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McQuayRefrigeration Theory基本制冷理论12021/11/17制冷制冷 定义：用人工的方法将某一物体或空间的热量带走，定义：用人工的方法将某一物体或空间的热量带走，使该物体或空间的温度低于周围环境的温度使该物体或空间的温度低于周围环境的温度 分类：分类： 普冷：普冷：-150-150以上 低温：低温：-150 -150 以下 常见制冷方法：常见制冷方法： 液体汽化制冷：包括蒸汽压缩式和吸附式制冷液体汽化制冷：包括蒸汽压缩式和吸附式制冷 气体膨胀制冷气体膨胀制冷 涡流管制冷涡流管制冷 热电制冷热电制冷22021/11/17制冷剂制冷剂 R-500 R-500 - 33.5 - 33.5l 制冷剂 ：制冷机中的工作介质，在制冷机中循环流动，通过自身热力状态的变化实现同外界的能量交换，达到制冷的目的l 制冷剂 标准沸点 ()32021/11/17术语释义术语释义 显热显热 是能够被感测到的热量它能导致物质的温度发生变是能够被感测到的热量它能导致物质的温度发生变化，但不改变其状态化，但不改变其状态 潜热潜热 是指吸收或放出热量时只改变物质的状态，而不改变是指吸收或放出热量时只改变物质的状态，而不改变其温度。

其温度 熔化潜热熔化潜热 是指物质从固态变为液态或由液态变为固态时是指物质从固态变为液态或由液态变为固态时吸收或放出的热量吸收或放出的热量 汽化潜热汽化潜热 是指物质从液态变为气态时所需的热量是指物质从液态变为气态时所需的热量 液态潜热液态潜热 是指物质从气态变为液态放出的热量是指物质从气态变为液态放出的热量42021/11/17基本概念基本概念 饱和蒸气：气态和液态共存饱和蒸气：气态和液态共存 过冷：冷凝后的制冷剂温度低于冷凝温度过冷：冷凝后的制冷剂温度低于冷凝温度液态制冷剂中无蒸气时才会出现过冷液态制冷剂中无蒸气时才会出现过冷 过热：蒸气的温度超过沸点过热时制冷剂过热：蒸气的温度超过沸点过热时制冷剂完全为气态完全为气态 压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力压力温度对应表：饱和制冷剂的温度和压力之间存在一一对应关系之间存在一一对应关系52021/11/17P-H P-H 图图压力P焓 H液体气液混合蒸气蒸发冷凝加热温度上升定温定压定温定压冷却温度下降温度线T1T2T3T462021/11/17蒸汽压缩式制冷循环蒸汽压缩式制冷循环蒸发器冷凝器482.3kPa1812kPa低压高压压缩机膨胀阀蒸气液体72021/11/17制冷循环制冷循环82021/11/17制冷设备制冷设备 蒸气压缩循环蒸气压缩循环n n四个主要组成部分四个主要组成部分: :n n压缩机压缩机n n冷凝器冷凝器n n节流（膨胀）装置节流（膨胀）装置n n蒸发器蒸发器92021/11/17 压缩机压缩机n n提升压力提升压力n n低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）气体）气体n n活塞式、双活塞式、双 / / 单螺杆、回转式单螺杆、回转式n n离心离心 冷凝器冷凝器n n从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压力下释放热量变成液体。

力下释放热量变成液体n n高温制冷剂在冷凝器中冷凝高温制冷剂在冷凝器中冷凝 制冷设备制冷设备102021/11/17 节流装置节流装置 ( (膨胀阀膨胀阀) :) :n n液体经过节流装置使压力下降液体经过节流装置使压力下降n n孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等 蒸发器蒸发器n n液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体n n制冷剂在蒸发器中吸收热量制冷剂在蒸发器中吸收热量 制冷设备制冷设备112021/11/17蒸发器冷凝器膨胀阀压缩机电机冷却塔 制冷循环制冷循环122021/11/17压力焓蒸发器压缩机冷凝器节流装置制冷剂吸收热负荷制冷剂将热传给外界压焓图压焓图132021/11/17压力焓9585 5444冷却塔蒸发器压焓图压焓图142021/11/17制冷循环制冷循环压力P焓 - H冷凝热量冷凝吸收热量蒸发压缩输入功率膨胀绝热RE = 制冷效率输入功率1234h1=h2h3h4制冷效率 = h3 - h1输入功率 = h4 - h3冷凝热量 = h4 - h1P1P2152021/11/17制冷循环制冷循环压力P冷凝蒸发RE = 制冷效率输入功率压缩膨胀蒸发过热过冷162021/11/17理想制冷循环理想制冷循环 基本过程基本过程n n压缩压缩n n冷凝放热冷凝放热n n液体过冷液体过冷n n膨胀膨胀n n蒸发制冷量蒸发制冷量n n吸气过热吸气过热172021/11/17制冷循环制冷循环压力PRE = 制冷效率输入功率冷凝蒸发压缩膨胀蒸发过热过冷=效率 =输入输出输入功率 制冷量.效率 1输入功率 制冷量制冷系数 (COP) =182021/11/17机组上常见部件：机组上常见部件：1. 1. 热力膨胀阀热力膨胀阀根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度根据压缩机吸气过热度自动调节阀的开度, ,防止压缩机带液防止压缩机带液. .2. 2. 干燥过滤器干燥过滤器把水分和污物过滤掉以免堵塞膨胀阀和保护电机把水分和污物过滤掉以免堵塞膨胀阀和保护电机. .分子筛分子筛: :去水去水. .活性铝活性铝: :去水和酸去水和酸. .3. 3. 视液镜视液镜 / / 湿度显示湿度显示1)1)显示制冷剂中的含水量显示制冷剂中的含水量, ,黄色显示有水黄色显示有水. .2)2)避免闪发气体避免闪发气体4 4. . 分流器分流器在蒸发盘管中将气体平均分配到每个环路。

在蒸发盘管中将气体平均分配到每个环路192021/11/17机组上常见部件：机组上常见部件：5. 5. 排气止逆阀排气止逆阀装在排气管装在排气管, ,停机时帮助压缩机快速停止转动和防止倒转停机时帮助压缩机快速停止转动和防止倒转. .6. 6. 安全阀安全阀 装在容器或管路上装在容器或管路上, ,防止压力过高防止压力过高. .7. 7. 截止阀截止阀, ,蝶阀蝶阀, ,球阀球阀 起关断作用起关断作用. .8. 8. 调节阀调节阀 起调节阀的开度作用起调节阀的开度作用. . 202021/11/17压力压力/ /温度温度 换热器中制冷剂的饱和压力和饱和温度，取决于热交换热器中制冷剂的饱和压力和饱和温度，取决于热交换的换热效果换的换热效果n n蒸发温度蒸发温度= =冷冻水的出水温度冷冻水的出水温度- -接近温度接近温度n n蒸发温度蒸发温度= =冷却水的出水温度冷却水的出水温度+ +接近温度接近温度 一般情况下，接近温度取一般情况下，接近温度取1-21-2 若换热效果变差，接近温度将上升若换热效果变差，接近温度将上升 停机状态，接近温度停机状态，接近温度=0=0 可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气。

可以用这种方法来判断制冷剂中是否有空气 蒸发温度蒸发温度-制冷量，制冷效率制冷量，制冷效率 冷凝温度冷凝温度-压缩机功率，制冷效率压缩机功率，制冷效率212021/11/17冷凝温度的影响冷凝温度的影响高冷凝温度高冷凝温度 : :- - 制冷量几乎不变制冷量几乎不变- - 输入功率增加输入功率增加- COP- COP下降下降RE = 制冷效率输入功率压力PRE输入功率222021/11/17液体过冷液体过冷 蒸发冷量增加蒸发冷量增加 防止经过膨胀阀时出现闪发气体防止经过膨胀阀时出现闪发气体232021/11/17换热效果的影响因素换热效果的影响因素 水侧：流速，流量，污垢，成分水侧：流速，流量，污垢，成分 氟侧：制冷剂流速，数量，油，空气氟侧：制冷剂流速，数量，油，空气 换热管的换热效果换热管的换热效果242021/11/17冷水机组基本知识冷水机组基本知识 常见单位常见单位n n美国冷吨（美国冷吨（1RT=3516W1RT=3516W）n nHPHPn nn nF Fn npsia psig psi (1bar=14.7 psi)psia psig psi (1bar=14.7 psi)n nMicroMicro252021/11/17压缩机基础知识压缩机基础知识262021/11/17速度型(离心式)容积式(螺杆)容积式(活塞式)容积式 (涡旋式)容积式压缩机容积式压缩机( (商业商业/ /工业应用工业应用) )272021/11/17作用：作用： 1. 1. 压缩机压缩机n n在系统中推动制冷剂在系统中推动制冷剂n n在冷凝器中提升压力在冷凝器中提升压力/ /温度以便将热量传递出去温度以便将热量传递出去 2. 2. 抽气控制抽气控制n n在压缩机停机前，将液体制冷剂从蒸发器和吸气管在压缩机停机前，将液体制冷剂从蒸发器和吸气管中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂中抽出，以确保压缩机重新启动时没有液体制冷剂进入压缩机。

进入压缩机 3. 3. 压力控制压力控制n n冷凝压力过高时停止压缩机运行冷凝压力过高时停止压缩机运行282021/11/17蒙特利尔协议蒙特利尔协议 19741974年，年， 罗兰和莫利纳的理论指出臭氧在大罗兰和莫利纳的理论指出臭氧在大气层中正在减少气层中正在减少 19851985年在南极证实了臭氧正在减少年在南极证实了臭氧正在减少 19871987年蒙特利尔协议签定年蒙特利尔协议签定 包括在发达国家终止一些特殊化学制品包括在发达国家终止一些特殊化学制品292021/11/17逐渐停止逐渐停止 HCFC HCFC 时间表时间表; ; 1996 1996 生产能力生产能力 (1989 (1989年年HCFCHCFC生产量加生产量加19891989年年CFCCFC生产量的生产量的2.8%)2.8%) 2004 65% 2004 65% 2010 35% 2010 35% 2015 10% 2015 10% 2020 0.5% 2020 0.5% 不增加新的设备不增加新的设备 2030 0% 2030 0%302021/11/17全球温室效应全球温室效应 COCO2 2 浓度将超过现在工业指标浓度将超过现在工业指标 30% (275ppm) 30% (275ppm) CHCH4 4 增长一倍增长一倍 全球平均温度将升高华氏度。

全球平均温度将升高华氏度 海平面高度平均升高海平面高度平均升高 4-10 4-10英寸英寸312021/11/17导致全球变暖气体导致全球变暖气体, USA 1995, USA 1995322021/11/17京都协议细节京都协议细节 各成员国负责其内部政策各成员国负责其内部政策 总目标必须实现总目标必须实现 6 6种气体包含种气体包含 (CO (CO2 2, HFCs, CH, HFCs, CH4 4, PFCs, SF, PFCs, SF6 6, , N N2 2O)O) 没有特别的气体禁止没有特别的气体禁止 承认承认“sinks”“sinks” 允许限额贸易允许限额贸易332021/11/17制冷效率对照制冷效率对照 理论循环 典型工况 工况 (C) (%) (F) (C) (%) (F) 平均蒸发温度 6.7 44.0 5.0 41.0 过热度 0.0 0.0 1.0 1.8 平均冷凝温度 29.4 85.0 35.0 95.0 过冷度 0.0 0.0 5.0 9.0 等熵压缩效率 100 80 电机效率 100 90 控制及其他好用功率 0 0 制冷剂 COP (kW/kW) 耗电指标 (KW/ton) COP (kW/kW) 耗电指标 (KW/ton) R-11 11.52 0.31 6.60 0.53 R-12 10.92 0.32 6.26 0.56 R-22 10.85 0.32 6.19 0.57 R-123 11.38 0.31 6.54 0.54 R-134a 10.89 0.32 6.26 0.56 R-4。