工程系统制冷培训一-制冷原理

1、2022/8/3工程系统制冷培训教材第一章 制冷原理2022/8/3目的：1、通过对制冷剂、载冷剂、冷冻机油的了解；2、正确使用制冷剂、载冷剂、冷冻机油。制冷剂、载冷剂、冷冻机油制冷剂：1、什么是制冷剂以及制冷剂的作用： 制冷剂：就是在制冷系统中能够循环变化的物质，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。2、制冷剂的安全、环境特性 毒性危害分类：分A、B两类。A类，无毒性或低毒性；B类，高毒性。 燃烧性危害程度分类：分1、2、3类。分别为：不可燃、有燃烧性、有爆炸性。3、常用制冷剂 1）氨（NH3 R717） 标准沸点-

2、33.4，凝固温度-77.7。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。 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； 2022/8/3制冷剂、载冷剂、冷冻机油 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；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。 氨极易溶于水，可以与水以任意比例互溶，因此在氨系统中不会产

3、生冰塞，可以不加干燥过滤器；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）， 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。）氟利昂 氟利昂是碳氢化合物的卤（氟、氯、溴）代物的总称。 不含氢的卤代烃称为氯氟化碳，简写成CFC；例如：R12。 含氢的卤代烃称为氢氯氟化碳，简写成HCFC；例如：R22。 不含氯的卤代烃称为氢氟化碳，简写成HFC；例如：R134a。2022/8/3

4、制冷剂、载冷剂、冷冻机油R22： 标准沸点-40.8，凝固温度-160.0,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，比重较氨大；无毒，无味，燃烧、爆炸的可能性小；绝热指数小，压缩终了温度低（与氨比较）；对金属材料腐蚀小，但腐蚀镁及镁含量超过2% 的铝镁合金； 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。 分子量大，比重大，阻力损失大，传热性质差（与氨比较）。 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

5、求含水量不大于0.0025%）遇明火或电弧光会分解出有毒的HCl、HF及光气； 渗透性极强并且无味，极易泄漏又不易被发现； 破坏臭氧层（ODP）及产生温室效应（GWP）； 价格较氨贵； 与油部分溶解，并且因润滑油种类不同溶解程度不同。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。 有关标准：GB 737387 工业用二氟一氯甲烷（R22）2022/8/3制冷剂、载冷剂、冷冻机油载冷剂（第二制冷剂）：1、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

6、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；2、常用载冷剂及其特点： 1) 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。 2) 水：比热大，无毒无害，但凝固点高（0），只用于0以上的冷水机组。 3) 盐水（NaCl、CaCl2）： 在0以下的系统中，常使用NaCl、CaCl2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，浓度过低，接近冰点温度，蒸发器管路表面有结冰可能。 4) 甲醇、乙醇及其水溶液： 纯的甲醇、乙醇冰点为-97

7、、-117，可以在很低的温度下作载冷剂，粘度小；有挥发性和可燃 性，使用时注意防火及减少消耗。 5) 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、丙二醇基本无毒。 2022/8/3制冷剂、载冷剂、冷冻机油冷冻机油：1、冷冻机油： 冷冻机油即制冷压缩机润滑油。 与普通润滑油相比，凝固温度比较低。在较低的温度下有较好的流动性，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机油使用。 冷冻机油质量的好坏直接影响零部件的磨损和压缩机的寿命、

8、性能。必须选择优质的冷冻机油。2、冷冻机油在压缩机中的作用： 1）润滑：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）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冷冻机油作为动力来控制卸载机构的动作。2022/8/3制冷剂、载冷剂、冷冻机油3、 冷冻机油的选用条件、特性与影响： 1）粘度适中：粘度

9、过大或过小都会使摩擦功增大，排气温度升高。 粘温性好：润滑油的粘度随温度的升高而降低。油温超过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）凝固点低：国产冷冻油一般为-40左右，如果蒸发温度低于凝固点温度，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）水分：油与水混合，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。 4）机械杂质：系统中的杂质会随制冷剂的流动进入油路系统，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。 5）冷冻机油与制冷

10、剂的互溶性：氨与冷冻机油基本互不相溶（略）， 氟利昂与冷冻机油部分相溶，并且随温度、压力变化而变化。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，冷冻机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，影响油泵的正常供油。2022/8/3制冷剂、载冷剂、冷冻机油 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。 7) 冷冻机油对热交换的影响 油附着在换热器的表面，增

11、加热阻，影响换热器的正常使用。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。放油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，对换热影响不大。 在蒸发器等低温设备中，随着氟利昂蒸发以及温度的降低，油会分离出来，附着在换热器表面，影响热交换。4、冷冻机油使用过程中应注意的事项： 采购、使用符合标准的冷冻机油。 按制冷机组使用说明书的规定，选用冷冻机油牌号。 充灌过程中防止混进水分和杂质。 在油的循环使用过程中要对油进行冷却、过滤。

12、 定期更换（油的粘度如果下降15%需要更换新油）。 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。2022/8/3制冷原理单级压缩蒸汽式制冷循环：1、单级压缩制冷循环原理图：可以简单地用图1-9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。2、单级压缩制冷循环的主要设备： 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： 1）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，是向外输送冷量的设备。 2）压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸

13、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。 3）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）液体。是放出热量的设备。 2022/8/3制冷原理4）节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降压（降到蒸发压力）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，如气液分离器、油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器、过滤器以及安全附件、阀门等。两级（双级）压缩蒸汽式制冷循环：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