第十一章制冷系统辅助设备
1105A冷凝和蒸发器-1106A制冷辅助设备
船舶辅机−第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
"奔油 奔油" 奔油
制冷机组出现“奔油” 制冷机组出现“奔油” 是指冷冻机油和制冷剂 在油分离器中不能正常 分离， 分离，油随制冷剂进入 制冷系统的一种故障。 制冷系统的一种故障。 此故障不但使制冷效果 降低， 降低，严重时使机组不 能运行。 能运行。 制冷机组出现“奔油” 制冷机组出现“奔油” 的主要原因有： 的主要原因有： 1、供液量过大； 、供液量过大； 2、油温、排温过低；3、 、油温、排温过低； 、 增载过快、过猛； 、 增载过快、过猛；4、冷 冻机油充注过量； 、 冻机油充注过量；5、热 负荷降低。 负荷降低。
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船舶辅机−第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
1.船用冷凝器的构造[Structure]
图11-19 卧式壳管式冷凝器
[Closed Shell and Tube Condenser]
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船舶辅机−第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
船舶辅机−第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
图11-20
制冷剂量为总容积的80％，正常工作时的液位在1/3～ 处 制冷剂量为总容积的 ％，正常工作时的液位在 ～2/3处。 ％，正常工作时的液位在
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船舶辅机−第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、滑油分离器[Oil Separator]
作用： (1)将压缩 机排气中的 滑油分离出 来； (2)将分离出 来的滑油送 回压缩机。
《制冷原理制冷设备》ppt课件
汽车空调系统中，广泛采用 “全铝制管带式冷凝器〞。
蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。利用水蒸发时吸 收热量，使管内制冷剂蒸气凝结。
水经水泵提升再由喷 嘴喷淋到传热管的外外表， 构成水膜吸收蒸发变成水 蒸气，然后被进入冷凝器 的空气带走。
未被蒸发的水滴那么 落到下部的水池内。
该冷凝器空气流量不 大，耗水量也很少；
ql s 0ft 0eqft 0
式中：αeq——当量传热系数， αeq= ηs α0
概述
制冷换热器的计算 给定两传热介质流量及其进出口温度，计算所需求的传热面积
和构造尺寸——设计计算； 对知热交换器在给定两种介质流量和进出口温度的情况下，计
算两传热介质的出口温度——校核计算；
概述
传热系数K随传热管的方式，介质的换热条件、管内外热阻 的大小不同而变化。根据热交换器管内、外传热量平衡的原那么：
Q A oK o tm A iK i tm
其中，Ki、Ko是分别以内外表、外外表为基准的传热系数。
Ki KA oA i o Kofifo
Kodo di
Ki
1
i
ri
1
fi fm
r0
1
0
fi fo
1
Ki
1
i
ri
fi fm
r0
1
0
fi fo
概述
常用制冷换热设备总传热系数K的大致范围
换热器名称及 传热系数/K/
其传热系数较空气自在流动型冷凝器的高，传热系 数约为15~17W/〔m2·K〕，适于中、小型氟利昂制冷安 装。
1-肋片 2-传热管 3-上封板 4-左端板 5-进气集管 6-弯头 7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10-通风机 11-装配螺钉
氨制冷设备的构造及制冷工作原理
浅谈氨制冷设备的构造及制冷工作原理一、制冷系统的制冷工作原理：主要由压缩机、冷凝器、储氨器、油分离器、节流阀、氨液分离器、蒸发器、中间冷却器、紧急泄氨器、集油器、各种阀门、压力表和高低压管道组成。
其中，制冷系统中的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器（冷库排管）是四个最基本部件。
它们之间用管道依次连接，形成一个封闭的系统，制冷剂氨在系统中不断循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换，其工作过程是：液态氨在蒸发器中吸收被冷却物的热量之后，汽化成低压低温的氨气，被压缩机吸入，压缩成高压高温的氨气后排入冷凝器，四个基本过程完成一个制冷循环。
在实际的制冷系统中，完成一次制冷循环，我局安装的就是一台6AW10型单级氨轴、连杆、润滑系统和直连式电动机配装而成的。
6AW103个排气缸、3个吸气缸），“A”表示以氨做制冷剂，型，“10”表示汽缸直径为10厘米。
该机活塞行程为100千焦/小时，电动机功率为37千瓦/小时，该机能将库温降至-300C。
8ASJ10型压缩机的总体结构是：“8”表示压缩机为8个缸，“A”表示以氨做制冷剂，“S”表示汽缸排列的样式如同字母S型，“J”表示单机两极，即在一台机体上设有低压级和高压级，两次压缩制冷。
其中6个缸（3个低压吸汽缸、3个低压排汽缸）为低压级，2个缸（1个高压吸汽缸、1个高压排汽缸）为高压级，该机分设高压腔和低压腔两次分别做工制冷的目的是：分割高低压缸压力差，做梯级压缩制冷，以取得较低的温度，该机能将库温降至-450C，标准制冷量为1100000千焦/小时，电动机功率为31千瓦/小时。
活塞式制冷压缩机的工作原理是靠电动机的转动，来传动直连式曲轴，带动连杆、活塞和汽阀系统，在曲轴箱汽缸中作上下往复运动，来完成吸汽、压缩、排汽三个过程使低压氨气转化为高压氨气，排至冷凝器中，强迫氨气体分子在高压作用下在容器内聚集，形成液态氨。
第十一章冷冻设备第二节活塞式压缩制冷设备的附属装置一、油分离器油分离器又称为油器，用于分高压缩后的氨气中所挟带的润滑油，以防止润滑油进入冷凝器，使传热条件恶化。
制冷机的其它辅助设备及管道
制冷机的其它辅助设备及管道制冷机是一种能够降低空间内温度的设备，主要通过循环制冷剂进行制冷操作。
除了制冷剂系统本身，还有一些辅助设备和管道在制冷机的正常运行中起到非常重要的作用。
本文将介绍制冷机的其它辅助设备及管道，包括冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀等。
冷凝器冷凝器是制冷系统中的一个关键部件，主要用于将高温高压的制冷剂气体冷却成液体。
在冷凝器中，制冷剂气体通过散热器散发热量，冷却后变成液体。
冷凝器通常安装在制冷机的外部，与蒸发器相对应，一起构成了制冷循环系统的“热力机械环”。
蒸发器蒸发器是制冷系统中另一个关键部件，主要用于将制冷剂液体蒸发成气态。
在蒸发器中，制冷剂液体吸收外界热量，蒸发后变成气体。
蒸发器通常安装在制冷机的内部，与冷凝器相对应。
在制冷过程中，蒸发器起到吸热的作用，从而使制冷效果得以实现。
压缩机压缩机是制冷系统的“心脏”，负责将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体。
通过不断地压缩和排放，压缩机将制冷剂气体推送到冷凝器中进行冷却，形成制冷循环。
压缩机种类繁多，有活塞式压缩机、涡旋式压缩机等各种形式。
膨胀阀膨胀阀是控制制冷系统中制冷剂流动的关键部件，主要负责调节制冷剂的压力和流量。
膨胀阀在制冷系统中起到限制制冷剂流量、降低压力、实现制冷过程的调节等作用。
根据需要，可以选择不同类型的膨胀阀，如节流式膨胀阀、热力膨胀阀等。
管道系统制冷机的管道系统是将各个辅助设备连接起来、构成一个完整的制冷循环系统的关键组成部分。
管道系统包括制冷剂循环管道、润滑油管道、冷却水管道等各种管道。
合理设计和布置管道系统，可以确保制冷机运行平稳、制冷效果更好。
综上所述，制冷机的其它辅助设备及管道在制冷系统中发挥着至关重要的作用，如冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀以及管道系统等，它们共同构成了一个高效、稳定的制冷循环系统。
在使用制冷机时，务必要重视这些辅助设备及管道的维护和管理，以确保制冷机的长期稳定运行。
第十一章 船舶制冷装置(2)
一、制冷压缩机的种类与分类
1.种类 速度式(离心式) 活塞式 容积式 回转式
(单、双)螺杆式 滑片式 滚动转子式 漩涡式
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2.分类 按密封结构形式分：
开启式压缩机 半闭式压缩机 闭式压缩机 按工作的蒸发温度分：
高温制冷压缩机 (-10~0oC) 中温制冷压缩机 (-15~0oC) 低温制冷压缩机 (-40~-15oC) 注：1. 划分方法不统一；2. 单级。
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四、旋涡式制冷压缩机
1、工作原理
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船舶辅机第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
2、总体结构
1-旋涡转子 5-电机 9-下壳体 2-旋涡定子 6-电机罩 10-排出端盖 3-曲轴 7-上壳体 11-吸入管 4-偏心轮 8-壳体 12-排出管
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3、特点 ➢相邻2个室的压差小，气体的泄露量少。 ➢转矩变化幅度小，震动小。 ➢没有余隙容积，故不存在引起输气系数的膨胀过程。 ➢无吸、排气阀，效率高，可靠性高，噪声低。 ➢由于采用气体支撑机构，故允许带液压缩。 ➢机壳内腔为排气室，减少了吸气预热，提高了压缩机的输气 系数。 ➢涡线体型线加工精度非常高，必须采用专用的精密加工设备。 ➢密封要求高，密封机构复杂。
单级级离心式制冷压缩机 18
中间级离心式制冷压缩机
1-叶轮；2-扩压器；3-弯道；4-回流 器；
3、特点
中间级离心式制冷压缩机
➢外形尺寸小、重量轻、占地面积小。
➢动能平衡特性好，震动小，基础要求简单。
➢磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。
➢润滑剂与制冷剂基本上不接触，提高了传热性能。
➢制冷量 较低时，效率较低。
第十一章 船舶制冷装置
第十一章
第五节 制冷装置热交换器及附属设备
1-压缩机；2-冷凝器；3-贮液 器；4-热力膨胀阀；5-蒸发器； 6-干燥器；7-气液换热器；8滤器；9-压力继电器；10-电 磁阀；11-温度继电器；12-吸 入截止阀；13-排出截止阀； 14-水量调节阀；15-背压阀； 16-滑油分离器；17-浮球式自 动回油阀；18-手动回油阀； 19-冷剂钢瓶；20-冷凝器出液 阀；21-贮液器出液阀；22-充 剂阀；23-冷剂钢瓶阀；24-止 回阀； 25-吸入截止阀上的多 用通道；26-排出截止阀上的 多用通道；27-冷凝器进口； 28-安全阀；29-平衡管
第十一章
第二节 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
一、制冷剂
制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中不断循环并通过 其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。
氨
氟利昂
船舶常用制冷剂
第十一章
第二节 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
二、载冷剂
在以间接冷却方式工作的制冷装置中，将被冷却物体的热 量传给正在蒸发的制冷剂的物质称为载冷剂。
第十一章
第五节 制冷装置热交换器及附属设备
一、冷库冷却方式
直接冷却
蒸发器由装在冷库 四周和悬挂在舱顶的蒸 发盘管组成，冷剂液体 经膨胀阀流入盘管，在 其中蒸发吸热，直接对 冷库空间进行冷却。
图11-14 直接冷却式制冷装置
1-冷库；2-蒸发盘管；3-压缩机； 4-冷凝器；5-膨胀阀
第十一章
第五节 制冷装置热交换器及附属设备
在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。
6. 过冷度：饱和蒸汽温度ts- 过冷液体温度t。 7. 汽化潜热 (latent heat) ：
第十一章
第三节 蒸汽压缩制冷工作原理
制冷系统中的辅助设备
(三)油分离器的形式和结构目前常见的油分离器有以下几种：洗涤式、离心式、过滤式、及填料式等四种结构型式，下面分述它们的结构及工作原理。
1、洗涤式油分离器：洗涤式油分离器适用于氨系统，它的主体是钢板卷焊而成的圆筒，两端焊有钢板压制的筒盖和筒底。
进汽管由筒盖中心处伸入至筒下部的氨液之内。
进气管的下端焊有底板，管端四周开有出气孔，以免高压蒸气直接冲击筒底，使已沉淀的润滑油搅动浮起。
筒内进气管的中部(位于液面之上)管壁上还开有平衡孔，其作用是当压缩机停车时平衡排气管路、油分离器、冷凝器三者之间的压力，特别是在压缩机发生事故时，可以防止因冷凝器的高压将油分离器中的氨液压回压缩机，造成更大事故。
在进气管的外侧上部还装有多孔伞形挡板，作分离液滴之用。
筒体下部侧面设有放油管接头，与集油器相连。
伞形挡板之上的筒体侧面设有出气管接头，并使出汽管伸入筒内有一定的长度，且引出口是朝上开的，其目的是使氨汽在排出分离器以前再折流一次，有助于提高分离效果。
洗涤式油分离器在工作时主要是利用混合气体在氨液中被洗涤和冷却来分离油，同时还利用降低气流速度与改变气流运动方向，油滴自然沉降的分离作用。
其中洗涤和冷却作剂蒸气的流速不大于0.5m/s。
此外填料式油分离器的金属丝网一般采用不锈钢丝网，价格较贵。
3、离心式油分离器离心式油分离器的油分离效果较好，适用于大型制冷系统。
压缩机的排气经油分离器进气管沿切线方向进入筒内，随即沿螺旋导向叶片高速旋转并自上而下流动。
借离心力的作用将排气中密度较大的油滴抛在筒壁上分离出来，沿壁流下，沉积在筒底部。
蒸气经筒体中心的出气管内多孔板引出。
筒侧装有浮球阀，当油面上升到上限位时，润滑油通过浮球阀打开阀芯，自动向压缩机曲轴箱或集油器排油。
有的在油分离器外部还设有冷却水套，使混合汽体在其中又受到冷却水的冷却并通过降低流速和改变流向的作用，进一步得到分离。
4、过滤式油分离器过滤式油分离器用于氟利昂制冷系统，常称为氟利昂油分离器。
《工程热力学》第十一章制冷循环
粘度
粘度小的制冷剂流动性好，有 利于传热。
密度
密度决定了制冷剂在相同体积 下的质量，密度越大，质量越
大，制冷效果越好。
制冷剂的热力学特性
压缩系数
压缩系数决定了制冷剂在压缩过 程中的体积变化，压缩系数越小，
体积变化越小，有利于提高制冷 效率。
热导率
热导率决定了制冷剂的传热效率， 热导率越大，传热效率越高。
制冷剂在蒸发器中蒸发成气体后被压缩机吸入，再次压缩，完成一个循环。
压缩式制冷循环的主要设备
压缩机
用于压缩制冷剂，提高 其压力和温度。
冷凝器
用于将高温高压的制冷 剂冷却成液体，释放出
潜热。
膨胀阀
用于将高压的液态制冷 剂减压至适合蒸发吸热
的低压状态。
蒸发器
用于使液态制冷化
未来的制冷系统将更加注重多功能化，除了温度调节外， 还将具备湿度控制、空气净化等功能，提高室内环境的舒 适度和健康性。
高效化
随着能源价格的上涨和节能减排的需求，制冷循环将更加 注重能效提升，采用先进的节能技术和优化算法，降低运 行成本和提高能源利用效率。
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吸收式制冷循环利用制冷剂在溶液中的溶解特性，通过制冷剂在溶液中 的蒸发和冷凝，实现制冷效果。
吸收式制冷循环中，常用的制冷剂有氨和水、溴化锂和水的混合溶液等， 这些制冷剂在吸收剂的作用下被吸收，再通过加热解吸，释放出冷量。
吸收式制冷循环的工作原理基于热力学第二定律，通过消耗热能实现制 冷效果，相比压缩式制冷循环，具有更高的能效比。
强化换热器设计
优化换热器的结构和设计，提高换热 效率。
引入智能控制技术
利用先进的控制算法和传感器技术， 实现制冷系统的智能控制，提高运行 效率。
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工作原理：混合气体进入空气 分离器后，氨气在套管内的空间中 冷却凝结，空气等不凝性气体则被 分离出来，凝结的氨液通过器外支 管路节流后回收部分冷量，冷凝混 合气体，分离出来的空气与其他不 凝性气体由空气分离器筒体上的放 空气管通过盛水容器放入大气 ，蒸 发出的氨气进入制冷系统的回气管 路。
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位置：一般位于冷凝器之后， 安装必须保证冷凝器内液体能借其 液位差流入高压储液器中。 结构： 氨系统使用； 氟系统使用。
容器装有安全阀。
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氨用
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Байду номын сангаас
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对于只有一个蒸发器的小型制冷 装置，特别是氟利昂制冷装置，因气密 性较好，高压储液器容量可选择得较小， 或者不采用高压储液器，仅在冷凝器下 部储存少量液体。
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三、填料式油分离器 填料式氨油分离器中，由特殊 导流片作用，高压氨气中的油在离 心力作用下初步分离后，通过不锈 钢填料层，使油得到进一步分离。 气体在分离器内经过填料层不 断改变流动方向，且流速减慢，使 油滴分离出来，存于容器底部。
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四、过滤式油分离器
是干式 油分离器的 一种，用于 小型氟利昂 系统，分油 效果较好。
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五、集油器 作用：是氨制冷系统中收集从油分 离器、冷凝器、储液器、中间冷却器、 蒸发器和排液桶等设备放出的润滑油的 设备；并使润滑油在低压状态下排放至 油处理系统，同时减少氨的损耗。 结构：由容器钢板筒体及封头组 焊接而成的一种储存设备，其上设有 进油口、放油口、抽汽口及压力表。
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氨用气液分离器
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氟用气液分离器
作用： 1）高压液体与低压回 气之间进行热交换。 2）保证回气夹带的润 滑油顺利地回到压缩机。 3）保证多台压缩机回 油量分配均匀。
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二、储液器 1.高压储液器 作用： 1）储存冷凝器流出的制冷剂液体，使 冷凝器的传热面积充分发挥作用。 2）保证供应和调节制冷系统中有关设 备需要的制冷剂液体循环量。 3）起到液封作用，防止高压制冷剂蒸 气窜至低压系统管道中去。
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第 十一 章
制冷系统的辅助设备
辅助设备: 润滑油的分离与 收集设备、制冷剂的储存及分离 设备、制冷剂的净化设备、安全 设备等。 由于它们不是完成制冷循环所 必需的设备，所以在小型制冷装置 中，为了简化设备，往往将某些辅 助设备省去。
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第一节
润滑油的分离与收集设备
一、气液分离器
作用：使混合的气、液制冷剂进行分离。 位置：按照设置的位置不同有两种用途 的气液分离器，即机房气液分离器和库房气液 分离器。 机房气液分离器——设置在通往压缩机 吸气管路上，防止压缩机吸气吸入制冷剂液体。 库房气液分离器——设置在蒸发器前。
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气液分离器系统图
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低压储液器分为低压循环储液器和排液桶。
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低压循环储液器
作用：用于氨泵供液制冷系统中以储存 低压氨液，同时对进入压缩机前的低压氨气 进行气液分离。另外，在冷库系统中还可容 纳热氨冲霜时由蒸发部位排出的低压液体。 所以它兼有气液分离器、低压储液器、排液 桶三者的功能。 结构：采用钢板制作成筒体和封头组焊 加工的储存设备。其上部设有氨气进出口、 排液管接口，氨的进液管设于筒体中部，氨 液由底部供给。筒体内还设有伞形挡板。
油分离器：
位置：位于制冷压缩机和冷凝器之间。 作用：压缩机工作中，汽化的润滑油蒸气和 飞溅的微小油滴会与制冷剂蒸气混合在一起排出， 在冷凝器或蒸发器的换热表面上被冷却而形成油 膜，从而降低换热器的传热效果。油分离器的作 用就是把润滑油从制冷剂中分离出来。 工作原理：洗涤、冷却、降低流速、过滤、 离心、改变流动方向。 结构：洗涤式、填料式、离心式、过滤式。
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卧式氨用 低压循环储液 器的出气管不 是直接伸入容 器内，而是伸 入一个回气包 内且弯头朝上， 这样能使气液 分离效果更好。
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R22用立式低压循环储液器原理
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排液桶
作用：排液桶用于冷库中重力供 液或直接膨胀供液系统中，用来接受 冻结间或冷藏间冲霜时由冷风机或冷 却排管来的氨液。 构造：与高压储液器类似。容器上 装有安全阀，其开启压力为1.81MPa。
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排 液
桶
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第三节
制冷剂的净化与安全设备
一、空气分离器 空气分离器是一种汽—气分离设备， 用于清除制冷系统中的空气及其他不凝性 气体，起净化制冷剂的作用。 一般设置在制冷系统的高压设备附近。 常用于氨制冷系统的有卧式套管式空气分 离器和立式盘管式空气分离器两类。
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一、洗涤式油分离器 高压氨气经过高 压氨液的洗涤降温， 气流方向改变，速度 降低，使高压氨气中 的油逐步得到分离 （氨液具有一定的液 位H2）。
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二、离心式油分离器 ——利用油的密度比制冷剂蒸气大， 在离心力的作用下，分离出来。 工作原理：填料式氨油分离器中， 由特殊导流片作用，高压氨气中的油在 离心力作用下初步分离后，通过不锈钢 填料层，使油得到进一步分离。 适用：大中型制冷机。
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集油器有两大系列：一种是采取 顶部淋水器向集油器淋水加热的方法， 即顶部淋水式集油器，另一种装有加 热盘管，通入氨蒸气或水可使氨液中 的油较快分离出来。
位置：根据润滑油排放安全、方 便原则设置。
制作材料：普通钢材。
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第二节
制冷剂的分离与储存设备
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2.低压储液器 作用：用于重力供液方式的氨制冷 系统中，它接受机房制冷剂气液分离器 来的制冷剂液体，并经加压后重新进入 系统。在有排液桶的系统中，可用排液 桶代替低压储液器。 结构：同高压储液器一样，只是接 管有所不同。进液管与气液分离器排液 管连接，平衡管与气液分离器相连，加 压管与高压气体管接通，出液管与调节 站进液管或排液桶进液管相接。