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1、制冷系制冷系统统的基的基础础知知识识及常及常规设计规设计参数参数制冷技术研究院李 欣提提纲纲 空调器的功能 制冷循环的基础知识 制冷系统的组成 常规的设计匹配参数 制冷循环的变化 常见制冷系统系统故障分析空空调调器功能器功能 降降 温温在空调器设计与制造中，一般允许将温度控制在16-32之间。升升 温温热泵型与电热型空调器都有升温功能。热泵型空调器的升温能力随室外环境温度下降逐步变小，若温度在-10时几乎不能满足供热要求。除除 湿湿空调器在制冷过程中伴有除湿作用。人们感觉舒适的环境相对湿度应在 40-60%左右，当相对湿度过大如在 90%以上，即使温度在舒适范围内，人的感觉仍然不佳。增加空气增
2、加空气负负离子离子浓浓度度空气中带电微粒浓度大小，会影响人体舒适感。空调上安装负离子发生器可增加空气负离子浓度，使环境更舒适，同时对降低血压、抑制哮喘等方面有一定医疗效果。净净化空气化空气空气中含一定量有害气体如NH3、SO2等，以及各种汗臭、体臭和浴厕臭等臭气。空调器净化方法有：换新风、过滤、利用活性碳或光触媒吸附和吸收等。A.A.换换新新风风：利用风机系统将室内污浊空气往室外排，使室内形成一定程度负压，新鲜空气从四周门缝、窗缝进入室内，改善室内空气质量。B.B.光触媒：光触媒：在光的照射下可以再生，将吸附（收）的氨气、尼古丁、醋酸、硫化氢等有害物质释放掉，可重新使用。制冷循制冷循环环的基的
3、基础础知知识识在制冷方法上，现在应用最多的是蒸气压缩式制冷法，即利用液体的汽化热进行制冷的方法。在蒸发器内冷媒从被冷却物吸收热量，变成蒸气，从而产生了冷却效果。蒸发形成的蒸气被压缩机入，压缩成为高温高压的过热蒸气，然后流进冷凝器。在冷凝器中被空气或冷却水冷却，冷凝液化，然后通过节流装置节流，压力降低，然后再次进入蒸发器蒸发，冷却被冷却物。压-焓图（lgP-h)压焓图（lgp-h 图）表示了冷媒的热力学性质（压力、温度、热量等）。利用 p-h 图进行热计算，可以制冷系统的制冷能力，冷凝热量等。另外，通过读取压焓图可以了解制冷装置的运行状态。lgp-h图，纵座标表示压力，横座标表示比焓，由以下一些
4、参数组成：等压线、等温线、等比焓线、等比熵线、饱和温度线、饱和蒸气线、饱和液线、等干度线，等比容线。压-焓图（lgP-h)绝对压绝对压力力绝对压绝对压力力(1)等等压线压线(3)等比等比焓线焓线加加热热冷媒冷媒冷却冷媒冷却冷媒比比焓焓 (kJ/kg)饱饱和和液液线线饱饱和和 蒸蒸 气气线线过过冷液体冷液体过热过热蒸汽蒸汽湿蒸气湿蒸气x 0=.10 2.0.80.9等等 干干线线1kg 冷媒中蒸冷媒中蒸气气质质量量比比焓焓 (kJ/kg)饱饱和蒸气和蒸气线线饱饱和和液液线线6040 20 0-20-40-60 饱饱和和液液线线饱饱和蒸气和蒸气线线等比等比熵线熵线等比容等比容线线(m /kg)制冷
5、系制冷系统统的的组组成成公司的主要产品空调器和抽湿机基本结构都是由 制冷（制热）系统,空气循环系统、电气控制系统、壳体以及保温隔音棉辅助部件等几大部件组成。制冷（制热）系统结构：完成制冷循环的四个关键部件：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器，是每种空调器所共有的。具体由压缩机、消音器、电磁四通阀、冷凝器、过滤器、毛细管、阀门、管接头和接管螺母、分流器、汽液分离器、管路等组成。制冷系制冷系统统的的组组成成1.压缩机2.一般分为旋转式，往复式和涡旋式压缩机，都3.是利用内部机构容积的改变来实现制冷剂气体的压4.缩过程。而旋转式压缩机具有无吸气阀，吸气管直5.通压缩室，向上排气等一系列特点，所以具有气流
6、6.阻力小，机械损失少，吸气过热低等优点，所以在制冷系制冷系统统的的组组成成2.热交换器蒸发器和冷凝器统称为热交换器，在空调器中是用来使制冷剂与空气进行热交换的装置。热交换器是将肋片串在紫铜管上胀紧而成，通过增加换热面积来增加换热量。若肋片碰扁或氧化、脏时，将增大风阻减小换热面积，所以生产中应注意控制肋片清洁平整。肋片材料为铝箔，其形状有平片波纹片和冲缝片，空调器用的换热器中最常用的是冲缝片。近年采用亲水膜涂层的铝箔作翅片，使空气中水分在换热器中冷凝成水分成膜状流下，不会形成“水桥”，从而加大循环风量；并有较好的抗腐蚀性能。换热器铜管也采用内螺纹管加大内表面面积，强化传热效果。制冷系制冷系统统
7、的的组组成成3.节流装置（毛细管）4.节流装置的作用是降低液体制冷剂的压力和温度，调节5.进入蒸发器制冷剂流量。在空调器中通常采用电磁阀和毛细6.管，而以毛细管使用最为广泛。7.毛细管是一根内径 ，长度 0.5-2m 的紫铜管.在8.特定的工况下,毛细管与制冷系统匹配,使制冷装置的工作状9.态达到最佳.当压缩机停机后,系统内高、低压力能通过毛细10.管迅速达到平衡,有利于压缩机的再次启动。毛细管对制冷系11.统工况变化适应性差,不能使各种工作状态都处于最佳。当环制冷系制冷系统简图统简图1冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器压缩压缩机机压缩压缩机机蒸蒸发发器器蒸蒸发发器器节节流装置流装置排气排气排气排气放放
8、热热液化液化(液化液化)冷凝冷凝冷凝冷凝吸吸热热吸吸热热吸气吸气吸气吸气234制冷系制冷系统统的的组组成成 四通阀电磁式四通阀是热泵型空调系统的重要器件，它采用四通先导阀控制主阀，具有换向可靠的特点，它能瞬时换向并可在最小压差下动作，使经过四通阀的压降和泄漏减到最小 。四通阀由三部分组成：先导阀、主阀和电磁线圈。这种四通阀动作的显著特点就是通过启动先导阀，控制四通阀的换向。四通四通阀结阀结构构图图四通四通阀结阀结构构图图1.当电磁线圈处于断电状态，如图 先导阀左移，高压流体进入毛细管 再流入活塞腔 ，另一方面，活塞腔 流体排出，活塞及滑阀 左移。形成制冷循环。2.当电磁线圈处于通电状态，如图
9、先导阀右移，高压流体进入活塞腔 ，另一方面，活塞腔 流体排出，活塞及滑阀 右移。形成制热循环。热泵型空调器的工作过程.exe制冷循制冷循环环和和p-hp-h图图冷媒通过反复的蒸发、压缩、冷凝、膨胀，将蒸发器吸收的热量通过冷凝器排到大气或冷却水中，从而将热量由低温部传到高温部。将这种冷媒流动一周称为制冷循环。制冷循环通常不是一成不变的，随蒸发温度和冷凝温度的不同而产生较大变化。下图将制冷循环冷媒状态变化与压-焓图联系起来：制冷循制冷循环环和和p-hp-h图图 压缩过程压缩机压缩冷媒蒸气时,蒸气压力增大,同时温度升高。假如压缩过程中不对外散热,冷媒蒸气具有的能量比压缩前多增加了压缩功.把这种压缩称
10、为绝热压缩。在理想的制冷循环中压缩是当作绝热压缩处理的。在压-焓图上沿等熵线变化。制冷循制冷循环环和和p-hp-h图图 冷凝过程压缩过程中成高温高压状态的冷媒气流进冷凝器，在此被空气或水冷却，放出冷凝热，变成液体。冷凝器所放出的热量包括冷媒在蒸发器内吸收的蒸发热和压缩机的压缩功。即冷凝热 F K（KW）等于制冷量（蒸发器内吸收的热量）F O（KW）加上压缩机所需动力 P（KW）制冷循制冷循环环和和p-hp-h图图 节流过程（膨胀过程）膨胀过程就时在上述冷凝过程中被液化的高压冷媒输送到蒸发器之前的行程。在这一行程中需要降低冷媒压力。这个过程称为调压膨胀。膨胀阀、毛细管起这种作用。膨胀阀的膨胀过程
11、是不可逆变化，冷媒不做任何功，也没有热量进出，所以也被称为绝热膨胀（几乎是等焓的）。此时压力、容积、温度变化较大。制冷循制冷循环环和和p-hp-h图图 蒸发过程蒸发器通过低温冷媒蒸发而起到冷却作用。因此，从膨胀阀输送过来的冷媒量、从外部进入蒸发器的热量及压缩机吸入量三者取得平衡后，即进入稳定运行状态.如果由外部吸收的热量较少，这时冷媒的蒸发量减少，压缩机的吸气压力下降。压力一变低，则吸入的冷媒蒸气比容变大，进入压缩机的冷媒质量减少。所以，制冷负荷（必要的冷冻能力）一变小，低压压力自动下降，压缩机能力（必需的压缩动力）也相应减少，于是在新的状态下重新取得平衡。压压力力(Mpa)压缩压缩机机冷凝器
12、冷凝器膨膨胀阀胀阀膨膨胀阀胀阀蒸蒸 发发 器器压缩压缩过过程程等等熵线熵线高高压压高温气体高温气体放放热热过过冷度冷度 约约 高高压压常温常温过过冷液冷液降降压压膨膨胀过胀过程程低低压压低温液低温液吸吸热热冷凝冷凝过过 程程蒸蒸 发过发过 程程低低压压低温气体低温气体过热过热度度约约 焓焓(kJ/kg)常规的设计匹配参数制冷（制热）量是空调器最基本的性能指标，是空调器具有使用值的基本依据，在系统性能匹配有着重要的意义其它参数的设定都是围绕着提高制冷（制热）量进行的。制冷工况制冷工况 GB 标准条件室内:干球温度:27 ,湿球温度:19 室外:干球温度:35 ,湿球温度:24 排气温度参考值:8
13、2 90 对策:高于参考值,毛细管减短,加冷媒；低于参考值,毛细管加长,放冷媒制冷工况制冷工况 冷凝温度参考值：43 50 冷凝器出口温度比中部温度低-5 -10 左右为目标值,但是因室外温度是 35 ,冷凝器出口温度最低为 37 38 .(若接近 35 ,则冷凝器无法进行热交换)对策:高于目标值,毛细管减短,室外风量增加,冷凝器加大低于目标值,毛细管加长,追加冷媒制冷工况制冷工况 蒸发温度参考值：6 10 ，一般整体式、柜式和吸顶式等偏低，挂壁式偏高蒸发器中部温度与出口温度温差为 1 6 ，温差过大蒸发器没有有效使用,能力降低。对策：温差过大，毛细管减短，追加冷媒；温差过小，毛细管加长，减少
14、冷媒，室内风量增加，蒸发器加大；制冷工况制冷工况 吸汽温度：参考值：615对策：高于目标值，毛细管减短，加冷媒；低于目标值，毛细管加长，放冷媒。排气压力：参考值：1.62.1Mpa，整体式偏高，高能效比机偏低吸汽压力：参考值：0.450.6Mpa，高能效比机偏高制制热热工况工况 GB 标准条件室内:干球温度:7 ,湿球温度:6 室外:干球温度:20 ,湿球温度:15 排气温度参考值:85 90 对策:高于参考值,毛细管减短,加冷媒；低于参考值,毛细管加长,放冷媒制制热热工况工况 冷凝温度（室内机）参考值：中间温度是 4550,冷凝器出口温度比中间温度低 510 左右对策：高于目标值,毛细管减短
15、,室内风量增加,冷凝器加大低于目标值,毛细管加长,室内风量减小,冷凝器减小,追加冷媒制制热热工况工况 吸气温度-蒸发器出口温度参考值：02吸气温度过高，会引起排气温度上升;反之，吸气温度低于蒸发器出口温度，则说明液态冷媒没有在蒸发器中充分蒸发，能力下降；对策:高于目标值,毛细管减短,加冷媒；低于目标值,毛细管加长,放冷媒。制冷循制冷循环环的的变变化化影响空调系统性能的因素有：冷凝温度（高压）蒸发温度（低压）过冷度 吸气温度 热交换和压力损失冷凝温度（高冷凝温度（高压压）变变化化冷凝器放热性能好,在环境温度一定的情况下同环境温度的温差较少,就会在冷凝温度较低(高压较低)的状态下取得平衡。决定放热
16、量多少的主要因素有：室外温度（水冷时指水温）冷凝器冷凝能力（传热面积、风量及其他）冷凝温度（高冷凝温度（高压压）变变化化a.表示在标准冷凝温度下的制冷循环能效比为 1=q /1b.表示冷凝温度较高的制冷循环能效比为 2=q2/c.表示冷凝温度较低的制冷循环能效比为 3=q3/W33 1 2室外室外风风机机温度高温度高辐辐射射电电机故障机故障高高压压升高升高积积有有脏脏物物分液管路数不足分液管路数不足面面积积少少迎迎风风面面(正面正面)风风速低速低流速慢流速慢冷凝器冷凝器热热效率效率风风量少量少由于由于过过度灌注度灌注有效冷凝器面有效冷凝器面积积少少冷媒灌注冷媒灌注高高压压升高的原因升高的原因环环境境高高压压压压力控制力控制 防止异常高压采用高压压力开关作为安全保护装置 防止高压下降在冬季时高压过低，压缩比会变小，膨胀阀等调节装置有时会出现开度调节不良。相应措施1.调整冷凝器风扇速度（开或关）、自动调节速度；2.设置冷凝压力调节阀；蒸蒸发发温度（低温度（低压压）变变化化蒸发器性能好,在环境温度一定的情况下同环境温度的温差较少,就可在蒸发温度较高(低压较高)的状态下取得平衡。决定吸热量的主
