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1、第一章 制冷技术概述 制冷技术是国民经济各部门广泛应用的一门科学技术目的主要应用于空气调节、工业生产过程、食品冷冻冷藏、医疗卫生及日常生活各个方面。 制冷技术是从19世纪中叶开始发展起来的，到现在大约有100多年历史。在发展过程中，发明过各种不同的制冷方法、其中包括机械驱动和热驱动相变制冷循环(蒸气压缩式、吸收式、吸附式和喷射式)，无相变的热驱动制冷循环，热电制冷、磁制冷等。然而当前制冷空调工程中用得最广泛的是以下两种制冷循环。1、蒸气压缩式制冷循环。利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程的封闭循环实现制冷，是现在应用最广泛的一种制冷循环： 蒸气压缩式制冷技术以其适应温度范
2、围宽广、清洁无污染、安装操作简便、效率高等优点，在制冷空调工业领域中占主导地位。根据蒸气压缩式制冷原理设计制造成的一种成套设备，称为蒸气压缩式制冷机组。 在蒸气压缩式制冷机组中，采用各种类型的制冷压缩机，它是制冷机组的关键核心部件，对系统的运行性能、噪声振动和使用寿命有着决定性的作用。制冷机组的分类，实质上也是由所配用的压缩机构型式来决定的。 根据蒸气压缩的原理，压缩机可以分为容积型和速度型二大类。容积型压缩机通过减少压缩空间容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。螺杆压缩机属于容积型的一种。速度型压缩机是由旋转部件连续将角动员转给蒸气，再将该动量转为压力能。离心压缩机是速度型中最多且最典型的一种制
3、冷压缩机。 在小于200kW制冷量的领域中，活塞式、滚动活塞式和涡旋式占主要地位，大于150kvr以上则是离心式和螺杆式的领域： 2、吸收式制冷循环。由吸收剂和工质组成溶液，利用热能驱动，通过发生、冷凝、蒸发、 吸收4个过程的封闭循环。目前最普遍的是水-溴化锂吸收式制冷机，大量应用于空调工程中。 水-溴化锂吸收式制冷机是以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂称为溴化锂吸收式制冷机。它是利用水在低压力环境下蒸发温度降低吸收热量制取低温冷水的。溴化锂的作用是吸收低温蒸发的冷剂蒸汽保持机组内部低压环境。第二章 制冷机部件压缩机压缩机是制冷系统的心脏。是使制冷系统能够保持循环运作的关键部件。压缩机的作用是
4、吸收蒸发器低压低温气体制冷剂，然后压缩成为高压高温的气体制冷剂，并排至冷凝器冷却。冷凝器冷凝器是制冷空调系统中的主要热交换器之一。冷凝的工作过程是放热过程，把热量排入冷却水中。压缩机排出的高温高压过热蒸汽进入冷凝器后，排气温度下降到冷凝温度，即该压力下的饱和温度，此时，高温高压的蒸汽就冷却成为高压液体制冷剂。蒸发器蒸发器在制冷系统中，它也是热交换设备之一。它的作用是将从膨胀阀等降压节流后的制冷剂蒸发，以吸收被冷却物质的热量，从而使温度下降。蒸发器的热交换作用和冷凝器不同，它是把被冷却介质的热量通过管壁或板壁传给制冷剂而实现热交换的。膨胀阀膨胀阀是制冷系统中四大件中的一大件。从冷凝器流出的高压液
5、态制冷剂经膨胀阀节流后，降压降温变为低压低温的湿蒸汽，然后在蒸发器中蒸发吸热而制冷。膨胀阀的型式很多，结构也各不相同，但它们的基本道理是如何构成一个适应制冷系统流量要求的“小孔”，使高压液态制冷剂流经小孔时，克服较大的流动阻力而从小孔中喷出。喷出的制冷剂因压力下降，而比容增大、流速上升。使部分液态制冷剂沸腾为低温蒸汽。膨胀阀的工作特点是能够根据蒸发器出口处蒸汽过热度的大小，自动地调节阀门的开启度，以调节制冷剂的流量。1)热力膨胀阀 热力膨胀阀广泛应用于中央空调冷水机组。它既可控制蒸发器供液量，又可节流饱和液态制冷剂。根据热力膨胀阀结构上的不同，分为内平衡式和外平衡式两种。考虑到制冷剂流经蒸发器
6、产生一定的压力损失，为降低开启过热度，提高蒸发器传热面积的利用率，一般自膨胀阀出口至蒸发器出口，制冷剂的压力降所对应的蒸发温度降超过 23，应选用外平衡式热力膨胀阀。 外平衡式热力膨胀阀的工作原理是建立在力平衡的基础上。工作时，弹性金属膜片上部受感温包内工质的压力 P3 作用，下面受蒸发器出口压力 P1 与弹簧力 P2 的作用。膜片在三个力的作用下，向上或向下鼓起,从而使阀孔关下或开大，用以调节蒸发器的供液量。当进入蒸发器的液量小于蒸发器热负荷的需要时，则蒸发器出口蒸气的过热度增大，膜片上方的压力大于下方的压力，这样就迫使膜片向下鼓出，通过顶杆压缩弹簧，并把阀针顶开，使阀孔开大，则供液量增大。
7、反之当供液量大于蒸发器热负荷的需要时，则出口处蒸气的过热度减小，感温系统中的压力降低，膜片上方的作用力小于下方的作用力时，使膜片向上鼓出，弹簧伸长，顶杆上移并使阀孔关小，对蒸发器的供液量也就随之减少。热力膨胀阀的过热度由开启过热度和有效过热度组成，开启过热度与弹簧的预紧力有关，有效过热度与弹簧的强度及阀针的行程有关。膨胀阀的弹簧是按标准工况设计的，机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的 COP值。但在大压差工况下，蒸发压力降低，蒸发器负荷需求的液量减少，但实际情况相反，在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力降低，蒸发器出口压力 P1 相应降低，膜片上下的压差变大，使主阀开度增大，
8、供液量增加；但在小压差工况下，蒸发压力上升，蒸发器负荷需求的液量增多，但实际情况是在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力上升，蒸发器出口压力 P1 相应提高，膜片上下的压差变小，使主阀开度减小，供液量减少；在变负荷下亦如此。因此热力膨胀阀在变工况下供液量的调节方面需进一步改进。热力膨胀阀原理简图如下图所示： 热力膨胀阀原理简图干燥过滤器水在氟利昂中的溶解度很小,当制冷剂中含有水时,会腐蚀金属材料。一般要求氟利昂的含水量为0.0025%但制冷系统在充灌前不可能做到绝对干燥，总含有一定的水分。当水分存在时,若蒸发温度低于0度,会在节流机构中产生冰堵。干燥器中的干燥剂用来吸收水分。过滤器用来清除系统
9、中的机械杂质，如金属屑，氧化皮等，在氟利昂系统中，将干燥器和过滤器做成一体，称为干燥过滤器。干燥过滤器的结构如下图所示，这两种结构是目前常用的两种结构形式。干燥过滤器安装时要注意方向，使氟利昂液体从过滤网内向外流，以便将滤网拆下来清洗。干燥过滤器在使用一段时间后，由于干燥剂吸收水分后吸附能力降低，需更换干燥芯，清洗滤网。a)干燥剂为颗粒状 b)干燥剂为整体式1-连接法兰 2-滤网 3-壳体 4-干燥剂 5-整体式干燥剂 6压紧弹簧气液分离器气液分离器安装在回气管路中，位于蒸发器与压缩机之间，作用是将回气中的液滴分离出来，防止压缩机发生液击。在氟利昂制冷装置中，特别是蒸发器的垂直位置高于压缩机时
10、，为了防止液滴与气体一起进入压缩机，在压缩机的吸气管道上装设气液分离器。气液分离器有多种结构形式，下图为采用挡液板的气液分离器。挡板式气液分离器在小型制冷装置中，一般采用U形管式分离器，如下图所示。它是利用气流方向的改变而使气液。在U形管上开一小孔，使分离出来的油和液滴经小孔带回压缩机。小孔的孔径决定于回气管的长度和压缩机制冷量的大小，使进入小孔的液体能在回气管中全部汽化，这样可避免压缩机产生液击，并能将油带回压缩机。储液器高温高压的气态制冷剂经过冷凝器冷凝成液态，储液器就是用来储存液态制冷剂的，所以它要安装在冷凝器之后。油分离器 制冷压缩机是曲轴箱或壳体内循环的制冷剂油进行润滑的.当压缩机运
11、行时,制冷剂油以雾状的形式混合在经过压缩的温度高的制冷剂排气气体里离开压缩机。少量的油在系统内循环不会影响系统的性能,然而太多的循环油会影响控制流量的元件,也影响到蒸发器和冷凝器的效能。 油分离器通过减少油的循环量来减少蒸发器内壁油膜的绝热影响,从而改变蒸发器的性能,蒸发器的性能在低温 U形管式气液分离器设备中显的尤为重要。无论何种油分离器，都不是100%有效的。一些少量的油仍会通过排气之气态制冷剂被带入系统中。在压缩机的排气中，难免回带出一部分润滑油。这部分油应能从制冷剂中分离出来，以免带入系统，影响制冷装置的正常工作，这就要安装油分离器。油分离安装在压缩机排气至冷凝器之间的管路上。它的作用
12、一方面将油从制冷剂中分离出来,另一方面将分离出来的油又送回压缩机,以保证压缩机的安全可靠的运行.常用的油分离器按工作原理分过滤式,填料式,离心式和洗涤式。在氟利昂制冷过程装置中多采用过滤式或填料式。下图为氟利昂制冷过程装置中常用的一种过滤式油分离器.当压缩机排高压气体进入油分离器后,由于筒体的截面积大而使气流速度降低同时又改变流动的方向和金属丝滤油网的过滤作用,将油从高压气体中分离出来,沉积在容器部。当油位达到一定的高度时,浮球阀6开启.将润滑油排回曲轴箱.容器中油位降低后浮球下落回油阀5关闭.油分离器又进入正常的工作,若自动回油阀发生故障,可采用手动回油。油分离器1手动回油阀 2滤油网 3高
13、压气体出口管 4高压气体入口管 5回油阀 6浮球阀四通换向阀四通换向阀原理如下图所示，当电磁阀处于断电状态（如下图），先导滑阀2在压缩弹簧3驱动下左移，高压气体进入毛细管1后进入活塞腔4，另一方面，活塞腔5的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀6左移，使E、S接管相通，D、C接管相通，形成制冷循环。1、毛细管 2、先导滑阀 3、压缩弹簧 4、5、活塞腔 6、主滑阀当电磁线圈处于通电状态（如下图），先导滑阀2在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧3的张力而右移。高压气体进入毛细管1后进入活塞腔5，另一方面，活塞腔4的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀6右移，使S、C接管相通，D
14、、E接管相通，形成制热循环。1、毛细管 2、先导滑阀 3、压缩弹簧 4、5、活塞腔 6、主滑阀。连接时D端总是接在压缩机排气口上，S端总是接在压缩机吸气口上，制冷时D-C相通，E-S相通，蒸发器是空调测。制热时在电磁阀的作用下转换为D-E通C-S通，空调侧是冷凝器。判断时使电磁阀线圈面对自己，下面是D口左边是C口右边是E口。四通换向阀制冷原理简图四通换向阀制热原理简图第三章 制冷机组的制冷（热）循环一、蒸汽压缩式制冷机组2.1.1、风冷涡旋式冷(热)水机组风冷涡旋式冷(热)水机组是蒸汽压缩式制冷机组常用的一种类型，原理如下图所示机组主要由全封闭压缩机、四通阀、冷凝器（风冷）、单向阀、过滤器、板
15、式换热器、气液分离器以及保护装置等组成。2.1.1.1、工作原理制冷时，制冷压缩机将水热交换器（板式换热器）内的低压低温制冷气体（R22）吸入气缸，经过压缩机做功，使之成为压力和温度都较高的气体，经四通换向阀进入空气热交换器内，高温高压的制冷剂气体与冷却介质空气进行热交换，把热量传给空气，而制冷剂气体凝结为高压液体。高压液体经节流降压后进入水热交换器。在水热交换器内，低压液体制冷剂汽化，吸收周围介质（冷媒水）的热量，从而使冷媒水降温冷却，成为所需要的低温用水。水热交换器中汽化后的低压低温制冷剂气体又被压缩机吸入压缩，这样周而复始，不断循环，连续制取冷水。制热时，四通换向阀换向后，压缩机排出的高温高压制冷气体经换向导入水热交换器，在水热交换器内，高温制冷剂气体与冷却介质水进行热交换并放出热量凝结为液态制冷剂。而水吸收制冷剂放出的热量，温度不断上升，变成所需的热水。高压制冷剂液体离开水热交换器经热力膨胀阀节流降压后进入空气
