制冷技術(shù)提綱

1、（一） 緒論1. 制冷的定義：采用的一定的方法，在一定的時(shí)間內(nèi)，使某一物體或空間達(dá)到比周圍環(huán)境介質(zhì)更低的溫度，并維持在給定的溫度范圍內(nèi)。2. 制冷技術(shù)：一門專門研究人工制取低溫的原理，設(shè)備和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。3. 制冷的劃分：一般以120為界，制冷溫度高于-120叫做普冷，制冷溫度低于-120叫做深冷（也叫低溫）。4. 制冷方法：常見的制冷方法的原理是利用液體汽化時(shí)需要吸收大量的汽化潛熱來進(jìn)行制冷的。利用液體汽化方法制冷循環(huán)有四個(gè)環(huán)節(jié)組成：制冷工質(zhì)汽化；蒸氣升壓；高壓蒸氣的液化；高壓液體降壓。 常用的制冷方法有以下七種（要熟練掌握各種方法的原理，特點(diǎn)及其適用范圍）：蒸氣壓縮式制冷：蒸氣壓縮式制冷

2、系統(tǒng)由壓縮機(jī)，冷凝器，節(jié)流閥，蒸發(fā)器組成。工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱汽化成蒸氣，壓縮機(jī)不斷將蒸氣抽走，將它壓縮成高溫高壓的蒸氣后再排出，然后進(jìn)入冷凝器，蒸氣在冷凝器內(nèi)液化成高壓液體，在經(jīng)過節(jié)流閥的降壓后進(jìn)入蒸發(fā)氣，再次汽化，吸收被冷卻對(duì)象的熱量，如此周而復(fù)始。 吸收式制冷：利用某些物質(zhì)對(duì)制冷蒸氣具有強(qiáng)吸收能力這一特性來吸收蒸氣。制冷工質(zhì)叫做制冷劑，吸收制冷劑的物質(zhì)叫做吸收劑。吸收式制冷循環(huán)與蒸氣壓縮式相似，只是將壓縮機(jī)換成了吸收器+發(fā)生器+溶液泵+溶液節(jié)流閥的形式。吸收式制冷的加熱熱源可以是：蒸氣，高于75的熱水，燃?xì)?，廢熱，化學(xué)反應(yīng)熱，太陽能等。蒸氣噴射式制冷：其基本過程與蒸氣壓縮式相同，所不同的是

3、它是利用噴射器完成從蒸發(fā)器中抽取并壓縮蒸氣流的。噴射器由噴嘴，吸入室，擴(kuò)壓器三部分組成。吸入室與蒸發(fā)器相連，擴(kuò)壓器與冷凝器器相連。吸附式制冷：制冷劑液體汽化吸收潛熱制冷，汽化后的制冷劑蒸氣由對(duì)蒸氣具有很強(qiáng)吸附能力的吸附材料來吸收。常用的吸附材料有沸石，分子篩，活性炭等，常用制冷劑有水，氨，甲醇等。由于吸附劑要不斷的進(jìn)行吸附及脫附過程，故吸附式制冷只能夠間歇制冷。吸附式制冷的驅(qū)動(dòng)能源可以是：工業(yè)廢熱，太陽能，化學(xué)反應(yīng)熱等低溫?zé)嵩??？諝馀蛎浿评洌豪酶邏簹怏w絕熱膨脹時(shí)，對(duì)膨脹機(jī)做工，同時(shí)氣體的溫度降低的原理來獲得低溫。熱電制冷：又稱為溫差電制冷，它是基于帕爾貼效應(yīng)得到的一種制冷方式。渦流管制冷：渦

4、流管可以使壓縮氣體產(chǎn)生渦流，并分離成冷熱兩部分，利用其中的冷氣流來制冷。（二） 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)一：?jiǎn)渭?jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)1：系統(tǒng)的組成：一個(gè)單極的蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：蒸發(fā)器；壓縮機(jī)；冷凝器；節(jié)流閥。各個(gè)部件之間用管道連接，形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。2：工作過程：壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中吸入低溫低壓的制冷劑蒸氣，經(jīng)過壓縮后使其壓力和溫度升高，然后排入冷凝器，在冷凝器中，蒸氣放出熱量而被冷凝成高壓液體，高壓液體經(jīng)過節(jié)流閥降壓之后，變成了低溫低壓的制冷劑液體，進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷劑不斷吸熱汽化，汽化形成的蒸氣又被壓縮機(jī)所抽走。這樣制冷劑不斷地經(jīng)過壓縮，冷凝，節(jié)流，蒸發(fā)這四個(gè)過程完成了一個(gè)制

5、冷循環(huán)。3.過冷：節(jié)流閥前的液態(tài)制冷劑的溫度要低于同壓力（冷凝壓力）下的飽和溫度的現(xiàn)象叫做過冷現(xiàn)象。 這樣做可以有效的減少節(jié)流后產(chǎn)生的閃發(fā)氣體，同時(shí)可以增加單位質(zhì)量質(zhì)量劑的制冷量。4：過熱：在實(shí)際的工作過程中，制冷壓縮機(jī)所吸入的氣體的溫度要高于同壓力（蒸發(fā)壓力）下的飽和溫度的現(xiàn)象。因?yàn)楦娠柡驼魵饨咏跐裾魵?，壓縮機(jī)條件稍有變化，干飽和蒸氣就有可能變成濕蒸氣，會(huì)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，損傷葉片。5：液擊現(xiàn)象：過飽和蒸氣在壓縮升溫為過熱氣體的過程中，其中所含液滴迅速的蒸發(fā)，所釋放的能量如同在壓縮機(jī)的氣缸中產(chǎn)生了爆炸一樣，使氣缸的壓力迅速的增加，活塞阻力突然增大，如同受到了重?fù)粢粯印?：積炭現(xiàn)象：溫度過高的情

6、況下，碳?xì)浠衔飼?huì)發(fā)生分解，會(huì)積累在氣缸的某些部分，變成硬炭積類起來，阻塞或妨礙工作。7：回?zé)幔喝绻谥评溲h(huán)中，節(jié)流前的過冷和壓縮機(jī)吸氣的過熱，不是通過與外界介質(zhì)的熱交換，而是利用流出蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣和流出冷凝器的制冷劑液體進(jìn)行熱交換，這種制冷循環(huán)就稱為回?zé)嵫h(huán)。利用回?zé)嵫h(huán)，既可以減輕吸氣管道中的有害過熱，還可以使節(jié)流前的液體制冷劑達(dá)到過冷。二：兩級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)1：原因：對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，其最低制冷溫度為-40，如果想獲得更低的溫度，就要加大壓縮機(jī)的壓縮比，但壓縮機(jī)的壓縮比不宜過大，若壓縮比過大會(huì)引起：壓縮機(jī)的輸氣量減少，制冷量大大降低；壓縮機(jī)的排氣溫度升高，這樣會(huì)使得吸

7、入蒸氣的溫度升高，比體積增大，吸氣量減少；同時(shí)由于溫度過高，壓縮機(jī)中的潤滑油的工作條件惡化，影響壓縮機(jī)的正常工作；使得壓縮機(jī)的壓縮過程與理想等熵壓縮過程偏離增大，壓縮機(jī)的效率下降。2：兩級(jí)制冷循環(huán)：原理：將來自蒸發(fā)器的低壓蒸氣先在壓縮機(jī)的低壓級(jí)壓縮到適當(dāng)?shù)闹虚g壓力，經(jīng)中間冷卻器冷卻后再進(jìn)入高壓級(jí)，在此壓縮到冷凝壓力。分類：根據(jù)節(jié)流級(jí)數(shù)和中間冷卻方式的不同可以分為四種類型：一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻，一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻，二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻，二級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻。二級(jí)節(jié)流是指制冷劑由冷凝壓力到蒸發(fā)壓力經(jīng)過了兩個(gè)節(jié)流閥，一級(jí)節(jié)流是指只經(jīng)過一個(gè)節(jié)流閥，采用一級(jí)節(jié)流可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供液，采用二級(jí)節(jié)流可以

8、減少節(jié)流過程中的不可逆損失。 采用中間冷卻是為了降低高壓級(jí)的排氣溫度，降低壓縮機(jī)的功耗。如果低壓級(jí)排氣被冷卻成了中間壓力下的干飽和蒸氣，就叫做中間完全冷卻；如果只是降低了溫度，而未達(dá)到干飽和狀態(tài)，則叫做中間不完全冷卻。（注：對(duì)照書上的內(nèi)容掌握這四種循環(huán)的原理圖和ph圖。）（三） 復(fù)疊式制冷循環(huán)1：原因：對(duì)于低溫制冷劑，如果要獲得很低的溫度會(huì)受到蒸發(fā)壓力過低帶來的限制，若蒸發(fā)壓力過低會(huì)帶來下列影響：蒸發(fā)器與外界的壓差變大，空氣滲入的可能性增加，影響系統(tǒng)的正常工作；吸氣比體積大，實(shí)際吸入的氣體減少，增加了氣缸的尺寸；對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，吸排氣是靠閥門的自動(dòng)啟閉來完成的，若壓力過低，難以克服吸氣閥的彈

9、簧力，影響壓縮機(jī)的正常工作。采用低溫制冷劑可以解決上述問題，但低溫制冷劑的冷凝溫度較低，用一般的水冷和空冷已經(jīng)無法滿足要求，必須用另外一種人工冷源來冷凝低溫制冷劑，這種同時(shí)采用兩種制冷劑的制冷系統(tǒng)，稱為復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。2：組成：復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由兩個(gè)或三個(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán)組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，其中每一個(gè)循環(huán)都是一個(gè)完整的壓縮制冷系統(tǒng)。高溫循環(huán)使用中溫制冷劑，低溫循環(huán)使用低溫制冷劑，兩部分由一個(gè)蒸發(fā)冷凝器聯(lián)系起來。 低溫部分制冷劑的冷凝是靠高溫部分制冷劑的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的。要求低溫部分的冷凝溫度要高于高溫部分的蒸發(fā)溫度，這個(gè)溫差就叫做傳熱溫差。（三）制冷劑和載冷劑（一） 制冷劑1：制冷劑的概

10、念：制冷機(jī)中的工作介質(zhì)就稱為制冷劑或者制冷工質(zhì)。2：制冷劑的作用：制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，通過自身的熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量的交換，從而實(shí)現(xiàn)了制取冷量的目的。對(duì)制冷劑的要求：臨界溫度高，在常溫或制冷溫度下可以液化；在蒸發(fā)器或冷凝器中的壓力要適中；單位容積的制冷量要大；凝固溫度要低，以免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固；黏度和密度要小；導(dǎo)熱系數(shù)要高；等熵指數(shù)要??；液體的比熱容??；不燃燒，不爆炸，無毒；價(jià)格便宜，易于獲得。3：制冷劑的分類：按照在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的沸騰溫度的高低，可以分為：高溫制冷劑，中溫制冷劑，低溫制冷劑。4：常用的制冷劑：常用的制冷劑有水，氨，氟利昂，丙烷丙烯等有機(jī)化合物。其中水和氨

11、要重點(diǎn)掌握，請(qǐng)對(duì)照書上的內(nèi)容，熟練掌握。（二） 載冷劑1：概念：載冷劑在制冷系統(tǒng)中被冷卻后，用來冷卻被冷卻物質(zhì)，然后再返回蒸發(fā)器，將熱量傳遞給制冷劑，載冷劑起到了運(yùn)載冷量的作用，故又稱為冷媒。2：要求：在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)；無毒；黏度小，相對(duì)密度小，傳熱性能好；不易燃燒，無爆炸的危險(xiǎn)；對(duì)金屬的腐蝕?。槐葻崛荽?；化學(xué)穩(wěn)定好；價(jià)格低廉，易于獲得。3：常用的載冷劑：空氣，水，鹽水溶液。（對(duì)照書上的內(nèi)容，熟練掌握。）（四）吸收式制冷一：吸收式制冷的原理1:吸收式制冷與蒸氣壓縮式制冷都是利用高壓液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓，在低壓低溫下液體蒸發(fā)來制取冷量。所不同的是二者將低壓蒸氣變?yōu)楦邏赫魵獾姆椒ú煌?/p>

12、 壓縮式制冷通過壓縮機(jī)消耗機(jī)械功來實(shí)現(xiàn)，而吸收式制冷則是通過吸收器，溶液泵，發(fā)生器和溶液節(jié)流閥消耗熱能來實(shí)現(xiàn)的。2:吸收式制冷所利用的是低溫?zé)嵩?，如低壓蒸氣，熱水，燃?xì)?，廢煙氣，化學(xué)反應(yīng)熱，太陽能等。3：吸收式制冷機(jī)的工作介質(zhì)包括：制冷劑和吸收劑。其中低沸點(diǎn)的工質(zhì)是制冷劑，高沸點(diǎn)的工質(zhì)是吸收劑。對(duì)于工質(zhì)對(duì)的要求是：兩個(gè)組分的沸點(diǎn)相差要大；吸收劑要具有較強(qiáng)的吸收能力；制冷劑的蒸發(fā)潛熱要大，吸收劑的比熱容要??；成本低，易于得到，對(duì)金屬的腐蝕要小。 常用的工質(zhì)對(duì)包括：氨水；水溴化鋰。二：氨水吸收式制冷機(jī) 氨水吸收式制冷機(jī)以氨為制冷劑，水為吸收劑。發(fā)生器的熱源可以是低壓蒸氣或是其他熱源。吸收擴(kuò)散式制冷

13、機(jī)：有三種工作介質(zhì)。氨液的減壓過程不是通過節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)，而是通過在蒸發(fā)器利用氨擴(kuò)散原理使氨蒸氣的分壓降低來完成降壓的過程，從而達(dá)到制冷的目的。三：溴化鋰吸收式制冷機(jī)1：優(yōu)點(diǎn)：利用熱能為動(dòng)力，范圍廣；無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)安靜；以溴化鋰水溶液為工質(zhì)，無毒，無臭；制冷機(jī)在真空環(huán)境下工作；制冷量調(diào)節(jié)范圍廣等。2：缺點(diǎn)：腐蝕性強(qiáng)；氣密性要求高。3：溴化鋰水溶液：溴化鋰水溶液中溴化鋰為吸收劑，水為制冷劑，一次只可以制取0以上的冷量。4：溴化鋰制冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)力是熱能，常用的熱源主要有：蒸汽熱源；燃?xì)獾臒崃?；廢熱熱源；溫度高于75的熱水；太陽能。（五）制冷壓縮機(jī)1：制冷壓縮機(jī)的種類：根據(jù)完成氣體增壓方式的不同，可以

14、分為容積型和速度型兩大類。 容積型壓縮機(jī)中氣體壓力的提高是靠吸入氣體的容積被強(qiáng)行縮小來實(shí)現(xiàn)的，包括：活塞式，螺桿式，滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式，渦旋式； 速度型壓縮機(jī)中氣體壓力的增加是由氣體的速度轉(zhuǎn)化而來的，即先使氣體獲得一定的高速度，然后再讓它緩慢下來，使氣體的動(dòng)能變成氣體位能，氣體的壓力就得到了相應(yīng)的提高。主要有兩種型式：離心式和軸流式。2：活塞式制冷壓縮機(jī)：又稱為往復(fù)式，他在制冷裝置中使用最廣，技術(shù)也較為成熟。 主要零部件包括：機(jī)體，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)，潤滑油機(jī)構(gòu)，卸載機(jī)構(gòu)和軸封機(jī)構(gòu)。 活塞式壓縮機(jī)的工作過程：理想的工作過程是：吸氣壓縮排氣；實(shí)際的工作過程是：膨脹吸氣壓縮排氣（由于余隙容積的存在）。 壓

15、縮機(jī)的容積效率：它的實(shí)際吸氣量要小于活塞的排量，二者之比稱為容積效率V。V與四個(gè)因素有關(guān)：余隙容積系數(shù)V；壓力系數(shù)P；溫度系數(shù)T；泄露系數(shù)L。 壓縮機(jī)的能耗指標(biāo)：制冷壓縮機(jī)的能耗指標(biāo)有兩種表示方法：?jiǎn)挝惠S功率制冷量，它表示壓縮機(jī)每消耗1kw軸功率所能制取的冷量（適用于開式壓縮機(jī)）；能效比，它表示壓縮機(jī)電機(jī)每輸入1kw功率所能制取的冷量（適用于閉式壓縮機(jī)）。注意，由于上述兩個(gè)指標(biāo)與工況有關(guān)，因此在比較兩臺(tái)壓縮機(jī)的能耗指標(biāo)是一定要取相同工況下的相同指標(biāo)進(jìn)行比較。3：螺桿式制冷壓縮機(jī)：有兩種形式：?jiǎn)温輻U式和雙螺桿式。 雙螺桿式制冷壓縮機(jī)：在機(jī)體內(nèi)裝有一對(duì)相互嚙合，旋向相反的螺旋形齒的轉(zhuǎn)子，齒面凸出叫

16、做陽轉(zhuǎn)子，齒面凹進(jìn)叫做陰轉(zhuǎn)子，一般陽轉(zhuǎn)子是4個(gè)齒，陰轉(zhuǎn)子為6個(gè)齒。 其工作過程為吸氣壓縮排氣。 注意：排氣壓力（冷凝壓力）與吸氣壓力（蒸發(fā)壓力）之比叫做外壓縮比，壓縮終了的壓力與吸氣壓力之比叫做內(nèi)壓縮比，內(nèi)壓縮比由壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和氣體的種類決定。故壓縮終了的壓力P2與排氣壓力Pd不一定相等，有三種情況：P2 Pd，P2Pd，P2Pd。其中第中情況都需額外消耗外功，只有第中情況下效率最高。 螺桿壓縮機(jī)都帶有能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。4：離心式制冷壓縮機(jī) 原理：來自蒸發(fā)器的低壓蒸氣，經(jīng)離心式制冷壓縮機(jī)的進(jìn)氣室進(jìn)入葉輪的吸氣口，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，將葉片間的氣體高速向外甩，使得氣體的速度和壓力都得到了

17、提高。然后氣體進(jìn)入了擴(kuò)壓器，由于擴(kuò)壓器的截面積逐漸變大，從而使得氣體減速而增壓，將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為了壓力能。 離心式制冷壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)：可以根據(jù)外界載荷的變化來進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般有下列幾種方式：改變轉(zhuǎn)速；改變進(jìn)口倒葉的角度；改變冷卻水量。 喘振現(xiàn)象：當(dāng)氣流產(chǎn)生嚴(yán)重的脫流現(xiàn)象時(shí)，導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)的排氣壓力下降。當(dāng)排氣壓力低于冷凝壓力時(shí)，制冷劑將從冷凝器倒流回壓縮機(jī)，直至壓力相等為止。這一倒灌的流量一直停留在葉輪處，使葉輪的混合流量又增加，葉輪又正常工作，這時(shí)壓縮機(jī)向冷凝器排氣。當(dāng)冷凝壓力恢復(fù)到原來的壓力時(shí)，氣體又開始倒流。這種周而復(fù)始的氣流脈動(dòng)，叫做離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象。 解決方法：采用熱氣旁通的方

18、法，即從冷凝器頂部引一部分氣體到壓縮機(jī)的進(jìn)氣管，組成一個(gè)旁通回路，增加進(jìn)氣量，使其大于進(jìn)氣流量。（對(duì)照書上表6-9，熟練的掌握這三種壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。）（六）換熱器1：冷凝器：制冷設(shè)備向制冷系統(tǒng)外放出熱量的換熱裝置。制冷劑在冷凝器中放熱凝結(jié)成了液體。 按照冷卻方式的不同可以分為：水冷式（以水為介質(zhì)，多用于大型設(shè)備中）；空冷式（以空氣作為介質(zhì)，又叫做風(fēng)冷式。多用于一些缺水地區(qū)）；蒸發(fā)式（利用冷卻水汽化的潛熱來吸收制冷劑的熱量，耗水小。適用于氣候干燥和缺水的地區(qū)，要求水質(zhì)好，經(jīng)過處理的軟水）。2：蒸發(fā)器：制冷劑從外界系統(tǒng)吸取熱量的換熱器?？煞譃槔鋮s空氣和冷卻液體載冷劑兩大類。3：回?zé)崞鳎豪脧恼舭l(fā)器出來的制冷劑飽和蒸氣需要過熱時(shí)的冷量