《城市轨道交通车辆构造与运用》教学课件—06空调系统认知.pptx

城市轨道交通车辆构造与运用项目六 空调系统认知【项目描述】 城市轨道交通车辆空调系统是城市轨道交通车辆的重要组成部分之一，它与我们日常生活中常见的家用、办公空调的功能一样，在城市轨道交通车辆中承担着调节客室内空气温度、增强客室内空气流动、提高城市轨道车辆乘坐舒适性的作用本项目能够使学生对城轨车辆空调系统的概念、分类、组成作用等相关知识有一个系统的了解教学目标】1.1.知识目标知识目标能掌握湿空气的基本概念，湿空气的四个基本物理参数和热量的概念、特点能掌握常见的制冷方法的原理和特点能掌握城市轨道交通车辆空调制冷装置的基本工作原理教学目标】2.2.技能目标技能目标能掌握城市轨道交通车辆客室内空气参数的要求，客室内空调方案的确定及热负荷计算能掌握制冷剂的概念、分类及性能，常用制冷剂的特点及应用，冷冻油的性能要求及选用原则能掌握活塞式、螺杆式制冷压缩机的结构特点和工作过程能掌握空调制冷装置中的换热器、辅助设备和自控元件的特点能掌握上海地铁和南京地铁空调系统的特点教学目标】3.3.素质目标素质目标掌握空调系统的基本概念，熟练掌握城市轨道交通空调系统的组成和功能，了解空调系统常用名词概念及相关国家标准。

教学建议】1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及空调实训室中进行，课后可实地参观2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，或能放视频投影的设备及课件3.课时要求：课堂讲授6课时；实际操作4课时第一节制冷与空调的基本原理一、制冷方法1.相变制冷(1)蒸气压缩制冷循环将蒸发器出来的蒸气冷却加压后，重新冷凝为液体，然后再蒸发，如此不断循环，这就是蒸气压缩制冷循环2)吸收式制冷循环吸收式制冷循环利用热源所提供的热能，使工质产生循环，其工作原理如图6-4所示图6-1蒸气压缩制冷循环原理第一节制冷与空调的基本原理2.节流制冷3.膨胀制冷二、城轨车辆空调制冷装置的基本工作原理1.制冷循环过程第一节制冷与空调的基本原理图6-2节流元件三、活塞式制冷压缩机的结构第二节制冷与空调的基本原理1)开启式压缩机是压缩机和电动机分开，压缩机的曲轴有一端伸出机体，并通过联轴节与电动机相连2)半封闭式压缩机是压缩机与电动机共同组装在一个可拆的密封机壳内，压缩机的曲轴和电动机的转子轴是一根整体轴，压缩机没有伸出机体之外的转动部件3)全封闭式压缩机是将压缩机与电动机共同组装在一个封闭的机壳内，机壳的接缝用焊接的方法焊死。

二、活塞式制冷压缩机的结构第一节制冷与空调的基本原理图6-3全封闭压缩机示意图1连杆2电动机绕组3电动机定子铁心4转子铁心5偏心轴(主轴)6吸气包7排气管8吸气管9气缸体10气缸盖11活塞12过滤器13稳压室14罩壳三、活塞式制冷压缩机的工作过程第二节制冷与空调的基本原理1.压缩过程2.排气过程3.膨胀过程四、冷凝器第二节制冷与空调的基本原理1.空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器在空气冷却式冷凝器中，制冷剂冷凝放出的热量被空气带走空气冷却式冷凝器多用于小型氟利昂制冷装置中，如电冰箱、冷藏柜、窗式空调器、汽车及铁路车辆用空调装置、冷藏车等移动式制冷装置空气冷却式冷凝器一般多为蛇管式，制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在管外流过根据空气运动的方式的不同，又有自然对流式和强迫对流式之分2.水冷式冷凝器水冷式冷凝器用水作为冷却介质，使高温高压的气态制冷剂冷凝的设备，称为水冷式冷凝器由于自然界中水的温度一般比较低，所以水冷式冷凝器的冷凝温度比较低，对压缩机的制冷能力和运行的经济性都比较有利目前制冷系统中大多采用这种冷凝器水冷式冷凝器中使用的冷却水可以一次流过，也可以循环使用当使用循环水时，需建有冷却水塔或冷却水池，使离开冷凝器的水得到再冷却，以便重复使用。

3.水和空气混合冷却式冷凝器水和空气混合冷却式冷凝器五、蒸发器第一节制冷与空调的基本原理1)在冷却液体的蒸发器中，有水箱式(沉浸式)蒸发器(包括立管式、螺旋管式、蛇形式)、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器(包括卧式蒸发器、干式蒸发器)等2)在冷却空气蒸发器中，有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气冷却器及冷却排管等六、辅助设备第一节制冷与空调的基本原理1.油分离器油分离器油分离器，其作用是将制冷压缩机排出的高压蒸汽中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，使高压蒸汽中的油粒在重力作用下得以分离一般气流速度在1m/s以下，就可将蒸汽中所含直径在0.2mm以上的油粒分离出来通常使用的油分离器有洗涤式、离心式、填料式和过滤式四种2.汽液分离器汽液分离器气液分离器可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合六、辅助设备第一节制冷与空调的基本原理3.储液器储液器储液器1（ACCUMULATOR）是压缩机的重要部件，起到贮藏、气液分离、过滤、消音和制冷剂缓冲的作用4.排液桶排液桶排液桶，主要是用于热气融霜时候用来容纳蒸发器的液体以及热气冷凝的液体。

冲霜时可以对低循桶的压力波动较小，有利于稳定低压，维持蒸发压力避免冷库的温度波动大5.低压循环桶低压循环桶1)自动监视：自动记录出某些参数随时间的变化情况2)自动显示：用发光二极管或声响来预示某一参数已达到规定数值3)自动保护：当某一参数达到危险的数值时，使机器停止工作4)自动控制：使系统中各元件按规定的顺序起动及停止运转5)自动调节：使某些参数保持给定的数值或按规定的规律来变动七、热力膨胀阀第一节制冷与空调的基本原理1.热力膨胀阀的结构与原理热力膨胀阀的结构与原理图6-4内平衡式热力膨胀阀结构图1密封室座2阀体3出管锁母4座孔体5阀针6调节阀7密封填料8螺母9调节杆10填料压母11感温包12滤网13进管锁母14毛细管七、热力膨胀阀第一节制冷与空调的基本原理2.热力膨胀阀的基本调节特性热力膨胀阀的基本调节特性1.关闭过热度及可变过热度根据以上所述，当出口蒸气的过热度减小时，阀孔的开度也减小，而当过热度减小到某一数值时，阀门便关闭，这时的过热度称为关闭过热度(即前面所述的给定过热度)2.过热度与蒸发温度的关系热力膨胀阀所控制的过热度，是随蒸发温度而变的3.外平衡式热力膨胀阀热力膨胀阀是通过蒸发器出口气态制冷剂的过热度控制膨胀阀开度的，故广泛地应用于非满液式蒸发器。

按照平衡方式的不同，热力膨胀阀可分内平衡式和外平衡式两种热力膨胀阀感温系统中可采用不同物质和方式进行充注，主要方式有充液式、充气式、交叉充液式、混合充注式和吸附充注式当蒸发盘管较细或相对较长，或者多根盘管共用一个热力膨胀阀，通过分液器并联时，因制冷剂流动阻力较大，若仍使用内平衡式热力膨胀阀，将导致蒸发器出口制冷剂的过热度很大，蒸发器面积不能有效利用这时，就不应使用内平衡式热力膨胀阀八、热气旁路阀第一节制冷与空调的基本原理图6-5外平衡式热力膨胀阀工作示意图1弹性金属膜片2阀针3弹簧4调节杆5感温包6平衡管-使膜片有一向下的推力(感温包内的压力)蒸发器出口压力弹簧力八、热气旁路阀第一节制冷与空调的基本原理图6-6热气旁路阀结构1阀杆2阀帽3进气管(1)蒸发过程蒸发过程是在蒸发器中进行的2)压缩过程压缩过程在压缩机中进行，这是一个升压升温过程3)冷凝过程冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个恒压放热过程4)节流过程电冰箱的节流阀是又细又长的毛细管2.制冷剂液体过冷和吸气过热对制冷循环的影响第一节制冷与空调的基本原理(1)制冷剂液体过冷的影响制冷剂在冷凝器中被冷凝成液体后，如果液体制冷剂继续向外放热，换句话说液体制冷剂继续被冷凝，就会使制冷剂液体的温度低于饱和温度(这是指对应于冷凝压力的冷凝温度)而成为过冷液体。

2)吸气过热的影响在理论循环中，假定由蒸发器流出和被压缩机吸入的制冷剂都是饱和蒸气，从蒸发器出口至压缩机吸入口之间的管路不存在热交换3)回热制冷循环为了限制节流汽化，从冷凝器出来的液态制冷剂应进一步降温，使其过冷第一节制冷与空调的基本原理图6-8回热制冷循环第一节制冷与空调的基本原理十、空调装置的基本工作原理1.制冷工况(1)制冷循环空调采用蒸气压缩制冷循环方式，它包括压缩、冷凝、节流和蒸发四个热力过程，制冷剂经节流降压后，在室内侧的蒸发器中等压蒸发，吸收汽化热，变成低温低压的蒸气，然后经过压缩机压缩，变成高温高压的蒸气，最后在室外侧的冷凝器中冷凝成液体，放出液化热2)空气循环空气循环是利用机内电风扇强迫车厢内外空气按一定路线对流，以提高换热器的热交换效率第一节制冷与空调的基本原理2.制热工况图6-9热泵型空调器运行原理a)制冷工况b)制热工况第一节制冷与空调的基本原理一、通风空调系统的分类（一）按照形式分1.开式系统隧道内部与外界大气相通，仅考虑活塞通风或机械通风，,它是利用活塞风井、车站出入口及两端峒口与室外空气相通,进行通风换气的方式第二节空调通风系统认知一、通风空调系统的分类（一）按照形式分2.闭式系统闭式系统是一 种地下车站内空气与室外空气基本不相连通的方式,即城市轨道交通车站内所有与室外连通的通风井及风 均关闭, 夏季车站内采用空调,仅通过风机从室外向车站提供所需空调最小新风量或空调全新风。

区间隧道则借助于列车行驶时的活塞效应将车站空调风携带入区间,由此冷却区间隧道内温度,并在车站两端部设置迂回风通道,以满足闭式运行活塞风泄压要求,线路露出地面的峒口则采用空气幕隔离,防止峒口空气热湿交换闭式系统通过风冀控制, 可进行开、闭式运行我国采用该种形式的有广州地铁1号线、上海地铁2号线、 南京地铁1号线和哈尔滨地铁1号线等第二节空调通风系统认知一、通风空调系统的分类（一）按照区域分车站空调通风系统车站空调通风系统 车站公共区空调通风系统(兼排烟系统)，简称大系统 车站设备管理用房空调通风系统(兼排烟系统) ,简称小系统 车站制冷空调循环水系统,简称水系统第二节空调通风系统认知一、通风空调系统的分类（一）按照区域分隧道通风系统隧道通风系统 A区间隧道活塞风与机械通风系统(兼排烟系统)，简称TVF系统 B车站范围内、屏蔽外站台下排热和车行道顶部排热系统,简称UPE/OTE系统第二节空调通风系统认知二、城轨车辆空调系统结构形式（一）下出风空调系统（一）下出风空调系统（二）（二） 侧出风空调系统侧出风空调系统第二节空调通风系统认知三、通风空调系统的工况调节空调系统的工况调节是指空调系统在工作过程中既要满足人们对环境大气物理条件调节要求,又要能使空调系统相对经济的运行状态中，根据室内外大气物理条件的变化情况调整这的运行工况。

室外空气变化会造成送风的状态变化,由于室外温度变化，传进室内,引起室内负荷变化室内由室外温度传入热量,室内设备、人体的散热量,散湿量变化使室内空气状态变化调节方法有定露点定风量调节在热量,调节回风混合比,调节旁通风与处理风混合比等空调工况调节的原则(1)1)系统在全年的运行中都能保证空调房间所要求的温湿度参数系统在全年的运行中都能保证空调房间所要求的温湿度参数; (2 ; (2 ) )系统在各个工况分区内的运行最经济、合理、能最大限度地利用自然能源系统在各个工况分区内的运行最经济、合理、能最大限度地利用自然能源, ,以减少冷量、热以减少冷量、热量和电能的消耗量和电能的消耗, ,降低运行成本降低运行成本3) (3) 调节机构最好调节机构最好, ,调节方法最简单调节方法最简单 4 )( 4 )工况间的取于分界线，工况间便于转换工况间的取于分界线，工况间便于转换 5 )( 5 )工况间的转换一般根据位置条件和参数条件工况间的转换一般根据位置条件和参数条件第二节空调通风系统认知四、通风空调系统的控制及运行管理中央级控制中央级控制对全线的环控设备进行监视,必要时直接向车站控制室发出控制指令车站级控制监视车站及管辖区域的通风和空调设备的运行状态,按环控要求。