建筑冷热源素材2.docx

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建筑冷热源素材2

●根据示功图计算容积效率ηv，i

往复式压缩机的示功图

设汽缸的余隙容积为Vc（m3），吸排汽阻力分别为Δp1、Δp2（kPa）。

由示功图得

ηv，i=（V1-V4）/Vcy

V1=（p1-Δp1）（Vcy+Vc）/p1

V4=

ηv，i=

C=

●实际容积效率

实际上，有的容积损失未能反映在示功图上，如吸汽被预热和泄漏，分别用预热系数λp与气密性系数λl来衡量，实际容积效率为

ηv=ηv，iλpλl

高速、多缸往复式压缩机（η≥720r/min，C=0.03～0.04）ηv的经验公式

ηv=0.94-0.085

双级压缩制冷系统中低压级压缩机的ηv为

ηv=0.94-0.085

小型全封闭压缩机的ηv

小型全封闭压缩机的容积效率

●往复式压缩机的制冷量

●往复式压缩机指示功率和指示效率

压缩机对制冷剂做功所耗的功率称指示功率（kW或W）。

1kg制冷剂所耗的功称单位质量指示功（单位指示功）Wi（kJ/kg或J/kg），它总是大于理想压缩过程的单位绝热功Wad（kJ/kg或J/kg）。

用指示效率ηi衡量实际压缩过程与理想压缩过程接近程度，ηv定义为

往复式压缩机的指示效率

指示功率为

绝热功率

●往复式压缩机的轴功率与轴效率

传递到压缩机主轴上的功率称轴功率（kW或W），它由指示功率和摩擦功率（含油泵功率）（kW或W）组成。

摩擦功率用机械效率ηm来估计，它定义为

ηm

压缩机的轴功率

ηs=ηiηm

ηs称为轴效率或等熵效率。

往复式压缩机的ηs=0.65～0.78。

压缩机配用电机的功率需考虑传动效率ηd和一定裕量，电机功率为

若电机的效率为ηmo，压缩机实际消耗的功率——输入功率（kW或W）为

对于封闭式压缩机，ηd=1，则为

ηe=ηiηmηmo

ηe称压缩机电能效率，对封闭式压缩机也即为等熵效率ηs。

●往复式压缩机的制热量

开启式压缩机

封闭式压缩机

●压缩机的性能系数

以轴功率计

以输入功率计

以输入功率计的COP又称能效比EER（Energyefficiencyratio）

制热性能系数

●往复式压缩机的性能曲线

某往复式压缩机的制冷性能曲线

某往复式压缩机制热量性能曲线

●名义工况

中性活塞式制冷压缩机名义工况（摘自我国标准GB10874）

工况名称

制冷剂

蒸发温度（℃）

吸汽温度（℃）

冷凝温度（℃）

过冷温度（℃）

低冷凝压力

高冷凝压力

低冷凝压力

高冷凝压力

高温

R22

7

18

43

55

38

50

中温

R22

R717

-7

18

1

35

55

—

30

50

—

低温

R22

R717

-23

5

-15

35

55

—

30

—

小型全封闭制冷压缩名义工况（摘自我国标准GB10079）

工况名称

蒸发温度（℃）

吸汽温度（℃）

冷凝温度（℃）

液体温度（℃）

环境温度（℃）

高温

7.2

35

54.4

46.1

35±3

低温

-15

15

30

25

35±3

热泵中压缩机的名义工况（摘自美国ARI标准）

类别

蒸发温度（℃）

冷凝温度（℃）

吸汽温度（℃）

液体温度（℃）

空气源（高温制热）

-1.1

43.3

4.4

35

空气源（低温制热）

-1.5

35

-3.9

26.7

水源（制冷与制热）

7.2

48.9

18.3

40.6

3.4螺杆式压缩机

●双螺杆压缩机的结构

双螺杆压缩机就称螺杆式压缩机，有开启式、半封闭式和全封闭式三类。

开启式螺杆式压缩机

螺杆式压缩机的转子

●螺杆式压缩机的工作过程

螺杆式压缩机的工作过程

螺杆式压缩机运行时汽缸内需喷油，其作用是：

（1）冷却；

（2）密封；（3）润滑；（4）推动油活塞（调节排汽量）。

●螺杆式压缩机的容积效率与轴效率

容积效率与压缩机的工况、结构、转速、制冷剂等有关。

一定结构的压缩机主要与压缩比有关。

R22螺杆式压缩机的轴效率与容积效率

轴效率

螺杆式压缩机的能量损失有：

蒸气在机内高速流动，泄漏，喷油，吸汽过热，机械摩擦等引起的能量损失。

除此之外，还有一项这种压缩特有的损失——内压力比Π与系统压力比不一致引起的能量损失。

内压力比与内容积比的关系为

Π=φn

螺杆式压缩机的p-V图

Πp1>p2或Πp1p2的情况额外功耗更多。

●螺杆式压缩机的能量调节

滑阀能量调节原理示意图

●单螺杆压缩机

半封闭单螺杆式压缩机结构图

半封闭单螺杆式压缩机工作过程

3.5滚动转子式压缩机

●结构与工作原理

全封闭立式滚动转子式压缩机

转子在汽缸内滚动2周完成吸汽—压缩—排汽过程。

●能量调节

（1）变速调节常采用电源变频，改变电机转速

（2）旁通调节

全封闭滚动转子式压缩机旁通调节

双缸滚动转子式压缩机旁通调节原理图

3.6涡旋式压缩机

●结构与工作原理

全封闭涡旋式压缩机结构图

涡旋式压缩机的工作过程

●能量调节

（1）变速调节

（2）脉冲宽度调节

涡旋式压缩机脉冲宽度调节原理图

电磁阀得电开启——压缩机卸载

电磁阀失电关闭——压缩机正常负载运行

设控制周期20s，电信号脉冲宽度6s（卸载），则一个周期内排汽量为14/20=0.7=70%。

（3）旁通调节

3.7离心式压缩机

●压缩机的结构

半封闭离心式压缩机剖面图

●压缩机需要的能量头和功率

lgp-h图上单级离心式压缩机压缩过程

设离心式压缩机的制冷剂流量为（kg/s），则压缩机的内功率（W或kW）为

内功率由两部分组成——可逆的多变压缩消耗的功率和内部损失消耗的功率

单位质量可逆的多变压缩功（称多变能量头）wp（J/kg或kJ/kg）为

内部损失用多变效率ηp来估算，ηp为

内部损失也可用等熵效率ηs来估算，ηs为

wp=（h2s-h1）ηp/ηs

压缩机轴功率还需考虑摩擦损失，通常用机械效率ηm来估计，因此轴功率（W或kW）为

●叶轮提供的能量头

压缩机对制冷剂进行多变压缩的能量由叶轮所提供。

叶轮提供的能量与叶轮的结构有关。

叶轮中的速度图

叶轮提供的理论能量头wth（J/kg）为

wth=u2c2u-u1c1u

当c1u≈0时

上述能量头中主要用多变压缩，一小部分损失了，用水力效率ηh来估计，因此

u2↑，叶轮提供的能头↑，u2提高是有限制的。

受两个因素制约：

（1）材料强度要求，u<300m/s。

（2）气体动力特性要求，马赫数Mu2不太大。

Mu2=u2/a1

a1=

R=8341/μ

分子量μ愈大，a1愈小，允许的u2就小。

●离心式压缩机的特性曲线

因为

因此有

离心式压缩机特性曲线

D—设计点；M—最大流量点；S—喘振点

●离心式压缩机能量调节

（1）导叶调节

离心式压缩机导叶调节的特性曲线

调节范围40%～100%

（2）转速调节

离心式压缩机转速调节的特性曲线

调节范围60%～110%

（3）热气旁通调节

在低负荷作辅助调节。

3.8冷凝器

●冷凝器

冷凝器

●水冷式冷凝器

（1）壳管式冷凝器

有立式与卧式两类。

建筑常用的是卧式。

卧式壳管式冷凝器结构示意图

适用于大、中、小型系统中。

（2）套管式冷凝器

套管式冷凝器

适用于小型系统中。

（3）焊接板式冷凝器

焊接板式冷凝器

适用于小型系统中

●风冷式汽凝器

建筑冷热源中常用的是强迫对流式风冷冷凝器

风冷式冷凝器

●蒸发式冷凝器

按风机位置有吸入式和压送式两大类。

蒸发式冷凝器结构示意图

盘管/填料型蒸发式冷凝器

●冷凝器比较

建筑用冷水机组（提供冷冻水）4种冷凝器方案：

A——水冷式冷凝器+冷却塔

B——水冷式冷凝器，用江、河、湖水

C——蒸发式冷凝器，与压缩机分开设置

D——风冷式冷凝器，与压缩机等组成一体机

方案

A

B

C

D

系统紧凑性

水泵能耗

冷凝温度

制冷剂充注量

耗水量

差

大

较高

较少

少

差

大

低

较少

大

紧凑

小

较低

较多

少

很紧凑

—

高

较少

—

●冷凝器选择计算

冷凝器选择计算是确定传热面积A（m2）。

对于水冷式和风冷式冷凝器

其中冷凝器热负荷（W）为

传热系数k（W/（m2·℃））采用推荐值，见《建筑冷热源》表3-4。

平均温差

水冷式、风冷式冷凝器制冷剂和冷却介质的温度沿传热面变化

冷凝器冷却介质的流量（kg/s）用下式计算：

对于蒸发式冷凝器

蒸发式冷凝器制冷剂和冷却介质的温度变化

hc、hai分别为与tc对应饱和空气比焓和入口空气比焓（kJ/kg），ke，u（kg/（cm2·s））采用推荐值，见《建筑冷热源》表3-4。

3.9蒸发器

●蒸发器种类

蒸发器

●液体冷却器

（1）壳管式

壳管式蒸发器结构示意图

建筑冷源中应用普遍的一种蒸发器。

（2）水箱式

水箱式蒸发器

（3）焊接板式蒸发器

结构与焊接板式冷凝器一样。

●直接蒸发式空气冷却器

直接蒸发式空气冷却器

空调用空气冷却器的结构：

铜管串整张铝肋片；排数3～8排；片距2～3mm。

迎面风速2～3m/s。

分液器——保证每一路的质量流量相等，汽液比例相同。

3种典型分液器结构示意图

●蒸发器选择计算

蒸发器的选择计算是确定传热面积A（m2）。

当已知蒸发器的制冷量，则

式中——被冷却液体（水、乙二醇水溶液）或空气的质量流量，kg/s；

c——被冷却液体的比热，J/（kg·℃）；

t1、t2——被冷却液体进、出蒸发器的温度，℃；

h1、h2——被冷却空气进、出蒸发器的比焓，J/kg。

平均温差

传热系数K（W/（m2·℃））采用推荐值，见《建筑冷热源》表3-5。

3.10节流机构

●手动膨胀阀

手动膨胀阀和阀芯形式

●浮球膨胀阀

氨用低压浮球膨胀阀的结构及安装示意图

高压浮球膨胀阀结构示意图

●热力膨胀阀

外平衡式热力膨胀阀的结构与工作原理图

●电子膨胀阀

电动式膨胀阀工作原理图

电磁式和脉冲调节式膨胀阀工作原理图

●毛细管

内径约为0.6～2.5mm，长度约为0.5～5m的紫铜管。

3.11其他辅助设备

●油分离器

油分离器分离油的方法：

（1）过滤、阻挡

（2）利用惯性原理

（3）利用离心力的作用

（4）利用冷却的方法

卧式油分离器

●液体分离器

卤代烃用液体分离器

氨液分离器及其应用原理图

●储液器

高压储液器——储存高压液体

低压储液器——储存节流后的液体

排液桶——对蒸发器进行热气除霜时收集液体

卧式储液器

●回热器

盘管式回热器

●经济器

经济器

●过滤器与干燥器

卤代烃用液体过滤器

干燥过滤器

第4章制冷剂、冷媒和热媒

4.1制冷剂的热力学性质

●压力

制冷剂的压力水平用标准沸点来区分。

标准沸点——标准大气压（101.3kPa）下的沸点

几种制冷剂标准沸点和不同温度下