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1、制冷系统知识及其应用主要内容n制冷基本原理n系统匹配的一般方法及注意事项n影响空调能效比的主要因素一、制冷基本原理n定义n制冷的基本原理及基本方法n单级压缩蒸气制冷循环1、定义 n制冷：从低于环境的物体中吸取热量，并将其转 移给环境介质的过程。n制冷机：完成制冷循环所必需的机器和设备的总 称。n制冷装置：将制冷机同使用冷量的设施结合在一 起的装置。如冰箱，空调机等。n制冷剂：除半导体制冷以外，制冷机都是依靠内 部循环流动的工作介质来实现制冷过程，完成这 种功能的工作介质，称为制冷剂，也称制冷工质 ，俗称雪种。2、制冷的基本原理 n由于热量只能自动地从高温物体传给低温 物体，因此实现制冷必须包括
2、消耗能量的 补偿过程。n制冷机的基本原理：利用某种工质的状态 变化，从较低温度的热源吸取一定的热量 Q0，通过一个消耗功W的补偿过程，向较 高温度的热源放出热量Qk。在这一过程中 ，由能量守恒得 Qk= Q0 + W。3、制冷的基本方法（1） n为了实现能量转移，首先必须有使制冷剂 能达到比低温环境介质更低的温度的过程 ，并连续不断地从被冷却物体吸取热量， 在制冷技术的范围内，实现这一过程有下 述几种基本方法： 3、制冷的基本方法 （2）n相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程或固体 在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸取热 量。普通空调器都是这种制冷方法。n气体膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀后
3、可达到较 低的温度。n吸收和吸附制冷：利用一种物质在另一种物质中 的溶解、悉出或吸附、脱附过程实现吸热和放热 。n热电制冷：令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，在另一端产生热效应。4、单级压缩蒸气制冷循环（1） n蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一 种制冷机，有单级、多级之分。n单级压缩蒸气制冷机是指将制冷剂经过一 级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压力的制冷 机。单级制冷机一般可用来制取-40以上 的低温。n普通的空调器都是利用单级压缩蒸气制冷 机的原理制造的。4、单级压缩蒸气制冷循环（2） 单级压缩蒸气制冷机的由以下几个基本组 成部份：n压缩机n冷凝器n节流机构（毛细管）n蒸发器n
4、制冷剂4、单级压缩蒸气制冷循环（3）A：压缩机 B：冷凝器 C：节流机构 D：蒸发器单位制冷量：q0=h1-h6 单位冷凝热量：qk=h2-h5 单位消耗功：w=h2-h1 制冷系数：EER=q0/w4、单级压缩蒸气制冷循环（4）n压缩机：它的作用是将蒸发器中的低温低压制冷 剂蒸气吸入，并压缩到高温高压的过热蒸气，然 后排到冷凝器。n常用的压缩机有活塞式、转子式、涡旋式、螺杆式和 离心式等等。n压缩机有定速压缩机和变频压缩机。现在最新的有变 容量的压缩机，例如美的MDV用的谷轮“数码涡旋”压缩 机可以在10%-100%之间调节输出量，运用“TS”技术 可以使压缩机的能力输出实现级量调节，在控制
5、方面 比变频压缩机简单、可靠，更接近空调器的实际负荷 要求。4、单级压缩蒸气制冷循环（5）n冷凝器：它的作用是将来自压缩机的高温高压制冷剂蒸气 冷凝成过冷的液体，在冷凝过程中，制冷剂蒸气放出热量 ，故要用水或空气来冷却。n不同制冷剂有不同的冷凝压力。普通家用空调器冷凝器里面的制 冷剂（R22）压力：标准制冷工况下一般在18 19 bar左右，过 负荷工况下一般在2224bar左右。n蒸发器：它的作用是使经节流机构后的制冷剂液体蒸发成 蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是对外输出冷量 的设备。n普通家用空调器蒸发器里的制冷剂（R22）的蒸发压力在5.5- 6.5bar左右。4、单级压缩蒸气制冷
6、循环（6）n节流机构：普通空调常用的是毛细管，高 档的空调器用电子膨胀阀。制冷剂经过节 流机构时，压力由冷凝压力降到蒸发压力 ，一部份制冷剂会在节流的过程中闪发成 为气体。n节流过程中制冷剂的焓值不变。n普通的家用空调器节流结束时大约有20%的制 冷剂会闪发成气体二、系统匹配的一般方法及注意事项 n一般来说，新匹配一台空调器都有一个参 考机型n新匹配机的性能指标对压缩机、冷凝器、 蒸发器的选择有很大关系。n室外机、室内机的电机转速-风量-噪音是首 先要摸底搞清楚的。1、选压缩机n根据实际情况选择压缩机型式：活塞式、转子式 、涡旋式及其电源规格n一般来说，家用空调器中活塞式用得比较少，T3型空
7、调器一般会选择活塞式压缩机。n目前3P以下的家用空调器大多数都是转子式压缩机。 转子压缩机又分单转子与双转子压缩机。n3P以上的家用空调器一般会使用涡旋式压缩机。n根据空调器的制冷量大小来选择压缩机的大小，一般 来说按空调器的额定制冷量是压缩机的单体能力的 90%来选择。n压缩机每一个排量（1cc）的能力约为175W。 2、选冷凝器 n长U管管径，内螺纹管还是光管n在正常的范围内，管径越小，换热系数越大，耐压也 越大，但流动阻力也越大。n内螺纹管比光管换热系数高，不同形式的内螺纹管换 热系数也不一样n小管径冷凝器及新型的内螺纹管的研究是一个重要的 方向。n选择非亲水铝箔（普通铝箔）还是亲水铝箔
8、，选择片 型是平片、冲缝片还是波纹片，选择片距n选择其它型式的冷凝器n高效的冷凝器有全铝冷凝器、全铜冷凝器等等3、选蒸发器 n长U管管径，内螺纹管还是光管n一般来说蒸发器的长U管径可以选择小管径的 。n选择亲水铝箔n一般选择冲缝片，最小片距可达1.3mm。4、估算制冷剂充注量 n参考机型的制冷剂充注量n一台空调正常状态下约有60%的制冷剂会在室外侧的冷凝器里，约40%的制冷剂在室内侧的蒸发器里。n以参考机型为基础，算出冷凝器和蒸发器内容积增大（或减少）的比例，估算出大概的制冷剂充注量。n比如说：参考机型充注量为1000g，内机不变，室外机冷凝器由单排变为1.5排：侧估算充注量为：n1000*0
9、.6*1.5+1000*0.4=1300(g)n一般来说，估算的充注量要比最后的要稍多。这个只能靠经验掌握。估算的只能提供一个大概。5、制冷系统匹配（1）n排气温度目标值：85-90n高于目标值，则应该减短毛细管，加大室外机 风量或追加冷媒。n低于目标值，则加长毛细管，减少冷媒。n如果是特别匹配的高效制冷系统，排气温度较 低，一般在70-80 。5、制冷系统匹配（2）n冷凝器中部温度目标值：45-50左右，过 冷度目标值在5-10 左右n冷凝器出口最低在37-38 ，若过低则与环境 35 温差太小，换热量很少 n冷凝器中部温度高于目标值，则应该减短毛细 管，加大室外机风量或加大冷凝器 n冷凝器
10、中部温度低于目标值，则应该加长毛细 管，追加冷媒 5、制冷系统匹配（3）n蒸发器中部温度目标值：8-12左右，过热度目标值在0-1 左右 n蒸发器中部温度值高于目标值则加长毛细管 n蒸发器中部温度值低于目标值则减短毛细管，加大室内机风量或加大蒸发器 n蒸发器过热度值高于目标值则减短毛细管，增加冷媒 n蒸发器过热度值低于目标值则加长毛细管，加大室内机风量，减少冷媒或加大蒸发器 5、制冷系统匹配（4）n压缩机回气温度比蒸发器出口温度可高出1-2左右 n若回气温度高出出口温度较大，比如出口为10 ，而压缩机回气有20 ，这个是压缩机排气温度上升的原因，应该减短毛细管或增加冷媒 n若回气温度低于出口温
11、度很多，比如出口为10 ，而压缩机回气有5 ，这个是压缩机排气温度下降的原因，这时候冷媒在蒸发器中不能充分蒸发而导致能力不足，应该加长毛细管或减少冷媒 6、非标准工况运行（1）n制冷过负荷工况下 n若OLP动作，则应该加大外侧风量，冷媒增多压缩机负 荷加大，如果可能的话可减短毛细管，并减少冷媒， 或加大冷凝器 n保证高压侧压力不超过26.5bar， 26.5bar对应冷凝器 中部温度65 左右 n压缩机排气温度一般要在115 以下，不要超过125 ，压缩机电机的线圈温度比排气温度高10 左右， 温度过高的话可能烧线圈。排气温度过高时可减短毛 细管或加大冷凝器或增加冷媒（注意减短毛细管时可 能会
12、使标准工况下能力下降） 6、非标准工况运行（2）n过载保护器OLP（Over Load Protector）动作 n过载保护器是由电流与温度共同控制的 nOLP曲线图有两种表示型式n如图所示的OLP曲线，当电流为 I1 时只要压缩机温度小于 t1 压缩机的 OLP是不会动作的。或者，当压缩机温度是 t1 时，压缩机的电流小于 I1 时，OLP不会动作 6、非标准工况运行（3）n最小制冷工况下n蒸发器温度不能低于0 ，否则蒸发器上的冷凝水会结 冰，不能制冷，冰块落下会打烂风轮n空调器的防冻结功能，当检测到蒸发器的温度T2连续 一段时间低于某温度值时，压缩机停止工作，待T2温 度上升到某温度后压缩
13、机恢复工作n确保压缩机壳体底部温度高于冷凝器中部温度5 以上 ，否则，润滑油会被冷媒稀释而失去效果，压缩机相 对运动部件产生磨损。最终导致压缩机不能运转7、不合格项目微调及整改（1）n能力不足n压缩机是否过小？n毛细管和冷媒量是否最佳组合？n室内外侧风量是否合理？n两器大小是否合理？7、不合格项目微调及整改（2）n功率过高与最大制冷跳停n室外侧风量是否合适？n冷凝器大小是否合理？冷凝器制作是否有问题？（胀紧率、叠片、倒片、片距等问题）n是否冷媒过多或毛细管过长？n冷凝器流路不合理造成严重复热、或流路堵等原因降低了冷凝器的性能？7、不合格项目微调及整改（3）n凝露工况不合格n低风风速是否设的过低
14、？（过高会造成吹水）n室内机是否漏风？是否流路分流不均，严重偏流？n冷媒是否不足，造成缺液蒸发？7、不合格项目微调及整改（4）n室外机有冷媒流动声n毛细管组件用防振胶包住n在两个管径变化大的地方加过渡管n在过渡管外加防振胶7、不合格项目微调及整改（5）n异声或噪声超标n如果是风道噪声，则改变风轮、变安装位置或改变风 轮转速（风道曲线改变也可以，但是周期较长）n制冷系统异声，则在配管固频不合格处加配重块或防 振胶改变其固频n在配管振动大的地方加贴防振胶n在压缩机排气管上加消声器n压缩机包隔音棉n钣金件上贴隔音棉三、影响 能效比的主要因素 n逆卡诺循环的制冷系数n具有传热温差的外部不可逆卡诺循环的
15、制 冷系数n循环效率（热力完善度）n空调器的EER、COP影响主要因素1、逆卡诺循环（1）n逆向循环是一种消耗功的循环，所有的制 冷机都是按逆向循环来工作的。n当高温热源与低温热源的温度不变时，具 有两个可逆的等温过程和两个等熵过程的 逆向循环称为逆卡诺循环。1、逆卡诺循环（2）n如图所示的逆卡诺循环T-s图，制冷剂放热时的温度与高温热源的温度均为T2，制冷剂吸热时的温度与低温热源的温度均为T1。n放出的热量为：q2=T2(s1-s4)n吸取的热量为：q1=T1(s1-s4)n消耗功为：w=q2-q1=(T2-T1)(s1-s4)n制冷系数为：EER0=q1/w=T1/(T2-T1)n逆卡诺循
16、环的制冷系数只与高温热源与低温热源的温度有关，T2升高与T1降低都会使制冷系数下降，而T1下降对其影响更为显著。2、不可逆卡诺循环n如图所示的不可逆卡诺循环T-s图，制冷剂放热时的温度为Tk，高温热源的温度为T2，制冷剂吸热时的温度为T0，低温热源的温度为T1。则制冷系数为：EER1=T0/(Tk-T0)T1/(T2-T1)n任何一个不可逆循环的制冷系数总是小于相同热源温度时的逆卡诺循环的制冷系数n所有的实际的制冷循环都是不可逆循环3、循环效率（热力完善度） n循环效率是表示实际循环的完善性接近可 逆卡诺循环的程度，定义为： =EER1 / EER0 n在两个热源温度不变的情况下，提高或 EER1的方法有：n降低Tk温度n升高T0温度n同时降低Tk温度和升高T0温度 4、循环效率（热力完善度）曲线图 5、提高空调器的EER（1）n从制冷系统上说，降低冷凝温度Tk和升高 蒸发温度T0都可以使EER上升n采用高效的压缩机n适当加大冷凝器、加大室外机的风量，使Tk下 降n适当加大蒸发器、加大室内机的风量，使T0上 升n利用
