制冷知识讲座

1、冷冻机2007年7月1主要内容一.介绍制冷基础知识.二.了解制冷机各部件的作用.三.操作说明.四.日常维护.2我们生活中的制冷产品冰箱空调冷冻机3降温原理:利用水蒸发降温在我们日常生活中已广泛地被应用,当我们靠近海洋、江河、湖泊的地方会感觉特别凉爽、舒服,这就是水在蒸发过程中,吸收了空气中的热量,使空气温度下降,制冷设备就是利用这一现象发明的.制冷的背景知识降温原理你知道吗?4让我们来了解一下制冷的发展史制冷的发展大事:1820年-人造冰首次在实验室中制造出来.1824年-揭示吸收式制冷原理.1834年-人造冰的生产开始.1855年-制造出吸收式制冷装置.1890年-小块人造冰面市机械制冰开始

2、 了.1910年-家用机械冰箱出现.1913年-制造出第一台手动家用冰箱.5再来认识制冷系统关键部位压缩机冷凝器节流装置蒸发器6 制冷与低温工质 制冷剂的发展、应用与选用原则 只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。 乙醚是最早使用的制冷剂。 1866年 威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。 1870年 卡尔林德(Cart Linde)用NH3作制冷剂。 1874年 拉乌尔皮克特(Raul Pictel)采用SO2作制冷剂。 SO2和CO2在历史上曾经是比较重要的制冷剂。 SO2毒性大，但作为重要制冷剂曾有60年历史。CO2在使用温度范围内压力特高，

3、致使机器极为笨重，但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达50年之久，1955年才被氟里昂所取代。 7制冷剂有哪些?134aR12R22407C8制冷剂的要求 蒸气制冷机中的制冷剂从低温热源中吸取热量，在低温下气化，再在高温下凝结，向高温热源排放热量。因此，只有在工作温度范围内能够气化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。91.热力学性质方面 2.迁移性质方面 (1) 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 (2) 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3) 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 蒸发压力大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大 (4) 等熵压缩终了温

4、度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。(1) 粘度、密度尽量小。 (2) 导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。 作为制冷剂应符合的要求 103.物理化学性质方面 4.其它 (1) 无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。 (2) 化学稳定性和热稳定性好。 (3) 对大气环境无破坏作用。 原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。 11制冷剂的发展史乙醚1834年查尔斯泰勒（Charles Tellier) 二甲基乙醚 威德豪森（Windhausen）CO2 1866年 卡特林德（Carl Linde)NH3 1870年 拉乌尔皮克特（Raul Pictel）SO2 1874年 汤

5、姆斯米杰里（Thomas Midgley）卤代烃 1929-1930年 混合制冷剂 二十世纪五六十年代 12制冷剂的分类和命名（1）无机物制冷剂。如NH3、CO2和H2O等。（2）卤代烃制冷剂（氟利昂）。如R12、R134a、R22、R11、R123等。（3）碳氢化合物制冷剂。如甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、乙烯、丙烯等。 （4）环烷烃的卤代物、链烯烃的卤代物也可作制冷剂使用，如八氟环丁烷，二氟二氯乙烯等。（5）共沸制冷剂。如R500，R502、R507等。（6）非共沸制冷剂。如R400，R402、R407等。13 1974年美国加利福尼亚大学的罗兰（Sherwood Rowland）教授和他的博

6、士后莫利纳（Mario Molina）在“自然”杂志上发表文章，指出卤代烃在紫外线作用下会释放出氯离子，而氯离子会消耗地球周围热成层（Stratosphere，原名平流层）中的臭氧（Ozone, O3），而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生物和人类带来一系列的危害。为此，瑞典皇家科学院将1995年的诺贝尔化学奖授予这两位和一名德国的化学家，以表彰他们在大气化学特别是臭氧的形成和分解研究方面作出的杰出贡献。环保问题的提出14在大气臭氧层问题提出来以后，为了能较简单地定性判别不同种类制冷剂对大气臭氧层的破坏能力，氯氟烃类物质代号中的R可表示为CFC，氢氯氟烃类物质代号中的R可表示为HCFC

7、，氢氟烃类物质代号中的R可表示为HFC，碳氢化合物代号中的R可表示为HC，而数字编号不变。例如，R12可表示为CFCl2，R22可表示为HCFC22，R134a可表示为HFCl34a。制冷剂的代号15表1-4 制冷剂符号举例 化合物名称分子式m、n、x、z值简写符号一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2

8、,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R29016蒙特利尔议定书1对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5烃等物质： （1）对发达国家，规定从1996年1月1日起完全停止生产与消 费； （2）对发展中国家（CFCs人均消耗量小于0.3kg/年），最后停用的日期是2010年。2对HCFCs，包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等： （1）对发达国家，从1996年起冻结生产量，2004

9、年开始削减，至2020年完全停用； （2）对发展中国家，从2016年开始冻结生产量，2040年完全停用。 17 沸点-33.3，凝固点-77.9 单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小 毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2 氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味 氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤 氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量 以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小 系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸 氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出 在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外) 常用制冷剂1.无机物氨182.氟利昂(1) R12（二氟二氯甲烷

10、CF2Cl2）沸点-29.8，凝固点-158。 无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001% 常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶 不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。 对天然橡胶和塑料有膨润作用。 (2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。 与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。 19(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）沸点23.8，凝固点-111。 毒性比R12更小，安全。水在R11中的

11、溶解能力与R12相接近。对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。 与明火接触时，较R12更易分解出光气。 (4) R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）沸点-40.8，凝固点160。 毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。属于HCFC类制冷剂，也要被限制和禁止使用。 对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。 化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用强。部分与矿物润滑油互溶。溶水性稍大于R12，系统内应装设干器。 203.碳氢化合物(1) R600a（异丁烷 i-C4H10）(2) R290（丙烷 C3H8）沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其

12、他制冷特性及安全特性均与R600a相似。 沸点-11.73，凝固点-160。 毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。 与矿物润滑油能很好互溶，与其他物质的化学相溶性很好，与水的溶解性很差。21混合制冷剂(1) 共沸制冷剂共沸制冷剂特点： 一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。 一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。 共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。 在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。 22(2) 非共沸制冷剂 一定压力下溶液加热时，首先到达

13、饱和液体点A(泡点)，再加热到达点B，即进入两相区，继续加热到点C(露点)时全部蒸发完成为饱和蒸气。泡点温度和露点温度的温差称之为温度滑移 图119 非共沸制冷剂的T-图 23制冷技术与学科交叉制冷与低温技术的学科交叉领域举例 10. 火箭推力系统与高能物理 1. 空气调节2. 人工环境3. 食品冷冻与冷冻干燥4. 低温生物医学技术5. 低温电子技术6. 机械设计7. 红外遥感技术8. 加工过程9. 材料回收24制冷在空调中的作用 (1)干式冷却 (2)减湿冷却 (3)减湿与干式冷却混合方式 1. 空气调节图1-26 制冷与空调的关系 制冷和空调的关系相互联系又独立25用人工方法构成各种人们所

14、希望达到的环境条件，包括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。 2.人工环境与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (1) 低温环境试验 (2) 湿热试验 (3) 盐雾试验 (4) 多种气候试验 (5) 空间模拟试验 26根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺可分三类： (1) 食品的冷藏与冷却 (2) 食品的冻结与冻藏 (3) 冷冻干燥 3. 食品冷冻与冷冻干燥27研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。 低温生物学研究温度降低对人类生命过程的影响，以及低温技术在人类同疾病作斗争中的应用的学科。 低温医学低温生物医学 低温生物学和低温医学的统称。 典型应用例子 (1)细胞组织程序冷却的

15、低温保存 (2)超快速的玻璃化低温保存方法(3)利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤 而坏死的低温外科。 4. 低温生物医学技术28微波激射器必须冷到液氮或液氦温度,以使放大器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收与发射。 超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的数字式磁力计和伏安表上。在MHD系统、线性加速器和托克马克装置中，超导磁体被用来产生强磁场。5. 低温电子技术29 运用与超导电性有关的Meissner效应,用磁场代替油或空气作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。 在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获得应用。 偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。 时速500km/h的低温超导磁

16、悬浮列车已经在日本投入试验运行。 6. 机械设计30 采用红外光学镜头可以拍摄热源外形，并可以对热源进行跟踪。一些红外材料往往工作在120K以下的低温下，使得热源遥感信号更为清晰，为了拍摄高灵敏度的信号往往需要更低的温度。 一般红外卫星需要70-120K的低温，往往通过斯特林制冷机、脉冲管制冷机、辐射制冷器来实现。 空间远红外观测则需要2K以下的温度，往往通过超流氦的冷却技术来实现。 7. 红外遥感技术31炼钢时氧起到某些重要的作用。制取氨时也用到低温系统。压力容器加工时,将预成形的圆柱体放在冷却到液氮温度的模具中,在容器中充入高压氮气,让其扩胀15%,然后容器被从模具中移开并恢复到室温。使用

17、这个方法,材料的屈服强度能增加4至5倍。 8. 加工过程32目前低温技术是回收钢结构轮胎中橡胶的唯一有效的方法，这种方法采用了低温粉碎技术。 利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进行粉粹。 低温粉碎技术材料温度降低到一定程度，材料内部原子间距显著减小，结合紧密的原子无退让余地，吸收外力使其变形的能力很差，失去弹性而显示脆性。 9. 材料回收33所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化剂。宇宙飞船的推进也使用液氧和液氢。观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡室要用到液氢。 10. 火箭推力系统与高能物理 LHC-CERN27km超导磁体过冷态超流氦冷却3435制冷工艺过程描述低压低温的气态制冷剂

18、通过压缩机作功转变成高压高温的气体,经冷凝器降温成等压低温的液体,液态制冷剂通过节流元件进入蒸发器,在蒸发器低压蒸发成气体从而吸收热量,然后再进入下一循环.36单位换算在这里,我们罗列了温度,压力单位中常用单位间的换算关系:1.温度:摄氏与华氏F=1.8+32 =(F-32)1.82.压力绝对压力=表压+大气压力0.1MPA=1.0BAR=105PA=1.0297KGF/CM2=14.5PSI37冷水机组基本流程图:5 of 5838供油系统润滑油的作用:1.冷却压缩机.2.润滑压缩机部件.3.密封.在压缩机工作腔和齿面间形成油膜,密封转子缝隙,防止气体泄漏.4.降低噪音.39压缩机7 of

19、58MSC127立式全封闭无级调节螺杆压缩机占地小，可用多机头多机头并联，又可相互隔离，维修方便，备用性高三机头机组，冷量可降至7.5%40 MSC127立式全封闭无级调节螺杆压缩机排气冷却电机，不 消耗电功高效内置式油分离器压差供油，无需油泵排气含油少，换热效 果更佳可中间补气，提高 冷量和效率压缩机41采用顿汉布什立式全封闭无级调节螺杆压缩机，与开启式压缩机相比，具有：不需校正联轴器无轴封及法兰泄漏油路系统均在压缩机内可装成多压缩机机组，容量匹配性好无油泵设计减少了机械故障压缩机42压缩机的作用一.从蒸发器中吸出蒸气,以维持内一定的蒸发压力,同时也就维持了一定的蒸发温度.二.将吸入的蒸气进

20、行压缩,以便在较高的温度下将蒸气冷却并凝结成液体,制冷剂得以重复使用.三.在制冷系统中起输送制冷剂的作用.四.造成蒸发器中低压力作用.43 WCFX采用满液式蒸发器独有的高效油分离器 和回油系统充分保证 了满液式蒸发器的效能满液式蒸发器由电脑 液位传感器监控液位满液式蒸发器的壳体 侧配有泄压安全阀WCFX冷水机组特点：满液式蒸发器44蒸发器的作用蒸发器是一个换热设备,制冷剂在其内部吸热汽化,从而冷却介质.蒸发器内制冷剂的汽化过程是一等压下的沸腾过程,沸腾时的温度为该压力下的饱和温度(沸点).壳程是R22,设计压力1.4MPA,管程是水,设计压力1.05MPA.必需在管程出口安装水流开关.45冷

21、凝器46冷凝器作用冷凝器是热交换设备,制冷剂在其内部凝并释放出热量,这些热量由空气或水带走.冷凝器中用于冷却制冷剂蒸气并带走凝结放出的热量的介质称为冷却剂或冷却介质.冷凝器中的冷凝过程是等压过程,其中的制冷剂压力称为冷凝压力,对应的饱和温度称为冷凝温度.WCFX:壳程是R22,管程是水,设计压力:壳程2.0MPA,管程1.05MPA.47闪发节能器改善节流效果，充分利用闪发气体补气点选择精确，避免气涡损失极大提高制冷量和制冷效率闪发节能器经济器从冷凝器高压供液环阀蒸发器供液至压缩机补气口48调制马达一.节流作用二.调整吸/排气之间的压差.三.控制蒸发器液位.49节流机构1.使高压液体转变为低压液体,创造在低压低温下汽化的条件.2.调节蒸发器的供液量.50面