制冷设备维修理论一二三章详解演示文稿

制冷设备维修理论一二三章详解演示文稿当前第1页\共有143页\编于星期二\2点优选制冷设备维修理论一二三章当前第2页\共有143页\编于星期二\2点现代生活中必不可少的家电空调、冰箱当前第3页\共有143页\编于星期二\2点第一章制冷技术基础制冷=冷却？？？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。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中★制冷≠冷却当前第4页\共有143页\编于星期二\2点空调用制冷技术属于普通制冷。按照制冷温度大小，分为三类普通制冷：t＞－120℃深度制冷：－120℃＞t＞－253℃超低温制冷：t＜－253℃当前第5页\共有143页\编于星期二\2点逆向循环：具有从低温热源吸热、向高温热源放热的特点，根据使用目的不同，可分为制冷、供热、制冷与供热三类，又称制冷机、热泵和联合机。制冷机：实现制冷所需的机器和设备。特点：必须消耗能量——电能、机械能等制冷剂：制冷机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。制冷循环：在制冷机中，制冷剂周而复始吸热、放热的流动循环。当前第6页\共有143页\编于星期二\2点状态参数：描述热力系统状态的物理量统称为系统的状态参数。温度、压力和比容三个物理量就可以确定热力系统的状态，称为基本状态参数。热力系统系统：在工程热力学研究中，将所指定的具体研究对象称之为系统。外界：和系统发生相互作用（能量交换或质量交换）的周围环境，也称为环境。热力状态：某一时刻，系统中工质表现在热力现象方面的总状况，称为系统的热力状态。当前第7页\共有143页\编于星期二\2点物态的变化固态液态气态凝固熔解凝华升华液化汽化当前第8页\共有143页\编于星期二\2点摄氏温度换算华氏温度：华氏温度=9/5×（摄氏温度）+32华氏温度换算摄氏温度摄氏温度=5/9×（华氏温度-32）绝对温度与摄氏温度绝对温度=摄氏温度+273思考题：摄氏度为33度换算成华氏度是多少？华氏度911度换算成摄氏度是多少？当前第9页\共有143页\编于星期二\2点流体的基本状态参数在热力工程中，用来实现能量转换的物质叫工质。工质都具有一定的状态，表示工质状态的物理量称为流体或工质的状态参数。流体状态参数有温度、压力、比容、焓、熵和内能。绝对温度的0度是根据物理学原理推导出来的最低温度，物质内部分子运动速度为零时所对应的温度，以绝对0度为起点的温度标准。用K表示。温度表示物体冷热程度的物理量。摄氏温度：在标准大气压下，规定水结冰时的温度为0度，水沸腾时温度100度，每一份为1度，用℃表示。华氏温度：在标准大气压下，规定水结冰时的温度为32度，水沸腾时温度212度，在32度和212度之间，平均分成180等份，每一份为1度，用℉表示。当前第10页\共有143页\编于星期二\2点压力：物理学中，把单位面积上承受的压力称为压强，工程上称为压力，工程上的压力通常以P表示压力的单位及换算国际单位制中，力的单位是N，面积的单位是㎡，压力的单位是帕斯卡（N/㎡），用Pa表示。因Pa太小，在制冷技术中采用MPa1MPa=106Pa工程单位工程技术上常用的单位1㎏f/㎝2=1000㎏f/㎡1㎏f/㎝2=9.8×104Pa≈0.1MPa采用液柱高度为压力单位1㎜Hg=13.6g/㎝3×1㎜=13.6g/㎝3×0.1㎝=1.36g/㎝2=0.00136㎏f/㎝21㎜Hg=9.8×104Pa×0.00136=133.3Pa标准大气压又称为物理大气压，在纬度45°的海平面上大气的常年平均压力为760㎜Hg,用B（atm)1atm=0.00136㎏f/㎝2×760=1.033㎏f/㎝2当前第11页\共有143页\编于星期二\2点思考题2MPa等于多少㎜Hg？等于多少Pa？等于多少㎏f/㎝2？工业大气压工程上为了计算方便，把大气压近似定为1㎏f/㎝2来计算1atm=1.033㎏f/㎝2≈1㎏f/㎝2≈0.1MPa绝对压力容器内的气体或液体对于容器内壁的实际压力，用P绝表示:P表=P绝-B

或P绝=P表+B真空度当密闭容器内气体压力低于大气压力时，大气压力与容器内气体压力的差，用P真表示:P真=B-P绝比容物质所占有的体积与该物质的质量比值。密度物质的质量与该物质所占有的体积比值。当前第12页\共有143页\编于星期二\2点热量和比热1大卡指1千克纯水在1个标准大气压条件下从19.5℃加热到20.5℃需要的热量。1J=0.2389Cal英热单位（Btu)1磅的纯水温度上升1℉需要的热量1Btu=0.252Kcal热平衡方程式Q吸=Q放Q吸=C1.C1.(t2-t1)Q放=C2.C2.(t4-t3)C1.C1.(t2-t1)=C2.C2.(t4-t3)当前第13页\共有143页\编于星期二\2点热力学第一定律：能量守恒和转换定律热力学第二定律：能量贬值原理热力学基本定律不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。当前第14页\共有143页\编于星期二\2点热量的传递方式:热传导、对流、热辐射热传导是指热量从系统的一部分传递到另一部分或由一个系统传递到另一个系统的现象。在固体的热量传递中，热传导是主要方式，气体或液体，热传导过程往往和对流同时发生。对流是指在气体或液体中进行的热传递热辐射是指物体之间互不接触的情况下，将热量直接从一个系统传给另一个系统。物质在加热（冷却）过程中，温度升高（降低）所吸收的热量称为显热。物质在加热（冷却）过程中，只改变原有形状，而温度不发生变化，这种改变状态所消耗（得到）的热称潜热。当前第15页\共有143页\编于星期二\2点1934年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸汽压缩式制冷机。1830～1930，主要采取NH3、HCS、CO2、空气等作为制冷剂；1930～1990，主要采用氟里昂作为制冷剂；1990～，积极寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。发展概况当前第16页\共有143页\编于星期二\2点制冷剂及其状态制冷剂在被冷却对象和环境介质之间传递热量，并最终把热量从被冷却对象传给环境介质的制冷机中进行制冷循环的工作物质。

制冷剂的选择要求安全性：应具备无毒、无味、不燃烧、不爆炸，对人体无害，并对人体器官无刺激性。热力学特性

其它要求当前第17页\共有143页\编于星期二\2点3.单位质量和单位体积制冷量均大：q0大：获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循环量。qv大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。1.具有较大的制冷工作范围：临界温度高、标准蒸发温度低、凝固温度低。热力学特性2.具有适当的工作压力和压缩比：蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力。冷凝压力：不宜过高，一般不超过1.2～1.5Mpa。压缩比：≠3，且不宜过大。4.绝热指数低：可减少耗功率，降低排气温度，利于润滑。当前第18页\共有143页\编于星期二\2点其它要求1.流动性好（粘度小，密度小）：可减少流动阻力损失，降低能耗，缩小管径，减少材料消耗。2.安全性好，化学结构稳定（高温下不分解、不燃、不爆，无毒）。3.对金属和其它工程材料无腐蚀，4.溶油性：溶油性差：制冷剂和润滑油易分离，t0稳定；易产生油膜影响传热。

溶油性好：润滑好，不易有油膜，传热好；但易引起t0升高。5.溶水性：溶水性差：在节流阀处，蒸发温度低于0℃时，游离态的水便会结冰而发生“冰堵”。氟利昂难溶于水。溶水性好：不会发生“冰堵”，氨易溶于水，但氨溶于水中易腐蚀金属。6.来源广，易制取。当前第19页\共有143页\编于星期二\2点制冷剂的分类

四大类(制冷剂的标准符号表示)：1.无机化合物NH3、CO2、H2O。命名：R7****为分子量例：NH3——R717CO2——R744H2O——R7182.烃类(碳氢化合物）烷烃类：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;链烯烃类：乙烯C2H4，丙稀C3H6；◆烷烃类命名方法与氟利昂相同：（丁烷例外，为R600）

CH4——R50，C2H6——R170，C3H8——R290；◆烯烃类命名方法：R后先写上“1”，再按氟利昂方法：

C2H4——R1150，C3H6——R1270当前第20页\共有143页\编于星期二\2点3.卤代烃（氟利昂）命名法2：表示含氯原子的氟利昂对大气臭氧层的破坏作用CFC——氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，禁用；例：CF2Cl2——R12——CFC12CFCl3——R11——CFC11HCFC——氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质；例：CHF2Cl——R22——HCFC22HFC——氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物，待研究开发。例：C2H2F4——R134a——HFC134a4.混合溶液由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。共沸溶液的符号为R5（）（），括号中的数字为该溶液命名的先后顺序，从00开始，如R400、R401、R402、….R507等。当前第21页\共有143页\编于星期二\2点常用制冷剂的性质1.R12（二氯二氟甲烷分子CF2Cl2

）标准蒸发温度-29.8℃，凝固温度-155℃，高温分解出有害气体，在水中的溶解度很小，对油有无限的溶解度。关于CFC的问题1.全球温度上升2.全球海平面上升3.皮肤癌患者增多2.R22（一氯二氟甲烷分子CHF2Cl）标准蒸发温度-40.8℃，凝固温度-160℃，化学稳定性较差，有毒性，在水中的溶解度比R12大，有限溶解润滑油。3.R134a（四氟乙烷分子式C2H2F4）标准蒸发温度-26.5℃，凝固温度-96.6℃，温室效应是R112的十分之一，对臭氧层无破坏作用，对金属件有腐蚀性。当前第22页\共有143页\编于星期二\2点臭氧衰减指数ODP：表示物质对大气臭氧层的破坏程度。应越小越好，ODP=0则对大气臭氧层无害。温室效应指数GWP：表示物质造成温室效应的影响程度。应越小越好，GWP=0则不会造成大气变暖。几种常用制冷剂水H2O（R718）氨NH3（R717）氟利昂当前第23页\共有143页\编于星期二\2点臭氧层的破坏和全球气候变暖，是当前人类所面临的两个主要环境问题。因空调行业广泛采取的CFCs（氯氟烴）与HCFCs（氢氯烴）类物质中的氯原子对臭氧层有着极强的破坏作用以及产生温室效应，全球的空调行业面临着严重的挑战。CFCs与HCFCs的替代已成为当前国际性的热门话题。根据<蒙特利尔协议书>，国际上对CFCs和HCFCs使用限制日程有如下要求：CFCs,包括CFC11、CFC12等，对发展中国家停用的日期是2010年；HCFCs，包括HCFC22等，对发展中国家从2016年开始冻结生产量，2040年完全停用。制冷剂是制冷系统中的工作介质，说到制冷剂的替代，首先，得说一说制冷剂发展的几个阶段：第一阶段：从1830年到1930年，主要采取NH3、HCS、CO2、空气等作为制冷剂，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，使用了一百年之久。第二阶段：从1930年到1990年，卤代烴（也称氟利昂是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称）中的CFCS（氯氟烴）和HCFCS（氢氯烴）成了主角。使用了60年后，人类发现这些制冷剂严重破坏臭氧层。出于环保的需要，不得不被迫实现第二次转轨。第三阶段，从1990年至今，科学家正努力寻找CFCS（氯氟烴）和HCFCS（氢氯烴）合理的替代物，HFCS（氢氟烴）正要成为下一个主角。我们要寻找到一种合适的替代物，在选择新的制冷剂除了考虑其热力性质外，还需要考虑物理化学性，一般来说选择制冷剂有以下几点需要考虑：1）安全性（低毒性、燃烧性、爆炸性）；2）合理的热稳定性；3）对金属和非金属材料的作用；4）对润滑油的互溶性；5）对水的溶解性；6）可检漏；7）对大气环境影响小：通常使用ODP（臭氧层的消耗潜能）、GWP(全球变暖潜能)及TEWI（总等效温室效应）等值进行衡量；8）绿色环保，高效节能。当前第24页\共有143页\编于星期二\2点载冷剂定义

将制冷装置的制冷量传递给被冷却介质的媒介物质（冷媒）。

其实质就是在间接制冷系统中，用来传递冷量的中间介质，制冷装置的制冷量，通过载冷剂的循环流动传递给被冷却对象。当前第25页\共有143页\编于星期二\2点载冷剂类型及常用载冷剂1.水：空调系统中常用，但只能做0℃以上的载冷剂。2.盐水溶液：工作温度在0℃以下，NaCl、CaCl2、MgCl2

3.有机物及其水溶液甲醇、乙二醇、丙三醇。

当前第26页\共有143页\编于星期二\2点当蒸发器距离被冷却对象较远，或在氨制冷系统中为了避免制冷剂对被冷却对象造成污染，可利用载冷剂来传递冷量。载冷剂先在蒸发器中与制冷剂发生热量交换获得冷量，将获得的冷量贮存于冷媒罐中，用泵输送到需要冷量的地方，对被冷却对象进行冷却，这种冷却方式称为间接蒸发式冷却。在葡萄酒生产中，大多采用这种供冷方式。采用载冷剂供冷的优点在于可将制冷剂的使用限制在一个较小的系统范围内，减少制冷机房中管道和接头，减少泄漏的可能性。采用载冷剂供冷易于解决冷量的控制和分配问题，对于容量大、集中供冷的制冷装置，都采用载冷剂供冷。当前第27页\共有143页\编于星期二\2点用作载冷剂的液体要求在使用温度下保持液态，凝固温度应低于制冷剂的蒸发温度，沸点越高越好；载冷剂的化学稳定性要好，不分解、不挥发、不腐蚀设备；无毒，对人体无害；比热大，载冷量大；黏度小，流动性好，传热性好。常用的载冷剂有水、无机盐水溶液及有机物水溶液。葡萄酒生产中主要是水及有机溶液。当前第28页\共有143页\编于星期二\2点（1）水水是一种很好的载冷剂。水的冰点高，只能用于载冷温度在0℃以上的场合，如空气调节等。在葡萄酒生产中，可用作发酵冷却系统的载冷剂。当前第29页\共有143页\编于星期二\2点（2）无机盐水溶液

无机盐水溶液具有较大的比重和比热，载冷量大，凝固点较低，是一种应用较广的载冷剂，多用于中低温制冷系统。常用的有氯化钙、氯化钠、氯化镁的水溶液。无机盐水溶液中含有氯离子，对金属具有较强的腐蚀性。奥氏不锈钢对氯离子非常敏感，当氯离子含量高时会引起应力腐蚀。在葡萄酒生产中，各种酿造容器、工艺管道及换热装置用奥氏体不锈钢制造，供冷系统中不宜用无机盐水溶液作载冷剂。当前第30页\共有143页\编于星期二\2点（3）有机物水溶液常用的有机物水溶液有甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液等，它们都可用作葡萄酒生产中的载冷剂。甲醇和乙醇具有燃烧性，使用时应采取防火措施。由于乙二醇的比重和比热大，载冷量大，无燃烧性及腐蚀性，使用安全，应用普遍。当前第31页\共有143页\编于星期二\2点载冷剂选择要求1.

工作温度范围内始终呈液态，不凝固、不汽化；2.

无毒、无刺激性，环保、安全，腐蚀性小；3.

比热大，同样质量则载冷量大，传热性好；4.

流动性好，密度小，粘度小，流动阻力小；5.来源广泛，价低易得。6.热导率大

当前第32页\共有143页\编于星期二\2点冷冻机油压缩机中，冷冻油主要起润滑、密封、降温以及能量调节四个作用。

（1）润滑冷冻油在压缩机运转中起润滑作用，以减少压缩机运行摩擦和磨损程度，从而延长压缩机的使用寿命。

（2）密封冷冻油在压缩机中起密封作用，使压缩机内活塞与汽缸面之间、各转动的轴承之间达到密封的作用，以防止制冷剂泄漏。

（3）降温冷冻油在压缩机各运动部件间润滑时，可带走工作过程中所产生的热量，使各运动部件保持较低的温度，从而提高压缩机的效率和使用的可靠性。

（4）能量调节对于带有能量调节机构的制冷压缩机，可利用冷冻油的油压作为能量调节机械的动力。

当前第33页\共有143页\编于星期二\2点冷冻油的性能要求：由于使用场合和制冷剂的不同，制冷设备对冷冻油的选择也不一样。对冷冻油的要求有以下几方面：（1）黏度冷冻油黏度油料特性中的一个重要参数，使用不同制冷剂要相应选择不同的冷冻油。若冷冻油黏度过大，会使机械摩擦功率、摩擦热量和启动力矩增大。反之，若黏度过小，则会使运动件之间不能形成所需的油膜，从而无法达到应有的润滑和冷却效果。

（2）浊点冷冻油的浊点是指温度降低到某一数值时，冷冻油中开始析出石蜡，使润滑油变得混浊时的温度。制冷设备所用冷冻油的浊点应低于制冷剂的蒸发温度，否则会引起节流阀堵塞或影响传热性能。

（3）凝固点冷冻油在实验条件下冷却到停止流动的温度称为凝固点。制冷设备所用冷冻油的凝固点应越低越好（如R22的压缩机，冷冻油应在-55℃以下），否则会影响制冷剂的流动，增加流动阻力，从而导致传热效果差的后果。

（4）闪点冷冻油的闪点是指润滑油加热到它的蒸汽与火焰接触时发生打火的最你温度。制冷设备所用冷冻油的闪点必须比排气温度高15～30℃以上，以免引起润滑油的燃烧和结焦。

（5）其他如化学稳定性和抗氧性、水分和机械杂质以及绝缘性能。

当前第34页\共有143页\编于星期二\2点冷冻机油规格和选用：目前我国生产的冷冻油有13号、18号、25号、30号和企业标准40号五种牌号的冷冻油。其中，普遍采用的制冷压缩机润滑油有13号、18号和25号三种。

氨系统一般选用13号或25号，R12压缩机一般选用18号，R22压缩机一般选用25号。

为保护臭氧层，国际上对空调设备的制冷剂都做了限制，出现了各种替代制冷剂，其冷冻油也相应发生了变化。对空调替代制冷剂为R134a、R410a/R407c，其替代分别采用PAG、POE。

POE又称聚酯油，它是一类合成的多元醇酯类油。PAG是一种合成的聚（乙）二醇类润滑油。其中，POE油不仅能良好地用于HFC类制冷剂系统中，也能用于烃类制冷。PAG油则可用HFC类、烃类和氨作为制冷剂的制冷系统中的润滑油。当前第35页\共有143页\编于星期二\2点冷冻油变质的原因1.混入水分2.氧化3.污染当前第36页\共有143页\编于星期二\2点制冷剂的状态1.定压加热（冷却）时制冷剂状态的变化2.饱和温度和饱和压力制冷剂的液态和气态处于共存，而液态和气态的制冷剂又可以彼此互相转换，处于一种动态平衡时，这种状态的制冷剂叫饱和蒸汽，而饱和蒸汽的温度就叫饱和温度，饱和蒸汽的压力叫饱和压力，但其压力由制冷剂的温度而定。3.临界温度和临界压力各种气体在一定的温度和压力条件下都可以液化，但当温度升高超过某一数值时，压力再增加也不能使气体液化，这一温度就叫临界温度，在这一温度下，使气体液化的最低压力叫临界压力。当前第37页\共有143页\编于星期二\2点制冷剂状态的术语在一定压力下具有饱和温度的蒸汽，这种状态下的蒸汽称干饱和蒸汽。在一定压力下具有饱和温度的液体，这种状态下的液体称饱和液。同一压力的干饱和蒸汽都含有不同比例液体的湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。饱和状态下湿蒸汽中的蒸汽量与湿蒸汽总量的比值就是干度。t℃0u403020B’’B’BCC’C’’DD’D’’HH’H’’XX’X’’AVm3/kg0.57Mpa0.74Mpa0.96Mpa当前第38页\共有143页\编于星期二\2点

压焓图为一热力状态图。图中纵坐标表示绝对压力的对数lnp，横坐标表示焓值h。压焓图压焓图当前第39页\共有143页\编于星期二\2点图中临界点k左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点代表一个饱和液体状态，干度x=0；右边的粗实线为干饱和蒸汽线，线上任何一点代表一个饱和蒸汽状态，干度x=1。这两条曲线将图形分为三个区域：饱和液体线的左边是过冷液体区，该区域的液体称为过冷液体，过冷液体的温度低于同一压力下饱和液体的温度；干饱和线的右边是过热蒸汽区，该区域内的蒸汽称为过热蒸汽，过热蒸汽的温度高于同一压力下饱和蒸汽的温度；两条线之间的区域为两相区，制冷剂在该区域处于汽、液混合状态（湿蒸汽状态）。当前第40页\共有143页\编于星期二\2点图中共有六种等参数线簇：等压线p—水平线；等焓线h—铅垂线；等温线t—液态区几乎为铅垂线。两相区内由于制冷剂的状态变化是在等压等温下进行，与等压线重合，为水平线。过热蒸汽区为向右下方弯曲的倾斜线；等熵线s—向右上方倾斜的实线；等容线v—向右上方倾斜的虚线，但比等熵线平坦等干度线x—只存在于湿蒸汽区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸汽线相近，视干度大小而定。当前第41页\共有143页\编于星期二\2点对于理论循环，离开蒸发器、进入压缩机的制冷剂蒸汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽；离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是冷凝压力下的饱和液体；等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过程；等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压过程等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流前后焓值相等：等温过程：制冷剂在蒸发器和冷凝器中没压力损失。当前第42页\共有143页\编于星期二\2点点2表示表示制冷剂出压缩机、进入冷凝器时的状态。过程线1-2表示制冷剂蒸汽在压缩机中的等熵压缩过程（s1=s2），压力由蒸发压力p0压缩到冷凝压力pk。等熵线与于压力为冷凝压力pk等压线的交点为2点。压缩过程中外界对制冷剂作功，使制冷剂温度增加，2点处于过热蒸汽状态。点1表示制冷剂出蒸发器、进入压缩机时的状态。对应于蒸发温度t0的饱和蒸汽。根据压力和饱和温度的关系，该点应处于与蒸发压力p0相对应的等压线与饱和蒸汽线（x=0）的交点上。当前第43页\共有143页\编于星期二\2点点3表示制冷剂出冷凝器、进膨胀阀的状态，位于与冷凝温度tk相对应的饱和液体线上。过程2-2′-3表示制冷剂蒸汽在冷凝器中冷却（2-2′）和冷凝（2′-3）的过程。由于这个过程是在冷凝压力pk不变的情况下进行的，为等压过程。进入冷凝器的过热蒸汽首先将一部分热量放给外界冷却介质，在等压下变成饱和蒸汽（点2′），然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点3）。压力为pk的等压线与干度x=0的饱和液体线的交点即为点3的状态。当前第44页\共有143页\编于星期二\2点点4表示制冷剂出节流阀、进蒸发器的状态。过程线3-4表示制冷剂通过节流阀的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压力由冷凝压力pk降低到蒸发压力p0，温度由冷凝温度tk降低到蒸发温度t0，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，过程3-4为等焓过程。

由点3作等焓线与等压线p0的交点即为点4的状态，由于节流过程是不可逆的，所以用一虚线表示。当前第45页\共有143页\编于星期二\2点过程4-1表示制冷剂在蒸发器中的汽化过程。这一过程是在等温、等压（温度为t0、压力为p0）下进行的，液体制冷剂吸收被冷却对象的热量而不断汽化，其状态沿等压线p0向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸汽为止。制冷剂的状态又变回到进入压缩机前的状态点1，完成了一个完整的循环。当前第46页\共有143页\编于星期二\2点制冷的理论循环基本概念制冷剂在制冷设备中的能量交换关系热力计算压焓图当前第47页\共有143页\编于星期二\2点基本概念焓熵焓是系统的状态参数，具有能量的意义。若在一可逆的微小状态变化过程中，1kg工质与外界交换的热量为δq，工质的温度为T，则工质熵的微小变化量ds定义为：ds=δq/T当前第48页\共有143页\编于星期二\2点X=0X=1lgPh压焓图干度线比容线等熵线饱和液线等温线等压线湿蒸气区干蒸气线当前第49页\共有143页\编于星期二\2点2.换热器3.节流阀1.制冷压缩机Wc=h2–h1

q=h2–h1

h2=h1X=0X=1451231’h2’h5ΡoqoΡkwlgP当前第50页\共有143页\编于星期二\2点X=0X=1451231’h2’h5ΡoqoΡkw1.制冷剂单位质量的制冷能力q0？2.制冷剂单位容积制冷量qv?3.制冷剂的质量流量MR?4.压缩机压缩每kg制冷剂的耗功量WC?5.压缩机理论耗功率Pth?6.冷凝器对单位质量制冷剂的热负荷qk?7.冷凝器的总热负荷Qk?8.理论制冷系数εth?当前第51页\共有143页\编于星期二\2点当前第52页\共有143页\编于星期二\2点1、动力循环与制冷（热泵)循环•制冷循环输入功量（或其他代价），从低温热源取热•动力循环

输入热,通过循环输出功•

热泵循环输入功量（或其他代价），向高温热用户供热—正循环—逆循环—逆循环当前第53页\共有143页\编于星期二\2点2、制冷循环和制冷系数T0环境T2冷库卡诺逆循环q1q2wTsT2T1T1不变,T2

εCT2不变,T1

εC当前第54页\共有143页\编于星期二\2点当前第55页\共有143页\编于星期二\2点当前第56页\共有143页\编于星期二\2点3、热泵循环和供热系数卡诺逆循环wTsT2T0T1当前第57页\共有143页\编于星期二\2点4、制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量(kJ/s)。商业上常用冷吨来表示。1冷吨：1吨0℃饱和水在24小时内被冷冻到0℃的冰所需冷量。水的凝结（熔化）热r=334kJ/kg1冷吨=3.86kJ/s1美国冷吨=3.517kJ/s当前第58页\共有143页\编于星期二\2点5、制冷循环种类制冷循环压缩制冷空气压缩制冷蒸汽压缩制冷吸收式制冷吸附式制冷蒸汽喷射制冷半导体制冷热电制冷当前第59页\共有143页\编于星期二\2点蒸气压缩制冷循环1、制冷原理逆卡诺制冷循环：实际循环：1-2-3-4-5-1当前第60页\共有143页\编于星期二\2点2、制冷剂的压焓图图11-5制冷循环的lgp-h图当前第61页\共有143页\编于星期二\2点制冷量：⑴⑵⑶⑷⑸制冷装置冷负荷制冷剂质量流量⑹⑺图11-5制冷循环的lgp-h图制冷循环的理论计算及热功计算当前第62页\共有143页\编于星期二\2点假定压缩机吸入⑴制冷剂流量当前第63页\共有143页\编于星期二\2点⑵⑶⑷当前第64页\共有143页\编于星期二\2点例：假定循环为单级蒸汽压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10℃,冷凝温度tk=35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55KW，试对该循环进行热力计算。要进行制冷循环的热力计算，首先需要知道制冷剂在循环各主要状态点的某些热力状态参数，如比焓、比体积等，这些参数值可根据给定的制冷剂种类、温度、压力，在相应的热力性质图和表中查到，教材28页图2-8根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值：点1：t1=t0=-10℃p1=p0=0.3543Mpah1=401.555kJ/kgv1=0.0653m3/kg点4：t4=tk=35℃,p4=pk=1.3548Mpa，h4=243.114kJ/kg在R22的lgp-h图上找到p0=0.3543Mpa的等压线与饱和蒸汽线的交点1，由1点作等熵线，此线和pk=1.3548Mpa等压线相交于点2，该点即为压缩机出口状态，由图知h2=435.2kJ/kg，t2=57℃当前第65页\共有143页\编于星期二\2点1、单位质量制冷量q0=h1-h5=h1-h4=401.555-243.114=158.441kJ/kg2、单位容积制冷量Qv=q0/v1=158.441/0.0653=2426KJ/m33、制冷剂质量流量qm=Q0/q0=55/158.441=0.3471kg/s4、理论功比W0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg5、压缩机消耗的理论功率P0=qm.w0=0.3471×33.645=11.68kw6、制冷系数∑=q0/w0=158.441/33.645=4.717、冷凝器单位热负荷Qk=h2-h4=435.2-243.114=192.086kJ/kg8、冷凝器热负荷Qk=qm.qk=0.3471×192.086=66.67kw当前第66页\共有143页\编于星期二\2点二、理想循环

1-2等熵压缩T0→Tk

耗功w12-3等温压缩吸热qk=Tk（sa-sb）3-4等熵膨胀Tk→T0

做功w24-1等温膨胀放热q0=T0（sa-sb）1.逆卡诺循环两个恒温热源两个等温过程两个等熵过程当前第67页\共有143页\编于星期二\2点2.循环结果

从被冷却介质吸热q0（单位制冷量）；向冷却介质放热qk；循环净耗功w0＝w1－w2＝qk－q0当前第68页\共有143页\编于星期二\2点3.制冷系数

大小只取决于两个热源的温度；T0↗或Tk↘ε↗当前第69页\共有143页\编于星期二\2点三、逆卡诺循环难以实现：湿蒸汽区域内进行湿压缩设备：蒸发器无传热温差冷凝器无传热温差压缩机无摩擦运动膨胀机不经济，且难以加工当前第70页\共有143页\编于星期二\2点四、有传热温差的制冷循环Tk’

—

冷却介质的温度T0’

—

被冷却介质的温度逆卡诺循环：1’-2’-3’-4’-1’Tk—

冷凝器中制冷剂的温度T0—

蒸发器中制冷剂的温度有传热温差的循环：1-2-3-4-1耗功量增加：阴影面积制冷量减少：1-1’-4’-4-1当前第71页\共有143页\编于星期二\2点热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。

η＝ε/εc≤1η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数。当前第72页\共有143页\编于星期二\2点一、理论循环1.循环组成：压缩机：等熵压缩；冷凝器：等压放热；节流阀：绝热节流，等焓；蒸发器：等压吸热而制冷。当前第73页\共有143页\编于星期二\2点单级蒸汽压缩式制冷循环“四大件”压缩机：“心脏”，压缩和输送制冷剂蒸汽节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷冷凝器：输出热量。压缩机工作原理当前第74页\共有143页\编于星期二\2点3.循环特点（对比逆卡诺循环）干压缩代替了湿压缩：压缩机吸气状态为干饱和蒸汽节流阀代替了膨胀机：简化了设备，但会造成节流损失当前第75页\共有143页\编于星期二\2点带液体过冷、蒸汽过热、回热系统的蒸汽压缩式制冷循环当前第76页\共有143页\编于星期二\2点一、液体过冷1.基本概念液体过冷：液体制冷剂的温度低于其压力所对应的饱和液体温度。过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱和液体温度之差。过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过冷循环。当前第77页\共有143页\编于星期二\2点2.过冷循环1-2（压缩机）：等熵压缩；2-3（冷凝器）：等压放热；3-3’（过冷器）：等压传热；3’-4（节流阀）：等焓节流；4-1（蒸发器）：等压吸热

一、液体过冷当前第78页\共有143页\编于星期二\2点3.实现方法冷凝器后装过冷器；设计，选型时，适当增大冷凝器面积；制冷系统中设置回热器，采用回热循环。一、液体过冷当前第79页\共有143页\编于星期二\2点4.热力分析单位制冷制冷量：q0＝h1－h5’单位理论压缩功：w0＝h2－h1

单位质量制冷量提高耗功量不变制冷系数增大一、液体过冷当前第80页\共有143页\编于星期二\2点二、蒸气过热1.基本概念蒸气过热：制冷剂蒸汽温度高于其压力对应的饱和温度。过热度：蒸汽过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。过热循环：具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的制冷效果。有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。当前第81页\共有143页\编于星期二\2点二、蒸气过热2.过热循环1’-2（压缩机）：等熵压缩；2-3（冷凝器）：等压放热；3-4（节流阀）：等焓节流;4-1（蒸发器）:等压吸热

；1-1’

（过热）：等压传热当前第82页\共有143页\编于星期二\2点二、蒸气过热3.实现方法蒸发器面积大于设计所需面积（有效）；蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热量而过热（有害）；连接管道吸取被冷却对象的热量而过热（有效）；系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程伴随）。当前第83页\共有143页\编于星期二\2点二、蒸气过热4.热力分析（1）有害过热分析：单位压缩功增加单位制冷量不变单位冷凝负荷增大进入压缩机的制冷剂比容增大压缩机的排气温度升高当前第84页\共有143页\编于星期二\2点4.热力分析（2）有效过热分析：对循环是否有益与制冷剂性质有关。（3）实际运行中：希望有适当的过热度。氨过热度5～8℃，氟利昂一般取可采取较大的过热度。二、蒸气过热当前第85页\共有143页\编于星期二\2点三、回热循环1.回热循环冷凝后的制冷剂液体与蒸发后的制冷剂蒸气进行热交换，实现液体过冷蒸气过热的制冷循环。2.实现方法：系统中设回热器。

当前第86页\共有143页\编于星期二\2点三、回热循环3.循环过程1’-2（压缩机）：等熵压缩；2-3（冷凝器）：等压放热冷凝；3-3’（回热器）：等压放热过冷；3’-4（节流阀）：等焓节流；4-1（蒸发器）：等压吸热制冷；1-1’

（回热器）：等压吸热过热。当前第87页\共有143页\编于星期二\2点三、回热循环4.热力分析单位压缩功增加；单位制冷量增加；回热循环不一定能提高制冷系数；氨不采用回热循环；回热适合在氟制冷系统中使用。当前第88页\共有143页\编于星期二\2点三、回热循环5.优点利于压缩机运行，防止液击；提高压缩机输气系数；改善低温下压缩机的润滑条件。当前第89页\共有143页\编于星期二\2点第二章空气调节基础空气调节四方面温度调节温差5℃左右对人体有益，夏季25~27℃，冬季18~20℃湿度调节夏季相对湿度50~60%，冬季相对湿度40~50%，气流速度调节0.1~0.2m/s的变动为宜，以不超过0.5m/s空气洁净度调节当前第90页\共有143页\编于星期二\2点空气的物理性质1.空气的成分（右图）空气是多种气体的混合物2.空气的物理性质压力、温度、湿度、露点、焓都与空调技术相关。湿空气h-d图及应用当前第91页\共有143页\编于星期二\2点当前第92页\共有143页\编于星期二\2点单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道连接成一封闭系统，制冷剂在系统中循环流动。制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量并沸腾汽化成蒸汽，与之相对应的压力P0称为蒸发压力，温度t0称为蒸发温度；压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽并将其压缩到冷凝压力Pk，然后送往冷凝器，蒸汽压缩式制冷系统图在冷凝压力下冷凝成液体，并将放出的热量传给了冷却介质（水或空气）。蒸汽压缩式制冷系统当前第93页\共有143页\编于星期二\2点与冷凝压力相对应的温度tk称为冷凝温度，tk一定要高于冷却介质的温度；冷凝后的高压液体通过膨胀阀或节流元件使其压力从冷凝压力pk降低到蒸发压力p0，使部分液体汽化，剩余液体温度降至t0；离开膨胀阀的制冷剂变为温度为t0的汽液混合物。混合物中的液体在蒸发器中从被冷却对象中吸收他所需要的蒸发热，使被冷却对象冷却；混合物中的蒸汽通常称为闪发蒸汽，不起吸热作用。在整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽和造成蒸发器中低压的作用，推动系统循环，是整个系统的心脏；节流阀对制冷剂起着节流降压的作用，并用作调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，制冷剂从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量在冷凝器中一起被冷却介质带走。当前第94页\共有143页\编于星期二\2点蒸汽压缩式制冷系统根据热力学第二定律，压缩机消耗的功起了补偿作用，使制冷剂不断从低温热源吸取热量，并不断向高温热源放出热量，从而完成整个制冷循环。

当前第95页\共有143页\编于星期二\2点压缩式制冷系统的心脏主机有用能的输入制冷剂在系统中的循环流动整机性能可靠性寿命噪声1.压缩机当前第96页\共有143页\编于星期二\2点制冷压缩机类型类型气密特征容量范围（KW）主要用途特点

容积式往复式活塞连杆式

开启

0.4～120冷冻、空调、热泵

机型多，易生产，价廉，容量中等

半封闭

0.75～45

冷冻、空调

全封闭

0.1～15

冷藏库、车辆活塞斜盘式

开启

0.75～2.2轿车空调专用

高速，小容量旋转式转子式

开启

0.75～2.2

车辆空调

高速，小容量

全封闭

0.1～5.5冷藏库、冰箱、车辆涡旋式

开启

0.75～2.2

车辆空调、热泵

高速，小容量

全封闭

2.2～7.5

空调螺杆式单螺杆

开启

100～1100

热泵

压比大，可替代小容量往复式压缩机，价格昂贵

半封闭

22～90

热泵、车辆双螺杆

开启

30～1600车辆空调

半封闭

55～300

热泵速度式离心式

单级

90～1000

冷冻、空调

适用于大容量

多级当前第97页\共有143页\编于星期二\2点活塞式压缩机有以下特点：①作往复运动，转速不宜太高②气缸工作腔有余隙容积③气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失④结构复杂，零部件多。⑤往复式压缩机不允许吸气带液当前第98页\共有143页\编于星期二\2点活塞式压缩机机体（曲轴箱）气缸活塞吸、排气阀曲轴连杆机构组成当前第99页\共有143页\编于星期二\2点结构压缩机内各配件当前第100页\共有143页\编于星期二\2点主轴

曲轴当前第101页\共有143页\编于星期二\2点连杆当前第102页\共有143页\编于星期二\2点活塞活塞销当前第103页\共有143页\编于星期二\2点

活塞环阀片当前第104页\共有143页\编于星期二\2点汽缸盖当前第105页\共有143页\编于星期二\2点往复活塞式制冷压缩机工作原理四过程：吸气、压缩、排气、膨胀优点：适应较广泛的压力范围热效率高、单位耗电量少、加工方便对材料要求低，造价低廉生产、使用、设计、制造技术成熟装置系统较简单缺点：转速受到限制结构复杂、易损件多、维修工作量大运转时有震动输气不连续、气体压力有波动当前第106页\共有143页\编于星期二\2点往复活塞式制冷压缩机作用:吸入、压缩和输送制冷剂蒸气，驱动循环进行。制冷压缩机的特点:温度变化范围大，气密性要求高。型号表示方法单级表示方法：双级表示方法：制冷剂：A为氨；F为氟利昂；传动方式：A为直接传动（可略）；B为皮带传动；Q为全封闭式当前第107页\共有143页\编于星期二\2点开启式活塞压缩机结构2F4.8型开启式制冷压缩机主要参数汽缸直径D48㎜行程S44.4㎜缸数Z2转速n500r/min相对余隙C2%左右使用制冷剂R12标准工况制冷量4186kJ/h配用电机功率1.1kw特点：行程与汽缸直径的比值较大，有较小的相对余隙容积和较高的排气系数，抽空性能较高，结构简单，检修方便，制造工艺较好。当前第108页\共有143页\编于星期二\2点全封闭式活塞制冷压缩机2FM4型全封闭式压缩机特点：运转平稳、振动小，对制冷剂的密封性好，不易泄漏、噪音低。当前第109页\共有143页\编于星期二\2点QF-21-93型全封闭滑管式制冷压缩机采用滑管滑块结构代替连杆活塞结构当前第110页\共有143页\编于星期二\2点旋转活塞式制冷压缩机QXW旋转式制冷压缩机组成：汽缸、偏心轴、转子（滚筒）、滑板（分隔叶片）、排气阀、弹簧、外壳等。特点：零部件少，结构简单；易损零件少，运行可靠；没有吸气阀片，余隙容积小，输气系数较高；在相同的冷量情况下，压缩机体积小、重量轻、运转平衡；加工精度要求较高；密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大。当前第111页\共有143页\编于星期二\2点2.热交换设备

制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备

当前第112页\共有143页\编于星期二\2点冷凝器与蒸发器换热器用来实现冷、热流体之间热量交换的设备。基本换热器分别称：冷凝器、蒸发器、蒸发-冷凝器冷凝器将压缩机升压排出的制冷剂过热蒸气冷却冷凝成液体冷凝器的类型立式：用水量多，水质可差

壳管式卧式：水质要好，水温低

水冷式套管式：小型水冷系统淋水式：用水少，水质可差，空气干燥类型

蒸发式：用水少，空气干燥自然对流式

风冷式强制对流式当前第113页\共有143页\编于星期二\2点冷凝器结构立式壳管式冷凝器卧式壳管式冷凝器套管式及浸水式当前第114页\共有143页\编于星期二\2点翅片式冷凝器

丝管式冷凝器汽车空调冷凝器蛇炮(套管式冷凝器）风冷式冷凝器其他类型冷凝器冷凝器选用原则：取决于当地的水温、水质、水量、气候等自然条件和制冷剂的种类。实际工程中要根据工艺要求和各种类型冷凝器的特点及适用范围，综合比较衡量后来决定较合理的选用方案。当前第115页\共有143页\编于星期二\2点1）冷凝器

用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的热焓排放到高温热源。冷凝器按冷却方式空气冷却式冷凝器中根据管外空气流动方式空气冷却式水冷式蒸发冷却式自然对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器当前第116页\共有143页\编于星期二\2点自然对流空气冷却式冷凝器1-肋片2-传热管3-上封板4-左端板5-进气集管6-弯头7-出液集管8-下封板9-前封板10-通风机11-装配螺钉空气强制对流冷凝器当前第117页\共有143页\编于星期二\2点氨卧式壳管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器当前第118页\共有143页\编于星期二\2点2）蒸发器

蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。

当前第119页\共有143页\编于星期二\2点蒸发器作用制取和输出冷量蒸发器的类型

立管式冷却液体的蒸发器双头螺旋管式卧式壳管式蛇形盘管式类型机械吹拂式冷却空气的蒸发器自然对流

选用原则依据制冷剂、载冷剂的种类、供冷方式

当前第120页\共有143页\编于星期二\2点冷却空气的蒸发器空气自然对流时多采用光盘管结构空气强制对流时采用翅片管结构壳管式沉没式

冷却液体（水或其它液体载冷剂）的蒸发器当前第121页\共有143页\编于星期二\2点结构双头螺旋管式翅片式蒸发器板管式蒸发器粘结式蒸发器丝管式蒸发器立管式蒸发器自然对流式当前第122页\共有143页\编于星期二\2点卧式满液式蒸发器结构干式壳管蒸发器当前第123页\共有143页\编于星期二\2点空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式a)蒸发器b)绕片管c)套片管1-传热管2-肋片3-挡板4-通风机5-集气管6-分液器当前第124页\共有143页\编于星期二\2点3.节流机构

节流机构是实现制冷循环系统必须的四个基本组成部件之一，安装在冷凝器与蒸发器之间。作用为：对制冷剂的流动起调节作用，使来自冷凝器的高压液态制冷剂压力降低控制进入蒸发器的制冷剂质流率当前第125页\共有143页\编于星期二\2点热力膨胀阀与毛细管热力膨胀阀原理利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽过热度的变化调节供液量应用氟利昂系统中广泛使用（与非满液式蒸发器配合使用）作用：节流降压，调节供液量节流原理当前第126页\共有143页\编于星期二\2点2）手动膨胀阀（节流阀、调节阀）通常与其它控制元件配合使用，一般只在短时期内使用，例如在冷冻初期辅助送液，或者在自动膨胀阀出故障时作为旁路备用阀。只有氨制冷系统或试验装置中使用。作为备用阀装在旁通管路上，以备应急或检修自动膨胀阀时使用。

3）定压膨胀阀

从保持蒸发压力恒定为目的，自动调节蒸发器供液量。其结构原理是：由设定弹簧力和蒸发压力产生的流体压力之差提供