2022年《制冷技术及设备》第四周教案

1、学习必备欢迎下载制冷技术及设备理论课教案(代号 a-4) 科目制冷技术及设备章 节课题：第三章制冷剂与载冷剂 3-1 制 冷 剂 3-2 载 冷 剂 3-3 润 滑 油授课日期第周课 时学时班级1007班授课方式讲授作 业题 数2 拟 用时 间教学目的1、使学生弄清制冷剂和载冷剂性质的要求及分类，润滑油的作用。2、使学生掌握制冷剂和载冷剂的特性及国产冷冻机油的规格及选用。选用教学媒体多媒体重点冷剂和载冷剂的特性难点冷剂和载冷剂的特性使用教具多媒体教学回顾1、物质的三种状态，就是固态、液态和气态及转化过程2、制冷剂的压 焓图及热力性质表精品学习资料 可选择p d f - - - - - - -

2、- - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载教学过程 ( 代号 a-4) 第页第三章 制冷剂与载冷剂3-1 制 冷 剂制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等） 的热量而汽化， 在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、 安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求

3、的了解是不容忽视的。一、对制冷剂性质的要求. 临界温度要高，凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高，便于用一般的冷却水或空气进行冷凝；凝固温度低，以免其在蒸发温度下凝固，便于满足较低温度的制冷要求。. 在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。. 压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力，以防空气渗入制冷系统中，从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高（一般1215 绝对大气压），以减少制冷设备承受的压力，以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。. 单位容积制冷量v 要大。这样在制冷量一定时，可以减少制冷剂的循环量，缩小压缩机的尺寸。. 导热系数要高，粘

4、度和密度要小。以提高各换热器的传热系数，降低其在系统中的流动阻力损失。. 绝热指数要小。由绝热过程中参数间关系式可知，在初温和压缩比相同的情况下，k t2。可见，小可降低排气温度。. 具有化学稳定性。不燃烧、不爆炸、高温下不分解、对金属不腐蚀、与润滑油不起化学反应、对人身健康无损无害。. 价格便宜，易于购得。且应具有一定的吸水性，以免当制冷系统中渗进极少量的水分时，产生“冰塞”而影响正常运行。二、制冷剂的一般分类根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力pk和正常蒸发温度t0的高低，一般分为三大类：. 低压高温制冷剂冷凝压力pk kg/cm2（绝对）， t0 如 11 （cfcl3） ， 其 t

5、023.7 。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常时， pk3.06kg/cm2 。. 中压中温制冷剂冷凝压力pk 20kg/cm2（绝对）， -60。如 717、12、22 等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。. 高压低温制冷剂冷凝压力pk20kg/cm2（绝对），t0-70 。如 13（cf3cl） 、 14（cf4） 、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或 - 以下的低温装置中。三、常用制冷剂的特性目前使用的制冷剂已达7080 种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多精品学习资料 可选择p d f

6、- - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载种。其中被广泛采用的只有以下几种：. 氨（代号：717）氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7 ，标准蒸发温度为-33.3 ，在常温下冷凝压力一般为1.1 1.3mpa，即使当夏季冷却水温高达时也决不可能超过 1.5mpa 。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/3。氨有很好的吸水性，即使

7、在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞” 现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2 。氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计， 当空气中氨的含量达到0.5 0.6 时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到 11 13时即可点燃，达到16时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大

8、、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。. 氟利昂 -12（代号： 12）12 为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。12 的标准蒸发温度为-29.8 ，冷凝压力一般为0.78 0.98mpa，凝固温度为-155，单位容积标准制冷量约为288kcal/3。12 是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400以上时， 则分解出对人体有害的气体。12 能与任意比例的润滑

9、油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定12 中含水量不得大于0.0025 ，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁晴橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则， 会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。. 氟利昂 -22（代号：）22 也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为-41 ，凝固温度约为-160 ，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/ 3。22 的许多性质与12 相似， 但化学稳定性不如12，毒性也比 12 稍大。 但是， 22 的单位容积制冷量却比12 大的多，接近于氨。当要求-40 -70

10、的低温时，利用22 比 12 适宜，故目前 22 被广泛应用于-40 -60 的双级压缩或空调制冷系统中。3-2 载 冷 剂载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称冷媒。它在间接制冷系统中起着传递制冷剂冷量的作用。一、对载冷剂的要求选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等。. 比热要大比热大，载冷量就大，从而可减小载冷剂的循环量。. 粘度低、导热系数高。. 凝固点低且要适宜，因凝固点过低将导致比热减小、粘度增大。. 无臭、无毒、使用安全，且对金属的腐蚀性要小。. 价格低廉，易于购得。二、常用载冷剂及性质载冷剂的种类较多，可以是气体、液体或固体。常用载冷

11、剂有空气、水和盐水溶液。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载. 空气和水空气或水是最廉价、最易获得的载冷剂。都具有密度小、 安全无害、 对设备几乎无腐蚀性等优点。但空气的比热小，所以只有利用空气直接冷却时才采用空气作载冷剂。水虽有比热大的优点，但水的冰点高，所以水仅能用作制出以上的载冷剂。以下应采用盐水作载冷剂。. 盐水溶液盐

12、水是最常用的载冷剂，由盐溶于水制成。常用的盐水主要有氯化钠水溶液和氯化钙水溶液。盐水的性质于溶液中含盐量的多少有关。特别需要指出，盐水的凝固点取决于盐水的浓度。图2-1 中的曲线表示盐水溶液的凝固点与浓度的关系。图中曲线（实线）为氯化钠盐水的凝固曲线，曲线（虚线）为氯 0化钙盐水的凝固曲线。由这两条曲线 -10 可知 , 无论哪一种盐水，当盐水的浓 -20 度小于某一定值时，其凝固温度随浓 -30 度的增加而降低，当浓度大于这一定 -40 值以后，凝固温度随浓度的增加反而 -50 升高。此转折点称为冰盐共晶点，对 -60 应的浓度称共晶浓度。该点相当于全 0 10 20 30 40 50部盐水

13、溶液冻结成一块冰盐结晶体，它是最低的凝固点。图 3-1 盐水的凝固点与浓度的关系在共晶点的左侧，如果盐水的浓度不变， 而温度降低， 当低于该浓度所对应的凝固点时，则有冰从盐水中析出，所以共晶点左面的曲线称为析冰线。当盐水的浓度超过共晶浓度时（即在共晶点的右面），如果盐水的浓度不变，而当温度降低到该浓度所对应的凝固点以下时，从溶液中析出的不再是冰而是结晶盐，因此共晶点右面的曲线称为析盐线。不同的盐水溶液其共晶点是不同的，如氯化钠盐水的共晶温度为-21.2 ，共晶浓度为22.4 ；而氯化钙盐水的共晶温度为-55 ，共晶浓度为 29.9 。盐水虽具有原料充沛、成本低、 凝固点可调等优点，但由于盐水的

14、浓度对盐水溶液的性质具有很大影响，故盐水作为载冷剂时应注意以下问题：（）要合理地选择盐水的浓度。盐水的浓度增高，虽可降低凝固点，但使盐水密度加大、比热减小。而盐水密度加大与比热减小，都会使输液泵的功率消耗增大。因此，不应选择过高的盐水浓度，而应根据使盐水的凝固点低于载冷剂系统中可能出现的最低温度为原则来选择盐水的浓度。目前一般在选择盐水浓度时，使其凝固温度比制冷剂的蒸发温度低为宜。（）注意盐水对设备及管道的腐蚀问题。盐水对金属的腐蚀随溶液中含氧量的减少而变慢。为此，最好采用闭式盐水系统，以减少盐水与空气接触机会，从而降低对设备及管道的腐蚀。此外， 盐水的含氧量随盐水浓度的降低而增高。因而，从含

15、氧量与腐蚀性来要求，盐水浓度不可太低。另外，为了减轻盐水的腐蚀性，还应在盐水中加入一定量的防腐剂并使其具有合适的酸碱性。一般3氯化钠水溶液中应加3.2kg重铬酸钠和0.88kg氢氧化钠；3氯化钙水溶液中应加1.6kg重铬酸钠和0.44kg 氢氧化钠。加入防腐剂后，必须使盐水呈弱碱性（p=7.5 8.5 ） ，这可通过氢氧化钠的加入量进行调整。添加防腐剂时应特别小心并注意毒性。（） 盐水载冷剂在使用过程中，会因吸收空气中的水分而使其浓度降低。为了防止盐水的浓度降低，引起凝固点温度升高，必须定期检测盐水的比重。若浓度降低，应适当补充盐量，以保持在适当的浓度。3-3 润 滑 油一、润滑油的作用润滑油

16、在制冷工程上通常称为冷冻机油，它在制冷压缩机的运行中起着重要作用。主要有如下几精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载方面： 1.起润滑作用减小机器运动部件的摩擦和磨损，延长使用寿命。 2.降低温度冷冻机油在制冷压缩机内不断循环，能够带走制冷压缩机工作过程中产生的许多热量，使机器保持较低的温度，从而提高制冷压缩机的效率和使用可靠性

17、。 3.起密封作用冷冻机油在轴封及汽缸与活塞间起密封作用，防止制冷剂泄漏。4. 提供卸载机构的动力带有卸载装置的制冷压缩机中，利用冷冻机油的油压作为卸载机构的动力。二、润滑油的性能指标及选用 (一) 润滑油的性能指标 1.粘度粘度是润滑油的一个主要性能指标，不同制冷剂对粘度有不同要求，如r12 与润滑油能相互溶解，会使润滑油粘度降低，故应选用粘度较高的润滑油。压缩机中润滑油的粘度过大和过小都不好。粘度过大会使压缩机摩擦功率和摩擦发热量增加，启动力矩增大，机器效率降低;粘度过小，则因不能建立起所需油膜而加速轴承等处的磨损。因此粘度必须适中。润滑油的粘度随温度变化而有很大变化( 例如温度由50升高

18、到100时，矿物油的粘度值降低到原来值的1/3 1/6) 。故应选用温度对粘度影响小的润滑油。2. 浊点润滑油的浊点是表示当温度降低到某一数值时，润滑油中开始析出石蜡( 即润滑油变得混浊 )时的温度。 制冷压缩机中所使用的润滑油，其浊点应低于制冷剂的蒸发温度。特别在氟系统中，一部分润滑油溶解于制冷剂中而随制冷剂流到制冷系统各处，若油中有石蜡析出，它会积存在节流阀处引起堵塞，或积存在蒸发器的传热表面，减弱传热效果。3. 凝固点润滑油在试验条件下，冷却到停止流动的温度，称为凝固点。用于制冷压缩机的润滑油，凝固点应越低越好。一般凝固点应低于-40 。当润滑油与制冷剂互相溶解时，凝固点将会降低。4.

19、闪点润滑油 ( 在开口盛油器内) 加热到它的蒸汽与火焰接触时，发生闪火的最低温度称为闪点。制冷压缩机所用的润滑油其闪点应比排汽温度高2535，以免引起润滑油的燃烧与结焦。通常对氨、r12和 r22用的润滑油，其闪点应在160170以上。 5.学稳定性及抗氧化性润滑油应具有良好的化学稳定性和抗氧化，否则在高温或金属的催化作用下，与制冷剂等接触反应，会生成焦炭、酸性物等有害物质。 6.含水量与机械杂质润滑油中不应含有水分，因为水分不但会使蒸发压力下降，蒸发温度升高，而且会加剧油的化学变化及腐蚀金属的作用。水分在氟利昂压缩机中还会引起“镀钢现象”，使铜零件与氟利昂发生作用而分解出铜，并积聚在轴承、

20、阀门等零件的钢质表面上。结果使这些表的厚度增加，破坏了轴承的间隙，使机器运转不良。这种现象出现在封闭式和半封闭式压缩机中较多。一般新油中不含有水分和机械杂质，因为用于制冷机的润滑油，在生产过程中都经过了严格的脱水处理。但脱水润滑油具有很强的吸湿性，所以在储运、加油时，应尽量避免和空气接触。用汽油或苯将润滑油溶解稀释，并用滤纸过滤后所残存的物质称为润滑油的机械杂质。润滑油中的机械杂质会加速零件的磨损和油的绝缘性能的降低、堵塞润滑油通道，所以杂质也是越少越好，一般规定不超过0.01 。 7.击穿电压击穿电压是一个表示润滑油绝缘性能的指标，纯润滑油绝缘性能很好，但当其含有水分、纤维、灰尘等杂质时，绝缘性能就会降低。半封闭式和全封闭式压缩机, 一般要求润滑油的击穿电压在25kv 以上。 因为润滑油直接和电机绕组接触。（二）国产冷冻机油的规格及选用我国目前冷冻机油规格是按照石油化工总公司颁布的zbe3400386的标准生产的，本标准的产品，按40时运动粘度中心值分为n15、n22、n32 、 n46和 n68五个粘度等级，都可用于以氨为制冷剂的冷冻机。其主要性能指标如表21