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1、1,主 编：刘昌明 鲍东杰,8 空调制冷系统,第二篇 通风与空调,2,8.1 空调制冷系统的组成及原理,8 空调制冷系统,目 录,8.2 制冷剂与载冷剂,8.3 制冷机组,8.4 制冷系统的水系统,3,8.5 制冷系统管道敷设与设备安装,8 空调制冷系统,目 录,8.6 制冷系统水系统管道敷设与设备安装,4,8 空调制冷系统,通过本章的学习，要求学生熟悉空调制冷系统的组成，掌握蒸气压缩式氨制冷系统和氟利昂制冷系统的工作原理，了解溴化锂吸收式制冷系统的制冷原理；掌握常见制冷剂的种类、代号、性质，了解常用的载冷剂及其性质；熟悉常用的制冷机组及其原理；熟悉冷冻水系统和冷却水系统的形式；明确空调用制冷
2、设备的安装程序和方法，掌握制冷管道安装的特殊要求和安装方法；能选择相应的施工方法、施工机具、技术措施和安全措施。,,学习目标,5,8.1 空调制冷系统的组成及原理,8 空调制冷系统,6,8.1.1.1 蒸气压缩式制冷的基本原理 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8.1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。,8.1.1 蒸气压缩式制冷系统,8.1 空调制冷系统的组成及原理,7,图8.1 蒸气压缩式制冷系统 1压缩机；2冷凝器；3节流机构；4蒸发器,8.1 空调
3、制冷系统的组成及原理,8,8.1.1.2 蒸气压缩式制冷系统 （1） 蒸气压缩式氨制冷系统 蒸气压缩式氨制冷系统包括氨制冷剂系统、冷却水系统、冷冻水系统、排油系统、排除不凝性气体系统、紧急泄氨系统等，如图8.2所示。 在氨制冷剂系统中，高温高压的氨气从压缩机排出来，经油分离器进入冷凝器被冷凝成液体，氨液从冷凝器经贮液器和过滤器进入节流机构节流降压，低压湿蒸气进入蒸发器后吸收冷冻水的热量而变为气体返回压缩机。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,9,在冷却水系统中，冷凝器下部水池内的水经水泵加压后送入两台冷却塔以降温，降温后的水送入卧式冷凝器上部，水在冷凝器中将氨气冷凝为氨液后流入水池。 在排除不
4、凝性气体系统中，冷凝器内的不凝性气体（主要是空气）引至不凝性气体分离器（亦称空气分离器），利用从冷凝器来的氨液经膨胀阀节流后在空气分离器的盘管内气化吸热来促使混合气体中的氨气冷凝为氨液，从而达到分离空气的目的。氨液气化后氨气返回压缩机。 在排油系统中，是将贮液器内的油送入贮油器进行集中放油，以保证安全。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,10,图8.2 氨制冷系统,8.1 空调制冷系统的组成及原理,11,（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8.3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
5、冷的）冷凝为液体。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,12,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。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,13,图8.3 氟利昂制冷系统,8.1 空调制冷系统的组成及原理,14,8.1.2.1 工作原理 溴化锂吸收式制冷系统的工作原理如图8.4所示，主要由发生器、冷凝器
6、、蒸发器、吸收器四个热交换设备组成。 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。,8.1.2 溴化锂吸收式制冷系统,8.1 空调制冷系统的组成及原理,15,四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。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,16,右半部为吸收剂循环，主要由吸收器、发生器
7、和溶液泵组成。在吸收器中，液态吸收剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂形成制冷剂吸收剂溶液，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。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,17,图8.4 单级溴化锂吸收式制冷原理图,8.1 空调制冷系统的组成及原理,18,8.1.2.2 溴化锂吸收式制冷系统 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8.5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
8、保证系统的严密性。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,19,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。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,20,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
9、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，从而制得冷冻水供空调使用。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,21,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。,8.1 空调制冷系统的组成及原理,22,图8.5 双筒式溴化锂 吸收式制冷系统图,8.1 空调制冷系统的组成及原理,23,8.2 制冷剂与载冷剂,8 空调制冷系统,24,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
10、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。,8.2 制冷剂与载冷剂,25,8.2.1.1 制冷剂的种类 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。,8.2.1 制冷剂,8.2 制冷剂与载冷剂,26,(1) 高温（低压）制冷剂标准蒸发温度ts0，冷
11、凝压力Pc为0.20.3MPa。常用的高温制冷剂有R123等。 (2) 中温（中压）制冷剂-60ts0, 0.3MPaPc2.0MPa。常用的中温制冷剂有氨、R12、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 。,8.2 制冷剂与载冷剂,27,2.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。 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
12、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系。,8.2 制冷剂与载冷剂,28,（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。其制冷剂的编号法则是：甲烷、乙烷、丙烷同卤代烃；其他按R6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。饱和碳氢化合物、烯烃、卤代烯在空调制冷及一般制冷中并不采用，它们只用在石油化工工业的制冷系统中。,8.2 制冷剂与载冷剂,29,（4） 共沸混合制冷剂 由两
13、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。 （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。,8.2 制冷剂与载冷剂,30,（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R7,其中7表示无机化合物，7后
14、面的两个数字是该物质相对分子质量的整数。 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。,8.2 制冷剂与载冷剂,31,8.2.1.2 常用制冷剂的性质 目前使用最广泛的制冷剂有水、氟利昂、氨等。 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
15、冷机中作制冷剂。,8.2 制冷剂与载冷剂,32,2.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。,8.2 制冷剂与载冷剂,33,3.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
16、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。,8.2 制冷剂与载冷剂,34,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0.0025%，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。,8.2 制冷剂与载冷剂,35,（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
