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1两个传热过程均为等压过程,但是具有传热温差2用膨胀阀代替膨胀机3蒸气的压缩在过热区进行,而不是在湿蒸气区内进行
制冷压缩机的作用是:
1、从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。
2、提高压力,将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气,以创造在较高温度(如夏季35℃左右的气温)下冷凝的条件。
3、输送并推动制冷剂在系统内流动,完成制冷循环。
节流阀的作用是将冷凝器或贮液器中冷凝压力下的液体制冷剂,节流后降至蒸发压力和蒸发温度,同时根据负荷的变化,调节进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发温度、冷凝温度不变时,改善制冷循环的性能参数:
过冷、回热,回收膨胀功,多级压缩(双级)
制冷压缩式制冷理论循环存在节流损失和过热损失,因此,采取措施减少这两种损失对于提高制冷系数、节省能量消耗非常重要。
采用再冷却液态制冷剂可以减少节流损失,采用膨胀机回收膨胀功可以降低所消耗的功率,而采用多级压缩可以减少过热损失。
对于同一种制冷剂,节流损失的大小,主要与节流前后制冷剂的温度差有关,温度差越小,节流损失越小。
使节流前的制冷剂液体进一步过冷,便减少节流损失。
蒸气压缩式制冷循环的改善:
1.制冷循环性能的改善措施:
(1)冷凝器的过冷
(2)过冷方法:
<
1>
增大冷凝器换热面积(程度有限),<
2>
冷凝器后加再冷却器
蒸气回热循环:
对氟里昂系统有利,对氨系统不利
复叠式制冷循环:
与多级压缩循环相比,可以获得更低的低温,两套独立制冷循环
(1)高温级制冷循环
(2)低温级制冷循环。
冷凝蒸发器
改善制冷循环的低温性能
复叠式(外复叠、内复叠)
改善制冷(热泵)循环的高温性能
跨临界(超临界)循环
6.双级压缩过程所需要的部件有哪些?
1.高压压缩机2.低压压缩机3.冷凝器4蒸发器5.中间冷却器6.膨胀阀
蒸气压缩式制冷的实际循环:
实际循环与理论循环的区别:
无论是亚临界还是跨临界制冷,其实际过程存在功热损失,不可逆过程.1压缩机内摩擦和传热2压缩机进、排气阀节流损失3部件、管道摩擦损失和传热
3.冷系数与热力完善度的含义?
热力完善度:
工作温度相同的实际制冷循环的制冷系数Ε与逆卡诺循环制冷系数`Ε_0`的比值,称为热力完善度,常用符号Η表示,即Η=`Ε/Ε_0`。
它可用来说明制冷循环接近工作温度相同的逆卡诺循环的程度,所以也是制冷循环的一个技术经济指标。
它与制冷系数的意义不同。
制冷系数与工作温度等许多因素有关,因此对于工作温度不同的制冷循环,只能根据循环的热力完善度的大小来判断循环的经济性的好坏。
冷系数:
制冷系数,也就是COP值=制冷量(KW)除以耗电量KW,COP值越高机组效率越高,用来衡量机组能效比。
4.说明冷凝温度与蒸发温度对制冷量的影响。
(1)制冷压缩机制冷量与蒸发温度、冷凝温度密切相关。
当蒸发温度降低,冷凝温度升高,制冷量将大幅度降低,主要表现在实际输气量的变化上,在较低的蒸发温度下,压缩机的吸气比容增大,在压缩机固有余隙容积的影响下使得实际输气量
。
这时压缩机会失去制冷能力。
(2)较低的蒸发温度和较高的冷凝温度会导致压缩机过高的排气温度。
由压-焓图可知,蒸发温度越低,通过吸气状态点的等熵线越趋于平坦,等熵线与冷凝压力等压线的交点的温度值越大,由于过高的排气温度使制冷剂和润滑油分解,部分润滑油碳化,这将严重影响压缩机的正常工作。
(3)蒸发温度降低冷凝温度升高,使得制取单位冷量的功耗大幅度增加,制冷装置的性能系数显著减小。
(4)随着.蒸发温度降低冷凝温度升高,冷凝压力与蒸发压力的差值
增大,甚至超过压缩机的限定工作条件,压缩机处于危险的工作状态,随时都可能发生事故。
对制冷剂的基本要求:
(一)热力学性质:
制冷效率高,压力适中,单位容积制冷能力大,临界温度高
(二)物理化学性质:
与润滑油的互溶性,导热系数、放热系数高,密度、黏度小,相容性好(三)环境友好性能:
综合考虑制冷剂的ODP、GWP和大气寿命,当其排放到大气层后对环境的影响符合国际认可条件。
(四)其他:
制冷剂应无毒,不燃烧,而且易购价廉。
在热力学方面的要求:
A.蒸发压力和冷凝压力
防泄漏要求:
标准蒸发温度(1大气压下,工质的饱和温度)较低
强度要求:
标准冷凝压力(常温下,工质的饱和压力)不宜过高
节能要求:
压缩比小,一般4~7之间
B.单位容积制冷能力
单位容积制冷量越大越好
对大中型设备要求高,小型设备要求较低
C.制冷剂临界温度高,凝固温度低,绝热指数小
在物理与化学方面的要求:
在物理化学方面的要求包括制冷剂的黏度小、导热系数高以及溶解性、吸水性、化学稳定性好,不腐蚀金属和橡胶,高温下不分解,不燃、不爆等。
在安全性方面的要求由于制冷剂在运行中可能泄漏,故要求制冷剂对人身健康无损害、无毒性和无刺激作用。
价格低廉
制冷剂的种类与命名:
按照制冷剂的标准蒸发温度,将其分为三类:
高温(低压)制冷剂中温(中压)制冷剂低温(高压)制冷剂
按照对臭氧层的影响,将其分为三类:
全卤化氯-CFCs不全卤化氯氟烃-HCFCs不全卤化氟烃化合物HFCs
制冷剂的种类:
1无机化合物:
氨、水、二氧化碳2卤代烃:
氟利3多元混合溶液:
共沸溶液(如:
R502)
近共沸溶液(如:
R410a)
非共沸溶液(如:
R407c)
4其他烃类:
乙烯、丙烯、环烃
CFC和HCFC对臭氧的破坏能力:
CFC,氯氟烃
性能稳定,可进入平流层
只要受紫外线照射方分解出Cl离子
对臭氧层破坏作用较大
HCFC,不完全卤化氯氟烃
相对不稳定,到达平流层前已经分解
对臭氧层破坏作用较小
HFC,不完全卤化氟烃化合物
不含氯原子对臭氧层无破坏作用
载冷剂的种类:
水(0℃以上)
盐水(Brine,0℃以下):
1氯化钠溶液2氯化钙溶液
乙二醇溶液(Glycol,0℃以下)
丙二醇溶液(0℃以下)
3氟利昂破坏臭氧层的原因?
所有的氟利昂都破坏臭氧层吗?
CCl3F®
(紫外线照射)®
CCl2F+Cl
Cl+O3®
ClO+O2
ClO+O®
Cl+O2
不会,HFC,不完全卤化氟烃化合物,不含氯原子对臭氧层无破坏作用
4载冷剂的基本要求?
(1)比热容大
(2)导热系数大(3)粘度和密度小(4)凝固点较低(5)化学腐蚀性小(6)无毒无臭,对人体无害(7)价格低廉
5载冷剂的种类?
(1)水(0℃以上)
(2)盐水(3)乙二醇溶液(Glycol,0℃以下)(4)丙二醇溶液(0℃以下)
1制冷压缩机的种类?
(1)按压缩原理有两大类:
溶剂型和速度型
容积型压缩机:
通过对运动机构作功,以减少压缩式容积,提高蒸气压力来完成压缩功能。
具体:
活塞式滚动活塞式滑片式单螺杆式双螺杆式涡旋式
速度型压缩机:
由旋转部件连续将角动量转换给蒸气,再将该动量转为压力。
离心机
2按工作的蒸发温度范围分类:
单级制冷压缩机
高温制冷压缩机:
10~10℃
中温制冷压缩机:
20~10℃
低温制冷压缩机:
45~20℃
3按密封结构形式分类
开启式压缩机:
开启式压缩机与原动机分为两体
封闭式压缩机:
采用封闭式的结构,把电动机和压缩机连成一整体
活塞式制冷压缩机:
按工作的蒸发温度范围分类:
单级制冷压缩机:
1高温制冷压缩机:
10~10℃2中温制冷压缩机:
20~10℃3低温制冷压缩机:
按密封结构形式分类:
(1)开启式压缩机:
开启式压缩机与原动机分为两体
(2)封闭式压缩机:
压缩机型号表示方法:
(1)
(2)(3)(4)
(1)缸数和缸径:
用阿拉伯数字表示,缸径单位为cm
(2)制冷剂:
R22,R134a等用F表示,R717用A表示
(3)行程:
用阿拉伯数字表示,单位mm
(4)冷凝压力:
高冷凝压力用G表示,低冷凝压力不表示
压缩机组型号表示方法:
(1)压缩机类别:
全封闭用Q表示,半封闭用B表示,开启式不表示
(2)压缩机型号
(3)使用电动机效率,用阿拉伯数字表示,单位为KW
(4)使用温度范围:
高温用G,中温用Z,低温用D表示
活塞式制冷压缩机的工作过程:
1.压缩过程通过压缩过程将制冷剂的压力提高。
当活塞从最下端位置1-1(称为内止点或下止点),移动到2-2位置时,开始排气。
制冷剂在气缸内从吸气时的低压升高到排气压力的过程称为压缩过程。
2.排气过程通过排气过程,制冷剂进入冷凝器。
直到活塞运动到最高位置3-3(称为外止点或上止点)时排气过程结束。
制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。
3.膨胀过程通过膨胀过程将制冷剂的压力降
低。
直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力,即将开始吸气过程时为止,此时活塞处于位置4-4。
活塞从3-3移动到4-4的过程称为膨胀过程。
4.吸气过程通过吸气过程,从蒸发器吸入制冷剂。
活塞从位置4-4向下运动时,吸气阀开启,低压气体被吸人气缸中,直到活塞到达下止点1-1的位置。
此过程称为吸气过程。
性能参数及计算:
(1)输气量及输气系数:
理论输气量:
假定压缩机有i个气缸,转速为n,则压缩机的理论输气量为:
实际输气量:
余隙系数(输气系数)的含义及影响因素?
比较涡旋式压缩机与活塞式压缩机的余隙系数。
余隙系数:
指往复式压缩机的余隙容积与活塞排量之比.通常可用容积系数v、压力系数p、温度系数T、泄漏系数L的乘积来表示,
主要影响因素有四个:
(1)气缸余隙容积的大小
(2)吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力
(3)吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀
(4)气缸内部的泄漏
容积效率总小于1(大于零,小于1),它的大小反映了压缩机气缸容积的有效利用程度。
影响它的主要因素有四个:
(1)气缸余隙容积的大小
(2)吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力(3)吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀(4)气缸内部的泄漏
单效溴化锂吸收式制冷机:
从吸收式制冷机的吸收器出来的溴化锂稀溶液,由溶液泵升压经溶液热交换器,被发生器出来的高温浓溶液加热温度提高后,进入发生器。
在发生器中受到传热管内热源蒸汽加热,溶液温度提高直至沸腾,发生器中蒸发出来的冷剂水蒸气向上经挡液板进入冷凝器,冷凝器的传热管内通入冷却水,所以管外冷剂水蒸气被冷却水冷却,冷凝成水,此即冷剂水。
冷剂水进入蒸发器后,由于压力降低首先闪蒸出部分冷剂水蒸气。
大部分冷剂水是聚集在蒸发器的水盘内的,然后由冷剂水泵升压后送入蒸发器的喷淋管中,经喷嘴喷淋到管簇外表面上,在吸取了流过管内的冷媒水的热量后,蒸发成低压的冷剂水蒸气。
蒸发出来的冷剂蒸汽经挡液板将其夹杂的液滴分离后进入吸收器,被由吸收器泵送来并均匀喷淋在吸收管簇外表的中间溶液所吸收,溶液重新变稀。
补充:
节流装置是制冷系统的制冷剂流量调节和节流降压的设备
热力膨胀阀的工作原理:
1控制目标:
蒸发器出口过热度,2驱动动力:
感温包内冷媒蒸气压力与信号压力【蒸发压力:
蒸发器入口压力(内平衡式)或蒸发器出口压力(外平衡式)】之差
内平衡式:
用蒸发器入口压力代表蒸发压力
外平衡式:
用蒸发器出口压力代表蒸发压力
内、外平衡式热力膨胀阀的应用范围:
沿程阻力较小的蒸发器,外平衡式:
适用于蒸发器出入口压力降大的情况:
盘管细长的蒸发器,使用分液器的并联多管程蒸发器
膨胀阀与蒸发器的匹配:
1要求热力膨胀阀与蒸发器联合工作时能够稳定运行2要求蒸发器能够最大限度地利用,产生出最大的冷量
辅助制冷设备:
保证系统安全、可靠,提高系统性能,改变系统功能
制冷系统有哪些辅助设备?
1气液分离器、中间冷却器(氨、氟利昂双级压缩系统使用)、回热热交换器(属于换热器,氟利昂系统使用)
2油分离器、集油器(氨制冷系统使用)、干燥过滤器、单向阀、不凝气体分离器(氨制冷系统使用)
3贮液器(高压)、低压贮液桶
4安全装置(大、中型制冷装置使用)
(干燥)过滤器:
功能:
对系统中流动制冷剂进行过滤与干燥,防止固体粉末杂质和水进入节流装置,避免膨胀阀、毛细管等出现冰堵与脏堵
注意:
当系统的蒸发压力过低且冷凝压力过高,或者是过滤器上出现结水、结霜现象时,标志着干燥过滤器堵塞,需要对其更换或再生
冰堵现象只发生在氟利昂系统,氨系统不发生
氟利昂制冷系统的典型流程:
1部分工质采用回热器R134a\R502\R290
2设干燥器:
防止冰堵、腐蚀、润滑油乳化
3设油分离器:
一般采用非满液式蒸发器,R22可采用满液式
4设预加热器:
压缩机启动前预热润滑油
氨制冷系统的典型流程:
1设不凝性气体分离器2设安全阀、紧急泄氨器:
:
来源:
储液器、蒸发器3设集油器:
分高、低压两路集油
制冷机房设计步骤:
1确定冷冻机房的总负荷:
考虑实际需求量,考虑制冷系统供冷系统冷损失,了解全年负荷的变化,合理配置压缩机台数2确定机组类型:
用户要求、冷负荷大小及变化、当地能源情况,一次投资、全年运行费用及其它设备折损。
3确定设计工况:
(1)冷凝温度:
考虑冷却方式和冷却介质的温度,水冷:
冷凝温度比冷却水出口高2~4℃,风冷:
冷凝温度比空气出口高10~16℃,蒸发式:
比湿球温度高5~10℃
(2)蒸发温度
根据用户使用要求,蒸发温度比冷冻水供水温度低2~3℃,直接蒸发式:
比送风温度低6~8℃4确定制冷机组容量和台数5设计水系统6布置机房7对制冷机房的要求8制冷机房设备布置
制冷装置:
以压缩机为核心的闭环气液两相流体管网系统
制冷装置的发展:
高效化,多元化,智能化
高效化:
改善各部件性能,通过对制冷性能特性的研究,实现了系统的小型化、低能耗、低噪音、高可靠性
多元化:
简单制冷系统---〉热泵、热回收多联机系统,拓宽了直接蒸发式空调系统的应用范围,开辟了几种空调系统的新领域
智能化:
简单启/停---〉人工神经网+模糊技术,单一温度控制---〉室内综合热环境控制
制冷装置的制动控制:
制冷装置的容量调节,制冷剂流量控制,安全保护控制
制冷装置容量控制:
–制冷装置容量大小取决于各部件的容量
–随负荷和外部扰动的变化:
偏离工艺参数、能耗损失
–制冷装置容量控制:
各部件容量单独进行调节或联合调节
制冷剂流量控制
–通过节流机构的控制合理控制进入蒸发器的流量和出口过热度
–充分发挥蒸发器的能力,保证压缩机的安全运行
–电子膨胀阀:
室内换热器出口参数+室内温度
安全保护控制
–外部参数变化、容量调节、故障等引起参数超过安全运行范围
–系统中需要设置安全保护辅助部件
制冷装置的容量调节:
压缩机的容量调节,冷凝器、蒸发器容量调节,节流机构的容量调节
冷凝压力的调节:
1夏季冷凝压力偏高:
压缩比增大、容积效率减小、耗功率增大、排气温度升高;
冷凝压力越高,其不利影响程度越大2冬季冷凝压力偏低:
膨胀阀前后压差太小、供液能力不足、蒸发器缺液、制冷量大幅下降。
3调节冷凝器容量:
冷却剂温度+冷却剂流量+传热面积4冷却剂流量调节:
(1)水冷冷凝器:
通过水流量调节阀调节冷凝压力,
(2)水流量调节阀:
压力控制型、温度控制型
蒸发压力的调节:
蒸发压力过低,导致能效比降低、蒸发器结霜、冷冻水冻结;
蒸发压力过高,压缩机过载、除湿功能下降
制冷装置的事故:
液击、排气压力过高、润滑油供应不足、蒸发器内制冷剂冻结、电机过载
氟利昂制冷装置的典型自动保护系统:
1高、低压继电器:
防止压缩机排气压力过高和吸气压力过低2油压差继电器:
压缩机吸气管及油泵出口相接,防止油压过低3温度继电器:
防止冷冻水冻结4水流量继电器:
控制冷却水、冷冻水量及高低压差5吸气压力调节阀:
防止压缩机吸气压力过高
蒸气压缩式与吸收式制冷的比较:
相同点:
液态制冷剂在低压低温下气化实现制冷
不同点:
吸收式制冷机:
动力:
热能(蒸汽、热水、直燃锅炉),工质:
两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液。
蒸气压缩式制冷机:
是机械能(或电能),工质:
纯物质、多种沸点相近的物质构成的混合工质
影响溴化锂吸收式制冷循环性能的因素:
热力系数ζ,放气范围:
Δξ=4~5%为好,循环倍率f,热源温度:
th(热源)tw(冷却水)tcw(冷冻水)
制冷量的调节:
被控对象:
蒸发器冷冻水出水温度,调节手段:
加热介质的质量流量,稀溶液的循环量,调节范围:
在10~100%范围内连续(无级)调节制冷量
双效溴化锂吸收式制冷原理:
如有表压600~800kPa的蒸汽或有燃油、燃气作热源时,通常采用双效型溴化锂吸收式制冷机。
类型:
蒸汽双效型,直燃双效型。
设有高、低压两级发生器,高、低压两级溶液热交换器,有时还有利用凝水热量的溶液预热器。
以高压发生器中溶液气化所产生的高温冷剂水蒸汽作为低压发生器加热溶液的内热源。
由于高压发生器的冷剂蒸气的凝结热已用于机器的正循环中,发生器的耗热量减少,热力系数可达1.0以上。
冷凝器中冷却水带走的主要是低压发生器的冷剂蒸气的凝结热,冷凝器的热负荷仅为普通单效机的一半。
根据溶液的循环方式不同常用双效溴化锂吸收式制冷机主要分为:
串联流程系统:
性能稳定、调节方便,并联流程系统:
热力系数较高
根据采暖循环方式不同对直燃机分为三类:
设置和高压发生器相连的热水器,将冷却水回路切换成热水回路(最早开发的类型),将冷冻水回路切换成热水回路
1.制冷的基本概念使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度,并使之维持这个温度2制冷分类?
–120℃以上,应用领域:
20K~-120℃工业过程,化工过程低温和超低温:
5.制冷循环的改善方法?
蒸发温度、冷凝温度不变时,改善制冷循环的性能参数
冷凝器过冷、回热,回收膨胀功,多级压缩
(双级)
1.制冷循环性能的改善措施
(1)冷凝器的过冷
(2)过冷方法:
增大冷凝器换热面积,(程度有限)<
–复叠式(外复叠、内复叠)
–跨临界(超临界)循环
用压焓图的表示简单的制冷循环并进行热力计算(熟练掌握)
回热量
h1’-h1=h3-h3’
制冷量增量
h4’-h4=h3-h3’
–压缩机:
wc=h2-h1
–冷凝器:
qk=h2-h3’
–节流阀:
h3’=h4’
–蒸发器:
q0=h1-h4’
–热平衡:
wc=qk-q0
第二章
1制冷剂的基本要求?
热力学性质、物理性质(包括溶油性)、安全性、价格
(1)在热力学方面的要求:
(2)在物理与化学方面的要求:
(3)在安全性方面的要求由于制冷剂在运行中可能泄漏,故要求制冷剂对人身健康无损害、无毒性和无刺激作用。
(4)价格低廉
2.制冷剂的分类及命名方法?
制冷剂的种类
具体有:
(1)无机化合物:
氨、水、二氧化碳
(2)卤代烃:
氟利昂(3)多元混合溶液1共沸溶液(如:
R502)2近共沸溶液(如:
R410a)3非共沸溶液(如:
R407c)(4)其他烃类:
原因:
●不会,HFC,不完全卤化氟烃化合物,不含氯原子对臭氧层无破坏作用
(1)水(0℃以上)
(2)盐水(3)乙二
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