制冷设备维修理论一、二、三章

1、知道这是什么吗？知道这是什么吗？“青铜冰鉴缶青铜冰鉴缶”战国时期的一件战国时期的一件冰酒器，它是迄今冰酒器，它是迄今为止发现的最早的、为止发现的最早的、最原始的最原始的“冰箱冰箱”。 古老的清末木制冰箱，古老的清末木制冰箱，从外表看就好像一个普从外表看就好像一个普通的木制矮柜，分为上通的木制矮柜，分为上下两格，根据下两格，根据“冷气朝冷气朝下，热气向上下，热气向上”的原理，的原理，上格用来放冰，下格放上格用来放冰，下格放需要冰镇的食物，冰箱需要冰镇的食物，冰箱背后还有一根管子将上背后还有一根管子将上格内冰融化的水导出。格内冰融化的水导出。开利博士于开利博士于1902年为年为纽约布鲁克林的一家印

2、纽约布鲁克林的一家印刷厂设计了一套空调系刷厂设计了一套空调系统，解决了因夏季湿度统，解决了因夏季湿度太高，而导致纸张变形太高，而导致纸张变形无法印刷的难题，这是无法印刷的难题，这是制冷设备开始进入以改制冷设备开始进入以改变局部环境，服务于生变局部环境，服务于生产、生活的标志。产、生活的标志。现代生活中必不可少的家电空调、冰箱现代生活中必不可少的家电空调、冰箱固态液态气态凝固凝固熔解凝华升华升华液化液化汽化高温物体外界补偿热量低温物体人工制冷：t0u403020BBBCCCDDDHHHXXXAVm3/kg0.570.740.96LnphtSPk=0=1hLnph12342压焓图压焓图LnphtS

3、Pk=0=1h压焓图压焓图LnphtSPk=0=1hLnphtSPk=0=1hLnphtSPk=0=1hLnph12342LnphtSPk=0=1hLnph12342LnphtSPk=0=1hLnph12342LnphtSPk=0=1hLnph12342基本概念基本概念制冷剂在制冷设备中的能量交换关系制冷剂在制冷设备中的能量交换关系热力计算热力计算压焓图压焓图基本概念基本概念焓焓熵熵焓是系统的状态参数，具有能量的意义。焓是系统的状态参数，具有能量的意义。若在一可逆的微小状态变化过程中，若在一可逆的微小状态变化过程中，1kg1kg工质与外界交工质与外界交换的热量为换的热量为qq，工质的温度为，工

4、质的温度为 T T，则工质熵的微小变，则工质熵的微小变化量化量d ds s定义为：定义为： d ds s= = q/ Tq/ TX=0X=1lgPlgPh压焓图压焓图干度线比容线等熵线饱和液线等温线等压线湿蒸气区湿蒸气区干蒸气线2.2.换热器换热器3.3.节流阀节流阀1.1.制冷压缩机制冷压缩机W Wc c= h= h2 2 h h1 1 q=hq=h2 2 h h1 1 h h2 2 =h=h1 1X=0X=14 45 51 12 23 31 1h h2 2h h5 5o oq qo ok kw wlgPlgPX=0X=14 45 51 12 23 31 1h h2 2h h5 5o oq

5、qo ok kw w1.制冷剂单位质量的制冷能力q0？2.制冷剂单位容积制冷量qv?3.制冷剂的质量流量MR?4.压缩机压缩每kg制冷剂的耗功量WC?5.压缩机理论耗功率Pth?6. 冷凝器对单位质量制冷剂的热负荷qk?7.冷凝器的总热负荷Qk? 8.理论制冷系数th? 制冷循环制冷循环 输入功量（或其他代价），从低温热源取热输入功量（或其他代价），从低温热源取热 动力循环动力循环 输入热输入热, ,通过循环输出功通过循环输出功 热泵循环热泵循环 输入功量（或其他代价），向高温热用户供热输入功量（或其他代价），向高温热用户供热 正循环正循环逆循环逆循环逆循环逆循环wq2T0环境环境T2冷库冷库

6、卡诺逆循环卡诺逆循环q1q2wTsT2T1T1不变不变, T2 CT2不变不变, T1 C2122122TTTqqqwqC)()(12512hhhh12511hhhh2)()(12512hhhh12511hhhh221,CTT不变，2112111TTTqqqwqCwq1卡诺逆循环卡诺逆循环wTsT2T0T112,CTT不变，生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量走的热量(kJ/s)。商业上常用冷吨来表示。商业上常用冷吨来表示。1冷吨：冷吨：1吨吨0饱和水在饱和水在24小时

7、内被冷冻小时内被冷冻 到到0的冰所需冷量。的冰所需冷量。水的凝结（熔化）热水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg1冷吨冷吨=3.86 kJ/s1美国冷吨美国冷吨=3.517 kJ/s5、制冷循环种类、制冷循环种类制冷循环制冷循环压缩制冷压缩制冷空气压缩制冷空气压缩制冷蒸汽压缩制蒸汽压缩制冷冷吸收式制冷吸收式制冷吸附式制冷吸附式制冷蒸汽喷射制冷蒸汽喷射制冷半导体制冷半导体制冷热电制冷热电制冷逆卡诺制冷循环：逆卡诺制冷循环：实际循环：实际循环：1-2-3-4-5-1184312、制冷剂的压焓图、制冷剂的压焓图 h-lgp 411图制冷剂图图图11-5 制冷循环的制冷循环的lgp-h图图制冷量

8、：制冷量：制冷装置冷负荷制冷装置冷负荷制冷剂质量流量制冷剂质量流量图图11-5 制冷循环的制冷循环的lgp-h图图假定压缩机吸入假定压缩机吸入制冷剂流量制冷剂流量要进行制冷循环的热力计算，首先需要知道制冷剂在循环各主要状要进行制冷循环的热力计算，首先需要知道制冷剂在循环各主要状态点的某些热力状态参数，如比焓、比体积等，这些参数值可根据态点的某些热力状态参数，如比焓、比体积等，这些参数值可根据给定的制冷剂种类、温度、压力，在相应的热力性质图和表中查到，给定的制冷剂种类、温度、压力，在相应的热力性质图和表中查到，教材教材28页图页图2-8根据根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值

9、：的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值：点点1： =h1=401.555kJ/kg v1=0.0653 kJ/kg在在R22的的lgp-h图上找到图上找到h2=435.2kJ/kg，t2=57 kJ/kg2、单位容积制冷量、单位容积制冷量Qv=q0/v1=158.441/0.0653=2426KJ/kJ/kg5、压缩机消耗的理论功率、压缩机消耗的理论功率P0=qm.w0=0.347133.645=11.68kw6、制冷系数、制冷系数=q0/w0=158.441/33.645=4.717、冷凝器单位热负荷、冷凝器单位热负荷Qk=h2-h4=435.2-243.114=192.086kJ

10、/kg8、冷凝器热负荷、冷凝器热负荷Qk=qm.qk=0.3471192.086=66.67kw1-2 1-2 等熵压缩等熵压缩 T T0 0TTk k 耗功耗功w w1 12-3 2-3 等温压缩等温压缩 吸热吸热q qk k=T=Tk k（s sa a- -s sb b）3-4 3-4 等熵膨胀等熵膨胀 T Tk kTT0 0 做功做功w w2 24-1 4-1 等温膨胀等温膨胀 放热放热q q0 0=T=T0 0（s sa a-s-sb b）1. 逆卡诺循环逆卡诺循环两个恒温热源两个恒温热源两个等温过程两个等温过程两个等熵过程两个等熵过程000TTTwqkkT0TsTkTkT0T0334

11、42211ba0Tk图1-2 有传热温差的制冷循环TkTk 冷却介质的温度冷却介质的温度T0T0 被冷却介质的温度被冷却介质的温度逆卡诺循环：逆卡诺循环：1 1-2-2-3-3-4-4-1-1Tk Tk 冷凝器中制冷剂的温度冷凝器中制冷剂的温度T0 T0 蒸发器中制冷剂的温度蒸发器中制冷剂的温度有传热温差的循环：有传热温差的循环：1-2-3-4-11-2-3-4-1耗功量增加：阴影面积耗功量增加：阴影面积制冷量减少：制冷量减少：1-11-1-4-4-4-1-4-1热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。冷系数

12、与逆卡诺循环制冷系数的比值。 /c c11的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。 有传热温差的制冷循环的制冷系数小于有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数。逆卡诺循环的制冷系数。p0pk54543ph021过冷循环膨 胀 阀3冷 凝 器水2压 缩 机等熵等 压 、 等 温等焓4蒸 发 器冷媒1冷媒进冷媒出蒸发器放空气冷凝器放油水3总调节站贮氨器膨胀阀氨液分离器4均压管分油器压缩机21水压缩式制冷系统的心脏压缩式制冷系统的心脏主机主机有用能的输入有用能的输入制冷剂在系统中的循环流动制冷剂在系统中的循环流动整机性能整机性能可靠性可

13、靠性寿命寿命噪声噪声类型气密特征气密特征容量范围（容量范围（KWKW）主要用途主要用途特点容容积积式式往往复复式式活塞连活塞连杆式杆式开启开启0.40.4120120冷冻、空调、热泵冷冻、空调、热泵机型多，易生产，机型多，易生产，价廉，容量中等价廉，容量中等 半封闭半封闭0.750.754545冷冻、空调 全封闭全封闭0.115冷藏库、车辆冷藏库、车辆活 塞 斜活 塞 斜盘式盘式开启开启0.750.752.22.2轿车空调专用轿车空调专用高速，小容量高速，小容量旋旋转转式式转子式转子式开启开启0.750.752.22.2 车辆空调车辆空调高速，小容量高速，小容量全封闭全封闭0.10.15.55

14、.5冷藏库、冰箱、车冷藏库、冰箱、车辆辆涡旋式涡旋式开启开启0.750.752.22.2车辆空调、热泵车辆空调、热泵高速，小容量高速，小容量全封闭全封闭2.22.27.57.5 空调空调螺螺杆杆式式单螺杆单螺杆开启开启10010011001100热泵热泵压比大，可替压比大，可替代小容量往复式代小容量往复式压缩机，价格昂压缩机，价格昂贵贵半封闭半封闭22229090热泵、车辆热泵、车辆双螺杆双螺杆开启开启303016001600车辆空调车辆空调半封闭半封闭5555300300热泵热泵速速度度式式离心式离心式单级单级909010001000冷冻、空调冷冻、空调适用于大容量适用于大容量多级多级作往复

15、运动，转速不宜太高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结构复杂，零部件多。往复式压缩机不允许吸气带液机体（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组成组成往复活塞式制冷压缩机往复活塞式制冷压缩机工作原理工作原理四过程四过程：吸气、压缩、排气、膨胀：吸气、压缩、排气、膨胀优点：优点： 适应较广泛的压力范围适应较广泛的压力范围热效率高、单位耗电量少、加工方便热效率高、单位耗电量少、加工方便对材料要求低，造价低廉对材料要求低，造价低廉生产、使用、设计、制造技术成熟生产、使用、设计、制造技术成熟装置系统较简单装置系统较简

16、单缺点：缺点：转速受到限制转速受到限制结构复杂、易损件多、维修工作量大结构复杂、易损件多、维修工作量大运转时有震动运转时有震动输气不连续、气体压力有波动输气不连续、气体压力有波动主要参数主要参数汽缸直径汽缸直径 D 48D 48行程行程 S 44.4S 44.4缸数缸数 Z 2Z 2转速转速 n 500r/minn 500r/min相对余隙相对余隙 C 2%C 2%左右左右使用制冷剂使用制冷剂 R12R12标准标准工况工况制冷量制冷量 4186kJ/h4186kJ/h配用电机功率配用电机功率 1.1kw1.1kw特点：行程与汽缸直径的比值较大，有较小的相对余隙容积和特点：行程与汽缸直径的比值较

17、大，有较小的相对余隙容积和较高的排气系数，抽空性能较高，结构简单，检修方便，制造较高的排气系数，抽空性能较高，结构简单，检修方便，制造工艺较好。工艺较好。 冷凝器按冷却方式冷凝器按冷却方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自然对流空气冷自然对流空气冷却式冷凝器却式冷凝器强制对流空气冷强制对流空气冷却式冷凝器却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器1-1-肋片肋片 2-2-传热管传热管 3-3-上封板上封板 4-4-左端板左端板 5-5-进气集管进气集管6-6-弯头弯头7-7-出液集管

18、出液集管 8-8-下封板下封板 9-9-前封板前封板10-10-通风机通风机 11-11-装配螺钉装配螺钉空气强制对流冷凝器空气强制对流冷凝器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)

19、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-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 对制冷剂的流动起调节作用，使来自冷凝对制冷剂的流动起调节作用，使来自冷凝器的高压液态制冷剂压力降低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控制进入蒸发器的制冷剂质流率（节流阀、调节阀）（节流阀、调节阀）只有氨制冷系统或试验装置中使用。只有氨制冷系统或试验装置中使用。作为备用阀装在旁通管路上，作为备用阀装在旁通管路上，以备应急或检修自动膨胀阀时使用。以备应急或检修自动膨胀阀时使用。 选配与安装选配与安装选配时膨胀阀制

20、冷量应大于蒸发器制冷选配时膨胀阀制冷量应大于蒸发器制冷量量阀体应尽量接近蒸发器，以及调节和拆阀体应尽量接近蒸发器，以及调节和拆修都比较方便的部位；修都比较方便的部位；阀体应垂直安装，其位置高于感温包的阀体应垂直安装，其位置高于感温包的位置；位置；膨胀阀前应装过滤器；膨胀阀前应装过滤器；感温包安装在蒸发器出口吸气管道水平感温包安装在蒸发器出口吸气管道水平部分，并且要用没有吸湿性的材料充分部分，并且要用没有吸湿性的材料充分隔热；隔热；浮球膨胀阀浮球膨胀阀原理：根据满液式蒸发器的液面变化来控制蒸发器原理：根据满液式蒸发器的液面变化来控制蒸发器的供液量，可控制蒸发器的液面高度，同时节流降的供液量，可控制蒸发器的液面高度，同时节流降压。压。应用：广泛使用于氨制冷系统中应用：广泛使用于氨制冷系统中分类：直通式和非直通式（根据节流后的液体制冷分类：直通式和非直通式（根据节流后的液体制冷剂是否通过浮球室）剂是否通过浮球室）特点：特点： 直通式：结构简单，但由于液体的冲击作用引起壳直通式：结构简单，但由于液体的冲击作用引起壳体内液面波动较大，使调节阀