工程实践制冷基础幻灯片

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三、参考资料： [1] 郑贤德.制冷原理与装臵.北京:机械工业 出版社,2001年1月 [2] 岳孝方.制冷技术与应用.北京:同济大学 出版社，1999 [3] 彦启森.空气调节用制冷技术.北京:中国 建筑工业出版社,2004年 [4] 韩宝琦.制冷空调原理及应用(第2版). 北京:机械工业出版社,2002年 [5] 方贵银.制冷空调设备维修手册.北京:中 国电力出版社,2005年1月 [6]有关空调冰箱的参考书籍、相关论文
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第二章、制冷剂
一、对制冷剂的要求:
1、热力学的性质 （1）蒸发压力和冷凝压力适中 A）在低温状态下的蒸发压力不低于大 气压力 （在大气压力下沸点较低） B）常温下制冷剂的冷凝压力也不应过 高，一般不要超过12~15bar C）冷凝和蒸发压力之比不要过大
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（2）单位容积制冷能力要大：单位容积制冷 能力越大，就可以减小压缩机的尺寸 （3）临界温度要高，凝固温度要低 （4）绝热指数要低一些：绝热指数越小，压 缩机排气温度越低，增压比小
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制冷技术基础知识 绪论
一、制冷概述 1、制冷——就是使自然界的某物体或某 空间达到低于周围环境温度，并使之维持 这个温度。 2、实现制冷的途径 （1）天然冷源制冷：天然冰、深井水 （2）人工制冷：利用一种专门装臵，消 耗一定量的外界能量，使热量从温度较低
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的被冷却物体或空间转移到温度较高的 周围环境中去，称为人工制冷。 花费一定的代价
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第五章 节流机构和辅助设备
热 力 膨 胀 阀
毛细管
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第六章 家用电冰箱
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制冷剂
异丁烷(R600a)： 除了优良的环保性质 外，较低的冷凝压力、蒸发压力和排气 温度减少了制冷系统泄漏的可能性，提 高了系统效率，延长了压缩机的使用寿 命；较高的蒸发潜热和较低的液相密度， 使充灌量大为减少。 德国首先将R600a用于直冷式电冰箱上 我国自1993年起引进、吸收R600a电冰箱 生产技术，现在R600a直冷式电冰箱年产 量己超过100万台。 主要考虑是其安全性，在这方面风冷无 霜电冰箱要比直冷电冰箱有更大的难度。
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一些制冷剂非常稳定，在对流层中不易 分解，它们通过大气环流最终扩散到平 流层。在平流层里，强烈的太阳紫外线 促使这些制冷剂化学分子破裂，释放出 氯原子。氯原子与臭氧发生化学反应： Cl+O3 ClO+O2 ClO+ O Cl+O2 在化学反应中氯原子只起催化剂的作用， 本身并没有消耗。因此，一个氯原子可 以通过成千上万次的化学反应把臭氧转 变成氧分子。
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2、物理化学的性质 （1）在润滑油中的可溶性 （2）导热系数、放热系数要高 （3）密度、粘度要小 （4）不燃烧、不爆炸、无腐蚀、高温 下不分解 3、其它： 无害、无毒、无刺激性、温室 效应小、不破坏大气臭氧层、材料易得、 价格便宜
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1）臭氧层消耗指数ODP：表示物质 对大气臭氧层的破坏程度。应越小 越好。 ODP=0，则对大气臭氧层无害。 以R11为1 2）全球变暖潜能值GWP：表示物质 造成温室效应的影响程度。应越小 越好。 GWP=0，则不会造成大气变暖， 以二氧化碳为1
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3、有机化合物： R6 如丁烷为R600 4、无机化合物：氨（R717）、水 （R718）、二氧化碳（R744） 三、常用制冷剂的性质 1、氨: 氨除了毒性大些以外，是一种 很好的制冷剂。 （1）最大的优点是单位容积制冷能 力较大，蒸发压力 和冷凝压力适中
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（2）吸水性强，吸水后对铜和铜合金有 腐蚀作用（无缝钢管） （3）几乎不溶于润滑油 （4）价廉，极易购得，是我国生产企业 最广泛采用的中温制冷剂 （5）最大的缺点是有毒，且具可燃性， 有爆炸危险。绝热指数高，排气温度高， 需降温。
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四、氯氟碳化合物的禁用
含氯而无氢的氟利昂：当它们扩散至上层 大气,将被紫外线光解分裂成自由的氯原 子,同温层中的臭氧就会被氯催化而破坏, 使臭氧层减薄或消失,导致地球表面紫外 线增强,造成人类皮肤癌发病率增加等不 利影响。 1987年首次被禁用的有R11，R12， R113，R114，R115五种
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第七章 室内空调器
空调器是一种向封闭空间提供经过处理 的空气的调节设备，主要由箱体、制冷 系统、通风系统、控制系统所组成。
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空调系统的分类方法并不完全统一，有 一种分类方法是把空调机分为中央系统 及室内空调器两类。 室内空调器是放臵在室内的空调器，由 于功能的不同可有单冷却装臵、冷却和 加热装臵（电阻丝加热）以及热泵装臵 等。 室内空调器有窗式、挂壁式、落地式， 其中空调器与冷凝器分别放臵在室内、 外的又叫分体式。小型的柜式、立柱式 空调机也属室内空调器。
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二、活塞式制冷压缩机的结构 1、开启式制冷压缩机：多为氨机和制冷量较 大的压缩机（8FS10型） 2、封闭式制冷压缩机：具有结构紧凑、体积 小、重量轻等优点，对中、小型装臵适用 （1）半封闭式制冷压缩机：取消了轴封装臵， 低温制冷剂蒸汽通过电动机绕组，改善了电 机的冷却条件，提高了电机的效率。有爆炸 危险，不能用氨。 （2）全封闭式制冷压缩机：多用于空调机组 和家用电冰箱。有爆炸危险。
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它与理想制冷循环相比，有以下特点： （1）用膨胀阀代替膨胀机 （2）用干压缩代替湿压缩 一、用膨胀阀代替膨胀机 优点:(1)简化制冷装臵 (2)调节制冷剂流量 二、用干压缩代替湿压缩 湿压缩有下列缺点： 1、使压缩机吸入的制冷剂质量减少 2、会造成冲缸现象 实现干压缩:增设一个液体分离器
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氟利昂的放热系数低，价格较高，极易 渗漏又不易被发现，而且它的吸水性较差， 为发避免发生“冰塞”现象，系统中应装 干燥器。有水分存在时，对金属有腐蚀。
常用的制冷剂R12、R22、R11、R502 等在通常的制冷温度下，会和润滑油互溶， 会降低润滑油的粘度，在相同的蒸发压力 下，蒸发温度将升高，使制冷量减少。在 换热器表面不会形成油膜，且润滑良好。
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4、冰箱拆装：约10人一组，利用实验室提 供的工具，进行压缩机、冰箱和空调的拆装。 5、实践报告 在听课、实际拆装、查阅资料的基础上，写 出一篇5000字的报告(不是论文）。可以着 重写家用电冰箱或家用空调，但要对家用电 冰箱和空调机的异同进行比较。 6、考核 教师对学生的报告和听课笔记进行审查，并 结合学生在听课、实际拆装过程中的表现， 给予优、良、中、及格等成绩。不符合要求 的退回重做。
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（二）制冷剂的种类 1、卤代烃（氟利昂族）： 是饱和碳氢化合物（ Cm H 2m2 ） 的卤族衍生 物的总称（Cm Hn FxCl y Brz） 则：2m+2=n+x+y+z R(m-1)(n+1)xBz 甲烷族卤化物R 乙烷族卤化物R1 丙烷族卤化物R2 环丁烷族卤化物R3
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2、多元混合液 非共沸溶液——在固定压力 下蒸发或冷 凝时，其蒸发温度或冷凝温度以及各组 分的浓度不能保持恒定。 R4( )( ) 获得命名的先后顺序号 共沸溶液——在固定压力下蒸发或冷凝 时，其蒸发温度或冷凝温度恒定不变， 而且它的气相和液相具有相同的组分。 R5( )( ) 获得命名的先后顺序号
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总体结构 （开启式）
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第四章、冷凝器和蒸发器
一、冷凝器：冷凝器是制冷系统的四大件之一。 冷凝器的作用是使制冷压缩机排出的过热蒸汽 冷却冷凝为高压液体。
水冷式 自然对流式 强制对流式
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类型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
风冷式
水-气冷却式
钢丝式冷凝器： 是大多数冰箱所 采用的一种冷凝 器。盘管和钢丝 都涂黑，以利散 热。
制氧等
2～20K
低温工程 ＜2K
气体膨胀制冷法
绝热去磁制冷法
物质的超导、液氦
物质的超导
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第一章 蒸汽压缩式制冷循环
1Kg水 1Kg氨 1大气压 872帕 1大气压 100℃ 5℃ -33.3℃ 潜热417KJ 潜热2489KJ 潜热1368KJ
一 、 理想制冷循环 ——逆卡诺循环
实现逆卡诺循环的必要设备是：
R12的替代物
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3、异丁烷（R600a)碳氢化合物
已在欧洲和一些发展中国家广泛用于冰 箱中。这主要是由于它可在较高的冷凝温 度下工作，而又不会对效率有大的降低。 异丁烷的临界温度高，约为135℃，这样 可使冰箱的冷凝器做得更小。我国自1993 年起引进、吸收异丁烷电冰箱生产技术， 现生产异丁烷直冷式冰箱已达年产100万 台以上。
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（1）氟利昂22（R22） CHF2Cl 在大气压下蒸发温度为-40.8℃。常温 下冷凝压力 和单位容积制冷量与氨差不 多。但价格较贵，影响大规模使用。对 电绝缘材料的腐蚀性较大。 破坏臭氧层潜能值（ODP,以R11为1）为 0.034；温室效应潜能值(GWP,以CO2为1)为 1900。2015年淘汰。 （2）R134a（四氯乙烷)
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2、氟利昂 氢原子数减少，可燃性减小；氟原子 数增加，对人体越无害，对金属腐蚀性越 小；氯原子数多，可提高大气压下的蒸发 温度。溴元素对臭氧的破坏能力比氯更强。 大多数氟利昂本身无毒、无臭、不燃、 与空气混合遇火也不爆炸，适用于公共建 筑或实验室的空调制冷装臵。氟利昂中不 含水分时，对金属无腐蚀作用。
钢丝盘管式
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百叶窗式冷凝器：是在一块厚度为 0.5mm的钢板上冲出百叶窗形的孔洞， 然后将外径为5mm的紫铜管(或内、 外壁镀铜的薄钢管)卡在上面
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二、蒸发器
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铝板吹胀式蒸发器 是将铝—锌—铝复合板加在到有管路 通道的模具上，加高压并通电加热到 500℃左右，使中间一层锌层熔化，同 时从外部充入高压氮气，于是刻有管道 的部分被吹胀出管形，几秒钟后抽真空， 待冷却后再弯曲成型。这种蒸发器的优 点是管路布臵合理，传热性能好，广泛 应用于直冷式电冰箱中，缺点是制 造工艺复杂，易腐蚀泄漏。
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第三章
制冷压缩机
一、活塞式制冷压缩机的分类 （1）按压缩机气缸分布形式分类: 直立式、 V形、 W形、S形、Y形 （2）按使用的制冷剂种类分类：氨、氟利昂
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（3）按压缩机与电动机的组合形式分类
开启式——压缩机和驱动电机分别为两个 设备。由于电动机在大气中运转。压缩机 曲轴穿出曲轴箱的部分需要有轴封装臵。 封闭式——驱动电机与压缩机 的曲轴封 闭在同一空间，故不需要轴封装臵。但， 电动机的绕组必须采用耐制冷剂侵蚀的 特种漆包线制成，且不宜用有爆炸危险 的制冷剂（氟）。
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易燃易爆是许多人不敢使用碳氢化合物的 主要原因。一般家用冰箱的充注量在100克 以下，即使全部泄漏也不会达到极限浓度， 但对空调来说，由于充注量较大，需采取 一些特别的安全措施。
4、二氧化碳：在几种常用的自然工质中， 可以说CO2最具竟争力，在可燃性和毒性 有严格限制的场合， CO2是最理想的。
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1’-2’ ：在压缩机内进行的定熵压缩过程 2’-3’ ：在冷凝器内进行的等温放热过程， 向高温热源放出热量 3’-4’ ：在膨胀机内进行的定熵膨胀过程 4’-1’ ：在蒸发器内进行等温吸热过程， 从低温热源（被冷却介质）吸取热量
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二、蒸汽压缩式制冷的理论循环
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蒸气压缩制冷空调装臵
毛细管 4
工程实践
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工程实践指导书
专业：建筑环境与设备工程专业 指导老师：祝立萍、王栋 地点：建工北楼219 目的与要求: 通过拆、装家用电冰箱、空调 机等工程实践的训练，使学生掌握冰箱和空 调的工作原理、主要组成部件、主要性能指 标、各部件对性能的影响、冰箱和空调的新 技术等。在此基础上，让学生进一步掌握制 冷的基本原理、基本知识。
2、制冷分类
蒸汽压缩式制冷 液体气化法——吸收式制冷 喷射式制冷 热电法(半导体制冷)、固体绝热去磁法
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制冷类别
温度范围
常用的制冷方法 蒸气压缩式
应用举例
普通制冷
＞-120℃
液体气化 制冷法
吸收式 蒸气喷射式
空气调节、冷藏、 化工生产
热电制冷法
深度制冷 20～153K 气体膨胀制冷法
空气调节器、医疗
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二、具体安排 1、时间安排： 2016年12月 2、集中授课 介绍制冷的基本原理、基本知识、家用冰 箱和空调的用途、工作原理、性能指标、 设计方法、主要组成、生产与加工过程， 冰箱方面的新技术，建筑设备的一般设计 方法。记笔记。 3、查资料 同学在了解制冷的基本原理、基本知识、 冰箱一般知识的基础上，查阅自己有兴趣 的资料，每人需要列出6篇以上的参考文献。