制冷原理与制冷系统部件及原理

制冷原理与制冷部件工作原理课程目录：制冷原理一 基本热力学术语：热量、饱和温度、 饱和压力。二 压焓图三 利用压焓图 分析制冷循环 四. 影响制冷效果的因素制冷系统常见组 件及其工作原理五 制冷系统的基本组成及工作原理。六 制冷系统常见组 件及其工作原理制冷原理部分一 基本热力学术语：饱和温度、 饱和压力。二 压焓图三 利用压焓图 分析制冷循环 四. 影响制冷效果的因素当物质处 于饱和态时 ，若压力维 持不变，则温度也恒定不变，温 度和压力之间存在一一对应的关 系，我们称该温度（压力）为该 压力（温度）对应 的饱和温度（压力）。100标标准大气压压饱和态（气液混合态）：某种物 质当其处于气液状态共存时，称 这种物质处 于饱和态。一. 基本热力学术语饱和温度（压力）不同制冷剂饱 和温度-饱和压力对应 表一. 基本热力学术语饱和温度（压力）红色：真空度（in.Hg） 黑色：表压力（psig）二. 压 - 焓图气液混合临界点:无气液共存现象二. 压 - 焓图p单位质量制冷剂 所具有的能量 (kJ/kg)h 焓等温线：过冷液体 区为垂直线，两相 区为水平线，过热 区几乎为垂线。思考：A,B,C,D四 点温度谁高，谁低？ABCD406090二. 压 - 焓图等温线ph等熵线等熵线：向右上 方倾斜的曲线0.280.29二. 压 - 焓图等熵线ph等比容线：向右上方 倾斜的曲线，斜率比 等熵线平坦。2.03.0等比容线二. 压 - 焓图等比容线phHuman Resource Dept. BE ChinaCopyright二. 压 - 焓图R22制冷效果制冷量=？等压蒸发ABI.制冷剂进 入蒸发器：A点II. 制冷剂从冷冻水吸收热量III.制冷剂离开蒸发器：B点1.制冷剂在蒸发器中的蒸发过程三. 利用压焓图 分析制冷循环hBhAphABC等熵压缩：理想的可逆压缩过 程，没有能量 损失，压缩 机的压缩 功完全转换 为制冷剂的能量（体现为制冷剂 的焓值 从hB增加到hC）。hBhC三. 利用压焓图 分析制冷循环2.制冷剂在压缩 机内的等熵压缩 过程思考：1. 制冷剂经过压缩 机后（从B 点进入，从C点离开），热 力参数（温度、压力、焓） 及热工状态如何发生变化？2. B、C之间的焓差和压缩 机压 缩功,电机耗电量之间存在什 么关系？压头ph制冷剂进 入冷凝器的状态点为C点，离开冷凝器的状 态点为D点。思考：该图 中D点处于什么状态： 过冷？饱和？过热 ？制冷剂把热量传给 冷却 水，自身能量降低，体 现为焓值 由hC降到Hd.3. 制冷剂在冷凝器中的等压冷凝过程ADCBhC三. 利用压焓图 分析制冷循环phhD节流装置热力膨胀阀固定孔板可变孔板ADB节流过程等焓过 程：液态制冷剂经过节 流设备时压力降低，压力降低会导致 很小一部分液态制冷剂蒸发， 蒸发的制冷剂吸收气化潜热由 液态变为 气态，焓值增加，未 蒸发的制冷剂为蒸发部分的制C 冷剂提供了能量，温度降低，焓值降低。就整个制冷剂而言，在节流 过程中蒸发的能量来自制冷剂 本身，制冷剂焓值 （单位质量 制冷剂所具有的能量）不变。三. 利用压焓图 分析制冷循环4. 制冷剂在节流装置中的等焓过程p 经过节 流，制冷剂压力降低，含气量增加，温度降低h冷凝器节流装置制冷剂向冷却水释放热量三. 利用压焓图 分析制冷循环5. 制冷循环p蒸发器制冷剂从冷冻水吸收热量h6. 制冷循环能量分析冷凝器蒸发器ABC压缩 机D节流装置目的h1h2h3h2h1制冷系数（COP）代价制冷效果单位制冷剂压缩功h3h2单位制冷剂从冷冻水吸收的热量 单位制冷剂吸收的压缩 功单位制冷剂向冷却水释放的热量三. 利用压焓图 分析制冷循环ph712表冷器冷却塔373 2冷冻水冷却水蒸发器小温差：冷冻水出水温度蒸发温度冷却器小温差：冷凝温度冷却水出水温度蒸发温度4冷凝温度40小温差取决于 换热 器性能， 该例中小温差 均为3。三. 利用压焓图 分析制冷循环7. 制冷循环换热分析ph四. 影响制冷效果的因素1. 排液过冷（过冷度）2. 吸气过热（过热度）3. 冷凝压力对制冷效果的影响4. 蒸发压力对制冷效果的影响过冷度对应 的饱 和温度离开冷凝 器的制冷剂温度四. 影响制冷效果的因素1. 排液过冷对制冷效果的影响p没有过冷冷凝节流装置压缩蒸发h冷凝1. 提高制冷量：BA BA2. 减少制冷剂在节流元件处产 生的 闪发 气体（由于压力降低而导致 的小部分制冷剂蒸发），避免“ 气蚀”对节 流装置的影响。ABA211. 排液过冷对制冷效果的影响四. 影响制冷效果的因素过冷度没有过冷过冷度对应 的饱和温度 离开冷凝器的制冷剂温度过冷度（）：T1T2 过冷对制冷效果的影响：ph2. 吸气过热对 制冷效果的影响需要一定过热 度的原因: 避免液态制冷剂进 入压缩 机会造成压缩 机“液击”过热度饱和气体过热气体四. 影响制冷效果的因素phph过热2. 吸气过热对 制冷效果的影响四. 影响制冷效果的因素p 在蒸发器（干式蒸发器）内发生的过热，称为有效过热 。在吸气管道中产生的过热，称为无效过热。无效过热 危害： 单位质量功耗增大 单位制冷量(制冷效果)不变h 冷凝器单位热负 荷增大 吸气比容增大，制冷剂质 量流量下降 制冷效果下降吸气比容不变(2点)，制冷 剂质 量流量不变。 单位质量制冷剂制冷效果减小（由2-1减小到2-1）。 消耗的压缩 功率增大（由3-2增加到3-2） COP 值降低3. 冷凝温度升高对制冷效果的影响：制冷循环由原来的1-2-3-4, 变为 1-2-3-421 14433四. 影响制冷效果的因素ph压 力焓吸气比容增大，制冷剂 质量流量减小。单位质量制冷剂制冷效 果降低（由原来的2-1降 为2-1）。 压缩 功增大（由原来的3-2，增大到3-2 ）。 COP值降低。4. 蒸发温度降低对制冷效果的影响：制冷循环由原来的1-2-3-4, 变为 1-2-3-42141233四. 影响制冷效果的因素五制冷系统的基本组成及工作原理。1.制冷系统的基本组成2.制冷系统的工作原理六制冷系统常见组 件及其工作原理1.压缩 机2.冷凝器3.节流装置4.蒸发器5.其他常见设备 ：油分离器。制冷系统常见组 件及其工作原理五制冷系统的基本组成冷凝器截流元件压缩机制冷剂的 制冷循环冷却水蒸发器冷冻水末端设备1. 制冷系统的基本组成冷却塔节流设备A冷凝器压力BF EDC压缩机焓蒸发器2. 制冷系统的工作原理ABCF五制冷系统的基本组成节流 设备A冷凝器压力BF EDC压缩机焓蒸发器压缩机是制冷系 统的“心脏”， 也是制冷系统最 主要的活动部件， 其功能是提高蒸 气压力，使蒸气 在高压下对应的 饱和温度高于冷 却介质的温度， 从而实现冷凝， 最终完成制冷循 环。六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机 两种类型压缩机的工作方式：容积型压缩机：通过缩小置于密闭空间中蒸气 的体积，提高蒸气压力的压缩机。也称为正压置 换式压缩机。速度型压缩机：首先通过离心等方式提高制冷 蒸气的运动速度（提高动能/动压），其次再将速 度（动能/动压）转化为蒸气压力（势能/静压），最终实现 提高蒸气压力的功能。六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机1 - 吸气过程2 - 最大吸气3 压缩过程4 继续压缩螺杆式压缩机滑阀转子滑阀进气口排气回气口排气口满负荷 运 行六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机螺杆式压缩 机吸气滑阀部 分 负荷 运 行滑阀转子吸气回气口排气口排气进气口回气螺杆式压缩机六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机预旋转导叶离心式压缩 机涡旋扩压管导流板叶轮六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机离心式压缩 机预旋转导流叶片 (PRV)：1.提供预旋转，提高压缩效果，2. 容量控制。导叶开启导叶闭合六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机impeller离心式压缩 机叶轮六制冷系统常见组件及其工作原理压缩机用冷却介质将制冷 剂蒸气冷却为制冷剂 液体的换热器。节流 设备A冷凝器压力BF EDC压缩机焓蒸发器冷凝器六制冷系统常见组件及其工作原理冷凝器冷凝器风机风冷冷凝器球温度，一般高于干球温度约10。制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在管 外流过，冷凝温度取决于空气的干六制冷系统常见组件及其工作原理冷凝器水冷-冷凝器冷却水冷却塔过冷器中间支撑板管内走水空气湿 球温度 28冷却水 进水温 度 32六制冷系统常见组件及其工作原理冷凝器水冷冷凝器节流装置通过节流，使液态制冷剂由 高压变为 低压。常见的节流设备 包括：热力膨胀阀固定孔板可变孔板电子膨胀阀节流 设备A冷凝器压力BF EDC压缩机焓蒸发器六制冷系统常见组件及其工作原理节流装置热力膨胀阀 的功能及工作原理截流降压：高压常温的制冷剂液体流过膨胀阀后，就变为低压、低温的制冷剂液体。控制制冷剂流量：膨胀阀 通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热 度的变化来控制阀的 开度，调节进 入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。控制过热 度：膨胀阀 具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，即保持蒸发器的传热面 积的充分利用，又防止压缩 机冲缸事故的发生。六制冷系统常见组件及其工作原理节流装置固定孔板节流装置设计简单无运动部件六制冷系统常见组件及其工作原理节流装置可变孔板式节流装置通过液位控制孔板开度 保证冷凝器液位最佳 加强部分负荷性能液态管线调节阀 通过微电脑 板控制七制冷系统常见组件及其工作原理节流装置电子膨胀阀电子膨胀阀由检测、控制、执行 三部分构成，和微机控制相适应。不受冷凝温度的影响，可以在很 低冷凝压力下工作，大大提高低环 境温度和部分负载下的COP。可以在接近零过热度平衡工作， 不会产生振荡，从而充分发挥蒸发 器的传热效率。价格较高。七制冷系统常见组件及其工作原理节流装置液态制冷剂吸收冷冻 水的热量，蒸发为气 态制冷剂的换热器。蒸发器节流设备A冷凝器压力BF EDC压缩机焓蒸发器七制冷系统常见组件及其工作原理蒸发器满液式蒸发器制冷剂在管外侧 冷冻水在管内侧冷冻水挡液板挡液板七制冷系统常见组件及其工作原理满液式蒸发器七制冷系统常见组件及其工作原理降膜式蒸发器降膜式蒸发器油分离器高压过热 气体排至冷凝器（基本不含油）压缩 机排出的高压过热气 体（富含油）回油七制冷系统常见组件及其工作原理油分离器油位浮动开关接至油过滤器 的主供油口制冷剂蒸气至冷凝器接至压缩 机转子腔注油口油过滤器挡油板富含油的压缩 机排气接入壳体前端接至微电脑数字输入板七制冷系统常见组件及其工作原理油分离器