第五章 制冷系统

1、1第五章 动车组制冷系统主讲人：孙宝敬前期内容回顾 1. 制冷系统的组成 蒸气压缩式制冷机(系统)主要由：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四部分组成，并用管道连接成一封闭循环系统。2 2. 制冷循环工作原理 制冷剂进入蒸发器后，在特定的压力(蒸发压力)和温度(蒸发温度)下吸收被冷却物体的热量而沸腾汽化(蒸发)，压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的制冷蒸汽，将它压缩成特定压力(冷凝压力)和温度(冷凝温度)的蒸气后送往冷凝器，高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中被环境介质(通常是空气或水)冷却，在冷凝压力下放热而冷凝为液体，通过膨胀阀或其他节流装置再进入蒸发器，制冷剂液体在蒸发器中又吸收被冷却物体的热量而蒸发

2、，开始下一次循环，如此周而复始见。34耗电做功使低温低压制冷剂气体变为高温高压气体向空气放出制冷剂的热量使气态制冷剂变为液态降低制冷剂压力调整制冷剂流量调整制冷剂流量制冷剂吸收空气的热量使液态制冷剂变为气态本章主要内容v第一节 制冷压缩机的类型及简介v第二节 涡旋式压缩机构成及原理v第三节 换热器及其他辅助设备v第四节 制冷自动控制元件v第五节 各车型制冷系统比较v第六节 小结56按制冷量分类：小型：标准工况制冷量小于58 kW中型：标准工况制冷量在58 580 kW范围大型：标准工况制冷量大于580 kW按工作原理分类：容积型速度型第一节 制冷压缩机的类型7容积型压缩机通过改变工作容积来完成

3、气体的压缩和输送。低压气体直接受到压缩，体积被强制缩小，从而达到提高压力的目的。容积型压缩机分为往复式压缩机和回转式压缩机。其中往复式压缩机是通过活塞在气缸内作往复运动来改变工作容积；而回转式压缩机是通过转子或螺杆在气缸内作旋转运动来改变工作容积。一、容积型压缩机8往复式压缩机：使用温度范围广、技术成熟可靠、使用性能和能量指标较好，但易损件较多、维修量较大，适用于中小型制冷系统。回转式压缩机：结构简单、体积小、重量轻、制冷效率高、运行平稳、震动小，但加工精度要求高。一、容积型压缩机9速度型压缩机速度型压缩机是使气体在是使气体在高速转动的叶轮中提高速转动的叶轮中提高速度高速度，而后通过导向器使气

4、体的，而后通过导向器使气体的动能转化为动能转化为压力能压力能，进而完成气体的压缩和输送任务。目，进而完成气体的压缩和输送任务。目前常采用的速度型压缩机是前常采用的速度型压缩机是离心式压缩机。离心式压缩机。二、速度型离心式二、速度型离心式压缩机压缩机10二、速度型离心式二、速度型离心式压缩机压缩机离心式压缩机具有离心式压缩机具有结构结构紧凑、运转平稳、振动紧凑、运转平稳、振动小、噪音低等特点小、噪音低等特点。由于其转速高，由于其转速高，叶轮尺叶轮尺寸又受到加工工艺的限寸又受到加工工艺的限制不能做得太小，制不能做得太小，因而因而一般输气量很大，适用一般输气量很大，适用于于大型制冷装置。大型制冷装置

5、。1112第二节 涡旋式制冷压缩机的基本构成及工作原理一、涡旋式制冷压缩机的基本构成 由运转涡旋盘(动盘)、固定涡旋盘(静盘)、机体、防自转环、偏心轴等零部件组成。涡旋式压缩机的结构1-动盘 2-静盘 3-机体 4-防自转环 5-偏心轴 6-进气口 7-排气口13 制冷剂蒸气由涡旋体的外边缘吸入月牙形工作容积中，随着动盘的摆动，工作容积逐渐向中心移动，容积逐渐缩小，使气体受到压缩，最后由排气孔轴向排出。二、涡旋式制冷压缩机的工作原理14涡旋式压缩机工作原理示意图涡旋式压缩机工作原理示意图(a) 0位置位置 (b) 90位置位置 (c) 180位置位置 (d) 270位置位置1-压缩室压缩室 2

6、-进气口进气口 3-动盘动盘 4-静盘静盘 5-排气口排气口 6-吸气室吸气室 7-排气室排气室 8-压缩压缩室室15三、涡旋式制冷压缩机的特点相邻两室的压差小，气体的泄漏量少。吸气、压缩、排气过程同时连续进行，压力上升速度较慢，因此转矩变化幅度小、振动小。效率高，可靠性高，噪声低。涡线体型线加工精度要求极高，必须采用专用的精密加工设备。密封要求高，密封机构复杂。16第三节 换热器及其他辅助设备一、换热器 在制冷设备中，除有起主导作用的压缩机外，还必须包括起换热作用的换热器蒸发器和冷凝器17第三节 换热器及其他辅助设备1. 冷凝器:热交换设备 冷凝器的作用：冷凝器的作用是使从压缩机出来的高温高

7、压制冷剂蒸气在其中向冷却介质水或空气放热，从而冷凝成高温高压的过冷液体。18上进下出式冷凝器上进下出式冷凝器1-分配集管分配集管 2-冷凝蛇管冷凝蛇管 3-集液器集液器192. 蒸发器 在蒸发器中，制冷剂液体蒸发(沸腾)转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备。20蒸发器及其安装位置示意图蒸发器及其安装位置示意图(a) 横向垂直；横向垂直；(b) 水平；水平；(c) 倾斜。倾斜。1-膨胀阀；膨胀阀；2-分液器；分液器；3-分液管；分液管；4-汇集管；汇集管；5-回气管；回气管；6-感温包。感温包。21CRH3动

8、车组动车组蒸发器蒸发器 22二、辅助设备 在实际的制冷系统中，为改善制冷装置工作条件，提高运行经济性和安全可靠性，还必须设一些辅助设备，如贮液器、气液分离器、干燥过滤器等。 1. 干燥过滤器 干燥过滤器装在节流装置前的输液管上； 干燥过滤器是制冷系统的净化设备，作用是消除制冷剂中的水分和机械杂质（如金属屑末、氧化皮等），以防止膨胀阀（毛细管）、电磁阀处产生冰塞、堵塞以及进入压缩机刮伤气缸和吸排气阀。232. 贮液器 用来贮存制冷循环中的制冷液体，以适应工况变动时制冷剂流量的变化。3. 气液分离器 用来分离蒸发器出口的蒸气中的液体，从而保证压缩机为干压缩。24第四节 制冷自动控制元件一、热力膨胀

9、阀及毛细管热力膨胀阀是一种能自动调节供液量的节流降压机构。它以调节液量与负荷匹配为目的，使进入蒸发器的液量能够全部蒸发，既避免过量供液，又保证蒸发器的传热面积得到充分利用。1. 热力膨胀阀25热力膨胀阀结构热力膨胀阀结构1-毛细管；毛细管；2-阀体；阀体；3-阀座；阀座；4-阀芯；阀芯； 5-弹簧；弹簧；6-调整杆；调整杆；7-感温包；感温包；8-膜片；膜片；9-推杆推杆热力膨胀阀是根据蒸发器出口处制冷蒸气的过热度来自动调节制冷剂流量的。26当流体沿管内流动时，由于管道摩擦阻力而产生压降，管径越小、管子越长则流动阻力就越大，产生的压降也越大。采用毛细管小内径(0.62.0 mm)并有一定长度(

10、0.62.5 m)的紫铜管，代替膨胀阀作为节流降压元件，就构成了毛细管节流装置。2. 毛细管273.电子膨胀阀 电子膨胀阀是一种按计算机预设的程序进行流量调节的膨胀阀。1. 柱塞弹簧柱塞弹簧2. 柱塞柱塞3. 线圈线圈4. 阀座阀座5. 入口入口6. 阀杆阀杆7. 阀针阀针8. 弹簧弹簧9. 出口出口电磁式电子膨胀阀电磁式电子膨胀阀28第五节 各车型动车组制冷系统比较车型制冷方式制冷剂类型压缩机类型节流方式CRH1蒸汽压缩式R407C涡旋式压缩机膨胀阀CRH2蒸汽压缩式R22涡旋式压缩机毛细管CRH3蒸汽压缩式R134A涡旋式压缩机膨胀阀CRH5蒸汽压缩式R407C涡旋式压缩机膨胀阀29第六节 小结 一、制冷系统组成 压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀二、压缩机的类型容积型、速度型 三、涡旋式压缩机工作原理 制冷剂蒸气由涡旋体的外边缘吸入月牙形