制冷系统理论培训

载冷剂
常用的载冷剂有空气、水、盐水、有机化合物及其水溶液等。 空气：价格低，易获得，但比热容小（约1kj/kg.K），热导率


小，影响使用范围。 水：空调系统适宜的载冷剂，优点是比热容大，热导率大，价 低、易得，但凝固点高，0℃时就会凝固。 盐水、有机化合物及其水溶液：用于低于0℃的场合，但盐水对金 属有腐蚀性。有机化合物成本高。 盐水溶液的使用原则是：保证蒸发器中的盐水不结冰，盐水溶液 的凝固点不应选的过低，因这样会使密度增加，流动阻力增加， 而且比热容减小，输送相同的冷量所需的循环量要增加，使耗功 增加。一般盐水溶液的凝固点温度比制冷剂蒸发温度低5℃左右。 盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用，会腐蚀管道和设备，为减小 其腐蚀性，可采取以下措施：a. 提高盐的纯度；b. 减少与空气 的接触，采用封闭式循环；c. 加缓蚀剂，使溶液呈弱酸性。 冰蓄冷系统中常用25%乙二醇水溶液。
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载冷剂
对载冷剂的要求
• 凝固点低，在使用范围内不凝固、不气 化； • 比热容大，在使用过程中减少载冷剂的 循环量，还使载冷剂温度变化不大； • 密度小，粘度小，以降低流动阻力，提 高传热效果，减少能耗； • 热导率大，以利于冷量的传递； • 无毒、无味、不易燃易爆，化学稳定性 好，对金属不腐蚀，不污染环境； • 价格低并易获得。
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冷凝器
膨胀阀
蒸发器
压缩机
制冷机Hale Waihona Puke Baidu工作循环
• 液体过冷对机组的影响： – 液体过冷：节流前液体过冷度越大， 节流后制冷剂蒸气干度越小，循环的 单位制冷量就越大，故采用制冷剂液 体过冷对提高制冷量和制冷系数都是 有利的。水冷冷凝器底部可作为过冷 器使用。
制冷机组工作循环
• 热交换及压力损失对循环性能的影响
• 吸气管道：从蒸发器到压缩机的管路就是吸气管路， 吸气管路中的制冷制通常比环境温度低，即使管路有 良好的保温，也总会有热量传入管内，使吸气过热。 这种过热所吸的热量是无效制冷量。这样会造成单位 容积制冷量及制冷系数降低，功率消耗增加，排气温 度升高，因此，实际工程中，要注意采取措施，尽量 降低吸气管路传热的影响。吸气管路中流动阻力会造 成吸气压力（压缩机吸入蒸汽的压力）下降，由于压 缩机吸气压力下降，导致比容增大，单位压缩功增 加，从而使单位容积制冷量和制冷系数减小。 排气管道：由压缩机到冷凝器之间的管路称排气管 路。热交换不会引起性能的改变，仅仅减少了冷凝器 中的热负荷。压力降是有害的，它增加了压缩机的压 力比及比功，使容积效率降低，制冷系数下降。
制冷剂的性质
• • 稳定性 与水的溶解性：NH3易溶于水，其水溶液凝固点低于 0℃，故NH3系统中不会出现冰堵现象，但其对金属有腐 蚀性；氟系统有水会产生冰堵，另外还会发生水解现 象，生成酸性物质，腐蚀金属，降低绕组的电气绝缘性 能，故系统中不允许有水。 与润滑油的溶解性：不同制冷剂与润滑油的溶解性不 同。NH3与润滑油几乎不溶；R22与矿物油部分互溶，在 高温时完全互溶，低温时分层，一层含油多，一层含油 少；R12与矿物油完全互溶；R134a与合成油互溶，而与 矿物油难溶。 制冷剂与润滑油互溶时，可随制冷剂一起渗透到各个部 件，形成良好的润滑，但溶解制冷剂后的油的粘度下 降。
润滑油
润滑油的作用
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润滑油的性能指标
• 因润滑油与制冷剂直接接触，部分随制冷剂一起循环， 与电机线圈、密封垫等接触，即要经历压缩机排气的最 高温度，又要经历膨胀阀、蒸发器的最低温度。因此要 求润滑油具有稳定的化学性质和相溶性，具有优良的低 温流动性、润滑性，对环境无污染。 粘度：适宜的润滑油粘度是确保制冷压缩机正常工作的 保证，粘度过低，不能形成适宜的油膜，同时也影响密 封性；粘度过高，会造成压缩机耗功过大。另由于压缩 机在工作中高温侧润滑油的粘度不应降低过多，在低温 侧润滑油的粘度又不应过大，因而润滑油不仅必须具有 一定的粘度，又要保证润滑油随温度变化尽量小。
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制冷机组工作循环
• 高压液体管路：从冷凝器到节流阀的液体 管称高压液体管路。热交换使液体过冷度 增加，使制冷量增加。压力降会引起部分 液体汽化，导致制冷下降。 • 低压液体管路：从节流阀到蒸发器的管路 称低压液体管路。低压液体管路的温度通 常低于环境温度，一般都要从环境中吸 热，如果环境既是被冷却的空间，则这部 分吸热量既是有用的制冷量；否则是无效 的制冷量，从而导致制冷系统的制冷量及 制冷系数下降。
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制冷剂的性质
• 制冷剂对金属、非金属的作用：氨对钢铁无腐蚀作用， 对铜、铝或铜合金有轻微腐蚀作用，但如果NH3中有水 存在，则对铜及铜合金（磷青铜除外）有强烈的腐蚀作 用；卤代烃含水时会腐蚀金属，故含水的制冷剂和润滑 油的混合物能够溶解铜，然后沉积在温度较高的钢铁部 件上，形成一层铜膜，这就是所谓的镀铜现象。它会影 响压缩机运动部件的配合间隙以及吸排气阀的密封，严 重时使压缩机无法工作。 制冷剂的电绝缘性：在封闭式压缩机中，电机的线圈与 制冷剂直接接触，要求制冷剂应具有良好的电绝缘性 能。 目前常用的制冷剂有：R22、R134a、R407C等。
制冷原理
一、制冷机组工作循环 二、制冷剂、载冷剂、润滑油 三、压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀 及其它辅助设备
制冷机组工作循环
• 基本组成：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器
• • 压缩机：起压缩和输送制冷剂蒸气的作用 冷凝器：是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的 热量连同压缩机消耗的功所转化的热量在冷凝器 中被冷却介质带走 节流阀：对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸 发器的制冷剂流量 蒸发器：是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中 吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目 的。
制冷机组工作循环
• 不凝性气体的存在对制冷循环性能的 影响
系统中存在不凝性气体，往往积存于冷凝器 上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不凝性气 体的存在将使冷凝器内压力增加，从而导致压缩 机排气压力提高，比功增加，制冷系数下降。
压焓图
制冷剂
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制冷剂的种类
无机化合物：水、NH3等 卤代烃：R22（CHClF2）、R134a等 碳氢化合物：正丁烷（R600）、异丁烷 （R600a） 混合制冷剂：R502（R22/R115、 48.8/51.2）、R407C（R32/R125/R134a、 30/10/60）