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1、第 5 章 电 冰 箱,【教学目标】 掌握与制冷技术有关的热力学基础理论知识。 了解制冷剂的种类、命名及性质。 了解电冰箱的类型、结构与工作原理，掌握电冰箱制冷系统主要部件的性能与作用。 掌握电冰箱电气控制系统的工作原理。 掌握电冰箱常见故障的分析和维修方法。,5.2 制冷剂、润滑油,制冷剂又称制冷工质，它是制冷系统中完成制冷循环所必需的工作介质。制冷剂的热力状态在制冷循环中是不断发生变化的，如在蒸汽压缩式制冷循环中，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却系统的热量而蒸发成为蒸汽，在冷凝器中将热量传递给周围环境介质(空气、水等)而被冷却冷凝成液体。制冷机借助于制冷剂的状态变化，完成制冷循环，达到制冷的目的
2、。,5.2.1 对制冷剂的要求,1.热力学方面的要求 1）在标准大气压下，制冷剂的蒸发温度要足够低。 2）临界温度要高，在常温或普通低温范围内能够冷凝液化。 3）在工作低温下，蒸发器中制冷剂的压力，最好接近或稍高于大气压力，以防止系统外部的空气或水分渗入系统内。 4）在常温下冷凝压力不宜过高(小于1.5 MPa) 。 5）制冷剂单位容积的制冷能力应尽可能大，以便提高制冷效率，减小制冷剂的循环量。 6）应有较高的导热系数和放热系数，以提高热交换器的工作效能，减小热交换器的尺寸，提高传热效率。,2.物理化学方面的要求 1）制冷剂的化学稳定性要好，在高温条件下不易分解、不易燃烧，无爆炸危险。 2）制
3、冷剂的黏度和密度应小，以减小制冷剂在系统中流动时的阻力，从而减小压缩机的耗功量和缩小流通管径。 3）制冷剂对金属和其他材料无腐蚀性和侵蚀作用。 4）制冷剂与水有较大的亲和力，以避免导致系统冰堵现象。 5）制冷剂易与润滑油混合，而不损害其制冷效果，并有助于压缩机件的润滑。 6）制冷剂对机器缝隙的渗透能力应低。,3.生理学和其他方面的要求 1）制冷剂对人的生命和健康不应有危害性，即不应有毒性、窒息性及刺激作用。与食物也不应有反应。 2）制冷剂应符合环境要求，尽量减少对大气臭氧层的破坏作用。制冷剂应价格低廉，容易买到。,5.2.1 制冷剂的种类与性质,目前，作为制冷剂的物质已有近百种，并且新的制冷剂
4、还在不断被发现和研制，但常用的制冷剂只有十几种。制冷剂的表示方法是用英文单词“制冷剂”(Refrigerant)的首写字母R作为制冷剂的代号，在R后面用规定的数字及字母来表示制冷剂的种类和化学构成，如R12、R22、R134a、R600a、R717等。 氟利昂制冷剂中的CFC类，我国已限期在2006年底停止使用。因此，目前生产的电冰箱中的制冷剂已基本全部由R12改为R600a。,1.氨(NH3 R717) 氨属于无机化合物制冷剂，是最古老的制冷剂之一，也是目前广泛被采用的中温中压制冷剂之一。氨的制冷范围为5-70，常用于不低于-60的大、中型单级或双级活塞式制冷压缩机中。 氨的临界温度(133
5、.0)高，凝固点(-77.7)较低，标准沸点为-33.3。在常况下，氨在制冷系统中的蒸发压力为0.1 MPa0.5 MPa，氨的冷凝压力一般为1.0 MPa1.6 MPa，其压力比适中。 氨有强烈的刺激性气味，故泄露易发现。氨易溶于水,在常温常压下，一个单位体积的水能溶解700单位体积的氨水而形成氨水溶液。在低温下，水不会从氨液中析出而形成冰塞现象，所以氨系统中一般不设置干燥过滤器。氨液中溶有水后，其蒸发温度稍有提高，同时对金属有腐蚀作用，故规定氨的允许含水量不超过0.2%。,2.氟利昂 氟利昂蒸汽或液体都是无色透明的、没有气味，大多数品种的氟利昂对人体无毒害、不易燃烧和爆炸。 润滑油可以与氟
6、利昂相互溶解，但各种氟利昂在润滑油中的溶解度是不同的，在常温及普通低温下，可分为难溶、微溶、与润滑油完全互溶3种类型。 由于氟利昂没有气味，所以泄漏不易发现。检查氟利昂泄漏一般是用卤素检漏灯、电子检漏仪等。 氟利昂制冷剂目前主要用于中、小型容积式制冷剂压缩机、空调用的离心式制冷机、低温制冷装置及其他特殊要求的装置。,1) 二氯二氟甲烷(CCl2F2 R12)。R12凝固点为-158，临界温度为112，标准沸点为-29.79。R12常用于能获得-50以上的中、小型蒸汽压缩式制冷机和大型离心式制冷机。R12的蒸汽是无色的，并且有微弱的芳香味，对人体的伤害极小，当它在空气中的含量达20%时才会被人感
7、觉到。含量达到30以上就会引起人的缺氧窒息。R12不易燃烧，和空气混合时也不会引起爆炸，是一种很安全的制冷剂。R12与明火接触或温度高达400以上时，才会分解出对人体有害的氟化氢、氯化氢和光气。,水在R12液体中的溶解度极低，在低温状态下，当制冷剂中水的含量超标时，极易形成冰塞而堵住节流阀或毛细管通道。同时R12含水过多时易生卤氢酸，直接腐蚀金属。一般规定R12的含水量不得超过0.0025%(质量)，故制冷系统管路上必须设置干燥过滤器。 R12的渗透性很强，所以对机器设备管道的密封性要求高。检查R12泄漏常用肥皂水、卤素灯或卤素仪。 R12属于CFC类氟利昂，其对全球环境影响大，泄漏物在大气中
8、的存在寿命长，臭氧层破坏潜在效应ODP高，全球温室潜在效应GWP也较高，属于首先被替代的制冷剂。,2) 二氟一氯甲烷(CHCIF2 R22)。R22也是较常用的中温中压制冷剂，其临界温度为96，凝固点为-160，标准沸点为-40。在较低的温度下，R22的饱和蒸汽压力及单位容积制冷量都比氨高。在同一温度下，R22的饱和蒸汽压力比R12高65%左右，压缩终温介于R717和R12之间，能制取的最低蒸发温度为-80，所以R22比R12和R717更适用于低温。 R22的蒸汽无色、无味、不燃烧、不爆炸，毒性比R12稍大，但仍属于安全的制冷剂。 R22属HCFC类制冷剂，在大气层中的寿命较短。R22在大气层
9、中易水解而随雨水回到地面，对大气臭氧层和全球温室效应影响较小，ODP为0.05，GWP为510，属于过渡性替代制冷剂。,3)四氟乙烷(C2H2F4 R134a)。R134a是中温中压制冷剂，其物理特性(相对分子质量、沸点、汽化潜热和临界参数)与R12 相似。 R134a传热性好，化学稳定性好，不燃烧。而且ODP与GWP值均较小,在替代R12制冷剂时制冷系统与设备只需要做少许改动，因此,R134a被看作是R12的首选替代制冷剂。 R134a渗透性高，密封材料要求高，一般采用聚丁腈橡胶、二聚乙丙橡胶或氯丁橡胶等。,3.异丁烷（C4H10 R600a） R600a属碳氢化合物，是常用的打火机燃料主要
10、成分。R600a为无色气体，微溶于水，性能稳定，其ODP值和GWP值为0，没有公害，能就地净化。 R600a能与普通冷冻油相溶，对制冷系统要求不高。制冷性能更好，节能达3040。易于获得，成本低廉。由于其有优异的环保性能，并且气化潜热大，因此相对原制冷剂可以减小充注量，并且其制冷性能略胜于其它制冷剂，能与许多矿物油相溶，又容易获得，价格便宜，而且用它来代替氟利昂制冷剂，原CFC系统可以不作太大改动。因此，目前在家用电冰箱中已被广泛应用。,R600a最大的缺点是与空气能形成爆炸性的混合物。爆炸极限为1.88.5(体积)，在生产、维修工艺上必须采取严格的安全操作工艺。 虽然碳氢制冷剂有可燃性，但是
11、要让它产生这种危险的爆燃是需要一定的条件的： 1.必须是每小时要有将近28.5克的泄漏量，也就是说泄漏量要大到几乎每天都要补充制冷剂的程度才有可能发生燃烧，但一般在使用时，其充注量不会大于450g，正常的泄漏量每年不会超过240克，而且其中还加有容易识别气味的物质； 2.须有大约460的明火源。因此，一般正常使用是相对安全的。,4.混配制冷剂R410A R410A是一种由32/R125混合而成的新型环保制冷剂，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，单位容积制冷量比R22约大43%，制冷系数比R22约小7.7%，制冷（暖）效率更高。 R410A由两种准共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成
12、,具有稳定，无毒，性能优越等特点，普遍应用于无氟变频空调器中。 R410A由于不含氯元素，故不会与臭氧发生反应，既不会破坏臭氧层。是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的制冷剂。,5.2.3 润滑油(冷冻油),1.对润滑油的基本要求 1) 润滑油的凝固点要低。一般家用电冰箱和家用空调器采用凝固点低于-30的润滑油。 2) 要有适当的粘度。如果粘度太小，在摩擦面不易形成正常的油膜厚度，会加速机械磨损，甚至发生拉毛汽缸、抱轴等故障，机械密封性能也不好，制冷剂容易泄漏；如果粘度太大，润滑和密封性能虽好，但制冷压缩机的单位制冷量消耗的功率会增大，耗电量增加。,3) 有较好的黏温性能和较高的闪点。制
13、冷压缩机在工作中，汽缸等处的温度高达130150左右，所以要求润滑油的黏度在温度变化时其变化要小，闪点要高。不会使润滑油在温度高的情况下炭化。（在规定的条件下，加热润滑油，润滑油的蒸气和周围空气的混合气，一旦与火焰接触，即发生闪火现象的最低温度，称为润滑油的闪点。） 4) 要有良好的化学稳定性和抗氧化安定性。润滑油在制冷系统内与制冷剂经常接触，在全封闭式的制冷压缩机内，要求能够使用1015年以上。 5) 不含水及酸之类杂质，要有良好的电气绝缘性能。在半封闭和全封闭式制冷压缩机中，电动机绕组要与润滑油经常接触，所以要求润滑油不能破坏电动机的绝缘物并有良好的绝缘性能。,2.润滑油的种类 目前国产压
14、缩机润滑油分石油部标准(SYB)和企业标准两类。石油部标准有13号、18号、15号、30号、40号五种，其中13号润滑油又有凝点-40以下和-25两种。凝点-25的13号润滑油主要用于蒸发温度较高的冷藏、空调制冷系统。18号润滑油的指标比其他牌号的润滑油要高，主要用于对润滑油要求较高的R12制冷压缩机，对其他制冷剂的压缩机也适用。 不同型号的润滑油不能混合使用，但可以代用，代用原则是高牌号可以替代低牌号使用。,电冰箱泛指人工方法获得低温、供储存食物和药品的冷藏与冷冻器具。一般来说，它是家庭、商业、医疗卫生和科研上用的各种类型、性能和用途的冷藏和冷冻箱(柜)的总称。本书所指的电冰箱，是以电能作为
15、原动力，通过不同的制冷机械而使箱内保持低温的家用制冷器具。 目前，国内市场上95%以上的家用电冰箱为压缩式冰箱；以油、气、电为动力的吸收式冰箱仅占3%左右；而利用温差制冷原理的半导体冰箱制冷效率低、价格高，产量少，仅适用于一些特殊场合。,5.3电冰箱的结构与工作原理,5.3.1电冰箱的分类 1. 按用途分 1）冷藏电冰箱。冷藏电冰箱泛指单门电冰箱，箱内大部分空间的温度保持在010之间，专供冷藏食品之用。在箱内上部有一个由蒸发器围成的冷冻室，其温度一般为-6-12。 2）冷冻电冰箱。又称冰柜、冷柜，没有高于0的冷藏功能，其常温一般在-18 以下。目前我国生产的多数冷冻电冰箱制成卧式，其箱盖在顶部
16、，为顶开式或移门式，一般容积为200500 L。 3）冷藏冷冻电冰箱。冷藏冷冻电冰箱指双门或多门电冰箱。它们都是具有单独的冷冻外门。冷冻室占全箱容积的1412，冷冻室的温度在-18以下。其余各室用间隔分开而成，各室的温度不同，适合不同食品的保存。,2.按箱内冷却方式分 1）直冷式电冰箱。直冷式电冰箱又称冷气自然对流式。电冰箱的冷冻室直接由蒸发器围成或冷冻室内有一个蒸发器，冷藏室上部再设一个蒸发器。由蒸发器直接吸取室内热量而进行冷却降温。 2）间冷式电冰箱。间冷式电冰箱也称无霜冰箱。外观上与直冷式双门双温电冰箱没有明显的区别。一般在冷冻室与冷藏室之间的隔层中横卧或在右壁隔层中竖立一个翅片式蒸发器。冷冻室的冷却间接由一小型风扇将翅片式蒸发器所产生的冷气进行强制对流，循环冷却降温。 冷藏室通过风门调节器调节风门的开度大小，控制冷风进风量来调节其中的温度。这种电冰箱的冷冻室及冷冻物品上不会结霜，霜集中在温度很低的蒸发器表面。,3.按容积规格分类 冰箱的规格是指它的箱内有效容积，
