制冷系统知识培训

第1页共68页制冷系统知识培训1.制冷形式 21.1.概述 2??压缩式制冷 2????相变制冷 4????吸收式制冷 5????半导体制冷 9????热电制冷 1.7.吸收式制冷 1.8.涡流制冷 1.9.吸附制冷 1.10.气体膨胀制冷——喷射式制冷 1.10.1.气体膨胀制冷 1.10.2.喷射式制冷 2.制冷循环动态图 202.1.理论循环 202.2.过冷循环 2.3.过热循环 2.4.回热循环 273.压焓图、温熵图动态图 3.1.蒸发温度的影响 303.2.冷凝温度的影响 3.3.过冷循环温熵图分析 3.4.双级压缩压焓图 3.4.1.概述 323.4.2.一级节流，中间完全冷却的双级压缩制冷循环 353.4.3.一级节流，中间不完全冷却的双级压缩制冷循环 3.4.4.两级节流，中间完全冷却的双级压缩制冷循环 3.4.5.两级节流，中间不完全冷却的双级压缩制冷循环 3.4.6.经济器系统介绍 3.4.7.闪蒸器系统 403.5.复叠式压缩机温熵图 41第2页共68页4.中央空调系统 454.1.水冷系统 4.1.1.概述 4.1.2.冷冻水循环系统 474.1.3.冷却水循环部分 474.1.4.主机 4.2.风冷系统 4.3.热泵型分体壁挂机 4.4.地(水)源热泵系统 4.5.户式新风 4.6.1.概述 4.6.2.多联机系统的节能效果显著 4.6.3.多联机系统能有限节省建筑空间 4.6.4.多联机系统的施工安装方便、运行可靠 4.6.5.多联机系统能满足不同的工况的房间 4.7.太阳能系统 4.8.双效溴化锂吸收式制冷系统 常见的制冷方法有相变制冷、热电制冷、气体膨胀制冷和涡流制冷等。根据热力学定律，为了实现热量转移过程，需要消耗一定的外界能量作为补偿，使制冷剂在更低的温度下连续不断地从被冷却物体中吸收热量，达到制冷的目的。目前研究比较多的制冷方法有相变制冷、热电制冷、气体膨胀制冷、涡流制冷、吸附制冷等几大类。压缩式制冷压缩式制冷机是依靠压缩机提高制冷剂的压力以实现制冷循环的。制冷机由压缩机、冷凝器(凝汽器)制冷换热器(蒸发器)膨胀机或节流机构和一些辅助设备组成。压缩机)蒸发器压缩式制冷知乎@曾能现动钢铁识压缩式制冷依靠压缩机提高制冷剂的压力以实现制冷循环的制冷机，按所用制冷剂的种类不同，压缩式制冷机分为气体压缩式制冷机和蒸气压缩式制冷机两类。蒸气压缩式制冷机分氨制冷机和氟利昂制冷机等，气体压缩式制冷机分为空气制冷机和氦气制冷机等。第4页共68页1)物质有3种集态：气态、液态、固态。物质集态的改变称为相变，在相变过程中，由3)反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡，这种状态称为饱和状态从容器中抽出，液体就必然要再汽化出一部分蒸气来维持平液体汽化时要吸收汽化潜热，热量来自被冷却对象，只要液体可使被冷却对象的温度降低或者使它维持在环境温度下的某一续进行，必须不断地从容器中抽走制冷剂蒸气，再不断地将第5页共68页法将蒸气抽出，再令其凝结为液体后返回到容器中，就能满足这冷凝过程可以在常温下实现，需要将制冷剂蒸气的压力提高到常温下的饱和压力，这样，制又在常温和高压下凝结，向环境温度的介质排放热量。凝高，返回容器之前需要先降低压力。由此可见，液体蒸发制冷循环必须具备以下4个基本过程：制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气，将低压蒸气抽出并提高高压蒸气冷凝为高压液体，高压液体再降低压力回到吸收式制冷吸收式制冷系统知乎@警能死动朝获第6页共68页第7页共68页第8页共68页NH₃+H₂ONH₃+H₂O20世纪60年代，美国、日本和前苏联能够利用廉价的天然气，而我国则能利用丰富的吸收式制冷技术进入了蓬勃发展的阶段。1973年中东石油危机推动了能源利用技术的发展，使利用低品位热能的吸收式热泵技术、热一电一冷联产技术等吸1987年，关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书签订以后，由于吸收式制冷技术可采用对环境无破坏作用的天然制冷剂，而氨作为一种天然工质，其臭氧层损耗潜能值(Ozone格低廉，是HCFC—22的30%,机组能效高，运行费用低等，氨一水工质对得到了科技界的机进入了商业化开发阶段，蒸汽型和热水型吸收式机组在余热利用、第9页共68页个部分分别装在两个圆柱形筒内。冷凝器和发生器装在上部圆筒内吸收式制冷以自然存在的水或氨等为制冷剂，对环境和大气臭氧层无害；以热能为驱动能源，除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热整套装置除了泵和阀件外，绝大部分是换热器，运转安静，在当前能源紧缺，电力供应紧张，环境问题日益严峻的形势下，称热电制冷器。用导体连接两块不同的金属，接通直流电，则一个接热电式制冷----基本热电偶知乎@智能灵动钢铁缺第10页共68页热端热端十d型半导体纯金属的热电效应很小，若用一个N型半导体和一个P型半导体代替金属，效应就大得单级热电堆可得到大约60℃的温差，即冷端温度可达-10~-20℃。增加热电堆级数即可第11页共68页知乎@智能灵动钢铁快P2)半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。第12页共68页第13页共68页6)半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷第14页共68页础级版三管带热均造回础级版三管带热均造回螺丝40风扇隔热垫夹具铝条鳍片知乎@智能灵动钢铁供里面是A货12706网罩第15页共68页3)实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测4)专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、5)日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子第16页共68页制冷效果主要取决于两种材料的热电势。纯金属材料的导电性和弱，制冷效率很低(不到1%)。半导体材料具有较高的热电势，可以做小型热电制冷器。热电制冷原理，如图。把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件连成小型热电制冷器。成热下面接头的电流方向是P—N,温度上升，并且放热，形成热端。因为每对各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温第17页共68页冷端TPn热电制冷器的结构和机理显然不同于液体蒸发制冷而且必须使用直流电源，因此变压整流装置往往不可避免，增加热电制冷不宜大规模使用。但由于它的灵活性强，使用方涡流冷却效应的实质是利用人工方法产生漩涡，使气根据试验，当高压气体的温度为室温时，冷气流的温度可达-50~-100~130℃。控制阀用来改变热端管子中气体的压力，因而可调节两部分气流的流量比，从其主要缺点是效率低。涡流管只宜用于那些不经常使用的小原理及喷射器来降低涡流管冷气流的压力，不仅可以冷剂气体具有吸附作用，而且吸附能力随吸附剂温度的改变而不第18页共68页期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸：1)吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用；2)解吸时，释放出制冷剂气体，并使之凝为液体。吸附式制冷基本结构由太阳能集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门五个模块组成。吸附式制冷系统的运作机制为：在白天，集热器温度随着气温的升高而升高，制冷剂蒸发集热器中压力升高，气体进入冷凝器并冷凝、制成液体；在晚上，温度降低，吸附剂会吸收制冷剂蒸汽，蒸发器中压力降低，于是会有更多液体气化，蒸发中吸收热量降温。第19页共68页这种现象叫作节流。工程上由于气体经过阀门等流阻器件时，流实验发现，实际气体节流前、后的温度一般将发度的函数，而且也是压力的函数。大多数实际气体在室温下的节流过通过节流器件后温度降低，这种温度变化叫作正焦耳—汤姆逊效应喷射器喷射器冷水进口12C日冷水P7℃握蔽果膨胀网储液罐热水进口95℃|热水出口70℃冷凝器知平鱼習能责动钢铁快1)蒸汽喷射式制冷的设备结构简单，金属耗量少，造价低廉，运行可靠性高，使用寿命3)蒸汽喷射式制冷循环耗电量少，如果使用于有较多工业余汽的场合，能节约能5]用水作为制冷剂制取低温时受到水的凝固点的限6)蒸汽喷射器的加工精度要求较高，蒸汽喷射式制冷循环的2.制冷循环动态图2.1.理论循环第21页共68页第22页共68页2.2.过冷循环压缩机冷凝器蒸发器液体制冷剂的温度低于其压力所对应的饱和的液体温度称为第23页共68页制冷循环压-焓图环境温度35C莎乎砂整胞费司第24页共68页在饱和压力条件下，继续使饱和蒸气被加热，使其温度高于饱和热，这种状态下的蒸气称为过热蒸气，此时的温度称为过第25页共68页压缩在制冷系统中压缩机的吸气往往是过热蒸气，若忽略管道的微小压力损失，那么,压缩绝对压力机吸气温度与蒸发温度差值就是在蒸发压力下制冷剂蒸气的过热度。第26页共68页压缩机焓焓焓蒸发器内的压力为0.49MPa,则饱和温度为5℃。饱和状态的A-B间为5℃,A-B间冷媒第27页共68页量将会侵入，使温度继续上升(显热),譬如升至10℃。这时蒸发器出口温度比蒸发器内的温度高5℃。这种状态称为过热，我们称这时流出的冷媒有5℃的过热度。饱和气体气体过热度入口2.4.回热循环第28页共68页压缩机冷凝器回热器单级压缩蒸气制冷回热循环流程蒸发器吸热温度，减少凝汽器中被冷却水带走的热量2知乎@智能灵动钢铁侠Y3第29页共68页郎肯循环功和热的计算郎肯循环功和热的计算知乎@智能灵动钢铁体h2T知汤@智能灵动钢跌候第30页共68页但是，级数愈多，设备和管路愈复杂，而每增加一级抽气的获益愈少。不宜过多，通常电厂回热级数为3-8级。3.压焓图、温熵图动态图3.1.蒸发温度的影响蒸发温度指制冷剂在蒸发器中蒸发沸腾时的温度，它温度也是制冷系统中重要的参数。蒸发温度一般比所需水温低2-3℃,蒸发温度在理想状态下即是制冷温度，但是实际运行中制冷剂的蒸发温度比制冷的温度要稍低3到5度。通常情况下，蒸发温度越高，压缩机压比越低，效能第31页共68页压缩机系统的冷凝温度，是指制冷剂在冷凝器中冷凝时的温蒸汽压力即冷凝压力。对于水冷式冷凝器，冷凝温度一般比冷却水温高3-5℃,冷凝温度是制冷循环中主要运行参数之一，对于实际制冷通常情况下，冷凝温度越低，压缩机压比越低，效能制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，将液态制冷法，有利于系统制冷量的增加，实现过冷效果有以下3种方式：第32页共68页知乎@智罪灵动钢铁侠3.4.双级压缩压焓图3.4.1.概述双级压缩制冷循环按节流方式又可分为一级节流循环、两级节第33页共68页一一压缩机压缩机冷凝器液体中间冷却器过冷器两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环蒸发器压缩机如果低压级排气虽经冷却，但并未冷到饱和蒸汽状态时，称为中间不完全冷却。如果将高压液体先从冷凝压力Pk节流到中间压力Pm,然后再由Pm节流降压至蒸发压力Po,则称为两级节流循环。如果制冷剂液体由冷凝压力Pk直接节流至蒸发压力Po,则称为一级节流循环。第34页共68页一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环知乎@智能灵动钢铁使在空气源热泵当中，最常见的是喷气增焓系统，能够在低温下正常运行并且能力衰减非常小；喷气增焓系统中有经济器系统、闪蒸器系统；7知乎@督能灵动钢跌快储能箱第35页共68页在蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气，被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热第6章.双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环扬州大学能动学院建筑环境与设备工程教研蜜F@智能灵动我铁供第36页共68页中间冷却器冷静器中间冷却器冷静器燕发器燕发器m从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并进入冷凝器。冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。第37页共68页散热散热膨胀阀膨胀阀吸热压缩机室外机冷凝器蒸发器室内机液体气体空调原理示意图却器，被其中的制冷剂液体冷却成为饱和蒸气，同时中变为饱和蒸气，两者一起进入压缩机高压级，再次被压缩到冷凝压力pk。第38页共68页排气管排气管补气管高压腔低压腔变容压力连接管滑片于@智能灵动钢铁陕进入冷凝器并冷凝成饱和液体，经节流阀A降压到中间压力pm,并进入中间冷却器而分离成蒸气和液体两部分。在中间冷却器中，液体制冷剂的液体制冷剂的大部分则经节流阀B节流到蒸发压力p0,并进入蒸发器制取冷量，循环如注意：为了防止从中间冷却器出来的饱和液体在管路中闪发成第39页共68页3.4.5.两级节流，中间不完全冷却的双级压缩制冷循环来自蒸发器的制冷剂饱和蒸气被低压级压缩机吸入，压缩到干饱和蒸汽在管路中进行混合，两者一起进入压缩机高压级，再次被压缩到冷凝压力pk。离成蒸气和液体两部分。在中间冷却器中，液体制冷剂的液体制冷剂的大部分则经节流阀B节流到蒸发压力p0,并进入蒸发器制取冷量，循环如6m。知乎@智能灵动到致陕953743.4.6.经济器系统介绍与传统的单级蒸汽压缩制冷循环相比，喷气增焓系统济器(闪蒸器);其余部件同普通制冷系统。第40页共68页相换热面积，提高冷凝器的换热效率，蒸发温度和冷凝温度相差越-5′为制冷剂蒸气绝热节流过程，5'-1为制冷剂蒸气蒸发吸热过程，1-8为压缩机的压缩过第41页共68页(a)EBSC系统循环流程图3.5.复叠式压缩机温熵图h第42页共68页冷剂循环，然后将它们叠加起来，用高温级的制冷量来承担低第43页共68页复叠式制冷属于蒸汽压缩式制冷的一种特殊形式高温级中使用中温制冷剂，低温级中使用低温制冷剂海凝器海凝器高温压缩机诗凝基表器发!低温压缩机两级系统之间采用冷凝蒸发器衔接起来，高温级的中温制冷制冷剂在其中放热，与蒸发的中温制冷剂进行热交换后被冷凝成液体。第44页共68页知乎@智能灵动钢铁供从冷凝蒸发器出来的中温制冷剂蒸气带走低温制冷剂的第45页共68页知乎@警能灵动钢铁使要用三级复叠式制冷循环，最低蒸发温度可达-140℃。三级以上4.中央空调系统4.1.水冷系统4.1.1.概述水冷式中央空调系统的水系统包括冷却水系统和冷冻水/热水系统(一般采用单管制，夏天循环冷冻水，冬天循环热水)。循环水系统是中央空调系统中重要的一部分。第47页共68页4.1.2.冷冻水循环系统该部分由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从K风机固定表冷器托盘(钣金)河乎@智能灵动钢铁4.1.3.冷却水循环部分该部分由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔等组成。冷知乎@潜能灵动钢铁使4.1.4.主机低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体。放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的第49页共68页第50页共68页第51页共68页4.2.风冷系统个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩过程(温度高达100℃),它进入换热器后与风进行热量交换，被冷却并转化为流液态，当它运第52页共68页行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃~30℃,这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现了空气中知乎@智能灵动钢获快第53页共68页热泵型空调器利用结构和单冷型空调器的结构基本理，即空调在夏季时，是室内制冷，室外散热，而在秋冬季制热时，方向同夏季相反，室内当温度在零下5度以下就会停止工作。知乎@智能灵动钢铁侠宙内空气8文宙内空气8文室外空气6t从土集中提取冷甘代办辞编?知于@智能灵动河地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。风机盘管风机盘管热泵主机地板采暖冬天知乎@智能灵动钢铁侠夏天风机盘管地板采暖热泵主机水(地)源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源(也称地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能的空调系统。第55页共68页--室内终端系统热恒温含水层冬季供暖夏季制冷制令回尽温度1821制热回水温度7-90划乎@智能无动到铁供第56页共68页新风系统是由送风系统和排风系统组成的一套独立空气处理统和无管道新风系统两种。管道式新风系统由新风机空气导入室内，通过管道将室内空气排出；无管道化室外空气导入室内。相对来说管道式新风系统由于工程量大更第57页共68页4.6.多联机4.6.1.概述多联式空调机组是一台室外机能连接多台室内机，室内机的数量1~32个。其制冷系统是一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体，通过控制压缩机的制冷剂循环量液晶电视能效指数(EEL)被动待机功率(W)知乎@智能暴砌钢珠保A成导要液晶电视能效指数(EEl,co)被动待机功率(W)液晶电视能效指数(EEL)被动待机功率(W)生产*名顺县号第59页共68页第60页共68页知乎@智能现动钢铁侠4.6.5.多联机系统能满足不同的工况的房间不同工况的房间，要求中央空调系统的组合方便、灵活o7知乎@智能灵动钢铁侠第61页共68