制冷基础知识讲座a.ppt

1、制冷基础知识,丁伟,一、制冷空调设备的历史及发展 二、制冷基础知识 三、空调基础知识 四、制冷设备各大部件的介绍 五、劳特斯中央空调的研发重点及方向,一、制冷空调设备的历史及发展,（一）、制冷空调新技术发展的回顾 （二）、制冷空调技术的发展趋势 （三）、新型制冷技术,（一）、制冷空调新技术发展的回顾,回顾一百多年来制冷空调的发展、变化与进步，总的可归纳四大变革： 1、从天然制冷剂到合成制冷剂， 2、舒适性空调到绿色空调， 3、智能建筑引发的空调变革， 4、从典型的工况设计到过程设计。,1、 从天然制冷剂到合成制冷剂,1834年使用乙醚为制冷剂。 20世纪初碳氢化合物如乙烷、丙烷、异丁烷用作制冷

2、剂， 1928年制造出氟里昂(R12)，从此进入合成制冷剂时代。 20世纪50年度出现的共沸混合物制冷剂，如R502(由R22/R115组成)， 60年度出现的非共沸混合物制冷剂，如R402(由R125/R290/R22组成)，解决了对制冷剂的各种要求。 到20世纪70年代，人们发现含氯或溴的合成制冷剂对大气臭氧层有破坏作用。联合国于87年召开高级会议，制定了“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书”,2、舒适性空调到绿色空调,空调技术分为工业用空调与舒适性空调两大类。 工业用空调主要为生产工艺条件服务， 舒适性空调为人们提供舒适性的空气环境，但在空调环境中易产生空调病，即“空调不适应症”或病态建

3、筑综合症，其原因是空气中存在挥发性有机物微生物及其悬浮颗粒、电磁辐射等。 目前空调从一般的舒适性空调发展到健康空调（绿色空调）。,3、智能建筑引发的空调变革,1984年美国康涅狄克州建成了世界上首座智能建筑，将现代化的信息技术与建筑有机结合起来，把人们居住、生活、工作环境带入了崭新的时代。 它对制冷空调设备和系统的影响是，促使其使用计算机控制、变频技术、智能空调管理系统。,4、从典型的工况设计到过程设计,空调系统一直是以夏季室外空气设计参数和冬季空调设计参数为典型工况进行设计的，以达到系统年满足的最大冷热负荷要求。 从70 年代由于节能的需要及计算机的应用，空调的设计已变为从动态负荷计算开始，

4、将典型工况(状态点)设计过渡为典型计算日为基准，进行设计，逐步发展到典型设计年为基准进行全年冷热负荷分析，合理地选择设备和系统来满足全年不同季节的要求。以全年能源效率为目标，进行系统和设备的优化和房间气流组织的设计。,（二）、制冷空调技术的发展趋势,总体思路：节约能源，保护环境和趋向自然的舒适环境。节能仍将是制冷空调技术发展的核心。其重心将从单机的高效与节能发展到整个系统及运行管理的节能。目前研究和解决的重点问题是： 1、能源的综合利用； 2、变流量技术的应用； 3、新型(环保型)制冷剂和净化技术研究与应用， 4、计算机的应用。,1、能源的综合利用,能源的综合利用，除了电热联产、热电冷全能系统

5、及其余热利用今后仍将是发展的重点外，热泵技术、蓄能、吸附和自然能源利用率的提高，将大大促进空调业的发展。,2、变流量技术的应用,对于各类建筑的空调系统来说，全年运行的能耗50或更高是用于输送载热(冷)的风机、水泵等，以减小输送能耗为目的，进行的变水量、变风量、变制冷剂流量系统的有机应用，大大提高了空调系统技术的发展，与机电设备的调速技术相结合的变流量技术，极大地促进了空调技术的发展。,3、新型(环保型)制冷剂和净化技术研究与应用,为保护人类居住的环境，新的制冷剂正在研究开发当中，如R123、R134a等新型制冷剂。 如何处理生产、生活过程中排出的废水、废气和噪音，建立一个良好的生活环境，以及空

6、调系统和设备本身如何防污染和自净问题，也是当前空调技术发展的一个重要课题。,4、计算机的应用,采用计算机技术进行模拟仿真来研究制冷空调系统，开发新型制冷空调设备将是新时代的特征。,（三）、新型制冷技术,半导体制冷技术 太阳能吸附制冷技术 地源、水源能利用 余热制冷 冰蓄冷技术,二、制冷基础知识,制冷基本方法 制冷循环过程 单级蒸汽压缩式制冷循环p-h图分析 制冷工况变化对运行特性的影响 制冷压缩机种类 节流装置与辅助设备,制冷基本方法,蒸汽压缩式制冷 吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷 吸附式制冷 空气膨胀式制冷 热电制冷,制冷循环过程,单级蒸汽压缩式制冷循环分析,单级蒸汽压缩式制冷循环p-h图分析,

7、图2为理想状态下单级蒸汽压缩式制冷循环各工作过程的压焓图,制冷工况变化对运行特性的影响,1、冷凝温度升高，其它参数不变 2、蒸发温度降低，其它参数不变 3、液体过冷 4、蒸汽过热 5、回热循环制冷系统 6、实际制冷循环,1、冷凝温度升高，其它参数不变,12345为理想 循环过程 1223451为tk为 升高后的循环,2、蒸发温度降低，其它参数不变,123451 1223451,3、液体过冷,123451 12344551,4、蒸汽过热,5、回热循环制冷系统,回热循环过程p-h图,6、实际制冷循环p-h图,制冷压缩机种类,按增加气体方式的不同,可分为容积型和速度型两大类。 容积型压缩机：活塞式，

8、螺杆式，滚动转子式，涡旋式 速度型压缩机：离心式，轴流式。,单螺杆式压缩机工作原理图,吸气 压缩 排气,涡旋压缩机转子和定子间的压缩过程,压缩过程如图所示,离心式压缩机工作过程图,1 节流装置,空调机中常用的节流装置有热力膨胀阀和毛细管 热力膨胀阀 热力膨胀阀的名义工况 热力膨胀阀的选配 热电（电子）膨胀阀 浮球节流阀 毛细管,节流装置与辅助设备,热力膨胀阀的工作原理图,B、外平衡式,A、内平衡式,2 辅助设备,干燥过滤器 气液分离器 回热器 湿度液体指示器,制冷剂,对制冷剂的要求 空调设备中常用的制冷剂R11、R12、R22 新制冷剂的开发407C、134A等,三、空调基础知识,（一）湿空气

9、的组成和状态参数 （二）空调负荷的确定 （三）空调房间送风状态及送风量的确定 （四）空气的热湿处理 （五）空气的净化 （六）空调系统的气流组织 （七）空调系统的风道设计,（一）湿空气的组成和状态参数,湿空气的组成 干空气 湿空气 湿空气的状态参数 压力-大气压力、工作压力、水蒸气分压力 温度 含湿量 相对湿度 焓与焓差 密度与比容,湿空气的焓湿(h-d)图,等焓线和等含湿量线 等温线 等相对湿度线 水蒸气分压线 热湿比线,(h-d)图,焓湿图的应用,等湿(干式)加热过程（A-B） 等湿(干式)冷却过程（A-C） 减湿冷却过程（A-D） 等焓减湿过程（A-G） 等焓加湿过程（A-E） 等温加湿过

10、程（A-F）,上述空气变化过程的焓湿图,（二）空调负荷的确定,空调负荷指空调房间的冷（热）负荷，湿负荷。 冷负荷 热负荷 湿负荷 冷（热）负荷，湿负荷的计算依据,室内外空气的计算参数,室外空气的计算参数 室内温、湿度设计标准 人体热平衡和舒适感 室内空气的计算参数 舒适性空调室内温、湿度标准 工艺性空调室内温、湿度标准,空调房间冷（热）、湿负荷的计算,建筑物空调冷负荷的形成过程 得热量 冷负荷 除热量,冷负荷系数法计算空调负荷,围护结构冷负荷计算方法 内部热源散热引起的冷负荷 设备散热形成的冷负荷 照明散热形成的冷负荷 人体散热引起的冷负荷 空调房间湿负荷的计算 人体散湿引起的湿负荷 其他湿源

11、散湿量,空调负荷估算指标,计算式估算法 单位面积冷负荷指标法 单位面积热负荷 指标法,（三）空调房间送风状态及送风量的确定,夏季送风状态及送风量 冬季送风状态及送风量 空调送风中新风量的确定 新风冷负荷,（四）空气的热湿处理,空气热、湿处理途径 空气热、湿处理设备的类型,用喷水室处理空气,喷水室的构造和工作过程 喷水室的水系统和管经的确定 使用天然冷源的水系统 使用人工冷源的水系统 喷水室水管管径的选择 喷水室中空气处理过程 喷水室中空气与水热、湿交换原理 喷水室 中空气处理过程,用表面式换热器处理空气,表面式换热器的构造 表面式换热器的布置与安装 空气加热器的布置与安装 水冷式表冷器的布置与

12、安装 表面式换热器的热湿交换过程的特点 表面式换热器的热工计算,空气的其他热湿处理方法,用电加热器加热空气 空气的加湿处理 等温加湿 等焓加湿 空气的减湿处理 通风减湿 冷却减湿 吸收减湿 吸附减湿,（五）空气的净化,空气净化的要求 一般净化 中等净化 超净净化 空气的含尘浓度表示方法 质量浓度 计数浓度 粒径颗粒浓度 空气悬浮微粒及其捕集 大气污染物 悬浮微粒的特性,空气悬浮颗粒的捕集,重力作用 扩散作用 筛滤作用 惯性(撞击)作用 静电作用 空气过滤器 空调中常用的过滤器,空气净化系统,净化空调系统的基本形式 全室净化 局部净化 洁净隧道 气流组织与通风量 乱流形式 平行流形式 洁净室的正

13、压控制 空气的特殊净化处理 空气的除臭装置活性炭吸附器 空气的离子化,（六）空调系统的气流组织,空气调节系统的分类 按空气处理系统设备的情况分类 集中式空调系统 半集中式空调系统 分散式空调系统 按负担室内热湿负荷所用的介质分类 全空气式空调系统 全水式空调系统 空气水空调系统 制冷剂直接蒸发式空调系统 按集中式空调系统处理的空气来源分类 封闭式空调系统 直流式空调系统 新回风混合式空调系统,空调房间的气流组织,气流组织 送风射流的流动规律 自由射流 等温自由射流 非等温自由射流 受限射流,送、回风口的型式及气流组织,送风口的型式 侧送风口 散流器 孔板送风口 射流式送风口 旋流送风口 回风口

14、 气流组织的形式 侧面送风 散流器送风 孔板送风 喷口送风,气流组织的计算与评价,侧送风的计算 散流器平送计算 喷口送风的计算 气流组织 的评价指标 不均匀系数 空气分布特性指标 投入能量利用系数,（七）空调系统的风道设计,风道内空气流动阻力 摩擦阻力系数的确定 管内流速的确定 矩形风管定量直径 摩擦阻力的计算方法 局部阻力 变经管 弯头 三通 气流的进口与出口,风道内的压力分布,仅有摩擦阻力分简单风道 兼有摩擦阻力和局部阻力时风道的压力分布,风道的设计计算,风道设计原则 风道的设计计算方法 假定流速法风道设计计算方法 均匀送风管的计算 均匀送风管道的设计原理 均匀送风管道计算条件 均匀送风管道的计算方法,空调系统风道设计中的有关问题,风道的布置与联结 风道材料及截面形状的选择 风道的保温、防腐及泄水,四、制冷设备各大部件的介绍,水冷冷水机组系统介绍,循环回路介绍,主要部件,压缩机 蒸发器 冷凝器 热力膨胀阀 油分离器,半封闭式双螺杆压缩机,滑阀无级能量调节 10%100% 独立制冷回路 双回路，每个回路只有一台压缩机 压缩机的可维性强,压缩过程,蒸发器,干式蒸发器：制冷剂在管内流动，冷冻水在壳程流动,壳管式干式蒸发器,缺点 端盖内出现气液分层， 影响下一流程均匀分配 水侧泄漏,优点 保证将润滑