武理工船舶辅机课件11船舶制冷装置

第十一章船舶制冷装置第十二章船舶空气调节装置第三篇船舶制冷装置和空气调节装置理想气体热机循环

正循环（热机循环）

特征

（1）P-V图中循环过程沿顺时针方向进行。（2）工质经一循环从高温热源吸热Q1(>0),在低温热源放热Q2(绝对值),对外输出净功A(>0)；（3）经一循环工质内能不变，其所吸收的热量不能100%地转化为有用功。,净功或

热机循环效率

A-高温热源B-锅炉C-泵D-气缸E-低温热源热机工作示意图1.卡诺循环在研究提高热机效率的过程中，法国工程师萨迪.卡诺提出一种理想热机循环，称为卡诺循环。该循环过程由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成。2.奥托循环

理想化的汽油内燃机循环过程吸气过程(A--B)压缩冲程(B--C绝热压缩)点燃过程(C--D等体过程),做功过程(D--E绝热膨胀过程)排气过程(E--B--A)3.狄塞尔循环

理想的柴油内燃机循环过程（1）吸气过程（A-->B）

（2）压缩过程（B-->C;绝热压缩）（3）柴油燃烧等压加热（C-->D)

绝热膨胀（D-->E）对外做功（4）等容放热排气(E-->B-->A).逆循环（制冷机循环）制冷系数特征

(1)P-V图中过程逆时针方向进行。

(2)工质经一循环，外界必须对系统作功，系统从低温热源吸热Q2，向高温热源放热Q1（绝对值），使低温热源温度更低。致冷系数致冷效能的标志之一。C--节流阀

B--冷凝器

D--冷库

E--压缩机特征

(1)P-V图中过程逆时针方向进行。

(2)工质经一循环，外界必须对系统作功，系统从低温热源吸热Q2，向高温热源放热Q1（绝对值），使低温热源温度更低。致冷系数致冷效能的标志之一。工质从低温热源（冷库）

吸热愈多，外界对工质作功愈少，致冷性能愈好。逆循环（致冷机循环）三种循环效率的比较

设三种循环中进入气缸的气体(γ==1.40)温度同为298K,压强同为1.013×105Pa,由于材料的限制,气缸允许的最高温度为1973K,已知卡诺循环的等温膨胀比(VE/VB)=2;奥托循环的绝热压缩比(VB/VC)=6;狄塞尔循环的绝热压缩比(VB/VC)=20,请比较三种循环效率哪一种最高?计算上述三种循环所达到的最高压强为

(1)卡诺循环最高压强PD=PE(VE/VD)=746PB(VE/VD)=1492PB

(2)奥托循环最高压强PD=TD(PC/TC)==39.7PB

(3)狄塞尔循环最高压强为PD

比较上述三种情况,在进气压强和温度相同,气缸所允许的最高温度也相同的条件下,气缸允许的最高压强:P卡>P狄>P奥热机效率:η卡>η狄>η奥第一节概述第二节蒸汽压缩式制冷装置的工作原理第三节制冷剂、载冷剂和冷冻机第四节制冷压缩机第五节冷凝器和蒸发撂，第六节制冷装置的辅助设备，第七节制冷装置的自动化元件第八节船舶伙食冷库第九节船舶制冷装置实例第十节船舶制冷装置的管理复习思考题制冷装置[汉英船舶大词典]refrigeratingplant制冷装置[汉英机械大词典]refrigeratingunit

marinerefrigeratingplant第十一章船舶制冷装置第一节概述要求掌握："制冷"的定义；蒸气压缩式制冷系统组成，制冷循环及制冷机特性的理论分析。专业术语（如制冷量、单位质量制冷量、单位体积制冷量等）；单级蒸气压缩式制冷循环的特点及工作过程，压焓图，理论制冷循环的定义和热力计算，影响实际制冷循环的因素，蒸发温度和冷凝温度的变化对单级蒸气压缩式制冷机性能的影响，制冷剂和载冷剂的定义、性质和使用的温度范围；双级压缩制冷循环中最常见的两种循环方式的流程和热力计算，中间压力的确定；复叠式制冷循环的流程和热力计算。

marinerefrigeratingplant第十一章船舶制冷装置

制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。

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,使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。

这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。

制冷技术

机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。

制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形式.

制冷技术制冷技术研究内容有三方面：

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，从而为制冷机提供性能满意的工作介质。

③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计，以及制冷装置的流程组织、系统配套设计。此外，还有热绝缘问题，制冷装置的自动化问题，等等。

1.伙食冷库2.空气调节3.冷藏运输一、制冷在船舶上的应用二、食品的冷藏条件水果、蔬菜和乳品－－－－－冷藏温度0～5℃相对湿度85～90％2.肉类－－－－－冷冻温度-23～-30℃冻结速度2～5cm/h船舶伙食冷库低温库-18～-20℃可保存6个月

-10～-12℃可保存2、3个月食品的干缩库温为-18℃每侵入冷库热量1KJ热量，食品干缩增加0.036克。3.臭氧在冷藏中的应用臭氧的杀菌和消毒原理和作用：

1）杀菌：臭氧性质极不稳定，很易分解出单原子氧，且单原子氧的性质十分活泼，有较强氧化作用，当单原子氧与霉菌等微生物接触时，使微生物的细胞膜氧化，导致微生物死亡。

2）抑制水果的呼吸：防止成熟过快。

3）除臭：对鱼类等具有除臭作用。

4）不能用于奶制品和油脂类食品：易氧化使之变质。

5）不能用于叶绿素较多的蔬菜：产生斑点，减少维生素Ｃ含量。机械制冷方法：

蒸发制冷、气体膨胀制冷、半导体制冷1.蒸发制冷（最为普遍）

蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷、吸附式制冷。2.气体膨胀制冷（用于飞机空调和气体低温液化）3.半导体制冷（用于潜艇、医疗器械、小型空调）1）蒸气压缩式制冷蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统。制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。如此周而复始，不断循环。蒸汽压缩制冷演示蒸汽吸收式制冷系统是由发生器、冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。

整个系统包括两个回路：一个是制冷剂回路，一个是溶液回路。

系统中使用的工作流体是制冷剂和吸收剂，我们称它为吸收是制冷的工质对。吸收剂液体对制冷剂有很强的吸收能力。吸收剂吸收了制冷剂气体后形成溶液。溶液加热又能放出制冷剂气体。因此，我么可以用溶液回路取代压缩机的作用，构成蒸汽吸收式制冷循环。2）吸收式制冷吸收式制冷演示3）蒸气喷射式制冷蒸气喷射式制冷是靠液体汽化来制冷的。这一点与蒸气压缩式及吸收式制冷完全相同，不同的是怎样从蒸发器中抽取蒸气，并将压力提高。蒸气喷射式制冷系统如图所示。其组成部件包括：喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀、泵。喷射器又由喷嘴、吸入室、扩压器三个部分组成蒸汽喷射制冷演示4）吸附式制冷太阳能沸石－水吸附制冷原理吸附制冷属于液体汽化制冷。与蒸气压缩式制冷机相类比，吸附床起到压缩机的作用。

吸附制冷系统是以热能为动力的能量转换系统。其道理是：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解析。解析时，释放出制冷剂气体，并使之凝为液体；吸附时，制冷级液体蒸发，产生制冷作用。吸附制冷的工作介质是吸附剂-制冷剂工质对，工质对有多种，按吸附的机理说，有物理吸附与化学吸附之别。太阳能制冷演示2太阳能制冷演示1

图示出一个利用太阳能驱动的沸石-水吸附制冷系统原理。它包括吸附床、冷凝器和蒸发器，用管道连接成一个封闭的系统。吸附床是充装了吸附剂（沸石）的金属盒；制冷剂液体（水）贮集在蒸发器中。

白天，吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。从沸石中脱附出水蒸气，系统内的水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，凝水贮存在蒸发器中。

夜间，吸附床冷下来，沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气的能力逐步提高，造成系统内气体压力降低，同时，蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石对水蒸气的吸附。蒸发过程吸热，达到制冷的目的。吸附式制冷太阳能制冷演示2太阳能制冷演示1吸收式制冷和蒸气压缩制冷都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量。下图为两者工作原理的比较图。他们的共同点是：

高压制冷剂蒸气在冷凝器R中冷凝后，经节流元件J节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器Z内汽化，实现制冷。蒸汽压缩制冷演示吸收式制冷演示吸收式制冷和蒸气压缩是制冷工作原理的比较图。它们的不同点是：1).提供的能量不同。

蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。2).吸取制冷剂蒸气的方式不同。

利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式用压缩机A吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。3).将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同。

蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。蒸汽压缩制冷演示吸收式制冷演示marinerefrigeratingplant第二节蒸汽压缩式制冷装置的工作原理一、单级蒸汽压缩制冷循环单级蒸气压缩式制冷系统组成：

由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。用管道将它们连接成一个密封系统。第十一章船舶制冷装置单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。其工作过程如下图所示。Q1Q2Q3

常温高压液体

高温高压蒸汽低温低压蒸汽低温低压90%液体和10%蒸汽单级蒸汽压缩制冷循环制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化；产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出；压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体；高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。如此周而复始，不断循环。压焓图：

压焓图的结构如下图2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。临界点K左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点代表一个饱和液体状态，干度x=0。临界点K右边的粗实线为饱和蒸气线，线上任何一点代表一个饱和蒸气状态，干度x=1。这两条粗实线将图分为三个区域：饱和液体线的左边为过冷液体区，过冷液体的温度低于相同压力下饱和液体的温度；饱和蒸气线的右边是过热蒸气区，该区域内的蒸气称为过热蒸气，它的温度高于同一压力下饱和蒸气的温度；两条线之间的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于气、液混合状态（湿蒸气区）。制冷剂压焓图①⑤④③②单级蒸汽压缩制冷的理论循环

工作过程：

单级蒸气压缩式制冷系统如下图1所示。它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。

2.单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算在整个循环过程中:压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏；节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完整个制冷循环。制冷原理演示各部件的作用

压缩机:

压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压，是整个系统的心脏。提高制冷剂蒸汽的露点。

冷凝器:

是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。

节流阀:

对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。降低制冷剂液体的沸点。

蒸发器:

是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，从而达到制冷的目的。制冷原理演示－30℃

大气+30℃+40℃－16℃－30℃低温饱和气体低温过热气体蒸发器膨胀阀电磁阀视镜过滤器冷凝器过热（过冷）器

节流机构是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一。节流机构的作用有两点：一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力；二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。常用的节流机构有手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀以及阻流式膨胀阀(毛细管)等。它们的基本原理都是使高压液态制冷剂受迫流过一个小过流截面，产生合适的局部阻力损失(或沿程损失)，使制冷剂压力骤降，与此同时一部分液态制冷剂汽化，吸收潜热，使节流后的制冷剂成为低压低温状态。机构压焓图：

压焓图的结构如下图2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。临界点K左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点代表一个饱和液体状态，干度x=0。临界点K右边的粗实线为饱和蒸气线，线上任何一点代表一个饱和蒸气状态，干度x=1。这两条粗实线将图分为三个区域：饱和液体线的左边为过冷液体区，过冷液体的温度低于相同压力下饱和液体的温度；饱和蒸气线的右边是过热蒸气区，该区域内的蒸气称为过热蒸气，它的温度高于同一压力下饱和蒸气的温度；两条线之间的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于气、液混合状态（湿蒸气区）。图中共有六种等参数线簇：

1）等压线----水平线；

2）等焓线----垂直线；

3）等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方弯曲的倾斜线；

4）等熵线----向右上方倾斜的实线；

5）等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；

6）等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。压焓图：过程线1-2表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程，压力由蒸发压力升高到冷凝压力。因此该点可通过1点的等熵线和压力为冷凝压力的等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点2表示过热蒸气状态。点2表示制冷剂出压缩机时的状态，也就是进冷凝器时的状态。点1表示制冷剂进入压缩机的状态。压焓图中各状态点及各个过程叙述如下：过程线2-2'-3表示制冷剂在冷凝器内的冷却（2-2'）和冷凝（2'-3）的过程。由于这个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气（点2'），然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点3）。因此，冷凝压力的等压线和x＝0的饱和液体线的交点即为点3的状态。点3表示制冷剂出冷凝器时的状态。点4表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。过程线3-4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压力由冷凝压力降到蒸发压力，温度由冷凝温度降到蒸发温度，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点3作等焓线与蒸发压力的等压线的交点即为点4的状态。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示3-4过程。各部件的作用制冷循环过程在压焓图上的表示单级蒸气压缩制冷理论循环工作过程可清楚地表示在压焓图上，如图3所示。

对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环）：离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下的饱和液体；压缩机的压缩过程为等熵压缩；制冷剂通过膨胀阀节流时，其前、后焓值相等；制冷剂在蒸发和冷凝过程中没有压力损失；在各设备的连接管道中制冷剂不发生状态变化；制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。显然，上述条件与实际循环是存在着偏差的，但由于理论循环可使问题得到简化，便于对它们进行分析研究，而且理论循环的各个过程均是实际循环的基础，它可作为实际循环的比较标准，因此仍有必要对它加以详细的分析与讨论。过程线4-1表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。由于这一过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量（即制冷）而不断气化，制冷剂的状态沿蒸发压力的等压线向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点1，从而完成一个完整的理论制冷循环。ＱＰ在进行制冷循环的热力计算之前,需要了解系统中各设备内功和热量的变化情况,然后再对循环的性能指标进行分析和计算。根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为

(1)式中：Q和P是单位时间内加给系统的热量和功;

qm是流进或流出该系统的稳定质量流量；

h是比焓;下标1和2分别表示流体流进系统和离开系统的状态点。当热量和功朝向系统时,Q和P取正值.

单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算

制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功,P=0,故方程式(1)变为

因此，可认为节流前后其值不变.节流阀出口处（点4）为两相混合物，它的焓值也可由下式表示：

式中hf0

和hg0

分别为蒸发压力p0

下饱和液体和饱和蒸汽的焓值；x4

为制冷剂出节流阀时的干度。将上式移项并整理得:ＱＰ(1)

节流阀ＱＰ

点4比容为

式中Vf0

和Vg0

分别为蒸发温度t0

下饱和液体和饱和蒸汽的比容。

如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量，则由式（1）得

（5）式中（h2-h1)表示压缩机每压缩并输送1kg的制冷剂所消耗的功，称为理论比功。

ＱＰ（2）压缩机

被冷却物质通过蒸发器向制冷剂传送Q0,因为蒸发器不作功，故方程式（1）变为

（6）由上式可以看出制冷量与两个因数有关：制冷剂的质量流量qm和制冷剂进出口蒸发器的焓差(h1-h4)。

(h1-h4)称为单位质量制冷量，它表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物质中吸取的热量，用q0表示。ＱＰ（3）蒸发器质量流量与容积qv有如下关系：

（7）用压缩机进口出V1代入上式得：

（8）将方程（8）代入（6）得:

（9）ＱＰＱＰ

假设制冷剂在冷凝器中向外界放出热量为Qk,那么

（10）式中(h2-h3)称为冷凝器单位热负荷，用qv表示。它表示1kg制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。

(5)制冷系数

按定义，在理论循环中，制冷系数可用下式表示

（11）在下一页我们通过一个例题来讲解热力计算过程

（4）冷凝器

例题：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度t0=－10℃,冷凝温度tk为35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kw,试对该循环进行热力计算。解：该循环的压焓图如下所示：

根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值：h1=401.555kJ/kg

v1=0.0653m3/kg

h3=h4=243.114kJ/kgp0=0.3543MPa

pk=1.3548MPa由图可知：h2=435.2kJ/kgt2=57℃pkpototkh3h4h1h2

1单位质量制冷量q0=h1－h4=158.441kJ/kg2单位容积制冷量

3制冷剂质量流量

4理论比功

w0=h2－h1=33.645kJ/kg

5压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=11.68kw

6压缩机吸入的容积V=qmv1=0.0227m3/s

7制冷系数

8冷凝器单位热负荷qk=h2－h3=192.086kJ/kg

9冷凝器热负荷

Qk=qmqk=66.67kw

制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。第三节制冷剂

一、对制冷剂性质的要求１.临界温度要高，凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高，便于用一般的冷却水或空气进行冷凝；凝固温度低，以免其在蒸发温度下凝固，便于满足较低温度的制冷要求。２.在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。３.压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力，以防空气渗入制冷系统中，从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高（一般≯12～15绝对大气压），以减少制冷设备承受的压力，以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。４.单位容积制冷量ｑv要大。这样在制冷量一定时，可以减少制冷剂的循环量，缩小压缩机的尺寸。５.导热系数要高，粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数，降低其在系统中的流动阻力损失。６.绝热指数ｋ要小。由绝热过程中参数间关系式可知，在初温和压缩比相同的情况下，K↑→T2↑。可见，ｋ小可降低排气温度。７.具有化学稳定性。不燃烧、不爆炸、高温下不分解、对金属不腐蚀、与润滑油不起化学反应、对人身健康无损无害。８.价格便宜，易于购得。且应具有一定的吸水性，以免当制冷系统中渗进极少量的水分时，产生“冰塞”而影响正常运行。二、制冷剂的一般分类根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低，一般分为三大类：１.低压高温制冷剂冷凝压力Pk≤２～３Kg/cm2（绝对），T0>０℃

如Ｒ11（CFCl3），其T0＝23.7℃。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常３０℃时，Pk≤3.06Kg/cm2。２.中压中温制冷剂冷凝压力Pk<20Kg/cm2（绝对），０℃<T0>-60℃。

如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。３.高压低温制冷冷凝压力Pk≥20Kg/cm2（绝对），T0≤－70℃。

如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或－７０℃以下的低温装置中。三、常用制冷剂的特性目前使用的制冷剂已达70～80种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：

１.氨（代号：Ｒ717）氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达３０℃时也决不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/ｍ3。氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2％。氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5％～0.6％时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11％～13％时即可点燃，达到16％时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。２.氟利昂－12（代号：Ｒ12）Ｒ12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。Ｒ12的标准蒸发温度为－29.8℃，在常温下冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位容积标准制冷量约为288kcal/ｍ3。Ｒ12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时，则分解出对人体有害的气体。Ｒ12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定Ｒ12中含水量不得大于0.0025％，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁晴橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。３.氟利昂－22（代号：Ｒ２２）Ｒ22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，在常温下冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/ｍ3。Ｒ22的许多性质与Ｒ12相似，但化学稳定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12稍大。但是，Ｒ22的单位容积制冷量却比Ｒ12大的多，接近于氨。当要求－40～－70℃的低温时，利用Ｒ22比Ｒ12适宜，故目前Ｒ22被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中。4.四氟乙烷（代号：Ｒ134a）Ｒ134a不含氯原子，标准蒸发温度约为－26.5℃，凝固温度约为－160℃，在常温下冷凝压力0.771Mpa。

由于对臭氧层有破坏作用，《蒙特利尔议定书》规定禁用惯用的CFC和HCFC类物质.以制冷剂CFC-12为例，发达国家已于1995年底禁止生产和使用.目前的替代路线主要有：以美国、日本为代表的HFC-134a，以德国为代表的碳氢化合物和一些过渡性的混合制冷剂等.HFC-134a已进入商业化生产和实用阶段，但必须使用专用润滑油和压缩机，生产线也需改造，且温室效应还较高.从长远看来尚不理想.碳氢化合物天然存在，环境性能好，能效较高，在德国的使用呼声较高，但其可燃易爆性始终是推广使用中必须解决的问题，且异丁烷也需使用专用压缩机.混合制冷剂有多种，如杜邦公司开发的过渡性替代物MP系列三元混合物和清华大学开发的THR01等.这些混合制冷剂具有热工性能好，与CFC12及其矿物油兼容、设备基本不用改动等优点，所以可以作为直接灌注式的替代物.但其中含HCFC，将来也在禁用之列.人类诞生几百万年以来，一直和自然界相安无事。因为人类的活动能力，也就是破坏自然界的能力很弱，最多只能引起局地小气候的改变。但是工业革命以来就不一样了。因为工业化意味着大量燃烧煤和石油，意味着向地球大气排放巨量的废气。1.其中二氧化碳气体会造成大气温室效应，使全球变暖，极冰融化，海平面上升；2.二氧化硫和氮氧化合物可以形成酸雨；3.氯氟烃气体能破坏高交臭氧腰，造成南极臭氧洞。4.此外，工业化排放的污染气体也使人类聚居的城市成了浓度特高的大气污染岛……人类在发展经济，改善生活质量的同时，无形中闯下了弥天大祸。这些弥天大祸看起来是“天灾”，却不折不扣是人类自己造成的“人祸”。这也就是地球大气对人类进行的可怕的报复。大自然是决不会因人类的无知而原谅人类的。全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气，地球的地面平均温度应为－18℃。这33℃大体就是因为地球有大气，像一条被子一样，造成大气温室效应之故。世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波，物体温度越高，辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约6000℃，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射(其中包括从红到紫色的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受到逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(因此温室效应也称暖房效应或花房效应)。因为玻璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。1．什么叫温室效应：

不是每种气体都强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，其中只有一个很窄的长波辐射区段吸收很少，因此称为“窗区”。地球正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的70％又以长波辐射形式返还宇宙空间，以维持地面温度不变。温室效应正是因为人类活动增加了温室气体的数量和品种，而使这70％的数值下降，留下的余热使全球变暖的。二氧化碳等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压，温度为0℃的大气状态称为标准状态，那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态，它的厚度是8000米。目前大气中二氧化碳的含量为355克／米3，即百万分之三百五十五。把它换算到标准状态，将是2．8米厚。在8000米厚的大气中就占2．8米这一点点。甲烷是1．7克／米3，相应是1．4厘米厚。臭氧浓度是400×10-9，换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310x10-9，仅为2．5毫米。氟里昂有许多种，但大气中含量最多的氟利昂12也只有400×10-12，换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体含量之少。也正因为如此，所以人为释放如不加限制，便很容易引起全球迅速变暖。2．温室效应源自温室气体南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，最初对南极臭氧洞的出现有过三种不同的解释:第一种解释认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧化物的结果；第三种解释，美国科学家莫里纳（Molina）和罗兰德（Rowland）提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFCs，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halons）。越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。

氟利昂是有目前制冷装置的制冷剂，是一种含氟的对环境有害的物质，它破坏臭氧层，造成了臭氧层的消减。事实上这种观点并不完全对。因为破坏臭氧层的的确属于氟利昂，但并不是所有的氟利昂都破坏臭氧层。什么是氟利昂呢？氟利昂是烷烃的卤代物，是由氟、氯和溴原子代替烷烃中全部或部分氢原子而形成的新的化合物的统称，这些新的化合物的性能是由其中所含氟、氯、溴所决定的，且随氟、氯、溴原子的个数而变化。氟利昂所含的氟原子的个数愈多，对人体愈无害，对金属的腐蚀性愈小，氟利昂用"R"和后面的数字表示，如氟利昂11即R11。为保护环境，国际公约强制规定：目前制冷空调业大量使用的制冷剂氟利昂（R22）将全面禁用。发达国家必须在2030年前全面禁用，发展中国家也不迟于2040年，世界各国的制冷空调巨子都在抓紧研发寻找对臭氧层无破坏的新冷媒，而国内空调企业也已开始试产新冷媒空调。

据了解，在家用制冷空调行业，目前普遍使用的制冷剂是属于HCFC的R22，这种制冷剂的大量使用破坏了高空臭氧层，从而导致全球变暖。相比之下，环保型的新冷媒R410a，对臭氧层的破环率为零，制冷、制热效率高，能使空调器能效比升高约10％，被国际制冷界认为是目前家用空调的最佳冷媒。

臭氧空洞

TheDestructionsoftheOzoneLayer

大气臭氧层是地球生命的保护神。若把大气中全部的O3压缩，在标准条件下，厚度也不足0.45cm。大气臭氧空洞已遭到严重破坏，1984年，英国科学家首先在南极发现了“臭氧空洞”。1985年，美国测到这个洞。其面积与美国领土相等，深度相当于珠穆朗玛峰的高度，1995年，臭氧洞面积已达2×107km2，相当于两个欧洲……O3的主要分布在距地面15-35km范围的平流层中，并吸收99%以上来自太阳的紫外辐射。现在人们普遍认为氟氯烃类物质的大量使用及排放是造成臭氧层破坏的原因。根据联合国环境规划署的一份报告认为，臭氧层破坏的原因90%归于氟利昂和哈龙气体。另一类威胁臭氧层的物质是氮氧化物尤其是N2O和NO。因为大量使用化肥、土壤中的硝酸盐，经反硝化菌的脱氮作用，约为5%—20%的氮转变为N2O它可与氟利昂和哈龙气体一样顺利扩散到平流层，参与一系列破坏臭氧层的光化学反应。这些破坏平流层中臭氧层的物质来源主要有三个方面。(1)大量放出的制冷剂氟利昂和灭火剂哈龙。(2)大型喷气式灰机在高空频繁活动，排出大量氮氧化物。(3)核爆炸实验后，有大量氮氧化物被带到平流层。

氟利昂的发明，是化学史上的一大闪光点，以往人们通常用氨气，二硫化碳，丙烷等作制冷剂，但是由于有腐蚀性或易燃，导致经常发生泄漏事故，1925年，化学家托马斯研究出了氟利昂(CF2Cl2)，在历史上曾经是显赫一时。大气层出现臭氧空洞以后，罗兰德教授提出了是氟利昂破坏了臭氧的观点。由于它们很稳定，可以长期存在，在光照条件下又可发射出自由的氯原子，对臭氧的破坏十分严重。臭氧层的破坏对人类有着十分大的影响：

(1)紫外线的过量照射可引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼的疾病。据估计，平流层减少1%皮肤癌的发病率将增加4%—6%，按现在全世界每年大约有10万人死于皮肤癌，每年大约要增加5000人。(2)紫外线辐射能使植物叶片变小，因而减少捕获阳久进行久合作用的有效面积，生产率下降。(3)同时，紫外线B可改变某些植物的再生能力及收获生物的质量，这种变化的长期生物学意义(尤其是遗传基因的变化)是相当深远的。处于海洋生态食物链最底部的小型浮游植物的光合作用最易被削弱，从而危及整个生态系统。(4)紫外线B还可以通过消灭水中微生物，而导致生态系统发生变化，并削弱水体自然净化作用，因此，紫外线B增加对水生系统也有潜在危险。因此，对于日趋扩大的臭氧空洞已到了刻不容缓的地步。保护臭氧层的对策主要有以下几个方面：

(1)冻结和削弱氟利昂与哈龙气体的生产与消耗量。

(2)减少生产过程中，氟利昂的排放量。

(3)寻求氟利昂的代用品。

(4)继续对对流层臭氧形成和耗损机理，氟利昂等排放影响的综合调查研究。7月21日电南非约翰内斯堡消息地球的大气正在源源不断地从臭氧层上的空洞泄漏出去，如果大气泄漏保持现在的速度，那么地球上的全人类将在短短8年内由于窒息而缓慢、痛苦地死去——这个令人恐惧万分的消息是由一些南非顶尖的地球物理学家们发出的。臭氧空洞不但造成温室效应，还导致氧气泄漏。他们认为，人类本身是造成这场生态浩劫的罪魁祸首。以IainvanWyck博士为首的专家组动用卫星拍摄臭氧层空洞，照片清晰地显示出：每分钟都有几十亿个氧分子从空洞中逃逸到太空。到2011年地球氧气将全部漏光

科学家们说，几百万年前地球大气中并不含氧——而IainvanWyck博士警告说，到2011年地球大气将恢复成几百万年前的状态。

地球将变得和月球相似，不适宜生命存在”，科学家们断言道。“臭氧层在大气层中是最薄的，但是却是最重要的一层。它把生命所需的氧气控制在地球大气中，如果没了它，我们就死定了。”代号前的R:Refrigerant(制冷剂)

1无机化合物制冷剂:

R700+该无机化合物分子量的整数部分。

如：NH3

分子量为17，故其代号为R717

2

卤代烃制冷剂

其分子通式为CmHnFxClyBrz，且(n+m+y+z=2m+2)，

其代号为R(m-1)(n+1)(x)，如有Br，则后加B，B后数字为Br原子数。当(m-1)=0时，将0忽略。如：制冷剂的命名规则3不饱和烃制冷剂

R1开头，后面的规则与卤代烃制冷剂的相同。

如：氯乙烯，CHCl=CCl2，代号为R1120。

4共沸制冷剂

R500系列，其后的数字为该制冷剂获得命名后的序号。

如：最早命名的共沸制冷剂为R500。

5非共沸制冷剂

R400系列，其后的数字为该制冷剂获得命名后的序号，最后的ABC表示其组成元相同但质量百分比不同。

如:R404A(R125/R143a/R134a,质量百分数为44/52/4)；

R407C(R32/R125/R134a,质量百分数为23/25/52)

此外，对乙烷系的同分异构体都有相同的编号,但最对称的一种用编号后面不带任何字母来表示；随着同分异构体变得越来越不对称时，则附加a，b，c等字母。

如:CHF2－CHF2代号为：R134；

CH2F－CF3代号为：R134a名称

化学式

mnxz代号三氯一氟甲烷

CCl3F

1010R11二氯二氟甲烷

CCl2F2

1020R12一氯二氟甲烷

CHClF2

1120R22

载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称冷媒。它在间接制冷系统中起着传递制冷剂冷量的作用。

一、对载冷剂的要求选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等。１.比热要大比热大，载冷量就大，从而可减小载冷剂的循环量。２.粘度低、导热系数高。３.凝固点低且要适宜，因凝固点过低将导致比热减小、粘度增大。４.无臭、无毒、使用安全，且对金属的腐蚀性要小。５.价格低廉，易于购得。载冷剂制冷用途原制冷剂制冷剂替代物家用和楼宇空调系统HCFC－22HFC混合制冷剂大型离心式冷水机组CFC－11CFC－12，R500HCFC－22HCFC－123HFC－134aHFC混合制冷剂低温冷冻藏机组和冷库CFC－12R502，HCFC－22NH3

HFC－134aHFC或HCFC混合制冷剂，HCFC－22NH3

低温冷冻藏机组和冷库CFC－12R502，HCFC－22NH3

HFC－134aHFC或HCFC混合制冷剂，HCFC－22NH3

冰箱冷柜，汽车空调CFC－12HFC－134aHCS及其混合物制冷剂HCFC混合剂冷剂21世纪绿色环保制冷剂的趋势二、常用载冷剂及性质载冷剂的种类较多，可以是气体、液体或固体。常用载冷剂有空气、水和盐水溶液。

１.空气和水空气或水是最廉价、最易获得的载冷剂。都具有密度小、安全无害、对设备几乎无腐蚀性等优点。但空气的比热小，所以只有利用空气直接冷却时才采用空气作载冷剂。水虽有比热大的优点，但水的冰点高，所以水仅能用作制出０℃以上的载冷剂。０℃以下应采用盐水作载冷剂。

２.盐水溶液盐水是最常用的载冷剂，由盐溶于水制成。常用的盐水主要有氯化钠水溶液和氯化钙水溶液。盐水的性质于溶液中含盐量的多少有关。特别需要指出，盐水的凝固点取决于盐水的浓度。图2-1中的曲线表示盐水溶液的凝固点与浓度的关系。载冷剂

图中曲线Ⅰ（实线）为氯化钠盐水的凝固曲线，曲线Ⅱ（虚线）为氯

化钙盐水的凝固曲线。由这两条曲线可知,无论哪一种盐水，当盐水的浓度小于某一定值时，其凝固温度随浓度的增加而降低，当浓度大于这一定值以后，凝固温度随浓度的增加反而升高。此转折点称为冰盐共晶点，对应的浓度称共晶浓度。该点相当于全部盐水溶液冻结成一块冰盐结晶体，它是最低的凝固点。01020304050％盐水的凝固点与浓度的关系0℃-10-20-30-40-50-60液体冰+液体盐+液体固体氯化钠盐水：共晶点-21.2℃、共晶浓度22.4％氯化钙盐水：共晶点-55℃、共晶浓度29.9％载冷剂在共晶点的左侧，如果盐水的浓度不变，而温度降低，当低于该浓度所对应的凝固点时，则有冰从盐水中析出，所以共晶点左面的曲线称为析冰线。当盐水的浓度超过共晶浓度时（即在共晶点的右面），如果盐水的浓度不变，而当温度降低到该浓度所对应的凝固点以下时，从溶液中析出的不再是冰而是结晶盐，因此共晶点右面的曲线称为析盐线。不同的盐水溶液其共晶点是不同的，如氯化钠盐水的共晶温度为－21.2℃，共晶浓度为22.4％；而氯化钙盐水的共晶温度为－55℃，共晶浓度为29.9％。氯化钠盐水－实线氯化钙盐水－虚线0℃-10-20-30-40-50-60液体冰+液体盐+液体固体析冰线析盐线载冷剂在共晶点的左侧，如果盐水的浓度不变，而温度降低，当低于该浓度所对应的凝固点时，则有冰从盐水中析出，所以共晶点左面的曲线称为析冰线。当盐水的浓度超过共晶浓度时，即在共晶点的右面，如果盐水的浓度不变，而当温度降低到该浓度所对应的凝固点以下时，从溶液中析出的不再是冰而是结晶盐，因此共晶点右面的曲线称为析盐线。不同的盐水溶液其共晶点是不同的。氯化钠盐水的共晶温度为－21.2℃，共晶浓度为22.4％；氯化钙盐水的共晶温度为－55℃，共晶浓度为29.9％。0℃-10-20-30-40-50-60液体冰+液体盐+液体固体析冰线析盐线氯化钠盐水－实线氯化钙盐水－虚线载冷剂一、润滑油的作用润滑油在制冷工程上通常称为冷冻机油，它在制冷压缩机的运行中起着重要作用。主要有如下几方面：

1.起润滑作用减小机器运动部件的摩擦和磨损，延长使用寿命。

2.降低温度冷冻机油在制冷压缩机内不断循环，能够带走制冷压缩机工作过程中产生的许多热量，使机器保持较低的温度，从而提高制冷压缩机的效率和使用可靠性。

3.起密封作用冷冻机油在轴封及汽缸与活塞间起密封作用，防止制冷剂泄漏。

4.提供卸载机构的动力带有卸载装置的制冷压缩机中，利用冷冻机油的油压作为卸载机构的动力。第四节冷冻机油二、润滑油的性能指标及选用

(一)润滑油的性能指标1.粘度粘度是润滑油的一个主要性能指标，不同制冷剂对粘度有不同要求，如R12与润滑油能相互溶解，会使润滑油粘度降低，故应选用粘度较高的润滑油。压缩机中润滑油的粘度过大和过小都不好。粘度过大会使压缩机摩擦功率和摩擦发热量增加，启动力矩增大，机器效率降低;粘度过小，则因不能建立起所需油膜而加速轴承等处的磨损。因此粘度必须适中。润滑油的粘度随温度变化而有很大变化(例如温度由50℃升高到100℃时，矿物油的粘度值降低到原来值的1/3—1/6)。故应选用温度对粘度影响小的润滑油。2.浊点润滑油的浊点是表示当温度降低到某一数值时，润滑油中开始析出石蜡(即润滑油变得混浊)时的温度。制冷压缩机中所使用的润滑油，其浊点应低于制冷剂的蒸发温度。特别在氟系统中，一部分润滑油溶解于制冷剂中而随制冷剂流到制冷系统各处，若油中有石蜡析出，它会积存在节流阀处引起堵塞，或积存在蒸发器的传热表面，减弱传热效果。冷冻机油3.凝固点润滑油在试验条件下，冷却到停止流动的温度，称为凝固点。用于制冷压缩机的润滑油，凝固点应越低越好。一般凝固点应低于-40℃。当润滑油与制冷剂互相溶解时，凝固点将会降低。4.闪点润滑油(在开口盛油器内)加热到它的蒸汽与火焰接触时，发生闪火的最低温度称为闪点。制冷压缩机所用的润滑油其闪点应比排汽温度高25—35℃，以免引起润滑油的燃烧与结焦。通常对氨、R12和R22用的润滑油，其闪点应在160—170℃以上。5.学稳定性及抗氧化性润滑油应具有良好的化学稳定性和抗氧化，否则在高温或金属的催化作用下，与制冷剂等接触反应，会生成焦炭、酸性物等有害物质。冷冻机油6.含水量与机械杂质润滑油中不应含有水分，因为水分不但会使蒸发压力下降，蒸发温度升高，而且会加剧油的化学变化及腐蚀金属的作用。水分在氟利昂压缩机中还会引起“镀钢现象”，使铜零件与氟利昂发生作用而分解出铜，并积聚在轴承、阀门等零件的钢质表面上。结果使这些表的厚度增加，破坏了轴承的间隙，使机器运转不良。这种现象出现在封闭式和半封闭式压缩机中较多。一般新油中不含有水分和机械杂质，因为用于制冷机的润滑油，在生产过程中都经过了严格的脱水处理。但脱水润滑油具有很强的吸湿性，所以在储运、加油时，应尽量避免和空气接触。用汽油或苯将润滑油溶解稀释，并用滤纸过滤后所残存的物质称为润滑油的机械杂质。润滑油中的机械杂质会加速零件的磨损和油的绝缘性能的降低、堵塞润滑油通道，所以杂质也是越少越好，一般规定不超过0.01％。7.击穿电压击穿电压是一个表示润滑油绝缘性能的指标，纯润滑油绝缘性能很好，但当其含有水分、纤维、灰尘等杂质时，绝缘性能就会降低。半封闭式和全封闭式压缩机,一般要求润滑油的击穿电压在25kV以上。因为润滑油直接和电机绕组接触。冷冻机油（二）国产冷冻机油的规格及选用我国目前冷冻机油规格是按照石油化工总公司颁布的《ZBE34003—86》的标准生产的，本标准的产品，按40℃时运动粘度中心值分为N15、N22、N32、N46和N68五个粘度等级，都可用于以氨为制冷剂的冷冻机。其主要性能指标如表2—1所示。但是以前颁布的冷冻机油规格是按50℃时的运动粘度值而分为13、18、25和30四个牌号。选用时可参考冷冻机油新旧粘度等级对照表。实践中，一般R12压缩机选用N32(18号)，R22压缩机选用N46(25号)，氨压缩机选用N22（13号)或N46(25号)。表11—8国产冷冻机油的规格及主要性能指标P238

表11—9国外冷冻机油的规格及主要性能指标P239冷冻机油国产冷冻机油的规格及主要性能指标项目质量指标粘度等级N15N22N32N46N68运动粘度(mm2/s)13.5-16.519.8-24.228.8-35.241.4-50.661.2-74.8闪点(℃),不低于150160160170180凝点(℃),不高于—40—35酸值(mgKOH/g)不大于0.020.030.05氧化后酸值不大于氧化沉淀物不大于0.050.005%0.20.02%0.050.005%0.10.02%水分无机械杂质无冷冻机油制冷压缩机润滑系统和能量卸载装置武汉理工大学能源与动力工程学院油压调压阀油泵装放油阀轴封油腔曲轴手动能量调节阀卸载油缸网式滤器系统及装置组成系统及装置工作原理转环汽缸套吸气阀弹簧顶杆吸气阀卸载油缸卸载活塞手动能量调节阀推杆进油回油卸载装置组成卸载装置全部卸载工况泄油至油底壳来自油泵转环汽缸套吸气阀弹簧顶杆吸气阀卸载油缸卸载活塞手动能量调节阀推杆卸载装置25％加载工况泄油至油底壳来自油泵泄油至油底壳来自油泵转环汽缸套吸气阀弹簧顶杆吸气阀卸载油缸卸载活塞手动能量调节阀推杆卸载装置50％加载工况卸载装置75％加载工况卸载装置100％加载工况第五节冷凝器和蒸发器第五节冷凝器和蒸发器一、冷凝器1.构造2.性能冷凝器与压缩机配套，其排热能力应与热负荷相称。压缩机排压过高原因：1）冷凝器脏污；2）冷却水水温过高；3）压缩机吸气压力过高。卧管壳式冷凝器原理演示冷凝器按其冷却介质不同，可分为:

水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。（一）水冷式冷凝器水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。冷凝器图6—2卧式冷凝器冷却水从一端端盖下部进入，按顺序流过每个管组，最后从同一端盖上上部流出过程中，要往返4～10个回程。这样做既可以提高管内冷却水的流速，从而提高传热系数，又使使高温的制冷剂蒸气从壳体上部的进气管进入管束间与管内冷却水进行充分的热交换。冷凝下来的液体从下部出液管流入贮液筒。卧式冷凝器图6—1立式冷凝器器立式冷凝器套管式冷凝器

氟利昂套管式冷凝器套管式冷凝器是由两种不同直径的无缝钢管或两种不同直径的铜管套装在一起而组成的，外套管直径一般为φ57×3mm，内管直径为φ38×3.5mm。冷凝器（二）空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器是以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量的。这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。。百叶窗式

线管式(a)自然对流式(b)风冷式空气冷却式冷凝器冷凝器（三）蒸发式冷凝器

蒸发式冷凝器的换热主要是靠冷却水在空气中蒸发吸收气化潜热而进行的。按空气流动方式可分为吸入式和压送式。

蒸发式冷凝器工作时，制冷剂蒸汽从上部进入蛇形管组，在管内凝结放热并从下部出液管流入贮液器。而冷却水由循环水泵送到喷水器，从蛇形盘管组的正上方向盘管组的表面喷淋，通过管壁吸收管内冷凝热量而蒸发。设在箱体侧面或顶部的风机强迫空气自下而上掠过盘管，促进水的蒸发并带走蒸发的水分。器蒸发式冷凝器原理图冷凝器二、蒸发器蒸发器也是一种换热设备，与冷凝器所不同的是蒸发器是吸热设备。在蒸发器中，由于低压液体制冷剂气化，从需要冷却的物体或空间吸热，从而使被冷却的物体或空间的温度降低，达到制冷的目的。因此，蒸发器是制冷装置中产生和输出冷量的设备。根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类：

(1)冷却液体载冷剂的蒸发器。

(2)冷却空气的蒸发器。蒸发器板面式蒸发器原理演示1.冷却液体的蒸发器蒸发器U型管干式蒸发器原理演示2.冷却气体的蒸发器蒸发器的性能蒸发器单位时间的吸热能力称为蒸发器的制冷量，用Qox表示，它反映了装置的制冷能力。蒸发器的设计制冷量一般取冷库热负荷的1.1～1.2倍。蒸发器盘管式式蒸发器原理演示

冷风机由空气冷却器和通风机组成，它是强迫对流式的蒸发器。其传热系数比普通盘管大4—6倍，结构紧凑，安装方便，冷库降温速度快，库内温度分布均匀，并可采用电热融霜，融霜简便并易于实现自动控制，所以使用日趋普遍。高温伙食库和冷藏舱、冷藏集装箱等普遍采用。

冷风机有使食品干耗大、蓄冷能力小，结霜严重时会堵塞冷风气流等缺点，而且风机还会增加热负荷(在保温期间约占热负荷的20%～30%)。冷风机的空气冷却器各蛇形管均采用并联形式，以保证制冷剂进人空气冷却器的压降所对应的饱和温度差不超过4～5℃。3冷风机蒸发器蒸发器蒸发器工作时的制冷量大致与传热温差成正比。设计时增大传热温差，即可在制冷量一定的情况下缩小蒸发器的尺寸，但这需降低蒸发温度，会导致制冷装置的制冷系数下降。因此，在设计时总是将蒸发器的传热温差选在一个合适的范围内。一般冷风机、蒸发盘管取5～10℃，冷却液体的蒸发器则氨取5℃，氟利昂取6～10℃。蒸发器运行中的蒸发器导致其性能降低的原因：1.冷剂供液不足：(这时过热段延长，过热段传热系数要小得多，可视为A下降)、结霜严重或风速降低(相当于K降低)等，这时蒸发器性能曲线由Z1变为Z2，工况点由1变为2，则相应的蒸发温度t02(蒸发压力p02)变低，制冷量Q02变小。2.设计时蒸发器面积太小或单机多库中部分库停用：也会有同样影响。3.使用中压缩机性能下降(包括选得太小或减缸运行等)：其性能曲线由C变为C’，则工况点1移至1’，则装置蒸发温度(蒸发压力)提高，但制冷量也会下降。正常工作时随库温由tr降为t’r蒸发器性能曲线和工况点左移，则蒸发温度(蒸发压力)和制冷量也会降低4.设计不匹配或管理不当：导致库温未到下限时蒸发压力过低，会使压缩机在低压继电器作用下提前停车，从而导致启停频繁。蒸发器

第六节制冷装置的辅助设备

在一个完整的蒸汽压缩式制冷系统中，除压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主件外，为了保证系统正常、经济和安全的运行，还需设置一定数量的其它辅助设备。

辅助设备的种类很多，按照它们的作用，基本上可以分为两大类：

(1)维持制冷循环正常工作的设备，如两级压缩的中间冷却器等；

(2)改善运行指标及运行条件的设备，如油分离器、集油器、氨液分离器、空气分离器以及各种贮液桶(或器)等。第六节制冷装置的辅助设备一、滑油分离器二、储液器三、干燥器四、回热器制冷装置的辅助设备一、滑油分离器在蒸汽压缩式制冷系统中，经压缩后的氨蒸汽(或氟利昂蒸汽)，是处于高压高温的过热状态。由于排出时的流速快、温度高。汽缸壁上的部份润滑油，由于受高温的作用难免成油蒸汽及油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出。且排汽温度越高、流速越快，则排出的润滑油越多。所以当润滑油随制冷剂一起进入冷凝器和蒸发器时会在传热壁面上凝成一层油膜，使热阻增大，从而会使冷凝器和蒸发器的传热效果降低，降低制冷效果。在蒸发表面上附有0.1mm油膜时，将使蒸发温度降低2.5℃，多耗电11～12％。所以必须在压缩机与冷凝器之间设置油分离器，以便将混合在制冷剂蒸汽中的润滑油分离出来。滑油分离器滑油分离器

制冷机组出现"奔油"是指冷冻机油和制冷剂在油分离器中不能正常分离，油随制冷剂进入制冷系统的一种故障。此故障不但使制冷效果降低，严重时使机组不能运行。

制冷机组出现"奔油"的主要原因有：1、供液量过大；2、油温、排温过低；3、增载过快、过猛；4、冷冻机油充注过量；5、热负荷降低。"奔油"滑油分离器二、储液器制冷剂量为总容积的80％，正常工作时的液位在1/3～2/3处。储液器三、干燥器作用：过滤和干燥（防腐、防脏堵、防冰塞）铜丝网：100～120目再生温度和时间：140～160℃/3～4小时，不超过200℃干燥器四、回热器回热器只用于氟利昂制冷装置，在回热器中，来自贮液器的温度相对较高的液态制冷