制冷原理课件

烟台冰轮制冷培训课件

烟台冰轮股份有限公司国内营销事业部1目录制冷常用名词12制冷原理3制冷剂、润滑油制冷基本状态参数导热系数放热系数制冷剂润滑油单级蒸汽压缩式制冷循环双级蒸汽压缩式制冷循环复叠式制冷循环2制冷热力学基本概念

一、制冷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，使其温度降低到环境温度以下，并保持这个低温。热量制冷系统3

二、状态方程与基本状态参数热力状态：某一瞬间表现的工质热力性质的总状况；状态参数：描述工质状态特性的各种物理量；基本状态参数：温度T、压力P、比容v或密度ρ。理想气体状态方程：pv=RT

p------气体的绝对压力，pa；

v------气体的比容，m3/kg；

T------气体的温度，K；

R------气体常数，J/(kg·K)制冷热力学基本概念4制冷热力学基本概念

温度

1、定义：

宏观：表示物质的冷与热的程度；

微观：分子热运动平均动能的度量。

2、单位（温标）:

①摄氏温标：符号用t，代号为℃。

②开氏温标：又称绝对温标，符号T，单位代号为K。

③华氏温标：符号用℉。

5制冷热力学基本概念

3、换算关系

摄氏温标与开氏温标：

T=273.15+t

华氏与摄氏温标：

℉=t+326制冷热力学基本概念

压力

1、定义：单位面积上垂直产生的力称为压力又称压强,即:P=F/A

2、单位：

国际单位（Pa）:1Pa=1N/m2。

千帕KPa：1KPa=103Pa

兆帕MPa：1MPa=103

KPa=106Pa

千克力/厘米2（kgf/cm2，又称工程大气压lat）

1MPa=10.1972kgf/cm2，即:1MPa≈10kgf/cm2

7制冷热力学基本概念常用压力单位换算表帕(Pa)千克力/厘米2

（kgf/cm2

）磅力/英寸2（1bf/in2

）巴（bar）标准大气压（atm）mmHgmH2O10.102×10-40.145×10-410-50.987×10-5750.062×10-50.1019715×10-398.0665×103114.22330.98070.9678735.56106894.80.07030510.068950.069351.71620.70306991051.0197214.503810.987750.06210.197151.01325×1051.033314.6961.01331760.0010.33248133.321.3595×10-30.01931.3332×10-31.316×10-310.01359499806.650.11.422330.098070.096473.556718制冷热力学基本概念

3、压力测量

绝对压力:P绝---气体实际压力

①P绝＞B时，

P绝=P表+B

P表----表压力

B---当地大气压值

②P绝＜B时，

P绝=B-P真空

P真空----真空度9制冷热力学基本概念

比容和密度

比容υ：单位质量工质所占有的容积称为比容。

单位是m3/kg。

密度ρ：单位容积的工质的质量，单位是kg/m3

。

比容和密度互为倒数，即ρ·υ=110传热学基本概念

QTw1Tw2R=δ/λtxTw1Tw2δF导热系数11传热学基本概念

导热量：w

F----传热面积，m2

；

∆t----传热面两侧温差，℃。∆t=Tw1-Tw2；

δ----传热面厚度，m；

λ----导热系数，W/m·℃

热流通量：

w/m2

可写成下列型式：q=∆t/Rw/m2

平壁导热的热阻：R=δ/λ

m2•k/w

12传热学基本概念

λ导热系数

它表示材料导热能力的大小，单位：w/(m2•k)物质名称导热系数物质名称导热系数气体0.006-0.6铁73液体0.07-0.7老霜层0.489金属12-418新霜层0.106银427矿物油0.141纯铜387聚胺酯

0.027-0.035黄铜109聚苯乙烯

0.035-0.047铝236空气0.0243碳钢49.813传热学基本概念

放热系数热对流q=α∆t

w/m2α----放热系数：其意义是单位面积上，当流体同壁之间为单位温差，在单位时间内所能传递的热量。α的大小表达了对流换热的强弱。单位w/m2•k对流换热的热阻：Rα=1/αm2•k/w热对流对流换热流体

流体与固体壁

自然对流：5～25w/m2•k强迫对流：10～100w/m2•k14目录2制冷剂、润滑油制冷剂润滑油15制冷剂

一、概念制冷剂是在制冷系统中通过相变传递热量的流体，它在低温低压下吸收热量，在高温高压下放出热量，又称工质。

16制冷剂

二、分类按化学组成分类1、甲烷系列R226、共沸混合物R5022、乙烷系列R1237、有机化合物R6003、丙烷系列R2908、氮化合物4、环状有机化合物RC9、无机化合物R7175、非共沸混合物R407A10、不饱和有机化合物17制冷剂

甲烷系列、乙烷系列和丙烷系列是饱和碳氢化合物及卤素（F、Cl、Br）取代衍生物。

化合物名称分子式m、n、x、z值简写符号一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R29018制冷剂

无机化合物类制冷剂是较早采用的一类制冷剂，主要有氨、空气、水、二氧化碳等。无机化合物类制冷剂的代号由字母R和700序号中的后两个数字表示该化合物的分子量的整数部分或近似整数部分。

制冷剂代号化学名称化学分子式R702氢H2R717氨NH3R718水H2OR744二氧化碳CO219制冷剂三、常用制冷剂性质1、R717(NH3)①中温中压制冷剂，标准沸点：-33.4℃；凝固点：-77.7℃。

②氨的汽化潜热大。③粘度小，流动阻力小；比重小，传热性能好。④绝热指数较大（k=1.32），在大压缩比时压缩机的排气温度较高。⑤氨在润滑油中的溶解度小,油路系统复杂；⑥毒性B2级，无色强烈刺激气味，0.01％～0.07％人的眼睛及呼吸器官有刺激感觉，0.5％～0.6％半小时中毒，氨液溅到皮肤上引起冻伤。20制冷剂

⑦氨易燃易爆：16％-25％爆炸极限，11％-14％点燃，530℃分解。⑧氨易溶于水：含水量控制在0.2％；⑨氨对金属的腐蚀性：钢铁、磷青铜无腐蚀性；对锌、铜有腐蚀性；⑩对环境的影响：ODP=0,GWP=0。环境友好性：是。11制造工艺：简单，价廉。21制冷剂

2、R22①中温中压制冷剂，标准沸点：-40.8℃,凝固点：-160℃；②

无色、无味、不燃烧、不爆炸。毒性较小A1，

遇明火或电弧光会分解出有毒的HCl、HF及光气。③溶水性差：含水量控制在：0.0025％；防止冰塞和镀铜现象

④R22的溶油特性：22制冷剂

⑤R22对有机物有膨润作用；

⑥分子量大，比重大，阻力损失大，传热性质差（与氨比较）。⑦在大气层中的寿命较短:属于HCFC类制冷剂，过度性替代制冷剂。环境友好性：否。23制冷剂

冰塞当制冷剂中的水分超出标准时，因节流降温效应，在节流部位当节流后制冷剂的温度低于水的凝固点时，制冷剂中的水分会析出成冰，堵塞制冷剂的流通，形成冰塞。所以要通过以下几方面严格控制含水量：

①要求充注工质含水量在0.0025％以下；②充注制冷剂前，制冷系统的管道和设备确保无水，进行严格的抽真空处理，运行时防止空气渗入制冷系统；③在系统中安装干燥过滤器。充注制冷剂时，必须用干燥剂吸收R22中的水分。24润滑油

一、作用

1、润滑

2、冷却

3、密封

4、能量调节动力

5、消声

6、清洗25润滑油

二、冷冻机油的主要理化性质

1、粘度：随温度升高或降低时粘度变小或增大；

2、凝固点：油品在规定的实验条件下，被冷却的式样不再流动的最低温度；

3、闪点：闪火现象的最低温度；

4、水分：乳化；

5、机械杂质；

6、倾点：油品在规定的实验条件下，被冷却的式样能够流动的最低温度。26润滑油

7、与制冷剂的溶解性常用润滑油分矿物类润滑油和合成润滑油（PAG醇类油和酯类油）。R717在矿物类润滑油的溶解量不超过1％，而能很好的溶入PAG醇类油。27润滑油

项目质量指标实验方法运动粘度(mm2/s)，(40℃)41.4～50.6GB/T265闪点（℃）不低于160GB/T3536絮凝点（℃）不高于-35GB/T12577倾点（℃）不高于-30GB/T3535机械杂质无GB/T511国产冷冻机油（N46）的主要性质28润滑油

四、润滑油的牌号：开启式机组：LDRA-A/B46

半封或全封闭式机组常用润滑油29润滑油

项目单位TOTALLUNARIASUNSUNISOBPENERGOLCPICP-421456684GS5GS68100100150320颜色1.5L2.0L1.0L1.0—————比重0.8830.8830.9140.9250.9020.9080.961.011.05运动粘度40℃mm2/s566854.596.568100123168298100℃7.07.86.078.127.49.114.220.232闪点℃220230188198183198292290271凝固点℃-40-35-35-25-33-30-35-43-35酸值mgKOH/g0.010.010.010.01—————水含量15152020—————30润滑油

润滑油变质的原因1、混入水分润滑油混入水分后，粘度降低，润滑性能下降，引起对金属的腐蚀。在氟利昂系统中还会引起冰塞现象。2、氧化当压缩机的排气温度较高时，有可能引起润滑油氧化变质，形成残渣。有机填料、机械杂质等混入润滑油中也会加速它的老化和氧化。3、润滑油混用31润滑油

注意！

1、不同品牌的润滑油不能混合使用，添加润滑油时必须确认油品规格；

2、合成润滑油是有吸水性的，不得与空气接触；

3、不要充注指定外的其他品牌的润滑油。32目录单级蒸汽压缩式制冷循环双级蒸汽压缩式制冷循环3制冷原理33

吸热汽化放热冷凝汽化和液化34

几种常用工质的汽化潜热制冷剂沸点(℃)汽化潜热(kJ/kg)R22-40.8234R717-33.41368R134a-26.07219.8R12-29.816635

温度（沸点）℃绝对压力MPa表压力MPa20.4630.363-150.2360.136-350.093-0.007301.1691.069351.3531.253401.5571.457R717的压力与沸点的关系36

常见制冷剂的压力与沸点的关系37

38单级蒸汽压缩式制冷循环

蒸汽压缩式制冷系统的组成--四大部件压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器39单级蒸汽压缩式制冷循环

蒸发器换热设备，制冷剂在其内吸热气化，从而达到冷却的效果。蒸发压力：制冷剂在蒸发器内沸腾时的压力称为蒸发压力。蒸发温度：蒸发压力相对应的饱和温度称为蒸发温度。40单级蒸汽压缩式制冷循环

压缩机从蒸发器抽吸出蒸发的制冷剂蒸汽并进行压缩的设备。它的作用有：①将吸入的蒸汽进行压缩，将蒸汽的压力升高，从而有可能在较高温度下将它冷凝成液体；②从蒸发器中抽吸出蒸汽，一维持蒸发器内一定的蒸发压力，同时也维持蒸发器内一定的蒸发温度；③在制冷系统中起到输送制冷剂的作用。41单级蒸汽压缩式制冷循环

吸气压力(温度)：压缩机吸气口处的压力(温度)蒸发压力≈吸气压力（忽略管道阻力）蒸发压力↔蒸发温度吸气压力≠↔吸气温度吸气过热度=吸气温度-蒸发温度排气压力(温度）：压缩机排气口处的压力(温度)42单级蒸汽压缩式制冷循环

冷凝器换热设备，制冷剂蒸汽在其内凝结并释放出热量，这些热量由空气或水等介质带走。冷凝压力：冷凝器中的冷凝过程是等压过程，其中制冷剂压力称为冷凝压力冷凝温度：冷凝压力对应的饱和温度。43单级蒸汽压缩式制冷循环

冷凝压力↔冷凝温度排气压力≈冷凝压力（忽略管道阻力）排气温度与排气压力之间没有准确的对应关系。排气温度主要决定于压缩机的形式制冷剂种类（绝热指数）以及压力比等。44单级蒸汽压缩式制冷循环

节流机构①使高压液体转变为低压液体，创造在低温低压下汽化的条件；②调节蒸发器的供液量。45单级蒸汽压缩式制冷循环

制冷压缩机的工况用来标定制冷机名义制冷量和功率的条件，称为工况。我国80年代以前的工况有标准工况、空调工况以及最大功率工况、最大压差工况。新标准对各种型式的压缩机规定的三种名义工况：高温工况、中温工况和低温工况。46单级蒸汽压缩式制冷循环

制冷量1、定义：压缩机的制冷量是指压缩机在一定的运行工况下，在单位时间内被它抽取和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷的过程中从低温热源（被冷却的物体）中所吸取的热量。

47单级蒸汽压缩式制冷循环

2、单位：国际单位制：瓦（W）或千瓦（KW）工程单位公制：千卡/小时（kcal/h）(大卡)工程单位英制：英热单位/小时（Btu/h）

1w=0.86kcal/h1w=3.412Btu/h匹（马力）：1Hp=0.735kw冷吨：1冷吨是指1t0℃的水在24h内凝固成0℃的冰所需要的热量，由于质量单位t的不同，不同冷吨所表示的制冷量也不同：1美国冷吨=3517w1日本冷吨=3861w48单级蒸汽压缩式制冷循环

工况变化对循环的影响1、冷凝温度升高对循环的影响

①压力比增大，制冷压缩机排气温度升高；②单位制冷量减少；③单位理论功增大；④制冷系数降低。压力比：P2’/P1＞P2/P1

单位制冷量：h1-h5’＜h1-h5’单位理论功：h2’-h1＞h2-h1

制冷系数ε49单级蒸汽压缩式制冷循环

2、蒸发温度降低对循环的影响①压力比增大，排气温度升高；②单位制冷量减少；③单位循环功增大，压缩机轴功率先增大后减少；④制冷系数降低。

压力比：P2’/P1’＞P2/P1

单位制冷量：h1’-h5’＜h1-h5单位循环功：h2’-h1’＞h2-h1

制冷系数50双级蒸汽压缩式制冷循环

一、采用两级蒸汽压缩式制冷循环的原因

压力比PK/PO过大：

①制冷量下降；

②压缩机的排气温度高，润滑油变稀，恶化压缩机的运行状况。单级R717排气温度不超过150℃，R22不超过145℃。

③压缩机效率下降，功耗增加，制冷系数下降。

④液体制冷剂节流损失增大。

51双级蒸汽压缩式制冷循环

现代活塞式单级制冷压缩机的压力比PK/PO一般不超过8～10：氨机PK/PO

≤8；氟机PK/PO≤10。52双级蒸汽压缩式制冷循环

设计和使用条件制冷剂R22R717水冷式风冷式最高排出压力饱和温度℃496046最低吸入压力饱和温度℃-40-20-40最高吸入压力饱和温度℃105最高排气温度℃105螺杆式制冷压缩机设计和使用条件53双级蒸汽压缩式制冷循环

单级压缩的最低蒸发温度℃单级与双级制冷循环所能达到的蒸发温度单级：-20℃～-40℃

双级：-40℃～-70℃54双级蒸汽压缩式制冷循环

二、两级压缩制冷循环的原理来自蒸发器的制冷剂蒸汽先进入低压级被压缩到中间压力后，经过中间冷却后在进入高压级，压缩到冷凝压力排入冷凝器中，两阶段压缩的压力比都小于10。-35℃/40℃工况下R717系统：单级：P冷凝=15.55bar，P蒸发=0.931bar。压力比=16.7！两级压缩：P中间=2.5bar，压力比=6.22(2.68)55双级蒸汽压缩式制冷循环

三、两级蒸汽压缩式制冷循环的基本形式

1、一级节流中间完全冷却循环2、一级节流中间不完全冷却循环

3、两级节