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1、第1章 制冷方式、流程和控制方式的 选择与优化,1.1 制冷方式的选择与优化 1.1.1 常用相变制冷方法的特点 1.1.2 制冷方法选择要点 1.2 压缩式制冷循环中制冷剂的选择 1.2.1 制冷剂选择的原则 1.2.2 制冷剂的热力完善度 1.2.3 非共沸混合制冷剂 1.3 制冷空调装置的控制方式与节能 1.3.1 工业制冷装置的控制方式与特点 1.3.2 中央空调系统的控制方式 1.4 带有辅助回路的单级压缩制冷新流程 1.5 一次节流与两次节流的选择,1.1.1 常用相变制冷方法的特点,1.蒸气压缩式制冷 2.吸收式制冷,1.蒸气压缩式制冷,1)能达到的制冷温度范围广。 2)单机容量
2、范围大,规格多。 3)在中、小容量范围，设备比较紧凑，可适应不同场合的需要。 4)效率较高。 5)当制冷温度较低时，其综合性能变差。 6)要使用专门的制冷剂，这些制冷剂往往对环境有污染，对人体有害。,图1-1 蒸气压缩式制冷 a)单级压缩式制冷循环系统 b) T-s图 c)p-h图,表1-1 压缩式制冷能达到的最低蒸发温度(单位：),2.吸收式制冷,1)耗电少。 2)可利用废热、余热。 3)变负荷容易，调节范围广。 4)单级即可达到-40的低温。 5)可以露天布置，操作方便，易于维护管理。 6)运行噪声低，可靠性高。 7)换热设备面积大，耗钢材量大。 8)冷却水消耗量大。 9)一次性投资大于活
3、塞式制冷机。 10)效率较低。 11)没有系列成套的产品，必须现场设计。,2.吸收式制冷,1)以热能为动力，耗用电能很少，耗电量仅为蒸气压缩式的35。 2)整个机组除了功率很小的泵外，没有其他的运动部件，振动小,噪声低。 3)机器处于真空下运转，无爆炸危险。 4)冷量调节范围宽。 5)对外界条件变化适应性强。 6)成套出厂，国内已有蒸气型、热水型、直燃型等系列产品。 7)制造简单，操作、维修保养方便。 8)用水作制冷剂时，只能获得5以上的冷量。 9)机组在真空下运行，空气容易漏入。,10) 制冷剂蒸气的冷凝过程和吸收过程均为排热过程，故机组的排热负荷较大。 1)在具有大量热能或余热资源的部门，
4、利用热能或余热制取冷量，既可减少企业排热的热污染，又可以节能，明显提高企业能源综合利用的效率。 2)与热电厂联合组成热、电、冷三联供系统，实现能源梯级利用，提高能源的利用率。 3)与燃气轮机和余热锅炉组成电、冷联供系统。 4)在生活、工艺流程中已配有锅炉，而锅炉负荷有余量时，可选配吸收式冷水机组供冷。,图1-2 氨水吸收式制冷原理图 1蒸发器 2膨胀阀 3冷凝器 4发生器 5减压阀 6吸收器 7溶液泵,表1-2 吸收式制冷机的分类,表1-2 吸收式制冷机的分类,1.1.2 制冷方法选择要点,1.消耗能量的形式 2.应用的温度范围 3.一次性投资(初投资) 4.运行费 5.运行的可靠性 6.操作
5、维护的方便性 7.安全和环境保护,表1-3 制冷机类型不同时投资和运行费比较,表1-4 各种制冷方法的适用范围,表1-4 各种制冷方法的适用范围,1.2.1 制冷剂选择的原则,1.热力学的要求 2.热物理性质的要求 3.化学性质及生理学的要求 4.经济性的要求 5.环境保护的要求,1.热力学的要求,1)在大气压力下，制冷剂的蒸发温度要低，这是一个必要条件。 2)压力适中。 3)单位容积制冷量应尽可能大。 4)临界温度要高，凝固温度要低。 5)等熵指数要小。,表1-5 常用工质的单位容积制冷量(=30、=-15时),2.热物理性质的要求,1)制冷剂的粘度和密度应尽可能小。 2)热导率和表面传热系
6、数要高。 3)具有一定的吸水性。 4)电绝缘性能好。 5)液态的比热容要小。 6)溶解于油的性质。 7)相对分子质量。,3.化学性质及生理学的要求,1)制冷剂的稳定性。 2)燃烧性和爆炸性。 3)对材料的相容性。 4)制冷剂的毒性。 5)制冷剂对食品的影响。,表1-6 一些制冷剂的安全性参考数据,表1-6 一些制冷剂的安全性参考数据,5.环境保护的要求,1)变暖影响总当量TEWI。 2)寿命期气候性能LCCP。,1.2.2 制冷剂的热力完善度,1.不同工质的理论循环热力完善度 2.不同制冷剂的实际循环热力完善度,1.不同工质的理论循环热力完善度,1)等熵膨胀过程ad。 2)等温膨胀过程dc。
7、3)等熵压缩过程cb。 4)等温压缩过程ba。,图1-3 逆卡诺循环 a)p-V图 b)T-s图,表1-7 不同制冷剂理论循环的性能指标,2.不同制冷剂的实际循环热力完善度,(1)制冷剂气态的密度 一般而言，对于阻力损失，制冷剂气态的密度越小越好。 (2)制冷剂液态的密度 不同制冷剂的液态密度有较大差别。 (3)制冷剂的粘度 制冷剂流体具有粘性，它反映流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。 (4)制冷剂的比热容对热力完善度的影响 制冷剂的比热容对循环的性能有很大的影响。 (5)制冷剂表面传热系数的影响 在逆卡诺循环中，没有考虑传热温差的不可逆影响。,图1-4 c、c及在T-s图上的表示,1
8、.2.3 非共沸混合制冷剂,1)降低功耗，提高循环的制冷系数。 2)增加制冷机的制冷量。 3)降低了制冷循环中的压缩比，使单级压缩能获得更低的蒸发温度。 4)相变过程中，传热系数一般要比纯制冷剂低得多。,图1-5 非共沸制冷剂的T-图,图1-6 非共沸制冷剂单级循环的T-s图,1.3.1 工业制冷装置的控制方式与特点,1.手动控制配合安全保护自动装置 2.局部自动控制 3.半自动控制 4.全自动控制与节能 5.最佳工况自动调节控制,1.手动控制配合安全保护自动装置,1)制冷的原理和制冷循环的特点。 2)冷却水系统的作用和循环方式。 3)制冷压缩机工作原理及结构。 4)蒸发器、冷凝器和节流装置工
9、作原理与结构。 5)制冷量调节的特点及调节方法。 6)压缩机润滑系统的作用与工作方式。 7)安全保护装置的设定值及整定方法。 1)制冷系统的特点。 2)各冷却设备的特点。 3)熟悉各热负荷的变化规律。 4)熟悉各压缩机的制冷能力。,图1-7 微型计算机实时闭环控制框图,图1-8 自动控制中硬件与软件改进后的效果,1.3.2 中央空调系统的控制方式,1.局部自动控制 2.制冷站自动控制配合局部自动控制 3.空调系统集散控制,1.4 带有辅助回路的单级压缩制冷新流程,图1-9 新流程循环示意图,图1-10 新流程在p-h图上的表示,表1-8 三种运行工况的参数(单位：),表1-9 不同工况下新流程制冷系数的增量(工质R717),表1-10 不同工况下体积流量比与辅助回路蒸发温度的关系(工质R717),表1-10 不同工况下体积流量比与辅助回路蒸发温度的关系(工质R717),表1-10 不同工况下体积流量比与辅助回路蒸发温度的关系(工质R717),图1-11 一次节流与两次 节流的比较,表1-11 美国公用冷库制冷装置的压缩级数及流程(62个厂),
