制冷和空调装置的结构

1、2 2、压缩制冷剂蒸气（低温低压、压缩制冷剂蒸气（低温低压 高温高压）。高温高压）。引子：制冷压缩机是制冷系统的核心。引子：制冷压缩机是制冷系统的核心。蒸气压缩式制蒸气压缩式制冷系统的构成冷系统的构成一、作用一、作用压缩机压缩机热交换设备（蒸发器、冷凝器等）热交换设备（蒸发器、冷凝器等）节流机构节流机构辅助部件辅助部件管道管道各种控制阀和仪表各种控制阀和仪表1、循环所需的动力；、循环所需的动力；第一节 制冷压缩机2022-5-62二、分类二、分类制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图2022-5-631、按制冷量大小分、按制冷量大小分 大型大型 400KW小型

2、小型 60KW中型中型 400-60KW2、按作用原理分、按作用原理分（1 1）容积型：）容积型：通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸气压力通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。来完成压缩功能。 活塞式压缩机：活塞式压缩机：开启式开启式 、半封闭式、半封闭式 、全封闭式、全封闭式 ；回转式：螺；回转式：螺杆式（单、双）、滚动活塞式、滑片式、涡旋式。杆式（单、双）、滚动活塞式、滑片式、涡旋式。（2 2）速度型：）速度型：离心式压缩机。离心式压缩机。 由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。20

3、22-5-64开启式开启式半封闭式半封闭式封闭式封闭式2022-5-65各类压缩机在制冷和空调工程中的应用范围各类压缩机在制冷和空调工程中的应用范围2022-5-663.按工作的蒸发温度范围分类按工作的蒸发温度范围分类 单级制冷压缩机单级制冷压缩机 高温制冷压缩机：高温制冷压缩机： 1010 中温制冷压缩机：中温制冷压缩机： 20 10 低温制冷压缩机：低温制冷压缩机： 45 20 2022-5-67由由1 2：绝热过程：绝热过程第一节第一节 活塞式制冷压缩机的工作过程活塞式制冷压缩机的工作过程研究的目的：研究的目的：、i、j（前面描述过的修正系数）（前面描述过的修正系数）一、示功图（即压容图

4、）一、示功图（即压容图）注意：注意：在示功图上区分理论功和实际功。在示功图上区分理论功和实际功。1 1、理论过程、理论过程 2 3：等压排气：等压排气 4 1：等压吸气：等压吸气 ）（4/2DVSh做功：面积做功：面积1-2-3-4-1。2022-5-68存在着余隙容积存在着余隙容积VcVc；P Pk k由工质决定；由工质决定； 是由余隙容积中工质膨胀造成的。是由余隙容积中工质膨胀造成的。2 2、实际过程、实际过程v1 1 2多变压缩过程多变压缩过程 2 3有阻力的排气过程有阻力的排气过程 3 3 4 4有余隙容有余隙容积的膨胀过程积的膨胀过程 4 1 有阻力的吸气过程有阻力的吸气过程 P1

5、吸气阀压力损失吸气阀压力损失 P2 排气阀压力损失排气阀压力损失2022-5-691.压缩过程压缩过程 将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端位置位置1-1（称为内止点或下止点）时，活塞移动到（称为内止点或下止点）时，活塞移动到2-2位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压升高到排气压力的过程称为压缩过程。升高到排气压力的过程称为压缩过程。4.吸气过程吸气过程 从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置4-4向下向下运动时，吸气阀开启，低压气体被吸人气缸中，直到活运动时，吸气阀开启，低压气体

6、被吸人气缸中，直到活塞到达下止点塞到达下止点1-1的位置。此过程称为吸气过程。的位置。此过程称为吸气过程。3.膨胀过程膨胀过程 将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体的将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸气压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸气过程时为止，此时活塞处于位置过程时为止，此时活塞处于位置4-4。活塞从。活塞从3-3移动移动到到4-4的过程称为膨胀过程。的过程称为膨胀过程。2.排气过程排气过程 制冷剂进入冷凝器。直到活塞运动到最高制冷剂进入冷凝器。直到活塞运动到最高位置位置3-3（称为外止点或上止点）时排气过程结束。制（称为外止点或上止

7、点）时排气过程结束。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。2022-5-610三、性能参数及计算三、性能参数及计算1、输气量及输气系数、输气量及输气系数 （1）理论输气量）理论输气量 假定压缩机有假定压缩机有z个气缸，转速为个气缸，转速为n，则压缩机的理论输气量为：，则压缩机的理论输气量为：2hs12.4760znSDVznV （2）实际输气量）实际输气量hsVVSDVh24m32022-5-611（3）输气系数：）输气系数： 也称压缩机的容积效率。通常可用容积系数也称压缩机的容积效率。通常可用容积系数 c、压力系数、压力系数 p、泄漏系数泄漏系

8、数 v 、温度系数、温度系数 t的乘积来表示，即的乘积来表示，即=cpvt 其中，容积效率总小于其中，容积效率总小于1，其大小反映压缩机气缸容积的有效利用程度。影，其大小反映压缩机气缸容积的有效利用程度。影响它的主要因素有四个：响它的主要因素有四个：一是气缸余隙容积的大小；一是气缸余隙容积的大小；二是吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力；二是吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力；三是吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀；三是吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀；四是气缸内部的泄漏。四是气缸内部的泄漏。2022-5-612 1）考虑余隙容积影响的容积系数考虑余隙容积影响的

9、容积系数c）（VVVccc1/VVVVVhhh/1/11）（VVVVVVccchC11）（111VVVVVcchc VcVVc1 3点的容积；点的容积； 4点的容积。点的容积。3 4 为多变的膨胀过程。为多变的膨胀过程。 constPVm）（）（VVVPPccmk1/0式中：式中：m气体膨胀过程中变化的多变指数。气体膨胀过程中变化的多变指数。 令令CVVhc/，则，则 1011）（PPkCmc 式中：式中：C压缩机相对余隙容积。压缩机相对余隙容积。2022-5-613pVVVp/2）（PPVC0011vtctpvhsVV/ （2 2）吸、排气压力损失影响的压力系数）吸、排气压力损失影响的压力系

10、数 （3 3）考虑漏泄影响的漏泄系数）考虑漏泄影响的漏泄系数 （4 4）考虑热交换影响的温度系数）考虑热交换影响的温度系数 输气系数：输气系数： 99. 097. 0vTTK0/t2022-5-614二、压缩机的功率和效率二、压缩机的功率和效率 1、指示效率、指示效率 SSNNiai1234112341/或或 tTTbki00/（经验公式）（经验公式） 式中：式中：Na理论功率；理论功率；T0蒸发温度（蒸发温度（K）；）； Ni指示功率；指示功率；Tk冷凝温度（冷凝温度（K）；）； T0蒸发温度（蒸发温度（）；）；b常数，常数，b=0.0025。 2、机械功率、机械功率 NNNeij/Ne 轴

11、功率轴功率 3、压缩机的总效率、压缩机的总效率IjiaeieaeNNNNNN 0.65-0.722022-5-6154、轴功率、摩擦功率和机械效率、轴功率、摩擦功率和机械效率 两者之比值称为机械效率，用两者之比值称为机械效率，用j表示表示 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率Ne一部分直接用于压缩气体一部分直接用于压缩气体称为指示功率用称为指示功率用Ni表示表示另一部分用于克服曲柄连杆机构等的另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩擦阻力，称为摩擦功率，用摩擦阻力，称为摩擦功率，用Nm表示表示miieijNNNNN2022-5-616指示效率指示效率i与机械效率与机械

12、效率j的乘积，称为压缩机的轴效率，的乘积，称为压缩机的轴效率，用用e表示。表示。 一般在一般在0.60.7之间之间 提高提高 j可以从可以从以下几方面着手以下几方面着手选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数选用合适的润滑油选用合适的润滑油加强曲轴、曲轴箱等零件刚度加强曲轴、曲轴箱等零件刚度,降低摩擦表面的粗糙度降低摩擦表面的粗糙度2022-5-6175、配用电动机功率、配用电动机功率 n对于开启式压缩机，如用带传动，应考虑传动效率对于开启式压缩机，如用带传动，应考虑传动效率 d =0.90.95。n用联轴器直接传动时，不必考虑传动效率。对于封用联轴器直接传动时

13、，不必考虑传动效率。对于封闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不必考虑传动效率问题。必考虑传动效率问题。n电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再考虑适当裕量（考虑适当裕量（10%15%）选配。）选配。2022-5-618第二节第二节 压缩机的结构压缩机的结构一、活塞式压缩机一、活塞式压缩机 组成组成机体（曲轴箱）机体（曲轴箱）气缸气缸活塞活塞吸、排气阀吸、排气阀曲轴连杆机构曲轴连杆机构活塞式压缩机有以下特点：活塞式压缩机有以下特点： 因为是往复运动，转速不宜太高；因为是往复运动，转速不宜太高；

14、气缸工作腔有余隙容积；气缸工作腔有余隙容积； 气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失；气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失； 结构复杂，零部件多；结构复杂，零部件多； 往复式压缩机不允许吸气带液。往复式压缩机不允许吸气带液。2022-5-619六个系统：六个系统： （1）运动系统：曲轴、活塞连杆组件、联轴器等；）运动系统：曲轴、活塞连杆组件、联轴器等； （2）配气系统：阀板、气阀弹簧等；）配气系统：阀板、气阀弹簧等； （3）密封系统：活塞环、油封、垫片、填料等；）密封系统：活塞环、油封、垫片、填料等； （4）机体系统：曲轴箱、气缸体、气缸套、盖板等；）机体

15、系统：曲轴箱、气缸体、气缸套、盖板等； （5）润滑系统：润滑油泵、滤油器、调压阀等；）润滑系统：润滑油泵、滤油器、调压阀等； （6）安全和能量调节系统：）安全和能量调节系统：假盖、假盖弹簧假盖、假盖弹簧、安全阀、安全阀、能量调节装置等。能量调节装置等。当压缩机发生液击时，可保当压缩机发生液击时，可保护气缸不致被破坏。护气缸不致被破坏。2022-5-6208FS10压压缩机缩机安全阀：安全阀：1.72MPa打开，高压气打开，高压气体流回吸气腔。体流回吸气腔。吸气集管，内吸气集管，内置滤网置滤网缸套凸缘与缸体上部隔板间设有垫缸套凸缘与缸体上部隔板间设有垫片，片，垫片厚度会改变余隙容积垫片厚度会改变

16、余隙容积。假盖及假盖弹簧：液击时打开，保护零件假盖及假盖弹簧：液击时打开，保护零件。铝制活塞，钢制活塞销，二者过盈配合。单端面机械轴封单端面机械轴封曲轴设曲轴设2个曲拐，每个曲拐上个曲拐，每个曲拐上连接连接4个连杆。个连杆。能量调节机构：根据吸气压力，控制气缸的加载或卸载。曲轴箱可设加热器：防止启动时曲轴箱可设加热器：防止启动时“奔油奔油” ( (冬季启动前冬季启动前或停车时间长油温下降，溶入的氟利昂增多。重新启动或停车时间长油温下降，溶入的氟利昂增多。重新启动时压力下降，氟利昂逸出产生大量气泡的现象时压力下降，氟利昂逸出产生大量气泡的现象) )2022-5-621缸径：100mm气缸夹角：4

17、545 45 45 回油均压孔：使漏入曲轴箱的制冷剂能经该孔被抽走；使吸气中所带的润滑油流回曲轴箱；经此孔抽空压缩机。2022-5-6222022-5-6232022-5-6242022-5-625活塞式制冷压缩机的优缺点活塞式制冷压缩机的优缺点:优点优点能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；热效率较高，单位耗电较少，特别是偏离设计工况运行时更为明显；热效率较高，单位耗电较少，特别是偏离设计工况运行时更为明显；对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较易，造价较低廉；对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较易，造价较低廉；技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验；

18、技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验；装置系统比较简单。装置系统比较简单。缺点缺点因受活塞往复惯性力的影响，转速受限制，不能过高，因此单机输因受活塞往复惯性力的影响，转速受限制，不能过高，因此单机输气量大时，机器显得很笨重；气量大时，机器显得很笨重；结构复杂，易损件多，维修工作量大；结构复杂，易损件多，维修工作量大；由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较大；由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较大；输气不连续，气体压力有波动。输气不连续，气体压力有波动。2022-5-6262022-5-627我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数表表 活塞式压缩机气

19、缸布置型式活塞式压缩机气缸布置型式压缩机类型压缩机类型缸缸 数数23468全封闭全封闭V型角度式或型角度式或B型型并列式并列式Y型角度式型角度式X或或V型角度式型角度式气缸直径小于气缸直径小于70mm的的单级半封闭式压缩机单级半封闭式压缩机Z型直立式型直立式Z型直立式或型直立式或W型角度式型角度式V型角度式型角度式70mm气缸直径的单级气缸直径的单级半封闭式压缩机半封闭式压缩机V型角度式或直立型角度式或直立式式W型角度式型角度式扇型或扇型或V型角度式型角度式W型角度式型角度式S扇型角度扇型角度式式开开启启式式100mm气缸直径气缸直径V型角度式或直立型角度式或直立式式扇型或扇型或V型角度式型角

20、度式W型角度式型角度式S扇型角度扇型角度式式125mm气缸直径气缸直径V型角度式型角度式170mm气缸直径气缸直径250mm气缸直径气缸直径2022-5-628表 压缩机基本参数类别类别缸径缸径行程行程转速范围转速范围/r/min缸数缸数/个个容积排量（容积排量（8缸）缸）mm最高转速最高转速/r/min排量排量/m3/h最低转速最低转速/r/min排量排量/m3/h半封闭式半封闭式48、55、621440230、40、50、602、3、470701000 18002、3、4、6、81800232.61000129.255182.6101.5开启式开启式100100750 15002、4、6、

21、81500565.2750282.670395.6197.8125110600 12004、6、81200777.2600388.6100706.5353.3170140500 100010001525.5500762.3250200500 6008600282650023552022-5-629活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下 （1）压缩机型号表示方法：）压缩机型号表示方法：（2）压缩机组型号表示方法：）压缩机组型号表示方法：2022-5-630目前国内有些生产厂家仍习惯沿用老的压缩机型号表示方法，即目前国内有些生产厂家仍习惯沿用老的压缩机型号表示方法

22、，即2022-5-631全封闭式制冷压缩机全封闭式制冷压缩机 特点：特点：是将压缩机与电动机是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。和电动机引线。2022-5-6322022-5-6332022-5-6342022-5-635二、回转式压缩机二、回转式压缩机 回转机最普通的为固定叶片式结构，常常又称作回转机最普通的为固定叶片式结构，常常又称作“滚动活塞式压缩机滚动活塞式压缩机”。“固定叶片固定叶片”叶片只滑动不转动叶片只滑动不转动特点：特点：没有吸气阀没有吸气

23、阀优点：优点：比往复机更可靠；是同等能力下尺寸小；制造成本低。比往复机更可靠；是同等能力下尺寸小；制造成本低。回转机的局限性：回转机的局限性：压缩机中任何基本磨损（轴承、轴、转子或叶片等磨损）都使间隙变压缩机中任何基本磨损（轴承、轴、转子或叶片等磨损）都使间隙变大，并明显影响压缩机性能。大，并明显影响压缩机性能。回转机当前研究与开发的重点：回转机当前研究与开发的重点：降低振动与噪声，改善油处理和减小摩擦。降低振动与噪声，改善油处理和减小摩擦。图图 立式旋转式压缩机结构立式旋转式压缩机结构1-1-排气管排气管 2-2-平衡块平衡块 3-3-上机体上机体 4-4-电动机转子电动机转子 5-5-电动

24、机定子电动机定子 6-6-曲轴曲轴 7-7-主轴承主轴承 8-8-下机壳下机壳 9-9-副轴副轴承承 10-10-壳罩壳罩 11-11-上油片上油片 12-12-排气阀片排气阀片 13-13-弹簧弹簧 14-14-气液分离器气液分离器 15-15-隔板隔板 16-16-吸气管吸气管 17-17-接线柱接线柱 18-18-气缸气缸 19-19-转子转子 20-20-滑片滑片图图 卧式旋转式压缩机结构卧式旋转式压缩机结构1-1-滑片滑片 2-2-滚动活塞滚动活塞 3-3-曲轴曲轴 4-4-机壳机壳 5-5-平衡块平衡块 6-6-电机转子电机转子 7-7-电机定子电机定子 8-8-平衡块平衡块 9-

25、9-主轴承端板主轴承端板10-10-气缸气缸 11-11-副轴承端板副轴承端板 12-12-机壳机壳 13-13-排气消声器排气消声器 14-14-吸气管吸气管 15-15-橡胶圈橡胶圈 16-16-弹簧弹簧2022-5-636三、涡旋式压缩机三、涡旋式压缩机结构简单结构简单复杂的形线复杂的形线极高的精度要求极高的精度要求数控机床技术的发展数控机床技术的发展制造困难制造困难涡旋机涡旋机涡旋机在技术上的特点：涡旋机在技术上的特点：（1）制冷装置中无气阀；（）制冷装置中无气阀；（2）可靠性很高；（）可靠性很高；（3）轴的）轴的扭矩更均匀，运转平稳；（扭矩更均匀，运转平稳；（4）压力脉动小；（）压力

26、脉动小；（5）振动和噪声低。）振动和噪声低。在给定吸气条件下：涡旋机容积效率几乎与压力比无关，不存在余隙容积影响。在给定吸气条件下：涡旋机容积效率几乎与压力比无关，不存在余隙容积影响。长处：长处：（1）能够用同一个电动机在很宽的工作范围内高效运转；（）能够用同一个电动机在很宽的工作范围内高效运转；（2）热泵的季）热泵的季节供热系数节供热系数HSPF提高；（提高；（3）整个系统的效率提高，即季节能效比）整个系统的效率提高，即季节能效比SEER提高。提高。图图 涡旋式压缩机的结构涡旋式压缩机的结构1-1-动盘动盘 2-2-静盘静盘 3-3-机体机体 4-4-防自转环防自转环 5-5-偏心轴偏心轴

27、6-6-进气口进气口 7-7-排气口排气口2022-5-637图图 涡旋式压缩机的结构涡旋式压缩机的结构1-1-动盘动盘 2-2-静盘静盘 3-3-机体机体 4-4-防自转环防自转环 5-5-偏心轴偏心轴 6-6-进气口进气口 7-7-排气口排气口2022-5-638四、螺杆式压缩机四、螺杆式压缩机 近年来，随着螺杆机可靠性方面的改进，它在中等容量的制冷近年来，随着螺杆机可靠性方面的改进，它在中等容量的制冷与空调装置上的应用更为广泛。与空调装置上的应用更为广泛。 特点：特点：螺杆机在部分负荷时的效率比离心机高螺杆机在部分负荷时的效率比离心机高8%10%；而且不存在离心机的喘振问题。而且不存在离

28、心机的喘振问题。2022-5-639五、离心式压缩机五、离心式压缩机 离心式压缩机离心式压缩机依靠气流速度变化的动力学效应，起到压缩作用：依靠气流速度变化的动力学效应，起到压缩作用：吸入气体由叶轮旋转达到很高速度，然后导入涡壳使速度能转变成压吸入气体由叶轮旋转达到很高速度，然后导入涡壳使速度能转变成压力能。级压力比受叶轮圆周速度与制冷剂性质的影响。轮周速度受制力能。级压力比受叶轮圆周速度与制冷剂性质的影响。轮周速度受制于材料强度和气体动力条件。于材料强度和气体动力条件。 一级叶轮可以达到的压力比（级压力比）一般为一级叶轮可以达到的压力比（级压力比）一般为3-4；一般限制轮；一般限制轮周速度不超

29、过制冷剂进口处音速的周速度不超过制冷剂进口处音速的1.4 -1.5倍。倍。 离心式压缩机工作原理离心式压缩机工作原理2022-5-640离心机的特点是：离心机的特点是： 结构简单、转速高、输气量大，故体积、重量小；结构简单、转速高、输气量大，故体积、重量小； 制冷剂不与润滑油接触，避免了油对制冷剂的影响；制冷剂不与润滑油接触，避免了油对制冷剂的影响； 与容积式压缩机特性一个重要的不同之处是：它的吸、与容积式压缩机特性一个重要的不同之处是：它的吸、排气压力差（或压力比）与吸气量有密切关系，吸气量变化还排气压力差（或压力比）与吸气量有密切关系，吸气量变化还影响机器效率，在部分负荷运行时，有可能出现

30、影响机器效率，在部分负荷运行时，有可能出现喘振喘振。 喘振喘振现象就是气流在流道内来回撞击而不能正常输出。现象就是气流在流道内来回撞击而不能正常输出。当当不变时，不变时， 与与的关系：的关系： 第三节第三节 制冷机的工况影响分析制冷机的工况影响分析一、冷凝温度的变化对制冷机性能的影响一、冷凝温度的变化对制冷机性能的影响t0q0qk、hhqhhqtk510510qq00，增加，增加 hhq55， hhwhhw120120ww00，减少，减少 hhw220000/wq即即 000wqtk。但是。但是tk能随意降低吗？能随意降低吗？tk当当不变时，不变时， 不变时，不变时，当不变时，不变时， 二、蒸

31、发温度的变化对制冷机性能的影响二、蒸发温度的变化对制冷机性能的影响tk tt00， hhq210hhq510，增加，增加 hhq11。 whhhhw012120wq000/吸气比容吸气比容 vv11vv11， vVhG1/流量增加。流量增加。 功率功率 wNG00不定。不定。当当30PPk ，功率，功率MAXMAX，即当，即当tk0000wqt， N0不定。不定。 tk但是但是 t0能随意升高吗？能随意升高吗？第四节第四节 制冷换热器制冷换热器（2）机械冷藏车：氨）机械冷藏车：氨 盐水盐水 等等 （1）空调客车：空气）空调客车：空气 R12、R22 等等 制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发

32、器，它们是制冷剂与外部制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备。热源介质之间发生热交换的设备。分类分类（1 1）按结构型式分：）按结构型式分：壳管式、蛇管式、螺旋管式和板翅式等；壳管式、蛇管式、螺旋管式和板翅式等； （2 2）按用途分：）按用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷却器和回热热交换器等。冷凝器、蒸发器、中间冷却器和回热热交换器等。 一般，采用面式换热器。一般，采用面式换热器。车辆上的传热介质：车辆上的传热介质：辅机：换热器辅机：换热器， 4.4.1 4.4.1 肋片管换热器肋片管换热器一、加肋的目的一、加肋的目的（强化传热） 1、外部传热、外

33、部传热 ）（外外外ttFQf1mW2/30001000内mW2/5030外 可见，管子内外侧的放热系数相差悬殊较大。可见，管子内外侧的放热系数相差悬殊较大。2、内部传热、内部传热）（内内内内ttFQ2 应尽量提高应尽量提高F外外 Q外外尽可能等于尽可能等于Q内内 可以充分地发挥传热能力，可以充分地发挥传热能力，提高换热效率。提高换热效率。 3、肋化系数（肋化效率）、肋化系数（肋化效率）通过加肋方式通过加肋方式 F外外 F外 F内内FF内外，它表示加肋的程度，一般为它表示加肋的程度，一般为12-20。 二、肋片管的形式与参数二、肋片管的形式与参数1 1、形式、形式（1）轧片管）轧片管（2）缠丝管

34、）缠丝管（3）绕片管）绕片管（4）套片管）套片管1增大传热面积增大传热面积 2增大对数平均温度差增大对数平均温度差 3增大总传热系数增大总传热系数 4降低污垢热阻值降低污垢热阻值 5降低管壁热阻降低管壁热阻 传热过程的强化传热过程的强化2 2、参数：肋片高、参数：肋片高h h，肋厚，肋片间距，肋厚，肋片间距e e，管径，管径d d mmh127mm4 . 02 . 0mme42 注意：注意：h不可太大，否则影响不可太大，否则影响 ；e越小越好，但肋片间不能接触。越小越好，但肋片间不能接触。 3 3、传热热阻计算、传热热阻计算nPwRKR1112 式中：式中： rrRnw2rwrn分别为肋管外、

35、内侧的污垢热阻；分别为肋管外、内侧的污垢热阻； w以肋片管外表面为基准的当量放热系数；以肋片管外表面为基准的当量放热系数； n管内侧制冷剂的放热系数；管内侧制冷剂的放热系数； P管材的导热系数。管材的导热系数。 三、肋片的效率三、肋片的效率 1 1、空气与管壁的温差、空气与管壁的温差 ta tptftttafmatttpfma式中式中 tma肋片根部（管表面）与空气间的温差；肋片根部（管表面）与空气间的温差；tma肋片平均温度与空气间的温差；肋片平均温度与空气间的温差； tp平均温度（因为肋片的表面温度依肋片高度的不同平均温度（因为肋片的表面温度依肋片高度的不同 而不同）。而不同）。 2 2、

36、肋片热交换的有效性、肋片热交换的有效性t（亦称肋片效率）（亦称肋片效率） ttttttfqfpmamathmhmthtpm2式中式中 m肋片参数；肋片参数； h当量肋高；当量肋高； 肋片厚度；肋片厚度； p肋片管外侧放热系数；肋片管外侧放热系数； 肋片的导热系数。肋片的导热系数。四、四、p空气侧的放热系数空气侧的放热系数 用经验公式，利用试验得到，如卡拉辛娜公式、埋桥英夫的用经验公式，利用试验得到，如卡拉辛娜公式、埋桥英夫的实验公式等。实验公式等。五、传热系数五、传热系数考虑内外污垢的影响，以外表面的面积为计算依据。考虑内外污垢的影响，以外表面的面积为计算依据。RK11 1、冷凝器、冷凝器 用

37、冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的热焓排放到高温热源。热焓排放到高温热源。冷凝器按冷却方式冷凝器按冷却方式空气冷却式空气冷却式水冷式水冷式蒸发冷却式蒸发冷却式空气冷却式冷凝器中空气冷却式冷凝器中根据管外空气流动方式根据管外空气流动方式自然对流空气冷却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器 六、换热器的分类和结构六、换热器的分类和结构自然对流空气冷却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器 空气强制对流冷凝器空气强制对流冷凝器1-肋片肋片 2-传热管传热管 3-上封板上封板 4-左端板左端板 5-进

38、气集管进气集管6-弯头弯头7-出液集管出液集管 8-下封板下封板 9-前封板前封板10-通风机通风机 11-装配螺钉装配螺钉氨卧式壳管式冷凝器氨卧式壳管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器 2 2、 蒸发器蒸发器 蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器空气自然对流时空气自然对流时多采用光盘管结构多采用光盘管结构空气强制对流时空气强制对流时采用翅片管结构采用翅片管结构壳管式壳管式沉没式

39、沉没式 冷却液体（水或其它液冷却液体（水或其它液 体载冷剂）的蒸发器体载冷剂）的蒸发器图图 直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图直接蒸发式空气冷却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；4-回气管；回气管；6-感温包感温包。卧式满液式蒸发器结构卧式满液式蒸发器结构干式壳管蒸发器干式壳管蒸发器空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式a) a) 蒸发器蒸发器 b) b) 绕片管绕片管 c) c) 套片管套片管1-1-传热管传热管 2-2-

40、肋片肋片 3-3-挡板挡板 4-4-通风机通风机 5-5-集气管集气管 6-6-分液器分液器 4.4.2 4.4.2 冷凝器的设计计算冷凝器的设计计算1、上进下出、上进下出一、结构一、结构2、横进横出、横进横出由由6-8排肋管组成排肋管组成传热方向：传热方向： 制冷剂制冷剂 空气空气 空气冷却：空气冷却： 简便，但简便，但PK高，尺寸大，能量消耗大。高，尺寸大，能量消耗大。注意：注意：冷凝器容量较大时，采用两组并联，使传热强度低，冷凝器容量较大时，采用两组并联，使传热强度低，且空气流速越大，且空气流速越大，K K越大，传热效率越高。越大，传热效率越高。q 液膜液膜 壁面壁面 肋片肋片 空气空气

41、 液体液体 80-85%二、蒸汽在管内的冷凝时放热二、蒸汽在管内的冷凝时放热1 1、比例：、比例：23：过饱和气体：过饱和气体 饱和气体饱和气体 10-15%34：气体：气体 44：过冷液体：过冷液体 5%2 2、传热过程：、传热过程： 3 3、努谢尔准则、努谢尔准则mnnumdN/式中式中n努谢尔准则数，即制冷剂冷凝时的放热系数；努谢尔准则数，即制冷剂冷凝时的放热系数；dn 管子内径（管子内径（m ）;m 冷凝液的导热系数（冷凝液的导热系数（w/m.k）。）。（该准则用以计算（该准则用以计算n，但尚不成熟。），但尚不成熟。）4 4、H.H.契板柯方程契板柯方程nmraumPGNKC5 5、影

42、响、影响n n的其他因素的其他因素t0 或或tK 时，时，C 。 三、冷凝器的设计计算三、冷凝器的设计计算1 1、确定冷凝负荷、确定冷凝负荷可用以下三种方法：可用以下三种方法：hhQGK42NQQK0QQCK0式中式中G G制冷剂流量；制冷剂流量； N N压缩机输入压缩功；压缩机输入压缩功； C负荷系数。负荷系数。2 2、确定传热温差、确定传热温差（对数平均温差）（对数平均温差） ttttttKKt2112ln 式中（式中（t2-t1）空气在冷凝器内的温升；空气在冷凝器内的温升； t1冷凝器入口（冷凝器入口（13-15）的传热温差；）的传热温差； t2冷凝器出口（冷凝器出口（3-5）的传热温差

43、。）的传热温差。t t1 tk t2空气吸收的热量：空气吸收的热量： QttCKpGQ12式中式中 Cp空气定压比热；空气定压比热； QK放出的热量。放出的热量。 3 3、n n计算计算空气平均温度空气平均温度 2/21tttf4 4、K K的计算的计算wnRaK125 5、传热面积、传热面积tKFQK4.4.3 4.4.3 肋片管蒸发器肋片管蒸发器（既有热交换又有湿交换）（既有热交换又有湿交换）一、分类一、分类空气冷却器（有强迫通风）空气冷却器（有强迫通风）冷却盘管（自然对流）冷却盘管（自然对流）冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器二、特点二、特点1、有分流器（传热均匀、效率高）、有分流器（传热

44、均匀、效率高）2、肋片直立（必须）（基于换热面积的原因，避免冷结水、肋片直立（必须）（基于换热面积的原因，避免冷结水积存在肋片上，增大空气阻力，影响传热效果）积存在肋片上，增大空气阻力，影响传热效果）3、肋片间距较大（考虑垢层、霜层的影响）、肋片间距较大（考虑垢层、霜层的影响）三、传热分析三、传热分析 热流方向：热流方向：空气空气 冷表面传热通过霜层、垢层和管壁的透热，冷表面传热通过霜层、垢层和管壁的透热， 使管内的制冷剂沸腾带走热量。使管内的制冷剂沸腾带走热量。四、传热面积的计算四、传热面积的计算 tKFQ0式中式中t对数平均温差对数平均温差 ttttttt020121lnt t1t2t00

45、 第五节第五节 制冷装置自动控制器件制冷装置自动控制器件 引子部分引子部分 节流机构是实现制冷循环所必须的四个基本的系统组成部件节流机构是实现制冷循环所必须的四个基本的系统组成部件之一。之一。 作用：作用：对制冷剂的流动起扼制作用，使来自冷凝器的高压液对制冷剂的流动起扼制作用，使来自冷凝器的高压液态制冷剂压力降低；控制进入蒸发器的制冷剂质流率。态制冷剂压力降低；控制进入蒸发器的制冷剂质流率。一、常见类型一、常见类型1、膨胀阀、膨胀阀2、毛细管、毛细管3、电动膨胀阀、电动膨胀阀4、活球阀、活球阀二、节流机构的作用和工作原理二、节流机构的作用和工作原理 当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变为

46、动压力，流速急剧增大，成为湍流流动，流体发生扰动，摩擦阻力增加，静压下降，使流体达到降压调节流量的目的。 节流机构的作用有两点：一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力；二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的流量。三、热力膨胀阀的作用三、热力膨胀阀的作用 利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量；对高压利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量；对高压制冷剂液体节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀成为低温湿蒸气，制冷剂液体节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀成为低温湿蒸气，再进入蒸发器。再进入蒸发器。 它在制冷装置中的作用主要包括：它在制冷装置中

47、的作用主要包括： （1）使高压高温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压，变为）使高压高温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸汽，进入蒸发器蒸发吸热，实现制冷降温。低压低温的制冷剂湿蒸汽，进入蒸发器蒸发吸热，实现制冷降温。 （2）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。 （3）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸

48、汽保持一）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，这样既能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压定的过热度，这样既能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现缩机出现液击液击冲缸现象。冲缸现象。4.5.1 4.5.1 热力膨胀阀热力膨胀阀 热力膨胀阀又称为热力膨胀阀又称为自动膨胀阀或节流阀。自动膨胀阀或节流阀。 广泛用于干式蒸发器的供液量调节广泛用于干式蒸发器的供液量调节 以蒸发器出口处制冷剂的过热度为控制参数以蒸发器出口处制冷剂的过热度为控制参数 通过弹簧力设定静态过热度通过弹簧力设定静态过热度 设定范围一般为设定范围一般为28 基本原理：基本原理： 蒸发

49、器出口制冷剂的过热度低于静态过热度时，阀处于关闭状态；蒸发器出口制冷剂的过热度低于静态过热度时，阀处于关闭状态；过热度高于静态过热度时，阀才打开。并按二者之偏差成比例地改变阀过热度高于静态过热度时，阀才打开。并按二者之偏差成比例地改变阀开度，即成比例地调节送入蒸发器的制冷剂质流率。开度，即成比例地调节送入蒸发器的制冷剂质流率。 要确保制冷空调系统能够正常运行，就要对制冷空调系统热工参数要确保制冷空调系统能够正常运行，就要对制冷空调系统热工参数（温度、湿度、压力、流量、液位等）温度、湿度、压力、流量、液位等）进行控制。进行控制。(a)(b)(c) 阀结构示意图阀结构示意图 阀与蒸发器连接图阀与蒸

50、发器连接图 过热度控制原理过热度控制原理热力膨胀阀结构原理图热力膨胀阀结构原理图一、按平衡方式不同分类一、按平衡方式不同分类内平衡式和外平衡式。内平衡式和外平衡式。二、内平衡式热力膨胀阀的结构二、内平衡式热力膨胀阀的结构主要由感温包、主要由感温包、毛细导管、感温毛细导管、感温膜片、传动杆、膜片、传动杆、阀座、阀针及调阀座、阀针及调节机构组成。节机构组成。热力膨胀阀实物图热力膨胀阀实物图三、工作原理三、工作原理 热力膨胀阀的工作原理热力膨胀阀的工作原理 感温系统：感温系统：指由感温包、毛细导管及膜指由感温包、毛细导管及膜盒（膜片上的空间）构成的密闭空间。盒（膜片上的空间）构成的密闭空间。 节流：

51、节流：将入口压力将入口压力Pk调整为出口压力调整为出口压力P0。调节：调节：针阀开度的大小将影响针阀开度的大小将影响P0、流量、流量Q。P1膜片上方推力（来自感温包）膜片上方推力（来自感温包）P0经阀门节流后制冷剂的压力经阀门节流后制冷剂的压力P2 弹簧力弹簧力注意：注意：P0、P2 均在膜片的下方。均在膜片的下方。 从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直接作用式比例调节器。接作用式比例调节器。 平衡状态：平衡状态：P1= P0+ P2 。此时，阀针不动，阀针孔开启度不变。此时，阀针不动，阀针孔开启度不变。工作原理：工作原理： 利用利用P1力的变化来改变阀针孔的开

52、启度，从而改变制冷剂的流量，力的变化来改变阀针孔的开启度，从而改变制冷剂的流量，实现自动调节。实现自动调节。初步设定初步设定P2 ，自我调节，自我调节P1感温包。感温包。蒸发器蒸发器t0 t01 P1 （P0+ P2 ） 阀针孔开度阀针孔开度 流量流量 Q0 四、外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别四、外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别（1）有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用；）有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用；（2）调节杆的形式等也有所不同。调节杆的形式等也有所不同。外平衡热力膨胀阀的安装外平衡热力膨胀阀的安装使用理由：使用理由：因蒸发器存在压因蒸

53、发器存在压力损失，导致内平衡式膨胀力损失，导致内平衡式膨胀阀开启过热度增大，使蒸发阀开启过热度增大，使蒸发器传热面积的利用率降低，器传热面积的利用率降低，制冷能力相应减小。制冷能力相应减小。（a）内平衡）内平衡 （b）外平衡）外平衡 热力膨胀阀开启过热度的变化热力膨胀阀开启过热度的变化四、选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素：四、选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素： 1、按系统采用的制冷剂；、按系统采用的制冷剂； 2、要考虑系统的蒸发温度；、要考虑系统的蒸发温度； 3、阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度；、阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度； 4、冷凝器至阀前的液管肯定有压力降。、冷凝器至阀前的液管肯定有压力降。4.5.2 4.5.2 毛细管毛细管应用场合：毛细管用在小型而且不需要精确调节流量的应用场合：毛细管用在小型而且不需要精确调节流量的 制冷装置。制冷装置。 冰箱冰箱冷柜冷柜空调器空调器 简单简单 便宜便宜 便于大批量生产便于大批量生产应用应用长处长处一、原理一、原理 当流体沿管内流动时，由于管道摩擦阻力而产生压降，当流体沿管内流动时，由于管道摩擦阻力而产生压降，管径越小或管子越长则流动阻力就越大，流量就越小。管径越小或管子越长则流动阻力就越大，流量就越小。 工质流过阀门时流动截面突然收缩，压力下