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壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)詳解 

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壓縮式制冷系統(tǒng) 

2.1  制冷的方法與種類(lèi)
2.1.1制冷的熱力學(xué)基礎(chǔ)
1、熱力學(xué)*定律
2、熱力學(xué)第二定律
熱不能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體,研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過(guò)程進(jìn)行的方向、條件及限度的定律。
2.1.2制冷定義:
    制冷是用人為方法從被冷卻對(duì)象(物體或空間)中移出熱量,以便其溫度降低到環(huán)境溫度以下的技術(shù)。
   制冷技術(shù)應(yīng)用范圍一般可分為三個(gè)溫區(qū):
   低溫區(qū)(約-120℃以下)主要用于氣體分離、氣體液化、超導(dǎo)和宇航等。
   中溫區(qū)(-120~5℃)主要用于冷藏、冷凍、化工生產(chǎn)工藝過(guò)程,生化制品的生產(chǎn)等。
   高溫區(qū)(5~80℃)主要用于空調(diào)、除濕、熱泵蒸發(fā)和熱泵干燥等。
   制冷的溫度范圍是從環(huán)境溫度開(kāi)始,一直可達(dá)接近零度。
2.1.3、制冷方法:
    1.耗物質(zhì)法:耗用一定的物質(zhì)(天然冰、深井水等)獲得低溫;
    2.人工(機(jī)械)制冷方法:通過(guò)專(zhuān)門(mén)裝置消耗一定的外功來(lái)獲得低溫,也稱(chēng)耗能制冷。
2.1.4、制冷系統(tǒng)的應(yīng)用
    1、制冷與空調(diào)的關(guān)系
    制冷和空調(diào)的關(guān)系相互又獨(dú)立;如圖3-1所示。
      圖3-1 制冷和空調(diào)的關(guān)系
   制冷在空調(diào)中的作用
   (1)干式冷卻
   (2)減濕冷卻
   (3)減濕與干式冷卻混合方式
   2、食品處理方面的應(yīng)用
2.1.5、制冷技術(shù)的發(fā)展與危害
   我們知道,所有生物過(guò)程都受到溫度的影響,低溫抑制食品中酵、霉菌的增殖,人體對(duì)溫度也非常敏感。在現(xiàn)代社會(huì),制冷技術(shù)已經(jīng)幾乎滲透到各個(gè)生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究領(lǐng)域,并在改善人類(lèi)的生活質(zhì)量方面發(fā)揮巨大作用。
   從歷史來(lái)看,制冷技術(shù)發(fā)展的*階段(從1830年到1930年):主要采取NH3、HCS、CO2、空氣等作為制冷劑,這些制冷劑有的有毒,有的可燃,有的效率很低,使用了一百年之久,當(dāng)出現(xiàn)了CFCS和HCFCS制冷劑(即氟里昂)后,出于安全性的考慮,當(dāng)機(jī)立斷,實(shí)現(xiàn)了重大的*次轉(zhuǎn)軌,進(jìn)入了制冷技術(shù)發(fā)展的第二階段(從1930年到1990年),主要采用氟里昂作為制冷劑。使用了60年后,發(fā)現(xiàn)這些制冷劑破壞臭氧層。
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2.2 蒸汽壓縮式制冷的原理
自然界中的物質(zhì)是以三種不同的聚集態(tài)存在的,即:固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。
2.2.1  蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理
    物質(zhì)集態(tài)的改變稱(chēng)之為相變。相變過(guò)程中,由于物質(zhì)分子的重新排列和分子熱運(yùn)動(dòng)速度的改變,會(huì)吸收或放出熱量。這種熱量稱(chēng)作潛熱物質(zhì)發(fā)生從質(zhì)密態(tài)到質(zhì)稀態(tài)的相變是將吸收潛;反之,當(dāng)它發(fā)生有質(zhì)稀態(tài)向質(zhì)密態(tài)的相變時(shí)則放出潛熱。
   液體氣化形成蒸汽,利用該過(guò)程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱(chēng)液體蒸發(fā)制冷。當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí),若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸汽外不含任何其它氣體,那么液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡。這種狀態(tài)稱(chēng)飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸汽從容器中抽出,液體就必然要再氣化出一部分蒸汽來(lái)維持平衡。我們以該液體為制冷劑,制冷劑液體氣化時(shí)要吸收氣化潛熱,該熱量來(lái)自被冷卻對(duì)象,只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低,便可使被冷卻對(duì)象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度下的某一低溫。
    液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過(guò)程:制冷劑液體在低壓下氣化產(chǎn)生低壓蒸汽,將低壓蒸汽抽出并提高壓力變成高壓氣。將高壓氣冷凝為高壓液體,高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。其中將低壓蒸汽提高壓力需要能量補(bǔ)償。
    利用沸點(diǎn)很低的制冷劑相態(tài)變化過(guò)程所發(fā)生的吸放熱現(xiàn)象,借助于壓縮機(jī)的抽吸壓縮、冷凝器的放熱冷凝、節(jié)流閥的節(jié)流降壓、蒸發(fā)器的吸熱汽化的不停循環(huán)過(guò)程,達(dá)到使被冷對(duì)象溫度下降目的的制冷方法。
2.2.2、蒸氣壓縮式制冷的系統(tǒng)組成
    單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī),冷凝器,膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過(guò)程如下:
    制冷劑在壓力溫度下沸騰,低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣,并將它壓縮到冷凝壓力,然后送往冷凝器,在壓力下等壓冷卻和冷凝成液體,制冷劑冷卻和冷凝時(shí)放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)(通常是水或空氣),與冷凝壓力相對(duì)應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度,冷凝后的液體通過(guò)膨脹閥或其它節(jié)流組件進(jìn)入蒸發(fā)器。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖3-2所示。
      圖3-2 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)圖
1、組成部件的功用:
    (1)壓縮機(jī)一一抽吸制冷劑,維持蒸發(fā)器低溫;壓縮制冷劑,促進(jìn)制冷劑循環(huán)。
    (2)冷凝器——使高壓高溫氣態(tài)制冷劑放熱冷凝成液態(tài)。
    (3)節(jié)流閥——節(jié)流降壓制冷劑,制造蒸發(fā)器低溫。
   (4)蒸發(fā)器——使低壓低溫液態(tài)制冷劑吸熱汽化成氣態(tài)。
2、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的工作過(guò)程:
   其工作過(guò)程如下:制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰,蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣,并將它壓縮到冷凝壓力, 然后送往冷凝器,在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體,制冷劑冷卻和冷凝時(shí)放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)(通常是水或空氣)與冷凝壓力相對(duì)應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度,冷凝后的液體通過(guò)膨脹閥或其它節(jié)流組件進(jìn)入蒸發(fā)器。 當(dāng)制冷劑通過(guò)膨脹閥時(shí),壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力,部分液體氣化,剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度,于是離開(kāi)膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物?;旌衔镏械囊后w在蒸發(fā)器中蒸發(fā),從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱?;旌衔镏械恼魵馔ǔ7Q(chēng)為閃發(fā)蒸氣,在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用 。
3、工況參數(shù)對(duì)制冷工作的影響如表3-1。

溫度條件變化?
制冷量
軸功率
制冷系數(shù)
冷卻溫度tk↑
(因?yàn)閝0↓、λ↓)
(因?yàn)閣0↑>G↓)
(因?yàn)閣0↑、q0↓)
蒸發(fā)溫度t0↓
↓(因?yàn)関1↑使G↓)
當(dāng) Pk/P0>3左右時(shí)
↓(因?yàn)镚↓>w0↑)
(因?yàn)閣0↑、q0不變)
供液過(guò)冷度(tk-t3)↑
(因?yàn)閝 0↑)
不變
(因?yàn)閝 0↑;w 0不變)
 
吸氣過(guò)熱度(t1-t0)↑
R12:(因?yàn)閝 0↑)>G↓)
R22:(因?yàn)閝 0↑=G↓)
R717:(因?yàn)閝 0↑
 
(因?yàn)镚↓>w0↑)
R12:(因?yàn)閝 0↑>w0↑)
R22:稍↓
R717:(因?yàn)閝 0↑

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2.3 制冷壓縮機(jī)
2.3.1  制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)與作用
    1).作用
   作用是:從蒸發(fā)器內(nèi)吸出蒸氣,將其壓縮,并使壓縮終了的高壓氣體排入冷凝器。
   2).分類(lèi)
   (l)按壓縮氣體的方式分類(lèi):
   (2)按制冷量的大小分類(lèi):可分為大、中、小型制冷壓縮機(jī)
2.3.2 活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和名詞術(shù)語(yǔ)
    1)、基本結(jié)構(gòu)
   各種活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量、外形、制冷劑、用途等不盡相同,但其基本結(jié)構(gòu)和組成的主要零部件都大體相同,即包括機(jī)體、曲軸、連桿組件、活塞組件、吸排汽組件、汽缸套組件等。圖3-3即為一臺(tái)立式兩缸活塞曲柄連桿式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖。
      圖3-3立式兩缸活塞式制冷壓縮機(jī)
   2)、名詞術(shù)語(yǔ)
   下面利用圖3-4介紹壓縮機(jī)的有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)。
   1.外止點(diǎn)(上止點(diǎn)):活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),離曲軸旋轉(zhuǎn)中心zui遠(yuǎn)的位置,如圖3-4(a)所示。
   2.內(nèi)止點(diǎn)(下止點(diǎn)):活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),離曲軸旋轉(zhuǎn)中心zui近的位置,如圖3-4(b)所示。
   3.活塞行程:外止點(diǎn)與內(nèi)止點(diǎn)之間的距離,通常用S表示,等于曲柄半徑R的兩倍,即S=2R,單位為米(或毫米)。
   4.余隙容積:活塞位于外止點(diǎn)時(shí),活塞頂面與汽缸端面之間的容積,汽閥通道(與汽缸一直相通的)及*道活塞環(huán)以上的環(huán)形容積的總和(圖3-4a),以Vc表示。
   5.相對(duì)余隙容積:余隙容積與汽缸工作容積之比,以C表示,即 式中:Vc ——余隙容積;Vp ——汽缸工作容積。
      圖3-4制冷壓縮機(jī)有關(guān)的幾何名稱(chēng)
      1-排氣閥;2-吸氣閥;3-汽缸;4-活塞;5-連桿;6-曲軸旋轉(zhuǎn)中心
   2.3.4、全封閉式制冷壓縮機(jī)
   全封閉式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn),是將壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起組裝在一個(gè)密閉的罩殼內(nèi),形成一個(gè)整體,從外表上看只有壓縮機(jī)進(jìn)、排氣管和電動(dòng)機(jī)引線(xiàn)。圖3-5為國(guó)產(chǎn)2FV5Q型全封閉壓縮機(jī)剖面圖。壓縮機(jī)的外部罩殼由鋼板沖壓而成,分上下兩部分,裝配完畢后焊死。它比半封閉壓縮機(jī)更為緊湊,密封性更好。
      圖3-5 2FV5Q型全封閉壓縮機(jī)剖面圖
2.3.5、活塞式制冷壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
   一)、活塞式制冷壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn):
   1、能適應(yīng)較廣的工況范圍和制冷量要求;
   2、熱效率較高,單位是耗較少;
   3、對(duì)材料要求較低,多用普通鋼鐵材料,零件的加工比較容易,造價(jià)較低廉;
   4、技術(shù)上較為成熟,生產(chǎn)操作上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。
   二)、活塞式制冷壓縮機(jī)的缺點(diǎn):
   1、因受到活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力的影響,轉(zhuǎn)速受到限制,單機(jī)輸汽量大時(shí),機(jī)器顯得笨重
   2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易損件多,維修工作量大;
   3、因受到各種力、力矩的作用,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有振動(dòng);
   4、排汽不連續(xù),汽體壓力有波動(dòng)。
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2.4  制冷系統(tǒng)的換熱器
    換熱器是制冷設(shè)備中*的重要裝置,換熱器的傳熱效果直接影響制冷機(jī)的重量、體積以及運(yùn)行特性和經(jīng)濟(jì)性。冷凝器和蒸發(fā)器是制冷機(jī)*的換熱器,是制冷機(jī)的重要組成部分。
   除了冷凝器和蒸發(fā)器以外常用的換熱器還有回?zé)崞鳌⑦^(guò)冷器、中間冷卻器和冷卻塔。
2.4.1、冷凝器
   冷凝器是制冷設(shè)備向制冷系統(tǒng)放出熱量的換熱裝置,制冷劑在冷凝器中放出的熱量包括兩部分:一是在蒸發(fā)器中吸收的被冷卻物體的熱量,二是制冷劑蒸氣在制冷壓縮機(jī)中被壓縮時(shí),由壓縮機(jī)消耗的機(jī)械功轉(zhuǎn)化的熱量。
     
   
制冷劑在冷凝器中被冷卻冷凝液化的過(guò)程如下:
冷凝器按冷卻介質(zhì)和冷卻方式,可以分為三種類(lèi)型:
1)水冷式冷凝器
2)空冷式冷凝器
3)蒸發(fā)式冷凝器
1)、水冷式冷凝器的結(jié)構(gòu)
水冷式冷凝器是利用水來(lái)吸收制冷劑放出的熱量,其特點(diǎn)是傳熱效率高,可配有水冷卻塔,冷卻水在冷卻塔中將從冷凝器吸收的熱量釋放給周?chē)目諝狻?
水冷卻式冷凝器的結(jié)構(gòu)有管殼式、套管式、板式、螺旋板式冷凝器等幾種形式。
2)立式管殼式冷凝器(如圖3-6所示。)
3)臥式管殼式冷凝器
臥式管殼式冷凝器廣泛應(yīng)用在大、中、小型氨和氟利昂制冷裝置,臥式管殼式冷凝器是水平放置的,所以稱(chēng)為臥式冷凝器。
      圖3-6 立式管殼式冷凝器
4)管套式冷凝器
    管套式冷凝器是由兩種或幾種不同直徑的管子套在一起組成的,有的套管式冷凝器為了節(jié)省空間,把套在一起的管子盤(pán)成圓形或橢圓形的盤(pán)管,目前套管式冷凝器主要用于小型的氟利昂制冷設(shè)備。
5)螺旋板式冷凝器
    螺旋板式換熱器是一種的換熱器,螺旋板由兩張平行的鋼板在卷板機(jī)上卷制而成,流道始于螺旋板式換熱器的中心,而終于螺放板式的換熱器的外緣,螺旋板的上下兩端用封條焊死。
6)板式冷凝器
    板式冷凝器的傳熱組件是沖壓成型的薄金屬片,換熱板熱中沖有波紋 以強(qiáng)化傳熱,很多換熱板片迭放在一起焊死,換熱板與換熱板之間的周邊放入一定形狀的密封圈,使換熱板之間保持一定的距離,構(gòu)成制冷劑與冷卻水的流道,流體在換熱板之間的流程可以按具體的情況進(jìn)行安排,一般常見(jiàn)的有并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián),在制冷設(shè)備中多用于并聯(lián)流程。
7)、空氣冷卻式冷凝器(如圖3-7所示)
    空氣冷卻式冷凝器又稱(chēng)為風(fēng)冷式冷凝器,在這種冷凝器中,制冷劑蒸氣和冷凝所放出的熱量是由空氣來(lái)冷卻的,空氣式冷凝器按空氣冷卻方式又分為自然對(duì)流空氣冷卻式冷凝器和強(qiáng)迫對(duì)流空氣冷卻式冷凝器;
      圖3-7 空氣冷卻式冷凝器
8)、蒸發(fā)式冷凝器
2.4.2、蒸發(fā)器
   蒸發(fā)器是制冷劑從系統(tǒng)外吸收熱量即制冷的換熱器,制冷劑液體在蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)流動(dòng),并在低溫下蒸發(fā),變?yōu)檎魵?,制冷劑在蒸發(fā)的過(guò)程中吸收被冷卻物體或介質(zhì)的熱量,蒸發(fā)器位于制冷系統(tǒng)的節(jié)流閥和壓縮機(jī)的吸氣管之間。
   蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)按被冷卻介質(zhì)可以分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器兩大類(lèi),冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器有管殼式蒸發(fā)器、直立管式蒸發(fā)器、螺旋管式蒸發(fā)器和蛇形管式蒸發(fā)器,冷卻空氣有直接蒸發(fā)式空氣冷卻器和排管式蒸發(fā)器。
1、臥式管殼式蒸發(fā)器
      臥式管殼式蒸發(fā)器是用來(lái)冷卻如水和鹽水等液體載冷劑的蒸發(fā)器。
2、干式蒸發(fā)器
   干式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與臥式管殼式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)相似,所不同的是在干式蒸發(fā)器中制冷劑液體在換熱管內(nèi)流動(dòng),而載冷劑在換熱管外流動(dòng)。
3、沉浸式蒸發(fā)器
   1)、直立管式蒸發(fā)器
   2)、螺旋管式蒸發(fā)器
   3)、蛇管式蒸發(fā)器
4、冷卻空氣的蒸發(fā)器
   冷卻空氣的蒸發(fā)器又分為直接蒸發(fā)式空氣冷卻蒸發(fā)器(冷風(fēng)機(jī))和排管式空氣冷卻蒸發(fā)器兩種,冷卻空氣的蒸發(fā)器制冷劑都是在換熱管內(nèi)流動(dòng)蒸發(fā),空氣在換熱管外流動(dòng)被冷卻。
2.4.3、回?zé)崞?/span>
   回?zé)崞鞯淖饔檬抢脧恼舭l(fā)器出來(lái)的制冷劑飽和蒸氣需要過(guò)熱時(shí)的冷量來(lái)使節(jié)流前的制冷劑進(jìn)一步過(guò)冷,這樣既保證了壓縮機(jī)工作的安全性,同時(shí)又提高了制冷裝置的制冷量,它是一個(gè)汽-液型換熱器,多用于氟利昂制冷裝置?;?zé)崞鞯慕Y(jié)構(gòu)主要有四種形式,盤(pán)管式、套管式、并聯(lián)管式和穿管式回?zé)崞鳌?/span>
2.4.4、冷卻塔
   冷卻塔是依靠水與氣對(duì)流直接接觸換熱和蒸發(fā)冷卻原理使水降溫的設(shè)備。冷卻塔的作用是使水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱濕交換而得到降溫。空調(diào)工程中制冷系統(tǒng)冷凝器用的冷卻水基本上是采用冷卻塔處理后而循環(huán)使用的。
   通常選用水冷卻裝置的冷卻塔有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種不同形式。
1、自然通風(fēng)冷卻塔
   又稱(chēng)大氣式冷卻塔,它是利用空氣自然對(duì)流使水冷卻,水流運(yùn)動(dòng)形式有噴淋,濺滴等多種,這類(lèi)冷卻塔只是考慮如何增大水與空氣自然對(duì)流使水冷卻,水流運(yùn)動(dòng)形式有噴淋、滴濺等多種,這類(lèi)冷卻塔只是考慮如何增大水與空氣的接觸表面,所以結(jié)構(gòu)上大同小異。
2、機(jī)械通風(fēng)冷卻塔
   目前用的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔大多是逆流式圓形玻璃鋼冷卻塔,是靠空氣強(qiáng)制對(duì)流使水冷卻的設(shè)備。
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2.5 制冷系統(tǒng)的節(jié)流閥
2.5.1、節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用及分類(lèi)
1、作用
    節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用是將冷凝器中冷凝壓力下的飽和液體或過(guò)冷液體節(jié)流后降至蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度,同時(shí)根據(jù)負(fù)荷的變化,調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑的流量。
2、分類(lèi)

   
常用的節(jié)流機(jī)構(gòu)主要有以下幾種:手動(dòng)節(jié)流閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、浮球節(jié)流閥、節(jié)流孔板、毛細(xì)管等。
2.5.2、熱力膨脹閥
   熱力膨脹閥是應(yīng)用zui廣的一種節(jié)流機(jī)構(gòu),熱力膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣的過(guò)熱度的變化來(lái)調(diào)節(jié)閥孔的開(kāi)度大小,故適用于沒(méi)有自由液面的蒸發(fā)器(如干式蒸發(fā)器、蛇管式蒸發(fā)器、蛇管式中間冷卻器等)。
1、內(nèi)平衡式熱力膨脹閥
   l)、結(jié)構(gòu):內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示,它由感溫包、毛細(xì)管、閥座、膜片、頂桿、閥針及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。膨脹閥接在蒸發(fā)器的進(jìn)液管上,感溫包敷設(shè)在蒸發(fā)器的出口處。
      圖3-8 內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)
2、外平衡式熱力膨脹閥
    l)、結(jié)構(gòu)如圖3-9所示
      3-9 外平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)
   2)、熱力膨脹閥的安裝
   熱力膨脹閥的安裝正確與否,對(duì)膨脹閥的工作特性有很大的影響,因此必須要按正確的方法安裝。其安裝方法如下:
   1、膨脹閥的位置應(yīng)盡量靠近蒸發(fā)器,同時(shí)要使調(diào)節(jié)和維修均比較方便。
    2、膨脹閥閥體應(yīng)垂直安裝。
   3、膨脹閥箭頭方向應(yīng)與制冷劑的流動(dòng)方向一致。
   4、溫包應(yīng)直接捆扎在蒸發(fā)器的出口回氣管上,接觸部位要清潔、干凈,外加不吸潮的保溫材料絕熱。感溫包應(yīng)裝在不積液的吸氣管上,當(dāng)吸氣管直徑小于22 m m時(shí),感溫包應(yīng)裝在吸氣管上部;當(dāng)直徑大于22 m m時(shí),安裝在水平下側(cè)30℃。
   3)、外平衡管應(yīng)接至蒸發(fā)器出口處的水平管上方,以防被潤(rùn)滑油堵塞,同時(shí)接管應(yīng)在感溫包之后保持適當(dāng)?shù)奈恢谩?
2.5.3、 熱電膨脹閥
   它是利用熱敏電阻的作用來(lái)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器供液量的節(jié)流裝置。
   熱敏電阻與膨脹閥膜片上的加熱器串聯(lián),電熱器的電熱流隨熱敏電阻值的大小而變化。當(dāng)蒸發(fā)器的出口制冷劑蒸氣的過(guò)熱度增加時(shí),熱敏電阻溫度升高,電阻值降低,電加熱器的電流增加,膜室內(nèi)充注的液體被加熱而溫度增加,壓力升高,推動(dòng)膜片和閥桿下移,使閥孔開(kāi)啟或開(kāi)大。當(dāng)蒸發(fā)器的負(fù)荷減小,蒸發(fā)器出口蒸氣的過(guò)熱度減小或者變成濕蒸氣時(shí),熱敏電阻被冷卻,閥孔就關(guān)小或關(guān)閉。這樣,熱電膨脹閥可以控制蒸發(fā)器的供液量,使其與熱負(fù)荷相適應(yīng)。
2.5.4、毛細(xì)管
   1)、毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)及原理? 毛細(xì)管是一根孔徑很小,長(zhǎng)度較長(zhǎng)且多盤(pán)圈狀的紫銅管。一般為一根內(nèi)徑為0.5-1mm,外徑為2-3mm,長(zhǎng)度為2-4m的紫銅管,液態(tài)制冷劑通過(guò)它時(shí)會(huì)受到較大的阻力而產(chǎn)生壓力降(猶如電流流過(guò)導(dǎo)體,因電阻而產(chǎn)生電壓一樣),因而控制了制冷劑的流量和保持冷凝器與蒸發(fā)器的合理壓力差。
   2)、毛細(xì)管的作用?? 毛細(xì)管是電冰箱上的節(jié)流降壓裝置,位于冰箱的后下部。它的作用主要有兩個(gè)是在壓縮機(jī)運(yùn)行中,保持蒸發(fā)器與冷凝器之間有一的壓力差,從而使制冷劑在蒸發(fā)器中規(guī)定的低壓力狀況下蒸發(fā)吸熱,使冷凝器中的氣態(tài)制冷劑在一的高壓下冷凝放熱;另一種功能是控制制冷劑的流量,使蒸發(fā)器保持合理的溫度,以實(shí)現(xiàn)電冰箱安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
   3)、毛細(xì)管的特點(diǎn)?? 毛細(xì)管節(jié)流具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)零件、不易發(fā)生故障、停機(jī)后高低工壓力逐漸平衡、易于啟動(dòng)等特點(diǎn)??蛇x用啟動(dòng)較小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)作制冷機(jī)的動(dòng)力。但毛細(xì)管的自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍小,而且不能人工調(diào)節(jié),只適用于熱負(fù)荷比較穩(wěn)定的家用電冰箱等制冷系統(tǒng)中。
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2.6.1、制冷劑
   制冷系統(tǒng)里必須還要充注一定量的的工作介質(zhì),制冷裝置才能工作、制冷,而且充注不同的工作介質(zhì)制冷裝置制冷的效率也有很大的不同,這個(gè)介質(zhì)就是制冷劑。
只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。
   1)、制冷劑的作用
   制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動(dòng),制冷劑在循環(huán)流動(dòng)中,通過(guò)自己的熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換,從而實(shí)現(xiàn)制取冷量的目的。
   2)、對(duì)制冷劑的要求
   制冷劑應(yīng)具備安全、可靠、易得、價(jià)廉。一般要求制冷劑應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:
   1、臨界溫度較高,在常溫或制冷溫度下能夠液化。
    2、在蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)制冷劑的壓力要適中。
   3、單位容積制冷量qV 要大。
    4、凝固溫度要低,以避免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。
   5、粘度和密度要小,以保證制冷劑在系統(tǒng)中的流動(dòng)阻力損失小。
   6、導(dǎo)熱系數(shù)要高,可以提高各個(gè)換熱器制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)。
    7、與潤(rùn)滑油的溶解性。
   8、等熵指數(shù)要小,可使壓縮過(guò)程耗功減小,壓縮終了時(shí)氣體的溫度不致過(guò)高。
   9、液體比熱容小,可使節(jié)流過(guò)程損失減小。
   10、不燃燒,不爆炸,無(wú)毒,對(duì)金屬不起腐蝕作用,與潤(rùn)滑油不起化學(xué)作用,高溫下不分解,對(duì)人體無(wú)毒害, 價(jià)格便宜,便于獲得。
2.6.2、制冷劑的分類(lèi)與符號(hào)
   1)、制冷劑的分類(lèi)
               表3-1制冷劑的分類(lèi)


類(lèi)別
Ts/℃
環(huán)境溫度在30℃時(shí)的冷凝壓力/kPa
制冷劑舉例
應(yīng)用舉例
高溫制冷劑
(低壓制冷劑)
>0
約<300
Rll,Rll3,Rll4,R21
離心式空調(diào)制冷機(jī)
中溫制冷劑
(中壓制冷劑)
 
- 60~0
約在3000~2000
R12, R22, R717,
R142,R502
- 60℃以上的單級(jí)和雙級(jí)蒸氣活塞式壓縮式制冷機(jī)
低溫制冷劑
(高壓制冷劑)
<- 60
約>2000
R13,R14,R502,烷,烯
復(fù)迭式制冷機(jī)的低溫級(jí)

   ?2)、制冷劑符號(hào)
   上統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”和其后的數(shù)字或字母作為制冷劑的符號(hào),字母“R”表示制冷劑,其后的數(shù)字和字母編寫(xiě)規(guī)則如下。
   1、無(wú)機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)規(guī)定為R7()()。括號(hào)中填入的數(shù)字是該無(wú)機(jī)物分子量的整數(shù)部分。
例如:
NH3 H2O CO2 SO2 N2O
分子量的整數(shù)部分 17 18 44 64 44
符號(hào)表示 R717 R718 R744 R764 R744a
    2、氟利昂和烷烴類(lèi)烷烴化合物的分子通式為 CmH2m+2;氟利昂的分子通式為 CmHnFxClyBrz(n+x+y+z=2m+2),它們的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)規(guī)定為R(m - 1)(n+l)(x)B(Z)。
    3、混合工質(zhì)混合工質(zhì)和簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)為R5()()。
    3)、常用制冷劑理化性質(zhì):


制冷劑
R12(CCl2F2)
R134a(CH2FCF3)
R22(CHClF2)
R717(NH3)
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓沸點(diǎn)℃
- 29.8
- 26.5
- 40.8
- 33.4
臨界溫度tc(℃)/臨界壓力pc(MPa)
96/4.963
100.6/3 94
112/4.12
132.4/l.32
壓力比=pk(+30)kPa/P0(-15)kPa
4.08
4.7
4.05
4.9
單位容積制冷量qv( 30℃/- 15℃) kJ/m3
1275
100%
tk= 30℃時(shí)與R12比;t>- 7℃時(shí)略大;t。<- 7℃時(shí)略小
2065
165%
2161
169%
制冷系數(shù)ε
(+30 t/- 15 ℃)
4.1
與R12大致相同
4.25
4.21
等熵壓縮排氣溫度(標(biāo)準(zhǔn)工況)℃
70
66
83
106
密度ρ30℃飽和液(kg/L)30℃飽和蒸氣(Kg/m3)
1.   3
41.1
1.   187
37.5
1.   2
51.5
1.   6
9.03
導(dǎo)熱系數(shù)(25℃)蒸氣10-3 W/m·℃液體
10.70
71.0
13.57
94.2
11.40
87.5
25.5
494
動(dòng)力粘度(25℃)蒸氣Pa. s液體
13.52×10-6
1.98×10-4
11.92×10-6
2.26×10-4
12.68×10-6
2.4×10-4
10.44×10-6
1.52×10-4
溶水性
難溶3.6mg/kg
(-30℃)
稍溶
難溶180mg/
kg(-30℃)
易溶
1m3水溶900 m3
溶油性
易溶
只與POE、PAG等油互溶
8℃以上易溶,低溫時(shí)分層
微溶
 
忌用材料
天然橡膠
銅、天然橡膠、丁腈及氟化橡膠
同R12(宜用丁基橡膠、氯丁橡膠)
含水腐蝕銅及銅合金(磷青銅除外)
 
安全性
無(wú)毒,不燃燒,不爆炸,高溫或過(guò)明火分解產(chǎn)生有毒光氣,空氣中含量多會(huì)使人窒息,防止濺到人體上引起凍傷
空氣中容積百分比> 11%可燃,> 16%可爆,>0.5%~ 0.6%人停留0.5h有危險(xiǎn)
電絕緣性(與N2比)
2.4
 
1.3
 
臭氧消耗增能值(ODP)
0.9
0
0.05
0
變曖潛能值(GWP)
3
0.26
0.36
 

2.6.3、載冷劑
1)、作用
   用載冷劑來(lái)傳遞冷量。
2)、對(duì)載冷劑性質(zhì)的要求
   載冷劑以液態(tài)在蒸發(fā)器和用冷場(chǎng)所之間循環(huán),通過(guò)顯熱傳輸冷量。所以用作載冷劑的物質(zhì)應(yīng)在所需要的載冷溫度下保持液態(tài),在載冷系統(tǒng)中循環(huán)時(shí),不結(jié)冰、不揮發(fā);對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕,對(duì)人體無(wú)危害;載冷能力強(qiáng);輸送耗功少。因此載冷劑應(yīng)具備如下性質(zhì):
   1、無(wú)毒、無(wú)可燃性、無(wú)刺激性氣味。化學(xué)穩(wěn)定性好,在大氣壓力下不分解,不氧化,不改變其物理、化學(xué)性質(zhì)。
   2、在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)。它的凝固點(diǎn)應(yīng)低于制冷機(jī)的蒸發(fā)溫度,沸點(diǎn)則應(yīng)遠(yuǎn)高于使用溫度。
   3、密度小、粘度小、傳熱性好、比熱容大。這樣可以使載冷系統(tǒng)中流動(dòng)阻力損失小,液體循環(huán)量少、消耗泵功小,可減小熱交換器的尺寸。
3)、常用的載冷劑
   常用的載冷劑是水、無(wú)機(jī)鹽水溶液或有機(jī)物液體。它們適用于不同的載冷溫度。
   1、水
    2、無(wú)機(jī)鹽水溶液
   無(wú)機(jī)鹽水溶液有較低的凝固溫度,適合于在中、低溫制冷裝置中載冷。zui廣泛使用的是氯化鈣(CaCl2)水溶液,還有氯化鈉(NaCl)和氯化鎂(MgCl2)水溶液
4)、潤(rùn)滑油
   在制冷壓縮機(jī)中,潤(rùn)滑油的功能主要有:
   1、潤(rùn)滑相互摩擦的零件表面,使摩擦表面*被油膜分隔開(kāi)來(lái),從而降低壓縮機(jī)的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損。
   2、帶走摩擦熱量,使摩擦零件的溫度保持在允許范圍內(nèi)。
   3、使活塞環(huán)和氣缸鏡面間、軸封摩擦面等密封部分充滿(mǎn)潤(rùn)滑油,以阻擋制冷劑的漏泄。
   4、帶走金屬摩擦表面的磨屑;
    5、利用油壓作為控制卸載機(jī)構(gòu)的液力動(dòng)力。
   潤(rùn)滑油同制冷劑接觸時(shí)的特性:
   ①粘度
   ②溶解性
   各種制冷劑溶解于潤(rùn)滑油的程度是不相同的,大致可分為三類(lèi):
1、不溶于潤(rùn)滑油的制冷劑:如 R717(氨), R13, R14和 R744(二氧化碳)等。
2、少量溶于潤(rùn)滑油的制冷劑:如 R22。
3、無(wú)限溶于潤(rùn)滑油的制冷劑:有Rl l,R12,R21,R113和R500等。
4、凝固性,潤(rùn)滑油在試驗(yàn)條件下冷卻到停止流動(dòng)時(shí)的溫度,稱(chēng)為凝固點(diǎn)。

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