制冷技术 课件 方赵嵩 1.1 制冷概述-6.1 蒸汽压缩式制冷的节流装置

制冷技术

第1章绪论>1.1制冷概述制冷就是用人工技术方法使某空间或物体的温度低于环境温度，并保持该温度。制冷的实质是拿走热量，制冷技术实际上就是拿走热量的技术，是把热量从温度较低处拿到温度较高处的技术，制冷量就是负热量，供冷即吸热。理解了制冷是拿走热量，那么，利用制冷系统获得的热量来应用，就是热泵。制冷的同时产生热量，制热的同时产生冷量，当需要用的是冷量时即为制冷，当需要用的是热量时就是热泵。若冷量、热量同时被应用，则这样的制冷（制热）系统最有利于节能。1.2实现制冷的技术方法按工作原理分，常用的制冷技术方法有三种

A.蒸气制冷

B.空气膨胀制冷

C.热电制冷1.2实现制冷的技术方法蒸气制冷----液体气化制冷1.2.1蒸气压缩制冷1.2实现制冷的技术方法蒸气制冷----液体气化制冷1.2实现制冷的技术方法A.蒸气制冷----液体气化制冷蒸气压缩式制冷-----最广泛用

蒸气吸收式制冷-----用热能，三联供蒸气喷射式制冷-----用高压蒸气制冷剂----制冷工质制冷机----实现制冷过程的技术设备1.2实现制冷的技术方法蒸气制冷----液体气化制冷1.2.2蒸气吸收式制冷1.2实现制冷的技术方法B.空气制冷----气体膨胀制冷1.2.3空气膨胀制冷1.2实现制冷的技术方法C.热电制冷----半导体制冷1821年德国Seebeck

发现了温差电效应，后称Seebeck效应，用于热电偶测温度1.2.4热电制冷1.2实现制冷的技术方法1.2实现制冷的技术方法C.热电制冷----半导体制冷1834年法国Peltter发现了Peltter效应

制冷效应

直到半导体的发现和应用才使

温差电制冷成为现实热电堆使热电制冷达到实用化1.2实现制冷的技术方法1.2实现制冷的技术方法1.2实现制冷的技术方法C.热电制冷----半导体制冷1.2实现制冷的技术方法磁制冷电化学制冷热声制冷脉冲管制冷（吸附制冷）（太阳能喷射式制冷）1.2.4正在研发的制冷技术1.2实现制冷的技术方法磁制冷1.2实现制冷的技术方法磁热效应MagnetoCaloricEffect1918年Weiss发现了磁热效应,1926debye1933年Giauque用等温磁化和绝热退磁方法获得了1K以下的低温。磁化放热，去磁吸热。1.3制冷技术发展简史1834年英国Perkins（美国人）造出了世界上第一台制冷机（乙醚，活塞，手动）1844年法国克雷姆、杰热尔提出设想美国Gorrie空气膨胀制冷机1859年法国Carre

吸收式制冷机1875年德国Linde氨压缩式制冷机1910年法国Lehlanc

蒸气喷射式制冷机1918年美国考布兰第一台电冰箱1922年美国Carrier离心式制冷机1.3.1世界制冷技术发展简史1.3制冷技术发展简史1928年以前：乙醚，CO2，SO2，氨，水1929年美国Midgley发现了Freon1974年美国Molina和Rowland发现部分Freon消耗臭氧1987年UNEP蒙特利尔议定书20101993年HCFC限用----禁用20301.3制冷技术发展简史1954造出第一台制冷压缩机（活塞式，氨）1966溴化锂吸收式制冷机1966离心式制冷机（丙烯）1967蒸气喷射式制冷机1971螺杆式制冷机1976全封闭式制冷压缩机1980’s滚动转子式制冷压缩机1993涡旋式制冷压缩机1.3.2我国制冷技术发展简史1.3制冷技术发展简史2011年12月格力造出中国第一台直流变速离心式冷水机组:全球首台双级高效变频离心式冷水机组

COP=6.73IPLV=11.2

拥有完全的自主知识产权！国际领先水平！2018年发布中国首台全直流磁悬浮冷水机组！1.3制冷技术发展简史技术地位与发展1999年全世界最著名科学家评出：

20世纪对人类社会产生重大影响的20项科学技术，“制冷空调技术”排在第10位。2000年以来：中国是制冷技术大国，正在向制冷技术强国阔步前进.制冷设备制造规模日益扩大，制冷技术水平已是国际水平，有些方面已达国际先进水平.1.4制冷量的单位及换算第2章制冷剂、载冷剂和润滑油>2.1制冷剂按标准沸点分类

1、高温（低压）制冷剂，tB>0°C，Pc≤0.3MPa，R11，R113，R1142、中温（中压）制冷剂，tB=0~-60°C，

Pc=0.3~2MPa，R12，R22，R717，R2903、低温（高压）制冷剂，tB<-60°C，Pc=2~4MPa，R13，R14，R1702.1.1制冷剂的种类及其编号方法2.1制冷剂无机化合物、烃类、卤代烃以及混合工质1、无机化合物：R7（整数分子量）NH3－R717CO2－R744H2O－R7182.1制冷剂制冷剂的种类和表示方法2、氟利昂饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称多为甲烷和乙烷的衍生物H少，可燃性降低F多，对人体越无害，对金属腐蚀性小Cl多，大气压下ts升高，消耗臭氧含水，冰塞，镀铜2.1制冷剂2、氟利昂CmHnFxClyBrz

n+x+y+z=2m+2

代号：R（m－1）（n＋1）（x）B（z）二氟二氯甲烷：CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12二氟一氯甲烷：CHF2Cl

m=1,n=1,x=2R22三氟一溴甲烷：CF3Br

m=1,n=0,x=3,z=1R13B1四氟乙烷：C2H2F4m=2,n=2,x=4R1342.1制冷剂3、烃类（碳氢化合物）烷烃：饱和碳氢化合物，代号同氟利昂甲烷CH4R50乙烷C2H6R170丙烷C3H8R290丁烷C4H10R600异丁烷

R600a乙烯C2H4R1150乙醚R610丙烯C3H6R1270CmHnFxClyBrz

R（m－1）（n＋1）（x）B（z）

2.1制冷剂4、混合工质两种或两种以上制冷剂按一定比例相互溶解而成共沸混合物：与单纯制冷剂性质相同相变过程，气液相成分相同代号R5xx按使用先后顺序R500～R507R502：48.8%R22和51.2%R1152.1制冷剂4、混合工质（非共沸）非共沸混合工质：R4xxR410AR32/125(50/50)R407CR32/125/134a(23/25/52)2.1制冷剂作用：制冷系统的工作流体，“血液”循环流动－自身热力状态循环变化－与外界发生能量交换

冷凝－放热

制冷剂要相变－基本要求

蒸发－吸热2.1.2对制冷剂的要求2.1制冷剂1.热工性能(1)压力适中在使用温度下冷凝压力Pc

Pc

≤12～15bar蒸发压力Pe

适中Pe

B（大气压力）Pc/Pe

适中，活塞式：Pc/Pe

≤8~102.1制冷剂(2)单位制冷量适中制冷装置Q0＝mq0=vqv大型装置，q0和qv大，m及v小，压缩机尺寸小小型装置，qv适当小一些1.热工性能2.1制冷剂2.1制冷剂1.热工性能(3)单位理论压缩功和单位容积压缩功要小，循环性能要高。(4)等熵压缩终了温度t2不太高，以免润滑条件恶化（润滑油粘性降低，结焦）或制冷剂自身在高温下分解。2.1制冷剂2.物理化学性质(1)与润滑油的溶解性溶解性与制冷剂状态、制冷剂和润滑油各自成分及种类有关。1）难溶油或微溶油与润滑油共存时，有明显分层，油易分离出来，如氨，CO2，R13，R14，R115等2.1制冷剂(1)与润滑油的溶解性2）有限溶油高温时无限溶油低温时分层：贫油层（富含制冷剂）富油层（富含油）如R22、R114、R152和R5023）完全溶油：与油溶解成均匀溶液，无分层现象。如R11、R12、R21、R113、R500等2.1制冷剂(1)与润滑油的溶解性溶油性与温度有关。温度变化时，完全溶油与有限溶油可以相互转化。制冷剂与润滑油的溶解性对制冷装置有利也有弊。2.1制冷剂⊙溶油性利弊分析溶油性好运动表面形成良好的润滑条件不影响传热改变制冷剂ts=f(ps)性质，ts

升高，制冷效果下降。降低润滑油粘度。沸腾时泡沫多，蒸发器液面不稳定。2.1制冷剂2.物理化学性质(2)溶水性溶水性差的缺点：“冰堵”（“冰塞”）溶水性强的问题：“水解腐蚀”所以，制冷剂含水量应严格控制(3)导热系数、换热系数大：减少传热面积(4)粘度、密度小：耗功小，管道直径小(5)对金属及其他材料无腐蚀及浸蚀作用(6)有化学稳定性，不燃、不爆，不分解。2.1制冷剂制冷剂的安全性分类

2.1制冷剂制冷剂的毒性危害程度分类2.1制冷剂制冷剂的燃烧性危害程度分类2.1制冷剂3.环境友好性能(1)对人体健康无害，无毒，无臭，无刺激气味毒性级别：豚鼠在制冷剂蒸气中发生生理变化而定1-6。NH3：2级，R22：5级(2)不破坏大气环境，或对大气危害小(3)容易获得，价廉2.1制冷剂环境友好性能参数消耗臭氧层潜值（OzoneDepletionPotential,ODP）全球变暖潜值（GlobalWarmingPotential,GWP）大气寿命（排放到大气层的制冷剂被分解一半时所需要的时间，AtmosphericLife）等。2.1制冷剂变暖影响总当量TEWI变暖影响总当量TEWI（TotalEquivalentWarmingImpact）综合考虑了制冷剂对全球变暖的直接效应DE和制冷机消耗能源而排放的CO2对全球变暖的间接效应IE。2.1制冷剂国际认可的条件

LCGWP+LCODP×105≤100 其中：LCGWP=[GWP·(Lr×N+α)·Rc]/N

LCODP=[ODP·(Lr×N+α)·Rc]/N

2.1制冷剂1834乙醚，低温Pe<B，漏入空气易爆1866，Windhausen，CO2，使用温度下压力高（Pc＝80MPa）1870，CarlLinde，NH3，气味，安全性大型制冷机用1874，RaulPicte，SO2，毒性大，腐蚀2.1.3CFCs及HCFCs的淘汰与替代2.1制冷剂1929－1930，ThomesMidgley，R12最早使用1974年，发现大气O3层破坏的化学机理80年代，科学确定CFC（氯氟烃）是引起O3破坏和温室效应的危害物质。1987年蒙特利尔议定书90年代HCFCHFC2.1制冷剂2.1制冷剂2.1.4常用制冷剂的性能R717沸点

-33.3℃R22-40.8℃R12327.9℃R134a-26.2℃R125-48.6℃R32-51.8℃R407C泡点-43.8，露点-36.7℃（非共）R410A泡点-51.6，露点-51.5℃（近共）2.1制冷剂2.1.4常用制冷剂的性能R717沸点

-33.3℃R22-40.8℃R12327.9℃R134a-26.2℃R125-48.6℃R32-51.8℃R407C泡点-43.8，露点-36.7℃（非共）R410A泡点-51.6，露点-51.5℃（近共）2.1制冷剂常用制冷剂-R222.1制冷剂市场供应2.1制冷剂R134a化学名称：四氟乙烷分子式：C2H2F4分子量：102.03沸点：-26.26℃凝固点：-96.6℃临界温度：101.1℃临界压力：4067KPaODP:0GWP:0.29安全性：A12.1制冷剂R134a2.1制冷剂R1232.1制冷剂R717历史悠久，应用广泛，中温制冷剂氨的分子式：NH3标准沸点：-33.3℃凝固点：-160℃临界温度：132.4℃临界压力：11.35MPaODP:0GWP:0蒸发潜热：5276KJ/Kg6倍R222.1制冷剂R404A2.1制冷剂R407CR32/R125/R134a,23﹪/25﹪/52﹪三元非共沸混合制冷剂标准沸点-43.77℃(-51.8/-48.6/-26.2℃)替代R22，房间空调器，小型制冷机组2.1制冷剂R410AR32/R125,50﹪/50﹪,-51.8/-48.6℃二元近共沸混合制冷剂标准沸点-51.56℃替代R22，多联机、房间空调器2.2载冷剂高于0℃：水（空调冷冻水）低于0℃：盐水溶液；有机化合物水溶液盐水溶液：氯化钠水溶液氯化钙水溶液有机化合物水溶液：乙烯乙二醇水溶液；丙三醇水溶液；甲醇2.2载冷剂2.3润滑油2.3.1润滑油的作用作用：减少摩擦，降低能耗；带走摩擦热，保护运动件；密封间隙，防止渗漏；油压推动，调节负荷。2.3润滑油种类：矿物油

MO，4种；合成油，常用4种。2.3.2润滑油的种类2.3润滑油2.3润滑油聚稀烃乙二醇油

PAG烷基苯油

AB聚酯类油

POE聚醚类油

PVE2.3润滑油应用：粘度等级；制冷剂的溶油性粘度等级分为5级：

N15，N22，N32，N46，N68制冷剂的溶油性：f（t）2.3.3润滑油的选用2.3润滑油第3章蒸气压缩式制冷循环>3.1理想制冷循环3.1理想制冷循环理想制冷循环就是逆卡诺循环：两个等温过程+两个等熵过程等温蒸发等熵压缩等温冷凝等熵膨胀3.1理想制冷循环膨胀机压缩机蒸发器冷凝器3214吸热放热消耗功获得功3.1理想制冷循环

逆卡诺循环循环过程

每一制冷循环，1kg制冷剂从低温热源传给高温热源的总热量为：制冷系数为：3.1理想制冷循环

理想制冷循环所消耗的功量：制冷量：制冷系数：

被冷却物温度的变化比冷却剂温度的变化对制冷系数的影响要大：3.1理想制冷循环

逆卡诺循环制冷机有下列特点：（1）所有过程都是在可逆条件下进行的。即两个热源（高温热源Tk、低温热源T0）与制冷剂之间的传热都是在无温差条件下进行的；所有的压缩、膨胀及制冷剂的流动等过程无摩擦，内部无涡流或扰动。（2）逆卡诺循环制冷系数只与T0和Tk有关，而与制冷剂无关。（3）在T0和Tk之间的制冷循环中，逆卡诺循环的制冷系数最大。（4）逆卡诺循环的制冷系数随着T0的升高或Tk的降低而增加，并可证明，T0对制冷系数的影响比Tk大。3.1理想制冷循环

利用制冷循环获得供热效果的装置称为热泵，热泵的经济性用供热系数μ表示。制冷：制热：3.1理想制冷循环

劳仑兹循环

从冷源吸收的热量：向热源放出的热量：制冷系数：传热有温差的理想制冷循环---劳仑兹循环3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算理论制冷循环3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算四大部件的作用压缩机:从蒸发器中抽气，以维持蒸发器中一定的温度；压缩制冷剂蒸气；在制冷系统中输送制冷剂。冷凝器:制冷剂在其中凝结，并放热，凝结热由介质带走。节流机构:使高压制冷剂液体变成低压制冷剂液体；调节蒸发器的供液量。蒸发器:制冷剂气化吸热，完成制冷过程。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算理论制冷循环过程的组成及特点等压蒸发+等熵压缩+等压冷凝+等焓节流

蒸发器压缩机冷凝器节流阀

有温差干压缩有温差绝热3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算理论制冷循环不同于理想制冷循环的三个特点：（1）用膨胀阀代替膨胀机；

（2）蒸气的压缩在过热区进行，而不是在湿蒸气区内进行；

（3）两个传热过程均为等压过程，并且具有传热温差。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算理论制冷循环有两部分损失：（1）节流损失。节流过程3--4是不可逆过程，制冷剂吸收摩擦热，产生无益气化，降低有效制冷能力。每1kg制冷剂蒸发所能吸收的热量减少量可用面积44'b'b4表示；（2）损失了膨胀功we。在制冷循环中每一千克消耗的功量就是压缩机的耗功量，比理想制冷循环多消耗功量we。可用面积034‘0表示。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算饱和液体线饱和蒸气线反之，饱和液体线的斜率愈大（即愈陡），节流损失愈小。有一些制冷剂，饱和蒸气线的斜率为正值，这时饱和循环的压缩过程在湿蒸气区，则无过热损失。饱和液体线斜率愈小（即愈平缓），则A2（A3）愈大，即这种制冷剂的节流损失（绝对值）大；饱和蒸气线斜率一般是负值，当斜率的绝对值愈小（即愈平缓），则压缩终点状态离饱和线愈远，A1愈大，排汽温度愈高，即过热损失（绝对值）愈大。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算注意过热损失、节流损失绝对值的大小对循环的制冷系数的影响并不很重要；更重要的是过热损失、节能损失占单位质量消耗功和单位质量制冷量的比重有多大。单位质量制冷量与消耗功与气化潜热的大小有关。过热损失、节流损失的相对值大小与汽化潜热有着关系3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算（1）压缩机吸入湿蒸气时，低温湿蒸气与热的汽缸壁之间发生强烈热交换，特别是与汽缸壁接触的液珠更会迅速蒸发，占据汽缸的有效空间，致使压缩机吸入的制冷剂质量大为减少，制冷量显著降低。（2）过多液珠进入压缩机汽缸后，很难立即气化，这样，既破坏压缩机的润滑，又会造成液击，使压缩机遭到破坏。湿压缩过程的两个缺点3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算实现干压缩过程的两种措施（1）采用可调节制冷剂流量的节流装置，使蒸发器出口的制冷剂为饱和蒸气或过热蒸气；（2）在蒸发器出口增设气液分离装置，气体制冷剂进入其中，速度降低，气流运动方向改变，使气流中混有较重的液滴分离并沉于分离器底部，再返回蒸发器，分离器上部的饱和蒸气则被吸入压缩机。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算hPT等温线P等压线S等熵线v等容线x=0x=0.1x=1h等焓线KP-h图的构成3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算压焓图上的六种线等压线PressurePLgP等焓线Enthalpyh等温线Temperature等熵线Entropy等容线Volume等干度线Quality饱和液体线SaturatedLiquid饱和蒸气线SaturatedVapor3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算R134aLgP-h图3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算R134aLgP-h图3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算R410ALgP-h图3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算R404A压焓图3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算应用工程热力学的P-H图→计算3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算（一）压焓图的应用蒸发器中等压吸热过程，单位质量制冷剂的制冷能力为：冷凝器中等压放热过程，单位质量制冷剂的冷凝负荷为：单位质量制冷剂被绝热压缩时，压缩机的耗功量为：节流前后，制冷剂的焓值不变，即：从压焓图上可以明显看出：3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算（二）蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算（1）制冷剂单位质量制冷能力q0和单位容积制冷能力qv式中ν1--压缩机入口气态制冷剂的比容，m3/kg。（2）制冷剂的质量流量Mr及体积流量Vr式中φ0--制冷系统的制冷量，kJ/s或kW。（3）冷凝器的热负荷φk3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算（4）压缩机的理论耗功率Pth（5）理论制冷系数εth（6）制冷效率ηR对于热泵系统，热泵的理论供热系数μth可简化为：供热效率3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

【例题1-1】某空气调节系统需冷量20kW，采用R22为制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环。已知：蒸发温度t0=4℃，冷凝温度tk=40℃，无再冷，而且压缩机入口为饱和蒸气，试进行制冷理论循环的热力计算。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

【解】根据已知工作条件，从R22压焓图上可查出各状态点的状态参数如下：状态点温度（℃）绝对压力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）14.00.5661406.51.74500.04159256.31.5336431.01.7450--340.01.5336249.71.1665--4‘4.00.5661204.71.0170.000788844.00.5661249.7--0.00988

计算状态点4的状态参数，需应用该压力下饱和液态点4’的状态参数，见上表。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算单位质量制冷能力单位容积制冷能力制冷剂质量流量3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算制冷效率制冷剂体积流量冷凝负荷压缩机理论耗功率理论制冷系数3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

【例题1-2】制冷量与工作条件如题1-1，如果制冷剂为R134a，试进行理论制冷循环的热力计算。

【解】根据已知工作条件，从R134a压焓图上可查出各状态点的状态参数如下：状态点温度（℃）绝对压力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）14.00.3377400.91.72500.06039244.11.0166423.81.7250--340.01.0166256.41.1905--4‘4.00.3377205.41.01950.000780444.00.3377256.4--0.016333.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

计算状态点4的状态参数，需应用该压力下饱和液态点4’的状态参数，见上表。单位质量制冷能力单位容积制冷能力3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算制冷剂质量流量制冷剂体积流量冷凝负荷压缩机理论耗功率理论制冷系数制冷效率3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算来自蒸发器进入压缩机的制冷剂蒸气是过热蒸气从冷凝器出来进入节流阀的制冷剂液体是过冷液体3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

【例题1-3】某空气源热泵机组的制热量为12kW，采用R410A为制冷剂。已知：蒸发压力为0.9MPa，冷凝压力为2.7MPa，再冷度为3℃，过热度为5℃，试进行热泵理论制热循环的热力计算。3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算

【解】根据已知工作条件，由于R410A是近共沸制冷剂（温度滑移很小），可近似地按单质制冷剂进行计算，从R410A压焓图上可查出各状态点参数如下：状态点温度（℃）绝对压力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵[kJ/(kg.K)]比容（m3/kg）1'3.90.9424.11.80870.0288118.90.9429.71.82900.029882'44.72.7426.51.72520.00846265.92.7460.51.82900.010693'44.72.7276.41.25290.001054341.72.7271.01.23600.0010334'3.80.9206.01.02200.000861843.80.9271.0--0.0091953.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算单位质量制冷能力单位质量冷凝负荷制冷剂质量流量制冷剂体积流量3.2蒸气压缩制冷的理论循环及热力计算供热效率蒸发器的吸热量压缩机理论耗功率理论供热系数3.3蒸气压缩式制冷循环的改善节流前过冷对制冷循环的影响把节流前的液体过冷是一种减少节流损失的方法。把饱和液体进一步冷却称过冷。过冷液体、过冷温度、过冷度的概念减少节流损失可以提高制冷系数过冷的方法：适当增加冷凝器的传热面积、增设专门的过冷设备、采用回热交换器3.3.1膨胀阀前液态制冷剂再冷却3.3蒸气压缩式制冷循环的改善过冷却后，单位质量制冷量增加了，增加量为△qe。单位质量消耗功没变循环的制冷系数增加液体过冷后，膨胀阀前液体不会汽化，有利于膨胀阀正常稳定工作。优点：缺点：增加设备费用一般只在大型系统中才增设过冷却器在小型系统中，一般用冷凝器来实现少量的过冷。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善qe、qv、ε每过冷1℃增加的百分率①制冷剂R134aR22R717qe、qv、ε每过冷1℃增加的百分数0.930.780.43注：te=-15℃，tc=30℃，tsc=25℃条件下。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善吸气过热对制冷循环的影响于饱和循环：压缩机吸入蒸气（简称吸汽）是饱和蒸气。过热循环：吸汽是过热蒸气。原因：（1）蒸发器中汽化后的饱和蒸气继续吸热而过热；（2）吸汽管（蒸发器到压缩机之间的管路）中吸热而过热（3）是利用吸汽来过冷却节流前的液体而过热。优点：少量过热保证压缩机不会吸入液滴，保证了压缩机的运行安全，并有利于

压缩机效率的提高。对制冷循环的制冷系数和单位容积制冷量的影响随制冷剂而异。

3.3蒸气压缩式制冷循环的改善吸汽过热的表示循环在p-h图上的表示循环在T-s图上的表示吸汽过热是等压过程

如果吸汽过热得到有用的制冷量吸汽过热而使排汽温度升高，升高多少与制冷剂的性质有关。单位质量制冷量增加量：单位压缩功为：单位质量制冷量为：吸汽过热使吸汽比容增加，循环的单位容积制冷量qv（qe／v1）也会有变化增加还是减少也与制冷剂性质有关。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善表1-4吸汽过热对ε、qv及排汽温度的影响制冷剂R717R22R502R134aε增减百分率，%-6.15-1.953.022.29qv增减百分率，%-6.62-1.973.992.70排汽温度t2/t1，℃140.3/101.884.7/53.566.5/37.365.1/36.2注：te=15℃、tc=30℃、吸汽温度为t1=15℃对R134a、R502、R12，吸汽过热可以使制冷系数、单位容积制冷量增加，排汽温度虽有增加，但并不高，显然吸汽过热是有利的。对R717，吸汽过热使制冷系数、单位容积制冷量下降，且排汽温度很高。显然，R717不宜使吸汽过热。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善ε、qv增减百分率的大小与过热度（吸汽温度和饱和温度之差）有关，过热度大，增减的百分率大，排汽温度升高也多；反之，过热度小，增减的百分率也小，排汽温度升高也少。过热所吸的热量是有用的制冷量当过热发生在吸汽管中吸收环境热量，是无效的制冷量，会使ε、qv下降。不管使用哪种制冷剂，都应对吸汽管路很好的保温，以避免这种无效过热。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善回热循环蒸发器中过热有限。可以用节流前液体对吸汽进行加热，以获得较大的过热度。吸汽所吸入的热量等于液体过冷所释放出来的热量：回热器的换热量应为：单位质量制冷量应为：吸汽过热不利的制冷剂，应当避免吸汽过热为了运行安全，一般吸气有少量过热度对于过热有利，应当尽量使吸气过热。在系统中增设回热器，使吸汽与节流前的液体进行热交换，吸汽过热，节流前的液体被过冷却。回热循环h4h1’h1h2h3’h33.3蒸气压缩式制冷循环的改善3.3.2回收膨胀功3.3蒸气压缩式制冷循环的改善

制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）决定于制冷要求。因此，在许多实际应用场合，（tc-te）或pc／pe很大。压缩比pc／pe太大所带来的问题有：（1）过热损失与节流损失大，导致制冷系数减小。（2）单位容积制冷量减小，势必要求有较大的压缩机。（3）排汽温度升高，导致压缩机润滑油粘度下降，润滑效果下降，功率消耗增加。（4）导致压缩机容积效率减小。当压缩比达到20左右时，往复式压缩机的容积效率接近于零，即压缩机吸不进汽体。为减少上述大压缩比条件下制冷所存在的问题的影响，可采用多级压缩制冷循环或复叠式制冷循环。3.3.3多级压缩制冷循环

双级压缩制冷循环是蒸发器出来的制冷剂蒸气经低压级压缩机压缩到中间压力后，再经高压级压缩机压缩到冷凝压力的制冷循环。根据其工作方式不同可分为两级节流完全中间冷却的双级压缩制冷循环、一级节流完全中间冷却的双级压缩制冷循环、一级节流不完全中间冷却的双级压缩制冷循环等。所谓两级节流是指从冷凝器进入蒸发器的制冷剂经过了两个膨胀阀实现两级节流过程，而一级节流则通过一个膨胀阀实现从冷凝压力节流到蒸发压力；完全中间冷却是指将低压级压缩机的排气冷却到饱和状态，然后进入高压级压缩机进行第二级压缩的过程，而不完全中间冷却则是低压级压缩机的排气未冷却到饱和状态，即高压级压缩机的吸气是过热状态。3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(1)两级节流完全中间冷却的双级压缩制冷循环3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(2)一级节流完全中间冷却的双级压缩制冷循环3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(3)一级节流不完全中间冷却的双级压缩制冷循环3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(4)双级压缩制冷循环的热力计算3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(4)双级压缩制冷循环的热力计算3.3蒸气压缩式制冷循环的改善(4)双级压缩制冷循环的热力计算3.3蒸气压缩式制冷循环的改善3.4蒸气压缩式制冷的实际循环3.4.1实际循环过程分析3.4蒸气压缩式制冷的实际循环3.4.2实际循环的性能参数3.5跨临界制冷循环3.5.1CO2跨临界制冷循环3.5跨临界制冷循环3.5.2CO2跨临界循环的改善3.5跨临界制冷循环3.5跨临界制冷循环3.5跨临界制冷循环3.6双级压缩制冷循环3.7复叠式制冷循环

对于R22、R717等常用制冷剂，受低温下性质的限制，即使采用双级或三级压缩制冷循环，也难于达到很低的温度。如受制冷剂凝固点（如R717的凝固点为-77.7℃）的限制而不能制取很低的温度；又如常用制冷剂在温度很低时的单位容积制冷量太小，因而不宜在很低温度下工作。复叠式制冷循环就可能获得很低的温度。这个系统由两个独立的制冷系统所组成—高温系统和低温系统。这两个独立的单级蒸气压缩式制冷系统由蒸发冷凝器（它既是高温系统的蒸发器，又是低温系统的冷凝器）联系在一起。高温系统中采用R22等常用的制冷剂，低温系统中用低温下有良好热力性质的制冷剂（如R13）。这种复叠式制冷循环目前常用在-60℃～-80℃低温试验设备或低温冰箱中。3.7复叠式制冷循环3.7.1复叠式制冷机循环系统3.7复叠式制冷循环3.7复叠式制冷循环复叠式制冷循环的热力计算可分别对高温部分及低温部分单独进行计算。计算中令高温部分的制冷量等于低温部分的冷凝热负荷加上冷损。计算方法与单级或两级压缩制冷循环的热力计算相同。复叠式制冷循环中，中间温度的确定应根据性能系数最大或各台压缩机压力比大致相等的原则。前者对能量利用最经济，后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高(即容积效率较大)。由于中间温度在一定范围内变动时对性能系数影响并不大，故按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度似乎更为合理。冷凝蒸发器传热温差的大小不仅影响传热面积和冷量损耗，而且也影响整台制冷机的容量和经济性，一般温差为5~10℃，温差选得大，冷凝蒸发器的面积可小些，但却使压力比增加，循环经济性降低。制冷剂的温度越低，传热温差引起的不可逆损失越大。蒸发器的传热温差因蒸发温度很低而应取较小值，最好不大于5℃。3.7.2复叠式制冷循环的热力计算3.7复叠式制冷循环3.7.3复叠式制冷机的起动与膨胀容器第4章制冷压缩机>4.1活塞式制冷压缩机4.1.1活塞式制冷压缩机的工作原理和特点气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。

工作原理：4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机

组成1.气缸体，2.曲轴，3.曲轴箱，4.连杆，5.活塞，6.排气管，7.排气腔，8.排气阀9.吸气阀10.吸气腔11.吸气管4.1活塞式制冷压缩机4.1.2活塞式制冷压缩机的分类1、按制冷量大小：小型：Q0≤60kW中型：60kW<Q0≤200kW（大型：Q0>200kW）2、按气体压缩的级数：单级压缩：Pe

Pc

一次压缩，空调制冷用单级多级压缩：Pe

Pc

多次压缩，Pe/Pc大的系统4.1活塞式制冷压缩机3、按气缸数及其排列型式气缸数：单缸：一个多缸：两个或两个以上气缸排列型式：卧式：气缸轴线水平直立式：气缸轴线垂直地面角度式：气缸轴线间成一定角度4.1活塞式制冷压缩机4、按压缩机与电动机的组合型式开启式：通过联轴器或皮带轮连接封闭式：压缩机与电动机密封在同一个壳体里半封闭式：气缸盖制成可拆卸的全封闭式：壳体接缝处焊死4.1活塞式制冷压缩机按密封方式：

开启式半封闭式封闭式4.1活塞式制冷压缩机按气缸布置方式分类：4.1活塞式制冷压缩机4.1.3活塞式制冷压缩机的主要零件结构812.5A100G型制冷压缩机机体气缸套及吸、排气阀组合件传动机构轴封能量调节机构润滑系统4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机1、机体机体：压缩机机身作用：用来安装和支承其它零部件及容纳润滑油组成：曲轴箱（1）、气缸体、气缸盖（11）及进排气管（12、8）等部件曲轴箱(crankcase)：机架作用，固定各个部件；容纳润滑油气缸体：其上镗有气缸孔，安装气缸套组件4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机工作原理：靠压差启闭2、气缸套及吸、排气阀组合件4.1活塞式制冷压缩机3、活塞及曲轴连杆机构传动机构：传递动力，对气体作功组成：曲轴、连杆及活塞曲轴：传递电机驱动力矩，承受各气缸的阻力负荷；轴身油道兼供输油连杆：将曲轴输出的能量传递给活塞，使活塞压缩气体活塞：与气缸组成可变封闭工作容积，气体在其中受到压缩4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4、轴封(mechanicalseal)密封曲轴穿出曲轴箱处间隙，防止泄漏端面摩擦式轴封：摩擦环式和波纹管式摩擦环式轴封：固定环、活动环、弹簧和两个橡皮圈波纹管式：曲轴直径<35mm，小型开启式4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.4能量的调节卸载方法：间歇工作(on-offcontrol)

能量调节装置能量调节装置组成(cylinderunloading)顶杆启阀机构：顶开吸气阀-执行机构油缸推杆机构：使气缸套外的转动环旋转-传动机构油分配阀：向油缸推杆机构分配润滑油-控制机构4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.5压缩机的润滑作用：1）减少磨损及摩擦耗功2）密封3）带走摩擦热4）向能量调节机构供油4.1活塞式制冷压缩机

图3-6油压启阀式卸载装置

(a)顶杆启阀机构；(b)油压推杆机构

1-油缸；2-活塞；3-弹簧；4-推杆；5-凸缘；

6-转动环；7-缺口；8-斜面切口；

9-顶杆；10-顶杆弹簧；11-油管4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.6活塞式制冷压缩机的总体结构与机组4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.7活塞式制冷机组4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.8活塞式制冷压缩机的热力性能上下止点余隙容积行程4.1活塞式制冷压缩机一、活塞式制冷压缩机的理想工作过程和理论输气量理想工作过程的4点假设1、没有余隙2、吸排气阀无压力损失3、制冷剂和气缸壁无热量交换4、无漏气损失气缸工作容积：Vg=D2L/44.1活塞式制冷压缩机在理想工作过程中，曲轴每旋转一圈，一个气缸吸入的低压气体体积Vg称为气缸的工作容积

m3

理论输气量

m3/s4.1活塞式制冷压缩机二.活塞式制冷压缩机的容积效率实际工作过程：

①压缩机的结构上，不可避免地会有余隙容积；

②吸、排气阀门有阻力；

③压缩过程中，气缸壁与气体之间有热量交换；

④气阀部分及活塞环与气缸壁之间有气体的内部泄漏。4.1活塞式制冷压缩机压缩机的实际输气量（排出压缩机的气体折算成进气状态的实际体积流量）与理论输气量的比值称为压缩机的容积效率，用ηv表示压缩机的实际输气量（VS）总是小于理论输气量（Vh）。实际输气量与理论输气量之比称为压缩机的输气系数。表示了压缩机气缸工作容积的有效程度，故也称压缩机的容积效率，其值小于1。4.1活塞式制冷压缩机余隙系数：V1与气缸工作容积Vg的比值称为余隙系数

相对余隙容积C=Vc/Vg，f(t0)；压力比P2/P1；多变指数m：氟利昂机1~1.05，氨机1.1~1.15

4.1活塞式制冷压缩机余隙系数：4.1活塞式制冷压缩机

节流系数：

4.1活塞式制冷压缩机230141’2’3’1’’V1VgVcVPP1P2△P1△P2实际工作过程△V1△V2V24.1活塞式制冷压缩机节流系数λp4.1活塞式制冷压缩机预热系数：λtλt等于状态a与状态b的气体比容之比开启式活塞制冷压缩机

封闭式活塞制冷压缩机

4.1活塞式制冷压缩机气密系数λl气密系数λl

一般约为0.95～0.98压缩机工作过程中，存在部分蒸气从高压侧向低压侧的泄漏，造成实际输气量减少。λl与压缩机的结构、加工质量、零部件磨损程度、压缩机的运行工况等因素有关。4.1活塞式制冷压缩机实际工作过程

容积效率

4.1活塞式制冷压缩机图3-15高速活塞式制冷压缩机余隙系数和容积效率（R22，相对余隙容积C=0.045）多变指数m：氨1.28；氟利昂1.184.1活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机的功率轴功外界输入功电机配用功率压缩功摩擦功油泵功压缩机对蒸气作的功，这部分功率也称为指示功率，用Pi来表示；克服机件摩擦消耗的功率称为摩擦功率，用Pf表示；驱动油泵的功率常不单独计算，通常包含在摩擦功率中。因此有轴功Ps=Pi＋Pf4.1活塞式制冷压缩机压缩机的耗功率PekWkWkW4.1活塞式制冷压缩机压缩机配用电动机的输出功率压缩机的轴功率Pe；电动机输出功率Pout4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机配用电动机输出功率Pout

Pout

kW

4.1活塞式制冷压缩机4.1.9性能曲线与工况4.1活塞式制冷压缩机压缩机的名义工况蒸发温度，吸气温度，冷凝温度，再冷温度，压缩机工作的环境温度。名义工况的用途标定压缩机的容量，比较压缩机的性能4.1活塞式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2.1滚动转子式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机工作过程位置IIIIIIIVV进气腔吸气吸气吸气吸气吸气结束排气腔压缩压缩开始排气排气结束与进气腔连通4.2回转式制冷压缩机工作容积及气体压力随转角的变化4.2回转式制冷压缩机滚动转子式制冷压缩机—特点吸气、压缩和排气三个过程，是在一个主轴旋转两圈完成；滑板与吸气空口、排气孔口之间必须有空档角α和γ;滚动转子式压缩机的零件少，特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻。振动小，运转平稳，成本低，可靠性较高。主要用于批量大的房间空调器、冰箱和商业用制冷设备4.2回转式制冷压缩机4.2.2涡旋式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机特点效率高：吸气、压缩和排气过程基本是连续进行；振动小、噪声低。结构简单，可靠性高；4.2回转式制冷压缩机4.2.3螺杆式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的工作原理及特点4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的特点---优点4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的特点---缺点4.2回转式制冷压缩机

能量调节4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3.1离心式制冷压缩机概述1.离心式制冷压缩机的特点与活塞式制冷压缩机相比，离心式制冷压缩机有何特点特点-----优点；缺点适用场合-----选用4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特点---优点COP高，IPLV高4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特点---缺点4.3离心式制冷压缩机适用场合：离心式制冷压缩机适用于制冷量大的空调制冷系统制冷剂：R123(R11)，R134a，R22

4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机

工作原理利用离心力作用，通过气体动能的改变来提高气体的压力。做功----增大动能----转化压力能4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特性分子量越大，所需能量头越小。4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机

能量调节变速调节50%~100%

进口导流叶片调节25%~100%

进口截止阀调节60%~100%

旁通调节4.3离心式制冷压缩机4.3.2空调用离心式制冷机组4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3.3离心式制冷机组的特性曲线4.3离心式制冷压缩机4.4磁悬浮制冷压缩机4.4.1磁悬浮轴承磁悬浮轴承应用于制冷领域在传统的蒸气压缩式制冷冷水机组是由最基本的四大部件(压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器)，再加上一些用于改善制冷循环运行条件和性能的辅助设备所构成的。在这些设备中，压缩机是输入机械功让低温低压的气态制冷剂提升压力，以完成制冷剂在高温下放热的过程，进而实现制冷循环的周而复始。因此，压缩机是核心设备，相当于整个系统的“心脏”，而压缩机的运行效率也直接影响整个机组的性能。在中央空调应用场合，传统的主要有三大类型的制冷压缩机，即活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。离心式压缩机属于速度型压缩机，它是用高速旋转的叶轮让制冷剂获得动能，再使制冷剂在流通面积逐渐增大的蜗壳管中流出，把大部分动能变为压力能。在传统的离心式压缩机中，机械轴承是必需的部件，并且需要有润滑油及润滑油循环系统来保证机械轴承的工作。磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。与传统的轴承相比，磁悬浮轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无须润滑、无油污染等优点，特别适用于高速场合。4.4磁悬浮制冷压缩机4.4.2磁悬浮冷水机组与传统离心式冷水机组相比的特点WMC卓越的部分负荷效率McQuay—WMC的IPLV值=11.1;

McQuay—PFS的IPLV值=8.5;其他品牌—IPLV值=7.4部分负荷COP超过13，远高于其他两款行业内最高效率的螺杆机，节能超过30%280RT同冷量机型比较（AHRI工况下）4.4磁悬浮制冷压缩机McQuay磁悬浮离心式冷水机组4.5压缩机的热力性能活塞式制冷压缩机的工作特性压缩机的名义工况蒸发温度，吸气温度，冷凝温度，再冷温度，压缩机工作的环境温度。名义工况的用途标定压缩机的容量，比较压缩机的性能4.5压缩机的热力性能制冷量：Φ0kw如果制冷剂单位容积制冷能力为qvkJ/m3，则活塞式制冷压缩机的制冷量为压缩机制冷量4.5压缩机的热力性能指示功率Pi

；摩擦功率Pm

指示效率ηi摩擦效率ηm效率4.5压缩机的热力性能4.5压缩机的热力性能压缩机的性能系数COP对开启式制冷压缩机对封闭式制冷压缩机4.5压缩机的热力性能影响制冷量的主要因素图3-16冷凝温度的影响图3-17蒸发温度的影响第五章制冷换热设备

制冷换热设备第一讲蒸发器Evaporator第二讲冷凝器Condenser第三讲其他换热设备Otherheatexchangeequipment

制冷换热设备

冷凝器和蒸发器是重要的热交换设备，其传热效果直接影响制冷装置的重量、性能及运行经济性。本章内容：

介绍常用的几种冷凝器和蒸发器的工作特点，结构形式和选择计算方法。制冷换热设备

第一讲

蒸发器Evaporator蒸发器的种类、基本构造和工作原理影响蒸发器换热的因素蒸发器的设计计算5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理

蒸发器的作用：制冷系统的吸热设备，制取和输出冷量。蒸发器的种类：按照供液方式满液式：立管式、螺旋管式和卧式壳管式非满液式：干式壳管式、直接蒸发式（直接膨胀式）、冷却排管。循环式淋激式按照被冷却介质的种类：冷却液体载冷剂的蒸发器冷却空气的蒸发器5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理1、卧式壳管式蒸发器特点:构造简单，结构紧凑，体积小，便于操作维护传热性能好水或盐水为载冷剂，可实现封闭循环，特别是减轻盐水对管道和设备的腐蚀。优点：缺点：制冷剂充装量大液体静压力对蒸发温度影响较大冷冻水温≥4~5℃对氟利昂系统，要采取一定回油措施。5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理P0teR22R717-101.70.4-303.31.1-609.54.51m深处蒸发温度的升高值制冷剂液体静压力对蒸发温度的影响5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理2、干式蒸发器

dryexpansionevaporator工作过程：制冷剂在管内气化，载冷剂在管外降温特点：制冷剂充装量少，约为管内容积的35－40％管内流速≥4m/s，保证带油回压缩机载冷剂热稳定性好，冷冻水温可低为1～2℃制冷剂在管内分配不均匀优点：缺点：5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理3、水箱式蒸发器直立管式：氨螺旋管式：氨蛇管式：氟利昂蒸发管组浸放于水或盐水箱中工作进程：特点：充水量大，热稳定性好，适用空调喷水室体积大盐水敞开空气中，对金属腐蚀大分类：按蒸发管组型式5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理用水作为载冷剂可冷却到1℃，适用于空调系统；用盐水作为载冷剂，可冷却到-10～-20℃，适用于制冰或食品冷藏加工。5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理

5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理制冷剂在管内气化，冷却管外空气工作过程：分类：二、冷却空气的蒸发器空调机组，分体机的室内机，冷风机冷却排管：管外空气自然流动可分为墙排管、顶排管及搁架式排管。直接蒸发式表面冷却器（直膨式表冷器）管外空气被风机强迫流动

5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理氨及氟利昂冷风机用蒸发器的不同制冷剂氨氟利昂管材Φ15~Φ38光管Φ7～Φ18紫铜管翅片0.5～1mm钢片0.3～0.4mm铝片或铜片翅距8～10mm2～4mm供液方式下供液、上回气上供液、下回气5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理

5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理

5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理分液器的作用分液头：保证各路制冷剂状态相同毛细管：保证各路制冷剂流量相同设置位置：蒸发器供液前冷风机的蒸发器由多根并联的蛇形管组成作用：5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理

5.1蒸发器的种类、基本构造和工作原理5.2影响蒸发器换热的因素蒸发器内的沸腾换热水平管外大空间沸腾换热（满液式卧式壳管蒸发器）

对流沸腾，泡态沸腾和膜态沸腾肋管外的沸腾换热大于光管管束外的沸腾换热大于单管2000≤Ψ≤6000沸腾换热与制冷剂物性有关制冷剂中含油量影响沸腾换热蒸发器的传热分析5.2影响蒸发器换热的因素管内沸腾换热（冰箱式蒸发器、冷却液体干式蒸发器直接蒸发式空气冷却器）垂直管内沸腾换热水平管内沸腾换热湿壁区、蒸干区和过热蒸汽区

5.2影响蒸发器换热的因素表面结露表面结霜载冷剂在蒸发器中的换热液体载冷剂——对流换热系数空气：结露（低于露点温度）和结霜（低于凝固点）5.2影响蒸发器换热的因素蒸发器的传热分析传热过程：制冷剂侧换热－传热表面污垢热阻－被冷却介质侧换热沸腾换热－泡状沸腾与气泡大小及速度有关影响制冷剂液体沸腾换热的因素1、制冷剂液体物理性质

热导率、密度、粘度和表面张力。5.2影响蒸发器换热的因素1、制冷剂液体物理性质热导率大，传热方向热阻小，换热强。密度和粘度小，液体易受扰动，对流运动强烈，与传热壁面接触多，沸腾强烈。密度和表面张力大，气泡直径大，单位时间气泡生成少，换热弱。氟与氨比，热导率小，密度、粘度及表面张力大，因此其沸腾换热系数小。5.2影响蒸发器换热的因素2、制冷剂液体润湿能力润湿能力强，气泡根部细小，易脱离传热表面，沸腾换热系数大。氨比氟利昂润湿能力强。3、制冷剂沸腾温度沸腾机理：气泡在传热表面生成，长大，脱离壁面，浮升及破裂。气泡离壁直径取决于浮力及表面张力的平衡。浮力及表面张力与饱和温度下气相和液相密度差有关，进而与蒸发温度有关。5.2影响蒸发器换热的因素3、制冷剂沸腾温度沸腾温度越高，饱和气液密度差越小，气化更迅速，沸腾换热越强。4、蒸发器构造的影响蒸发器有效传热表面是与液体接触部分。肋片管沸腾换热大于光管。保证液体制冷剂进入蒸发器。5、制冷剂含油对沸腾换热的影响与含油浓度有关。5.3蒸发器的设计计算蒸发器的设计计算基本传热公式Q＝KF△tm对数平均温差的计算△tmax和△tmin分别为冷热流体的最大与最小温差属表面式换热器

5.3蒸发器的设计计算直接蒸发式空气冷却器的计算方法直接蒸发式空气冷却器表面与湿空气之间的热湿交换直接蒸发式空气冷却器的冷却效率直接蒸发式空气冷却器的传热系数析湿系数：总换热量与显热换热量的比值传热系数冷却面积计算5.3蒸发器的设计计算传热系数K的选取常用蒸发器的K确定实际设计传热面积计算出的传热面积基础上再考虑10－15％的裕量后的面积5.3蒸发器的设计计算5.3蒸发器的设计计算

第二讲

冷凝器Condenser冷凝器的种类、基本构造和工作原理影响冷凝器换热的因素冷凝器的设计计算5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

放热Qc＝Q0＋Pi

冷凝器的种类：水冷式：循环冷却水，冷却塔和冷却水池、水泵等空气冷却式（风冷式或空冷式）：直通式，水一次流过蒸发式：制冷剂在管内冷却并凝结自然对流和强迫对流式两种冷凝器的作用：制冷剂冷却－凝结－过冷5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

一、水冷式冷凝器

water-cooledcondenser卧式壳管式冷凝器(closedshellandtubecondenser)构造：外壳+管板+管束工作过程：水走管内~制冷剂蒸气在管外凝结特点：结构紧凑、室内安装、传热系数大、冷却水耗量少。缺点：水质要求高，水流动阻力较大适用任何制冷剂的制冷系统5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

卧式壳管式冷凝器构造5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

管子壳体管板5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

立式壳管式冷凝器（openshellandtubecondenser.）适用大中型氨制冷系统和卧式相比：构造：垂直安装，无端盖工作过程：制冷剂与冷却水的流动方式相同特点：优点：露天安装、水质要求不高、可在运行中清洗水管。缺点：传热系数小、冷却水耗量多、体积大、灰尘易落入。

5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

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套管式冷凝器(tube-in-tubecon.)

适用小型氟利昂空调机组，且单机制冷量小于25kW。构造：不同直径的管子套在一起工作过程：制冷剂与冷却水的流动方式相同特点：

优点：实现理想逆流换热，套放在压缩机上，节省占地。缺点：后部积存凝结液体，传热面未充分利用；单位传热面积的金属消耗量大。5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

套管式冷凝器5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

套管式冷凝器5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理

焊接板式冷凝器构造：一组不锈钢波纹金属板叠装焊接而成，内部有冷、流体通道；工作过程：冷却水下进上出，制冷剂蒸汽从上面进入，冷凝后的液态制冷剂从下面流出；优点：体积小、重量轻、传热效率高、可靠性好、加工过程简单（传热系数可达2000~4650W/(m2.K)，是壳管式换热器的2~5倍）缺点：主要消除不凝性其他的存在；水质要求高，容易产生结垢、堵塞问题5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理5.4冷凝器的种类、基本构造和工作原理二、风冷式冷凝器管外空气流动方式:

空气作用：带走制冷剂冷却和冷凝放出的热量适用场合：