《成都动车运用所在校培训-第四章 动车组制冷系统》由会员分享,可在线阅读,更多相关《成都动车运用所在校培训-第四章 动车组制冷系统(108页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 动车组制冷系统 压缩制冷原理 n制冷即需要吸热,水在1个标准大气压下沸点很高,它只 能吸收温度大于100的热,因此需要找沸点低的物质。 n如R12二氟二氯甲烷(HF2Cl2),它在1个大气压下的沸点 是-29.8,气化热为167.3k/kg; nR22二氟一氯甲烷(HF2Cl) 在1大气压下沸点是-40.8 ,气化热为233.8k/kg。 将装有R12或R22液体的钢瓶,放在室内打 开盖,则其会蒸发。每气化1kgR22可产生 233.8KJ的冷量,由于其气化温度为-40.8, 它会继续吸热,显然会产生制冷作用,通过管 路将热量带到室外即可实现对室内制冷。 液态R12 气态R12 室内
2、制冷物质如何循环使用? n(1)一个热力学概念:物质相变温度随压力升高而升高! n 1个大气压下,R22相变温度是-40.8,如果我们升高 气体压力,如到1.94MPa则其相变温度为50,这时不但可 以用常温的水吸热将R22冷却成液体,即使是35的空气也 可以使R22从气态变成液态而放出冷凝热。 n 制冷需要一台“压缩机”。 n(2)需要制冷剂发生气化吸热的装置 n R22沸腾吸热的器皿,称“蒸发器”。 n(3)还需要制冷剂发生冷凝放热的装置 n 把R22从蒸气放热变成液体的装置称为“冷凝器”。 第四章 动车组制冷系统 n(4)为了循环使用,还需要降低制冷剂的压力 n物理上降压的方法是膨胀,即
3、将高压的液体通过膨 胀缸膨胀降压,获得低压(如1个大气压的液体, 在膨胀的同时,推动活塞向外做功W(回收),这 样通过膨胀缸,进入蒸发器的制冷凝剂压力只有一 个大气压,就可以蒸发器中沸腾吸热了。 n因此制冷机原理中将R22降压采用“膨胀缸”。 第四章 动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 压缩机 冷凝器 膨胀缸 蒸发器 制冷机原理 外界做功升压 气化吸热 冷凝放热 降压对外做功 讨论:膨胀缸的可行性? n理论上,膨胀缸可以起到膨胀降压的作用,而且还可 以回收功W,但在工艺上是难以实现的。因为进入膨胀 缸是液态制冷凝,液体是不可压缩的,如果想把液体 的体积压缩一点,其压力会急剧上升,反之,体积
4、稍 微膨胀一些,其压力就急剧下降,膨胀缸勾贝推出很 少距离,其液体压力已下降很多,因此回收的功很有 限。 n膨胀缸在实际上无法实施,没有回收功的作用。 n工业实际用膨胀阀代替膨胀缸,从而用膨胀阀的节流 降压代替膨胀阀的膨胀降压。 膨胀阀节流降压原理与过程 n(1)小孔节流原理与过程 n当流体通过小孔时,由于涡流以及流线变化 ,使得小孔左右的压力变化即产生压力降。 (P2P1) n压力降的大小取决于孔径、流量和流体性质 。 n(2)节流过程的“闪发气化”现象 n当流体通过小孔时,压力下降使液体饱和温度下降,于是 液体要吸热沸腾。 n由于节流过程很快,液体来不及从外界吸热,于是有一部 分液体吸收其
5、它液体的热量直接气化称做“闪发气化”。 第四章 动车组制冷系统 P1 P2 n(3)膨胀阀节流降压 n闪发气化的作用使放热液体的温度降低了,从而 使冷凝器出来的高温高压液体通过小孔节流变成 了低温低压的湿蒸气。 n膨胀阀采用节流降压实现了将冷凝器中高温高压 液体变成了的蒸发器需要的低温低压的湿蒸气。 第四章 动车组制冷系统 蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态 n(1)蒸气压缩制冷机的组成 n 压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器 n(2)各部件作用及制冷剂状态 n 压缩机绝热等熵压缩,输出高温高压蒸气 n 冷凝器等压冷却冷凝,输出高温高压液体 n 膨胀阀节流降压、闪发气化,输出低温低压湿蒸气 n 蒸发器
6、等温等压气化,输出低温低压蒸气 n(3)制冷循环与制冷剂 n 制冷剂在制冷系统中经过压缩、冷却与冷凝、节流、蒸发四个 状态,实现制冷的目的,即将低温物体的热量不断传递给高温物体。 第四章 动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 冷凝器 膨胀阀 蒸发器 蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态 外界做功升压 低温低压蒸气 冷凝放热 节流降压 高温高压蒸气 高温高压液体 气化吸热 压缩机 低温低压湿蒸气 第四章 动车组制冷系统 第一节 制冷压缩机的类型 n 制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重 要部件,起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用,它 是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力。因 此,制冷压缩机被称为蒸气
7、压缩式制冷装置的主 机。 蒸气压缩式 制冷机主要有压 缩机、冷凝器、 节流装置和蒸发 器四部分组成, 并用管道连接成 一个封闭的循环 系统,如图所示 。其工作过程如 下: 图1-5 蒸气压缩式制冷机原理图 第四章 动车组制冷系统 制冷压缩机按工作原理不同可分为容积型 和速度型两大类。 容积型压缩机是通过改变工作容积来完成 气体的压缩和输送的。在容积型压缩机中,低 压气体直接受到压缩,体积被强制缩小,从而 达到提高压力的目的。 第四章 动车组制冷系统 容积型压缩机主要有活塞式、螺杆式和旋 转式(又称滚动转子式)压缩机。其中活塞式 压缩机是通过活塞在气缸内作往复运动来改变 工作容积;而螺杆式和旋转
8、式压缩机是通过螺 杆或转子在气缸内作旋转运动来改变工作容积 。 第四章 动车组制冷系统 速度型压缩机是使气体在高速转动的 叶轮中提高速度,而后通过导向器使气体 的动能转化为压力能,进而完成气体的压 缩和输送任务。主要型式有离心式和轴流 式两种。目前常采用的速度型压缩机是离 心式压缩机。 第四章 动车组制冷系统 制冷压缩机按标准工况下制冷量的大小 分为小型、中型和大型三种类型。 标准工况制冷量小于58kW为小型; 标准工况制冷量在58580kW范围内为 中型; 标准工况制冷量大于580kW为大型。 第四章 动车组制冷系统 活塞式制冷压缩机是应用曲轴连杆机构,带 动活塞在气缸内作往复运动而进行压缩
9、气体的。 它具有使用温度范围广,技术成熟可靠,有良好 的使用性能和能量指标,所以应用较广。它热效 率高,单位耗电相对较少,加工比较容易,造价 比较低廉。因此适用于中、小型制冷装置。 活塞式制冷压缩机将逐渐被结构简单、性能 优越的其它型式压缩机所替代。 第四章 动车组制冷系统 螺杆式压缩机与活塞式制冷压缩机相比,由 于用螺杆的回转运动替代了活塞的往复运动,因 此体积小,重量轻,振动小,易损件少,运行可 靠,操作、维修简单。 但是,用螺杆式压缩机的制冷系统需要配备 效率较高的油分离器,变工况的适用性差,运转 时噪音比较大,而且螺杆加工要求精度高,加工 也比较困难,影响了螺杆式制冷压缩机的广泛应 用
10、。 第四章 动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 旋转式压缩机与活塞式压缩机相比 ,有结构简单、体积小、重量轻、容积 效率高、运行平稳、噪音和振动小、可 靠性高等优点。但旋转式压缩机也存在 一些不利因素,如主要零件加工精度要 求高,电动机绝缘等级高,起动转矩较 大等。 图4-10 开启式旋转式压缩机结构 1-油面指示器 2-浮球阀 3-吸入管 4-密封条 5-圆柱导向器 6-气缸体 7-滑片 8-排气阀门 9-气缸 10-排出管 11-转子 12-弹性套筒 第四章 动车组制冷系统 离心式压缩机具有结构紧凑、运转平 稳、振动小、噪音低等特点。由于其转速 高,工质在叶轮中的流速很大,叶轮尺寸 又
11、受到加工工艺的限制不能做得太小,因 而一般输气量很大,适用于大型制冷装置 。 第四章 动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 第二节 活塞式制冷压缩机的基本构成及工作原理 一、活塞式制冷压缩机的基本构成 1活塞式制冷压缩机的分类 (1)按使用的制冷剂分类。分为氨压缩机、氟利昂压缩 机、异丁烷压缩机等。 (2)按气缸布置方式分类。分为卧式、直立式和角度式 三种。 (3)按压缩机的密封方式分类。分为开启式和封闭式两 大类。后者又分为半封闭式和全封闭式两种结构类型。 (4)按制冷量的大小分类:小型、中型和大型。 第四章 动车组制冷系统 2活塞式制冷压缩机的结构形式 活塞式制冷压缩机按压缩机与电动机的
12、组合方式不 同分为开启式与封闭式两种,而封闭式又有半封闭式和 全封闭式之分。 开启式压缩机是指压缩机和电机分开,压缩机的曲 轴一端伸出机体,并通过传动机构与电动机相连。 半封闭式压缩机是指压缩机与电机共同组装在一个 可拆的密封机壳内,压缩机的曲轴和电动机的转子轴是 一根整体轴,压缩机没有伸出体外的转动部件。 全封闭式压缩机是将压缩机和电机共同组装在一个 封闭的机壳内. 图4-1 气缸的不同布置型式 (a)卧式;(b)直立式;(c)、(d)、(e)角度式 第四章 动车组制冷系统 3活塞式制冷压缩机的基本构成 活塞式制冷压缩机的结构形式有很多种,但其基 本组成(参见图4-2)主要包括以下几部分:
13、(1) 由机体和各种盖板组成的机体组件; (2)由气缸、活塞和吸、排气阀片等构成容积可 变的工作空间; (3)由曲轴、连杆等构成的传动机构; (4)由油泵、轴封等构成的润滑和密封设施(小 型压缩机没有油泵,封闭式压缩机没有轴封)。 图4-2 压缩机的基本构成及实际工作过程图 (a)压缩;(b)排气;(c)膨胀;(d)吸气 1排气阀片;2吸气阀片;3气缸;4活塞; 5连杆;6曲轴。 第四章 动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 压缩机的工作是靠压缩机电机输入功率后, 电机的轴带动压缩机的曲轴转动,曲轴通过连杆 带动活塞在气缸中作往复运动,同时气缸顶部的 吸排气阀片配合输送作用。曲轴每旋转一周,
14、活 塞就作一次往复运动,压缩机就完成一次工作循 环。 第四章 动车组制冷系统 二、活塞式制冷压缩机的工作原理 1、理想工作过程 压缩机在理想工作过程中每完成一个工作循 环,要经历吸气、压缩和排气三个过程。 4-1表示吸气过程。 1-2表示绝热压缩过程。 2-3表示排气过程。 图4-3 活塞式制冷压缩机理想工作过程P-V图 第四章 动车组制冷系统 2活塞式压缩机的实际工作过程 压缩机的实际工作过程由于存在余隙容积、吸排 气阀压力损失,气缸壁与制冷剂之间热交换以及漏气 损失等因素的影响,与理想工作过程有很大不同。 一是比理想工作过程多了一个膨胀过程,如图4-4 中34。 二是吸气过程41、压缩过程
15、12、排气过程2 3也与理想过程有所不同。 图4-4 活塞式制冷压缩机实际工作过程的p-V图 第四章 动车组制冷系统 这样,压缩机在实际工作过程中,每完成一个工作 循环要经历四个过程(参见图4-2),即:当活塞由上止 点移动到下止点时,完成膨胀、吸气两个过程;而由下 止点移动到上止点时,完成压缩、排气两个过程。 3JH514YZ型压缩机 JH514YZ型压缩机的结构示意图如图4-5所示,它主 要由机壳、机体、电动机、曲轴、连杆、活塞、气缸、 气阀以及排气消音器等组成。 图4-5 JH514YZ压缩机结构图 1-电动机壳;2-吊具;3-端子箱;4 -上弹簧;5-定子线圈;6-转子;7- 吸气管; 8-排气消音器;9-下壳体;10-曲轴 ;11-曲轴箱;12-下弹簧;13-下轴 承;14-支承架;15-活塞连杆;16- 气缸盖;17-高压室;18-横弹簧; 19-