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蒸汽制冷
蒸汽压缩式制冷概述

  蒸汽压缩式制冷概述 蒸气制冷是诈欺某些低沸点的液态制冷剂正在分歧 压力下汽化时吸热的性子来实行人工制冷的。 正在制冷技 术中,蒸发是指液态制冷剂抵达欣喜时造成气态的历程。液 态造成气态务必从外界接收热能技能实行,是以是吸热过 程,液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度,凝固是指 蒸汽冷却到等于或低于饱和温度,使蒸汽转化为液态。 正在平素生涯中,咱们不妨观测到很众蒸发吸热的外象。好比, 咱们正在手上擦少许酒精,酒精很速蒸发,这时咱们感触擦酒 精一面响应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂 F—12 液体喷洒 正在物体上时,咱们会看到物体外面很速结上一层白霜,这是 由于 F—12 的液体喷到物体外面登时吸热,使物体外面温度 急速消浸(当然这是不适用的制冷技巧,制冷剂 F—12 不行回 收和轮回利用)。目前少许医疗机构采用的冷冻疗法即是诈欺 了这一道理。 蒸气压缩式制冷是诈欺液态制冷剂汽化时 吸热,蒸汽 凝固时放热的道理举行制冷的。 一、制冷 轮回 压缩机是保障制冷的动力,诈欺压缩机加添体例内 制冷剂的压力,使制冷剂正在制冷体例内轮回,抵达制冷宗旨。 入手压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体,然后压 缩成高温高压气体送冷凝器;高压高温气体经冷凝器冷却后 负气体冷凝变为常温高压液体;当常温高压液体流入热力膨 胀阀,经节减成低温低压的湿蒸气,流入蒸发器,从方圆物 体吸热,源委风道体例使空调房间温度冷却下来,蒸发后的 制冷剂回到压缩机中,又反复下一个制冷轮回,从而实行制 冷宗旨。 二、制冷剂正在制冷体例中状况 从压缩机出 口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷体例高压侧;这一段 的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特质 是:制冷剂向方圆境遇放热被冷凝为液体,制冷剂流出冷凝 器时,温度消浸变为过冷液体。 从膨胀阀出口到进入压 缩机的回气这一段称为制冷体例的低压侧,其压力等蒸发器 内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状 态,正在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气渐渐变为汽态制冷 剂。到了蒸发器的出口,制冷剂的温度回升为过热气体状况。 过冷液态制冷剂通过膨胀阀时,因为节减影响,由高压消浸 到低压 (但不消磨功、外界没有热换取);同时有少一面液态 制冷剂汽化,温度随之消浸,这种低 压低温制冷剂进入蒸 发器后蒸发(汽化)吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压 缩机,并通过压缩机进入下一个制冷轮回。 三、制冷量 正在制冷轮回中,轮回活动的每千战胜冷剂从被冷却物体接收 的热量叫做单元重量制冷量,用符号 q 显露,单元是 kcal/kg, 单元重量制冷量是显露制冷轮回成效的一个异常参数,这由 制冷剂的性子,轮回温度等要求决断,蒸发温度越低,冷凝 温度越高,其值越小,反之越大。 制冷装配的产冷量是单 位时分内从被冷却物体接收并正在冷凝器中放掉的热量,用符 号 Q 显露,单元是 kcal/kg。Q 值的巨细等于冷重量流量 G 与单元重量制冷量 q 的乘积,即: Q=G·q 正在现实职责 中,有时为了便利的获取制冷量的约略揣度也可通过下式计 算 Q=L·(t2 -t1 ) 式中 L 轮回风量,(t2 -t1 )为进 出风温度差。 正在日本、欧美等邦度制冷量常用冷吨来外 示,但日本冷吨与美邦冷吨正在数值上略有分别,正在日本,产 冷量的单元用日本冷吨, 1 日冷吨显露 1000 克 0oC 的水 正在 24 小时内制成 0oC 的冰所消磨的冷量: 1 日冷吨= 3320kcal/h 1 美冷吨=3024Lcal/h 常用制冷量的 单元换算: 1KW=860kcal/h(大卡/小时) 1kcal/h= 3.968BTU/h(英热单元/小时) 四、制冷剂 制冷剂是 举行制冷轮回的职责物质。 (一)对制冷剂的央浼 理 思的制冷剂央浼化学性子是无毒、无刺激性气息、对金属腐 蚀影响小、与润滑油不起化学响应,不易燃烧、不易爆炸、 而且央浼制冷剂有精良的热力学性子,即正在大气压力下它正在 蒸发器内的蒸发温度要低、蒸发压力最好与大气压左近;制 冷剂正在冷凝器中、冷凝温度对应的压力要适中,单元制冷量 要大,汽化热要大,而液体的比热要小,气体的比热要大。 央浼制冷剂的物理性子:凝集温度要低、临界温度要高 (最 好高于境遇温度),导热系数和放热系数要大,比重和粘度要 小,透露性要小。 (二)制冷剂的品种 制冷剂品种 良众,现实行使时可按照制冷剂类型,蒸发温度、冷凝温度 和压力等热力学要求以及制冷兴办的利用所在来商量。制冷 剂可分为四类:即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂和共沸 溶液。 1、无机化合物制冷剂有氨、水和二氧化碳等; 2、碳氢化合物制冷剂有乙烷、丙烯等; 3、氟里昂(FREON) 是十九世纪三十年代入手利用的一种制冷剂,比氨晚 60 年 驾御,它是饱和碳氢化合物的卤族(氟、氯、溴)衍生物的总 称,或者说是由氟、氯和碳氢化合物构成的。目前行为制冷 剂用的厉重是甲烷(CH4)和乙烷(C2H6 )中的氢原子、总共或 一面被氟氯溴的原子代替而造成的化合物,除名称而外,化 学分子式轨则了氟里昂各品种其余缩写代号。 ①氟里昂 的缩写代号把不含氢原子的氟里昂分子化合物的开端数编 为 1,乙烷编为 11,丙烷(C3H8 )编为 21,然后写上氟原子 数。比如 F—12,称为二氯二氟甲烷,分子式 CF2CL2 中有 一个碳原子,不含氢为甲烷。故开端数编为 1,又有 2 个氟 原子,故编写成 F—12。 ②把含氢的甲烷衍生物数字首 位定为 l,再加上氢原子数目为开端数。然后写上氟原子例 如 F—22(CHF2CL)又叫一氯二氟甲烷,由于甲烷是 1,氢原 子数为 1,相加为 2,又有氟原子数为 2,因此缩写成 F—22。 4、共沸溶液是由两种以上制冷剂构成的同化物。蒸发和冷 凝历程也不辨别。就像一种制冷剂相似。目前适用的有 R500、 R502 等。与 R22 比拟其压力稍众,制冷才能正在较低温度下 降低 13%驾御。另外正在好像蒸发温度和冷凝温度下。压缩机 的排气温度较低。可能放大单组压缩机的利用温度周围,所 以起色前景看好。 闭于制冷剂对大气境遇的污染题目, 这是联系到人类矫健和保存的大事,也是咱们公共协同重视 的题目。众年来良众专家为此举行了长远咨议,一种新的 CFC 替换品,不光对大气臭氧层损耗潜值(ODP)为零,更重 要的是制冷剂排放入大气对温室效应的直接影响形成环球 变暖潜值(GwP)方面也务必适合央浼。臭氧层败坏,仍然成 为环球普通体贴的境遇中心题目,邦际社会永诀于 1985 年 和 1987 年同意了《维持臭氧层维也纳左券》和《闭于消磨 臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,中邦于 1991 年出席了《蒙 特利尔议定书》邦际左券机闭,并愿意了消磨臭氧层物质的 驾驭时分外,即 R 12 和 R 22 的全体舍弃时分永诀于 2010 年和 2030 年。目前很众 R 12 和 R 22 的替换产物正接踵问 世,比如:R134a、R600aKLB、R407c 等等。它们的利用效 果和各项机能目标的比较,正正在通过实践室和现实使用不绝 得以反应,咱们坚信跟着时分的推移和科技不绝提高,机能 加倍卓异、更适合环保央浼、更具性价比竞赛才能的制冷剂 将会更众的行使于制冷空调行业当中。 (三)制冷剂的 利用与存放 百般制冷剂,物理化学性子各欠好像,正在不 同温度下,具有分歧的饱和压力,正在常温下,有的压力高, 有的压力低,但无论压力怎么,百般制冷剂钢瓶均为压力容 器,利用时要众加小心。因为百般制冷剂性子分歧,大大都 属于易爆物。正在钢瓶腐化未作检查,或碰到外界的遽然暴晒 或火源时,有发作爆炸的不妨,有的制冷剂依然有毒物。因 此,对制冷剂的存放、搬运、利用都务必小心。 无论何 种制冷剂用完后,应登时合上钢瓶阀门,正在检修体例时,如 果从体例中将制冷剂抽出压入钢瓶时,应取得敷裕的冷却, 并厉酷驾驭注入钢瓶的重量,决不行装满,通常不超越钢瓶 容积的 60%,让其正在常温下膨胀有必定余地。其余,正在用 卤素灯给制冷体例检漏时,遇颜色更正,确定漏点后,应立 即移开吸口,省得光气中毒。 五、制冷体例的构制及组 成 组成根本的制冷体例厉重有四大部件:压缩机、蒸发 器、冷凝器、膨胀阀。为了革新制冷体例的机能,抵达更好 的利用机能,平凡又有不少辅助器件:液体管途电磁阀、视 液镜、液体管道干燥过滤器、凹凸压力驾驭器等。 (一) 压缩机 压缩机按其构造分为三类:开启式、半封锁式、 全封锁式。目前大一面机房专用空调采用全封锁式压缩机, 唯有力博特空调一面型号采用半封锁式压缩机。 全封锁 制冷压缩机是一种压缩机与电动机一同,装配正在一个密闭铁 壳内造成的一个全体。从外观看唯有压缩机的吸排气管接头 和电动机的导线;压缩机壳分为上下两一面,压缩机和电动 机装入后,上下铁壳用电焊焊接成一体。寻常不行拆卸,因 此呆板利用牢靠。 正在全封锁制冷压缩机中,又有活塞型 压缩机和涡旋式压缩机。 正在近期坐蓐的机房专用空调系 统中,采用的压缩机均为全封锁涡旋式制冷压缩机。它的构 制厉重由下列各项构成:转动式进、出口阀门; 压力外接 口;内置式过载维持; 弹性机座;曲轴箱加热器;内置式 润滑油泵。 涡旋式制冷压缩机最大的益处是: 1、 构造容易:压缩机体仅需 2 个部件(动盘、定盘)就可代庖活 塞压缩机中的 15 个部件。 2、高效:吸气气体和变换处 理气体是辨别的,以删除吸气和经管之间的热传达,可能提 高压缩机的效能。涡旋压缩历程和变换历程都吵嘴常默默 的。 (二)蒸发器 1、蒸发器的分类: 蒸发器 按其被冷却的介质品种可分为冷却液体的蒸发器 (干式蒸发 器)和冷却气氛用的蒸发器(外冷式蒸发器)这两大类。 空 调体例所利用的蒸发器通常为冷却气氛的蒸发器。当制冷系 统的氟里昂液态进入膨胀阀节减后送入蒸发器,属于汽化过 程,这光阴必要接收大宗热量,使房间温度逐渐消浸、以达 到制冷及去湿成效。 2、A 型蒸发器 “A”型构造蒸 发器的益处是该构造具有较大的迎风面积和较低的迎面风 速以抗御逆风带水。蒸发器装备有 1/2”铜管铝翅片及不锈 钢凝固水盘,以利热量更好的传达。 蒸发器盘管分为众 途进入并作交叉支配,籍此将每个制冷体例都能遍布于盘管 迎风面上,当简单制冷体例运转时,显热制冷量可达总制冷 量的 55%—60%。 3、蒸发器的去湿效用 正在寻常制 冷轮回中,室内机电扇以寻常速率运转,提供安排气流以及 最经济的能量以满意制冷量的央浼。 (1)容易的除湿 效用 当必要除湿时,压缩机运转,但室内机马达转速降 低,平凡为原转速的 2/3,是以风量也删除了 1/3,通过 冷却盘管的出风温度造成过冷,发生精良的冷凝成效即加添 了除湿量。以此法加添去湿量带来的坏处有:当出风量删除 1/3,平凡正在几秒种之内出风温度消浸 2oC—3oC,当遽然 消浸温度速率抵达最大首肯值每 10 分钟消浸 1℃时,形成控 制牢靠性消浸;当出风量删除 1/3,过滤效能消浸,对调气 次数及透风量都有很大影响,形成室内驾驭精度消浸和温度 漫衍不服均;因为出风温度消浸,需接通电加热器以降低室 温,形成温度驾驭不切确和加添运转用度。 (2)特意 的去湿轮回 冷却绕组分为上、下两个一面,永诀为总冷 却绕组的 l/3 和 2/3。正在寻常冷却式样下,制冷工质流过 冷却绕组的两个一面。正在除湿式样下,常开电磁阀合上,这 样就把通向冷却绕组的上部绕组(1/3 一面)的氟里昂制冷剂 堵截了,总共氟里昂制冷剂都流向冷却绕组的下部绕组(2/ 3)一面。通过下部绕组的气氛的温度是很低的,平凡起码比 冷却轮回中的气氛消浸 3oC,因此加添了去湿成效,但其弊 端是总制冷量会减小和吸气压力消浸。 (3)旁途气体 调动器 正在“A”型蒸发器顶部安置一个旁途气体调动器, 正在寻常冷却式样下这个调动器是合上的,全面返回的气体都 要均匀地源委两个冷却绕组。当必要举行除湿操作时,旁途 气体调动器全体掀开,使 1/3 的返回气体旁途源委 A 框绕 阻的顶部而没有源委冷却,其余 2/3 的返回气体平均地通 过 A 框绕组,排出气体的温度被火速消浸,加添去湿成效。 此种去湿技巧的成效与特意的去湿轮回好像,不过其益处是 总制冷量将维系褂讪。 (三)冷凝器 冷凝器按其冷 却体式可分为三大类型:水冷式、风冷式、蒸发式及淋水式。 ①水冷式: 正在水冷式冷凝器中,制冷剂放出热量被冷却 水带走。冷却水可能一次流过,也可能轮回利用。当利用循 环水时,必要有冷却水塔或冷水池。水冷冷凝器有壳管式、 套管式、浸醉式等构造体式。 ②风冷式 正在风冷式冷 凝器中,制冷剂放出的热量被气氛带走。它的构造体式厉重 为若干组铜管所构成,因为气氛传热机能很差,故平凡都正在 铜管外加添肋片,以加添气氛侧的传热面积,同时采用透风 机来加快气氛活动,使气氛强制对流以加添散热成效。 ③蒸发式及淋水式: 正在这类冷凝器中,制冷剂正在管内冷 凝,管外同时受到水及气氛的冷却。 目进展口机房专用 空调的类型以风冷型为主。下面临风冷型冷凝器作具体叙 述。 风冷冷凝器采用 ?10 铜管,铝翅片构造,风机采用 可调速电机,以保障冷凝器正在冬季、夏令不妨平衡利用,也 使冷凝压力正在很冷,很热的境遇下不致蜕化太大。 风冷 冷凝器合用于境遇温度 -30oC — +40oC 周围之内,当境遇 温度较高时,将惹起冷凝器压力升高,这将由调速器的压力 传感机构感染到这种压力的蜕化,并将这种蜕化变动为输出 电压的蜕化,从而使电机转速发生蜕化以达调动强制对流效 果的宗旨。 当然,因为采用了无极调速的装配,那么这 种电机转速的蜕化是不妨卓殊腻滑过渡的。 机房专用空 调室外冷凝器正在出厂时仍然过调治及校验,但因为长途运输 或者永远利用中的活动,有时会闪现调速器的设定漂移现 象。若是闪现此情状可参相应型号的仿单恰当调治。 平凡室外机调治转速历程为:室外机高压压力正在 14kgf/cm2 驾御时风机起转,正在 20—24kgf/cm2 时抵达满负荷转速, 而正在 14—18kgf/cm2 时调速机能为最佳状况。 (四)热 力膨胀阀 1、热力膨胀阀的构造: 膨胀阀的顶部由 密封箱盖波纹薄膜感温包和毛细管构成一个密闭容器,内里 灌注氟里昂,成为感触机构,感触机构内灌注的制冷剂可能 与制冷体例的好像,也可能分歧,好比制冷体例用的是 F— 22,感温包可灌注 F—12 或 F—22,感温包用来感染蒸发器 出口的过热蒸汽温度,毛细管行为密封箱与感温包的相联 管,传达压力影响正在膜片上,波膜片是由一块 0.2mm 驾御的 薄合金片冲压成形,断面是海浪形的。受力后弹性形变机能 很好,调动杆是用来调治膨胀阀门的开启过热度,正在调试过 程顶用它来调动弹簧的弹力,调动杆向里旋时,弹簧压紧, 调动杆向外旋时,弹簧松开,传动杆顶正在阀针座与传动盘之 间传达压力,阀针座上装有阀针,用来开大或闭小阀孔。 2、热力膨胀阀的职责道理 膨胀阀通过感温包感染蒸发 器出口端过热度的蜕化,导致感温体例内 (感温体例是由感 温包、毛细管、传动膜片和传动波纹管这几种彼此连通的零 件所组成的密闭体例)充注物质发生压力蜕化、并影响于传动 膜片上.促使膜片造成上下位移,再通过传动片将此力传达 给传动杆而饱励阀针上下挪动,使阀门闭小或开大,起到降 压节减影响和主动调动蒸发器的制冷剂提供量并维系蒸发 器出口端具有必定过热度,得以保障蒸发器传热面积的敷裕 诈欺,以及删除液击冲缸外象的发作。 3、膨胀阀的种 类:(内平均、外平均) 影响于热力膨胀阀体内传动膜片 下部的压力为节减后的蒸发压力 (这一压力通过传动杆和传 动片的裂缝而进入膜片下一面空间)这种构造称为内平均式 膨胀阀。 影响于热力膨胀阀体内传动膜片下部的压力不 是节减后的蒸发压力,而是通过外接平均管将蒸发器出口端 的压力引入传动膜片下部空间构造的阀门、称为外平均式热 力膨胀阀。 与内平均式膨胀阀比拟,外平均式热力膨胀 阀的过热度要小得众,因此采用外平均式热力膨胀阀时,能 敷裕阐述蒸发器的传热面积的影响和降低制冷装配的成效, 正在蒸发器阻力较小、压力耗费不大的情状下,可选用内平均 式热力膨胀阀;当蒸发阻力较大,压力耗费比拟大或具有液 体分派器时,应选用外平均式热力膨胀阀。采用分派器的, 通常都选用外平均膨胀阀。 正在专用空调机中采用的平凡 是外平均式热力膨胀阀。热力膨胀阀虽只是一个很小的部 件,但它正在制冷体例中的影响必不成少,因此它与制冷压缩 机、蒸发器、冷凝器、并称为制冷体例四大部件。 (五) 制冷体例的其它辅件 1.液体管途电磁阀 液体管途 电磁阀正在制冷体例中可能受压力继电器、温度继电器发出的 脉冲信号造成主动驾驭。正在压缩机停机时,因为惯性影响以 及氟里昂的热力性子,使氟里昂大宗进入蒸发器,正在压缩机 再次启动时,湿蒸气进入压缩机吸入口惹起湿冲程,不易启 动,主要的光阴乃至将阀片击破。液体管途电磁阀的修树, 使这种情状得以避免。正在佳力争空调机体例中压缩机的启 动,也依赖于电磁阀,静止时电磁阀将凹凸压分为二个一面, 低压一面的较低压力低于低压压力驾驭器的开启值。因此压 缩机处于撒手状况。当压缩机必要启动时,通过电脑输出信 号接通电磁阀,当阀开启时,高压压力急速向低压开释,当 低压压力抵达低压驾驭器开启值时,压缩机技能启动。 2.视液镜 视液镜正在制冷体例中处于制冷电磁阀和干燥 过滤器之间,顾名思意,它是用来观测液体活动状况的,根 据气泡的众少可能行为制冷剂注入量的参考,按照视液镜颜 色可能看出体例内水份的含量。 3.液体管道干燥过滤 器: 平凡,液体管道干燥过滤器是不成拆卸的。内部采 用分子筛构造,不妨去除管道中的少量杂质水份等,起到净 化体例的宗旨。因管道正在焊接中会闪现氧化物,而且氟里昂 制冷剂的纯度也有所纷歧,因此咱们采用的氟里昂制冷剂都 央浼进口的。液体管道干燥过滤器闪现梗塞时,会惹起吸气 压力消浸,正在过滤器两头会闪现温差,如闪现这种情状,需 要改换过滤器。 4.凹凸压力驾驭器 正在制冷体例中 凹凸压力驾驭器是起维持影响的装配。高压维持是上限保 护,当高压压力抵达设定值时,高压驾驭器断开,使压缩机 接触器线圈开释,压缩机撒手职责,避免正在超高高压下运转 损坏零件。高压维持是手动复位,当压缩机要再次启动时, 需先按下复位按钮。当然,正在从头启动压缩机前,应先反省 出形成高压过高的来源,予以消弭后,技能使呆板运转寻常。 低压维持是为了避免制冷体例正在过低压力下运转而修树的 维持装配。它的设定分为高限和低限。它的驾驭道理是:低 压断开值便是上限一下限的压差值,从头开机值是上限值。 低压驾驭器是主动复位,因此央浼操作职员每每观测呆板的 运转情状,闪现报警时要实时经管,避免压缩机长时分一再 启停而影响寿命。