(2)动车制冷系统

1、12022-6-27第二章第二章 动车组制冷系统动车组制冷系统22022-6-27 第一节第一节 制冷原理制冷原理 常见的制冷方法常见的制冷方法：蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷冰盐混合物制冷冰盐混合物制冷干冰干冰(固体固体CO2)制冷制冷液氮制冷液氮制冷空气制冷空气制冷半导体制冷半导体制冷 等。等。利用液体汽化的利用液体汽化的吸热效应而实现吸热效应而实现制冷制冷目前，铁路客目前，铁路客车空调机组通车空调机组通常采用蒸汽压常采用蒸汽压缩式制冷！缩式制冷！2-1 制冷原理制冷原理32022-6-27 制冷原理：制冷原理： 蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷是利用某些是利用某些低沸点低沸点的的液体在液体在汽

2、化蒸发汽化蒸发时的时的吸热效应吸热效应而实现制冷而实现制冷的。的。2-1 制冷原理制冷原理42022-6-27一、蒸汽压缩式制冷循环的工作原理一、蒸汽压缩式制冷循环的工作原理 1. 制冷系统的制冷系统的组成组成2-1 制冷原理制冷原理52022-6-27制冷循环的四个过程：制冷循环的四个过程：(1) 蒸发过程：蒸发过程： 低温低压的制冷剂液体低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却空间在蒸发器中吸收被冷却空间的热量而的热量而汽化成汽化成低温低压的蒸气低温低压的蒸气后被压缩机吸入。后被压缩机吸入。(2) 压缩过程：压缩过程： 压缩机消耗一定的机械功将制冷剂压缩机消耗一定的机械功将制冷剂压缩压缩成

3、成压力、温压力、温度较高的蒸气度较高的蒸气并排入冷凝器。并排入冷凝器。2-1 制冷原理制冷原理62022-6-27(3) 冷凝过程：冷凝过程： 高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气或高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气或水冷却，水冷却，制冷制冷剂蒸气放出热量而被冷凝成液体剂蒸气放出热量而被冷凝成液体。(4) 节流过程：节流过程： 高温、高压的制冷剂液体经过节流装置节流降压高温、高压的制冷剂液体经过节流装置节流降压，同时同时温度也降低温度也降低，然后再进入蒸发器，然后再进入蒸发器。2-1 制冷原理制冷原理72022-6-27二、制冷剂二、制冷剂 在制冷系统中，将被冷却介质的热量转移到

4、环境介质在制冷系统中，将被冷却介质的热量转移到环境介质（空气或水）中去的工作物质称为（空气或水）中去的工作物质称为制冷剂制冷剂。1、对制冷剂的要求、对制冷剂的要求（1）对人类生态环境无破坏作用）对人类生态环境无破坏作用（2）临界温度较高，在常温或普通低温下能够液化（气体制冷剂除外）临界温度较高，在常温或普通低温下能够液化（气体制冷剂除外）（3）在工作温度范围内，具有适宜的饱和蒸汽压力。）在工作温度范围内，具有适宜的饱和蒸汽压力。（4）单位容积制冷量大。）单位容积制冷量大。（5）粘度和密度小，以减小制冷剂在系统中的流动阻力损失。）粘度和密度小，以减小制冷剂在系统中的流动阻力损失。（6）热导率高。

5、）热导率高。（7）不燃烧、不爆炸、无毒、对金属材料不腐蚀、对润滑油不发生化学作用，）不燃烧、不爆炸、无毒、对金属材料不腐蚀、对润滑油不发生化学作用，高温下不分解。高温下不分解。（8）凝固温度低。）凝固温度低。2-1 2-1 制冷原理制冷原理82022-6-27（9）具有良好的电绝缘性能）具有良好的电绝缘性能（10）价格低廉、易于获取。）价格低廉、易于获取。（11）单位容积压缩功小。）单位容积压缩功小。2、几种常用的制冷剂、几种常用的制冷剂（1）氨（）氨（R717） 氨氨属于无机化合物制冷剂，其蒸汽无色，但有强烈的刺激性气味，属于无机化合物制冷剂，其蒸汽无色，但有强烈的刺激性气味，对人体有较大的

6、毒性；氨蒸汽容积浓度达对人体有较大的毒性；氨蒸汽容积浓度达11%14%即可点燃，若达到即可点燃，若达到16%25%时会引起爆炸。因此在时会引起爆炸。因此在客车空调装置中不宜采用客车空调装置中不宜采用。（2）氟利昂）氟利昂 R12 无色、带轻微气味，对人体危害很小，不燃烧，不爆炸，对臭无色、带轻微气味，对人体危害很小，不燃烧，不爆炸，对臭 氧层破坏较大。氧层破坏较大。被禁用被禁用。 R22 无色、无味、不燃烧、不爆炸，毒性比无色、无味、不燃烧、不爆炸，毒性比R12稍少。对大气臭氧稍少。对大气臭氧 层破坏比层破坏比R12小很多，小很多，过渡产品，最终将被停用过渡产品，最终将被停用。2-1 2-1

7、制冷原理制冷原理92022-6-27（3）R134a 一种新型制冷剂一种新型制冷剂，主要热力性质与，主要热力性质与R12非常相近，对金非常相近，对金属的腐蚀性比属的腐蚀性比R12小，化学稳定性好。小，化学稳定性好。R134a的特点是对大气的特点是对大气臭氧层没有破坏作用，安全无毒。臭氧层没有破坏作用，安全无毒。2-1 2-1 制冷原理制冷原理（4 4）R407cR407c R407CR407C是一种不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂，无色气体，是一种不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化汽。其贮存在钢瓶内是被压缩的液化汽。其ODPODP为为0 0。是由。是由R32R3

8、2 制冷剂制冷剂和和 R125R125 / /制冷剂再加上制冷剂再加上R134aR134a制冷剂按一定的比例混合而成，是制冷剂按一定的比例混合而成，是一种不破坏臭氧层的环保制冷剂。一种不破坏臭氧层的环保制冷剂。R407CR407C 是环保型制冷剂，由于是环保型制冷剂，由于和和 R22R22 有着极为相近的特性和性能，所以成为有着极为相近的特性和性能，所以成为 R22R22 的长期替代的长期替代物，它具有清洁、低毒、不然、制冷效果好等特点，大量用于空物，它具有清洁、低毒、不然、制冷效果好等特点，大量用于空调行业。调行业。102022-6-27 蒸气压缩式制冷系统蒸气压缩式制冷系统蒸气压缩式制冷系

9、统主要蒸气压缩式制冷系统主要由由压缩机压缩机、冷凝器冷凝器、节流节流装置装置和和蒸发器蒸发器四部分组成，四部分组成，并用管道连接成一个封闭并用管道连接成一个封闭的循环系统。的循环系统。制冷压缩机制冷压缩机是推动制冷剂在是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的制冷系统中不断循环的动力动力，起着压缩和输送制冷剂蒸汽起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用的作用。因此，制冷压缩机。因此，制冷压缩机被称为蒸气压缩式制冷装置被称为蒸气压缩式制冷装置的的主机主机。112022-6-27 第二节第二节 制冷压缩机的类型制冷压缩机的类型按制冷量分类：按制冷量分类：小型：标准工况制冷量小于小型：标准工况制冷量小于58 kW中型

10、：标准工况制冷量在中型：标准工况制冷量在58 580 kW范围范围大型：标准工况制冷量大于大型：标准工况制冷量大于580 kW按工作原理分类：按工作原理分类：容积型容积型速度型速度型122022-6-272-2 2-2 制冷压缩机的类型制冷压缩机的类型 容积型压缩机容积型压缩机通过改变工作容积通过改变工作容积来完成来完成气体的压缩和输送气体的压缩和输送。 容积型压缩机容积型压缩机分为分为往复式压缩机往复式压缩机和和回转式压缩机回转式压缩机。其中。其中往往复式压缩机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是通过活塞在气缸内作往复运动来改变工作容积；而积；而回转式压缩机回转式压缩机是通过

11、转子或螺杆在气缸内作旋转运是通过转子或螺杆在气缸内作旋转运动来改变工作容积。动来改变工作容积。 铁路车辆制冷装置几乎都是采用铁路车辆制冷装置几乎都是采用活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机。我国。我国部分客车空调装置曾采用部分客车空调装置曾采用小型螺杆式制冷压缩机小型螺杆式制冷压缩机。一、一、容积型压缩机容积型压缩机132022-6-272-2 2-2 制冷压缩机的类型制冷压缩机的类型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度高速转动的叶轮中提高速度，而，而后通过导向器使气体的后通过导向器使气体的动能转化为压力能动能转化为压力能，进而完成气体，进而完成气体的压缩和输送任务

12、。的压缩和输送任务。目前常采用的速度型压缩机是目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142022-6-272-2 2-2 制冷压缩机的类型制冷压缩机的类型离心式压缩机具有离心式压缩机具有结构紧凑、运转平稳、振动小、噪音结构紧凑、运转平稳、振动小、噪音低等特点低等特点。由于其转速高，由于其转速高，叶轮尺寸又受到加工工艺的限制不能叶轮尺寸又受到加工工艺的限制不能做得太小，做得太小，因而一般输气量很大，适用于因而一般输气量很大，适用于大型制冷装置。大型制冷装置。152022-6-27活塞式压缩机 3. 回转式压缩机4. 涡旋式压缩机2. 螺

13、杆式压缩机162022-6-27 第三节第三节 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机一、涡旋式制冷压缩机的基本构成一、涡旋式制冷压缩机的基本构成 1-动盘动盘 2-静盘静盘 3-机体机体 4-防自转防自转环环 5-偏心轴偏心轴 6-进气口进气口 7-排气口排气口由由运转涡旋盘运转涡旋盘( (动盘动盘) )、固固定涡旋盘定涡旋盘( (静盘静盘) )、机体、机体、防自转环、偏心轴等零部防自转环、偏心轴等零部件组成。件组成。 2-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机172022-6-27二、涡旋式压缩机的工作原理二、涡旋式压缩机的工作原理 涡旋压缩机主要由两个涡旋盘相错180对置而成，其中一个是

14、固定涡旋盘，而另一个是旋转涡旋盘，它们在几条直线(在横截面上则是几个点)上接触并形成一系列月牙形容积。 旋转涡旋盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动，绕固定涡旋盘平动，两者间的接触线在运转中沿涡旋曲面移动。它们之间的相对位置，借安装在旋转涡旋盘与固定部件间的十字滑环来保证。 2-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机182022-6-27 2-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机192022-6-272-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机工作过程仅有进气、压工作过程仅有进气、压缩、排气三个过程，而缩、排气三个过程，而且是在主轴旋转一周内且是在主轴旋转一周内同时进行。同时进行。

15、外侧空间与吸气口相通，始终外侧空间与吸气口相通，始终处于吸气过程，内侧空间与排处于吸气过程，内侧空间与排气口相通，始终处于排气过程，气口相通，始终处于排气过程，而上述两个空间之间的月牙形而上述两个空间之间的月牙形封闭空间内，则一直处于压缩封闭空间内，则一直处于压缩过程。因而可以认为吸气和排过程。因而可以认为吸气和排气过程都是连续的。气过程都是连续的。(a) 0位置位置 (b) 90位置位置 (c) 180位置位置 (d) 270位置位置202022-6-27涡旋式制冷压缩机结构总图涡旋式制冷压缩机结构总图1-曲轴曲轴 2、4-轴承轴承 3-密封密封 5、15-背压腔背压腔 6-防自转环防自转环

16、 7-排气排气管管 8-吸气腔吸气腔 9-吸气管吸气管 10-排排气口气口 11-机壳机壳 12-排气腔排气腔 13-静盘静盘 14-动盘动盘 16-机架机架 17-电电动机动机 18-润滑油润滑油2-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机212022-6-27222022-6-27三、涡旋式制冷压缩机的特点三、涡旋式制冷压缩机的特点 相邻两室的压差小，气体的相邻两室的压差小，气体的泄漏量少泄漏量少。 吸气、压缩、排气过程同时连续进行，压力上升速度较吸气、压缩、排气过程同时连续进行，压力上升速度较慢，因此慢，因此转矩变化幅度小、振动小转矩变化幅度小、振动小。 效率高，可靠性高，噪声低效率

17、高，可靠性高，噪声低。 涡线体型线涡线体型线加工精度要求极高加工精度要求极高，必须采用专用的精密加，必须采用专用的精密加工设备。工设备。 密封要求高，密封机构复杂密封要求高，密封机构复杂。2-3 2-3 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机232022-6-272-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备第四节第四节 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备一、换热器一、换热器 1. 冷凝器冷凝器冷凝器的作用：冷凝器的作用： 冷凝器冷凝器的作用是使从压缩机出来的高温高压制冷剂的作用是使从压缩机出来的高温高压制冷剂蒸气在其中向蒸气在其中向冷却介质冷却介质水或空气放热，从而水或空气放热，从

18、而冷冷凝成高温高压的过冷液体凝成高温高压的过冷液体。 在制冷设备中，除有起主导作在制冷设备中，除有起主导作用的压缩机外，还必须包括起换热用的压缩机外，还必须包括起换热作用的换热器作用的换热器蒸发器和冷凝器蒸发器和冷凝器。242022-6-27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2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备252022-6-27横进横出式冷凝器横进横出式冷凝器2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备262022-6-27CRH3动车组动车组冷凝器冷凝器 2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及

19、其他辅助设备272022-6-272-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备282022-6-272-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备2. 蒸发器蒸发器 在蒸发器中，制冷剂液体蒸发在蒸发器中，制冷剂液体蒸发(沸腾沸腾)转变为蒸气，利转变为蒸气，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，介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中产生和输出蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备冷量的设备。292022-6-27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；

20、(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。2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备302022-6-272-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备312022-6-272-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备322022-6-27CRH3动车组动车组蒸发器蒸发器 2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备332022-6-27二、辅助设备二、辅助设备 在实际的制冷系统中，为改善制冷装置工作条件，在实际的制冷系统中，为改

21、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，提高运行经济性和安全可靠性，还必须设一些辅助设备，如如贮液器、气液分离器、干燥过滤器贮液器、气液分离器、干燥过滤器等。等。1. 干燥过滤器干燥过滤器 干燥过滤器干燥过滤器是是制冷系统的净化设备制冷系统的净化设备；作用是消除作用是消除制冷剂中的制冷剂中的水分水分和和机械杂质机械杂质。2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备342022-6-27干燥过滤器干燥过滤器1-进液管接头；进液管接头；2-压盖；压盖；3-滤网；滤网；4-干燥剂；干燥剂；5-出液管接头；出液管接头；6-壳体；壳体；7-连接螺栓。连接螺栓。2-4 2-4 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备352022-6-272. 贮液器贮液器 用来用来贮存制冷循环中的制冷液体贮存制冷循环中的制冷液体，以适应工况变动，以适应工况变动时制冷剂流量的变化。时制冷剂流量的变化。3. 气液分离器气液分离器 用来分离蒸发器出口的用来分离蒸发器出口的蒸气中的液体蒸气中的液体，从而保证压，从而保证压缩机为干压缩。缩机为干压缩。2-4 2-4 换热器及其他辅助设