大连冷冻机股份有限公司培训制冷知识

1、欢迎各位光临本次培训主 办：大连冷冻机股份有限公司承 办：浙江杭州办事处讲课人：刘兆峰电 话：041186538316 04118653831513942832936第一部分 制冷原理第三章 基础知识第一节 基本定义1、 物质的三态（相） ：固态 液态 气态其中，物质处于气态时密度很小，分子之间有一定空隙，可以压缩，可以均匀地充满任何形状的空间；物质处于固态、液态时，分子彼此密集，相对不可压缩，液态时具有流动性。物质的三种状态可以在一定的条件下（温度、压力）相互转化，例如 加热 加热冰 水 蒸汽，加热或冷却冷却 冷却即存在加入热量或释放热量，即存在热量的转移。 制冷的基本出发点就是利用物质（制

2、冷剂）的相变（液、气）来吸收或释放热量来达到热量的转移，即实现制冷的目的。2、 温度温度是表示物质冷热程度的量度。它的高低反映物体内部分子无规则运动的剧烈程度,因此，温度是物质的状态参数。 摄氏温标（t ,）冰点0，沸点100温标 华氏温标（F ,）冰点32，沸点212F () = 9/5 * t() +32t（）= F（）-32 * 5/93、 压力（P）在制冷中，压力是单位面积A上所受的垂直力F，即压强，P=F/A，压力表的读数指的就是压强。压力的常用单位有：Mpa,Kpa,bar,kgf/cm2,大气压(B0),mmHg。1 Mpa = 10 bar = 1000 KPa1bar1 kg

3、f/cm21 B0=760mmHg 对于气体来讲，压力的大小取决于分子热运动的情况，在一定的容积内，分子运动越剧烈，压力越高，可以看出压力和温度有着密切的内在关系，因此压力也是物质的状态参数。几种压力表示法：a) 绝对压力（Pj）：在容器中，由于分子热运动而对容器内壁产生的压力。b) 表压力（Pb）：制冷系统中用压力表测得的压力是容器内气体压力与大气压(B0)的差值，称为表压（力）。 Pb= Pj- B0c) 真空度（H）：当表压是负值时，取它的绝对值，用真空度表示。H= B0- Pj或H= Pj- B04、 蒸发和冷凝蒸发：指液体表面分子汽化变成蒸汽分子的过程。在自然状态下，任何液体都有蒸发

4、的能力。（热运动）影响液体蒸发速度（或能力）的因素有：Ø 物质不同，表面分子克服引力不同；（氨、水、油）Ø 蒸发面积不同；Ø 液体温度越高，蒸发越快；Ø 液体表面气体的流速越快，蒸发越快；Ø 液体蒸发压力与周围空间压差越大，蒸发越快。沸腾：一定压力下，液体被加热到某一温度时，其内部产生气泡上升到液体表面破裂放出蒸气，这种剧烈的汽化现象叫做沸腾，沸腾时的温度叫沸点。蒸发在任何温度、压力下都能够发生，而沸腾是在一定压力下，只有达到一定的温度才能发生，温度和压力是密切相关的两个因素。同一种物质，压力不同时，沸点不同，例如高原烧水；同一压力下，物质不同

5、沸点也不同，如一个标准大气压下，水的沸点是100，氨（R717）为-33.4，氟利昂22（R22）为-40.8。在制冷中，主要应用的是沸腾过程，为方便起见，把蒸发与沸腾统称为蒸发。液体蒸发时需要吸收热量，如果热量来自本身，将使自身温度下降（节流过程）；如果热量来自外界，将使外界温度降低（蒸发器）。冷凝：蒸发的逆过程（略）。5、 饱和温度和饱和压力如图11所示，在密闭容器中给一定的热量，因为蒸发与冷凝是一个可逆的过程，最终汽化量与液化量相等，这时的状态称为饱和状态。处于饱和状态下的蒸汽（液体）称为饱和蒸汽（液体），所对应的温度、压力称为饱和温度和饱和压力。在制冷系统中，对于一种制冷剂来说，其饱和

6、温度与饱和压力是一一对应的，饱和温度越高，饱和压力也越高。制冷剂在蒸发器中蒸发以及在冷凝器中冷凝都是在饱和状态下进行的，所以蒸发温度与蒸发压力、冷凝温度与冷凝压力都是一一对应的。对应关系可查制冷剂热力性质表。6、 过热蒸汽 过冷液体在一定压力下，蒸汽的温度高于对应压力下的饱和温度，称为过热蒸汽。在一定压力下，液体的温度低于对应压力下的饱和温度，称为过冷液体。蒸汽温度超过饱和温度的数值称为过热度。液体温度低于饱和温度的数值称为过冷度。吸气过热度一般要求控制在510。蒸发压力（温度）：制冷剂在蒸发器内的压力（温度）。吸气压力(温度)：制冷剂在冷凝器内的压力（温度）。吸气压力(温度)：压缩机吸气口处

7、的压力(温度)。吸气压力比蒸发压力略低。排气压力(温度)：压缩机排气口处的压力(温度)。排气压力比冷凝压力略高。第二节 热力学基本概念 1、热力学第一定律 焓（h）热力学：研究热、能及其相互转化的一门学科。1) 内能（u） 如图所示，1Kg水在一个带有活塞的容器中加热，使水在100下汽化成同温、同压的水蒸气。此过程加入40.2KJ热量，膨胀对活塞作功2.9KJ，吸收的热量还有37.3KJ变成内能，使分子间距离加大，运动速度加快。热力学第一定律：热源加入到系统中的能量等于系统内能（动能、位能等）增加和对外作功的机械能之和,即 q = u + A .式中， q 外界加入的热量 u 工质对外界作的功

8、 A 内能的增加量或者说，在一个封闭系统中，能量不可能增加或消失，只能从一种形式转化成另一种形式，即能量守衡定律。2) 焓（h）在稳定流动中（制冷剂的循环过程都是气、液的流动），外界加入的热量（q）都消耗在：a) 增加内能：u = u2 - u1b) 增加压力位能：（pv）= p2v2 - p1v1c) 对外作功：Ad) 增加动能、重力位能等，一般可以忽略。所以，q = u + （pv）+ A= (u2+ p2v2)-( u1+ p1v1)+ A 。用 h2表示(u2+ p2v2)，h1表示( u1+ p1v1)，因为u、p、v都是状态参数，所以h也是状态参数，称为焓。q = ( h2 - h

9、1 ) + A以制冷循环的几个过程来说明热、能的变化和关系。 绝热压缩时，q = 0，则A = h1 h2 或 -A= h2 - h1 ；蒸发和冷凝时，A = 0，则q = ( h2 - h1 )；节流时，q = 0，A = 0，则 h2 = h1 。 2、热力学第二定律 熵（s）热力学第二定律：热量不可能自发地从低温物体向高温物体转移；要使热量全部而且连续地转变为机械能是不可能的。热量的自发传递是有方向性，且有一定限度，温差是热量自发传递的动力。为了表示热传递的方向性，引入“熵”的概念s=q/T.因为T总大于0，当s为正值时，熵增加，表示系统加热；当s为负值时，熵减小，表示系统放热；当s=0

10、时，表示没有热交换，称之为绝热过程。在制冷过程中，就是将能量从低温热源转移到高温热源，综合热力学第一、二定律，热量不能自发转移，必须对系统作功，这就是压缩机的作用，并且存在关系式 : Qa = Q0 + W, 衡量压缩机运行经济性的指标：Ke = Q0 / W 。第三节 传热学的基本概念1、 热量传递的基本方式1) 热传导（）2) 对流换热（）3) 辐射换热2、 传热温差指传热壁两侧的两种流体的温度差，温差是热传递的推动力。传热温差的存在，使得蒸发温度比被冷却物温度低，冷凝温度比冷凝器冷却介质温度高。3、 湿度湿度是影响换热的一个重要因素。湿度的三种表示方法：1) 绝对湿度（Z）:每立方米含有

11、水汽的质量。2) 含湿量（d）:一千克干空气含有的水汽量（g）。3) 相对湿度（）:在一定温度下，一定量的空气只能容纳一定的水汽，超过这一限度，多余的水汽就会凝结成雾，这种一定限量的水汽量称为饱和湿度。在饱和湿度下，有对应的饱和绝对湿度ZB，它随空气温度变化而变化。在一定温度下，空气湿度达到饱和湿度时称为饱和空气，它不能再接受更多的水汽；能够继续接受一定量水汽的空气称为未饱和空气。未饱和空气的绝对湿度Z与饱和绝对湿度ZB的比值即相对湿度，=Z/ZB ×100%。用它来反映实际绝对湿度接近饱和绝对湿度的程度。应用：晒衣服、闷热、蒸发式冷凝器、干湿球温度计。第四节 压焓图（Ph图）以绝对

12、压力为纵坐标，焓值为横坐标组成直角坐标系。以一个点（临界点）、两条线、三个区构成压焓图。图中包含：1) 等温线：t=C2) 等压线：P=C3) 等焓线：h=C4) 等熵线：s=C5) 等容线：v=C6) 等干度线：x=C7) A区：汽、液两相区（饱和区）8) B区：过热区，汽体存在过热9) C区：过冷区，液体存在过冷10) 饱和液体线：x=011) 饱和汽体线：x=112) 临界点K：对应临界压力、临界温度 第五节 食品冷冻、冷藏的基本概念食品冷冻、冷藏的目的：保鲜、防止腐败变质。引起腐败的因素：酶、微生物共同作用，分解食物中的蛋白质、脂肪、糖类等营养成分，最终使食物营养成分降低、产生对人体有

13、害的物质并产生异味。酶和微生物对温度很敏感，温度越低，活性越低。食品分类：a) 植物类：活体，能够呼吸，消耗水分、养分，但能够抑制酶和微生物的活动，温度不能太低，防止冻伤改变营养及口感。b) 动物类：非活体，不呼吸，不能够抑制酶和微生物的活动，本身不消耗水分及养分，温度越低越好。 注意食品冷冻冷藏的“干耗”问题。第三章 制冷剂 载冷剂 冷冻油第一节 制冷剂1、 制冷剂概述制冷剂就是在制冷系统中能够循环变化的物质，也叫工质。制冷过程就是制冷剂在循环过程中发生相变时（蒸发或冷凝）吸收或释放热量来达到热量从低温部分转移到高温部分。选用制冷剂的基本条件：1) 使用条件下（蒸发温度）压力不要太低2) 常

14、温下能够冷凝，且冷凝压力不要太高3) 环境可接受性，ODP、GWP尽可能小4) 凝固点较低，至少满足使用条件（如： 氨为-77.7，水为0），临界温度高5) 化学稳定性和热稳定性好，不易分解（氨在260时分解）；无毒、无刺激性气味；燃、爆性小6) 来源广，价格便宜7) 绝热指数小，单位质量和单位容积制冷量大8) 良好的溶水性和溶油性2、 常用制冷剂1) 水（H2O）标准沸点100，冰点0，适用于0以上的制冷温度。优点：无毒，无味，不然，不爆，安全便宜缺点：水蒸汽密度小，蒸发压力低，不适合在容积式压缩机中使用，只适合在吸收式和蒸汽喷射式冷水机组中使用。2) 氨（NH3 R717）标准沸点-33.

15、4，凝固温度-77.7。优点：有较好的热力性质和热物理性质，压力适中，单位容积制冷量大，粘性小，流动阻力小，比重小，传热性能好，价格便宜易获得。缺点：毒性大，易燃易爆，有强烈刺激性气味，对食品易产生污染；空气中氨的容积浓度达到0.50.6%时，人在其中停留半小时就会引起中毒；容积浓度达到1114%时，可以燃烧；容积浓度达到1625%时，遇明火可以引起爆炸；氨在高温（260）时会分解出氢气（H2），遇空气及明火会产生强烈的爆炸，因此氨系统必须安装空气分离器，及时排放系统中的空气及其它不凝性气体。优、缺点共存：l 氨极易溶于水，可以与水以任意比互溶，因此在氨系统中不会产生冰塞，可以不加干燥过滤器；

16、但有水存在，极易腐蚀金属，并提高蒸发温度；纯氨不腐蚀钢、铁，但含水时会腐蚀锌、铜及铜合金（除磷青铜），因此在氨制冷机及系统中不允许使用铜及铜合金部件（包括压力表，氨压力表必须标有“氨”字样），只有个别起耐磨、密封的部件才可以使用高锡磷青铜。l 氨与油不互溶，并且氨比油轻，油沉在氨液的下部，有利于从容器的底部放油；但在换热器表面会形成油膜，影响换热；在管路上凝结，停机后会形成油封或再次开机时引起液击。在吸（排）气管路上尽量避免出现“U”形弯。l 强烈的刺激性气味会引起窒息，但有利于发现泄漏；氨与水结合显碱性，可用石蕊（变蓝）或酚酞（变红）试纸检漏，但不要用肥皂水检漏。3) 氟利昂氟利昂是碳氢化合

17、物的卤（氟、氯、溴）代物的总称。优点：Ø 大多数氟利昂无毒、无味，燃烧、爆炸的可能性小；Ø 绝热指数小，压缩终了温度低；Ø 对金属材料腐蚀小，但腐蚀镁及镁含量超过2%的铝镁合金，同时，对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有“膨润”作用。维修氟机时，如果需要更换密封垫或“O”形圈时，注意使用耐氟材料。缺点：Ø 分子量大，比重大，阻力损失大，传热性质差Ø 溶水性极差，易产生“冰塞”，系统中需要安装干燥过滤器；与水会发生水解反应产生酸性物质，出现“镀铜”现象，因此要求氟利昂中含水量极小（R22中要求含水量不大于0.0025%）Ø 遇明火或电弧

18、光会分解出有毒的HCl、HF及光气Ø 渗透性极强并且无味，极易泄漏又不易被发现Ø 价格高Ø 破坏臭氧层（ODP）及产生温室效应（GWP）其它特点 ：与油部分溶解，并且与氟利昂种类及润滑油种类不同而不同。一般来说，温度高溶解度大或者互溶，当温度降低时，溶油能力减小，会使油分离出来并且分层，分离出来的油会浮在氟利昂上面，对于满液式蒸发器来说，会使回油困难并使蒸发温度提高。常用氟利昂的热力性质：分子式 标准沸点 凝固点 临界温度 临界压力 绝热指数R12 CF2Cl2 -29.8 -155.0 112.04 4.12MPa 1.138 R22 CHF2Cl -40.8

19、-160.0 96.13 4.986 1.194 R13CF3Cl -81.5 -180.0 28.78 3.86 1.15 R114 C2F4Cl2 3.5 -94.0 145.8 3.275 1.092 第二节 载冷剂（第二制冷剂）1、 采用载冷剂的优点载冷剂：又称冷媒，是被用来将制冷系统产生的冷量传递给被冷却物体的媒介物质。直接冷却：蒸发器安装在用冷场所，直接冷却被冷却对象。如：冷风机、排管间接冷却：通过冷媒来冷却被冷却对象的冷却方式。如：冷水机组、盐水机组采用载冷剂系统的优点：a) 制冷剂系统集中在机房或很小范围内，便于密 封和检漏。b) 制冷剂充注量大大减少。c) 在大型用冷系统中便

20、于冷量的分配和控制。d) 便于安装，制冷系统和载冷剂系统相互独立。2、 对载冷剂性质的要求载冷剂在蒸发器和用冷场所之间循环，通过显热传递热量，因此要求：1) 无毒，无可燃性，无刺激性气味；化学稳定性好，不分解，不氧化，不腐蚀设备，对人体无害。2) 使用温度范围内呈液态，凝固点温度低于蒸发温度48（不结冰），沸点远高于使用温度（不挥发，减少损失）。3) 比重小，粘度小（减少泵功耗），传热性好，比热大（减少循环量及换热面积）。3、 常用载冷剂及其特点Ø 空气比热小，只有在采用空气直接冷却时才使用，如小型的空调器。Ø 水比热大，无毒无害，但凝固点高（0），因此只用于0以上的冷水机

21、组。Ø 盐水在0以下的系统中，常使用无机盐（NaCl、CaCl2等）按一定比例配置成不同浓度的水溶液作为载冷剂。盐水的冰点是随浓度的增加而降低的，一般要求盐水的冰点温度要低于使用温度1014。浓度过大，盐水比重增加，水泵耗功增大，盐耗增加；浓度过低，接近冰点温度，盐水粘度增加，阻力增大，水泵、搅拌器耗功增大，蒸发器管路表面有结冰可能。并且浓度不能过大，如果浓度超过共晶点的浓度，冰点的温度反而随浓度的增加而升高（此时析出的是晶体盐而不是冰），如图14。NaCl、CaCl2、MgCl水溶液的共晶温度分别为-21、-55、-34。另外，盐水具有腐蚀性，尤其与空气混合时极易腐蚀金属材料，应当

22、尽量使盐水系统密封，减少与空气接触，并加入适量缓蚀（防腐）剂。防腐剂常用重铬酸钠（Na2Cr2O7）和氢氧化钠（NaOH）重量比为100：27混合，使溶液PH值为7.0左右。盐水有较强的吸水性，使用过程中浓度会逐渐降低，应定期检查浓度（常用测比重法）。Ø 有机载冷剂1) 甲醇、乙醇及其水溶液 纯的甲醇、乙醇冰点为-97、-117，可以在很低的温度下作载冷剂，粘度小，但有挥发性和可燃性，使用时注意防火及减少消耗。2) 乙二醇、丙二醇、丙三醇及其水溶液乙二醇、丙二醇、丙三醇本身粘度很大，但配成溶液后粘度降低，共晶温度可达-60，挥发性较小。丙三醇（甘油）无毒，可以与食品直接接触；乙二醇、

23、丙二醇基本无毒。价格比较高。第三节 冷冻油冷冻油即制冷压缩机润滑油，与普通润滑油相比，它凝固温度（倾点）比较低，可以在较低的温度下仍有较好的流动性，如曲轴箱、蒸发器中。因此，禁止使用动物油、植物油或标号相同的普通润滑油来代替冷冻油使用。冷冻油质量的好坏直接影响零部件的磨损和压缩机的寿命、性能，必须选择优质的冷冻油。1、 冷冻油在压缩机中的作用1) 润滑：相对运动的零件表面被油膜分隔开，减少压缩机的摩擦功、摩擦热及零件的磨损。2) 冷却：带走摩擦热，使零件温度不至于过高。3) 密封：在运动部件之间形成油膜，阻止制冷剂泄漏，如：活塞环与汽缸表面、阴阳转子之间、转子与机体之间、轴封动静环表面之间。4

24、) 清洗：利用油的流动，带走摩擦表面的磨屑，防止零部件进一步磨损。5) 消声（降噪）：油膜可以缓冲零件之间的碰撞，减少噪音并阻碍声音的传递。6) 动力：活塞及螺杆压缩机都采用压力油作为动力来控制卸载机构的动作，实现增、减载。总之，冷冻油在制冷压缩机中起到重要的作用，在油的循环使用过程中要对油进行冷却、过滤、定期更换（油的粘度如果下降15%需要更换新油）；对于初次使用的机器，要经常检查、清洗过滤器，并根据油的污染情况决定是否更换新油。2、 冷冻油的选用条件1) 粘度适中：粘度过大或过小都会使摩擦功增大，排气温度升高，开启式压缩机一般选用46号冷冻油；粘温性好：润滑油的粘度随温度的升高而降低，油温

25、超过60时，粘度急剧下降，因此压缩机的油温要求的使用范围为3060。2) 凝固点（倾点）低：油失去流动性的最高温度叫做倾点。国产冷冻油的倾点一般为-40左右。如果凝固点温度高于蒸发温度，油就会凝结在蒸发器管路表面，影响换热，不利于回油；活塞压缩机的曲轴箱温度太低（如回液），会使油泵供不上油，造成压缩机损坏。3) 闪点：油蒸汽与空气混合与明火接触后即发生闪火现象的最低温度。油温达到闪点时，重则有着火、爆炸的危险，轻则使油变质、炭化。4) 水分：制冷剂或设备中的水分与油混合后，会引起油的乳化，粘度降低，润滑条件恶化，造成机械事故。必须控制油的含水量。5) 机械杂质：系统中的杂质会随制冷剂的流动进入

26、油路系统，会使油路及过滤器堵塞，造成供油故障，造成机械事故，同时也加剧零件磨损。6) 与制冷剂的互溶性：氨与油互不相溶。油的温度越低以及氟利昂的压力越高，油溶解氟利昂的能力就越大，如果环境温度比较低并且停机时间比较长，冷冻油中就会溶解大量的氟利昂，再次启动压缩机时，活塞压缩机的曲轴箱及螺杆压缩机的油分离器中溶解于油中的氟利昂就会迅速蒸发，产生大量气泡，影响油泵的正常工作，同时，油与制冷剂混合时，会使油的粘度降低，减弱润滑油的作用，造成机械事故，因此，氟利昂压缩机必须装有油加热器，开机前将油温加热到25以上。3、 冷冻油的副作用油的副作用主要表现在附着在换热器的表面，增加热阻，影响换热器的正常使

27、用。因此，必须及时排放系统设备中多余的冷冻油。在氨系统中，氨与油几乎互不相溶，并且油比氨重，沉积在氨的下面，可以很方便地从设备的底部将油放出。必须使用集油器放油，严禁从带有压力的设备中直接向外放油。在氟利昂系统中，在冷凝器、贮液器等高温设备中，氟利昂与油互溶在一起，对换热影响不大；在蒸发器等低温设备中，随着氟利昂的蒸发，油会分离出来，影响热交换。对于干式蒸发器，油会被流速较快的气体带回压缩机循环使用，而对于满液式蒸发器，油会浮在氟利昂的上部（油比氟利昂轻），很难随气体回到压缩机，导致蒸发温度提高。第三章 制冷原理第一节 单级压缩蒸汽式制冷原理1、制冷循环的四大部件单级压缩制冷循环可以简单地用图

28、15来表示。制冷剂在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，便完成单级压缩制冷循环，即达到制冷的目的。在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件。 蒸发器：制冷剂在低压（蒸发压力）下以较低的温度（蒸发温度）蒸发，吸收被冷却物质的热量实现制冷，是输送冷量的设备。压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸汽的作用，同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压（冷凝压力）下运行。是输入功的设备。冷凝器：制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质，冷凝成温度较高的（冷凝温度）的液体。是放出热量的设备。 节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降压（降

29、到蒸发压力）后进入蒸发器，同时控制和调节制冷剂的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠性和安全性，还设有一些辅助设备，如油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器等。2、用压焓图表示制冷循环1) 理论循环利用热力学第一定律q = ( h2 - h1 ) + A 来描述，压缩时，q=0，-A= h2 - h1 ，或w0= h2 - h1 ；冷凝时，A=0，qa=h2-h4；节流时，q=0，A=0，h4=h5 ；蒸发时，A=0，q0=h1-h5。所以qa = h2-h4 = h2 - h5=(h2-h1)+(h1-h5)=w0+q0。即冷凝时释放

30、的热量等于蒸发时吸收的热量与压缩作功转化的热量之和，符合利用热力学第一定律，即能量守恒定律。2) 实际循环在实际循环中，会存在吸气过热及液体过冷。a) 液体过冷对制冷系数的影响液体过冷时，q0= h1-hd > h1-h5 = q0,而w0不变，制冷系数ke=q0/ w0>ke= q0/w0 。 获得液体过冷度的方法很多，但可能增加设备或运行成本，所以通过提高过冷度来提高循环经济性是一个系统优化的过程。b) 吸气过热对循环性能的影响Ø 排气温度升高： TkT0×(Pk/P0)n-1Ø 单位质量制冷剂压缩功增加Ø 冷凝器热负荷增加Ø

31、压力相同，温度升高，减小，质量流量减小无效过热：气体从吸气管道至压缩机前，从周围环境中吸取热量产生过热。对于无效过热，单位质量制冷量不变，质量流量减少，制冷量减小；单位质量压缩功增加，制冷系数减小。所以，对于回气管路要采取保温措施，减少无效过热。有效过热：过热发生在蒸发器后部或被冷却室内的吸气管路上。对于有效过热，单位质量制冷量增加，但比容增加，单位容积制冷量有可能增加，也有可能减小，这与制冷剂的性质有关。如图1-7所示，不同制冷剂单位容积制冷量及制冷系数随过热度增加的变化情况。但无论如何，吸气过热度最终受排气温度所限制。3、热交换及压力损失对循环性能的影响及解决办法a) 吸气管道b) 排气管

32、道c) 冷凝器到膨胀阀的管路d) 膨胀阀到蒸发器的管路e) 蒸发器f) 冷凝器g) 压缩机4、运行工况与经济性指标a) 蒸发温度不变，冷凝温度变化冷凝温度升高，单位质量制冷量减少，单位功增加，吸入点状态不变，质量流量不变。所以，总的制冷量减少，功率增加，制冷系数减小，经济性降低。反之亦然。b) 冷凝温度不变，蒸发温度变化蒸发温度降低，单位质量制冷量减少，吸气比容增大（密度减小），质量流量减小，单位容积制冷量和总制冷量都降低；单位功增加，但质量流量减小，不能直接看出总功率是增大还是减小，但总的来说，随着蒸发温度的降低，制冷量都减小，制冷系数减小，经济性降低。反之亦然。 根据上面的分析，要提高制冷

33、系统的经济性，在运行时要尽量降低冷凝温度（但要作整体的经济性分析）和提高蒸发温度，只要能满足被冷却物的温度就可以了。5、不凝性气体对循环性能的影响一般来说，空气等不凝性气体都存积在冷凝器的上部，不能通过冷凝器（或贮液器）的液封，占据一定的冷凝空间，减小换热面积，同时，使冷凝压力提高，压缩机功耗增加，冷量减小，Ke降低。对氨系统增加爆炸的可能性。所以，要及时排放系统中的不凝性气体。可采取空气分离器或冷凝器上的放空气阀（小型的氟系统）进行排放。第二节 两级（双级）缩蒸汽式制冷原理1. 为什么要采用双级压缩在制冷循环中，当工质选定后，蒸发压力（P0）和冷凝压力（Pk）是由蒸发温度(T0)和冷凝温度(

34、Tk)决定的。T0是由用冷装置要求决定，Tk由环境介质（水或空气）决定，由于环境介质温度变化是有限的，通常PK变化也不大，所以压缩比PK/P0受P0（T0）的影响要大一些，当P0（T0）降低时，压比明显上升。当压比过大时，会产生以下问题：n 内泄漏增加，输气系数明显降低。n 对于活塞压缩机，由于余隙容积的存在，当压比达到20时，压缩机几乎不吸气。n 实际压缩过程偏离等熵过程的程度增加，耗功增加，排气温度升高。n 节流损失增大，单位质量和单位容积制冷量都减小，压缩机制冷量减小。n 排气温度升高（尤其对于活塞机），TkT0×(Pk/P0)n-1，润滑油变稀，润滑条件减弱，甚至油会出现结碳

35、现象，达到闪点温度有爆炸危险。限制活塞压缩机压比的最大因素就是排气温度。n 油蒸气大量进入系统，影响换热器的换热效果。一般来说，单级氨制冷压缩机压比不超过8，氟机不超过10。因此，若要达到比较低的蒸发温度，就要采用双级压缩甚至多级压缩。2. 双级压缩制冷循环的原理双级压缩制冷循环是将压缩过程分为两个阶段进行。来自蒸发器的低压气体（压力为P0）先经过低压级压缩机压缩至中间压力（Pm），经过中间冷却器冷却后再进入高压级压缩机，压缩到冷凝压力（Pk）排入到冷凝器中。两个阶段的压缩比各自都保持在10以内。双级压缩制冷循环由于节流级数和中间冷却方式不同而有不同的循环形式。有两级节流和一级节流，中间完全冷

36、却和中间不完全冷却。下面介绍两种常用的并具代表性的双级压缩循环。1) 一级节流中间完全冷却双级循环 其中：A低压级压缩机 B高压级压缩机C冷凝器 D中间冷凝器E蒸发器 F、G节流阀 2) 一级节流中间不完全冷却双级循环通常双级压缩氨制冷系统采用中间完全冷却，而氟制冷系统采用中间不完全冷却。这是因为氟的绝热指数（n）比氨小，在相同压比时，氟机压缩终了温度比氨低，所以允许氟机吸气有较大过热度。3. 实现双级压缩的办法双级压缩制冷系统可以是多台压缩机组成的双级系统（双级配搭），其中一台或几台作为低压级，一台作为高压级；也可以由一台压缩机组成的单机双级系统，如单机双级活塞制冷压缩机和单机双级螺杆制冷压

37、缩机。通常高、低压级的体积排气量之比为1：2或1：3，并以Pm=P0×Pk 时最经济。4. 采用双级压缩制冷循环的优点a) 由于各级压比均减小，压缩机的输气系数大大提高。b) 采用中间冷却，降低了高压级排气温度，改善了压缩机润滑条件。这对氨压缩机具有重要意义。c) 功耗降低。例如，t0=-30,tk=30时，采用双级压缩的功耗要比采用单级压缩减少12%。 但是，采用双级压缩要比单级压缩多一台压缩机、一个中间冷却器、一只节流阀，投资成本增加。因此，只有在低蒸发温度时采用双级压缩才较为合理。 第二部分 制冷机及辅助设备第一章 活塞式制冷压缩机第一节 活塞式制冷压缩机工作原理1、活塞压缩机

38、的分类按使用的制冷剂来分，有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。按压缩级数来分，有单级压缩和双级压缩两种。按汽缸中心线的位置分，有直立式、V型、W型和S（扇）型。按压缩机的总体结构来分，有开启式、半封闭式、全封闭式三种。2、活塞式压缩机的工作过程1) 理想工作过程在分析活塞式压缩机的工作过程中，可以先把实际过程简化成理想过程。简化时假定：a. 压缩机没有余隙容积；b. 吸、排气过程没有容积损失；c. 压缩过程是理想的绝热过程；d. 无泄漏损失。这样，压缩机的理想工作过程可用图2-1所示的PV图来表示。纵坐标表示压力P，横坐标表示活塞在汽缸中移动时形成的容积V。在图中，41表示吸气过程，活塞从上止点开始

39、向右移动，排气阀（片）关闭，吸气阀（片）打开，在压力P1下吸入制冷剂气；12表示压缩过程，活塞从下止点向左移动，制冷剂从压力P1绝热压缩到P2，此过程吸、排气阀均关闭；23表示排气过程，活塞左行至2位置时排气阀打开，活塞继续左行，在压力P2下把制冷剂排出汽缸。由于假设没有余隙容积 ，活塞运行到3点时制冷剂全部排出。当活塞再次向右移动时进行下一次的吸气过程。2) 实际工作过程压缩机的实际工作过程与理想工作过程有很大不同。实际过程存在余隙容积；吸排气阀有阻力，工作时存在压力损失；汽缸壁与制冷剂之间有热交换，非绝热过程；有漏气损失。a. 余隙容积的影响余隙：活塞运动到上止点位置时，活塞顶与阀座之间保

40、持一定的间隙，称为余隙，余隙所形成的容积称为余隙容积。造成余隙的主要原因是：防止曲柄连杆机构受热延伸时不至于使活塞撞击阀座而引起机器损坏；E:培训培训教材表2-1.doc排气阀的通道占据一定的空间；运动部件的磨损使零件配合间隙变大；活塞环与阀盖之间的环型空间。余隙容积的存在，在排气过程结束时不能将汽缸内的气体全部排净，有一部分高压气体残留在余隙容积内，这样在下一次吸气开始前，这一部分气体首先膨胀减压，在压力降低到低于吸气压力才能开始吸气。所以，由于余隙容积内的气体膨胀，占据了部分工作容积，使吸气量减少，称为余隙损失。压比越大使，余隙损失越大。b. 吸排气阀（片）阻力的影响 由于阀门（片）开启时

41、必须克服阀片的惯性力和压在阀片上的弹簧力，以及气体通过阀门的流动阻力，使得实际吸气压力低于P1，而排气压力高于P2。 汽缸内部压比大于外部压比。节流损失。c. 汽缸壁与制冷剂之间热交换的影响 预热损失。d. 压缩机泄漏损失的影响 压缩机运行时，由于密封不严和磨损会造成漏气损失，它常发生在活塞环和汽缸壁之间的不密封处，使得气体从高压腔向低压腔泄漏。此外，吸、排气阀片关闭不严或关闭滞后，也会造成汽缸内气体泄漏。这部分损失叫作泄漏损失。由于这些实际因素的影响，压缩机的实际输气量总是小于理论输气量实际耗功总是大于理想过程的耗功。而影响这些因素最大的外界条件就是压缩比，即冷凝压力和蒸发压力的差值。第二节

42、活塞式制冷压缩机的结构1、我国系列活塞制冷压缩机的特点高速：转速在9601450r/min；多缸：开启式压缩机通常有2、4、6、8个汽缸。多缸结构使压缩机布置紧凑，动平衡性能好，还可以通过使一部分汽缸空载运转达到调节制冷量的目的。三种制冷剂通用：新系列大缸径如100、125、170系列压缩机对R717、R12、R22三种制冷剂都可以使用，只须更换部分零部件，如安全阀、气阀弹簧、轴封、胶圈等。2、总体结构压缩机一般须具备以下几部分：a.运动部分：包括曲轴、连杆、活塞等。b.配气部分：包括吸、排气阀，吸、排气通道等。c.密封部分:包括活塞环、轴封、垫片、填料等。d.润滑部分：包括油泵、滤油器、油压

43、调节阀等。e.安全部分：假盖、假盖弹簧、安全阀、高压保护继电器、油压保护继电器等。f.能量调节部分：卸载机构。3、压缩机主要零部件结构主要介绍开启式压缩机的主要零部件结构。（1）机体：机体就是压缩机的机身，它由汽缸体、曲轴箱、汽缸盖等组成。吸气腔就是汽缸体的内腔，吸入气体通过吸气腔时可以冷却汽缸套，散热条件好。排气腔在汽缸体上端，吸、排气腔之间有隔板分开。对于单机双级压缩机，高、低压级的吸、排气腔之间都有隔板分开。汽缸盖对汽缸上部起着密封作用，它和机体、假盖一起形成了高压蒸气的排气腔。在拆卸汽缸盖时，应防止假盖弹簧将汽缸盖弹出砸伤人。汽缸盖螺栓中有两个长螺栓，在拆卸时先松开短螺栓，再松长螺栓，

44、慢慢释放弹簧的弹力。 图22汽缸体下部是曲轴箱，内装曲轴和冷冻油以及粗油过滤器，曲轴箱与低压级吸气腔相通。曲轴箱两侧有手孔，方便拆装连杆。机体前后端开有两个轴承座孔，安装前后轴承座。 （2）汽阀缸套部件大中型压缩机的汽缸工作镜面不是和机体铸在一起，另配有可单独装配的汽缸套，这样做有以下几点好处：a、汽缸套耗材少，可以采用优质材料或表面镀铬，来提高汽缸镜面的耐磨性；b、如汽缸镜面磨损到超过允许范围，只要更换汽缸套，节省修理费用，又简单省时；c、可以简化汽缸体、曲轴箱结构，便于铸造。控制汽缸中依次进行压缩、排气、膨胀、吸气的控制机构。其性能的好坏直接影响压缩机的制冷量、功耗和运转的可靠性。目前活塞

45、压缩机多数采用环状阀，如图22所示为环状阀的结构。它是由阀座、阀片、升程限制器、汽阀弹簧等组成。它的开启和关闭主要靠阀片两侧的压力差来实现，因此，这种阀又称为自动阀。汽阀按其作用不同，分为排气阀和吸气阀。排气阀的阀座分为内、外阀座两部分。外阀座用螺钉与汽缸套一起固定在机体上，而内阀座用螺钉和假盖固定在一起。排气阀的两条密封线分别做在内、外阀座上，排气阀片上压有数个阀片弹簧，它的升程限制器就是假盖。吸气阀的阀座是做在汽缸套的凸缘上形成的两圈凸出宽度为1.5mm左右的密封面，又称阀线。阀线之间有一环形凹槽，槽中有均布的吸气孔与吸气腔相通。吸气阀片也压有阀片弹簧。排气外阀座的下端面就是吸气阀的升程限

46、制器。 图23 汽阀缸套因为吸、排气压力不同，吸、排气阀片弹簧的弹力也不同，装配时应注意区分。阀片弹簧程锥形，大头装到弹簧座中，应旋转安装。假盖被假盖弹簧紧紧压在排气阀座上。作用是：当汽缸内产生液击（液体制冷剂或润滑油大量吸入汽缸时，由于液体的不可压缩，活塞的运动使液体产生巨大的冲击力）时，假盖被汽缸内的压力顶起，打开一条额外的通道，让汽缸内液体迅速排出，避免事故，起到安全阀的作用。活塞压缩机最大的安全隐患就是回液（潮车），操作时应尽量避免。汽缸套内腔是气体在其内压缩、膨胀的部位，对活塞起导向作用，直接承受气体压力和活塞的侧压力，是压缩机最重要的摩擦面之一，其内径尺寸及椭圆度超过规定尺寸就需要

47、更换。汽缸套通过螺钉或定位销固定在机体上，可以通过汽缸垫片的厚度来调整活塞上死点间隙（余隙）。上死点间隙允许值见表21。E:培训培训教材表2-1.doc因为汽缸体内腔（缸套外侧）与曲轴箱相通，安装高压级汽缸时，机体与缸套之间应加胶圈密封。（3）活塞部件活塞在汽缸内往复运动，压缩由汽缸、阀片等组成的封闭容积内的气体。为减少往复运动的惯性力，活塞常用铝合金制成，并做成中空形式。它由顶部、环部、裙部和销座四部分组成。活塞顶部呈凹形（与假盖凸起相配合），上面有起吊螺孔。它承受蒸汽压力。环部开有环槽，在其中放置汽环和油环，油环槽的内壁圆周上开有很多回油孔，油环从汽缸壁上刮下的润滑油可通过它流回曲轴箱。裙

48、部略粗，在汽缸中起导向作用并承受侧压力。活塞销座位于裙部，装配活塞销使活塞与连杆小头相连。 图24 活塞结构活塞环：活塞环分为汽环和油环两种。汽环的作用是密封蒸汽，减少汽缸内的高压气体通过活塞与汽缸的间隙泄漏到曲轴箱中。油环的作用是将汽缸内壁的油刮下流回曲轴箱。为保证活塞环在汽缸中有足够的弹力，在自由状态时，它的直径比汽缸直径大。在压入环槽并进入汽缸后，锁口间隙及其与环槽的轴向间隙有严格要求，过大或过小都会影响压缩机的正常工作，必须更换。具体间隙见表21。E:培训培训教材表2-1.doc E:培训培训教材表2-2.doc活塞销：是活塞与连杆小头的连接体。当活塞往复运动时，它在活塞销座和连杆小头

49、衬套中相对转动而承受磨损。为减少活塞销的磨损，常采用浮动式配合方式，即活塞销在销座和小头衬套中都没有固定，可自由转动。为防止浮动活塞销轴向窜动伸出活塞擦伤汽缸，在销座两端的环槽内装上弹簧挡圈予以阻挡。活塞销与销座及小头衬套之间的间隙值见表21。E:培训培训教材表2-1.doc E:培训培训教材表2-2.doc 图25 活塞连杆组件（4）连杆部件连杆是将曲轴的旋转运动转化为活塞往复运动的中间连接体，把动力传给活塞对蒸气作功。连杆结构一般可分为三部分：连杆小头、连杆身、连杆大头。连杆小头一般都是整体式结构，内摩擦面装配轴承衬套，衬套材料一般采用磷青铜。小头轴承的润滑一般是靠从连杆体内钻孔输送过来的

50、润滑油进行压力润滑。高压级汽缸的压力比较大，连杆小头常采用滚针轴承结构，提高使用寿命。同时，为减小耗油量，润滑方式也采用飞溅润滑。连杆大头是连杆与曲轴连接的一端。除小型压缩机连杆的大头为整体式外，其余大部分为剖分式结构。在与曲轴销相配合的连杆大头内孔里一般装有薄壁轴瓦。 图26 连杆部件连杆螺栓是剖分式连杆大头中用以连接大头盖的紧固件，起着定位大头盖的作用。连杆螺栓在压缩机运转时受力非常严重，如果在运转中断裂，会造成压缩机的严重破坏。为了防止连杆螺栓在运转中松动，连杆螺母必须设有防松装置。严禁用其它螺栓替代连杆螺栓。（5）曲轴曲轴是压缩机的一个重要零件，压缩机消耗的功率就是通过曲轴输入的，它是

51、主要的受力部件。曲轴是由曲柄、曲柄销和主轴颈、平衡块四部分组成。平衡块是用以平衡压缩机运转时曲柄、曲柄销及部分连杆所产生的旋转惯性力和惯性力矩，其目的是减小压缩机运转时所产生的振动，也可以减轻曲轴主轴承上的负荷，减小轴承的磨损。E:培训培训教材表2-1.doc E:培训培训教材表2-2.doc 图27 曲轴（6）轴封对于开启式压缩机，驱动轴的一端要伸出机体外部，为了防止制冷剂向外泄漏或空气渗漏入系统，必须在轴的伸出部位及机体之间设置轴封装置。如图2-8所示的弹簧式轴封，是由动环、静环、弹簧、弹簧座、压环和“O”型密封圈组成。为了润滑动、静环之间的密封面，减少渗漏并带走热量，轴封室内充满润滑油，

52、通过油泵把油不断地输送到轴封，然后通过曲轴上的油孔流向主轴颈及曲柄销。因为曲轴是处在曲轴箱内，轴封所处压力为（低压级）吸气压力，所以要求油压比（低压级）吸气压力高0.150.3MPa 。注意事项：对于氟利昂压缩机，“O”型圈应使用耐氟橡胶；轴封少量渗漏是允许的。E:培训培训教材表2-2.doc（7）能量调节机构压缩机能量调节的方法主要有：a.改变压缩机转速需要变频器，影响油压b.压缩机间隙运行温度、压力变化大，操作麻烦c.压缩机吸气节流压缩机经济性降低d.顶开吸气阀片方便，经济，可实现卸载启动顶开机构的工作原理：通过顶杆将部分汽缸的吸气阀片顶起，这几个汽缸在吸气之后进行压缩时，于吸气阀片不能关

53、闭，汽缸中压力不能建立，排气阀片始终不能打开，被吸入的气体没有得到压缩就经过打开的吸气阀片又排回到吸气腔中。因此，这部分汽缸不能实现排气，达到改变压缩机排量的作用。 能量调节装置是由能量控制阀和卸载机构两部分组成，两者之间通过油管相连，并用油泵输出的压力油作为动力。卸载机构是一套装在压缩机内部 图210 卸载机构 的液力传动机构，主要由油缸、油活塞、拉杆、弹簧、转动环、顶杆等组成。拉杆上的凸环嵌在汽缸套外部的转动环中。卸载机构的工作原理：卸载启动的原理：注意事项：高、低压级油缸有所区别，见图；压缩机左右两侧汽缸外的转动环上斜槽方向不同。（8）油泵及润滑系统飞溅润滑：借助曲轴连杆机构的运动，把曲

54、轴箱中的润滑油甩向需要润滑的表面，或是让飞溅起来的油按设定的路线流过需要润滑的表面。压力润滑：利用油泵加压的润滑油通过输油管路输送到需要润滑的摩擦面。这种供油方式油压稳定，油量充足，润滑安全可靠。 图2-11 润滑系统油路的流向：曲轴箱中的润滑油经过装在曲轴箱底部的滤网式（粗）油过滤器和三通阀后被油泵吸入，提高压力后，经梳片式（精）滤油器滤去杂质后分成两路：一路去后主轴承座，润滑主轴颈，并通过主轴颈内的油道去相邻的一个曲柄销润滑该曲柄销上的连杆大头轴瓦，再通过连杆体中的油孔输送到连杆小头衬套，润滑活塞销。这一路在后轴承座上设有油压调节阀，一部分油经过油压调节阀旁通流回到曲轴箱；另一路进入轴封箱

55、，润滑和冷却轴封摩擦面并形成油封，然后进入前主轴承，润滑主轴颈及相邻曲柄销；此外再从轴封箱引出一路，供给卸载装置的油分配阀，作为能量调节机构的液压动力。油泵：常用内啮合转子式油泵（简称转子泵），由曲轴驱动，对旋转方向有要求。压缩机电机的旋转方向是由油泵转向决定的。曲轴箱压力过低（汽蚀）或油泵磨损过大，都会影响油压的建立，蒸发温度低于45时常采用外置油泵。E:培训培训教材表2-2.doc注意事项：精滤器的操作；油压的调整；油压不足时的分析和检修。（9）安全阀安全阀设置在吸气腔与排气腔之间，是一种压差式安全阀。当排气压力与吸气压力的差值超过规定值时，阀芯自动起跳，使吸、排气腔相通，高压气体泄向低压腔，起保护压缩机的作用；当压差减小低于规定值时，阀芯自动关闭。注意事项：安全阀压力调整后，用锁紧螺母锁紧，拧上阀帽后铅封，禁止随意调整设定值；安全阀起跳后，很容易造成泄漏。因此，起跳后须检修后才能再度使用。E:培训培训教材活塞机常见故障分析及排除.doc第二章 螺杆式制冷压缩机第一节 螺杆式制冷压缩机的工作原理1、螺杆式制冷压缩机的特点