冷冻机的工作原理及分类

冷冻机的分类及工作原理

摘要：工业冷水机组通过液态冷冻剂在蒸发器中的汽化吸收冷冻循环水中的热量，实现制冷目的。汽化的冷冻剂通过压缩机压缩，经冷凝器冷凝成液态供下个制冷循环使用。压缩机由电动机驱动，通过电气控制系统实现整台冷水机组的工况调节。

关键字：压缩机制冷水循环电气控制

0引言

近年随着我国生产制造业进入一个新的快速发展时期，市场竞争激烈对产品质量的要求亦有较大程度的提高。在生产过程中，由于机械、模具及工业反应不断产生热量，影响产品质量的问题屡屡发生。当温度超过物料之承受程度产品质量就不稳定，以塑料产品和电镀生产为例，塑料产品生产中冷却时间占全周期80%以上，冷却时间减少之重要性由此可见，冷冻水能及时吸收热量，使模腔温度快速降低，加速产品定型，缩短开面。电镀生产中冷冻水能将电镀溶液温度降低并将温度恒定在某一围，使金属分子随着稳定电流快速附向镀件表面，使产品平滑和密度增加。

因此工业冷水机广泛应用于多种工业生产，如：1.化工（学）工业2.塑料制品、塑料容器、制膜、塑钢型材、管材、电线、电缆护套、轮胎行业3.电镀及机床切削液冷却行业4.制药行业5.电子行业6.五金工业7. 食品及饮料行业8.制鞋行业9.实验室10.医疗设备11.光学仪器等。

1工业冷水机组组成

工业冷水机组系统的运作是通过制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控系统三个相互联系的系统实现的。

制冷剂循环系统：

蒸发器中的液态制冷剂吸收水中的热量并开始蒸发，最终制冷剂与水之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加）,气态制冷剂通过冷凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成

制冷剂循环过程。

水循环系统：

水泵负责将水从水箱抽出泵到用户需冷却的设备，冷冻水将热量带走后温度升高，再回到冷冻水箱中。

电器自控系统：

包括电源部分和自动控制部分。电源部分是通过接触器，对压缩机、风扇、水泵等供应电源。自动控制部分包括温控器、压力保护、延时器、继电器、过载保护等相互组合达到根据水温自动启停，保护等功能。

2冷冻机的分类

2.1冷冻机按冷冻剂散热方式分类

冷冻机按冷冻剂散热方式分可分为：风冷式冷水机及水冷式冷水机。

风冷式冷水机，将常温的水通过冷水机的压缩机制冷到一定的温度以强化冷却工件或机器，作为单机使用，散热装置为置之风扇，而水冷式冷冻机的冷冻剂的散热方式为循环冷却水。

2.2冷冻机按压缩机结构形式分类

冷冻机按压缩机形式分可分为活塞式冷冻机、螺杆式冷冻机、离心式冷冻机。

2.3冷冻机按其结构特征分类

根据其结构特征，可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。虽然构造各异，但它们之间也有许多共同之处，只是其结构特征不同。

开启式制冷压缩机的结构特征在于：压缩机的动力输入轴伸出机体外，通过联

轴器或皮带轮与电动机联结，并在伸出处用轴封装置密封。目前，氨压缩机和容量较大的氟利昂压缩机都采用这种结构形式。

半封闭式制冷压缩机的结构特点是：压缩机与电动机共用一主轴，并共同组装于同一机壳，但机壳为可拆式，其上开有各种工作孔用盖板密封。

全封闭式制冷压缩机的结构特点在于：压缩机与其驱动电动机共用一个主轴，二者组装在一个焊接成型的密封罩壳中。这种压缩机结构紧凑，密封性好，使用方便，振动小、噪音小，广泛使用在小型自动化制冷和空调装置中。

2.3按制冷循环系统特点分类

按制冷循环特点分类，可分为单级制冷循环系统和双级制冷循环系统

1.单级制冷循环系统：

单级制冷机是应用比较广泛的一类制冷机，它可以应用于制冰、空调、食品冷藏及工业生产过程等方面。单级制冷循环是指制冷剂在制冷系统相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，便完成了单级制冷机的循环，即达到了制冷的目的。

以氨作为冷媒的单级制冷循环制冷系统由蒸发器、单级压缩机、油分离器、冷凝器、贮氨器、氨液分离器、节流阀及其它附属设备等组成，相互间通过管子联接成一个封闭系统。其中，蒸发器是输送冷量的设备，液态制冷剂蒸发后吸收被冷却物体的热量实现制冷；压缩机是系统的心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；油分离器用于沉降分离压缩后的制冷剂蒸汽中的油；冷凝器将压缩机排出的高温制冷剂蒸汽冷凝成为饱和液体；贮氨器用来贮存冷凝器里冷凝的制冷剂氨液，调节冷凝器和蒸发器之间制冷剂氨液的供需关系；氨液分离器是氨重力供液系统中的重要附属设备；节流阀对制冷剂起节流降压作用

同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。

图2.1 单级流程示意图

2.双级制冷循环系统

双级制冷循环是在单级制冷循环的基础上发展起来的，其压缩过程分两个阶段进行，来自蒸发器的制冷剂蒸汽先进入低压级汽缸压缩到中间压力，经过中间冷却后再进入高压级汽缸，压缩到冷凝压力进入冷凝器中。一般蒸发温度在-25℃~-50℃时，应采用双级压缩机进行制冷。氨冷媒双级制冷循环制冷系统由蒸发器、双级压缩机、油分离器、冷凝器、中间冷却器、贮氨器、氨液分离器、节流阀及其它附属设备等组成，相互间通过管子联接成一个封闭系统。其中，中间冷却器利用少量液态制冷介质在中间压力下汽化吸热，使低压级排

出的过热蒸汽得到冷却，降低高压级的吸气温度，同时还使高压液态制冷工质得到冷却。

图2.2 双级流程示意图

2.4其他形式分类

冷冻机按所采用的制冷剂分类一般有氨压缩机和氟利昂压缩机等。按作用方式分类，有单作用压缩机和双级作用压缩机。按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流式和逆流式。按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、V型、W型和S型压缩机等。

3冷冻机压缩机工作原理

3.1活塞式制冷压缩机

3.1.1活塞式压缩机工作原理