制冷技术+第五章

1、第五章第五章 压缩式制冷系统的设备和自控装置压缩式制冷系统的设备和自控装置第一节第一节 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第二节第二节 节流机构和辅助设备节流机构和辅助设备第三节第三节 制冷系统的自控装置与自动调节制冷系统的自控装置与自动调节第一节 冷凝器和蒸发器n一、冷凝器的种类、构造和工作原理 冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽的热量传递给冷却介质后冷凝为高压液体，以达到制冷循环的目的。 按照冷却介质的不同，冷凝器可分为三类：（一）水冷式冷凝器（二）空冷式冷凝器（三）蒸发式冷凝器（一）水冷式冷凝器n1.立式壳管式冷凝器n通水侧：放空气阀：充水时排空气 泄水阀：停用排残留水n优点：占地

2、面积小，无冻结危险，便于清洁水垢，对冷却水的水质要求不高。n缺点：耗水量大，笨重，制冷剂泄漏不易发现（一）水冷式冷凝器（一）水冷式冷凝器n2.卧式壳管式冷凝器n优点：传热系数较高，耗水量较少，操作管理方便。n缺点：清除水垢不方便，要求冷却水水质要好（一）水冷式冷凝器（一）水冷式冷凝器n3.套管式冷凝器n一般用于小型氟利昂制冷机组。n优点：结构简单，体积小，传热效果好n缺点：冷却水流动阻力大，清洗水垢不方便，单位传热面积的金属消耗量大（一）水冷式冷凝器套管式冷凝器（二）空冷式冷凝器n空冷式冷凝器又称风冷式冷凝器，可分为自然对流式和强迫对流式。n优点：不用水使冷却系统变得简单，一般不产生腐蚀n缺点

3、：冷凝温度受环境温度影响很大（二）空冷式冷凝器（三）蒸发式冷凝器n以水和空气作为冷却介质，分为吸入式和压送式，由换热盘管、供水喷淋系统和风机组成。n优点：循环水量和耗水量较少，冷凝温度低。n缺点：易腐蚀，管外易结垢，维修困难，既消耗水泵功率，又消耗风机功率。（三）蒸发式冷凝器二、冷凝器的选择计算n确定冷凝器的传热面积，选定适用型号的冷凝器，计算冷却介质的流量，以及冷却介质通过冷凝器时的流动阻力。（一）冷凝器选择的原则n主要取决于当地的水温、水质、水源、气象条件以及制冷机房布置要求等因素。（二）冷凝器传热面积的计算n1.冷凝器传热面积的计算公式n冷凝器传热基本方程式：n冷凝器传热面积计算公式：_

4、kkAKt_kKA t（二）冷凝器传热面积的计算n2.冷凝器的热负荷n是指制冷剂在冷凝器中放给冷却水（或空气）的热量。n冷凝器的热负荷为：n简化为：k0kiP0k（二）冷凝器传热面积的计算n3.冷凝器的传热系数Kn1）对水冷式冷凝器，按外表面计算：n2）采用肋片铜管的壳管式冷凝器，按外表面（包括肋片的面积）计算：1012011iwdKRRd12011wKR（二）冷凝器传热面积的计算n4.传热平均温差n分为过热区、饱和区和过冷区。n把制冷剂的温度认定为冷凝温度，则_t_2112lnkkttttttt （三）冷却介质流量的计算n基于热量平衡原理：n1）提高冷却介质进出口温差，可以提高传热平均温差n

5、2）提高进出口温差实际上是提高出口温度，结果必然是提高了冷凝温度。（四）提高冷凝器换热效率的途径n设备制作的优化设计以及设备用户在运行管理中排除各种不利因素。n1）改变传热表面的几何特征n2）及时排除制冷系统中的混合气体n3）及时分离系统中的润滑油n4）及时清洗水垢例1n某氨制冷系统，冷凝器用循环水，进水温度 ，当蒸发器温度 时，压缩机制冷量 ；试计算卧式冷凝器的传热面积和冷却水量。131tC015tC 093100W解：n1）冷凝器的热负荷 冷却水为循环水，取冷却水温升 ， 出水温度 ， 冷凝温度 比冷却水平均温度高5， 则冷凝温度 ， 可取39，根据图5-7查得 , 则5tC k21531

6、 536ttCCC kt1231 365522ktttCC 1.2451.245 93100115910kWW解：n2）传热系数 查表5-1，取n3）传热平均温差 K2820/KWmKt211236315.13931lnln3936kktttCCtttt解n4）冷凝器的传热面积A 考虑10%的裕量，则 根据产品样本或设备手册，选DWN-32卧式壳管式冷凝器一台，其传热面积n5）冷却水流量M2211591027.72820 5.1kAmmK t221.1 27.7230.49Amm233.65Am21115910/5.54/19.93 /4.1863631kpMkg skg st hCtt三、蒸

7、发器的种类、构造和工作原理n蒸发器是一种热交换设备，作用是低压低温的制冷剂液体在其中蒸发吸热，吸收被冷却液体的热量，以达到制冷的目的。n根据供液方式的不同，蒸发器可分为满液式、非满液式、循环式和喷淋式四种。三、蒸发器的种类、构造和工作原理n（1）满液式蒸发器n特点是设气液分离器，利用制冷剂重力向蒸发器供液，蒸发器内充满了液态制冷剂。n有立管式、螺旋管式和卧式壳管式等。三、蒸发器的种类、构造和工作原理n（2）非满液式蒸发器n特点是制冷剂液体经膨胀阀节流降压后直接进入蒸发器，在蒸发器内制冷剂处于气、液共存的状态。n有干式壳管式蒸发器、直接蒸发式空气冷却器和冷却排管等。三、蒸发器的种类、构造和工作原

8、理n（3）循环式蒸发器n设低压循环贮液器，用于泵向蒸发器强迫循环供液。三、蒸发器的种类、构造和工作原理n（4）喷淋式蒸发器n用泵将制冷剂液体喷淋在传热面上。三、蒸发器的种类、构造和工作原理n根据被冷却介质的种类不同，又可分为冷却液体的蒸发器和冷却空气的蒸发器。（一）冷却液体的蒸发器n1.直立管式蒸发器n优点：属于敞开式设备，便于观察、运行和维修。n缺点：用盐水作为载冷剂时，使腐蚀加快。（一）冷却液体的蒸发器（一）冷却液体的蒸发器（一）冷却液体的蒸发器n2.螺旋管式蒸发器n用许多双圈螺旋管代替两集管之间的直立管。（一）冷却液体的蒸发器n3.卧式壳管式蒸发器n传热性能好，结构紧凑。（一）冷却液体的

9、蒸发器n4.盘管式蒸发器n由若干组铜管盘绕成蛇形管组成。（二）冷却空气的蒸发器n1.冷却排管n（1）盘管式墙排管（二）冷却空气的蒸发器（2）立管式墙排管（二）冷却空气的蒸发器（3）顶排管（二）冷却空气的蒸发器（4）搁架式排管（二）冷却空气的蒸发器（4）搁架式排管（二）冷却空气的蒸发器n2.冷风机n由蒸发管组和通风机组成。n分为落地式冷风机和吊顶式冷风机两种。（二）冷却空气的蒸发器（二）冷却空气的蒸发器（二）冷却空气的蒸发器n3.直接蒸发式空气冷却器n优点是不用载冷剂，冷损失小，结构紧凑，易于实现自动化控制。（三）分液器n分液器的作用是保证各管路制冷剂液体分配均匀，平衡各组蒸发排管的压力。n有离

10、心式分液器、碰撞式分液器、降压式分液器等。（三）分液器四、蒸发器的选择计算n根据已知条件确定蒸发器的传热面积，选择定型结构的蒸发器，并计算载冷剂循环量等。（一）蒸发器的选型n根据载冷剂及制冷剂的种类和供冷方式确定。（二）蒸发器的选择计算n1.蒸发器的传热面积An2.蒸发器的传热系数K00_AKt101wK（二）蒸发器的选择计算n3.传热平均温差n4.载冷剂的循环量1M_t_121020lnttttttt 0112pMCtt例2n有一台8AS12.5型制冷压缩机，在 ， 的工况下运行，其制冷量为558kW。选配一台卧式壳管式蒸发器或直立管式蒸发器（即水箱式蒸发器），试计算它们需要多少传热面积。0

11、5tC 40ktC解：n确定蒸发器的传热面积按下式计算n1）卧式壳管式蒸发器n2）直立管式蒸发器00AK t22600/Wm2255810002152600Amm2255810001562800Amm22800/Wm（三）提高蒸发器传热效率的途径n1）氨制冷系统中的蒸发器定期排放油污。n2）适当提高载冷剂的流速。n3）及时清除载冷剂侧水垢。n4）防止蒸发温度过低。n5）冷却排管和冷风机要定期除霜。第二节 节流机构和辅助设备n一、节流机构n节流机构的作用：n1）保证冷凝器与蒸发器之间的压力差。n2）调节进入蒸发器的制冷剂流量。n常用的节流机构有：手动膨胀阀、浮球膨胀阀、热力膨胀阀及毛细管等。（一

12、）手动膨胀阀n又称节流阀或调节阀。n与截止阀的主要区别是：阀芯为针形椎体或带V形缺口的锥形。（一）手动膨胀阀（二）浮球膨胀阀n作用是根据满液式蒸发器液面的变化来控制蒸发器的供液量，同时进行节流降压，也可以控制蒸发器的液面高度。n根据节流后的液体制冷剂是否通过浮球室而分为直通式和非直通式两种。（二）浮球膨胀阀（二）浮球膨胀阀（三）热力膨胀阀n靠控制蒸发器出口处制冷剂蒸汽的过热度来控制蒸发器的供液量，同时起节流降压作用。n主要由热力膨胀阀、毛细管、感温包组成。（三）热力膨胀阀n1.内平衡式热力膨胀阀n只适用于蒸发器内部阻力较小的场合，广泛应用于小型制冷机和空调机。（三）热力膨胀阀（三）热力膨胀阀（

13、三）热力膨胀阀n2.外平衡式热力膨胀阀n只有蒸发器的压力损失较大时才采用此种膨胀阀。（三）热力膨胀阀（三）热力膨胀阀（三）热力膨胀阀n3.热力膨胀阀的安装n安装在蒸发器入口处的供液管路上，阀体应垂直安装，气液分液器直接装在膨胀阀的出口侧。n感温包装设在蒸发器出口处的吸气管路上。（三）热力膨胀阀n4.热力膨胀阀的调试n必须在制冷装置正常运转状态下进行。（四）毛细管n由于直径小，其通路容易阻塞，所以在毛细管前面固定一种性能良好的过滤器。（四）毛细管（四）毛细管二、辅助设备n（一）贮液器n1.高压贮液器n在制冷系统中起稳定制冷剂循环量的作用，并可用来贮存液体制冷剂。二、辅助设备二、辅助设备二、辅助设

14、备n（一）贮液器n2.低压循环贮液桶n装设在氨泵供液制冷系统中，保证充分供应氨泵所需的低压氨液，同时起气液分离的作用。二、辅助设备1加压管 2平衡管 3压力表 4安全阀 5出液管 6进液管 7放油管二、辅助设备n（一）贮液器n3.排液桶n当冷库某些设备检修或冷库的冷却排管和冷风机冲霜时，将液体制冷剂排入其中。二、辅助设备二、辅助设备n（二）油分离器n用来分离制冷系统所带的润滑油。n1.惯性式油分离器n采用降低流速，改变气流方向，使密度较大的油滴分离出来。二、辅助设备二、辅助设备n2.离心式油分离器二、辅助设备n3.洗涤式油分离器二、辅助设备4.填料式油分离器（过滤式油分离器）二、辅助设备4.填

15、料式油分离器二、辅助设备n（三）气液分离器n又称氨液分离器，用于将氨气和氨液分离。n在低温下工作，其筒体外部应作隔热层。二、辅助设备二、辅助设备n（四）集油器n用来收集氨油分离器、冷凝器、贮液器等设备内的润滑油。二、辅助设备n（五）空气分离器n又称不凝性气体分离器。n1.立式空气分离器二、辅助设备n2.套管式空气分离器二、辅助设备n（六）氟利昂气液热交换器n又称回热器。n两种流体在热交换器中进行热量交换， 从而使液体制冷剂过冷，压缩机吸气过热。二、辅助设备n（七）紧急泄氨器二、辅助设备n（八）过滤器和干燥器n1.氨气过滤器n2.氨液过滤器二、辅助设备n3.干燥过滤器滤网干燥剂二、辅助设备n（九

16、）安全装置n1.安全阀n防止设备压力过高而发生爆炸。二、辅助设备安全阀结构图1接头2阀座3阀芯4阀体5阀盖6调节杆7弹簧8排出管接头二、辅助设备n2.易熔塞n在小型氟利昂制冷系统中代替安全阀。通常装在容器接近液面的气体空间部位。二、辅助设备的选择计算n（一）贮液器的选择计算n1.高压贮液器容积n2.低压循环贮液桶容积n3.排液桶容积1132RMV0.7PLVV1230.40.60.7VVVV二、辅助设备的选择计算n（二）油分离器的选择计算n直径43600hVvDw二、辅助设备的选择计算n（三）气液分离器的选择计算n筒体直径n（四）集油器的选择n（五）空气分离器的选择43600hVvDw第三节

17、制冷系统的自控装置和自动调节n一、制冷系统的自控装置n由被控对象、传感器（或送变器）、控制器和执行器等组成。n1.电磁阀n一种二位式自动阀门，由控制器发出的电器信号控制其启闭，起截止阀的作用。第三节 制冷系统的自控装置和自动调节第三节 制冷系统的自控装置和自动调节n2.电动调节阀n由电动机和调节阀组成。n可分为直通双座阀、直通单座阀和三通阀。第三节 制冷系统的自控装置和自动调节第三节 制冷系统的自控装置和自动调节第三节 制冷系统的自控装置和自动调节第三节 制冷系统的自控装置和自动调节n二、制冷系统的自动调节n（一）蒸发器的自动调节n1.双位调节n2.阶梯式分级调节n3.蒸发压力的调节n4.蒸发

18、器供液量调节第三节 制冷系统的自控装置和自动调节n（二）压缩机的自动调节n1.台数调节n2.缸数的调节n3.压缩机的安全保护控制n（1）高压保护n（2）低压保护第三节 制冷系统的自控装置和自动调节n（三）冷凝器的自动调节n目的是在制冷系统内保持相应的冷凝能力，并维持一定的冷凝压力。思考题1.1.冷凝器的作用是什么？根据所采用的冷却剂的冷凝器的作用是什么？根据所采用的冷却剂的不同可分为哪几类？不同可分为哪几类？2.2.水冷式冷凝器有哪几种形式？试比较它们的优水冷式冷凝器有哪几种形式？试比较它们的优缺点和使用场合。缺点和使用场合。3.3.风冷式冷凝器有何特点？宜用在何处？风冷式冷凝器有何特点？宜用

19、在何处？4.4.蒸发式冷凝器有哪两种形式？试比较之。蒸发式冷凝器有哪两种形式？试比较之。5.5.造成冷凝器传热系数降低的原因有哪些？造成冷凝器传热系数降低的原因有哪些？6.6.蒸发器的作用是什么？根据供液方式不同可分蒸发器的作用是什么？根据供液方式不同可分为哪几种形式？各有什么特点？为哪几种形式？各有什么特点？思考题7.7.满液式蒸发器和非满液式蒸发器各有什么优缺满液式蒸发器和非满液式蒸发器各有什么优缺点？点？8.8.用于冷却盐水或水的蒸发器有哪几种？各有什用于冷却盐水或水的蒸发器有哪几种？各有什么优缺点？么优缺点？9.9.在氟利昂系统中用立管式或螺旋管式蒸发器行在氟利昂系统中用立管式或螺旋管

20、式蒸发器行吗？为什么？吗？为什么？10.10.用于冷却空气的蒸发器有哪几种？各用于什用于冷却空气的蒸发器有哪几种？各用于什么场合？么场合？11.11.如何选择冷凝器和蒸发器？如何选择冷凝器和蒸发器？思考题12.12.分液器有何作用？有哪几种类型？分液器有何作用？有哪几种类型？13.13.节流机构在制冷装置中起什么作用？常用的节流机构在制冷装置中起什么作用？常用的节流机构有哪几种？它们各用于什么场合？节流机构有哪几种？它们各用于什么场合？14.14.手动膨胀阀（即手动调节阀）与截止阀的主手动膨胀阀（即手动调节阀）与截止阀的主要区别有哪两点？并说明安装位置及应用场合。要区别有哪两点？并说明安装位置

21、及应用场合。15.15.浮球膨胀阀的作用有哪些？有几种？并说明浮球膨胀阀的作用有哪些？有几种？并说明其工作原理以及它们之间的区别。其工作原理以及它们之间的区别。16.16.说明热力膨胀阀的分类、组成、工作原理、说明热力膨胀阀的分类、组成、工作原理、安装位置。在什么情况下采用外平衡式热力膨安装位置。在什么情况下采用外平衡式热力膨胀阀？胀阀？思考题17.17.电冰箱和空气调节器的制冷系统中采用什么电冰箱和空气调节器的制冷系统中采用什么节流装置？节流装置？18.18.浮球膨胀阀用在干式蒸发器中行吗？浮球膨胀阀用在干式蒸发器中行吗？19.19.试画一浮球膨胀阀与蒸发器的管路连接图。试画一浮球膨胀阀与蒸

22、发器的管路连接图。20.20.试比较内平衡式和外平衡式热力膨胀阀有何试比较内平衡式和外平衡式热力膨胀阀有何不同，各适用于什么场合？不同，各适用于什么场合？21.21.试述毛细管的工作原理及使用中注意的问题。试述毛细管的工作原理及使用中注意的问题。22.22.试述贮液器的种类、各有何用途？试述贮液器的种类、各有何用途？思考题23.23.高压贮液器在制冷系统中起什么作用？它的高压贮液器在制冷系统中起什么作用？它的容积如何计算？它与冷凝器的相对位置如何？容积如何计算？它与冷凝器的相对位置如何？冷凝器与贮液器之间为什么要装有压力平衡管？冷凝器与贮液器之间为什么要装有压力平衡管？不装行不行？不装行不行？24.24.油分离器分离润滑油的原理有哪几种？油分离器分离润滑油的原理有哪几种？25.25.油分离器有哪几种类型？油分离器有哪几种类型？26.26.绘出氨制冷系统的放油系统，并说明放油的绘出氨制冷系统的放油系统，并说明放油的操作步骤。操作步骤。27.27.系统中为什么有不凝性气体？有何危害？系统中为什么有不凝性气体？有何危害？思考题28.28.试述空气分离器的工作原理