制冷技术与应用

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M R2
(h2 h3 ) (h5 h7 ) M R1 h3 h6
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一次节流、不完全中间冷却的双级压缩
采用注液进行中间冷却时，对于某些制冷工
质是有利的，如R717和R22，能使排气温度 降低，制冷系数升高。而对于某些制冷剂,增 加高压级的吸气过热度,对于增加吸气量是有 利的，例如R502，这时应采用中间不完全冷 却的循环。 图示：
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例题
有一台制冷压缩机，工质为R22，相对 余隙容积C=0.048，膨胀过程指数m=1.04， 冷凝温度tk=40 ℃.求最低蒸发温度。 解：容积系数λv的计算公式为
v 1 C (
1 m
1)
式中π为压缩机的压力比pk/po 当达到最低蒸发温度时， λv=0 即： 1 C ( 1) 0
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带有经济器的压缩式制冷循环
带经济器的螺杆式压缩制冷循环
在汽缸的适当位置开进气孔实现二次吸气， 又称为补气，二次吸气的压力大于蒸发压力， 类似于一次节流中间不完全冷却的双级压缩 制冷循环； 带经济器的离心式压缩制冷循环 在两级以上压缩式制冷循环时采用类似于中 冷器的经济器。
冷却塔种类
开式和闭式 选用和布置原则
以夏季空调室外计算 湿球温度为准,上海冷 却塔的出水温度为32度。
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制冷剂管道系统设计
设计原则：
补充：要有良好的回油系统。 不能有气阻和液阻；
氟利昂系统管道的设计：
用紫铜或无缝钢管；焊接连接，20mm以下
用丝扣连接；不能使用天然橡胶垫料；
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一次节流、完全中间冷却的双级压缩
3 MR
求解经过中冷器前的膨胀
MR2
6
阀的制冷剂流量MR2，可 根据热平衡式：
2 MR1
5 MR MR1
M R1 (h2 h3 ) M R1 (h5 h7 ) M R2(h3 h6 )
所以
7 MR1
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一次节流、完全中间冷却
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一次节流、不完全中间冷却的双级压缩
MR MR2 MR1
循环中吸气状态点4是
由状态2和状态3这两种 状态混合而得，根据热 平衡
M R1h2 M R 2h3 M R h4
MR2
所以
MR MR1
M R1h2 M R 2 h3 h4 MR
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第六章 双级和复叠式蒸气压缩制冷
采用自然条件下的空气或水冷凝制冷剂时， 对于单级压缩式制冷循环能获得的最低蒸发温度 约为-20℃～-30 ℃。当需要更低的蒸发温度时， 单级制冷循环将难以实现，必须采用双级和复叠 式制冷。这是因为在较低蒸发温度下使用单级蒸 气压缩式制冷循环，会出现以下问题： 1.节流损失增加，制冷系数下降； 2.压缩机的排气温度上升，影响润滑，损坏机件； 3.压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。
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一次节流、完全中间冷却的双级压缩
循环过程：制冷剂顺序通过高压级和低压级压缩
机里被压缩，使两级的压缩比均小于单级压缩， 并在两级压缩之间设置了中间冷却器； 特点： 使用中间冷却器，使来自低压级压缩机的过热蒸汽 完却冷却至饱和状态，故称为完全中间冷却。这 样可以减少过热损失，降低排气温度，同时又利 用中间冷却器使膨胀阀后的液态制冷剂再过冷， 减少节流损失。 图示：
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热泵的性能系数
制热系数：
Qk N
除第二类热泵外热力系数均大于1。 制热季节性系数HSPE（Heat Seasonal Performance
Factor） HSPE=供热季节热泵总的制热量/供热季节热泵总的输入能 量，具体的测定及计算可参阅美国空调制冷学会标准 ARI210/240-89(ARI Standard For Unitary Air Conditionning & Air Source Heat Pump Equipment)，由于测定和计算比较 复杂，我国尚未作为法定指标被应用，根据经验，HSPE取 1.7较为经济。
优缺点与风冷热泵相反。
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水源热泵类型
水源热泵按使用侧换热设备的型式区分类型： 冷热风型水源热泵机组和冷热水型水源热泵机组；
按冷热源类型分为水环式水源热泵机组、地下水式
与地下环路式的热泵系统； 另外还有地表水的闭式和开式热泵系统； 闭式环路土壤热泵系统等。
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热泵驱动热源的种类
1.核能和太阳能、水力、风力等自然能亦可驱动热泵； 2.为了有效使用热泵，在中大型建筑物中最好设置蓄 热器或蓄热槽，由于有些热源温度变动大，使供热 量有波动。 3.采用电力驱动的热泵比直接使用锅炉供热所消耗的 能源节约４０％，而且对城市的污染和排热量也大 大减轻，但是电力的供应紧张以及有废热可利用的 场合，采用热能驱动也不失为一种供能方式。
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热泵的热源
热泵的热源分为驱动热源和热泵热源 热泵的热源是指可利用的自然界低位能源，例如空
气、地表水、地下水等以及生活和生产中的排热热 源等。这些能源温度虽然较低，但能量大，通过热 泵的提升，向生活和生产过程提供有用的热量。 热泵的驱动热源是需要高品位能量的，这种能源来 自石化燃料，经燃烧产生热量转化为电力，由电力 驱动热泵或用燃料直接驱动。
1.Βιβλιοθήκη Baidu冷量
2.冷凝、蒸发温度确定
3.压缩机选型：包括类型、数量、大小以及
各台机组系统间的互换、单双级、冷凝器及 水量、蒸发器及流量、辅助设备等。
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机房布置
包括在制冷系统设计中。必须符合《采暖通
风与空调设计规范》GBJ19-87、《制冷设备 安装工程施工及验收规范》 GBJ66-84、 《冷库设计规范》 GBJ72-84等
1 m
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例题
(
1 C m 1 0.048 1.04 ) ( ) 24.7 C 0.048
当冷凝温度tk=40℃，冷凝压力 pk=15.34(bar)时, 最低蒸发压力p0为：
15.34 p0 0.621(bar ) 24.7 pk
与p0相对应的蒸发温度t0=-50.5℃，这就 是蒸发温度的极限值。
空调用制冷技术
陈汝冬主编 同济大学出版社
7 制冷系统
设计制冷系统的前提：
1.用户情况，包括制冷系统的用途、冷负荷、
使用场所、供冷方式、安装要求等。 2.冷却水源、水量、水质和水温等 3.气象条件： 工程项目图纸和有关资料
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制冷设备选择
氨系统
氟利昂系统 制冷系统的设计计算：
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第一节 双级蒸气压缩制冷
一、双级蒸气压缩制冷循环 1）对活塞式压缩机来说，当压缩比大于8～10 时，应采用双级压缩。具体来讲，对于氨制冷 剂，压缩比大于8 ，蒸发温度低于-25℃；对于 氟利昂制冷剂，压缩比大于10 ，蒸发温度低 于-30 ℃左右时应采用双级压缩制冷。 2）双级蒸气压缩制冷循环的具体形式主要包括 一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环 和一次节流、不完全中间冷却的双级压缩制冷 循环。
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水源热泵机组 Water Source Heat Pump
GB/T19409—2003《水源热泵机组 》的定义： 以水为热（冷）源，制取冷/热风或冷/热水的装置。包括一

个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷 或制冷和制热功能。制热时以水为热源。制冷时以水为排热 源。水源热泵类型： 水源热泵按使用侧换热设备的型式区分类型： 冷热风型水源热泵机组和冷热水型水源热泵机组； 按冷热源类型分为水环式水源热泵机组、地下水式与地下环 路式的热泵系统； 另外还有地表水的闭式和开式热泵系统； 闭式环路土壤热泵系统等。
qc qo wo qc wo qo Tc ' h 1 c wc wo Tc 'Te '
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热泵与制冷系统的区别
1.两者的目的不同，制冷机与周围环境在能量上的相 互作用是消耗机械功，从低温热源Heat Source吸 热，然后放热至高温热源Heat Sink，目的是或取冷 量，即从低温热源吸热，就是制冷循环；目的是获 得热量，即从放热于高温热源，就是热泵循环。 2.两者的工作温度区不同，热泵将环境温度作为低温 热源，而制冷是将环境温度作为高温热源。所以系 统工作的温度区域显然高于制冷系统，COP值相对 于制冷系统要大些。 3.应用的领域不同
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热泵的含义及特点
新国际制冷辞典（New International Dictionary of
Refrigeration）的定义，热泵（Heat Pump）就是以 冷凝器放出的热量来供热的制冷系统。 （GB50115-1992）《暖通空调术语标准》中对热泵 的解释是：能实现蒸发器和冷凝器功能互换的制冷机。 热泵消耗电能或热能，将环境中蕴含的大量热能或工 业废热，提升为满足用户要求的高温热能，根据热力 学第一定律，热泵的热量关系表达式为：
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一次节流、完全中间冷却的双级压缩
如图示，从冷凝器出来的液态制冷剂先在中间冷
却器盘管中过冷，然后进入蒸发器。同时，低压 级排出的气体在中间冷却器中与注入的气液混合 物接触，降温到饱和温度。从高压级排出的制冷 剂处于状态4的气体，流经冷凝器后变成状态5的 液体，再分成两路：一路经过节流阀进入中间冷 却器，在吸收了充分的热量后，与低压级排出的 气体一起，进入高压级吸气腔；另一路在中间冷 却器中被过冷后，经过节流阀进入蒸发器，吸热 蒸发后进入低压吸气腔。
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氨系统管道的设计：
制冷设备与管道的保温：保温层外表面无凝
结水，保温层外设保护层；难燃、导热系数 小的材料。
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8 冷热水机组
目前常用的有压缩－冷凝机组和冷、热水机组。 最常用的活塞式冷水机组：
有一台或多台压缩机组装 模块式冷水机组—微机处理控制系统 螺杆式冷水机组与活塞式类似，优点运行平稳，能 量无极调节等 离心式冷水机组—多用在大型制冷系统中，在制冷 量大于1163kW时的COP比螺杆机大1.2倍，但噪声 大，无法进行转速调节。
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双级蒸气压缩制冷的中间压力
两个中间压力的计算公式 t 0.4tk 0.6t0 3 1.
该式适用于氨制冷剂，所求温度为最佳中间 压力所对应的中间温度。 2.
p p0 pk
当高低压缩机压缩比相等，可以使用该式。
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中间冷却器
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冷却水系统设计
冷却水一般应循环使用，便利回收热量；
水质应符合《工业冷却水处理设计规范》； 水泵前应设置过滤器；
循环冷却水应进行水质处理等。
冷却水系统一般由冷凝器、水泵和冷却塔组
成， 冷却水泵选择：扬程与流量 冷却塔选择：
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冷却塔选择
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热泵型机组
热泵机组的节能，回收、利用低位热能的有
效手段之一。
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空气源热泵（风冷热泵）
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空气源热泵（风冷热泵）
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MR1
M R1h2 M R h3 M R1h3 MR M R1 h3 (h2 h3 ) MR
一次节流、不完全中间冷却
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双级蒸气压缩制冷的中间压力
中间压力p的确定，是双级压缩制冷的特有问
题。在设计双级压缩制冷机，选定适宜的中 间压力，可以获得最佳的运行经济性。 一般情况下应以制冷系数最大作为原则确定 中间压力，这样得出的中间压力称为最佳中 间压力。 寻找一个统一的表达式进行中间压力的计算 比较困难，设计中应选择几个中间压力值进 行试算。