制冷技术课件

制冷技術第1講

緒論一、基本概念製冷：利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低於周圍環境的溫度，並使之維持在這一低溫的過程。實質：將熱量從被冷卻對象中轉移到環境中★製冷≠冷卻製冷機：實現製冷所需的機器和設備。

特點：必須消耗能量——電能、機械能等製冷劑：製冷機中把熱量從被冷卻介質傳給環境介質的內部迴圈流動的工作介質。製冷迴圈：在製冷機中，製冷劑周而復始吸熱、放熱的流動迴圈。

二、製冷方法液體汽化製冷：利用液體氣化吸熱原理。如：蒸汽壓縮式製冷、吸收式製冷、蒸汽噴射式製冷氣體膨脹製冷：將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫後的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從而製冷。熱電製冷：利用某種半導體材料的熱電效應。三、製冷技術分類

按照製冷溫度大小，分為三類：普通製冷：t＞－120℃深度製冷：－120℃＞t＞－253℃超低溫製冷：t＜－253℃

空調用製冷技術屬於普通製冷。四、發展概況1934年美國人波爾金斯試製成功了第一臺以乙醚為工質、閉式迴圈的蒸汽壓縮式製冷機。1830～1930，主要採取NH3、HCS、CO2、空氣等作為製冷劑；1930～1990，主要採用氟里昂作為製冷劑；1990～，積極尋找無污染的製冷劑，替代氟利昂。五、製冷技術的應用空調工程食品工程：冷庫、家用冰箱、冰櫃、冷藏陳列櫃等；機械與電子工業：工業的許多生產過程需要在低溫下進行；農業：種子貯存以及育苗等；醫療衛生事業：血漿、疫苗及某些特殊藥品的低溫保存；國防工業和現代科學：人工降雨；在高寒地區使用的發動機、汽車、常規武器的環境模擬試驗等。六、製冷技術的研究目的減少能耗，如充分利用太陽能、地熱能等；合理選擇和利用製冷劑；提高製冷機的機械熱力性能。七、本課程的主要內容製冷原理及相應的製冷迴圈；製冷工質(製冷劑和載冷劑)的性質及選擇；蒸汽壓縮製冷的概念、理論、原理、習題、設備、設計、安裝等。制冷技術第2講

蒸汽壓縮式製冷的基本原理一、熱力學基本定律熱力學第一定律：能量守恆和轉換定律熱力學第二定律：能量貶值原理不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化。

二、理想迴圈

1-2等熵壓縮T0→Tk

耗功w12-3等溫壓縮吸熱qk=Tk（sa-sb）3-4等熵膨脹Tk→T0

做功w24-1等溫膨脹放熱q0=T0（sa-sb）1.逆卡諾迴圈兩個恒溫熱源兩個等溫過程兩個等熵過程2.迴圈結果

從被冷卻介質吸熱q0（單位製冷量）；向冷卻介質放熱qk；迴圈淨耗功w0＝w1－w2＝qk－q0

3.製冷係數

大小只取決於兩個熱源的溫度；T0↗或Tk↘ε↗三、逆卡諾迴圈難以實現：

濕蒸汽區域內進行濕壓縮設備：蒸發器無傳熱溫差冷凝器無傳熱溫差壓縮機無摩擦運動膨脹機不經濟，且難以加工四、有傳熱溫差的製冷迴圈

Tk’

—

冷卻介質的溫度T0’

—

被冷卻介質的溫度逆卡諾迴圈：1’-2’-3’-4’-1’Tk—

冷凝器中製冷劑的溫度T0—

蒸發器中製冷劑的溫度有傳熱溫差的迴圈：1-2-3-4-1耗功量增加：陰影面積製冷量減少：1-1’-4’-4-1

熱力完善度：工作於相同溫度間的實際製冷迴圈的製冷係數與逆卡諾迴圈製冷係數的比值。

η＝ε/εc≤1η的大小反映了實際製冷迴圈接近逆卡諾迴圈的程度。

有傳熱溫差的製冷迴圈的製冷係數小於逆卡諾迴圈的製冷係數。制冷技術第3講

蒸汽壓縮式製冷的理論迴圈一、理論迴圈1.迴圈組成：壓縮機：等熵壓縮；冷凝器：等壓放熱；節流閥：絕熱節流，等焓；蒸發器：等壓吸熱而製冷。

2.“四大件”作用壓縮機：“心臟”，壓縮和輸送製冷劑蒸汽；節流閥：節流降壓，並調節進入蒸發器的製冷劑流量；蒸發器：吸收熱量（輸出冷量）從而製冷；冷凝器：輸出熱量。3.迴圈特點（對比逆卡諾迴圈）幹壓縮代替了濕壓縮：

壓縮機吸氣狀態為幹飽和蒸汽節流閥代替了膨脹機：簡化了設備，但會造成節流損失二、壓焓圖等壓線—水平線等焓線—垂直線等幹度線—濕蒸汽區域內等熵線—向右上方傾斜等容線—向右上方傾斜等溫線—垂直線（未）→水平線（濕）

→向右下方彎曲（過）三、理論迴圈的壓焓圖壓焓圖的作用：確定狀態參數表示熱力過程分析能量變化四、熱力計算單位品質製冷量q0：1kg製冷劑在蒸發器內從被冷卻物體吸收的熱量。

q0＝h1－h5＝h1－h4單位容積製冷量qv：壓縮機每吸入1m3製冷劑蒸汽（按吸氣狀態計），在蒸發器中所產生的製冷量。

qv＝q0/v1＝（h1－h5）/v1單位冷凝負荷qk

：1kg製冷劑在冷卻和冷凝過程中放出的熱量。

qk＝h2－h4單位理論壓縮功w0：壓縮機每壓縮輸送1kg製冷劑所消耗的壓縮功。

w0＝h2－h1四、熱力計算製冷係數ε0：

熱力完善度η

：

四、熱力計算制冷技術第4講帶液體過冷、蒸汽過熱、回熱系統蒸汽壓縮式製冷迴圈一、液體過冷1.基本概念液體過冷：液體製冷劑的溫度低於其壓力所對應的飽和液體溫度。過冷度：液體過冷溫度和其壓力所對應的飽和液體溫度之差。過冷迴圈：具有液體過冷的迴圈稱為液體過冷迴圈。2.過冷迴圈1-2（壓縮機）：等熵壓縮；2-3（冷凝器）：等壓放熱；3-3’（過冷器）：等壓傳熱；3’-4（節流閥）：等焓節流；4-1（蒸發器）：等壓吸熱

一、液體過冷3.實現方法冷凝器後裝過冷器；設計，選型時，適當增大冷凝器面積；製冷系統中設置回熱器，採用回熱迴圈。一、液體過冷4.熱力分析單位製冷製冷量：q0＝h1－h5’單位理論壓縮功：w0＝h2－h1

單位品質製冷量提高耗功量不變製冷係數增大一、液體過冷二、蒸氣過熱1.基本概念蒸氣過熱：製冷劑蒸汽溫度高於其壓力對應的飽和溫度。過熱度：蒸汽過熱後的溫度和同壓力下飽和溫度的差值。過熱迴圈：具有蒸汽過熱的迴圈稱為蒸汽過熱迴圈。有效過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質，產生有用的製冷效果。有害過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質以外，無製冷效果。二、蒸氣過熱2.過熱迴圈1’-2（壓縮機）：等熵壓縮；2-3（冷凝器）：等壓放熱；3-4（節流閥）：等焓節流;4-1（蒸發器）:等壓吸熱

；1-1’（過熱）：等壓傳熱二、蒸氣過熱3.實現方法蒸發器面積大於設計所需面積（有效）；蒸發器與壓縮機間的連接管道吸取外界環境熱量而過熱（有害）；連接管道吸取被冷卻對象的熱量而過熱（有效）；系統中設置回熱器（有害過熱，但有過冷過程伴隨）。

二、蒸氣過熱4.熱力分析（1）有害過熱分析：單位壓縮功增加單位製冷量不變單位冷凝負荷增大進入壓縮機的製冷劑比容增大壓縮機的排氣溫度升高4.熱力分析（2）有效過熱分析：對迴圈是否有益與製冷劑性質有關。（3）實際運行中：希望有適當的過熱度。氨過熱度5～8℃，氟利昂一般取可採取較大的過熱度。二、蒸氣過熱三、回熱迴圈1.回熱迴圈冷凝後的製冷劑液體與蒸發後的製冷劑蒸氣進行熱交換，實現液體過冷蒸氣過熱的製冷迴圈。2.實現方法：系統中設回熱器。

三、回熱迴圈3.迴圈過程1’-2（壓縮機）：等熵壓縮；2-3（冷凝器）：等壓放熱冷凝；3-3’（回熱器）：等壓放熱過冷；3’-4（節流閥）：等焓節流；4-1（蒸發器）：等壓吸熱製冷；1-1’（回熱器）：等壓吸熱過熱。三、回熱迴圈4.熱力分析單位壓縮功增加；單位製冷量增加；回熱迴圈不一定能提高製冷係數；氨不採用回熱迴圈；回熱適合在氟製冷系統中使用。三、回熱迴圈5.優點利於壓縮機運行，防止液擊；提高壓縮機輸氣係數；改善低溫下壓縮機的潤滑條件。制冷技術第5講蒸汽壓縮式製冷實際迴圈一、實際迴圈的特點

壓縮機內非絕熱、可逆過程；存在傳熱溫差，過程不可逆；改善迴圈：吸氣過熱和過冷節流、回熱迴圈；系統存在節流損失

；系統存在流動損失；系統存在不凝性氣體。

二、實際迴圈的熱力計算

1.確定工作參數蒸發溫度t0：空氣：t0＝t空氣2－（8～10℃）水或鹽水：t0＝t水2－（4～6℃）冷凝溫度tk：空氣：tk＝t空氣1＋15℃

水：tk＝t平均水溫＋（5～7℃）蒸發式冷凝器：

tk＝夏季室外計算濕球溫度＋（8～15℃）過冷溫度tgl：tgl＝t3’=tk－（3～5℃）

壓縮機吸氣溫度tgr：氨：tgr=t1’＝t0＋（5～8℃）氟利昂（回熱迴圈）：tgr=t1’≤15℃二、實際迴圈的熱力計算

2.繪製壓焓圖

3.進行熱力計算二、實際迴圈的熱力計算

三、製冷迴圈性能影響因素

1.蒸發溫度的影響降低蒸發溫度：單位製冷量減少；壓縮機吸氣溫度變大；單位壓縮功增大；製冷係數減小。

2.冷凝溫度的影響提高冷凝溫度：單位製冷量減少；單位壓縮功增大；製冷係數減小。三、製冷迴圈性能影響因素

制冷技術第6講

製冷劑和載冷劑一、製冷劑定義：

在被冷卻對象和環境介質之間傳遞熱量，並最終把熱量從被冷卻對象傳給環境介質的製冷機中進行製冷迴圈的工作物質。

二、製冷劑的選擇要求：對環境的親和友善。熱力學性質滿足製冷迴圈。

具有良好的物理化學性質。來源廣，易制取。

1.對環境的親和友善。1）臭氧衰減指數ODP：表示物質對大氣臭氧層的破壞程度。應越小越好，ODP=0則對大氣臭氧層無害。2）溫室效應指數GWP：表示物質造成溫室效應的影響程度。應越小越好，GWP=0則不會造成大氣變暖。

一些氟利昂的ODP值和GWP值2.熱力學性質滿足製冷迴圈。1）具有較大的製冷工作範圍：臨界溫度高、標準蒸發溫度低、凝固溫度低。2）具有適當的工作壓力和壓縮比：蒸發壓力：最好接近且稍高於大氣壓力。冷凝壓力：不宜過高，一般不超過1.2～1.5Mpa。壓縮比：≠3，且不宜過大。3）單位品質和單位體積製冷量均大：q0大：獲取相同的製冷量時，可減少製冷劑的迴圈量。qv大：壓縮機尺寸小，設備小，可減少材料消耗和投資。4）絕熱指數低：可減少耗功率，降低排氣溫度，利於潤滑。3.具有良好的物理化學性質。1）流動性好（粘度小，密度小）：可減少流動阻力損失，降低能耗，縮小管徑，減少材料消耗。2）傳熱性好：可減少傳熱面積。3）安全性好：高溫下不分解、不燃、不爆，無毒。

（一些製冷劑的安全分類）

（製冷劑的毒性指標）（製冷劑的易燃易爆特性）4）化學穩定性好：對金屬和非金屬材料不腐蝕。5）溶油性：溶油性差：製冷劑和潤滑油易分離，t0穩定；易產生油膜影響傳熱。

溶油性好：潤滑好，不易有油膜，傳熱好；但易引起t0升高。6）溶水性：溶水性差：在節流閥處，蒸發溫度低於0℃時，游離態的水便會結冰而發生“冰堵”。氟利昂難溶於水。溶水性好：不會發生“冰堵”，氨易溶於水，但氨溶於水中易腐蝕金屬。4.來源廣，易制取。

三、製冷劑類型及命名四大類(製冷劑的標準符號表示)：無機化合物烴類鹵代烴混合溶液1.無機化合物NH3、CO2、H2O。

命名：R7****為分子量

例：NH3——R717CO2——R744H2O——R7182.鹵代烴（氟利昂）分子式：CmHnFxClyBrz

（滿足2m+2=n+x+y+z）1）命名法1：RM-1(為0時略)N+1xBz（z為0時與B一起略）例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl——R22

一溴三氟甲烷分子CF3Br——R13B1

三氟三氯乙烷分子C2F3Cl3——R1132.鹵代烴（氟利昂）2）命名法2：表示含氯原子的氟利昂對大氣臭氧層的破壞作用CFC——氯氟化碳，不含氫，公害物，嚴重破壞臭氧層，禁用；例：CF2Cl2——R12——CFC12CFCl3——R11——CFC11HCFC——氫氯氟化碳，含氫，低公害物質，屬於過渡性物質；例：CHF2Cl——R22——HCFC22HFC——氫氟化碳，不含氯，無公害，可作為替代物，待研究開發。例：C2H2F4——R134a——HFC134a3.烴類（碳氫化合物）

烷烴類：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;鏈烯烴類：乙烯C2H4，丙稀C3H6；◆烷烴類命名方法與氟利昂相同：（丁烷例外，為R600）

CH4——R50，C2H6——R170，C3H8——R290；◆烯烴類命名方法：R後先寫上“1”，再按氟利昂方法：

C2H4——R1150，C3H6——R1270;4.混合溶液

由兩種(或以上)製冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物。

A共沸溶液：固定p下蒸發或冷凝時，t0、tk不變，氣、液相組分相同。命名：R5****為發現的順序：R500、R501、R502…….R509等。

B非共沸溶液：固定p下蒸發或冷凝時，t0、tk變，氣、液相組分不同。

命名：R4****為發現的順序：R400、R401、R402、….R507等。

四、常用製冷劑水H2O（R718）

氨NH3（R717）氟利昂（部分製冷劑使用範圍）

五、載冷劑定義

將製冷裝置的製冷量傳遞給被冷卻介質的媒介物質。

六、載冷劑選擇要求1.

工作溫度範圍內始終呈液態，不凝固、不汽化；2.

無毒、無刺激性，環保、安全，腐蝕性小；3.

比熱大，同樣品質則載冷量大，傳熱性好；4.

流動性好，密度小，粘度小，流動阻力小；來源廣泛，價低易得。

七、載冷劑類型及常用載冷劑1.水：空調系統中常用，但只能做0℃以上的載冷劑。2.鹽水溶液：NaCl、CaCl2、MgCl2

3.有機物及其水溶液甲醇、乙二醇、丙三醇。

制冷技術第7講製冷系統的供液方式一、直接膨脹供液一、直接膨脹供液1）方式：通過膨脹閥直接向蒸發器供液。2）特點：

◆供液的動力來自於系統內部的壓力差；

◆供液不均，宜在單一節流控制單一蒸發回路中採用；

◆蒸發器為單一通道，盤管長度受限；3）適用範圍：主要用於氟利昂系統和成套製備空調冷凍水或低溫鹽水的氨系統；生活服務性小冷庫。二、重力供液二、重力供液1）方式：利用製冷劑液柱的重力來向蒸發器供液。2）特點：◆供給蒸發器的為製冷劑液體，且便於均勻供液；◆回氣帶液滴，壓縮機吸入前仍要經過氨液分離器；◆氨液分離器液面相對穩定，便於實現液面自控；◆蒸發壓力受液柱影響，盤管越長，影響越大；◆分離器要高出蒸發器一定高度，一般，高出最高盤管0.5～2m；3）適用範圍:小型氨製冷系統三、液泵供液三、液泵供液

1）方式：利用液泵向蒸發器供液。

2）特點：

◆供液量為實際蒸發量的3～6倍，製冷效果好；

◆供液量充分，回流過熱度小，可以提高壓縮效率和製冷係數；

◆製冷系統動力增加1%～1.5%；

3）適用範圍：大中型冷庫，人工冰場等制冷技術第8講蒸氣壓縮式製冷系統組成一、氨系統

1）主要設備：壓縮機、水冷冷凝器、蒸發器、膨脹閥；

2）輔助設備：油分離器、貯液器、氣液分離器、集油器、不凝性氣體分離器、緊急泄氨器

3）流

程：製冷劑系統，油系統，空氣分離系統，泄氨系統，水系統二、氟利昂系統

1）主要設備：壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥；

2）輔助設備：油分離器、貯液器、乾燥篩檢程式、回熱器。

3）流程：壓縮機將氟利昂蒸气進行壓縮，高壓氣體經油分离器將所攜帶的潤滑油進行分離，然後進入冷凝器被冷凝成液體。液體氟利昂由冷凝器下部出液管經乾燥篩檢程式、電磁閥，然後流經回熱器，被來自蒸發器的低溫蒸汽進一步冷卻後，進入膨脹閥節流降壓，然後送入蒸發器吸熱汽化。汽化後的低溫蒸气，經過回热器提高過熱度後，被壓縮機吸入重新壓縮。

三、製冷系統實例

（一）冷藏冷凍裝置：

1、直冷式電冰箱：製冷系統

冷卻方式

2、冷藏陳列櫃

3、螺旋帶式凍結裝置

4、臥式平板凍結器（二）制冰機：

1、桶式快速制冰機

2、管狀制冰機

3、片冰機

三、製冷系統實例

（三）空調：

1、分體壁掛式空調

2、落地式空調室內機

3、熱泵式窗機：系統

工作過程

4、熱泵式壁掛空調機

5、轎車空調裝置

6、客車空調裝置

7、火車空調裝置

三、製冷系統實例

（四）冷藏運輸：

1、冷藏集裝箱

2、冷藏車

3、鐵路保溫車廂（五）其他應用：

1、除濕機

2、低壓生產乾冰

3、高壓生產乾冰

4、低溫試驗箱制冷技術第9講活塞式製冷壓縮機構造製冷壓縮機類型類型氣密特徵容量範圍（KW）主要用途特點容積式往復式活塞連杆式

開啟

0.4～120冷凍、空調、熱泵機型多，易生產，價廉，容量中等

半封閉

0.75～45冷凍、空調

全封閉

0.1～15冷藏庫、車輛

活塞斜盤式開啟

0.75～2.2轎車空調專用高速，小容量旋轉式轉子式開啟

0.75～2.2車輛空調高速，小容量全封閉

0.1～5.5冷藏庫、冰箱、車輛渦旋式開啟

0.75～2.2車輛空調、熱泵高速，小容量全封閉

2.2～7.5空調螺杆式單螺杆開啟

100～1100熱泵壓比大，可替代小容量往復式壓縮機，價昂半封閉

22～90熱泵、車輛雙螺杆開啟

30～1600車輛空調半封閉

55～300熱泵速度式離心式單級

90～1000冷凍、空調適用於大容量多級一、作用

吸入、壓縮和輸送製冷劑蒸氣，驅動迴圈進行

二、型號表示方法

1)單級表示方法：

製冷劑：A為氨；F為氟利昂；傳動方式：A為直接傳動（可略）；B為皮帶傳動；Q為全封閉式

2)雙級表示方法：

壓縮機型號舉例：

三、結構1、類型：開啟式半封閉式封閉式三、結構2、配件：主軸曲軸連杆活塞活塞銷活塞環閥片氣缸蓋三、結構

活塞拆裝

活塞圖片

連杆拆裝

連杆圖片

曲軸拆裝

曲軸圖片

氣閥工作過程

氣缸工作過程

壓縮機工作過程

三、結構3、工作原理

活塞連杆式

活塞斜盤式

4、結構組成

制冷技術第10講活塞式製冷壓縮機性能

一、工作過程

1）理想工作過程：

4-1：吸氣過程（下止點）

1-2：壓縮過程

2-3：排氣過程（上止點）

完成一個迴圈，壓縮機對製冷劑所做的功可用面積41234表示。一、工作過程

2）實際工作過程：

①壓縮機的結構上，不可避免地會有餘隙容積；

②吸、排氣閥門有阻力；

③壓縮過程中，氣缸壁與氣體之間有熱量交換；

④氣閥部分及活塞與氣缸壁之間有氣體的內部洩漏。二、工作參數

①氣缸工作容積Vg：理想工作過程下，曲軸每旋轉一圈，壓縮機一個氣缸所吸入的低壓氣體的體積。（D為氣缸直徑，S為活塞行程）

二、工作參數

②理論輸氣量：在理想條件下，壓縮機在單位時間內由氣缸輸送的氣體品質。（n為氣缸數，z為轉數）二、工作參數

③實際輸氣量：在實際運行中，壓縮機在單位時間內由氣缸輸送的氣體品質。

VR=MR•v1

二、工作參數

④容積效率（輸氣係數）：製冷壓縮機的實際輸氣量VR與理論輸氣量Vh的比值。

輸氣係數影響因素：餘隙容積；吸、排氣閥阻力氣缸壁與製冷劑熱交換壓縮機內部洩漏經驗公式：（m為多變指數）三、性能

1、製冷量：

2、壓縮機理論耗功率：

3、壓縮機指示功率：

指示效率ηi：單位理論壓縮功與實際條件下壓縮單位制品質製冷劑所消耗的功之比三、性能

4、壓縮機摩擦功率：運轉時克服機械摩擦消耗的功率。摩擦效率ηm：指示功率與軸功率的比值。一般取0.8～0.9。

5、壓縮機軸功率：機械效率（總效率）ηk，可反映壓縮機在某一工況下運行的各種損失，ηm＝0.65～0.75。

6、壓縮機配用電動機的功率：三、性能

7）能耗指標性能係數COP：指一定工況下製冷壓縮機的製冷量與所消耗功率的比值，可用來評價壓縮機運轉時的經濟性。制冷技術第11講螺杆式、離心式、回轉式製冷壓縮機

一、螺杆式製冷壓縮機1.類型：

單螺杆

雙螺杆

2.工作原理：

3.結構組成：二、轉子式製冷壓縮機1.

結構組成

2.工作原理三、渦旋式製冷壓縮機

1.

結構組成

2.

工作原理

3.工作過程

四、離心式製冷壓縮機

1.

工作原理

2.

結構組成制冷技術第12講冷凝器一、冷凝器的作用

將壓縮機升壓排出的製冷劑過熱蒸氣冷卻冷凝成液體。二、冷凝器的類型

立式：用水量多，水質可差殼管式臥式：水質要好，水溫低水冷式套管式：小型水冷系統淋水式：用水少，水質可差，空氣乾燥類型

蒸發式：用水少，空氣乾燥自然對流式風冷式強制對流式三、結構立式殼管式冷凝器三、結構2.臥式殼管式冷凝器

冷凝器水路方式

三、結構3.冷凝器圖片翅片式冷凝器

絲管式冷凝器

蛇炮(套管式冷凝器)

風冷式冷凝器

汽車空調冷凝器

四、熱力計算1.選用原則：取決於當地的水溫、水質、水量、氣候等自然條件和製冷劑的種類。實際工程中要根據工藝要求和各種類型冷凝器的特點及適用範圍，綜合比較衡量後來決定較合理的選用方案。2.傳熱面積的確定：

1）基本傳熱方程式：

2）傳熱面積：

3）水冷式的冷卻水流量：

制冷技術第13講蒸發器一、蒸發器的作用制取和輸出冷量。二、蒸發器的類型

滿液式臥式殼管式冷卻液體的蒸發器直立管式冷水箱螺旋管式

冷風機——幹式蒸發器類型

冷卻空氣的蒸發器排管螺旋式新型速凍裝置隧道式

三、結構滿液式臥式殼管式冷水箱幹式蒸發器蒸發器圖片

翅片式蒸發器

絲管式蒸發器

粘結式蒸發器

板管式蒸發器

螺旋蒸發器

四、熱力計算1.選用原則：依據製冷劑、載冷劑的種類、供冷方式。2.傳熱面積的確定：

1）基本傳熱方程式：

2）傳熱面積：

五、提高蒸發器傳熱效率1.氨製冷系統，應定期排油；2.適當提高載冷劑流速；3.及時清除載冷劑側水垢；4.冷庫中應定期除霜；5.防止蒸發溫度過低，避免結冰。

制冷技術第14講節流機構一、節流機構的作用節流降壓，調節供液量。

節流原理二、節流機構類型1.手動膨脹閥（節流閥、調節閥）

2.浮球膨脹閥

3.熱力膨脹閥

4.毛細管

1.手動膨脹閥（節流閥、調節閥）只有氨製冷系統或試驗裝置中使用。作為備用閥裝在旁通管路上，以備應急或檢修自動膨脹閥時使用。

2.浮球膨脹閥◆原理：根據滿液式蒸發器的液面變化來控制蒸發器的供液量，可控制蒸發器的液面高度，同時節流降壓。◆應用：廣泛使用於氨製冷系統中◆分類：直通式和非直通式（根據節流後的液體製冷劑是否通過浮球室）◆特點：直通式：結構簡單，但由於液體的衝擊作用引起殼體內液面波動較大，使調節閥的工作不太穩定，容易失靈。非直通式（廣泛應用）：工作穩定，液面穩定，但構造及安裝複雜。

3.熱力膨脹閥◆原理：利用蒸發器出口處製冷劑蒸汽過熱度的變化調節供液量。

◆應用：氟利昂系統中廣泛使用（與非滿液式蒸發器配合使用）。3.熱力膨脹閥◆分類：內平衡式和外平衡式（1）內平衡式

適用：壓降低、蒸發器流程短及阻力小的製冷設備。原理：利用蒸發壓力、感溫包內壓力和彈簧力的變化來控制閥孔開啟度。（2）外平衡式適用：蒸發器壓力損失較大的系統。3.熱力膨脹閥◆選配與安裝①選配時膨脹閥製冷量應大於蒸發器製冷量②閥體應儘量接近蒸發器，以及調節和拆修都比較方便的部位；③閥體應垂直安裝，其位置高於感溫包的位置；④膨脹閥前應裝篩檢程式；⑤感溫包安裝在蒸發器出口吸氣管道水準部分，並且要用沒有吸濕性的材料充分隔熱；3.熱力膨脹閥◆熱力膨脹閥常見故障分析與排除

①壓縮機運轉時，膨脹閥不能開啟供液；

②壓縮機啟動後，膨脹閥很快被堵塞，造成吸入壓力迅速降低。

③膨脹閥進液口段結霜。

④膨脹閥“噝噝”作響。

⑤膨脹閥供液量時多時少。

⑥膨脹閥關閉不嚴或無法關閉。4.毛細管◆原理：節流，利用孔徑和長度變化產生壓力差，控制製冷劑流量。◆應用：主要用於熱負荷較小的家用製冷器具中，同時要求製冷系統有比較穩定的冷凝壓力和蒸發壓力，如空調、冰箱。◆特點：一般用銅管，結構簡單，製造方便，價格便宜，不易產生故障，且壓縮機停止運行後，冷凝器和蒸發器的壓力可以自動達到平衡，減輕了再次啟動時電動機的負荷；但對製冷劑流量的調節能力很低。

制冷技術第15講輔助設備一、油分離器1、作用：分離製冷劑中攜帶的潤滑油

2、類型：

過濾式

油分離器類型

洗滌式

離心式

填料式

3、結構：一、油分離器一、油分離器二、空氣分離器1、作用：將排出氣體中的製冷劑蒸汽冷凝下來並予以回收2、類型：立式、臥式套管式3、立式結構及工作原理：4、臥式結構：

三、氣液分離器◆作用：將製冷劑蒸汽與製冷劑液體進行分離◆分類：主要為氨液分離器機房用：分離蒸發器來的低壓蒸汽中的液滴，避免壓縮機濕壓縮；庫房用：分離由節流閥來的混合蒸汽中的氣體，只讓氨液進入蒸發器，兼分配液體。

四、貯液器（貯液桶）◆類型：按用途和工作壓力分：高壓貯液器、低壓迴圈貯液器、排液桶按外形分：立式和臥式

結構：高壓貯液器

低壓迴圈貯液器

五、集油器◆作用：收集並放出潤滑油；◆位置：與油分離器、冷凝器、貯液器、蒸發器等設備相連。

六、篩檢程式和乾燥器◆篩檢程式：氣體篩檢程式：壓縮機吸氣管路上或壓縮機吸氣腔；液體篩檢程式：調節閥或自動控制閥前的液體管路上。◆乾燥器：只在氟利昂系統中使用，吸附水分，防止冰塞。位置：冷凝器（或貯液器）與熱力膨脹閥之間。特點：常與篩檢程式結合做成乾燥篩檢程式，既乾燥又過濾。◆結構：

七、安全保護裝置1.緊急泄氨器：緊急情況時，快速排掉貯液器、蒸發器中的氨液。2.安全閥：防止設備壓力過高發生危險。八、自控裝置與自動調節1.電磁閥（1）作用：自動接通或切斷製冷系統的供液管路，廣泛用於如冷藏箱、空調器等所匹配的氟利昂製冷機中。（2）位置：冷凝器與蒸發器間的管路上裝有，可控制液體管路的啟閉。（3）結構

八、自控裝置與自動調節2.電磁四通換向閥（1）作用：控制、改變製冷劑流量，使系統由製冷工況向熱泵工況轉變。（2）應用：主要用於熱泵型家用空調器。

（3）結構八、自控裝置與自動調節3.壓縮機的保護（1）排氣壓力保護(高壓保護)

目的：保護壓縮機的排氣壓力不超壓。（2）吸氣壓力保護（低壓保護）蒸發壓力過低後果：蒸發溫度降低，使製冷機在不必要的低溫下工作，會浪費電能，有時也會使液體載冷劑凍結。故吸氣壓力也必須嚴格控制，保持在一定壓力以上。（3）油壓保護

制冷技術第16講

雙級蒸氣壓縮製冷一、單級蒸氣壓縮局限性：

1.冷凝壓力↔tk↔環境溫度、冷卻介質溫度蒸發壓力↔t0↔用戶要求（製冷系統的用途）2.用戶要求蒸發溫度↘→蒸發壓力↘→壓縮比（pk/p0）↗

壓縮機輸氣係數下降；3.pk/p0增大導致→壓縮機排氣溫度升高，潤滑條件變壞；耗功增加，製冷量下降，製冷係數降低。二、單級蒸氣壓縮條件：

1.氨製冷系統：pk/p0≤8；最低蒸發溫度＝-25℃；2.氟利昂製冷系統：pk/p0≤10；蒸發溫度＝-37℃

三、雙級蒸氣壓縮工作原理壓縮過程分兩階段進行:

低壓級壓縮高壓級壓縮蒸發壓力—→中間壓力—→冷凝壓力1.來自蒸發器的低溫製冷劑蒸氣（壓力為Po）先進入低壓級壓縮機，在其中壓縮到中間壓力Pm

2.經過中間冷卻器冷卻（分為兩種情況－－中間完全冷卻為飽和蒸氣和中間不完全冷卻為過熱蒸氣）3.再進入高壓級壓縮機，將其壓縮為冷凝壓力Pk，排入冷凝器中四、雙級蒸氣壓縮類型單機雙級：一臺壓縮機，氣缸一部分為高壓級，一部分為低壓級。雙機雙級：兩臺壓縮機，分別為高壓級和低壓級。一級節流：供液的製冷劑液體直接由冷凝壓力節流至蒸發壓力。二級節流：一級節流至中間壓力，二級節流至蒸發壓力。中間完全冷卻：將低壓級的排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。中間不完全冷卻：未將排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。

五、雙級蒸氣壓縮工作工程

1.一級節流中間完全冷卻五、雙級蒸氣壓縮工作工程

2.

一級節流中間不完全冷卻五、雙級蒸氣壓縮工作工程

3.

二級節流中間完全冷卻五、雙級蒸氣壓縮工作工程

4.二級節流中間不完全冷卻五、雙級蒸氣壓縮工作工程

5.二級節流，帶中溫蒸發器的中間完全冷卻六、雙級蒸氣壓縮熱力學計算

1.

一級節流中間完全冷卻——氨系統

工作原理

壓焓圖1）單位品質製冷量：q0＝h1－h8kJ/kg2）單位容積製冷量：qv＝q0/v1kJ/m33）單位冷凝熱負荷：qk＝h4－h5kJ/kg4）低壓級單位理論壓縮功：w0d＝h2－h1kJ/kg5）高壓級單位理論壓縮功：w0g＝h4－h3kJ/kg6）低壓級製冷劑的品質流量：MRd＝Q0/q0kg/s7）高壓級製冷劑的品質流量：8）製冷係數：六、雙級蒸氣壓縮熱力學計算2.

一級節流中間不完全冷卻——氟利昂系統

工作原理

壓焓圖1）單位品質製冷量：q0＝h1－h8kJ/kg2）單位容積製冷量：qv＝q0/v1kJ/m33）單位冷凝熱負荷：qk＝h4－h5kJ/kg4）低壓級單位理論壓縮功：w0d＝h2－h1kJ/kg5）高壓級單位理論壓縮功：w0g＝h4－h3kJ/kg6）低壓級製冷劑的品質流量：MRd＝Q0/q0kg/s7）高壓級製冷劑的品質流量：

8）製冷係數：

六、雙級蒸氣壓縮熱力學計算中間壓力的確定：適宜的中間壓力可獲得最佳的運行經濟性。

R717：φ＝0.95～1R22：φ＝0.9~0.95制冷技術第17講

複疊式蒸氣壓縮製冷一、複疊式壓縮原因

1.雙級壓縮製冷的局限性：

①雙級壓縮製冷的製冷溫度受制冷劑凝固點的限制不能太低。

②雙級壓縮製冷受蒸發壓力過低的限制。

③雙級壓縮受迴圈壓力比的限制。2.解決方法：採用低溫製冷劑。低溫製冷劑在常溫下無法冷凝成液體，因此採用另一臺製冷裝置與之聯合運行，為低溫製冷劑迴圈的冷凝過程提供冷源，降低冷凝溫度和壓力。即為複疊式製冷。

二、複疊式壓縮工作原理

複疊式壓縮製冷系統通常由兩個單級壓縮迴圈組成，之間用蒸發冷凝器聯繫起來：高溫部分：採用中溫製冷劑，蒸發器為低溫部分冷凝器中的製冷劑冷凝服務。低溫部分：採用低溫製冷劑，蒸發器為用戶製冷。

工作原理

壓焓圖三、複疊式壓縮機原理

兩個單級複疊系統組成的製冷機原理三、複疊式壓縮機原理

2.三個單級複疊系統組成的製冷機原理三、複疊式壓縮機原理

3.生產乾冰的複疊式製冷機原理三、複疊式壓縮裝置結構組成

四、各種蒸氣壓縮式製冷方式的比較

製冷迴圈

使用原因應用溫度範圍應用溫度範圍單級壓縮

一般製冷製冷劑製冷劑單級壓縮

壓縮比過大5℃～－30℃5℃～－30℃單級壓縮

制低溫一種一種制冷技術第18講

製冷機房一、瞭解機房設計任務1.空調用冷凍站：總製冷量，冷凍水供水、回水溫度

2.冷藏庫製冷系統：冷藏量，凍結能力二、收集機房設計原始資料

冷負荷資料：來源隨製冷工藝的不同而異，如空調用冷凍站，其冷負荷由空調計算提供。同時要瞭解用戶要求的供冷方式（直接、間接）。水質資料：冷卻水水源的水質資料：渾濁度、含鐵量、PH值、水溫、供水情況等。氣象資料：最高、最低溫度，大氣壓力、大氣相對濕度等；地質資料：通常由土建專業提供。設備資料：各種設備的主要性能、技術規格、技術參數、設備外形圖、安裝圖、出廠價格等。主要材料資料：保溫材料、各種管材的技術性能、規格、價格等。工廠發展規劃資料三、確定系統總製冷量Q0

考慮：用戶實際需要的製冷量

製冷系統本身和供冷系統的損失量

A為冷損失附加係數：直接供冷A＝5％～7％

間接供冷

A＝7％～15％

四、確定製冷劑種類和系統形式

一般根據系統總製冷量、冷凍水量、水溫及使用條件確定：1.

製冷劑的確定Q0＞350kw，間接供冷或對衛生、安全無特殊要求時：宜用氨；Q0＜350kw，對衛生安全有特殊要求或直接供冷：宜用氟利昂。2.

系統形式的確定採用多臺壓縮機時，採用並聯系統還是單機臺系統。一般製冷量較大，連續供冷時間長，自動化要求較高的系統應採用多機組並聯。3.

供冷方式：根據工程的實際需要來確定直接供冷：冷藏庫間接供冷：大中型機制空調用製冷系統五、確定系統設計工況

1.

冷凝溫度：由冷卻介質溫度及傳熱溫差確定2.

蒸發溫度：由冷卻對象的溫度及傳熱溫差確定3.

過冷溫度：比冷凝溫度低3～5℃4.

吸氣溫度：氨系統：過熱度5～10℃

氟系統：吸氣溫度＜15℃5.工況確定後，即可繪製壓焓圖，進行迴圈熱力計算，為選設備提供原始數據

六、選擇壓縮機及其配用電機

1.選擇原則：壓縮機型式、台數、壓縮級數的選擇大中型冷凍站：一般離心式或螺杆式中小型冷凍站：一般活塞式2.壓縮機製冷量計算——選配壓縮機：（三種方法）

①

由理論輸氣量計算

②

由冷量換算公式計算

③

由壓縮機特性曲線確定3.壓縮機軸功率的計算——得出電機功率在選配電機七、選配冷凝器、蒸發器

1.選擇類型2.計算冷凝器、蒸發器傳熱面積，計算後應加上10％～15％的裕度，確定冷凝器、蒸發器型號3.計算換熱介質（冷卻水、冷凍水）用量，設計水系統八、選配製冷系統輔助設備

1.

油分離器2.

貯液器3.

集油器4.

空氣分離器5.

緊急泄氨器6.

篩檢程式和乾燥器7.

回熱器九、製冷機房的佈置

1.製冷機房位置盡可能靠近冷負荷中心，力求縮短輸送管道；氨製冷機房應考慮到氨製冷劑的易燃易爆特性。2.大中型機房內主機宜與輔助設備及水泵分間佈置，可單設泵房；3.壓縮機一般情況下不少於兩臺，佈置成對稱或有規律的形式。壓縮機的所以壓力錶、溫度計等儀錶，均應設置在操作時便於觀察的地方，通常使其面向主要操作通道；4.

立式冷凝器一般均裝在室外，距外牆一般不宜超過5m；臥式冷凝器一般裝在室內；蒸發式冷凝器一般佈置在製冷站屋頂上；5.蒸發器位置應盡可能靠近壓縮機，以縮短吸氣管，減少壓力降；6.

設備間的淨間距要求。十、製冷劑管路的設計

1.

管道佈置2.

管徑確定3.

阻力損失計算十一、工程製圖

1.設備佈置平面圖2.設備佈置剖面圖3.製冷系統圖制冷技術第19講

製冷系統管道設計一、製冷系統管道

1.製冷劑管道：氨或氟里昂

2.載冷劑管道：水或鹽水

3.冷卻水管道：水

4.潤滑油管道：製冷劑及潤滑油

二、製冷劑管道設計----氨系統1.管材：無縫鋼管2.管道連接：管與管焊接，管與管件法蘭連接

3.密封材料：普通橡膠4.管徑確定：

1）公式法：

2）圖表法：根據工況條件，確定選用的計算圖表。再根據配管設計時的工況負荷量和管子當量長度，確定設計管道的公稱直徑。

三、製冷劑管道設計----氟利昂系統1.管材：紫銅管：Dg<25mm

無縫鋼管：Dg≥25mm

2.管道連接：焊接、法蘭連接、螺蚊連接

3.密封材料：丁腈橡膠4.管徑確定：先選擇計算圖表，再根據設計工況製冷能力和管子當量長度，以及蒸發溫度，確定設計管道的管徑。

四、製冷劑管道基本佈置原則1.

保證各蒸發器充分供液；2.

避免壓力損失過大；3.

防止液態製冷劑進入壓縮機；4.

防止壓縮機潤滑不足；5.應考慮操作和檢修方便，適當注意整齊。五、氨管道的佈置要求1.總要求：系統安全運行，方便操作檢修，經濟合理，使用氨用儀錶。2.重力供液水準管不能上凸下凹，防止“氣囊”“液囊”。3.管道坡度和坡向要求：一般坡向與製冷劑流向一致,注意氨吸氣管逆向；坡度的建立靠管架進行調整。六、氟里昂管道的佈置要求1.總要求：氟利昂系統應保證回油良好，管道設計時應注意帶油問題。有坡度的管道，都坡向製冷劑流動的方向。

2.吸氣管

1）吸氣管應有不小於0.01的坡度，坡向壓縮機，以便於回油。

2）蒸發器高於壓縮機時，其回氣管應先向上彎曲至蒸發器的最高點，再向下通至壓縮機。

3）多臺壓縮機並聯運行時，曲軸箱上應