制冷培训讲义1

制冷培训讲义2013.10.9内容介绍：一、制冷原理二、常见制冷系统三、制冷部件四、制冷剂及冷冻油五、制冷设备的维护保养一、制冷的原理制冷的基本概念制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。制冷技术应用范围一般可分为三个温区：

低温区（约-120℃以下）主要用于气体分离、气体液化、超导和宇航等。

中温区（-120～5℃）主要用于冷藏、冷冻、化工生产工艺过程，生化制品的生产等。

高温区（5～80℃）主要用于空调、除湿、热泵蒸发和热泵干燥等。实现人工制冷的方法是利用物质的相变来吸热制冷，常见制冷方法为液体汽化制冷（蒸气制冷）包括蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。制冷系统四大要件组成压缩机蒸发器冷凝器膨胀阀制冷循环的四个过程（一）压缩过程制冷剂蒸气经压缩机压缩，变为高温高压的制冷剂蒸气，过程消耗一定的机械功。（二）冷凝过程高温高压的制冷剂蒸气进入冷凝器中放出热量变成液体。制冷剂变成中温高压的液体。（三）节流过程从冷凝器中流出的高压液体是无法直接用来制冷的，因此通过节流装置（节流阀或毛细管）的节流作用使制冷剂损失压力变成低压液体，由于改过程产生冷效应，制冷剂温度也随之降低，重新变为低温低压制冷剂液体。（四）蒸发过程该过程发生在蒸发器中。低温低压的液态的制冷剂进入蒸发器后，不断蒸发变成气态，在这个过程中需要不断吸收热量，产生制冷效果低温低压气态高温高压气态低温低压液态中温高压液态高压区低压区气态区液态区二、常见制冷系统

蒸气压缩制冷循环可分为单级蒸气压缩制冷循环、多级蒸气压缩制冷循环和复叠式蒸气压缩制冷循环等。一、单级蒸气压缩制冷循环：是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40~-30℃。制冷剂在制冷系统中循环流动，连续不断地从蒸发器中吸取热量和在冷凝器中放出热量，从而实现了制冷目的。（例如：冷库、空调、冰箱、洁净空调制冷部分等）单级蒸气压缩制冷循环冷库按使用要求分（l）高温冷库主要冷藏果品、蔬菜、鲜蛋等食品。一般库温4～-2℃。（2）低温冷库主要冷冻并冻藏肉类、水产品等，一般库温为-l8～-30℃。（3）空调库在常温条件下贮藏米、面、药材、酒等，一般库温在10～15℃。按其构造型式分类（1）固定性冷库（2）组合式冷库（3）整体式冷库我厂冷库工艺控制要求：库内温度控制在2-8℃之间，库区内各点温度极差小于2.0℃，湿度控制在35-75%之间。组合式高温冷库

组合式高温冷库组成1、聚氨酯成型库板（双面钢板）2、库门：冷库专用平移门（不锈钢材料、全封闭整体框架结构）3、吊顶式空冷器：冷却盘管、风机、壳体4、压缩机和膨胀阀：压缩机为一体机，一般为水冷或风冷。膨胀阀选用丹佛斯品牌。5、控制箱：可打印数据及参与温湿度控制，包括PLC、触摸屏面板，具有GMP规定的电子记录、控制过程动态显示、故障报警参数设定功能。6：冷库地面做法：先做防水层(塑料布)、然后铺挤塑保温板5cm、钢筋网、混凝土、水磨石地面.空调空调即空气调节器是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。空调的分类舒适性空调（家用空调和商用空调）和工艺性空调家用空调：窗式空调：整个空调器作为一个整体，制冷范围一般为1800W~5000W。分体空调：将空调器分为室内部分和室外部分。其制冷范围一般为1800W~9000W。

在选购空调时，销售人员通常会在推销空调时提到空调的匹数，匹数指的是电器消耗功率，1匹=1马力=735W匹的定义：压缩机输入1马力功率所能产生的制冷量叫做1匹（P）。1马力=735w，日本空调的能效比（EER）标准定为3.4，所以1P=735w*3.4=2500W，这是匹的标准来历。在家用空调中1匹=2500W=735马力；大1匹=2600-2800W；小1匹=2100-2300W，一般来说1匹的制冷量大致为2000大卡换算成国际单位乘以1.162，故一匹制冷量为2000*1.162=2324W。一般，1匹空调适用面积10~15平方米，1.25匹适用10~19平方米，1.5匹适用16~26平方米，1.7匹适用15~30平方米，两匹适用20~37平方米，3匹适用30~58平方米

空调器的制冷循环图3热泵型空调器运行原理工艺性空调（洁净空调）制冷系统原理图冷却水冷冻水冷媒冷凝器主机膨胀阀压缩机表冷器冷却塔空调末端低温低压气体7℃12℃32℃37℃高温高压气体低温高压液体低温低压液体中央空调按冷却形式分类空调末端冷冻水冷媒冷凝器蒸发器室外空气主机风冷机组冷却塔空调末端冷却水冷冻水冷媒冷凝器蒸发器主机水冷机组冰箱制冷系统和机构双级压缩制冷循环与系统组成一、双级制冷系统组成:1、两台压缩机：双机双级系统（109车间）2、一台压缩机，高、低压气缸：单机双级系统，气缸数比常为1:3or1:2（114车间双级机组和冻干机制冷部分）二、采用双级压缩的必要性单级压缩循环所能够获得的最低制冷温度一般只有-20~-30℃，最低不超过-40℃。这主要是由于压缩机压缩比不能过大的原因造成的。压缩机的压缩比等于冷凝压力与蒸发压力的比值。压力比的增大将导致压缩机排气温度升高，汽缸壁的温度随之升高导致压缩机润滑状况恶化，严重影响压缩机正常运行。压缩机压缩比过大，会使得活塞式压缩机的输气系数下降，使得压缩机输气量减少，制冷量下降。当压缩比达到20的时候，压缩机几乎不能吸气，从而失去制冷能力。三、各种形式的双级压缩制冷循环双级蒸气压缩式制冷循环的基本类型双级蒸气压缩式制冷循环由于它们所用节流级数及中间冷却方式的不同，有不同的循环形式。节流级数分为一级节流和二级节流；中间冷却方式分为中间完全冷却，中间不完全冷却和中间不冷却三种。经过组合，常见双级压缩循环有下面5种：①一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环②一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环③一级节流中间不冷却的双级压缩制冷循环④二级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环⑤二级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环①一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环通常两级压缩氨制冷系统采用中间完全冷却②一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环通常两级压缩氟利昂制冷系统采用中间不完全冷却冻干机和109车间的格拉索机组和114车间的单机双极制冷机组采用此方式③一级节流中间不冷却的双级压缩制冷循环在冷藏运输以及某些特定的生产工艺制冷工段的制冷装置中，既要达到低温又要简化制冷系统，这时常采用一次节流中间完全不冷却两级压缩制冷循环(右图)。这种循环和前面所述的两级压缩比较，取消了中间却冷却器，因而系统进一步简化，但这种循环方式不省功，也不能提高循环的制冷量和制冷系数。④二级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环⑤二级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环中间冷却方式和节流方式的区别中间完全冷却是指将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。如果低压级排气虽经冷却，但并未冷到饱和蒸气状态时称为中间不完全冷却。采用哪一种中间冷却方式，由选用制冷剂的种类来决定。通常两级压缩氨制冷系统采用中间完全冷却，而两级压缩氟利昂制冷系统，则常采用中间不完全冷却。节流方式又可分为一级节流循环与两级节流循环。如果将高压液体先从冷凝压力Pk

节流到中间压力Pm

，然后再由Pm

节流降压至蒸发压力P0

，称为两级节流循环。如果制冷剂液体由冷凝压力Pk

直接节流至蒸发压力P0

，则称为一级节流循环。一级节流循环虽经济性较两级节流稍差，但它利用节流前本身的压力可实现远距离供液或高层供液，故被广泛采用。复叠式制冷循环

复叠式蒸气压缩制冷循环是由两个或两个以上的单级（也可以是多级）制冷循环组成，而且在两个制冷系统中充加不同性质的制冷剂。它既能满足在较低蒸发温度时有合适的蒸发压力，又能满足在环境温度条件下冷凝时具有适中的冷凝压力。R23在一个标准大气压下的蒸发温度是-82.3℃。但是这样的制冷剂往往冷凝压力很高，R23在25℃时冷凝压力为46.3bar。如果用单机制冷循环要求设备耐压等级很高，操作起来也比较危险，并且压缩机的压缩比太大，运行起来非常不经济；为了降低R23的冷凝压力和压缩机的压缩比，我们就必须降低他的冷凝温度，为此就有了复叠式制冷循环；复叠式制冷循环原理图

压缩机冷凝蒸发器回热器节流阀蒸发器膨胀容器低温系统高温制冷剂R13/R23常温下低温制冷剂的饱和压力非常高，所以机组一停，需要提供一个额外膨胀空间，让低温制冷剂有地方排泄，但当机组一运行，这部分制冷剂必须参与循环，这就设计了一个膨胀容器和电磁阀来进行控制复叠式制冷机的启动问题一般先启动高温部分，后启动低温部分R22低温制冷剂组成各种蒸气压缩式制冷方式的比较制冷循环

使用原因

应用温度范围

制冷剂

单级压缩

一般制冷

5℃～－40℃

一种

双级压缩

压缩比过大

－40℃～－80℃

一种

复叠式压缩

制低温

<-80℃

两种或两种以上

二、制冷部件制冷压缩机速度型（离心式）容积型往复(活塞)式回转式斜盘(板)式曲柄连杆式曲柄导管式涡旋式滚动转子式旋片式螺杆式单螺杆双螺杆一、制冷压缩机分类活塞式压缩机1、压缩机的分类按压缩机与电动机的组合形式分：开启式和封闭式（半封闭和全封闭）开启式半封闭式全封闭式机体（曲轴箱）气缸活塞吸、排气阀曲轴连杆机构组成活塞式压缩机主要组成部件1.机体是压缩机最大的主要部件，用以支承压缩机的主要零部件，一般采用高强度灰铸铁铸成。2.活塞及曲轴连杆机构（传动机构）

曲轴是活塞式制冷压缩机的主要部件之一，其作用是传递能量，并将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动，以达到压缩气体的目的。有单拐和双拐两种形式，四缸以上的压缩机多采用双拐曲轴。

正常运行时，曲轴箱温度，氟系统＜70℃，氨系统＜65℃，轴封轴承＜70℃；

连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。

活塞的作用是与气缸共同组成一个可变的封闭工作容积，使气体在此容积内受到压缩。多采用铝镁合金铸造，设有密封环及油环，以保证气缸壁与活塞之间的密封与润滑。

3.气缸套及进排气阀组合件吸排气阀是活塞式压缩机的重要部件之一，它控制着压缩机的吸气、压缩、排气、膨胀过程。靠压差自动启闭。4.润滑系统（油泵）润滑目的：◆减少轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面的机械磨损，减少摩擦耗功，提高零部件的使用寿命。◆可以带走摩擦产生的热量，降低各运动部件的温度，提高压缩机的耐久性。活塞式压缩机的优缺点

往复式压缩机的主要特点：优点：1）适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；2）热效率高，单位耗电量少；3）适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；4）可维修性强；

5）对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；6）技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；7）装置系统比较简单；缺点：1）转速不高，机器大而重；2）结构复杂，易损件多，维修量大；

3）排气不连续，造成气流脉动；4）运转时有较大的震动。螺杆式压缩机一、螺杆式压缩机双螺杆压缩机；单螺杆压缩机。二、双螺杆压缩机主要部件阳转子、阴转子、机体、轴承、轴封、平衡活塞、能量调节装置三、螺杆式压缩机的工作原理

依靠啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入—压缩—排出

螺杆式压缩机的结构

螺杆式制冷压缩机优缺点优点：转速高（3000～4400r/min），相同制冷量下，体积小，质量轻，占地小，输气脉动小。无吸、排气阀和活塞环等易损件，结构简单，运行可靠、寿命长。向气缸内喷油，故排气温度低（<90℃）。无往复运动，不存在不平衡质量惯性力和力矩。对湿压缩不敏感。无余隙容积和吸、排气阻力，容积效率高。调节范围宽，经济性好，无喘振现象。制冷量可以在10%～100%之间无级调节；缺点：转子、机体等部件加工精度要求高，装配要求比较严格；油路系统及辅助设备比较复杂；因为转速高，所以噪声比较大。

冷凝器作用：将压缩机升压排出的制冷剂过热蒸汽冷却冷凝成液体。按冷却介质不同，可分为水冷式、风冷式、蒸发式。1.立式壳管式◆使用范围：多用于氨制冷系统中◆水在管内走，氨在管外走。2.卧式壳管式◆使用范围：普遍地应用于大中小型氨、氟利昂制冷系统中，尤其在船舶制冷和空调制冷用冷凝机组、冷水机组中应用广泛。.风冷式冷凝器使用范围：多用于小型氟利昂制冷装置中，如电冰箱、空调器、冷冻柜等类型：自然对流式和强迫对流式特点：可以不用水而使冷却系统变得十分简单，不易产生腐蚀；初次投资和运行费用均高于水冷式；冷凝温度受环境影响大。蒸发器蒸发器也是一种热交换器,是使低压、低温制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质(空气、水、盐水或其他载冷剂)的热量,从而达到制冷的目的

风冷：翅片管式蒸发器，管带式蒸发器，蛇管式蒸发器等水冷：干式壳管式蒸发器，满液式蒸发器，套管式蒸发器等冷却空气型蒸发器冷风机：用于各种冷库板式蒸发器

节流机构节流是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一。节流机构的作用有两点：一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力；二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。常用的节流机构有热力膨胀阀、阻流式膨胀阀(毛细管)电子膨胀阀等。热力膨胀阀

热力膨胀阀的工作原理.

感温包感受蒸发器出口端过热度的变化，使感温系统内压力变化（感温包压力），感温包压力作用于传动膜片，使膜片形成上下变形的位移，位移传给传动杆，传动杆推动阀针移动，形成阀门开大或变小，调节流量和降压节流。蒸发器负荷↗→供液量不足→过热度↗→感温包温度压力↗→阀门开大蒸发器负荷↘→供液量太大→过热度↘→感温包温度压力↘→阀门热力式膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成。按感应膜片平衡方式不同分：内平衡式和外平衡式内平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀外平衡膨胀阀内平衡膨胀阀与外平衡膨胀阀区别外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀在结构上略有不同，其不同处是感应薄膜下部空间与膨胀阀出口互不相通，而且通过一根小口径的平衡管与蒸发器出口相连。外平衡热力膨胀阀膜片下部的制冷剂压力不是阀门节流后的蒸发压力，而是蒸发器出口处的制冷剂压力。这样可以避免蒸发器阻力损失较大时的影响，把过热度控制在一定的范围内，使蒸发器传热面积充分利用内、外平衡式热力膨胀阀工作原理完全相同，只是适用的条件不同，如果蒸发器中制冷剂的压力损失较大，使用内平衡式热力膨胀阀时，就会造成蒸发器供液量不足，出口处气态制冷剂的过热度增大。也就使蒸发器的传热面积的利用率降低，制冷量相应减小，所以在实际应用中，蒸发器压力损失较小时，一般使用内平衡式热力膨胀阀，而压力损失较大时(当膨胀阀出口至蒸发器出口制冷剂的压力降相应的蒸发温度降低超过2～3℃时)，应采用外平衡式热力膨胀阀。毛细管毛细管作节流装置的特点（1）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便，价格低廉；（2）没有运动部件，本身不易产生故障和泄漏；（3）具有自补偿的特点；（4）制冷压缩机停止运转后，制冷系统内的高压侧压力和低压侧压力可迅速得到平衡，再次起动运转时，制冷压缩机的电动机起动。电子膨胀阀电子膨胀阀的优点是：流量调节范围大；控制精度高；适用于智能控制；能适用于高效率的制冷剂流量的快速变化。三、制冷剂及冷冻油

制冷剂是在制冷机内完成热力循环的工质,必须具有较好的热力性质和物理化学性质,选用时根据使用场合、温度要求、制冷量及制冷机的型式等综合考虑.臭氧层能将太阳辐射至地面的紫外线吸收90%。而含氯的氟利昂在紫外线的照射下能释放Cl离子，破坏臭氧层，形成臭氧空洞。使太阳光紫外线失去臭氧层的屏敝作用而加强，使到达地面的紫外线显著增加，对人类健康和农作物、海洋浮游生物的生长不利，并引起气候异常。对人类和农作物有害。制冷剂的种类和编号(1)无机化合物如氨、水等,无机类制冷剂的统一编号为R7XX.(R是英文“制冷剂”字头)，编号的后两位数表示该无机化合物的分子量，例：水R718、氨R717、二氧化碳R744。

(2)氯代烃—氟利昂编号是R后带三个数字R×××；依次为碳原子数m-1、氢原子数n+1和氟原子数x。其中由甲烷CH4生成的m-1为0.写为R××。例如二氟一氯甲烷CHClF2，写为R22。CCl2F2

为R12.氟利昂制冷剂性质大多是无毒的，没有气味，不燃烧，没有爆炸危险，热稳定性好，氟利昂分子量大，绝热指数小，凝固点低，含水时会腐蚀镁及镁合金、铁等金属，单位容积制冷量小，密度大，节流损失大，导热系数小，遇火焰时会分解出有毒气体，易漏泄而不易察觉。

CFC表示不含氢的氯氟烃；R12=CCl2F2HCFC表示含氢的氯氟烃；R22=CHClF2HFC表示含氢而无氯的氟化烃R134a=CH2FCF3

CFC已于1996年起禁用，发展中国家推迟至2010年。HCFC将于2016年冻结在2015年的水平，发达国家于2020年禁用，发展中国家2030年完全禁用，德、意发达国家2000年已禁用。(3)非共沸制冷剂。用R4XX表示。是由不同制冷剂按一定比例混合而成，但其不存在共沸点，在定压下蒸发或凝结时，气相与液相的组成成分不断变化，温度也随之不断变化。它还可以降低制冷循环压缩比，使单级压缩制冷循环获得更低的蒸发温度。(4)共沸制冷剂。用R5XX表示。由两种或两种以上特定的制冷剂按一定的比例混合而成，存在共沸点。在气化或液化过程中，其蒸气成分与溶液成分始终保持相同。(5)碳氢化合物(烃类)目前用作制冷剂的有烷烃类和烯烃类。烷烃类命名：与氟利昂编号方法相同。如乙烯C2H，(R1150)、烯烃类命名：R1+氟利昂编号方法。丙烯C3H6、(R1270)等。常用制冷剂及其性质(1)R22二氟一氯甲烷CHCLF2船舶广泛使用、无毒、无味、不燃不爆、热稳定性好和火焰(800℃以上)接触时会分解产生有毒光气工作压力适中，标准沸点为-40.8℃单级压缩制冷蒸发温度可达-40℃R22在-15℃时的蒸发压力为0.295MPa，+30℃时冷凝压力为1.19MPa,属中压中温制冷剂标准工况压缩终温为83℃，可不用水冷却压缩机缸头溶水性强于R12，在系统中含水较多时会发生冰塞。对天然橡胶有侵蚀作用，在R22装置中一般采用氯丁橡胶或丁基橡胶作密封材料。价格12元/公斤。(2)R134a(四氟乙烷，CH2FCF3)R134a不含氯原子CL，其臭氧耗减潜能值(ODP)为0，全球变暖潜能值(GWP)为0，26，也比R12(GWP为3)小得多。R134a标准沸点为-26.5℃，一15℃时蒸发压力为0.164MPa，+30℃时冷凝压力，0.77MPa.R134a绝热指数为1.11，在相同工作参数下压缩机排气终温与尽12相近，压缩机气缸无需用水冷却。R134a对普通橡胶有更强的易膨胀湿润特性，所以密封材料宜采用氢化丁腈橡胶、氯化橡胶R134a本身无润滑性能。对润滑油的润滑性有更高的要求。(6)R12(二氟二氯甲烷CCL2F2)（3）R404A

是组分为R125/R143a/R134a(44/52/4)的HFC近共沸混合物，在标准大气压的泡点/露点是-46.48°C/-45.71°C。比R22工作压力约高20%，排气温度较高，制冷量相对稍高些，COP低百分之十几。（4）制冷剂R23（三氟甲烷）R23作为广泛使用的超低温制冷剂，R23在设备上替代氟利昂R13和R-503。R23的沸点-82℃，冰点-155℃，安全级别无毒不可燃，R23使用高压钢瓶包装30kg/瓶。47元/公斤载冷剂载冷剂是在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质1、水：适用于制冷温度在0℃以上的场合,如空气调节设备等。工业用的循环冷却水，5度水，7度水等称呼的用水系统。2、盐水：即氯化钙或氯化钠的水溶液可用于盐水制冰机和间接冷却的冷藏装置，或冷却袋装食品。盐水的凝固温度随浓度而变，当溶液浓度为29.9%时氯化钙盐水的最低凝固温度为55℃；当溶液浓度为23.1%时氯化钠盐水的最低凝固温度为21.2℃。使用时按溶液的凝固温度比制冷机的蒸发温度低5℃左右为准来选定盐水的浓度。氯化钙和氯化钠价格较