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1、通风与空调 空调制冷系统,目录,10.1 空调制冷系统的组成及原理,蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器四大设备组成，如图10-1所示，这些设备之间用管道和管道附件依次连成一个封闭系统。 制冷剂在系统中经压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程依次不断循环，进而达到制冷目的。,10.1.1.1 蒸气压缩式制冷的基本原理,10.1 空调制冷系统的组成及原理,图10-1 蒸气压缩式制冷系统,（2） 蒸气压缩式氟利昂制冷系统 蒸气压缩式氟利昂制冷系统如图10-3所示。 其主要流程是：氟利昂低压蒸气被压缩机吸入并压缩后，成为高温高压气体，经油分离器将油分出后进入冷凝器被冷却水（也有用风冷的）
2、冷凝为液体。氟利昂液体从冷凝器出来，经干燥过滤器，将所含的水分和杂质除掉，再经电磁阀进入气液热交换器中与从蒸发器出来的低温低压气体进行热交换，使氟液过冷，过冷的液体经热力膨胀阀节流降压，将低温低压液体送入蒸发器，在蒸发器内，氟利昂液体吸收空调用冷冻水热量，使其气化成为低温低压气体，此气体经气液热交换器后，又重新被压缩机吸入。如此往复循环，以实现制冷。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,10.1 空调制冷系统的组成及原理,图10-2 氨制冷系统,10.1 空调制冷系统的组成及原理,图10-3氟利昂制冷系统,溴化锂吸收式制冷系统的工作原理如图10-4所示，主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器四个
3、热交换设备组成。 系统内的工质是两种沸点相差较大的物质（溴化锂和水）组成的二元溶液，其中沸点低的物质（水）为制冷剂，沸点高的物质（溴化锂）为吸收剂。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,10.1.2.1 工作原理,四个热交换设备组成两个循环环路：制冷剂循环与吸收剂循环。 左半部是制冷剂循环，由冷凝器、蒸发器和节流装置组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却水放热被冷凝成液态后，经节流装置减压后进入蒸发器。在蒸发器内，制冷剂液体被气化为低压制冷剂蒸气，同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,右半部为吸收剂循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成。在吸收器中，液态吸收
4、剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂形成的制冷剂吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器，在发生器中该溶液被加热至沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，又与吸收剂分离。然后前者进入冷凝器液化，后者则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,10.1 空调制冷系统的组成及原理,图10-4单级溴化锂吸收式制冷原理图,按其结构而言，这种系统有单筒、双筒、多级等几种形式。常用双筒式溴化锂吸收式制冷系统，如图10-5所示，将发生器、冷凝器置于一个（上）筒体，蒸发器、吸收器放在另一个（下）筒体内，以保证系统的严密性。 吸收剂循环：吸收器内的稀溶液由发生器泵经热交换器送到发生
5、器内时，依靠发生器管簇内的工作蒸气的加热，将溶液中低沸点的水汽化为冷剂水蒸气，而溶液本身得到浓缩。发生器中的浓溶液经热交换器放出热量后流入吸收器中，以吸收蒸发器内的冷剂水蒸气。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,10.1.2.2 溴化锂吸收式制冷系统,制冷剂循环：发生器中的冷剂水蒸气经挡水板后，便进入圆筒上部的冷凝器中，它把热量放给冷凝器管簇内的冷却水后，自身冷凝为冷剂水，并积聚在冷凝器下部的水盘内。从冷凝器出来的冷剂水，经U形管节流降压后进入蒸发器的水盘，水盘内的冷剂水由冷剂循环泵送入蒸发器进行喷淋，并均匀地喷洒在蒸发器管簇的外表面。冷剂水夺取管内冷冻水的热量而汽化为水蒸气，从而制得冷冻水
6、供空调使用。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,溴化锂吸收式制冷机出厂时是一个组装好的整体，溴化锂溶液管道、制冷剂水及水蒸气管道、抽真空管道以及电气控制设备均已装好，现场施工时只连接机外的蒸气管道、冷却水管道和冷冻水管道即可。,10.1 空调制冷系统的组成及原理,10.1 空调制冷系统的组成及原理,图10-5双筒式溴化锂吸收式制冷系统图,10.2 制冷剂与载冷剂,制冷剂是制冷机中的工作介质，故又称制冷工质。制冷剂在制冷机中循环流动，在蒸发器内吸取被冷却物体或空间的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给周围介质而被冷凝成液体，制冷系统借助于制冷剂状态的变化，从而实现制冷的目的。 载冷剂又称冷媒，是
7、在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体或空间的热量，再返回蒸发器重新被冷却，如此循环往复，以达到传递制冷量的目的。,1按制冷剂的标准蒸发温度分类 可分为三类，即高温、中温和低温制冷剂。所谓标准蒸发温度，是指在标准大气压力下的蒸发温度，也就是通常所说的沸点。 (1) 高温（低压）制冷剂 标准蒸发温度ts0，冷凝压力Pc为0.20.3MPa。常用的高温制冷剂有R123等。,10.2 制冷剂与载冷剂,10.2.1.1 制冷剂的种类,(2) 中温（中压）制冷剂 -60ts-0, 0.3MPaPc2.0MPa。常用的中温制冷剂有氨、R12
8、、R22、R134a、丙烷等。 (3) 低温（高压）制冷剂 ts-60。常用的低温制冷剂有R13、乙烯、R744等。,10.2 制冷剂与载冷剂,2按组成成分分类 (1) 卤代烃 卤代烃是三种卤素（氟、氯、溴）之中的一种或多种原子取代烷烃（饱和碳氢化合物）中的氢原子所得的化合物，其中氢原子可以有，也可以没有。如二氟二氯甲烷（CCl2F2）是氟和氯原子取代了甲烷（CH4）中所有的氢原子而得的化合物。 制冷剂都规定统一识别的编号，以取代其化学名称、分子式或商业名称。国际上通用的编号法则是采用ASHRAE（美国供热、制冷和空调工程师学会）规定的编号法。对于卤代烃制冷剂，其编号与化合物的结构有着对应的关
9、系。,10.2 制冷剂与载冷剂,(2) 饱和碳氢化合物（烷烃） 碳氢化合物称烃，其中饱和碳氢化合物称为烷烃，如甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）等。其制冷剂的编号法则是：甲烷、乙烷、丙烷同卤代烃；其他按R6XX序号依次编号。 （3）不饱和碳氢化合物和卤代烯 烯烃是不饱和碳氢化合物中的一类，有乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）等。烯烃分子里的氢原子被卤素（氟、氯、溴）原子取代后生成的化合物称为卤代烯。如二氯乙烯（C2H2Cl2）是乙烯中两个氢原子被氯原子取代生成的化合物。,10.2 制冷剂与载冷剂,（4） 共沸混合制冷剂 由两种或多种制冷剂按一定的比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的液相和气
10、相的组分相同，且保持恒定的沸点，这样的混合物称为共沸混合制冷剂。共沸混合制冷剂可以由组成制冷剂的编号和质量百分比来表示。如R22/R12（75/25）是由R22与R12按质量百分比75%25%混合的共沸混合制冷剂。,10.2 制冷剂与载冷剂,（5） 非共沸混合制冷剂 由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的液相和气相的组分不同，且沸点不恒定。非共沸混合制冷剂与共沸混合制冷剂一样，用组成的制冷剂编号和质量百分比来表示。例如R22/R152a/R124(53/13/34）是由R22、R152a、R124三种制冷剂按质量百分比53、13、34混合而成。,10.2 制冷剂与载
11、冷剂,（6） 无机化合物 无机化合物的制冷剂有氨（NH3）、二氧化碳（CO2）、水（H2O）等，其中氨是常用的一种制冷剂。无机化合物的编号法则是R7XX,其中7表示无机化合物，7后面的两个数字是该物质分子量的整数。如氨的编号为R717，二氧化碳的编号为R744。 制冷剂的种类很多，但目前在冷藏、空调、低温试验箱等的制冷系统中采用的制冷剂也就是R11、R12、R22、R13、R134a、R123、R142、R502、R717等十几种。,10.2 制冷剂与载冷剂,1水（R718） 水属于无机物类制冷剂，是所有制冷剂中来源最广、最为安全而便宜的工质。水的标准蒸发温度为100，冰点0，适用于制取0以上
12、的温度。水无毒、无味、不燃、不爆，但水蒸气的比热容大，蒸发压力低，使系统处于高真空状态。由于这两个特点，水常在空调用的吸收式和蒸气喷射式制冷机中作制冷剂。,10.2 制冷剂与载冷剂,10.2.1.2 常用制冷剂的性质,2氨（R717） 氨的标准蒸发温度为-33.4，凝固温度为-77.7，氨的压力适中，单位容积制冷量大，流动阻力小，热导率大，价格低廉，对大气臭氧层无破坏作用，故目前仍被广泛采用。氨的主要缺点是毒性较大、易燃、易爆、有强烈的刺激性臭味。 氨与水可以互溶，形成氨水溶液，在低温时水不会从溶液中析出而造成冰塞的危险。但水分的存在会加剧对金属的腐蚀，所以氨中的含水量仍限制在0.2以下。,1
13、0.2 制冷剂与载冷剂,3氟利昂 氟利昂是应用较广的一类制冷剂，目前主要用于中小型活塞式、螺杆式、离心式制冷压缩机、低温制冷装置及有特殊要求的制冷装置中。大部分氟利昂具有无毒或低毒，无刺激性气味，在制冷循环工作温度范围内不燃烧、不爆炸，热稳定性好，凝固点低，溶油性较好等显著的优点。,10.2 制冷剂与载冷剂,几种常用氟利昂的性能如下： （1） R12 R12的标准蒸发温度为-29.8，凝固点为-155。R12无色、无味、毒性小、不燃烧、不爆炸，但当温度达到400以上遇明火时，会分解出具有剧毒性的光气。 水在R12中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰塞，因此规定R12产品的含水量不得超过0
14、.0025%，且在充液管路及节流阀前的管路中加设干燥器。 R12广泛用于冷藏、空调和低温设备，从家用冰箱到大型制冷机中都采用。,10.2 制冷剂与载冷剂,（2） R22 R22也是广泛使用的中温制冷剂，标准蒸发温度为-40.8，凝固点为-160，单位容积制冷量稍低于氨，但比R12大得多。压缩终温介于氨和R12之间。 R22无色、无臭、不燃、不爆，毒性比R12稍大，但仍属安全性制冷剂。它的传热性能与R12相近，溶水性比R12稍大，但仍属于不溶于水的物质。含水量仍限制在0.0025之内，防止含水量过多和冰塞所采取的措施与R12系统相同。,10.2 制冷剂与载冷剂,（3） R13 R13属低温制冷剂
15、，标准蒸发温度为-81.5，凝固点为-180 ，毒性比R12小，不燃、不爆。R13低温时蒸气比热容小，常温下饱和压力高，临界温度低（28.78），故常温下难以液化，它只应用于复叠式制冷系统的低温级。 R13微溶于水，系统中也应设干燥器。它不溶于油。R13对大气臭氧层也有破坏作用，发展中国家从2010年1月1日起停止生产和消费。,10.2 制冷剂与载冷剂,（4） R123 R123的标准蒸发温度为27.9，凝固温度为-107，属高温制冷剂。相对分子质量大(152.9)，适用于离心式制冷压缩机。与润滑油能互溶，具有一定毒性，传热系数较小。 由于它具有优良的大气环境特性（ODP=0.02，GWP=0
16、.02)，是目前替代R11的理想制冷剂之一。,10.2 制冷剂与载冷剂,4碳氢化合物 丙烷（R290）是较多采用的碳氢化合物，它的标准蒸发温度为-42.2，凝固温度为-187.1，属中温制冷剂。它广泛存在于石油、天然气中，成本低，易于获得。 HCFC与CFC类制冷剂禁用的时间表如表10-1、表10-2所示。,10.2 制冷剂与载冷剂,在盐水制冰、冰蓄冷系统、集中空调等需要采用间接冷却方法的生产过程中，需使用载冷剂来传送冷量。载冷剂起到了运载冷量的作用，故又称为冷媒。这样既可减少制冷剂的充灌量，减少泄漏的可能性，又易于解决冷量的控制和分配问题。,10.2 制冷剂与载冷剂,载冷剂是在间接冷却的制冷装置中把被冷却系统 (物体或空间)的热量传递给制冷剂的中间冷却介质。 载冷剂经泵在蒸发器中被制冷剂冷却，温度降低，送到冷却设备中吸收被冷却物质或空间的热量，温度升高，然后返回蒸发器将吸收的热量传递给制冷剂，载冷剂重新被
