却水需经软化处理特别适合于缺水地区贮液器功能：贮存制冷剂液体。分类：高压贮液器：装在冷凝器之后，用来贮存高压液体，以适应冷量负荷变化时制冷剂供液量的变化，并减少每年向系统内补充制冷剂的次数。低压贮液器：装在系统低压侧，有的用来贮存低压回气经气液分离器出来的氨液；有的专供蒸发器熔霜或检修时排液用（排液器）；在氨泵供液系统中，用来贮存循环使用的低压氨液（循环贮液器）两者结构基本相同贮液器平衡管与冷凝器上的平衡管相连手动节流阀热力膨胀阀浮球阀固定孔板可变孔板电子膨胀阀节流装置101节流装置手动节流阀与普通截止阀相似阀芯为针形或V形锥体一般作为后备阀102热力膨胀阀的作用截流降压：高压常温的制冷剂液体流过膨胀阀后，就变为低压、低温的制冷剂液体。控制制冷剂流量：膨胀阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。控制过热度：膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，即保持蒸发器的传热面积的充分利用，又防止压缩机冲缸事故的发生。103节流装置热力膨胀阀（内平衡）—适用于阻力较小的小型蒸发器104截流元件-内平衡热力膨胀阀pevai

pevaipkpsps等温线105节流装置热力膨胀阀（外平衡）结构比较复杂基本不受蒸发器压力损失影响106截流元件-外平衡热力膨胀阀pevao´ps´pevaopevaopkpsps107节流装置浮球阀-直通式兼有供液自动调节作用结构简单壳体内液面波动较大，工作不太稳定依靠静液柱供液，只能供至蒸发器液面下108节流装置109节流装置非直通式管路系统浮球阀-非直通式兼有供液自动调节作用结构较复杂工作比较稳定可供液到蒸发器任何部位110节流装置固定孔板节流降压可加旁通管111节流装置可变孔板节流降压蝶阀控制开度112

电