空调工程中的制冷技术复习

空调工程中的制冷技术复习

第一章绪论

1.1

1.空气调整：实现对某一房间或空间内的温度、湿度、空气的流动速度、洁净度进行调整与

控制，并提供足够量H勺新鲜空气。简称空调。

2.制冷技术：它是研究低温日勺产生和应用，以及物质在低温条件下所发生的物理、化学和生

物学机理变化等方面的科学技术。

3.天然冷源：自然界中存在的低温物质，如深井水、天然冰。

4.人工制冷：借助一种“专门装置”，消耗一定的（外界）能量，迫使热量从温度比较

低的被冷却物体（或环境）向温度比较高的周围环境（或物体）转移。

5.制冷分类：一般制冷：＞-120℃

深度制冷：-120℃〜20K（-253℃）

低温和超低温：V20K

6.一般制冷分为：高温区+5℃〜50C重要空气调整和热泵设备

低温区V-100U重要用于气体液化、低温物埋、超导和宇航研究

中温区-I00C〜+5C重要用于食品冻结和冷藏，化工和机械生产工艺的冷却过程和冷藏运。

1.2

I.制冷措施：物理措施和化学措施

2.制冷措施：相变制冷（溶解、汽化、升华）、气体绝热膨胀制冷、温差电制冷（热电制冷）

3.溶解常用于冷却房间或冷藏食品；汽化：蒸汽压缩式制冷和吸取式制冷用的此原理，尚有

低温外科手术；升华可用于人工降雨、医疗中。气体绝热膨胀制冷可用于飞机机仓里。

4.焦耳-汤姆逊效应：实际气体燧值是温度和压力的函数，因此实际气体绝热节流后的温度将

发生变化。至于温度升高还是减少与气体初始状态有关。

第二章蒸汽压缩式制冷的I热力学原理

2.1

1.制冷原理：运用液体蒸发吸取热量而完毕制冷。

香凝器

压

膨

缩

胀

机

机

蒸发

器

g。冷冻水

2.蒸汽压缩式制冷H勺基本系统：蒸发器、压缩机、冷凝器、节流机构（膨张阀）

3.蒸发器

①里面制冷剂"勺汽化过程是一种等压沸腾过程。

②蒸发压力：蒸发器内制冷剂沸腾时的压力。

③蒸发温度：相对应的饱和温度。（沸点）

4.压缩机：从蒸发器中抽吸出蒸发的制冷剂蒸汽并进行压缩的设备。

功能：①从蒸发器内抽吸出蒸发的制冷剂蒸汽，以维持蒸发器内一定日勺蒸发压力，同步也就

维持了一定的蒸发温度。

②将吸入H勺蒸汽进行压缩，或者说将蒸汽的压力提高，以便在较高H勺温度下将蒸汽冷

却并凝结成液体，制冷剂得以循环使用。

③在制冷系统中起输送制冷剂的作用。

5.冷凝器：制冷剂在里面凝结放出热量，这些热量由空气或水等介质带走。冷凝器中用于冷

却制冷剂蒸汽H勺介质叫冷却剂。水作为冷却剂时叫冷却水。

冷凝过程是等压过程。

冷凝温度：对应日勺饱和温度。冷凝压力：制冷剂压力。

6.节流机构

功能：①使高压液体转变为低压液体，发明在低温低压下汽化的条件。

②调整蒸发器的供液量。

7.影响蒸发压力的)原因：①压缩机的吸气能力：若压缩机吸气能

力大，必然导致蒸发压力下降。

②蒸发器口勺传热能力：若传热能力强，则液体汽化速度增长，压力上升。

③节流机构日勺供液能力：供液量减少，压力下降。

2.2

L制冷剂种类：卤代煌、饱和碳氢化合物、不饱和碳氢化合物、环状有机化合物、共沸混合

制冷剂、非共沸混合制冷剂、无机化合物。

2.无机化合物编号：编号：R+7+XX；XX为分子量的整数

此类制冷剂有:NH3.H20、C02等

代号：R+XXX”，R后第一位数字为7。

NH314+3R717

CO212+32R744

H2O2+16R718

3.卤代燃编号：氟利昂(Freon)是饱和碳氢化合物(烷类)的卤族元素衍生物总称;

饱和碳氢CmH2ni+2,当氢H2m+2被氟(F)氯(C1)或漠(Br)部分或所有

取代后，衍生物是CmllnFxClyBrZ；分子通式：n+x+y+z=2m+2

编号：R(m-l)(n+1)(x)B(z)

注：①当时，甲烷衍生物，m-1-O,“0”在第一位时略去

②当z=C时，B可省略

如：CHF2C1：m-l=0,n+l=2,x=2,z=0R22

CF2C12:m-l=0,n+l=l,x=2,z=0R12

C2HF3CI2R123

R13B1CF3Br

③同素异构体在代号后加字母“a”

如：二氟乙烷C2H4F2R152

CH<HF2R152a

四氟乙烷

CHF2CHF2R134

C2H2F4RI34a

CF4RI4

C2F6RI16

CCI2F2RI2

CCIF3RI3

CCI3FRll

CH3FR4I

CH2F2R32

CH3CIR40

CCI4RI

4.饱和碳氢化合物

饱和碳氢化合物也按照氟利昂口勺编写措施书写

如：甲烷：CH4R50

乙烷：C2H6R170

注：但丁烷不按上述规则写。

C4H10R600

异丁烷R600a

5.环状化合物：编号：R+C+XXX

如：六氨二氯环丁烷C4F6C12RC316

七氟一氯环丁烷C4F7CIRC317

6.非饱和碳氢化合物和它们的卤族元素衍生物：编号：R+1+XXX

如:乙烯CH2=CH2R115D

丙烯CH2CH2=CH2CH2R1270

三氟一氯乙烯CFCI=CF2RI1I3

R1114

四氟乙烯CF2=CF2

7.共沸制冷剂

由两种或两种以上互溶口勺单一制冷剂在常温下按一定的J比例互相混合而成，在恒

压下具有恒定U勺蒸发温度.且气相和液相U勺组分也相似。

长处(与单一组分比)：

①原则压力下，蒸发温度要比构成它H勺单一组分的低；

②相似工况下,qO比纯组分的大；

③压缩终温减少；

④可改善某些物理、化学性质。

编号：R+5+XX,XX为研制使用的先后次序

例：R500R12(73.8%)+R152a(26.2%)

特点：①R12沸点-29.8C,R152a沸点-25.0C,R500沸点・33℃；

②R500H勺qv比R12大20%左右;

③难溶水，需干燥，与润滑油能完全互溶。

8.非共沸制冷剂

由两种或两种以上互相不形成共沸制冷剂日勺单一制冷剂混合而成。在一定压力下,

其蒸发温度或冷凝温度、以及气、液H勺组分浓度不能保持恒定。

特点：当蒸发器和冷凝器进、出口温度一定期，采用非共沸制冷剂时：

①其冷凝压力较低，蒸发压力较高，循环耗功最减小;

②冷凝器出口勺热量增大，因此它合用于热泵系统。

编号：用R13/R12、R12/R22措施，此措施尚未得到广泛承认。

2.4

1.制冷量：指制冷机单位时间内从被冷却物体或空间内所提取的热量，即蒸发器所吸取的J热

量。用表达,W或KW

英热单位/小时

1W=0.86kcal/h1kW=860kcal/h

lW=3.412Btu/h1Btu/h=0.252kcal/h

1美国冷吨=3517W=3024kcal/h=lBtu/h

1日本冷吨;3861W=3320kcal/h

2.①制冷剂质量流量kg/s

②单位制冷量qcJ/kgkJ/kg

Qe=,hRqc

③制冷系数£=%

w

④制冷机消耗H勺功率：WkW

2.5

♦正卡诺循环：热机的理想循环

逆卡诺循环：制冷机的理想循环

1.由两个定温过程和两个绝热过程构成口勺，

2、是一种理想循环，各过程即无温差损失，又无摩擦损失。

设1kg工质完毕一种循环从低温热源吸q()热量，向高温热源放qk热量，消耗Ew功。

热力学第一定律夕k=%+E叩

制冷系数：

/="'3一中="'应一与)

%=q（%-邑）=£（%—■）

♦逆卡诺循环的重要之处

i.它揭示了制冷循环的原理；

2.指出实际制冷循环的途径。

两个可逆定温过程而言，在湿蒸汽区：

定压液体的定压蒸发一•吸热---------►等温

蒸气的定压凝结--放热

1.无温差传热，规定实际中的蒸发器、冷凝器II勺面积无限大；

2.膨胀、压缩过程规定无摩擦且绝热也不能完全做到，但可以近似。

蒸发温度:TOVTO，；TO=TO'-ATO

冷凝温度:Tk>Tk'；Tk=Tkz+ATk

使两种循环H勺制冷量相似.制冷循环变成1-2-3-4-1

（有温差），面积ba'1'4'b=面积bal4b。

久一/一”一（尸「丁’。）+（八/+八3〈/一厂「厂。

1.实际工程中温差是存在的；

2.可逆卡诺循环日勺制冷系数是不也许到达日勺，“理想”只是所追求的J目的；

3、工程中应合理选择温差，使综合经济技术指标到达最佳（初投资和运行费）。

2.6

1.蒸汽式压缩机口勺饱和循环

饱和循环：两个定压过程，一种绝热压缩过程和绝热节流过程构成。

与卡诺循环H勺差异：

①用膨胀阀替代膨胀机，设备简朴了；

②干压缩替代湿压缩；

③两个传热过程为定压过程，有传热温差。

2.饱和循环分析

逆卡诺：1-2'-3-4'-1饱和循环：1-2-3-4-1

可见与逆卡诺循环比较，饱和循环多消耗了功AI+A2,而单位制冷量减少A3

差异原因：①采用干压缩，并一直压缩到冷凝压力，多消耗了功A1

②用膨胀阀替代膨胀机，膨胀功A3未回收。

制冷系数：

3.循环效率（制冷效率或热力学完善度）：

4.过热损失：由于采用干压缩、并压缩到冷凝压力而使耗功增长和制冷系数下降的损失。

5.节流损失：由于用节流阀替代膨胀机而使耗功增长、制冷量和制冷系数下降H勺损失。

R717过热损失、节流损失、排气温度都很高。

R22R12R134a上述三者都较低。

6.蒸发器日勺制冷量为

Q'=相

单位制冷量：hlh4为蒸发器出进口焰

单位容积制冷量：

qvJ/m3制冷剂蒸汽在被压缩机吸入前H勺容积流量，m3/s

制冷剂蒸汽被压缩机吸入前H勺比容,m3/kg

^=—

匕

7.冷凝器

放热量（冷凝器热负荷）：

单位质量冷凝热：

8.压缩机

消耗的功率：

单位质量耗功（理论耗功）：

9.制冷系数：

2.8

1.过冷：是一-种减少节流损失的措施。

过冷：将饱和液体深入冷却成未饱和液体。

过冷液体：未饱和液体。

过冷温度：过冷液体的温度。

过冷度：饱和温度与过冷温度之差，

•••

IH

111

cdbos

2.过冷的变化

①压缩机口勺单位耗功并未变，但单位制冷量增长了，因此制冷系数增长了。

②单位容积制冷量也增长了，由于吸气比容并未变，而单位制冷量增长了。

③保证膨胀阀前液体不会汽化，有助于膨胀阀稳定工作。

3.冷却器增长会增长设备费，因此大型系统才采用。小型的系统一般只加大冷凝器来实现少

许过冷。

4.节流损失大口勺制冷剂，果用过冷更好。

5.过冷度越大，单位制冷量，单位容积制冷量，制冷系数越大，但并不是过冷度越大越好，由

于越大，会使初投资增长。

2.9

1.少许的吸气过热是有利的，这样保证压缩机不会湿压缩，保证压缩机安全稳定的运行，

2.对于R22R717吸气过热是有害的，并且R717排气温度也会很高。

3.对于R134aR502R12吸气过热有利。

4.若是在吸气管路中吸汽过热是无效的制冷量（会使v和qv卜降），因此尽量对吸气管保温。

5.为「系统安全运行，氨可以取5c的过热度。

2.10

1.

Eh

T2

①回热过程必须是与外界绝热口勺，否则为有害过热;

②不是所有制冷剂都采用回热:

2.③回热会有压力损失，这将减少压缩机的吸气压力，增长压缩功。

3.由图

吸气过热量二液体过冷所释放出来的热量

h3-h3=hi-hr

这些热量即是回热器中每kg制冷剂时吸汽过热的I热量或液体过冷的I热量。因此，回热器H勺

换热量为

a力二%?（自一〃3）=附"九一4）

采用回热循环后，单位制冷量为

注意：R717绝不能用回热循环R22可适量采用回热循环

RI34aRI23R502R12都可以采用回热循环。

2.11

一、吸气管路v—r

♦।・温度比环境低，虽有良好保温，但也存在有害过热;

♦2.流动中有压力损失。

♦过热单位容积制冷量，制冷系数减少，

♦排气温度升高；

♦流动阻力吸气压力减少、耗功增长

（二）、吸气阀门r—a

----A

吸气阀门有节流作用压力减少PC>p（l

绝热节流Ahr=ha

（三）、压缩机内日勺压缩过程a—C'

a~b段,温度略升高,压力不变;

b-f段,压力增长、嫡增长（吸热）、到f点平衡

f~C'段,比尴减小,压力升至P2

（四）、排气过程C-C

重要是对外散热压力不变、温度减少

（五）排气阀门C-d

节流过程压力减少Pc>Pd;h产hd

（六）、排气管路d—T

压缩机冷凝器

1.向外散热，减少了冷凝器日勺负荷，有利；

2.流动阻力会使排气压力升高。

（七）、冷凝器2—3

1.冷凝器欧I温度一般比环境高，向环境放热（与构造尚有关）；

2、冷凝过程并非等压过程，存在流动阻力,p2'>p3

（八）、高压液体管

冷凝器►膨胀阀

1.温度：（1）放热：相称于再冷，可提高系统的制冷量和制冷系数；

（2）吸热：减小过冷度，减少冷量和制冷系数；气化导致膨胀阀不稳定。

2.压力：（1）对系统的制冷量和制冷系数无不利影响；

（2）但如过冷度不大，存在液体气化问题；

（3）注意高压管路升高引起日勺压力降。

（八）、节流过程3—4'

实际节流过程与外界有热互换

h3Nh4'；h4'）h3

（九）低压液体（湿蒸气）管

膨胀阀到蒸发器

从外界吸热是有害的焰增保温

（十）蒸发器4，一「

L温度：一般TO比环境温度低吸热（若蒸发器不在被冷却的空间

时是有害的）

（根据蒸发器口勺使用环境决定与否保温）

2.压力：存在流动阻力非等压过程

若要保持平均温度不变减少吸气压力

二、实际循环口勺热力计算

1.简化：（1）忽视冷凝器及蒸发器中的压力变化；

P2=Pk；P\=PO

管道上的压力损失较大时，要考虑

Pk=P2-AP2；P0=P1+API

△P2----排气管压力损失；

△P1--吸气管压力损失。

（2）压缩过程简化为一种有损失的简朴压缩过程；

（3）节流认为是绝热过程〃3=〃4。

2.热力计算

（1）单位制冷量和理论彩功

%=九，一小

（2）制冷剂循环流量（质量流量）

.Qe

tnR=—

Qe

Qe一一总制冷量,由设计给出,kW.

体枳流量

VR=%%=2

4V

（3）理论排气量

定义：容积效率（输气系数）

（4）压缩机的理论耗功率

%=M

定义：指示功率用于压缩气体所消耗的功率Pi

定义：指示效率

6二区="上/-----------»必仇失）*他与）

%7%

定义机械效率（摩擦效率）：

Pe--轴功率,kW

pP（=MRwth

e*

（5）冷凝热负荷

生=（包一九）/功+九

Q=%%

nv、hi、nrn可通过手册、资料、压缩机样本查得。

2.12

其他几种制冷方式

1.吸取式制冷

制冷原理

运用液体蒸发吸取热量而完毕制冷。

与蒸汽压缩式制冷的重要区别

吸取式制冷是运用溶液的特性来完毕工作循环制取冷量I向。它用吸取器和发生器替代了压缩

机，压缩机是消耗H勺机械能，而吸取式制冷机消耗的是热量。

完毕循环的I是：由两种工质（吸取剂，制冷剂）构成H勺二元溶液，可以构成二元溶液的两种

物质称为工质对。

例如：浪化锂制冷吸取式制冷：（LiBr）和水（H2O）构成小J工质对。

1.原则沸点相差很大；

漠化锂一-吸取剂沸点1265℃（大气压下）

水制冷剂沸点IOOC（大气压下）

2.同步澳化锂比它温度低的水或水蒸汽有强烈U勺吸取作用；

3.两种物质不起化学反应。

循环过程：

循环包括两个循环回路，

右半部分：蒸发器，膨胀阀，冷凝器构成，循环H勺是制冷剂（水）

左半部分：吸取器、发生器、液泵构成，循环的是吸取剂（澳化锂）

制冷过程：

逆循环（制冷循环）

蒸发器f吸取器—循环泵一＞发生器一冷凝器f节流阀

正循环（溶液循环）

吸取器循环泵发生器节流阀

2.蒸汽喷射式制冷

制冷原理

运用液体蒸发吸取热量而完毕制冷。

蒸汽喷射器替代了压缩机

运用一定压力（一般为0.4~0.7MPa）蒸汽喷射，吸引（引射作用）和扩压来实现对制冷剂H勺

压缩，它和吸取式制冷同样，也是消耗热能来工作的，不一样之处是它使用的是单一工质。

喷管出口速度可达超音速（1000~1200m/s）

3.气体膨胀制冷法

制冷原理

运用运用气体膨胀过程温度减少完毕制冷。

特点：

在这种制冷过程中无相变过程--纯气相

注意：

1J、是所状况卜气体膨胀温度都减少U勺，存在

一种“转变温度”；

2.气体节流膨胀冷却效果较差，只有温度靠近

临界时较明显。

这时可用于深度制冷。如低温工程，气体液

化等场

4.热电制冷法

西伯克Sccbcck效应

两种不一样导体构成一种开路，假如导体的两个结点存在温差，开路中将产生电动势，假如

是闭路，则产生电流。

伯尔帖Peltier效应

两种不一样［为导体构成的环路中接入直流电源，则其中一种节点的温度减少（吸取外界热

量），而此外一种节点温度升高（向外界放出热量）。

2.13

制冷系统中，当制冷剂选定,Pk和P0,分别由Tk和蒸发温度TO确定。冷凝温度在很大程度

上是受环境限制的，当规定TO较低时，就会导致压缩比很大，由此引起：

1、压缩机的容积效率减少，压缩比高到一定程度，压缩机会不再吸气；

2.过热损失和节流损失增大；

3.压缩机的排气温度升高。

4.单位容积制冷量减少

处理措施是：采用双级（多级）压缩式制冷循环或复叠式制冷循环

（-）一次节流、完全中诃冷却

特点：

（1）完全冷却减少了过热损失；

（2）减少了排气温度；

（3）两级压缩比都减少了；

（4）一般用于R717、R22o

冷

却

水

完全中间冷却：被冷却到饱和蒸汽

（-）一次节流，不完全中间冷却

特点:

（1）保证吸入气体有一定H勺

过热度；

（2）回热器保证高压级过冷、

低压级吸气过热；

（3）用于RI2.R502.R134a等。

高压级压缩机低压级压缩机

（三）两次节流、中间完全冷却

特点:

与•次节流、中间完全冷却比，减少了低温级节流损失。

（四）两次节流、中间不完全冷却

特点：

与一次节流、中间不完全冷却比，减少了低温级节流损失。

需压级压缩机低压级压缩机

中间冷却器回热器

二、双级蒸气压缩式制冷时中间压力

双级循环中最重要问题是中间压力确实定，合理确实定中间压力，可收到最佳的运

行经济效果。

1.以制冷系数最大为原则

这样确定口勺中间压力，称为最佳中间压力，因循环的方式不一样，制冷系数日勺体现

式也不一样样，因此，难以用统一的式子来确定。

2.通过最佳温度确定

一般在-40C〜40C口勺温度范围内，R7I7.R12系统可按下式确定最佳温度：

r=0.4〃+0.6/c+3c

再求得t对应饱和压力，即为中间压力。

3.以高下压级具有相似I向压缩比为原则

这样确定的中间后力虽不是最佳，但可使压缩机气缸工作容积运用程度最高，具有

一定的实用价值。

（-）一次节流、完全中旬冷却

0。

%

%-4

由热平衡方程:

=（m）

（/i6）

高压级流量

a."Q

RI

=M+MR2(4-〃6)(九-4))

低压级理论耗功率

…他一

高压级理论耗功率

（%一%7）仇—4）0

Eh2=M&「H)=

（图一％）（九一4）

总理论耗功率

(4—〃6)(力2-匕)+(色—4)(九4一垃

Eh=%+Eh2=(―)3—3以

理论制冷系数

£=&=(也一<)仇-一)

Pth%)(h2—hy)+(h2—hj)(h4—hy)

例题：氨双级压缩一次节流完全冷却制冷循环。如图tO=-3OC,tk=3OC。冷凝器、蒸发器出

口均为饱和状态,17=7℃,制冷量为Q0,求Plh和£th

解：l.FhR717过热蒸气表可查得

t0=-30V,pO=H9.36kPa

hl=1343.023U/kg,

5l=3.62055kJ/kg.K

tk=30V,tk=U69.0kPa

/?5=/?6=264.787kJ/kg

由n=rc

〃7=/?8=155.10?kJ/kg

2.中间温度

/=0.4/H0.6/0+3=-3℃

at=0℃,p=430.17kPa

h3-l379.M0ld/ks,

$3=3.1663IkJ/kg.K

3.由R717过热蒸气表可查得，运用差值，求得

/?2=l5l5.83kJ/kg,

M=1518.62kJ/kg

T

氐质级

蒸

中间发

/冷却器器

・过低11勺蒸发压力会破坏系统IJ勺正常工作。

•不也许在自然条件下使某些凝固点低的制冷剂冷凝，需人造冷源。

措施：用复叠式制冷循环

第三章制冷压缩机

3.1

1.制冷压缩机日勺分类：

按工作原理分为类：

容积型：靠变化工作容积周期口勺吸入、压缩、排出气体。

活塞式（往复式）、螺杆式、涡旋式、滚动转子式

速度型：依托高速旋转的叶轮对蒸气做功，使压力升高，持续不停的输送气体。

离心式、轴流式

容枳型按其工作方式分类：

往复式（活塞式）：曲轴连杆式、曲轴滑管式

回转式：滚动转子式：又称滑片式或刮片式；

涡旋式；

螺旋式：单螺杆、双螺杆、三螺杆。

2.往复式压缩机日勺工作原理

一、工作过程

理想工作过程为三个过程

4-1:定压吸气过程

1-2;等燧压缩过程（理论上不计动能和位能口勺变化）

①定义：气缸工作容积（行程容积）Vp

v=£D2S

P4

吸汽比容为v.吸入的蒸汽质量为m

Yp=叫

②活塞排量（单位容积流量）：单位时间内活塞在汽缸内扫过的容积

V,=NZV=-D2SNZ=—D2SZn

pP4240

③压缩机理论质量流量：

④压缩机日勺理论制冷量：

⑤压缩机的单位压缩功：

⑥压缩机日勺理想功率：

⑦压缩机日勺容积效率：

%=0.94-0.085互“-1

IP"

双级压缩制冷系统中的低压级压缩机口勺容枳效率

■I

7=0.94-0.085P?”-1

IP.-o.iJ

n对于氨取1.28R12取1.13R22取1.18

以为压缩机口勺实际单位容积流量即实际活塞排量

⑧指示容积效率：

V

c二声相对余隙

yP

⑨预热系数：

⑩气密性系数：

压缩机日勺实际排气量(实际单位容积流量)：

压缩机H勺实际制冷量：

理论绝热功率：

指示效率：

/Y0-3'

7；=1-0.61-

机械效率：机械效率一般取0.85-0.95

轴功率：

轴效率：

压缩机配用电机功率：

为传动效率，直接连接时为一，三角皮带时为().9〜0.95

压缩机单位轴功率制冷量：

能效比：

电机的输入功率：

为电机效率，取0.65~0.85

2、容积损失、质量损失：实际压缩机的容积流量、质量流量不不小于理想压缩机，这种容

积流量、质量流量区I减少即是损失。

3、能量损失：实际压缩机日勺耗功率比理想压缩机高，多消耗的部分即是损失。

4、

实际压缩：①有余隙

②吸汽排汽均有阻力

③压缩机内压缩、膨胀过程并非等端

⑴影响压缩机实际工作（容积效率）口勺原因可提成四类:

1.气缸余隙容积，用余隙系数入V;

2.进排气阀阻力损失，用节流系数入p；

3、吸气过程的气体被加热程度，用预热系数人t；

4.漏气，用气密系数XIe

⑵容积效率与哪些原因有关：

1.压缩机制造状况有关，给定压缩机后它就是定值；

2、与运行工况有关:p2/pl越大,C越大；

C是必须存在『、上大小选择由制冷系统工作范围确定;

tO:>-5'CC=4~5%

tO:-10℃--30℃C<4%

tO:<-30℃C=2~3%

3.制冷剂性质

⑶影响阻力损失的原因重要是压缩比

⑷预热系数H勺影响原因

1.气体物理状态，如：压力，温度；

2.气体在气缸内日勺停留时间；如：转速

3、制冷剂性质，如导热系数、热容；

4、压缩机的构造：如：气缸尺寸、材料。

5.吸入状态

6.排汽温度

5.静态泄漏：从间隙不严密处泄漏

6.动态泄漏：吸排气阀关闭延迟引起口勺

7、轴功率重要用于：对制冷剂做功、克服摩擦做功、驱动油泵

轴功率=指示功率+摩擦功率

8、平均指示压力：在平均压力作用下，活塞运动一种行程对蒸汽所做的功等于指示功。

9、平均摩擦有效压力：单位汽缸容积所消耗的摩擦功。

10、压缩机H勺重要性能：制冷量和耗功率

11.蒸发温度升高，或冷凝温度减少，单位容积制冷量增大；压缩比减小，容枳效率增大。因

此，压缩机的制冷量随蒸发温度的升高而增大，随冷凝温度的减少而增长。

12、当冷凝温度减少，理论单位耗功减少；压缩比减少，，（轴效率）增大。轴功率随

冷凝温度日勺减少而减少。压缩机的轴功率随蒸发温度时升高而增长，增大到某•值时，又随

之减少。

13.单位轴功率制冷量：随蒸发温度时升高或冷凝温度的减少而增长。

14往复式压缩机的构造，归纳为五大部分：

（一）机体；

（-）活塞及曲轴连杆机内；

（三）气缸套及进、排气阀组合件；

（四）卸载装置（能量调整装置）；

（五）润滑系统。

15（―*）机体

基本作用：支撑各部件和零件，容纳润滑油

构成机体、汽缸盖、侧盖板、前后轴承盖

构造与作用：

1.机体+排气腔盖+隔板，形成三个空间；

①上部为排气腔，并与排气管相通；

②中部为吸气腔与进气管相通：

③下部为曲轴箱，可储润滑油

2.气缸安装在上下两个隔板上

3.下隔板的最低部位设有“回油孔”或

称“均压孔”;

作用：①回油：

②平衡压力波动。

4.曲轴箱安装曲轴，容纳润滑油。

特点：几何形状更杂、加工面多、承受较大的I工作压力。

材料：优质灰铸铁铸成

（二）活塞及曲轴连杆机构

1、活塞

作用：与气缸套组合压缩气体。

构造：①顶部形状与的阀座相配，减少余隙；

②活塞壁开槽，镶嵌活塞环；

③开销孔，穿入活塞销

特点：质量轻、组织细密C

材料：铝镁合金铸制。

2.活塞环

①汽环

作用：起密封作用。

构造：开口环，一般有两道，

开口互成180度

特点：密封设计

②油环：起布油作用。

构造：开口环

特点：布油、送送油

材料：合金铸铁、聚四氟乙烯

3、连杆

作用：将曲轴的旋转运动转化为活塞的往兔运动

构造：小头为不可拆分，内有轴套

大头为可拆分，内有轴瓦

连杆体内设有油孔

特点：受力、摩擦

材料：连杆体：球墨铸铁；30号、40号优质碳素钢；

35CrMoA合金钢；铝合金。

轴瓦：低碳钢内覆轴承合金锡基白合金、高锡铝合金

轴套：青铜合金ZQSn：磷青铜；青铜合金；

铁基粉末合金；也可在钢背上浇铸锡睇铜合金

4、曲轴

作用：将外部动力传入压缩机，带动连杆

使活塞做往复运动

构造：曲柄轴、曲拐轴和偏心轴

特点：受力、摩擦、需转动平衡、轴封

材料：40号、45号优质碳素钢；球墨铸铁；可锻铸铁。

（三）气缸套及进、排气阀组合件

（四）卸载装置（能量调整装置）

作用：I.根据需要工作中停止部分气缸的排气、变化制冷能力；

2、减少起助负载，实目前无负荷或小负载下启动。

措施：顶开吸气阀片调整c

构成：（I）顶杆式执行机构（2）传动机构（3）油分派机构

例：8FS10型，分别停止2缸、4缸、6缸，可获得75%、50%、25%的总制冷量

（五）润滑系统

作用：

1.润滑：向所有磨擦面供泊，减少磨擦功的消耗，减少机件的磨损，

带走摩擦热。

2.向卸载机构（能量调整装置）供油（压力油）

油泵

对润滑油加压

（1）月牙型内啮合齿轮泊泵

构造：

工作过程：

特点：无论正反旋转都从A点吸油、B点排油

3.6往复式压缩机口勺分类

1.按压缩机H勺密封程度分类启动式、半封闭式、全封闭式

2.按汽缸的布置方式：卧式、立式、V型、W型,S（扇）形

3.按制冷剂：氨压缩机、氟利昂压缩机、多工质压缩机等

4.启动式：

特点：压缩机和电机分开设置，电机在大气中运行，

设有轴封装置

长处：检修、调整以便，冷却性能好

缺陷：密封比较困难，噪声、振动较大

用途：用于氨系统和大型内氟里昂系统

5.平封闭式：

特点：共用一种机体，但压缩机与电机间设有隔板

长处：噪声较小、振动较轻，仍具有可折卸和检修以便的长处

缺陷：仍需要有一定的密封装置

用途：用于中型氟利昂系统

6.全封闭式：

特点：电机与压缩机设在同一封闭空间

长处：噪声小、振动轻，不需密封装置

缺陷：无法拆卸

用途：用于小型氟利昂系统

7、活塞式制冷压缩机U勺编号

我国的活塞式制冷压缩机多采用如下措施编号（（原机械工业部原则规定）

气缸数制泠剂种类气缸排列方式一缸径压缩机构造

注:

1.氨用A,氟里昂用F；

2.气缸排方式用字母:L、V、W、S

3.缸径用以厘米为单位H勺数字表达；

3.半封闭为B,全封闭为Q,启动式省略

4.用于低温工况时在最终加D,

例：8AS・12.5型

8个气缸，扇型分布，缸径125mm,启动式氨制冷压缩机

8FS-10型、8FS7B型、3FW5B型、3FY5Q型、4FV7型、6FW10型

3.10

1.单螺杆式压缩机

构成：一根螺杆和一对星轮

单元容积：汽缸壁、齿槽、与螺杆啮合的星轮

2.双螺杆式（螺杆式）制冷压缩机

密封容积：汽缸体、啮合的螺杆、排汽端坐

内漏：齿轮之间的泄漏

外漏：从高压到低压

⑴阳转子（积极）：四个齿

阴转子（从动）：六个齿

⑵工作过程：依托齿间距由大到小时变化完毕吸气、压缩和排气

原理：当齿槽与吸汽口相通时，开始吸汽，伴随齿轮的旋转，齿槽脱离吸汽口，吸汽结束。伴

随齿轮继续旋转，单元容枳变小，蒸汽被压缩，当齿槽与排气口相通时，蒸汽被排出。

♦每对齿槽空间都经历吸汽、排汽、压缩过程。在同一时刻经历着吸汽、排汽、压缩过程。

⑶润滑

润滑是采用压力油喷入方式，喷油咀将压力油喷射到压缩内部位。

作用：

I.冷却

高压油喷入汽缸后与缸内制冷剂蒸气混合，吸取压缩热，减少排气温度，使压缩过

程近似于等温过程，由此提高容积效率和指示效率。

2.密封

喷入的油在转子及气缸I向表面形成一层油膜，使齿间密封线、齿顶与气缸壁密封线、

转子端面密封线等部位的可隙减小，减少泄漏。

3.润滑

枳极转子和从动转子间的传动是靠它们啮合传动的。喷入润滑油起到有效润滑作用,

减少啮合噪声。

4、特点

螺杆式压缩机有启动式和半封闭式两种。

长处：（与往复活赛式相比）

、只有旋转运行，无往复运动，因此平衡性好、振动小、转速高；

、构造简朴，无进、排气阀等易损件少，可靠性高，检修周期长；

、当蒸发温度较低，高压缩比工况下，单机压缩仍能正常工作：

、无余隙，无吸、排气阀阻力，容积效率较高；

、因喷油冷却，排气温度较低;

⑤、可用于湿压缩；

、制冷量可在10%〜100%范围内无级调接，在40%负荷以上工作，经济性很好；

⑦、用于中等制冷范围(1580〜2300kW)。

缺陷：(与往复活塞比)

1.运行噪声大；

2.流动损失和泄露损失较大；

3.正常工况下，能耗大；

4、喷油需辅助设备：油分离器、冷却、过滤、加压等系统。

5.能量调整

采用滑阀(滑块)调整。

3.8

螺杆式压缩机的制冷量与功率

制冷量

Qe="V必

影响nvW、j重要原因：

(1)泄漏

渗漏点：螺杆端面、螺杆齿顶与气缸内壁、螺衿互相啮合线、螺杆开始啮合点与气

缸内圆交点不重叠。泄漏分内泄漏和外泄漏，外泄漏影响容积效率，内泄漏不影响容积效率,

但增长耗功。

(2)节流

吸入蒸汽在吸气口被节流，有压力损失。

(3)预热

蒸气在气缸内接触面要不小于活塞式，但喷油会减少气缸内温度，因此不能

简朴比较。

影响上述三点的原因：

（1）工况；转速；喷油量和油温；

（2）压缩机构造尺寸、制造质量、磨损程度；

（3）制冷剂性质。

3.11

滚动转子式压缩机

1.容积：转子之间，气缸壁，滑片

2.工作原理：滑片将气缸分为两部分。一部分容积随转动不停扩大，制冷剂蒸汽被从吸入口

吸入。另一侧的容积随转动不停减小，制冷剂蒸汽被压缩，当压力超过排汽管路压力和排汽

阀片弹簧力之和时，蒸汽被排出。当转子与汽缸的啮合线抵达排汽阀门时，排汽结束。

1.转子旋转一周：完毕了压缩、排气和下个循环的进气；

气体而言，转子旋转两周才完毕上述各工作过程：

2.滚动转子和它的轴是整体的，为了减少旋转时偏心带来的不平衡质

量惯性力，转子做成中空；

3、（1）为了密封和抗摩，滚动转子上装有优质钢制成H勺薄壁弹性套筒，

转子旋转时与气缸壁真正接触的是薄壁弹性套筒；

（2）与气缸接触部分套筒与转子之间制成略一种扁平的月牙形空间，

并在弹性套筒压缩气体测钻有某些小孔；

（3）工作时被压气体可由小孔进入月牙形空间，周期变化密封压力，

到达减少摩擦功的印］勺。

4.润滑系统无油泵，润滑泊是靠进排气压差进入汽缸的J；

5.滚动转子压缩机日勺余隙容积取决于排气孔和进气孔距离刮片日勺位置。

滚动转子式压缩机的容积效率分析：

它口勺损失重要包括三方面:

1.余隙损失：前面已经分析过，不再讨论；

2、预热损失：由于这种压缩机蒸汽与气缸表面接触面积大，所

以预热损失较大；

有资料表明：全封闭•预热损失占容积损的50%以上

3、泄漏损失：压缩机中的密封线：刮片与转子间的接触线

转子与气缸间的啮合线

转子两端与气缸盖之间

因此，这种压缩机密封线长度比活塞式要长，所泄漏损失也较大。

六、影响容积效率的原因：

压缩机II勺构造、转速、润滑油量、压缩比，机器的磨损程度等。

相似状况下容积效率要不小于活塞式，nV=70~90%。

3.12

涡旋式压缩机（第三代压缩机）

月牙型工作腔：静盘和动盘口勺螺旋线型板

特点（与往复式比较）

I.容积效率高，容许湿压缩；

2.噪音低、振动小：

3.零部件少，约为往复式的40%；

4、重量轻，约为往复:式的15%；

5.制造工艺水平高。

3.13

・、离心式压缩机是•种速度型压缩机，它通过高速旋转的叶轮对流道内流动的制冷剂蒸气

做功，使其压力和流速增高，再通过扩压器使气体减速，将动能转换为压力能，持续不停地

压缩气体。

二、工作原理

主轴带动叶轮高速旋转，导致局部低压，气体由渐缩形吸气道吸入，在叶轮的带动下使其高

速旋转，压力位能和动能提高，蒸气在叶轮边缘脱离进入扩压器，在扩压器内减速增压,

扩压器有两种：无叶和有叶犷压器。

三、内功率包括：单位质量流量，多变能量头，多变效率

一般采用后弯叶片

压缩机中不使用前弯叶片的重要原因是：级效率低

1.前弯叶片反作用度最小，后弯叶片反作用度最大，径向叶片介于两者之间。

2.前弯叶片c2比后方叶片大得多，这部分速度在其后的扩压器中逐渐降速而转变为压刀。而

气体在扩压器中II勺流动损失一般比较大，尤其是u2较高的状况下，带来较大的流动损失，使

整个级口勺效率下降。

3.由图可见，前方叶片：M道较短，穹曲度大，截面积增大快。叶道扩压度和叶道的当量扩张

角亦大，轻易超过许可值，致使气体在叶道中流动时:轻易产生边界层H勺分离，故效率较低。

而后弯叶片：叶道较长，弯曲度小，叶道截面积逐渐增大、即叶道的犷压度和当量扩张角小,

不轻易超过许口」值，这样气体在叶道中流动时，就不轻易产生边界层H勺分离，故效率较高。

径向叶片式叶轮恰好介于通者之间。

4.图可见，前弯叶片叶道中速度分布的不均匀程度比后咫叶片大，恶化了背面固定元

件的进口条件，从而导致效率下降。

前弯叶片：轴向涡流和由于气流流过曲线形通道受离心刀作用而形成的速度差，两者恰好叠

加。这种较大的不均匀速度，不仅使叶轮叶道自身轻易产生边界层分离和增大二次涡流"勺影

响。

后弯叶片：轴向涡流和曲线形通道形成的速度差两者恰好抵消•部分。因此它的速度不均匀

程度就比较小，致使效率也比较高些。

径向叶片式叶轮恰好介于两者之间。

四、叶轮转速提高的限制原因

（1）〃2值大小受到叶轮材料强度的限制；“2一般不不小于300m/s：

（2）受气流流动特性限制，要保证流道内部出现超音速，否则会出现气流分离,

能量损失会急剧增大。

五、制冷量调整

（1）压缩机吸入蒸气节流

（2）变化转速

（3）变化进口导叶角度

（4）变化冷凝器的冷却水量

（5）热气旁通

六、离心式压缩机口勺喘振

离心式压缩机的特性曲线

分析：

D点是设计工作点，该点效率最高

M点流量最大点，超过这点流量，叶轮入口处也许到达声速。

滞止工况：当超过M点时，流动损失及撞击损失增大，大量涡流阻塞该处，流量也不能增长,

效率急剧下降曰勺工况。

S点是喘振点

喘振现象：当流量不不小于S点时，由于轴向涡流作用，导致蒸汽向各流道分布不均，流道

内气流发生严重脱离。叶轮输出能量头下降，导致排汽管内的蒸汽倒流。。倒流回的蒸汽又

使使叶轮番最增长，压力升高排出气体，如此反复，即为喘振，将产生噪音。

处理喘振的措施是：热气旁通

（2）由蒸发器端解释：由于流量局限性导致

第4章冷凝器与蒸发器

4.1冷凝器

按冷却介质分：水冷式，空冷式，水/空气式

4.1.1水冷式

1、按构造分：壳管式、套管式、焊接板式

2、壳管式

立式和卧式

▲工作原理：水走管程，制冷剂蒸汽走壳程

立式：合用于大型、中型氨制冷系统

优缺陷

长处：（I）垂直安装，占地面积小

（2）无解冻危险，室内外安装均可

（3）除垢以便.且不必停机，由此对水质规定不高

缺陷：（1）耗水量大；

（2）泄漏不易发现

....（3）传热系数较低,K=700〜80（）W/m2.K“

▲卧式：大型、中型、小型R717R22R134a制冷系统

氨：管束多采用光滑钢管；

氟利昂：多用轧有外肋的铜管

优缺陷

长处：

（1）传热能力强，传热系数为700〜95.W/O12.K

（2）冷却水耗量较少

（3）构造简朴，操作以便，一般安装在室内。

缺陷：冷却水需要软化，停机才能清洗管内污垢。

2.套管式

工作原理：冷却水在小管内流动，制冷剂在大管内流动

长处：

（1）传热系数高，可达llOOW/m2K

（2）冷却水温升高、耗量少；

（3）真正逆流，可实现最大程度过冷：

（4）构造简朴、轻易制造。

缺陷：

（1）水测阻力大；

（2）难以除垢，水质规定高；

（3）制冷剂测压力损失较大：

（4）金属耗量大。

一般用于40kWH勺小型氟利昂制冷系统或

复叠制冷系统的蒸发-冷凝器。

3、焊接板式

分类：半焊、全焊

原理：水走密封垫片密封的板间通道，制冷剂蒸汽走焊接的板间通道

长处：构造紧凑性高、充液量小、传热特性高、半焊接板式可拆开清洗

缺陷：不能储存液体，必须及时放出。因此必须设高压贮液器。水质规定高，设过滤器：不

容许有不凝性气体。

4.1.2空冷式

按流动方式分：自然对流、强迫对流

自然对流只在电冰箱和微型制冷剂中使用

工作原理：制冷剂在冷却管内流动，空气在管外横掠管。常在管外加肋片

长处：合适在水资源不丰富的地方使用，不受污染空气影响。

缺陷：传热系数小，受环境温度影响大

4.1.3水/空气式

按除冷凝热的方式不一样：蒸发式和淋水式

蒸发式：靠水在空气中蒸发带走热量

淋水式：靠水的温升和水在空气中蒸发带走冷凝热量。

蒸发式冷凝器：

分为吸入式和压入式

工作原理：制冷剂走管程，管外喷淋循环水

特点：（I）节水：用水理论是水冷式口勺1/50〜1/100

（2）有较高的换热系数,580〜700W/m2.K

（3）冷凝温度：比风冷的低，比水冷的I高

冷凝温度取决于盘管外曰勺空，（湿度

（4）能耗大、制冷系数低：风机+水泵

4.吸入式特点：

长处：盘管处气流分布较均匀

缺陷：风机在高温高湿的条件下工作易发生故障

压送式特点:

长处缺陷与吸取式相反

4.3冷凝器内的传热过程分析

4.3.1冷却剂侧口勺放热系数

与它的流动速度有关

而对于空冷式H勺来说，影响放热系数的原因有：整体肋片形式，传热管的排列密度，换热管

的形式

4.3.2污垢热阻和接触热阻

冷凝器长时间运行后，会有油膜，还会有水垢，风冷式口勺有灰尘。

4.3.3制冷剂蒸汽的凝结放热

凝结分为膜状凝结和珠状蚊结。在冷凝器中一般为膜状II勺。

因此传热效果重要取决于漠的厚度。影响膜厚的原因：

制冷剂物性、冷凝器构造形式、制冷剂的流动方向和速度。

4.4蒸发器

1.根据被冷却的介质分类

(1)冷却液体载体介质的蒸发器，液体有：水、盐水和有机溶液(乙二醇)；

(2)冷却空气的蒸发器

2.按制冷剂供液方式分类

(1)满液式蒸发器

特点：蒸发器内充斥了液态制冷剂；

长处：传热面均与液态制冷剂接触，沸腾放热系数高；

缺陷：(a)制冷剂充注量大；

(b)润滑油难以返回压缩机：

(c)静液高对蒸发温度有影响。

(2)非满液式蒸发器

特点：制冷剂液体在蒸发器内随流动不停蒸发：

长处：（a）与满液式比制冷剂充注量小1/2〜1/3；

（b）回油好；

（c）无液柱影响。

缺陷：传热效果不如满液式。

（3）循环式蒸发器（再循环式蒸发器）

特点：蒸发器内制冷剂液体由泵带动循环，循环量为蒸发量的4-6倍；

长处：沸腾放热系数高，涧滑油不易存于蒸发器内；

缺陷：（a）投资高，多用于大型冷库：

（b）耗功大。

（4）淋激式蒸发器

特点：液态制冷剂在泵的带动下喷淋到换热管表面；

长处：（a）制冷剂充注量少；

（b）放热系数较高；

（c）无静液岛影响。

缺陷：（a）投资高，合用于蒸发温度较低，制冷剂价格高卧J系统；

（b）耗功大。

4.4.2冷却液体载冷剂的蒸发器

水箱式、壳管式、板式

1、水箱式

分类：立式（氨•满液式），螺旋式（氨•满液式），盘管式（氟利昂・非满液式），蛇管式

（氟利昂•非满液式）

工作原理：制冷剂在管内蒸发，液体在水箱内。

（I）换热效果很好

（2）无冻结危险，热稳定好：

2、尚有液体分离器，集油器

3、壳管式

按供液方式分：卧式壳管式蒸发器和干式蒸发器

①卧式壳管式蒸发器：

满液式。

多用于氨系统。

工作原理：载冷剂走管程，制冷剂走壳程。

尚有液体分离器，集油器

长处：（1）构造紧凑；

（2）制造工艺简朴；

（3）传热系数K=450〜5OOW/m2.K

（3）价格廉价

缺陷：（1）冷冻水有冻结危险，需常常观测蒸发压力；

（2）热稳定性较差，温度易波动；

（3）热损失相对较大，难于防止壳壁对外吸热。

注意：（1）当用于氟利昂系统时，换热管要采用低肋铜管；

（2）考虑蒸发时的液面上升，

氨系统充液高度为：筒径H勺70〜80%

叙利昂：55〜65%

（3）不能用于蒸发温度太低场所,t0=-15〜+5℃

②干式蒸发器

非满液式

它合用「氟利昂

原理：制冷剂走管程，载冷剂走壳程。

（1）制冷剂充注量少，制冷剂充注量仅占管程容积口勺40%；

（2）回油好;

4、（3）载冷剂在壳程，冷损失小，冻结危险小。

5、板式

（1）与管壳相比，冻结危险小，原因是冷冻水处在高度湍流状态；

（2）具有高度抗冻性；

（3）具有良好的换热性能，冷冻水出口温度相似时，可以提高蒸发温度;

（4）当板片较多时（不小于30片），为使板间各通道制冷剂分派均匀，

需采用雾化器技术。

项目水箱式蒸发器卧式壳管蒸发器干式蒸发器板式蒸发器

水容量大小较小小

冻结危险性无冻结危险有危险小危险小

构造构造庞大紧凑紧凑紧凑

腐蚀性易腐蚀腐蚀缓慢腐蚀缓慢耐腐蚀

合用性只合用开式