冷冻教材终稿

PAGEPAGE16目录第一部分冷冻水运行工初级工知识要求第一章基础知识第二章制冷技术概况第一节制冷技术发展概况第二节制冷技术的应用第三章制冷剂、载冷剂和润滑油第一节制冷剂概述第二节常用制冷剂简介第三节载冷剂第四章制冷技术的基本原理第一节制冷技术的研究内容和理论基础第二节制冷循环的概念第三节吸收式制冷原理第五章制冷系统的辅助装置第一节冷却塔第二节制冷设备的辅助设备第六章冷冻站的安全运行知识第二部分冷冻水运行工初级工技能要求第七章冷冻机的运行与操作第一节冷冻机启动前的准备和检查第二节冷冻机的启动第三节冷冻机组的停运第三部分冷冻水运行工中级工知识要求第八章热力学基础知识及伯努利方程第一节理想气体状态方程第二节热力学基本定律第三节伯努利方程第九章传热学第一节热传导的基本概念第二节对流换热的基本概念第三节凝结与沸腾的放热第十章压缩机第一节活塞式压缩机工作原理第二节离心式压缩机的工作原理第三节螺杆式压缩机工作原理第十一章溴化锂吸收式冷冻机组第一节溴化锂吸收式冷冻机组的型式与总体结构第二节溴化锂吸收式冷冻机组主要部件的结构第三节溴化锂吸收式冷冻机用的主要辅助设备第十二章冷冻机的控制系统第十三章冷冻机循环冷却水的水质控制第一节冷冻机循环冷却水系统的运行第二节循环冷却水系统中的沉积物及其控制第二节循环冷却水系统中的腐蚀及其控制第四部分冷冻水运行工中级工技能要求第十四章冷冻机组一般故障的判断及处理第五部分冷冻水运行工高级工知识要求第十五章离心式冷冻机组的运行管理第一节压缩机与润滑油系统的运行管理第二节蒸发器的运行管理第三节冷凝器的运行管理第四节主电动机的运行管理第五节油回收与抽气回收装置的运行管理第六部分冷冻水运行工高级工技能要求第十六章冷冻机制冷剂系统进水判断与冷冻机喘振原因分析第一节冷冻机制冷剂系统进水判断及处理第二节离心式冷冻机发生喘振原因分析及对策第七部分冷冻水运行工技师知识要求第十七章离心式冷冻机的运行调试第一节机械运转试验第二节制冷运转前的准备第八部分冷冻水运行工技师技能要求第十八章提高冷冻机制冷能力的途径第一节影响冷冻机制冷能力的因素第二节提高冷冻机制冷能力途径第十九章离心式冷冻机的故障判断与排除方法第一节离心式冷冻机运行中常见故障分析第二节主电动机运行中常见故障分析第三节润滑油系统运行中常见故障分析第四节冷凝器运行中常见故障分析第五节蒸发器运行中常见故障分析第一章基础知识1.温度温度是标志物体冷热程度的物理量。从微观上看，温度标志着物质分子热运动的激烈程度。温度升高，分子运动速度加快；反之，温度降低，分子运动速度减慢。在法定计量单位中，采用热力学温度，并允许摄氏温度同时使用。热力学温度符号用T表示，单位符号为K。工程上仍沿用摄氏温度（米制）和华氏温度（英制）摄氏温度用t表示，单位符号为℃。华氏温度用θ表示，单位符号为℉。三种温度之间的关系如下：表示温度间隔和温度差时1℃＝1K1℉＝5/9K表示温度数值时t=T-273.15T=5/9(θ+459.67)t=5/9(θ-32)2.压力单位面积上所受到的垂直作用力称为压力（即压强），用符号P表示。在法定计量单位中，单位符号为Pa。1Pa为1m2上作用1N力时的压力，即1Pa=1N／m2。在米制中，压力的单位为kgf／cm2。在英制中，压力单位用lbf／in2（磅力／英寸2）。以前也有采用液柱高度作为压力单位的，如mmHg（毫米汞柱）；也有用大气压作为压力单位的，如atm（标准大气压）等。它们与法定计量单位的换算如下：1bar=105Pa1bf/in2=6894.8Pa1atm=101325Pa1mmHg=133.332Pa1mmH2O=9.80665Pa1inH2O=249.089Pa1kg/cm2=9.80665×105Pa3.体积物质所占据的空间称为体积，用V表示。对于液体和固体，V就是体积；对于气体，V是分子运动的空间。比体积是体积除以质量，符号为v，法定单位为m3/kg。4.密度密度是物质的质量除以体积，符号为ρ，法定单位为kg/m3。5.热量热量是能量的一种形式。它表示物体吸热或放热多少的物理量。在法定计量单位中，热量的符号为Q，单位为J（焦耳）。热力学中规定，当物体吸热时取正号，物体放热时取负号。米制的热量单位为卡(cal)，英制的热量单位为Btu。他们与法定计量单位的关系为1cal=4.1868J1Btu=1055J6.冷吨冷吨是冷冻吨的简称。是指1t、0℃的水在24h内变为0℃的冰所需的冷量。进口设备有采用此单位的。冷吨不是法定计量单位，各国冷吨的实际大小也不一样，它们与法定计量单位的关系如下：1USRT(美国冷吨)=3.517kW=3026kcal/h1BRT(英国冷吨)=3.923kW=3375kcal/h1JRT(日本冷吨)=3.861kW=3322kcal/h7.冷凝物质从气态变为液态的过程叫冷凝，也成为凝结，也称为液化。例如水蒸气遇到较冷的物体就会变成小水滴。有些气体液化需要较低的温度，同时需要较大的压力才能实现。例如在制冷装置中，氨气在室温下需要加压到0.6MPa以上才能在冷凝器内液化为氨液。冷凝是气化的相反过程，在一定压力下蒸汽的冷凝温度与液的沸点相同，蒸汽冷凝时要放出热量，1kg蒸汽冷凝时放出的热量等于在同一温度下液体的汽化潜热。8.蒸发和沸腾物质存在的形式有固、液、气三态。在一定条件下，物质的状态可以相互转化，称为物态变化。从液态转化成气态的过程叫气化。气化有两种方式，即蒸发和沸腾。在任何温度下，液体表面发生的气化现象叫蒸发。液体的温度越高，表面积越大，蒸发进行得就越快。在相同的条件下，不同的物质，蒸发速度也不一样，这是由于物质分子之间的引力不同，分子飞离液面所需的动能不同所致。对液体加热到一定温度，液体内部便产生大量气泡，上升到液面放出大量蒸汽，这种在液体表面和内部同时气化的现象叫沸腾。液体沸腾时的温度叫沸点。对于同一种液体，压力降低，沸点也降低。在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只能在一定的温度下进行。制冷剂在蒸发器内吸收了被冷却物体的热量后，由液态制冷剂变为气态，这个过程是沸腾。当蒸发器内压力一定时，制冷剂的汽化温度就是与其对应的沸点，在制冷技术中叫蒸发温度。液体在沸腾时，即使对它继续加热，它的温度也不升高，吸收的热量使它从液态变为气态。对于1kg液体，在一定温度下转变成同温度的气体所吸收的热量叫汽化潜热。9.比热容：比热容是指单位质量物体温度升高（或降低）1℃时，所吸收（或放出）的热量，用符号c表示，单位为kJ/(kg·K)。10．导热系数：导热系数是进行传热计算的重要资料。指温度梯度为1K，每米2物质通过热传导方式所传递的热量。用λ表示，单位为kw/(m·K)。11．表面张力：单位长度的收缩张力称为表面张力，用σ表示，法定单位是N/m。12．粘度：粘度是用来表示流体粘性大小的物理量，有动力粘度和运动粘度之分。动力粘度在数值上等于流体流动时单位面积的剪切力与速度梯度的比值。用μ表示，法定单位是N·s/m2，运动粘度是指动力粘度与流体密度的比值。用ν表示，法定单位是m2/s制冷技术概况制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到周围介质温度以下，并保持这一温度的过程。制冷技术是一门研究人工制冷原理、方法、设备及应用的科学技术。在工业生产和科学研究上，常把制冷分为“普冷”和“深冷”（又称低温技术）两个体系，前者的温度高于-120℃，而后者低于-120℃，但它们的划分界限不是绝对的。第一节制冷技术发展概况制冷技术是为了满足生产和生活需要产生和发展起来的。很早以前，人类利用天然冷源（冬季贮藏起来的冰雪）来保存新鲜食品，在夏季也用温度较低的地下水来防暑降温，这些方法还沿用至今。但是随着生活和生产的需要，天然冷源已不能满足实际的要求，迫使人们去实现人工制冷。在科学实验中，人们发现了冰（雪）和盐混合时有制冷效应，并利用它来冷却饮料或短期保存新鲜食品。这种方法一般称为化学制冷。自从1834年英国人波尔金斯制成第一台用乙醚作制冷剂的冷冻机以来，制冷技术不断发展和完善，生产了建立在不同原理上工作的各种冷冻机，其中有1844年美国人高斯发明的空气压缩式的冷冻机;1862年法国人卡尔里制成的吸收式冷冻机;1874年瑞士人皮克首先制造了以二氧化硫作制冷剂的冷冻机;同年德国人林杰发明了氨冷冻机，它成了公认的冷冻机始祖，对制冷技术的实用化起了重大作用。以后又出现了以二氧化碳为制冷剂的冷冻机（1881年），蒸汽喷射式冷冻机（1890年），以氟利昂为制冷剂的冷冻机（1930年），它给冷冻机的发展开辟了新的道路。到了本世纪60年代，半导体制冷（又称热电或温差电制冷）又独树一旗，成为制冷技术的新秀，对微型制冷器的发展起了推动作用。在制冷技术的发展道路上，蒸汽压缩式制冷始终处于主导地位，溴化锂吸收式制冷也广泛应用于宾馆商场等舒适空调系统。从本世纪初开始，随着科学技术的进步，冷冻机出现了多种类型，机器转速提高使设备紧凑，制冷剂性能逐步优化，有利得到更低的温度，系统逐步完善并实现自动控制。这些进步，都促使制冷技术发展成为一个成熟的工程领域，在国民经济中占有一定的地位。在我国，制冷技术的迅速发展还是近30年来的事，由于社会主义现代化建设事业蓬勃发展和人民生活水平的提高，促使制冷技术加快步伐，向世界先进水平靠近。目前，我国的制冷工业已建立了完整体系，已能生产各种类型多规格的冷冻机。特别是电冰箱的生产值得一提，在短短的近5年内，我国电冰箱工业经历了试制、引进、开拓的道路，一举成为电冰箱生产大国，其产品质量可以与日本、美国、意大利等国媲美。

第二节制冷技术的应用制冷技术的应用范围及涉及的温度区域非常广宽，从工农业生产到日常生活，从接近于绝对零度的最低温到室温或更高。制冷的应用范围一般可分为三个温区:⑴低温区（约-100℃以下）主要用于气体液化、低温物理、超导和宇航研究。⑵中温区（-100℃～+5℃）主要用于食品冻结和冷藏，化工和机械生产工艺的冷却过程，冷藏运输等。⑶高温区（＋5℃～50℃）主要用于空气调节和热泵设备。制冷技术在国民经济、国防、科研和日常生活方面的应用，可以分为以下几种:⑴在食品工业中应用最早，由于肉、鱼、禽蛋、蔬菜等易腐食品的生产有着很强的季节性，为了旺、淡季节的调剂及运输，必须以冷藏手段来保存食品。冷藏库、冷藏箱、冷藏运输车船等都为此目的服务。另外，冷饮品的生产、酿酒和其他的食品生产过程，也都离不开制冷技术。⑵在工业生产上，制冷的应用是极其广泛的，例如石油化工、有机合成、基本化工（酸碱生产）等工业生产工艺流程中的分离、精炼、结晶、浓缩、提纯、液化，反应温度控制等，都需要制冷技术。许多现代工业靠制冷空调获得恒温环境。⑶在农业方面，耐寒品种的培植、微生物除虫、冷冻精液保存、人造雨雪以及化肥生产等，也都离不开制冷技术。⑷在建筑工程及矿井、遂道施工过程中，常常用制冷来冻结土壤，造成冻土围墙来防止进水，或增加土壤的抗压强度。工业和民用建筑的许多设施，需要空调设备，以保证室内的温湿度。⑸在国防、宇航的设备生产中，需要制冷技术来建立低温环境，对零件和整机进行低温性能试验。在现代通信、激光和红外技术中，需要局部制冷或微型冷源。⑹在医疗卫生方面，许多低温手术、低温麻醉、人工冬眠、血液和器官的保存等，都需要特种制冷技术，其中许多是应用半导体制冷技术。⑺在体育方面，大型设施的环境空调、人工冰场等都要有大的制冷装置。⑻在日常生活中，电冰箱、空调器等都是制冷技术的直接应用。可以这样说，现代家庭生活与制冷技术有着极为密切的联系。⑼制冷技术在科学研究上提供了合适的环境温度和特种冷却手段，在促进科技进步方面有着特殊的贡献。总之，制冷技术的应用是极为广泛的，其前景非常广宽，也需要一支专门的技术队伍为它服务。

第三章制冷剂、载冷剂和润滑油第一节制冷剂概述制冷剂是冷冻机中的工作介质，它在冷冻机系统中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷的目的。习惯上又称制冷剂为制冷工质。蒸汽冷冻机中的制冷剂在低温下汽化，从被冷却对象中吸取热量，再在高温下凝结，向环境介质排放热量。所以，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，多数制冷剂在大气压力和环境温度下呈气态。乙醚是最早使用的制冷剂，它易燃、易爆，标准蒸发温度（沸点）为34.5℃。1866年，威德豪森（Windhausen）提出使用作制冷剂。1870年，卡尔·林德（CarlLinde）对使用作制冷剂做出了贡献，从此大型冷冻机中广泛采用为工质。1874年，拉乌尔·皮克特（RaulPicte）采用作制冷剂。和在历史上曾经是比较重要的制冷剂。1955年以后，使用的制冷剂绝大部分是氟利昂。氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。在18世纪后期，人们就已经知道了这类化合物的化学组成，但当作制冷剂使用是汤姆斯·米杰里（ThomesMidgley）于1929～1930年间首先提出来的。最早使用的氟里昂工质是R12。目前作制冷剂用的氟里昂主要是甲烷和乙烷的卤代物。氟里昂工质的种类很多，它们之间的热力性质有很大区别，但在物理、化学性质上又有许多共同的优点，例如:无毒、无味、不燃、不爆、热稳定和化学稳定性好，对金属材料的腐蚀性小等等，所以，得到迅速推广。一、对制冷剂的要求及其选用原则理想的制冷剂应具有较好的热力性质和比较满意的一般物理化学性质。具体要求如下:1.在工作温度内有适当的压力和压力比。即希望蒸发压力不低于大气压力，避免制冷系统的低压部分出现负压，外界空气渗漏入系统，影响制冷剂性质或加剧对设备材料的腐蚀或引起其他一些不良后果（如燃烧、爆炸）;冷凝压力不要过高，以免设备过分笨重和压缩机耗功过分增大;冷凝压力与蒸发压力之比（即压缩比）不宜过大，以免压缩终了温度过高或输气系数降低。2.通常希望单位制冷量和单位容积制冷量比较大。因为对于冷量一定的装置，大可减少制冷剂的循环量;大可减少压缩机的输气量，故可缩小压缩机的尺寸。这对大型制冷装置是有意义的。但对于小型制冷装置，压缩机尺寸比较小，上述要求就没有意义了。特别是离心式压缩机，尺寸过小会带来制造上的困难，因此必须采用和小的制冷剂。3.比功ω和单位容积压缩功Wυ小，循环效率高。4.导热系数大，这样可以提高热交换设备（如蒸发器、冷凝器、回热器……等）的传热系数，减少传热面积，使系统结构紧凑。5.化学稳定性和热稳定性好，制冷剂要经得起蒸发和冷凝的循环变化，使用中不变质，不与润滑油反应，不腐蚀冷冻机构件，在压缩终了的高温下不分解。6.绝热指数要小，可使压缩过程耗功减小，压缩终了时气体温度不致过高，以免润滑条件恶化（润滑油粘性下降、结焦等现象）或制冷剂自身在高温下分解。7.粘度、比重尽量小，这样可减少制冷剂在系统中的流动阻力。8.临界温度较高，在常温或普通低温下能够液化。而且希望临界温度比环境温度高得较多，因为冷凝温度接近临界温度时，膨胀损失很大，循环经济性降低。9.凝固温度低、以免制冷剂在蒸发温度下凝固。10.液体比热小、可使膨胀过程损失减小。11.不燃烧、不爆炸、无毒，对金属不起腐蚀作用，与润滑油不起化学作用，高温下不分解对人体无毒害。12.价格便宜，便于获得。当然，完全满足上述要求的制冷剂是不存在的。各种制冷剂总是在某些方面有其长处，另一些方面又有不足。使用要求、机器容量和使用条件不同，对制冷剂性质要求的侧重面就不同，应按主要要求选择相应的制冷剂。活塞式冷冻机要求制冷剂的汽化潜热和单位容积制冷量要大，以利缩小机器的尺寸和减小制冷剂的循环量;离心式冷冻机要求制冷剂的分子量要大，以便提高级的压缩比，在一定的冷凝压力和蒸发压力范围内，使级数减少；封闭式压缩机中，制冷剂与电极线相接触，不能使用象氨一类会与铜起化学作用的制冷剂;石油、化学等工业用的冷冻机，系统制冷剂使用很大，从经济角度出发，常采用碳氢化合物作为制冷剂。二、制冷剂的分类与代号:1.制冷剂的分类:可当作制冷剂的物质很多，但工业上不过十余种。根据制冷剂在标准大气压力（101.3kPa）条件下沸腾温度的高低，一般可将其分为三类:高温制冷剂，中温制冷剂和低温制冷剂。详见表3-1所示。表3-1制冷剂按的分类类别（℃）环境温度在30℃时的冷凝压力(KPa)制冷剂举例应用举例高温制冷剂(或称低压制冷剂)>0约<300R11，R113，R114，R134a，R123，R21离心式冷冻机的空调系统中温制冷剂(或称中压制冷剂)-60～0-约在3000～2000R12，R22，R717，R134a，R142，R502通单级压缩和双级压缩的活塞式冷冻机，-60℃以上的制冷装置低温制冷剂(或称高压制冷剂)<-60约>2000R13，R14，R503，烃，烯复叠式制冷装置的低温级根据化学组成主要有三类:无机物:、、等。氟里昂:二氟二氯甲烷（R12）、二氟一氯甲烷（R22）、一氟三氯甲烷（R11）、四氟二氯乙烷（R114）、四氟乙烷(R134a)、三氟二氯乙烷(R123)等。碳氢化合物:甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等。此外，某些环烷烃的卤代物、链烯烃的卤代物也可作制冷剂使用，例丁烷、二氟二氯乙烯等，但使用范围远不如上述三类广泛。2.制冷剂的符号表示:为了书写方便，国际上统一规定用字母“R”和后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。字母“R”表示制冷剂，后面的数字或字母则根据制冷剂的分子组成按一定的规则缩写。缩写规则为:(1)无机化合物无机化合物的简写符号规定为R7（）（）。括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。例如:分子量的整数部分1718446444符号表示R717R718R744R764R744a上例中，因为和分子量的整数部分相同，为区别起见，规定用R744表示，R744a表示。(2)氟利昂和烷烃类烷烃化合物的分子通式为;氟利昂的分子通式为，它们的简写符号规定为R（m-1）（n+1）（x）B（z）。表3-2氟利昂制冷剂代号表化合物名称分子式m、n、x、z的值简写符号一氟三氯甲烷二氟二氯甲烷二氟一氯甲烷四氟乙烷五氟一氯乙烷三氟一溴甲烷三氟二氯乙烷甲烷乙烷丙烷C2H2F4C2HF3Cl2m=1，n=0，x=1m=1，n=0，x=2m=1，n=0，x=2m=2，n=2，x=4m=1，n=0，x=5m=1，n=0，x=0，B=1m=2，n=1，x=4m=1，n=4，x=0m=2，n=6，x=0m=3，n=8，x=0R11R12R22R134aR115R13B1R123R50R170R290第二节常用制冷剂简介一、制冷剂的性质及用途1.水（）水的沸点100℃，冰点0℃。适用于制取0℃以上的温度。水无毒、无味、不燃、不爆、来源广，是安全而便宜的工质。但水蒸汽的比容大，蒸发压力低，使系统处于高真空状态（例如，饱和水蒸汽在35℃时，比容为25，压力为5.63KPa；5℃时，比容147，压力0.00873bar）。由于这两个特点，水不宜在压缩式冷冻机中使用，只适合在空调用的吸收式和蒸汽喷射冷冻机中作制冷剂。2.氟利昂氟里昂制冷剂所具有的共性是无味;不易燃烧;毒性小，但含氯原子的氟里昂遇明火时能分解出剧毒的光气（）;对金属材料的腐蚀性小，但对橡胶、塑料有腐蚀作用;渗透性强，易泄漏，而且泄漏时不易被发现;传热性能差;分子量大、比重大、流动性差，故在系统中循环时阻力损失较大，绝热指数小，压缩终温低，单位容积制冷量小，制冷剂的循环量大;价格高。多用于中小型普通制冷装置、低温装置及一些特殊要求的制冷装置。(1)氟里昂12（二氟二氯甲烷，）R12的标准蒸发温度为-29.8℃，凝固温度为-155℃，是最早出现并已广泛使用了50年左右的氟里昂制冷剂。与氨和R22相比，R12的压力较低，压缩终温较低，单位容积制冷量较小，分子量很大。R12无色、无味、毒性小、不燃烧、不爆炸，对人体的生理危害小。它在空气中含量达20%时，人才开始有感觉，容积浓度超过30%才能使人窒息。R12与明火接触或温度达400℃以上时，分解出对人体有害的氟化氢、氯化氢和光气。所以，有R12的地方，严禁明火和高温。1)R12在水中的溶解度很小。0℃时，其溶解度不超过0.0026%，且温度越低，溶解度越小。若含水量超过其溶解度，那么在低温状态下（0℃以下）很容易出现冰堵现象，同时含水会对金属产生腐蚀作用。所以对使用R12的制冷系统，必须严格限制含水量:1)规定R12的产品中含水量不得超过0.0025%（见JB453-64）;2)制冷系统中的各设备、管道、机器等在充灌R12之前，都必须经过干燥处理（必要时进行烘干）。3)系统中要设置干燥器，及时除去运行中由于微量泄漏而带入系统中的水分。此外，向系统充注R12时，也应在钢瓶和制冷系统之间加干燥器。纯R12对金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁和含镁超过2%的合金，含水后，会产生镀铜作用。R12对天然橡胶和塑料有膨润作用，密封材料应使用耐腐蚀的丁晴橡胶或氯醇橡胶。全封闭压缩机中绕组导线要涂复聚乙烯醇缩甲醛树脂绝缘漆。电机采用B级和E级绝缘。R12对油有无限的溶解度，由于这一特性，它在制冷系统的各部分中产生不同的影响:在冷凝器中，由于R12与油互溶，换热器表面不会产生油膜而影响传热，在贮液器中，R12与油不出现分层，所以不能分离，R12与油一起进入蒸发器，在蒸发器中，R12不断蒸发，而油却积存下来，浓度越来越高，使蒸发温度也越来越高，传热系数降低，由于油比R12轻，不能直接从底部放油，所以，蒸发器采用于式蛇管式，从上部供液，下部回汽，润滑油连同回汽一道返回压缩机。有上升回汽立管时，立管中的蒸汽要保证有足够的带油速度。在压缩机的曲轴箱中，由于R12溶解在润滑油中，影响油的粘度，所以应采用高粘度的润滑油。此外R12在曲轴箱的润滑油中处于沸腾状态，;压力越低，温度越高，液相中溶解的R12越少，因此，压缩机启动时，曲轴箱压力突然降低，R12携带大量油滴从润滑油中蒸发（沸腾）出来，使油粘度突然增加，造成曲轴箱油位下降并产生大量泡沫，同时润滑油进入循环系统也会产生种种不利影响，为此，压缩机排气管道上应设高效油分离器，以使随R12进入循环系统的润滑油尽量少。R12的渗透力极强，很容易泄漏，故要求系统有严格的密封措施。检漏可用肥皂水、卤素喷灯和电子卤素检漏仪，肥皂水适用于系统安装和有明显泄漏时的检验。少量泄漏可用卤素喷灯检查，随着泄漏量的增大，卤素灯火焰的颜色由微绿、淡绿变为深绿乃至紫色。微量泄漏可用电子卤素检漏仪，该仪器有极高的敏感度，每年几毫克的泄漏量都能检查出来。(2)氟里昂11（一氟三氯甲烷，）R11的标准蒸发温度为-23.7℃，凝固温度为-111℃，可作为空调或热泵装置中的工质使用，因为它的分子量很大，单位容积制冷量小，所以选用离心式压缩机。R11中含3个氯原子，故毒性比R12大，稳定性不如R12，遇明火和高温时更易分解出光气，因此使用R11时同样严禁明火和高温。R11的溶水性、溶油性以及对金属的作用都与R12大致相似。传热性与R22差不多，粘性比R12、R22要大得多。(3)R134a（四氟乙烷）R134a已被应用于替代R12。它的消耗臭氧的潜能值为0。R134a不可燃，且蒸发器和冷凝器都在正压下工作，R134a标准沸点为－26.16℃。R134a和材料有很好的相容性，因此机器的密封、垫圈、电动机绕组等都无需改变。R134a可以在家用冰箱、汽车空调中代替R12，也可以在离心式压缩机中代替R11，但是效率比R11要低一些。R134a与矿物类润滑油不相溶。在原有机器中，要用R134a代替R12，必须清除机内的矿物润滑油，更换油过滤器，换入专用的脂类润滑油。(4)R123(三氟二氯乙烷)R123可以用来替代R11，它的消耗臭氧的潜能值为0.02。根据蒙特利尔议定书，R123将于2030年1月1日前削减完。因此R123只能被看作离心式冷冻机R11的过渡性替代物。与R11相比，使用R123，冷冻机容量将减少0～15％，能耗要增加6％～8％，如果用R123改造原来使用R11的冷冻机，机器的非金属零件，如垫圈、密封圈需要更换。R11的润滑油与R123相容，因此润滑油不需要更换。二、使用制冷剂的注意事项1.各种制冷剂，物理化学性质各不相同，在不同的温度下，都有不同的饱和压力:在常温下，有的压力高，有的压力低。一般所用的制冷剂都是贮存在专用的钢瓶内，贮存氨液的钢瓶事先是以60大气压（表压）进行水压试验，所用的钢瓶都必须定期作耐压试验，贮存不同制冷剂的钢瓶其检验压力也不同。并且瓶上刷以不同的颜色，以示区别（氨瓶黄色、氟瓶为银灰色），同时注明缩写代号或名称，防止用错。2.贮存不同制冷剂的钢瓶不能互相调换使用。存放制冷剂的钢瓶切勿放在太阳下曝晒和靠近火焰及高温的地方，同时在运输过程中防止钢瓶相互碰撞，以免造成爆炸的危险。3.钢瓶上的控制阀常用一帽盖或铁罩加以保护，使用后须注意把卸下的帽盖或铁罩重新装上，以防在搬运受碰击而损坏.4.当钢瓶中制冷剂用完时，应立即关闭控制阀，装上帽盖，以免漏入空气或水气。5.制冷剂应避免触及皮肤，更不能触及眼睛.6.发现制冷剂有大量渗漏时，必须把门窗打开，否则会引起人的窒息.7.从系统中将制冷剂抽出压入钢瓶，钢瓶就得到充分冷却，而且制冷剂的充装注量只能占钢瓶容积的60%左右为宜，让其在常温下膨胀有一定的余地。第三节载冷剂在蒸汽压缩式或吸收系统中，可以把蒸发器置于冷室中，通过制冷剂蒸发直接冷却被冷却对象。如果被冷却对象离蒸发器较远，可以用载冷剂来传递冷量，载冷剂先在制冷剂蒸发器处被冷却，获得冷量，然后再用泵输送到各个需要冷量的地方，采用载冷剂的优点在于可以将制冷剂限制在一个小的制冷系统范围内，使冷冻机房中需要的管子和接头减少，从而减小泄漏的可能性;生产厂可直接将整机安装好，用户只需要在现场安装载冷剂管道即可，同时采用载冷剂也易于解决冷量的控制和分配问题。大容量、集中供冷的制冷装置都采用载冷剂。1.对载冷剂性质的要求用作载冷剂的物质应在所需要的温度下保持液态。要求载冷剂在系统中循环时，不凝固、不挥发、对设备无腐蚀'对人体无危害、载冷量大、耗功小。因此载冷剂应具备如下性质:(1)载冷剂蒸汽与空气混合后，不会燃烧或爆炸;无毒，化学稳定性好，在大气条件下不分解、不氧化、不改变其物理性质。(2)在使用温度范围内呈液态，它的凝固点应低于制冷剂的蒸发温度，沸点越高越好。(3)比重小、粘度小、传热性能好。比重小、粘度小，可以减少载冷剂的流动阻力;传热性能好，对于一定的载冷量，所需载冷剂的流量小。2.常用的载冷剂根据不同的载冷温度，载冷剂可以是水、无机盐水溶液或有机物。各种载冷剂能够载冷的最低温度受其凝固点的限制。⑴水空调中水是最适宜的载冷剂。机房中产生出6-7℃的冷水送到建筑物的冷器或其他形式的换热器中，供空调、降温使用。此外，冷水还可直接喷入空气，进行空气的温、湿度调节，水作载冷剂只适用于载冷温度在0℃以上的场合。⑵无机盐水溶液无机盐水溶液有较低的凝固温度，适于在中、低温制冷装置中载冷。最广泛使用的氯化钙（）水溶液，也有使用氯化钠（）和氯化镁（）水溶液的。⑶有机物载冷剂有机物载冷剂可列举几例如下。1)甲醇（）、乙醇（）和它们的水溶液甲醇的冰点为-97℃，乙醇的冰点为-117℃。它们的纯度比重和比热都比盐水低，但可以得到更低的载冷温度。甲醇和乙醇具有燃烧性，应采取防止措施;尤其在室温下当机器不运行时，更需特别小心。甲醇比乙醇的水溶液粘性稍大一些。2)高醇水溶液:乙二醇、丙二醇和丙三醇的水溶液。丙三醇（甘油）是极稳定的化合物，其水溶液无腐蚀性、无毒，可以和食品直接接触，是良好的制冷剂。乙二醇与丙二醇水溶液的特性相似。它们的共晶温度可达-60℃左右（这时醇的浓度为0.6），比重和比热大，溶液粘度高，略有毒性，但无危害。3)纯有机液纯有机液如二氯甲烷（R30）、三氯乙烯（R1120）和一氟三氯甲烷（R11）。它们的凝固点分别为-97.1℃、-86.7℃和-111℃，特点是比重大、粘度小、比热小。可用来得到更低的载冷温度。第四节润滑油在压缩机中，润滑油的功能主要有:⑴润滑相互摩擦的零件表面，使摩擦表面完全被油膜分隔开，从而降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损。⑵带走摩擦热量，使摩擦零件的温度保持在允许范围内。⑶带走金属摩擦表面的磨屑。⑷利用油压作为控制卸载机构的液压动力。润滑油器制冷剂接触时的特性1.粘度:粘度是润滑油的一个主要性能指标，不同的制冷剂要求使用不同粘度的润滑油，压缩机中润滑油的粘度应适当。粘度过大会使压缩机的摩擦功率增大，启动力矩也增大，粘度过小会使轴承不能建立所需要的油膜。润滑油的粘度随温度的变化很大（例如温度由50℃升高到100℃，矿物油的粘度值降低到原来的1/3～1/6）。在冷冻机中要求选用粘度随温度变化小的润滑油。高速压缩机曲轴箱油温较高，在连续运转的情况下，氟里昂对润滑油粘度影响不大。但当长期停车后，曲轴箱中“润滑油-氟里昂”混合物的压力增加，而温度降至周围环境温度。此时，氟里昂在润滑油中含量增加，使曲轴箱油位增高而粘度下降。当冷冻机重新启动时，曲轴箱压力迅速下降，致使润滑油中制冷剂沸腾而产生大量泡沫。冷冻机吸入大量泡沫可使曲轴箱失油，并可能产生液击现象。所以，在制冷系统设计时要采取一些必要措施防止上述事故发生。例如增加蒸发器到压缩机之间的回油措施，曲轴箱槽内加装电加热器等。电加热器用于启动前先将槽中的油加温，使混合在油中的制冷剂蒸发掉，然后再启动压缩机。2.溶解性各种制冷剂溶解于润滑油的程度是不相同的，大致可分为三类:⑴不溶于润滑油的制冷剂R717（氨），R13，R14和R744（二氧化碳）等。润滑油在低温时的粘度、密度和其他性能不会改变。如果使用这些制冷剂，必须加强冷冻机与冷凝器之间的油分离器作用。要加设蒸发器到压缩机之间的回油设备。⑵少量溶于润滑油的制冷剂，如R22。一般来说，温度降低，溶解愈小。所以，在低温蒸发器中，当温度降低到某一程度，润滑油与R22就会分成两层，油漂浮在制冷剂上面，从而影响制冷剂的蒸发率，而且阻碍油被吸回压缩机去。这种现象，石蜡族润滑油尤其严重。因此，R22制冷剂常用环烃族润滑油。多年来，有些厂家在R22的冷冻机（尤其是半封闭和全封闭冷冻机）中采用聚硅酸丁腈类合成机油，它与R22能在-80℃以上的温度范围内完全溶解，所以，在蒸发器始终不会形成R22与机油分离的两层，系统可以不用分油器。⑶无限溶于润滑油的制冷剂有R11，R12，R21，R113和R500等。这些制冷剂在过冷状态时，能与润滑油以任何比例相互溶解。润滑油是一种高温蒸发的液体，制冷剂中溶油量愈多，会使制冷剂在定压下的沸点升高。换句话说，要保持沸点不变，则要降低蒸发压力，这里引起单位容积制冷量的下降。3.凝固点润滑油在试验条件下冷却到停止流动时的温度，称为凝固点。测定方法可见国标GB510-65。润滑油中溶有制冷剂时，凝固点会降低。4.浊点润滑油中开始折出石蜡（滑油变混浊）时的温度称为浊点。浊点测定标准可见SYB260E65规定。当润滑油混有制冷剂时，其浊点会下降。国产冷冻机润滑油，按50℃时其运动粘度大小分为13、18、25、30、40和60等牌号。制冷技术的基本原理第一节制冷技术的研究内容和理论基础现代制冷技术飞速发展，制冷方法多种多样。在实践中，人们不断总结经验，逐步创立了一套比较完善的制冷理论体系，确立了制冷技术的理论基础。制冷技术的研究内容可概括为三个方面：1.研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环，并对制冷循环进行热力学的分析和计算。2.研究制冷剂的性质，从而为冷冻机提供性能满意的工质。机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才能实现，故制冷剂的热物理性质是进行循环分析和计算的基础。此外，为了使制冷剂能在实际中很好地应用，还必须掌握它们的一般物理化学性质。3.研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，它们的工作原理、性能分析、结构设计计算以及各种制冷装置的流程组织，系统配套计算。此外还有热绝缘问题，制冷装置自动化问题等等。上述前两个方面构成了制冷的理论基础。第三方面的内容涉及到了具体的机器、设备与装置。第二节制冷循环的概念冷冻机中使用的工作介质为制冷剂。制冷剂在冷冻机中循环流动，且不断地与外界发生能量交换，即不断地从冷却对象中吸取热量，向环境介质排放热量，制冷剂一系列状态变化过程的综合称为制冷循环。1.蒸气压缩制冷循环的基本原理大气压下液态氨在-33.3℃下蒸发，1千克氨可从周围吸取1367千焦的热量。因此将液态氨贮存在容器中，将口打开，可以认为这就是最简单的制冷装置。氨的蒸发温度低于容器周围温度，从而降低容器周围的环境温度。这种装置的制冷剂发散到大气中，不能再回收，因此是不经济的。另外，低于-33.3℃的温度是不能获得的。但是，如果设置了适当的装置，不仅可以回收制冷剂，再次使用，而且如能控制蒸发压力，则可不受-33.3℃的限制，而能获得各种的蒸发温度。即，如能将液态氨保持在0.2410MPa（绝对）的压力下，则其饱和温度（也即蒸发温度）为-15℃，蒸发潜热为1311.81kJ/kg。而在0.4379MPa（绝对）时，蒸发温度为0℃，蒸发潜热为1261.56kJ/kg。为使制冷剂的状态由液体变为蒸气或由蒸气变为液体，只要改变制冷剂的压力即可。若制冷剂容器的周围温度，高于制冷剂压力下的饱和温度，则制冷剂蒸发，并从周围吸热；若制冷剂蒸发成蒸气，而制冷剂容器的周围温度低于与制冷剂压力相当的饱和温度，则制冷剂凝结。氨以及其他制冷剂，例如R11、R12等的压力、比容、温度、焓、熵等参数，可从标准制冷剂性能表（GB系列标准）查得。将氨蒸气在1.5850MPa（绝对）压力下加以冷却，它可在与此压力相当的饱和温度40℃下凝结。此时应从氨蒸气中除去的凝结热为1099.8kJ/kg。在完全的蒸气压缩冷冻机中，应设置蒸发器、压缩机和冷凝器。蒸发器中制冷剂得到蒸发，然后由压缩机将蒸汽抽出，使蒸发器内压力保持一定，并将蒸气从低压侧送往高压侧。制冷剂蒸气在冷凝器中放出热量（凝结热），即可重新变成液体。此外还需要设置高压下储存液体制冷剂的贮液器，以及调节高低压间液体制冷剂流量的膨胀阀。2.离心式冷冻机的蒸气压缩制冷循环离心式冷冻机的制冷循环，制冷剂蒸气的压缩靠的是离心力，就好象空气在离心式或鼓风机中受压缩一样。因为借助于离心力压缩，而不象在气缸中由活塞来压缩，所能升高的压力比较小。因此离心式制冷的制冷剂，应该选用压缩比稍为低一些的。离心式冷冻机的冷凝器、蒸发器和压缩机组成一体，安装在一个基座上。利用盐水或水等载冷剂，将负荷从用户处带入蒸发器。3.单级压缩冷冻机的组成和工作过程图4—1示出典型冷水机组的流程图。它表示出机组的设备、控制阀门、设备与阀门的管道连接、以及各种监测仪表和安全阀等。这一流程可以说是典型的单级压缩蒸气冷冻机的工作流程。图4-1FJZ-170冷水机组流程图压缩机2-冷凝器3-蒸发器4-热交换器5-干燥过滤器6-电磁阀7-热力膨胀阀8-干式蒸发器图4-6所示冷水机组的主要设备、阀门及其所起作用如下：(1)压缩机是用来压缩和输送气体，使蒸发器中产生的R22低压蒸气被压缩到冷凝压力，并迫使R22在系统内循环流动。（2）冷凝器是用来使被压缩到冷凝压力的R22冷却并凝结为液体，冷凝时放出的热量被冷却水带走。（3)热力膨胀阀是用来使R22液体节流降压，并同时起控制流量的作用，以适应冷量负荷的变化。（4)热交换器是利用R22低压蒸气的低温，使由冷凝器出来的R22液体过冷，以防在膨胀阀前汽化，干燥过滤器是用来清除R22液体中的水分和机械杂质，免使阀孔被堵塞或在膨胀阀．中产生冰塞。（5）在蒸发器中，R22液体在低压低温条件下蒸发吸热，使冷水(或称冷媒水)的温度降低，可用于空气调节或某些生产工艺过程。（6）系统中设有几个截止阀，通过它们的启闭，可以使制冷系统连通或断开，其中电磁阀同热力膨胀阀连用，以防停机后R22液体继续流入蒸发器引起下次开机时的液击；另有两个阀门，分别用来充入R22和排除系统内的不凝性气体(主要是空气)。（7）系统中还装有压力表和温度计，用来监测冷水、冷却水和R22的压力和温度，此外，冷凝器上还装有安全阀，当压力超过规定值时，安全阀能自动开启，将部分R22蒸气放掉。图4—1所示冷水机组的设备和阀门虽然较多，但对完成制冷循环来说，起主要作用的只有四件：压缩机、冷凝器、热力膨胀阀和蒸发器。它们在制冷循环中是缺一不可的。气液热交换器虽对完成制冷循环有一定的影响，但不是基本设备。因为不用气液热交换器同样可以完成制冷循环，只是循环特性有所不同。这些设备的类型是比较多的，例如冷冻机有活塞式、回转式和离心式，冷凝器有水冷式和空冷式，蒸发器有冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器，而可使制冷剂液体节流降压的设备有热力膨胀阀、浮球调节阀、手动节流阀及毛细管等多种(通称为节流机构)。但从热力学角度考虑，制冷剂在其中所进行的热力过程是基本上相同的。图4－2所示单级压缩冷冻机的工作过程简述如下：在蒸发器中产生的压力为p0的制冷剂蒸气，首先被压缩机吸入并绝热地压缩到冷凝压力pk；然后进入图4－2单级压缩式冷冻机原则性系统图冷凝器中，被冷却水(或空气)冷却而凝结成压力为pk的高压液体，制冷剂液体经节流机构绝热膨胀，压力降低到蒸发压力p0，同时降温到蒸发温度f。，变成气液两相混合物，然后进入蒸发器中，在低温下吸取被冷却对象(液体载冷剂或空气)的热量而蒸发成蒸气。这样，便完成了制冷循环。在低温下吸取被冷却物体的热量，连同压缩机的功转化的热量一起，转移给环境介质。由以上所述可以看出，单级压缩蒸气制冷具有如下的特点：①制冷设备需组成一个封闭系统，制冷剂在其中循环流动，并在一次循环中要连续两次发生相变(一次冷凝、一次蒸发)。②实现制冷循环的推动力来自压缩机，在它同节流机构的配合作用下，将制冷系统分为低压和高压两个部分。在低压部分中，通过蒸发器向被冷却物体吸热；在高压部分中，通过冷凝气向环境介质放热；③制冷剂蒸气只经过一次压缩，从蒸发压力p0压缩到冷凝压力pk。4.制冷循环中的温度与压力如前所述，在制冷循环中，制冷剂状态由液体变为蒸气，再由蒸气变为液体。蒸发器和冷凝器中各保持一定的压力，使在一定的温度下进行蒸发和冷凝。即在饱和状态下，制冷剂的蒸发或冷凝温度一定，由此可相应地求得蒸发与冷凝压力。在相反情况下，若已知蒸发与冷凝压力，也可求得蒸发与冷凝温度。蒸发器和冷凝器内处于气液体共存状态。如果加热，则制冷剂液蒸发而成制冷剂蒸气；将制冷剂蒸气冷却，取走其热量，制冷剂蒸气凝结而液化。在这些状态变化中，压力保持不变。蒸发器的蒸发温度，必须低于被冷却液（载冷剂）的出口温度。对离心式冷冻机，一般取温差LTD（出口温度与蒸发温度之差）为4～8℃。用作空调时，大多要求冷媒水出口温度为5℃。LTD取得过大，蒸发温度到0℃以下，就有冻结的危险。所以最好在蒸发温度为0℃以上的情况下来选择LTD。对于离心式冷冻机，冷凝温度取得比冷却水温度高4～8℃。蒸发与冷凝压力当然可根据蒸发与冷凝温度分别确定。制冷剂蒸气的状态变化与热的传递有关。从液相变为气相的蒸发，要从周围介质取得热量；从气相变为液相的凝结，要向周围介质散发热量。制冷剂在完全变为气相或液相之前，温度是一定的。此时传送的热量完全用于状态变化。与此相应，将饱和蒸气进一步加热或将饱和制冷剂液进一步冷却，使温度相应上升或下降所需的热量称为显热，也就是没有状态变化而只有温度变化时加热或冷却热量。第三节吸收式制冷原理1.吸收式冷冻机的工质吸收式冷冻机的工质除了制冷剂外，还需要有吸收剂，两者组成工质对。制冷剂用来制冷，吸收剂用来吸收产生制冷效果后形成的制冷剂蒸气，以完成制冷循环。吸收式冷冻机的工质通常用二元溶液，由沸点不同的两种物质组成，以低沸点组分作制冷剂，高沸点组分作吸收剂。对制冷剂的要求，与压缩式冷冻机相同。对吸收剂则要求具有下列特性。(1)在相同的压力下，其沸点比制冷剂高，且差值越大越好。(2)具有强烈地吸收制冷剂的能力，即具有吸收比它温度低的制冷剂蒸气的能力。(3)无臭、无毒、不燃烧、不爆炸、安全可靠。(4)价格低廉，容易获得。(5）对普通金属材料的腐蚀性小。要寻找一种二元溶液都满足上述要求是比较困难的。但有些基本条件，比如溶液中两组分沸点相差大则是必要的，不然就不可能作为吸收式冷冻机的工质。现在用作吸收式冷冻机工质的有两种：溴化锂水溶液和氨水溶液。溴化锂水溶液由固体的溴化锂溶解于水中而成。它对普通的金属材料具有较强的腐蚀性，是其一大缺点，必须采取相应的防腐措施。氨水溶液是气态的氨溶解于水中而成的。它的许多性质仍然和氨相近。例如，纯氨是无色的，有刺激性臭味，对钢无腐蚀作用。氨水溶液的性质也是如此。在常压下，氨的沸点为-33.4℃，水的沸点为100℃。两者相差不是很大，故在发生器产生的氨蒸气中，还含有一定量的水分，因此必须采取精馏的方法，才能得到纯净的氨。这是氨水溶液作为吸收式冷冻机工质的最大缺点。此外，氨对人体有害，空气中含有过量的氨（超过0.5%～0.8%），会引起人体中毒，这也是氨水工质的缺点。2.溴化锂溶液的性质1）一般性质溴化锂溶液由固体溴化锂溶解于水中而成。溴化锂是碱族元素锂（Li）和卤族元素溴（Br）的化合物。无水溴化锂是白色块状、无毒、无臭、有咸苦味，在空气中因极易吸收水蒸气而难于保存。无水溴化锂的性质如下：分子式：LiBr分子量：86.856成分：Li7.99%，Br92.01%相对密度：3.464（25℃）熔点：549℃沸点：1265℃固体溴化锂可含有一个、二个或三个分子的结晶水，此外还会含有一些杂质，如硫酸盐、氯化物、硝酸盐、重金属等。水是接触最多，最熟悉的物质。用它作为制冷剂，具有汽化潜热大（约2520kJ/kg）、传热系数高、无毒、无味、不燃烧、不爆炸、容易获得、价格低廉等优点。缺点是在常压下沸点高，当蒸发温度降低时，蒸发压力相应降低，蒸汽的比容很大。此外，水在0℃时就会结冰，因此，用它作制冷剂时，所能达到的低温仅限于0℃以上。溴化锂溶液通常是由溴氢酸（HBr）和氢氧化锂（LiOH）通过中和反应来制取，因而溶液中可能含有杂质，如氨、氯化物等。若杂质含量过高，会损害机器的性能。因此，用于冷冻机的溴化锂溶液应符合下列要求：性状：无色透明液体、无毒、有咸苦味、溅在皮肤上微痒。浓度：50%±1%碱度：PH值为9.0～10.5杂质最高含量：氯化物0.5%；硫酸盐0.05%；溴酸盐0.3%无反应；氨（NH3）0.001；钡（Ba）0.001；钙（Ca）0.005；镁（Mg）0.001。溴化锂溶液是无色透明液体、没有毒性，大气情况下对普通碳钢具有较强的腐蚀性。一般产品出厂前已加入缓蚀剂铬酸锂（LiCrO4），使溶液呈黄色，且有轻微毒性，切忌入口。由于溶液呈碱性，在空气中能吸收二氧化碳而析出碳酸锂沉淀，因而应密封储存。图4-3溴化锂溶液的结晶图2)溶解度：溶解度是饱和溶液的浓度。溴化锂极易溶解于水，常温下饱和溶液的浓度可达60%左右。图4-3所示为溴化锂溶液的结晶曲线，也称溶解度曲线。图中，纵轴表示结晶温度，横轴表示溶液的浓度。曲线上任意一点均表示溶液处于饱和状态。它的左上方为液相区，溶液不会有结晶体出现；右下方是固液混合区，溶液处于该区域的任何一点时，都会有结晶体析出。由图示可知，溴化锂溶液中是否有晶体析出，取决于温度和浓度两个状态参数。作为冷冻机的工质，溴化锂溶液应始终处于液体状态，无论是运行或是停机期间，都不允许有晶体析出。3）密度溶液的浓度越高，温度越低，溶液的密度越大。4)粘度在一定的温度下，随着浓度的增加，粘度急剧增大；在一定浓度下，随着温度降低，粘度增大。粘度的大小对溶液的流动状态有很大影响。5）表面张力表面张力与温度和浓度有关：浓度不变时，随温度的升高而降低；温度不变时，随浓度的增大而增大。6）导热系数导热系数与温度和浓度有关：浓度不变时，随温度的升高而增大；温度不变时，随浓度的增大而降低。7）饱和蒸汽压：溴化锂溶液的饱和蒸汽压较小，或者说它的吸湿性很强。在一定温度下，浓度越高，饱和蒸汽压越小；在一定浓度下，随着温度的升高而增大。3.溴化锂溶液的腐蚀性与防腐措施溴化锂溶液对金属是一种较强的腐蚀介质，对用于溴化锂吸收式冷冻机的碳钢、铜等金属材料，都具有较强的腐蚀性。这不但影响到机器的使用寿命，而且腐蚀产生的氢气和铁锈等杂物，也会影响机组的性能和正常运转。因此，充分认识溴化锂溶液的腐蚀性，进而提出防腐措施，对于发展溴化锂吸收式冷冻机具有重要意义。大量试验研究表明，溴化锂溶液对碳钢和紫铜引起腐蚀的主要原因是氧的作用，因此，隔绝氧气是最根本的防腐措施。此外，在溶液中添加适量的缓蚀剂，如0.2%左右的铬酸锂，并使溶液的碱度维持在一定的范围内（PH值9.5～10.3），对于抑制溴化锂溶液对金属材料的腐蚀也有重要作用。4.溴化锂吸收式制冷的基本原理把D（如图4-4a所示）放在加热器F上加热，同时把A放在水槽E中冷却，D内的溶液温度升高，其中的水分不断蒸发，蒸发出来的蒸汽经过管道C进入容器A内冷凝。于是D内的液面由于水分的失去而降低，而A中出现了凝结水的聚集，液面逐渐升高。当D中溴化锂溶液的浓度达到与A内的冷凝压力相对应的平衡浓度时，停止加热。图4－4溴化锂吸收式制冷的基本原理把D移入E，把A移入水槽B中，如图4-4b所示。由于D被冷却，其中的溴化锂溶液吸收水蒸汽的能力增强，于是D中的蒸汽被溴化锂溶液吸收，D及A中的压力降低，于是A中的水蒸发，产生制冷效应，把水槽B中水的热量带走，使水的温度降低。但当D中的溴化锂溶液达到与其浓度相对应的饱和温度时，蒸发制冷过程就停止了。如此反复进行上述操作，就能把水槽B中的热量带走，达到制冷的目的。由上述可知，为了实现吸收制冷，首先需要从溴化锂溶液中获取制冷剂，并将它冷凝成冷剂水，然后使其在低压下蒸发，用以产生制冷效应。所以吸收制冷必须包括发生(通过加热溶液获取制冷剂)，冷凝(将发生出来的冷剂蒸汽冷凝成冷剂水)，蒸发(在低压下蒸发吸热以实现制冷)，吸收(吸收蒸发过程中产生的冷剂蒸汽)这样几个过程。这就是吸收制冷的基本工作过程。图4—4所示的装置中，容器D是为了实现发生及吸收过程，可称之为发生—吸收器，容器D是为了实现冷凝和蒸发过程，可称之为冷凝—蒸发器。其操作过程是交替进行的，所以不能连续地获得冷量。5．溴化锂吸收式冷冻机的工作原理实际应用的溴化锂吸收式冷冻机的工作原理，可用图4—5来说明。这一系统是连续工作的。为了实现上述的四个过程，系统中设置有四个主要设备：发生器，冷凝器、蒸发器和吸收器。为了提高热能的利用程度，系统中还设有溶液热交换器。为使冷冻机能连续工作，工质中的溶液及制冷剂——水能在各换热设备中进行有秩序的循环，还装设有屏蔽泵(发生器泵、吸收器泵和蒸发器泵)以及相应的连结管道及阀门等。图4－5溴化锂吸收式冷冻机的原理图1－溶液热交换器2－发生器泵3－吸收器泵4－蒸发器泵5－吸收器6－蒸发器7－发生器8－冷凝器9－U形管在溴化锂吸收式冷冻机正常工作时，发生器与冷凝器的压力较高，通常将它们设在一个密封的简体内，称为高压筒。蒸发器和吸收器的压力较低，密封于另一个简体内，称为低压筒。两筒之间通过节流装置及溶液管道连接在一起。在发生器中，浓度较低的溴化锂溶液被加热介质加热，温度升高，并在一定的压力下沸腾，使溶液内的水分解析出来，形成冷剂蒸汽，溶液则被浓缩。在发生器中进行的这一过程称为发生过程。这一过程中有热量的交换与物质的转移。由发生器中产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，被冷凝器中通过的冷却水冷却而凝结成冷剂水。这个过程称为冷凝过程。该过程中的冷凝压力与冷却水的温度有关。为使蒸发器中冷剂水的蒸发过程连续进行，蒸发过程中形成的冷剂蒸汽必须及时被吸收，这就得依靠吸收器中所要进行的吸收过程。由发生器中浓缩后的浓溶液进入吸收器，受到吸收器中冷却水的冷却，使之温度降低。这种浓度高、温度低的溶液具有强烈吸收冷剂蒸汽的能力，用它将蒸发过程中产生的冷剂蒸汽及时吸收掉，从而形成了稀溶液。这样，一方面使蒸发过程可持续的进行，使冷量不断输出，另一方面也就保证了发生器中连续不断地对稀溶液的要求。吸收器中所进行的过程，伴随有热量的交换与质量的转移。为了强化这一过程，也设有吸收器泵，使溶液进行循环。吸收器中所得到的稀溶液，再由发生器泵送往发生器中，这样，冷冻机就完成了一个制冷循环。在冷冻机系统中，设有一个溶液热交换器。它的作用在于回收热量，减少损失。从循环过程可知，从发生器出来的浓溶液温度较高，为了在吸收器中吸收冷剂蒸汽，还要把它再冷却，使之温度降低。另一方面，由吸收器送往发生器的稀溶液温度较低，在发生器中必须首先加热，才使它达到发生冷剂蒸汽的温度。因此，令发生器出来的浓溶液与吸收器出来的稀溶液在热交换器中进行热量交换，不仅可以减少吸收器中冷却水带走的热量，又可以减少发生器的加热量，使机组热效率得到提高。制冷系统的辅助装置第一节冷却塔一、冷却塔降温原理冷却塔就是使水蒸发及对流换热，从而达到降低水温目的的装置。冷却塔使高温水均匀地在填料片上形成水膜，一般利用风机强制通风，使水与周围空气对流换热，同时一部分水蒸发，随着空气的对流带走，这样就降低了水温。冷却塔按用途可分标准型冷却塔和工业型冷却塔。标准型冷却塔设计温差5℃，进水37℃，出水32℃，入风口湿球温度27℃，大气压为9.94×104Pa。冷却塔根据水、气相对流向，分为逆流式和横流式两种。逆流式冷却塔水从上往下，气从下往上;横流式冷却塔水从上往下，气是水平从外向内。二、冷却塔的基本形式冷却塔风机传动系统有电机直接传动、皮带减速传动和齿轮传动等型式。冷却塔使用电机应有防水设施。如果所使用电机是低速电机，电机就可以直接拖动风机，如果是高速电机那就需要用皮带轮或齿轮减速机构减速，需要定期检查或更换皮带。如用齿轮减速机构，就需要定期补油和换油。冷却塔风机叶片一般用铝合金或玻璃钢制作。风机叶片有些可以调整安装角度，以改变风量的大小。在安装或检修风机时，必须将叶片表面清理干净，并应做平衡试验。冷却塔填料采用阻燃性良好的改性聚氯乙烯材料制成，其表面做成各式各样凸起与凹陷，目的是使水在其表面布水均匀，降低水的流速、增大其与空气接触换热面积等，冷却塔填料应排列整齐，间隙均匀，防止阳光曝晒及霜冻，以减缓其老化。逆流式旋转布水器，应保证布水管正常运转。布水管管端与塔体间隙应为50mm，布水管与填料间隙不小于20mm，布水管开口方向正确，孔口光滑，旋转时无明显摆动。横流塔采用池式布水，布水槽应水平，孔口应光滑，最小积水深度为50mm，以防局部水量少或缺水，降低冷却塔冷却效果。冷却塔下有盛水槽，冷却塔运行时，盛水槽必须有一定水位，水位太高时，减小了水从塔顶下落的时间，也减少了填料的散热面积;水位太低时，气流会从填料与水面之间的空隙，直接穿过，降低换热效果，这时也容易使循环水泵吸入空气，影响系统的正常运行，要保证盛水槽经常保持理想的水位，就必须将溢流口与自动补水浮球阀的高度调整好。冷却塔下有排污阀。应定期的测试冷却循环水的PH值或水中污物的含量，适当地排掉一部分污水，补充干净水。如果冬季冷却塔长期不用，必须将管路之循环水全部排除，避免冬季结冰造成龟裂.盛水盘下的排污管随时打开，以便雨水、溶雪能够流出。冷却塔在停机一段时间后重新运转，此时应该检查马达绝缘情况。第二节制冷设备的辅助设备制冷设备除了压缩机外，还有蒸发器、冷凝器、节流膨胀阀、抽气回收装置、抽灌装置、抽真空设备等辅助设备。只有这些设备都能很好地运行，整个系统才能很好地运转，才能达到制冷的目的。一、蒸发器蒸发器是制冷系统中的一种热交换设备，是制冷剂在低温下吸热的热交换器。在蒸发器中，制冷剂液体在较低的温度下沸腾，转变为蒸汽，并吸收冷冻水的热量。所以蒸发器是制冷系统中制取冷量和输出冷量的设备。蒸发器实际上也是管壳式换热器，但其上部有一层挡液板。蒸发器中管束一般是铜质的，水走管内，冷媒在管外，一般情况下，冷媒液面高度低于铜管束高度，即有一两层冷水管没有浸设在冷媒液体中，而是通过沸腾后的冷媒气使水过冷。蒸发器上挡液板防止冷媒气体中的小液滴进入压缩机中，发生液击现象。蒸发器铜管外面一般都有滚制花纹，以此来增大换热面及冷媒侧换热系数，蒸发器内侧易结水污，定期清洗水垢能够防止换热效果降低。二、冷凝器在制冷系统中，冷凝器是一个制冷剂向外放热的热交换器。自压缩机经油分离器来的制冷剂蒸汽进入冷凝器后，将热量传递给周围介质--水或空气，自身因受冷却凝结为液体，由于自然界中水的温度一般较低，所以水冷式冷凝器的冷凝温度比较低，对压缩机的制冷能力和运行的经济性都比较有利。目前制冷系统中大多采用这种冷凝器。水冷式冷凝器中使用的冷却水可以一次流过，也可以循环使用，当使用循环水时，需建有循环水冷却塔或冷却水池，使离开冷凝器的冷却水得到再冷却，以便循环使用。冷凝器的材质及结构与蒸发器基本相同，但其上部不是挡液板而是排汽挡板，可防止高速汽流直接冲向铜管束，该挡板也用于良好地分配制冷剂汽体，以取得最佳传热效果。三、不凝性气体排放和冷媒回收装置:低压制冷剂冷冻机组中，压缩机进口处于真空状态，当机组运行、检修和停车时，不可避免地有空气、水分或其它不凝结气体等渗透到机组内部。空气等达到过量而又未及时排出时，会引起冷凝器顶部压力急剧升高，使制冷量降低，制冷效果下降，功耗增加，甚至会引起主机停车，采用抽气回收装置，随时排除机组内的不凝性气体，并把混入气体中的制冷剂回收。第六章冷冻站的安全运行知识1.冷冻站房应布局合理，通路畅通，通风散热良好，厂房整洁、卫生。2.厂房内摆放的冷媒桶，冷媒盛装时不得超过4/5，冷媒桶应盖严，不得见明火，不得放在阳光下爆晒。3.冬季要严格检查室外管道保温情况，对冷却塔的防冻加热系统要在入冬前检查修复，保证完好的备用状态。操作加热系统时，要适当加热，不可将水温加的太高，以防填料受热变形，影响冷却效果，水温以水不冻结为宜。4.冷冻机运行期间，要适当调整负荷，防止冷冻机在喘振区域内运行。5.有报警故障显示时，要立即处理，或上报并使机组处于停运状态，若机组不能自动停机而故障运行时，应赶快通知电气人员拉闸断电，防止冷冻机及主电机烧坏。6.运行参数始终要在规定范围内。7.严禁站内电器设备淋水，以免破坏绝缘、造成触电事故。8.站内所有电气设备都应可靠接地。除以上所列各项外，站内设备都应符合有关安全规定，运行操作人员在操作设备时严格遵守本专业操作规程的有关内容。第七章冷冻机的运行与操作第一节压缩机启动前的准备和检查一、压缩机的空气运转对于大修后的压缩机，在经过拆卸、清洗，检查测量，装配完毕之后，一般应该进行空气运转。空气运转（即机械运转）是机组投入制冷运转前的预备运转，保持机内压力为50-70Kpa（绝对压力），空运转前，预先对油进行加热。主电机反转将会引起机组严重的机械损伤，故最初应当点动，从电动机尾端的窥视窗确认电动机的的旋转方向，绝对禁止反转。空气运转按下列顺序进行1.合上电源开关;2.使油位处于正常（油位计中间偏低位置）;3.启动油泵、油压升高、油温正常（40℃以上）;4.主电机启动。待主电机转动约1秒钟后，立即按“停止”按钮，在主电机慢转期间，从主电机尾端的窥视窗确认主电机旋转方向，同时听机内有无异常声响，各部位的振动是否正常，等电机完全停下来时，记录惯性动转时间，1分钟以上为正常。5.确认无异常后，使机组投入空气运转。空气运转不得超过5分钟（因这时主电机和润滑油均无冷媒冷却，长期运行，电动机和油都会过热，从而产生机械损伤）。在这段时间内，确认各部位的振动是否小于0.03mm，回转体无碰撞，供油压力能否调整至规定压力，确认完毕后，机组停止运转，在主电机停车后，油泵还要继续运转4分钟。二、压缩机启动前的准备压缩机启动前对下列各项检查并确认:1.油箱油位正确;2.油温正确（机组大修后初次投运时应先将油加热到40℃以上;长期停车时油加热器一直投入工作，应自觉将油温保持在50～55℃之间）。油温过高，油的粘度会降低，影响润滑效果;油温过低，油的粘度太大，且油中含冷媒量太大，也会影响润滑效果。3.蒸发器内制冷剂液位在规定范围内略偏高，因为运行时，液位会有所下降。4.机内压力正确，机组运行前，机组内是负压。冬天由于气温低，压力较低，夏季由于高温下冷媒大量挥发，压力会偏高。5.压缩机进口导叶全闭，如有旁通阀，旁通阀也处在全闭的位置（若接线或机器内无异常时，上次停车后导叶和自动阀会自动回复到全闭位置）。6.检查操作盘和启动器都正常，设定参数都正确。7.蒸发器和冷凝器通水后，由排气阀将水室和水管中的空气排出。8.启动油泵，油压应正常。9.确认冷水泵、冷却水泵和冷却塔运行正常，水量及水温符合额定值。第二节冷冻机的启动当进行完上节的各项检查后，未发现任何异常，然后就可以启动压缩机，在启动压缩机时，应按照以下程序去进行。1.按压缩机的启动按钮;2.观察操作盘上的电流指示及听压缩机及主电机部位的声响。⑴压缩机刚一启动，其电流先是达到满量程（其实电流值远远大于量程值。正常启动时，启动电流是电机额定电流的5～7倍，降压启动时，启动电流是电机额定电流的2～3倍）然后，约5～10秒，电流降到正常运行电流。一般压缩机刚一启动，还未带负荷，电流不超过额定值的30%，满载后，电流达额定电流，长期运行，运行电流不能超过额定电流的110%，否则就要停车，做必要的检查。⑵启动时，注意听压缩机及主电机轴承、齿轮、叶轮等转动部位的声响，如果这些部位有异常声响，必须马上停车，做必要的判断及检查，以免造成重大的设备损伤。⑶检查并调整油压及油温。因为油压影响油量，油温影响油的粘度。如油压及油温不正常，长时间运行压缩机，必会造成设备的重大损伤。⑷检查冷冻水进出口温度。⑸检查冷却水进出口温度。⑹检查蒸发压力。⑺检查冷凝压力。⑻再次检查蒸发器制冷剂液位、油箱油位、抽气回收装置液位、制冷量控制装置的油杯油位。⑼检查水泵的电流、水泵出口压力（扬程）。⑽检查冷却塔运行情况。当上面十项检查及调整完毕后，压缩机启动工作也就结束了。冷冻机组启动完成后，机组会按照冷冻水出口温度自动进行冷量调节，在运行过程中根据工艺需要只需改变冷冻水出水温度即可。第三节冷冻机组的停运冷冻机组的停车一般有手动停车、自动停车、异常停车，下列分别予以讨论:一、手动停车:手动按“停止”按钮，切断主接触器，冷冻机就会停止运转。吸气导流叶片同时关闭，准备下一次的启动，这时应使油加热器的电源一直保持通电，以防油温太低，机组不能及时投运，接着停止冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机，并关闭相应的阀门，如果冷冻机停运后，仅仅冷水泵长时间运转，就有可能引起冷水温度及机内压力过高的现象。油泵在冷冻机停运后约5～10分钟停止运转。手动停车后应该确认油箱油量是否正常，其它机械及电器部分是否正常，是否具备再次启动的条件。二、自动停车当冷负荷减少，以致冷水温度过低（一般为3℃）时，冷冻机就会自动停车。自动停车后，应按照手动停车的程序做必要的操作和检查，保证下一次开车的顺利进行。三、异常停车:冷冻机在运行期间，由于外界条件及机组本身内部出现异常情况时，保护动作，异常指示灯亮或者报警信号出现，机组会自动停运。异常停运时，请不要立即复位，更不能随意启动，应及时通知有关技术人员，检查确认，必要时对其检修，等确认无误后方可再开机。第八章热力学基础知识及伯努利方程第一节理想气体的基本定律及状态方程气体定律是表示在气体状态发生变化时，气体的基本状态参数、、三者之间的关系。在压力不太高（与大气相比），温度不太低（与该气体的液化温度比）时，做了一系列气体性能实验，发现：1．一定质量的气体，当温度不变时，气体各状态下的压力与比容成反比（玻义耳—马略特定律）。即=常数，或P1V1==……2．一定质量的气体，当压力不变时，气体在各状态下的比容与绝对温度成正比（盖·吕萨克定律）即/=常数，或==……3．一定质量的气体，在容积不变的条件下，气体温度越高，压力越大，气体在各状态下的绝对温度与压力成正比（查理定律）即=常数，或＝=……实验证明，不同气体遵守上述三个公式的范围是不同的，可以假设一种在任何情况下完全符合上述三个公式的气体存在，这种气体称为理想气体。根据分子运动论分析，所谓理想气体，就是指这样一种假想的气体，其分子本身不占有体积，分子之间没有相互作用力。实际上理想气体是不存在的，它只是实际气体的近似描述，其近似程度与气体状态及种类有关。如空气、氮气、氢气等，在压力不太高，温度不太低时，它们的性质近于理想气体性质，可作为理想气体看待。根据上述三个关系式，可得到理想气体在状态变化时，压力、温度、比容之间的关系，理想气体状态方程为：=8-1式中—气体常数[/（mol.k)]。气体常数的物理意义是在恒压下，受热上升1K时，1mol理想气体所作膨胀功。在标准状况下，1mol的任何气体的体积都是=22.4L。所以对1mol的任何气体来说，是一个普遍适用于任何气体的常数，叫通用气体常数，用来表示。的数值和、、的单位有关。在法定单位中=8.314J/（mol.K)。第二节热力学基本定律一、内能物质（气体或混合气体）由分子组成，这些分子总是在不停地运动而具有动能，分子间还因有作用力存在而具有位能。物质内部具有的动能和位能（各种能量）之和叫做物质的内能，量的符号用Ｕ表示。因为分子的动能取决于工质的绝对温度，分子的位能取决于分子间的平均距离，即工质的比容，所以工质的内能是由它的温度和比容决定的。当气体状态变化时，内能也发生变化。所以内能也是状态参数。对照“比容”的名称，常采用“比内能”，量的符号用表示，能的单位和功的单位相同都是J（焦耳）。功和能是两个密切联系的物理量。外力对物体做功的过程，实质就是能从一种形式转化为另一种形式的过程。也就说，功是能的转化的度量。功可以改变物体的内能。但是做功并不是改变物体内能的唯一形式。没有做功而使内能改变的过程叫做热量传递。能够改变物体内能的物理过程有两种；做功和热传递。两种方式虽然不同，但得到的结果相同。所以做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，它们都可表示物体内能的变化。二、热量和冷量热量是物体内部分子所具有的能量变化的一种度量，如果分子运动的动能增加，反映出温度升高。用符号表示，单位是。用比热容计算某一过程吸热量或放热量较为方便。如对kg物质加热，该物质比热容为，温度由升到，其吸热量为：(kJ)8-2应当指出，气体的比热容并非常数，而与温度，压力有关。即在压力高，温度低时比热容值有所增加。通常情况下，比热容受压力影响不大，往往可以忽略；而受温度影响则较显著，应予以考虑。为了获得并维持低温，将热量自系统排至外界，这部分热量习惯上称为冷量。三、热力学第一定律1．在物理学中曾告诉我们，一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生位移，我们说这个力对物体做了功