空调的制冷原理及技术

动力源
冷凝器 膨胀阀
冷凝
液化放热
散热器
节流
降压
循环完整
蒸发过程：低温低压的制冷剂液体在蒸发器 的流动过程中进行吸热气化，称为沸腾，这 一步才是我们要获得的制冷效应的热力过程， 是制冷系统的最终目的。
压缩过程：此过程由压缩机来完成。它将系 统内的制冷剂蒸气吸入气缸，并进行压缩， 提高其压力后再排出气缸，促使制冷剂在系 统内循环流动。因此（电机）
活塞式压缩机工作过程
2019/8/28
P-V图
T-S图
速度型压缩机 —— 三种不同形式离心压缩机演示
单级压缩机
二级压缩机
2019/8/28
速度型压缩机 —— 三种不同形式离心压缩机演示
三级压缩机
压缩机剖面图
2019/8/28
Part Four
换热设备
Heat-exchange equipment
制冷
Principle
of
原理
refrigeration
注意：
1目.将录白色底图调整成20%的透明程度
2.加动画以及换页。重点地方换页方式不同 31..加理小论图循标环以过及程适当部分英文小字符 2.制冷剂与载冷剂 3.压缩机 4.换热设备 5.蒸汽压缩制冷循环原理 6.溴化锂吸收式制冷 7.典型流程 8.空调水系统
制冷=冷却？
否。两种不同概念。冷却是指热量从高温物 体传递到低温物体中，由于温度差，所以冷 却可以自发的进行。但高温物体的温度不可 能降到低于环境介质的温度（制冷）
蒸发器内制冷剂的汽化过程 是蒸发吗？
否。即汽化。因为制冷剂常态下是气态,受到压缩机压 缩变为液态或半液半汽态，经膨胀机构进入蒸发器由 于压力降低，迅速汽化吸收热量产生制冷效果。
冷凝过程：蒸发状态的制冷剂在冷凝器中把 所吸收的热量排放出系统，凝结为液体，
节流过程：降压过程。制冷剂液体再气化， 必须降低压力。其方法是用节流元件来减少 其流量，降低压力，使液态制冷剂有膨胀的 条件。
Think a moment
What is the hardest job in the world? Thought. What is worth thinking is not thought by others; All we have to do is try to think again. -- Goethe
环境友好性能 破坏臭氧潜能 值ODP； 全球变暖系数 值GWP
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常见制冷剂的性能
成分 沸点 ℃ 临界压力Mpa
ODP GWP 传热系数
物理性质
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经济性
R22
HCFC-22 -40.82 4.7 0.034 1900
R134a
HFC134a
-26.1 4.06
0 1300
Part Two
制冷剂与载冷剂
Refrigerant and refrigerant
制冷剂与载冷剂
1.制冷剂：冷媒，俗称雪种是在冷冻空调系统中用本身的状态 变化以传递热能，产生冷冻效果的工作流体。属于中间介质
2.载冷剂：载冷剂是一种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。载冷剂通 常为液体，在传送热量过程中一般不发生相变。常用载冷剂有 空气、水和盐水溶液
2019/8/28
压差密封
密封型 电动机 转子
容积式压缩机
涡旋式压缩机
由一个固定的涡旋盘和一个偏心回旋平动运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。 利用动盘和定盘间空间的变化将制冷剂蒸汽从低压侧挤压至高压侧。 效率高、噪声更低、体积更小、重量更轻、行平稳高效。气流脉动小，扭矩变化小，压缩机寿命长。
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R407C
23%R32/25%R125/52% R134a -43.77
4.619
0
1526
R410A
50%R32/50%R125
51.6 4.95
0 1730
/
高于R12 35%~40%
低于R22约5%
高于R22约40%~50%
无色无味气体、不燃 烧、不爆炸、无腐蚀。
毒性略大
化学稳定性好，吸水 性强。对金属腐蚀。
（用干燥剂）
无色透明，轻微醚味， 稳定但应避开明火高温。
新型环保制冷剂，不破 坏臭氧，稳定，无毒。
266
420
540
900+
常见天然制冷剂的性能
成分 沸点 ℃ 临界压力Mpa
ODP GWP 传热系数
物理性质
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经济性
R744
CO2 -56.55 73.75
0 1 0.0137
R717
Part One
理论循环过程
Refrigerant and refrigerant
制冷原理说明
蒸汽压缩制冷理论循环
循环原理图
循环实物图
理论循环
经过节流得到低 温低压制冷剂
制冷剂蒸汽放热， 冷却、冷凝
制冷剂液体吸热、 蒸发、制冷
详细说明
压缩制冷剂蒸气 提高压力和温度
理论循环
小视频
蒸发过程
1
1. 制冷剂在蒸发器中的变化
容积效率： 有效吸气体积与气缸工作体积之比 nv=（V1-V4)/VS
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活塞式压缩机工作过程
理想压缩机工作过程： 压缩机没有余隙容积。 吸、排气过程中没有阻力损失。 吸、排气过程中与外界没有热量交换。 没有制冷剂泄露。
2019/8/28
实际压缩机工作过程： 压缩机中有压力降。 制冷剂受热。 气阀运动不规律带来的效率下降。 制冷剂泄露。 再膨胀影响以及压缩过程偏离等熵压缩。
节流过程
4.制冷剂在节流元件中的变化
饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸 发压力p0，温度由tk降至t0。为绝热膨胀过程。
The saturated liquid refrigerant was reduced by the throttle
component, from the condensation pressure pk to the
evaporation pressure p0, and the temperature was reduced
to t0 by tk. It's an adiabatic expansion.
4
理论循环
分类小结
制冷剂在制冷循环中的变化状态
部件
Biblioteka Baidu
作用
表现
备注
蒸发器 压缩机
蒸发
气化吸热
制冷效果
压缩
动力增压
0.4~120 0.75~45 0.1~15 0.75~2.2 0.75~2.2 0.1~5.5 0.75~2.2
0.6~5.5 0.75~2.2 2.2~7.5
~6 30~1600 55~300 100~1100
22~90
90~1000
主要用途
冷冻、空调、热泵 冷冻、空调 冷藏库、车辆 轿车空调专用 车辆空调
压缩过程
2.制冷剂在制冷压缩机中的变化
制冷剂进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越
低温度越低。其在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸
2
发压力p0升高到冷凝压力pk。为绝热压缩过程。
When the refrigerant enters the air intake of the compressor, the higher the pressure, the higher the temperature, the lower the pressure. It is compressed into superheated steam in the compressor, and the pressure is increased by the evaporation pressure p0 to the condensation pressure pk. For adiabatic compression.
冷藏库、冰箱、车辆 车辆空调
冷库、冰箱、空调 车辆空调、热泵
空调 汽车空调 车辆空调
热泵 热泵 热泵、车辆
冷冻、空调
特点
机型多，易生产，链 家、容量中等 高速、小容量
高速、小容量
高速、 小容量 高速、小容量
压比大，可代替小容 量往复式压缩机，价
昂
用于大容量
容积式压缩机
往复式压缩机
利用气缸中活塞的往复运动来压缩气体，通常是利用曲轴连杆机构将原动机的旋转活动 运动变为活塞的往复直线运动，称往复式压缩机
由气体的速度转化而来。
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制冷压缩机的分类及应用
区分
活塞连杆式 往复式
活塞斜盘式
容积式
转子式
旋转式 旋转叶片式 涡旋式
螺杆式
双螺杆 单螺杆
2019/8/28 离心式
气密特征
开启 半封闭 全封闭 开启 开启 全封闭 开启 全封闭 开启 封闭式 开启
半封闭
开启 半封闭 开启 半封闭
容量范围/KW
氨（NH3） -33.5 11.2 0 0 0.144
五毒无臭无污染，不爆不 燃无腐蚀，
无色气体，有强烈刺激性气味
880
30
R290
丙烷
-42.2 4.24
0 3.3 0.0405
易燃、易爆，无腐蚀无毒
900+
常见天然制冷剂
Part Three
压缩机
condenser
压缩机
制冷压缩机——制冷循环的动力制冷系统的心脏
区别：最明显区别就是一个是间接冷却方式，另一个是通过本身 的状态改变进而直接冷却方式。
制冷剂要求
Requirements for refrigerants
热力学性能 1.制冷效率高 2.压力适中 3.单位容积制冷 能力大 4.临界温度高
物理化学性质 1.与润滑油的互溶性 2.导热系数、放热系 数高 3.密度、黏度小 4.相容性好
冷凝过程
3.制冷剂在冷凝器中的变化
过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散
发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。
饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱
和液体。
3
After the superheated steam enters the condenser, under the condition of constant pressure, first it gives off some heat, and the refrigerant superheated steam cools into saturated vapor.The saturated vapor in isothermal condition continues to release heat and condenses to produce saturated liquid.
容积式压缩机
回转式压缩机
采用旋转的盘状活塞将制冷剂蒸汽挤压出排气口，压缩机效率高，与往复式相比体积更小
2019/8/28
活塞式压缩机工作过程
压缩比： 高压侧绝对压力/低压侧绝对压力。是压力差的一种技术表达方 式。
余隙容积： 为了防止活塞顶部与阀板、阀片等零件的撞击，并考虑热胀冷 缩和装配允许误差等因素，活塞顶部与阀板之间必须留有一定 的间隙，当活塞运动到上止点位置时，活塞顶部与阀板之间的 容积称为余隙容积。
电机拖动而工作
将低温低压制冷剂蒸气压缩至高 温高压状态
压缩机种类划分
1.容积型压缩机： 在容积型压缩机中，低压气体直接受到压缩，体积被强制缩小，从而达到提高压 力的目的。可分为活塞式（往复式）和回转式两种。回转式有螺杆式，滚动转子式、涡旋式等
活塞式压缩机
回转式压缩机
离心式压缩机
2.速度型压缩机：常见有离心式压缩机；靠离心力的作用，连续将吸入的气体压缩，压力桶的提高
2019/8/28
容积式压缩机
往复式压缩机气密性
开式压缩机：曲轴一端外露在压缩机外，通过联轴器与电机 相连接。在曲轴外露处需设轴封装置，防止制冷剂泄漏。
闭式压缩机：具有结构紧凑、体积小，重量轻的特点。电动 机壳体和压缩机机体是铸在一起的，内腔相通不需要轴封。
全封闭式：压缩机及其驱动电机共用一个主轴，两者组装在 一个焊接成型的密闭罩壳中。这种形式的压缩机结构紧凑， 密封性极好，而且使用方便。振动和噪声都比较小。
蒸发器
按其供液方式不同分类
干式蒸发器
干式蒸发器制冷剂在换热管内通过，冷水在高效换 热管外运行，这样的换热器换热效率相对较低，其 换热系数仅为光管换热系数的2倍左右，但是其优点 是便于回油，控制较为简便，充注量小（约为满液
以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化 变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、 压缩、排出，进入下一次循环。
Mainly liquid refrigerant, flowing into the evaporator evaporation, full vaporization change, back flow back to the compressor suction mouth, again by compressor suction, compression, exhaust, into the next cycle.