第八章：蒸气压缩式制冷装置的运行与调节课件

余延顺yuyanshun@05August2023第八章:制冷系统

的运行与调节余延顺第八章:制冷系统

的运行与调节余延顺yuyanshun@05August2023第十七讲：制冷系统的

运行与调节余延顺第十七讲：制冷系统的

运行与调节主要内容蒸气压缩式制冷系统的工作特性（重点）制冷系统的运行调节制冷系统的自动控制（请自学）制冷系统的故障分析（请自学）3主要内容蒸气压缩式制冷系统的工作特性（重点）3一、蒸气压缩式制冷系统的工作特性一、蒸气压缩式制冷系统的工作特性简单制冷系统5例：房间空调器（制冷运行）室内机室外机连接管压缩机气液分离器四通阀冷凝器蒸发器节流装置制冷系统主要设备（四大基本部件）简单制冷系统5例：房间空调器（制冷运行）室内机室外机连接管压制冷系统的设计根据系统使用目的及使用环境参数确定设计工况选择最佳的部件和自动控制设备（压缩机、冷凝器、蒸发器、制冷剂流量控制机构、风机、电机及自控设备等）使各设备能力匹配实际使用中，内部参数（te、tc)与外部参数（冷凝器、蒸发器通过介质流量、入口温度等）发生变化，其性能将如何变化？各设备是否匹配？—必须考虑的问题！6必须研究制冷系统的性能！制冷系统的设计6必须研究制冷系统的性能！制冷系统的性能定义：制冷量、耗功率与外界参数间的关系分析方法：模拟法（系统仿真）：求解各设备所构成的特征方程组（工作特性方程、能量方程、质量平衡、动量平衡、制冷剂状态方程），消除系统内在参数（Te、Tc）→运行工作性能图解法：分析系统的稳态运行性能、直接表示各参数的影响程度7制冷系统的性能71、主要设备的工作特性制冷压缩机的工作特性工质一定的定容量压缩机（理论排量不变）：Qe=fQe(te,tc)Pin=fPin(te,tc)Qc=Qe+P=fQc(te,tc)81、主要设备的工作特性制冷压缩机的工作特性89坐标变换9坐标变换101011＋11＋冷凝器的工作特性冷凝器热平衡方程Qc=Gc,mCc,m(tcm,o-tcm,i)=KcFc(tc-tcm,p)tcm,p=0.5(tcm,i+tcm,o)=tcm,i+0.5(tcm,o-tcm,i)=tcm,i+0.5Qc/(Gc,mCc,m)12Qc=KcFc(tc-tcm,i)/[1+0.5KcFc/(Gc,mCc,m)]Kc、Fc、Gc,m不变时，Qc∝(tc-tcm,i)Kc、Fc、Gc,m、tcm,i不变时，Qc∝tcQc=fQc'(tc,tcm,i,Gc,m)冷凝器的工作特性12Qc=KcFc(tc-tcm,i)/[113Qc=fQc'(tc，tcm,i，Gc,m)13Qc=fQc'(tc，tcm,i，Gc,m)1414蒸发器的工作特性对于水冷蒸发器及空冷的干工况而言，蒸发器的工作特性与冷凝器相似其工作特性公式与冷凝器类似15蒸发器的工作特性15对于空冷蒸发器湿工况而言：同时发生能量和质量交换，推动力为比焓差（或湿球温度差）结构确定后，故制冷量16对于空冷蒸发器湿工况而言：同时发生能量和质量交换，推动力为比17172.压缩机与冷凝器联合工作特性

压缩冷凝机组（压缩机＋冷凝器）由压缩机性能曲线和冷凝器性能曲线消去冷凝温度tc18压缩机冷凝器消去tc2.压缩机与冷凝器联合工作特性风冷式压缩冷凝机组的性能19冷凝温度（℃）

(a)

70

60

50

40

30

20

冷凝温度（℃）

35

40

45

50

55

60

10℃

5

0

-5

冷凝器排热量（KW）

(b)

蒸发温度

A

制冷量（KW）

35

40

45

50

55

60

10℃

5

0

-5

60

50

40

30

20

10

蒸发温度

13

12

11

10

9

8

冷凝温度（℃）

35

40

45

50

55

60

10℃

5

0

-5

输入功率（KW）

(c)

蒸发温度

14

303025℃

35

40

进口空气温度25℃

35

40

进口空气温度

AA’A”aa’a”消去tc消去tcA’a’A”a”25℃

35

30

40

进口空气温度

叠加风冷式压缩冷凝机组的性能19冷凝温度（℃）(a)70关于压缩-冷凝机组的结论压缩冷凝机组的性能取决于COM和CON的性能结构一定的压缩冷凝机组，其性能与Gm、tcai及te有关（性能标定时，必须规定冷却介质的入口温度和系统的蒸发温度）使用中，因下列因素造成冷凝器传热面积与传热系数降低，机组冷凝温度升高、性能下降传热系数减小集尘、结垢、油膜；冷却介质流量减小等传热面积减小冷凝器存液过多；存在不凝性气体等20关于压缩-冷凝机组的结论压缩冷凝机组的性能取决于COM和CO3.制冷系统的联合工作特性

制冷机组（压缩机＋冷凝器＋蒸发器）（压缩机+冷凝器性能曲线）＋蒸发器性能曲线消去蒸发温度te21压缩冷凝机组蒸发器消去te3.制冷系统的联合工作特性22

蒸发器进口空气湿球温度蒸发器风量一定(6800m3/h)24

22

20

18

16

24221816℃20℃蒸发器风量一定(6800m3/h)蒸发器进口空气湿球温度（压缩机＋冷凝器)（压缩机＋冷凝器）＋蒸发器消去te消去te22蒸发器进口空气湿球温度蒸发器风量一定(6800m3/h制冷系统的联合工作特性23制冷系统的联合工作特性23思考题如该机组为水冷冷凝器、水冷蒸发器，如何得到机组的性能图？24思考题如该机组为水冷冷凝器、水冷蒸发器，如何得到机组的性能图关于制冷机组运行特性的结论制冷系统（制冷机组）的性能取决于压缩机、冷凝器和蒸发器的性能对于给定的制冷机组，其性能取决于冷却介质与被冷却介质入口温度（或湿球温度）和流量（性能标定时，必须规定上述介质的温度）影响压缩冷凝机组性能的因素直接影响制冷机组性能，规律也相同蒸发器性能曲线的斜率Qe/(tea,wi-te)与FRFeKew三者乘积成正比，设计时，Fe或Ge取得过小，性能曲线平坦，制冷能力不能充分发挥25关于制冷机组运行特性的结论制冷系统（制冷机组）的性能取决于压运行过程中，如果蒸发器因下列原因造成传热面积与传热系数减小，蒸发器的性能曲线将变平缓，系统的蒸发温度必定降低，制冷能力得不到充分发挥传热系数减小结垢、油膜；结冰、结霜；被冷却介质流量减小等传热面积减小节流装置：毛细管过长、膨胀阀过小，造成过热度过大；冰堵、脏堵；存油等26运行过程中，如果蒸发器因下列原因造成传热面积与传热系数减小，4.小结制冷系统的性能是系统设计、运行与调节的基础系统性能不仅取决于压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀阀的匹配关系，而且与外部参数有着密切关系274.小结制冷系统的性能是系统设计、运行与调节的基础2728二、蒸气压缩式制冷系统

的性能调节28二、蒸气压缩式制冷系统

的性能调节制冷装置的性能取决于：工作条件组成系统各部件之性能各部件的匹配关系29优化设计与优化控制是保证制冷装置可靠、高效运行的两大重要问题！制冷装置的性能取决于：29优化设计与优化控制是保证制冷装置可1、制冷系统自控阀门电磁阀双位自动阀门直动型用于较小口径大口径(≥6mm)导压式301、制冷系统自控阀门电磁阀30主阀大口径管路：主阀-导阀组，主阀由导阀控制启闭或按比例开启31导压可用电磁阀、恒压导阀、恒温导阀主阀31导压可用电磁阀、恒压导阀、恒温导阀压力调节阀蒸发器压力调节阀（背压阀）保持蒸发器压力（阀入口压力）恒定应用于小系统，大系统：主阀与恒压导阀吸气压力调节阀保持压缩机吸气压力不超过某一设定值恒压导阀正恒压阀—升压开大反恒压阀—升压关小32压力调节阀323333主阀-导阀组主阀：启动执行机构导阀：信号传递机构34调节吸气压力调节蒸发压力主阀-导阀组34调节吸气压力调节蒸发压力止回阀35止回阀3536止回阀的安装位置36止回阀的安装位置37恒压阀膨胀阀温度继电器电磁阀37恒压阀膨胀阀温度继电器电磁阀高低压保护器控制压缩机启停，避免吸气压力过低（自动启停）或排气压力过高（人工恢复）油压差控制器：避免油压过低38高低压保护器3839高低压控制器安装油压差控制器安装39高低压控制器安装油压差控制器安装2、制冷装置的自动调节制冷装置自动调节主要包括：制冷装置的容量调节压缩机、冷凝器、蒸发器等的容量调节压缩机：改变压缩机制冷能力，适应负荷变化E&C：调节冷凝压力与蒸发压力制冷剂流量调节/控制—节流机构安全保护控制外部参数变化装置故障容量调节时内在参数超限402、制冷装置的自动调节制冷装置自动调节主要包括：402.1制冷装置的容量调节（1）压缩机容量调节活塞式压缩机：41On/off控制变频控制汽车空调螺杆、滚动转子、涡旋吸气全程旁通经济性差Next2.1制冷装置的容量调节（1）压缩机容量调节41On/of排气旁通42lgP-h表示?能量调节阀喷液阀向吸气管喷液排气旁通至E入口或中间位置问题：蒸发器回油排气温度高排气旁通42lgP-h表示?能量调节阀喷液阀向吸气管喷液问题43排气旁通排气旁通（利于回油）43排气旁通排气旁通（利于回油）吸气旁通将压缩过程中的气体旁通至吸气腔→减小排出压缩机制冷剂流量44改变行程！吸气旁通44改变行程！缸数卸载调节45吸气压力缸数卸载调节45吸气压力数码涡旋（DigitalScroll）式变容量调节461mm0.6mm静涡盘轴向柔性调节室静涡盘与动涡盘分离数码涡旋（DigitalScroll）式变容量调节461m（2）冷凝器的调节Pc（Tc）偏高→压缩比大、ηv、Qe减小、P增大、排气温度升高夏季Pc过低→膨胀阀前后压差小、膨胀阀容量减小→供液量不足、制冷量降低冬季或过渡季节（全年制冷）冷凝压力如何调节？实质：调节冷凝器换热能力（冷凝器容量）冷却介质温度：受制环境条件传热系数：取决冷却剂流量冷凝器面积47（2）冷凝器的调节47冷却剂流量调节方法水冷系统：水流量调节阀水流量调节阀：压力控制型、温度控制型压力控制型：冷凝压力为控制信号温度控制型：冷却水出口温度为控制信号风冷系统：风扇转速调节运行台数进或出风口设风量调节阀48Example冷却剂流量调节方法48Example4949冷凝器传热面积调节方法多组冷凝器：冷凝器前电磁阀开闭控制改变冷凝器面积冷凝压力调节阀+差压调节阀调节（全年制冷运行系统）50冷凝器传热面积调节方法50（3）蒸发器调节负荷变化→蒸发压力（蒸发温度）变化Pe过低：制冷性能下降、蒸发器结霜、冷冻水结冰等Pe过高：压缩机过载、除湿功能降低等Pe调节实质：调节蒸发器容量（同冷凝器）被冷却介质流量蒸发器传热面积蒸发压力控制：蒸发压