制冷原理與裝置課件

2014年3月制冷原理與裝置

RefrigerationPrincipleandRefrigeration

Equipment1制冷原理與裝置

RefrigerationPrincipl第六章制冷設備分類：主要設備（壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機構等）和輔助設備（油分離器、儲液器、回熱器、過冷器、膨脹容器等）第1節(jié)概述制冷設備:制冷裝置中的熱交換器和具有安全、控制等功能的器件統(tǒng)稱2第六章制冷設備分類：主要設備（壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機熱交換設備節(jié)流機構管道各種控制閥輔助部件蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的構成3壓縮機蒸氣壓縮式制3四個主要部件壓縮機冷凝器節(jié)流件蒸發(fā)器不可缺少管道附加凈化貯集分離設備4四個主要部件壓縮機不可缺少管道附加凈化4⒈過濾器

⒉干燥器⒊貯液器

⒋集油器

⒌油分離器⒍空氣分離器5⒈過濾器5制冷設備的簡圖6制冷設備的簡圖6壓縮機制冷和空調用壓縮機的分類及結構示意圖7壓縮機制冷和空調用壓縮機的分類及結構示意圖7壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟主機有用能的輸入制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán)流動整機性能可靠性壽命噪聲壓縮機稱為8壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟主機有用能的輸入整機性能壓縮機稱為8壓縮機按壓縮原理有兩大類：容積型速度型容積型壓縮機速度型壓縮機通過對運動機構作功，以減少壓縮式容積，提高蒸氣壓力來完成壓縮功能。由旋轉部件連續(xù)將角動量轉換給蒸氣，再將該動量轉為壓力。9壓縮機按壓縮原理有兩大類：容積型容積型壓縮機速度型壓縮機圖各類壓縮機在制冷和空調工程中的應用范圍10圖各類壓縮機在制冷和空調工程中的應用范圍10主要換熱設備有：冷凝器、蒸發(fā)器、回熱器、冷凝蒸發(fā)器、中間冷卻器、發(fā)生器、吸收器和溶液熱交換器，以及冷卻塔和蒸發(fā)式冷凝器特別重要的換熱器：冷凝器和蒸發(fā)器第2節(jié)制冷換熱設備11主要換熱設備有：冷凝器、蒸發(fā)器、回熱器、冷凝蒸發(fā)器、中間冷卻制冷設備的安全問題12制冷設備的安全問題12一、制冷換熱器的結構（一）冷凝器分類：水冷、風冷、蒸發(fā)式13一、制冷換熱器的結構13⒈冷凝器

用冷凝器將制冷劑從低溫熱源吸收的熱量及壓縮后增加的熱焓排放到高溫熱源。冷凝器按冷卻方式空氣冷卻式冷凝器中根據管外空氣流動方式空氣冷卻式水冷式蒸發(fā)冷卻式自然對流空氣冷卻式冷凝器強制對流空氣冷卻式冷凝器14⒈冷凝器用冷凝器將制冷劑從低溫圖6-1A氨臥式殼管式冷凝器1、水冷冷凝器（1）殼管式冷凝器1）臥式殼管式冷凝器15圖6-1A氨臥式殼管式冷凝器1、水冷冷凝器151616換熱管：氨系統(tǒng)：無縫鋼管氟利昂系統(tǒng)：銅管或無縫鋼管**換熱管在制冷劑側可采用低肋管，強化換熱。氨的臥式冷凝器的換熱參數：氟利昂的臥式冷凝器的換熱參數：17換熱管：氨的臥式冷凝器的換熱參數：172）立式冷凝器見圖6-1bP119氨的立式冷凝器的換熱參數：182）立式冷凝器氨的立式冷凝器的換熱參數：18（2）套管式冷凝器套管冷凝器的換熱參數：19（2）套管式冷凝器套管冷凝器的換熱參數：19

圖6-3B氟利昂套管式冷凝器20圖6-3B氟利昂套管式冷凝器202、空冷冷凝器（1）空氣自由運動冷凝器冷凝器的換熱參數：212、空冷冷凝器（1）空氣自由運動冷凝器冷凝器的換熱參數：21圖6-4B自然對流空氣冷卻式冷凝器22圖6-4B自然對流空氣冷卻式冷凝器22（2）空氣強制對流冷凝器：冷凝器的換熱參數：23（2）空氣強制對流冷凝器：冷凝器的換熱參數：23圖空氣強制對流冷凝器1-肋片2-傳熱管3-上封板4-左端板5-進氣集管6-彎頭7-出液集管8-下封板9-前封板10-通風機11-裝配螺釘24圖空氣強制對流冷凝器1-肋片24（3）蒸發(fā)式冷凝器冷凝器的換熱參數：25（3）蒸發(fā)式冷凝器冷凝器的換熱參數：25圖蒸發(fā)式冷凝器結構原理1-通風機2-擋水柵3-傳熱管4-水泵5-濾網6-補水閥7-噴水嘴26圖蒸發(fā)式冷凝器結構原理1-通風機26CoolingTower(EvaporativeCooling)27CoolingTower(EvaporativeCoo⒉蒸發(fā)器

蒸發(fā)器是制冷機中的冷量輸出設備。制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收低溫熱源介質（水或空氣）的熱量，達到制冷的目的。

28⒉蒸發(fā)器蒸發(fā)器是制冷機中的冷卻空氣的蒸發(fā)器空氣自然對流時多采用光盤管結構空氣強制對流時采用翅片管結構殼管式沉沒式

冷卻液體（水或其它液體載冷劑）的蒸發(fā)器29冷卻空氣的蒸發(fā)器空氣自然對流時殼管式冷卻液體（水或其它液29（二）蒸發(fā)器1、滿液式蒸發(fā)器（1）殼管式滿液式蒸發(fā)器換熱參數：30（二）蒸發(fā)器1、滿液式蒸發(fā)器（1）殼管式滿液式蒸發(fā)器換熱參數圖臥式滿液式蒸發(fā)器結構31圖臥式滿液式蒸發(fā)器結構31（2）立式蒸發(fā)器換熱參數：32（2）立式蒸發(fā)器換熱參數：322、干式蒸發(fā)器換熱參數：1）直管式，2）U形管式（1）冷卻液體的干式蒸發(fā)器332、干式蒸發(fā)器換熱參數：1）直管式，2）U形管式（1）冷卻液圖干式殼管蒸發(fā)器34圖干式殼管蒸發(fā)器34（2）冷卻空氣的干式蒸發(fā)器：換熱參數：35（2）冷卻空氣的干式蒸發(fā)器：換熱參數：352）冷卻強制流動空氣的干式蒸發(fā)器換熱參數：362）冷卻強制流動空氣的干式蒸發(fā)器換熱參數：363、循環(huán)式蒸發(fā)器373、循環(huán)式蒸發(fā)器37（三）低溫裝置的換熱器1、中間冷卻器換熱參數：38（三）低溫裝置的換熱器1、中間冷卻器換熱參數：382、回熱器換熱參數：392、回熱器換熱參數：393、冷凝-蒸發(fā)器（1）繞管式冷凝-蒸發(fā)器（2）直管式冷凝-蒸發(fā)器（3）套管式冷凝-蒸發(fā)器403、冷凝-蒸發(fā)器（1）繞管式冷凝-蒸發(fā)器（2）直管式冷凝-蒸四、板式換熱器換熱條件：41四、板式換熱器換熱條件：41二、制冷裝置熱交換設備的計算I設計計算:設計換熱器II校核計算:看已知的換熱器是否符合要求42二、制冷裝置熱交換設備的計算I設計計算:設計換熱器42換熱器換熱系數的定義：43換熱器換熱系數的定義：43換熱器的壁溫計算的重要性：44換熱器的壁溫計算的重要性：44454546464747（二）冷凝器計算1、冷凝器熱負荷的計算的確定48（二）冷凝器計算1、冷凝器熱負荷的計算的確定482、臥式殼管式冷凝器計算（1）設計計算參數（2）計算過程：參考教材492、臥式殼管式冷凝器計算（1）設計計算參數（2）計算過程：參50503、空冷冷凝器的計算（1）設計參數的選擇（2）空冷冷凝器計算：參考教材513、空冷冷凝器的計算（1）設計參數的選擇（2）空冷冷凝器計算（三）蒸發(fā)器計算1、干式蒸發(fā)器計算（1）設計計算參數的選擇（2）設計計算過程：參考教材52（三）蒸發(fā)器計算1、干式蒸發(fā)器計算（1）設計計算參數的選擇（第三節(jié)制冷裝置的節(jié)流機構一、制冷劑液體膨脹過程分析53第三節(jié)制冷裝置的節(jié)流機構一、制冷劑液體膨脹過程分析535454二、節(jié)流機構的種類（1）手動調節(jié)的節(jié)流機構氨系統(tǒng)的手閥（2）用液位調節(jié)的節(jié)流機構浮球調節(jié)閥（3）用蒸氣過熱度調節(jié)的節(jié)流機構熱力膨脹閥（4）用電子脈沖調節(jié)的節(jié)流機構電子膨脹閥（5）不進行調節(jié)的節(jié)流機構毛細管55二、節(jié)流機構的種類（1）手動調節(jié)的節(jié)流機構55（三）節(jié)流機構

節(jié)流機構是實現制冷循環(huán)所必須的四個基本的系統(tǒng)組成部件之一

位于冷凝器與蒸發(fā)器之間。對制冷劑的流動起扼制作用使來自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低控制進入蒸發(fā)器的制冷劑質流率作用56（三）節(jié)流機構節(jié)流⒈毛細管

毛細管用在小型而且不需要精確調節(jié)流量的制冷裝置。家用冰箱冷柜房間空調器簡單便宜便于大批量生產應用長處57⒈毛細管毛細管用在小型而且不⒉手動膨脹閥

通常與其它控制元件配合使用，一般只在短時期內使用，例如在冷凍初期輔助送液，或者在自動膨脹閥出故障時作為旁路備用閥。

58⒉手動膨脹閥通常與其它控⒊定壓膨脹閥

從保持蒸發(fā)壓力恒定為目的，自動調節(jié)蒸發(fā)器供液量。其結構原理是：由設定彈簧力和蒸發(fā)壓力產生的流體壓力之差提供閥打開方向的驅動力。當蒸發(fā)壓力降低時，閥開大，供液量增多，以補償蒸發(fā)壓力的下降；當蒸發(fā)壓力升高時，閥關小，供液量減少，抑制蒸發(fā)壓力上升。59⒊定壓膨脹閥從保持蒸發(fā)壓力恒定為目⒋浮球閥

用液位控制供液量。以浮球—杠桿機構產生閥動作的驅動力。根據制冷機的情況，又分兩種。對于制冷劑液體主要在高壓側（冷凝器或高壓貯液器）的制冷機，采用高壓浮球閥。它的浮球感受冷凝器或高壓貯液器的液位。當液位升高時，閥開大，增大蒸發(fā)器供液量；當液位降低時，閥關小，減少供液量。60⒋浮球閥用液位控制供液量⒌熱力膨脹閥

廣泛用于干式蒸發(fā)器的供液量調節(jié)

以蒸發(fā)器出口處制冷劑的過熱度為控制參數通過彈簧力設定靜態(tài)過熱度設定范圍一般為2～8℃61⒌熱力膨脹閥廣泛用于干式蒸發(fā)器的供液

蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度低于靜態(tài)過熱度時閥處于關閉狀態(tài)過熱度高于靜態(tài)過熱度時閥才打開

并按二者之偏差成比例地改變閥開度，即成比例地調節(jié)送入蒸發(fā)器的制冷劑質流率。62蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度低于靜態(tài)過熱度時過

目前，國際上流行的電子膨脹閥種類很多，按閥的結構型主要有三類：熱動式、電磁式和電動式（雙金屬片式的熱電膨脹閥已很少應用）。

6.電子膨脹閥⑴熱動式膨脹閥⑵電磁式膨脹閥⑶電動式膨脹閥63目前，國際上流行的電子膨脹閥種1）熱力膨脹閥的供液控制

迄今為止，熱力膨脹閥仍是壓縮式制冷裝置中蒸發(fā)器制冷劑流量控制的主要元件。它在制冷裝置中的作用主要包括：

a）使高壓常溫的制冷劑液體在經熱力膨脹閥時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蛪旱蜏氐闹评鋭裾羝?進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降溫的目的。641）熱力膨脹閥的供液控制迄今為止，熱

b）按照感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽過熱度的變化，來改變膨脹閥的開啟度，自動調整流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配。

c）通過熱力膨脹閥的控制，使蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸汽保持一定的過熱度，這樣即能保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又可以防止壓縮機出現液擊沖缸現象。65b）按照感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸

從調節(jié)特性來分析，熱力膨脹閥屬于直接作用式比例調節(jié)器。熱力膨脹閥熱力膨脹閥的自動控制原理內平衡熱力膨脹閥外平衡熱力膨脹閥66從調節(jié)特性來分析，熱力膨脹閥屬于直接作用

外平衡熱力膨脹閥與內平衡熱力膨脹閥的主要區(qū)別

有一個專用的外平衡管接頭，為引入外平衡壓力所用

調節(jié)桿的形式等也有所不同67外平衡熱力膨脹閥與內平衡熱三、節(jié)流機構的工作原理及特性分析（一）熱力膨脹閥1、熱力膨脹閥的工作原理68三、節(jié)流機構的工作原理及特性分析（一）熱力膨脹閥1、熱力膨脹外平衡熱力膨脹閥的結構：外平衡熱力膨脹閥的選用：蒸發(fā)器的壓力降大，或低溫系統(tǒng)69外平衡熱力膨脹閥的結構：外平衡熱力膨脹閥的選用：蒸發(fā)器的壓力2、熱力膨脹閥的選擇與使用容量的選用：蒸發(fā)器制冷量的1.2-1.3倍感溫包的位置：外平衡管的位置：702、熱力膨脹閥的選擇與使用容量的選用：蒸發(fā)器制冷量的1.2-熱力膨脹閥的工作原理

71熱力膨脹閥的工作原理71外平衡熱力膨脹閥的安裝72外平衡熱力膨脹閥的安裝72選擇熱力膨脹閥時，主要考慮下列因素：①按系統(tǒng)采用的制冷劑②要考慮系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度③閥前制冷劑過冷度會影響閥后兩相制冷劑的干度④冷凝器至閥前的液管肯定有壓力降73選擇熱力膨脹閥時，主要考慮下列因素：①按系統(tǒng)采用的制冷劑73（a）內平衡（b）外平衡圖熱力膨脹閥開啟過熱度的變化74（a）內平衡（b）外平衡74工質冷凝溫度/℃Δp/MPa0.050.100.150.200.250.30Δt/℃R12302.65.48.311.514.718.3402.14.46.39.211.814.5501.83.75.67.69.611.7R22301.63.35.16.98.810.8401.42.84.25.77.28.8501.22.33.54.76.07.2R502301.53.24.86.58.210.0401.32.64.05.46.88.3501.12.23.44.55.76.9表液體側壓力損失為Δp時不產生氣體閃發(fā)必須的最小過冷度Δt75工質冷凝溫度/℃Δp/MPa0.050.100.150.207676（二）電子脈沖式膨脹閥77（二）電子脈沖式膨脹閥7778787979（三）毛細管80（三）毛細管80圖R22、R12毛細管初步選擇曲線圖81圖R22、R12毛細管初步選擇曲線圖818282

2）電子膨脹閥供液控制

控制品質不高調節(jié)系統(tǒng)無法實施計算機控制系統(tǒng)的運行過程只能實施靜態(tài)匹配閥工作溫度范圍窄溫包遲延大在低溫調節(jié)場合振蕩問題比較突出熱力膨脹閥用于蒸發(fā)器供液控制仍然存在著許多問題83控制品質不高熱力

電磁式電子膨脹閥供液控制

電磁式膨脹閥結構見上節(jié)圖所示，電磁線圈通電前處于全開位置，通電后，由于電磁力的作用，磁性材料所支撐的柱塞被吸引上升，從而帶動針閥使開度變小。閥的開度取決于加在線圈上的控制電壓（或電流），故可以通過改變控制電壓調節(jié)流量。84電磁式電子膨脹閥供液控制圖電磁式膨脹閥結構1—出口2—彈簧3—閥針4—閥桿5—柱塞彈簧6—柱塞7—線圈8—閥度9—入口85圖電磁式膨脹閥結構1—出口85電磁式膨脹閥流量特性0150300線圈電流（mA）控制電壓（V）00.51100流量（%）86電磁式膨脹閥流量特性0

電動式電子膨脹閥供液控制系統(tǒng)

和熱動式相似，電動式電子膨脹閥也由發(fā)信器、控制器和電動式膨脹閥組成。與熱動式的差別主要是閥的驅動部分，電動式膨脹閥由電動機驅動，目前使用最多的是四相永磁式步進電動機，有直接驅動型與減速型。87電動式電子膨脹閥供液控制系統(tǒng)和熱動式圖電動式膨脹閥（直動型）1—入口2—針閥3—閥桿4—技術5—線圈6—出口88圖電動式膨脹閥（直動型）1—入口88電動式膨脹閥流量特性脈沖數050100150200250100流量（%）89電動式膨脹閥流量特性脈沖數05010

由于采用電子膨脹閥控制，使得先進的控制手段運用于制冷劑流量調節(jié)成為可能，主要表現在以下幾個方面：

1)流量調節(jié)不受冷凝壓力變化的影響。對膨脹閥前制冷劑過冷度的變化具有補償作用。

2)由于電信號傳遞快，執(zhí)行動作迅速、準確，故能夠及時、準確地調節(jié)流量。即使負荷變化劇烈，也能避免振蕩。

90由于采用電子膨脹閥控制，使得先進的控制手段運用于制冷

3)能夠將蒸發(fā)器出口過熱度控制到最小，從而最大限度地提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率。

4)在裝置的整個運行溫度范圍，可以有相同的過熱度設定值。

5)可以根據裝置的實際情況決定調節(jié)規(guī)律，不僅限于采用比例調節(jié)，還可以采用比例積分或其他調節(jié)規(guī)律；并且能夠進行調節(jié)器參數整定。913)能夠將蒸發(fā)器出口過熱度控制到最小，從第四節(jié)蒸氣壓縮式制冷裝置的輔助設備一、制冷劑的儲存、分離和凈化設備高壓儲液器：結構、作用、位置92第四節(jié)蒸氣壓縮式制冷裝置的輔助設備一、制冷劑的儲存、分離和低壓儲液器：結構、作用、位置93低壓儲液器：結構、作用、位置93（二）空氣分離器1、臥式空氣分離器2、立式空氣分離器結構、作用、位置94（二）空氣分離器1、臥式空氣分離器2、立式空氣分離器結構、作（三）氣液分離器結構、作用、位置95（三）氣液分離器結構、作用、位置95結構、作用、位置96結構、作用、位置96（四）過濾器和干燥器結構、作用、位置97（四）過濾器和干燥器結構、作用、位置97結構、作用、位置98結構、作用、位置98二、潤滑油的分離及收集設備結構、作用、位置（一）油分離器99二、潤滑油的分離及收集設備結構、作用、位置（一）油分離器99結構、作用、位置100結構、作用、位置100氨系統(tǒng)101氨系統(tǒng)101三、制冷裝置的管道及其隔熱（一）制冷裝置的管道選擇管道選擇的目的：1、向蒸發(fā)器均勻送液、壓降在允許范圍內；2、壓縮機運行不發(fā)生液擊、失油、振動、噪音；3、潤滑油正常工作。用管道將制冷機各組成部件連接成一個完整的制冷系統(tǒng)，使制冷劑在封閉的系統(tǒng)中循環(huán)。102三、制冷裝置的管道及其隔熱（一）制冷裝置的管道選擇管道選擇的1管道的材質應與制冷劑相容2管道與管道、管道與設備連接處必須可靠密封，采用焊接或可拆連接（法蘭或螺絲連接）3連接處采用密封材料時，密封材料也必須與制冷劑相容4管道與外界環(huán)境接觸，將與管內制冷劑發(fā)生熱交換5制冷劑在管道中流動會產生管道壓降關于制冷劑管道應考慮的問題是：1031管道的材質應與制冷劑相容關于制冷劑管道應考慮的問題是：1

按制冷劑的四個主要組成部件分割，制冷劑管道有：

排氣管高壓液管低壓液管吸氣管104按制冷劑的四個主要組成部件分割，制冷劑管道有（1）Freon系統(tǒng)的管徑選擇1）回氣管：一般Freon回氣管的壓降控制在相當于飽和溫度差1℃

合適的管內流速在8-15m/s。上升回氣管的回油問題。105（1）Freon系統(tǒng)的管徑選擇1052）排氣管：一般Freon排氣管的壓降控制在相當于飽和溫度差0.5℃

合適的管內流速在10-18m/s。上升排氣管的回油問題。3）液體管：高壓液管和低壓液管泄液管：一般限定管內流速在0.5m/s。高壓液管：壓降控制在相當于飽和溫度差0.5℃

低壓液管：不準出現閃發(fā)氣體。（2）R134a系統(tǒng)的管徑選擇：（3）氨系統(tǒng)的管徑選擇：（4）水系統(tǒng)的管徑選擇：D25：1m/S；D100：<2m/s1062）排氣管：一般Freon排氣管的壓降控制在相當于飽和溫度差2、管道阻力的計算：（1）單相流管：1072、管道阻力的計算：（1）單相流管：107108108109109（2）兩相流阻力計算110（2）兩相流阻力計算110這四種情況見教材170頁111這四種情況見教材170頁111計算方法見171頁112計算方法見171頁112113113114114115115116116（二）制冷管道的隔熱1、制冷裝置的隔熱目的：1減少與環(huán)境之間的熱交換；2防止管外出現凝露或凝霜。2、對隔熱材料的要求3、常用隔熱材料的特性117（二）制冷管道的隔熱1、制冷裝置的隔熱目的：1減少與環(huán)境之1181184、隔熱結構的防潮隔氣5、隔熱層厚度的計算水蒸氣滲透的過程及危害：在保溫層中凝水或結冰，材料的導熱系數增大。水蒸氣滲透防止：加隔氣層。如1194、隔熱結構的防潮隔氣5、隔熱層厚度的計算水蒸氣滲透的過程120120同舟共濟渡彼岸!121同舟共濟渡彼岸!1212014年3月制冷原理與裝置

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Equipment122制冷原理與裝置

RefrigerationPrincipl第六章制冷設備分類：主要設備（壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機構等）和輔助設備（油分離器、儲液器、回熱器、過冷器、膨脹容器等）第1節(jié)概述制冷設備:制冷裝置中的熱交換器和具有安全、控制等功能的器件統(tǒng)稱123第六章制冷設備分類：主要設備（壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機熱交換設備節(jié)流機構管道各種控制閥輔助部件蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的構成124壓縮機蒸氣壓縮式制3四個主要部件壓縮機冷凝器節(jié)流件蒸發(fā)器不可缺少管道附加凈化貯集分離設備125四個主要部件壓縮機不可缺少管道附加凈化4⒈過濾器

⒉干燥器⒊貯液器

⒋集油器

⒌油分離器⒍空氣分離器126⒈過濾器5制冷設備的簡圖127制冷設備的簡圖6壓縮機制冷和空調用壓縮機的分類及結構示意圖128壓縮機制冷和空調用壓縮機的分類及結構示意圖7壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟主機有用能的輸入制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán)流動整機性能可靠性壽命噪聲壓縮機稱為129壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟主機有用能的輸入整機性能壓縮機稱為8壓縮機按壓縮原理有兩大類：容積型速度型容積型壓縮機速度型壓縮機通過對運動機構作功，以減少壓縮式容積，提高蒸氣壓力來完成壓縮功能。由旋轉部件連續(xù)將角動量轉換給蒸氣，再將該動量轉為壓力。130壓縮機按壓縮原理有兩大類：容積型容積型壓縮機速度型壓縮機圖各類壓縮機在制冷和空調工程中的應用范圍131圖各類壓縮機在制冷和空調工程中的應用范圍10主要換熱設備有：冷凝器、蒸發(fā)器、回熱器、冷凝蒸發(fā)器、中間冷卻器、發(fā)生器、吸收器和溶液熱交換器，以及冷卻塔和蒸發(fā)式冷凝器特別重要的換熱器：冷凝器和蒸發(fā)器第2節(jié)制冷換熱設備132主要換熱設備有：冷凝器、蒸發(fā)器、回熱器、冷凝蒸發(fā)器、中間冷卻制冷設備的安全問題133制冷設備的安全問題12一、制冷換熱器的結構（一）冷凝器分類：水冷、風冷、蒸發(fā)式134一、制冷換熱器的結構13⒈冷凝器

用冷凝器將制冷劑從低溫熱源吸收的熱量及壓縮后增加的熱焓排放到高溫熱源。冷凝器按冷卻方式空氣冷卻式冷凝器中根據管外空氣流動方式空氣冷卻式水冷式蒸發(fā)冷卻式自然對流空氣冷卻式冷凝器強制對流空氣冷卻式冷凝器135⒈冷凝器用冷凝器將制冷劑從低溫圖6-1A氨臥式殼管式冷凝器1、水冷冷凝器（1）殼管式冷凝器1）臥式殼管式冷凝器136圖6-1A氨臥式殼管式冷凝器1、水冷冷凝器1513716換熱管：氨系統(tǒng)：無縫鋼管氟利昂系統(tǒng)：銅管或無縫鋼管**換熱管在制冷劑側可采用低肋管，強化換熱。氨的臥式冷凝器的換熱參數：氟利昂的臥式冷凝器的換熱參數：138換熱管：氨的臥式冷凝器的換熱參數：172）立式冷凝器見圖6-1bP119氨的立式冷凝器的換熱參數：1392）立式冷凝器氨的立式冷凝器的換熱參數：18（2）套管式冷凝器套管冷凝器的換熱參數：140（2）套管式冷凝器套管冷凝器的換熱參數：19

圖6-3B氟利昂套管式冷凝器141圖6-3B氟利昂套管式冷凝器202、空冷冷凝器（1）空氣自由運動冷凝器冷凝器的換熱參數：1422、空冷冷凝器（1）空氣自由運動冷凝器冷凝器的換熱參數：21圖6-4B自然對流空氣冷卻式冷凝器143圖6-4B自然對流空氣冷卻式冷凝器22（2）空氣強制對流冷凝器：冷凝器的換熱參數：144（2）空氣強制對流冷凝器：冷凝器的換熱參數：23圖空氣強制對流冷凝器1-肋片2-傳熱管3-上封板4-左端板5-進氣集管6-彎頭7-出液集管8-下封板9-前封板10-通風機11-裝配螺釘145圖空氣強制對流冷凝器1-肋片24（3）蒸發(fā)式冷凝器冷凝器的換熱參數：146（3）蒸發(fā)式冷凝器冷凝器的換熱參數：25圖蒸發(fā)式冷凝器結構原理1-通風機2-擋水柵3-傳熱管4-水泵5-濾網6-補水閥7-噴水嘴147圖蒸發(fā)式冷凝器結構原理1-通風機26CoolingTower(EvaporativeCooling)148CoolingTower(EvaporativeCoo⒉蒸發(fā)器

蒸發(fā)器是制冷機中的冷量輸出設備。制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收低溫熱源介質（水或空氣）的熱量，達到制冷的目的。

149⒉蒸發(fā)器蒸發(fā)器是制冷機中的冷卻空氣的蒸發(fā)器空氣自然對流時多采用光盤管結構空氣強制對流時采用翅片管結構殼管式沉沒式

冷卻液體（水或其它液體載冷劑）的蒸發(fā)器150冷卻空氣的蒸發(fā)器空氣自然對流時殼管式冷卻液體（水或其它液29（二）蒸發(fā)器1、滿液式蒸發(fā)器（1）殼管式滿液式蒸發(fā)器換熱參數：151（二）蒸發(fā)器1、滿液式蒸發(fā)器（1）殼管式滿液式蒸發(fā)器換熱參數圖臥式滿液式蒸發(fā)器結構152圖臥式滿液式蒸發(fā)器結構31（2）立式蒸發(fā)器換熱參數：153（2）立式蒸發(fā)器換熱參數：322、干式蒸發(fā)器換熱參數：1）直管式，2）U形管式（1）冷卻液體的干式蒸發(fā)器1542、干式蒸發(fā)器換熱參數：1）直管式，2）U形管式（1）冷卻液圖干式殼管蒸發(fā)器155圖干式殼管蒸發(fā)器34（2）冷卻空氣的干式蒸發(fā)器：換熱參數：156（2）冷卻空氣的干式蒸發(fā)器：換熱參數：352）冷卻強制流動空氣的干式蒸發(fā)器換熱參數：1572）冷卻強制流動空氣的干式蒸發(fā)器換熱參數：363、循環(huán)式蒸發(fā)器1583、循環(huán)式蒸發(fā)器37（三）低溫裝置的換熱器1、中間冷卻器換熱參數：159（三）低溫裝置的換熱器1、中間冷卻器換熱參數：382、回熱器換熱參數：1602、回熱器換熱參數：393、冷凝-蒸發(fā)器（1）繞管式冷凝-蒸發(fā)器（2）直管式冷凝-蒸發(fā)器（3）套管式冷凝-蒸發(fā)器1613、冷凝-蒸發(fā)器（1）繞管式冷凝-蒸發(fā)器（2）直管式冷凝-蒸四、板式換熱器換熱條件：162四、板式換熱器換熱條件：41二、制冷裝置熱交換設備的計算I設計計算:設計換熱器II校核計算:看已知的換熱器是否符合要求163二、制冷裝置熱交換設備的計算I設計計算:設計換熱器42換熱器換熱系數的定義：164換熱器換熱系數的定義：43換熱器的壁溫計算的重要性：165換熱器的壁溫計算的重要性：44166451674616847（二）冷凝器計算1、冷凝器熱負荷的計算的確定169（二）冷凝器計算1、冷凝器熱負荷的計算的確定482、臥式殼管式冷凝器計算（1）設計計算參數（2）計算過程：參考教材1702、臥式殼管式冷凝器計算（1）設計計算參數（2）計算過程：參171503、空冷冷凝器的計算（1）設計參數的選擇（2）空冷冷凝器計算：參考教材1723、空冷冷凝器的計算（1）設計參數的選擇（2）空冷冷凝器計算（三）蒸發(fā)器計算1、干式蒸發(fā)器計算（1）設計計算參數的選擇（2）設計計算過程：參考教材173（三）蒸發(fā)器計算1、干式蒸發(fā)器計算（1）設計計算參數的選擇（第三節(jié)制冷裝置的節(jié)流機構一、制冷劑液體膨脹過程分析174第三節(jié)制冷裝置的節(jié)流機構一、制冷劑液體膨脹過程分析5317554二、節(jié)流機構的種類（1）手動調節(jié)的節(jié)流機構氨系統(tǒng)的手閥（2）用液位調節(jié)的節(jié)流機構浮球調節(jié)閥（3）用蒸氣過熱度調節(jié)的節(jié)流機構熱力膨脹閥（4）用電子脈沖調節(jié)的節(jié)流機構電子膨脹閥（5）不進行調節(jié)的節(jié)流機構毛細管176二、節(jié)流機構的種類（1）手動調節(jié)的節(jié)流機構55（三）節(jié)流機構

節(jié)流機構是實現制冷循環(huán)所必須的四個基本的系統(tǒng)組成部件之一

位于冷凝器與蒸發(fā)器之間。對制冷劑的流動起扼制作用使來自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低控制進入蒸發(fā)器的制冷劑質流率作用177（三）節(jié)流機構節(jié)流⒈毛細管

毛細管用在小型而且不需要精確調節(jié)流量的制冷裝置。家用冰箱冷柜房間空調器簡單便宜便于大批量生產應用長處178⒈毛細管毛細管用在小型而且不⒉手動膨脹閥

通常與其它控制元件配合使用，一般只在短時期內使用，例如在冷凍初期輔助送液，或者在自動膨脹閥出故障時作為旁路備用閥。

179⒉手動膨脹閥通常與其它控⒊定壓膨脹閥

從保持蒸發(fā)壓力恒定為目的，自動調節(jié)蒸發(fā)器供液量。其結構原理是：由設定彈簧力和蒸發(fā)壓力產生的流體壓力之差提供閥打開方向的驅動力。當蒸發(fā)壓力降低時，閥開大，供液量增多，以補償蒸發(fā)壓力的下降；當蒸發(fā)壓力升高時，閥關小，供液量減少，抑制蒸發(fā)壓力上升。180⒊定壓膨脹閥從保持蒸發(fā)壓力恒定為目⒋浮球閥

用液位控制供液量。以浮球—杠桿機構產生閥動作的驅動力。根據制冷機的情況，又分兩種。對于制冷劑液體主要在高壓側（冷凝器或高壓貯液器）的制冷機，采用高壓浮球閥。它的浮球感受冷凝器或高壓貯液器的液位。當液位升高時，閥開大，增大蒸發(fā)器供液量；當液位降低時，閥關小，減少供液量。181⒋浮球閥用液位控制供液量⒌熱力膨脹閥

廣泛用于干式蒸發(fā)器的供液量調節(jié)

以蒸發(fā)器出口處制冷劑的過熱度為控制參數通過彈簧力設定靜態(tài)過熱度設定范圍一般為2～8℃182⒌熱力膨脹閥廣泛用于干式蒸發(fā)器的供液

蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度低于靜態(tài)過熱度時閥處于關閉狀態(tài)過熱度高于靜態(tài)過熱度時閥才打開

并按二者之偏差成比例地改變閥開度，即成比例地調節(jié)送入蒸發(fā)器的制冷劑質流率。183蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度低于靜態(tài)過熱度時過

目前，國際上流行的電子膨脹閥種類很多，按閥的結構型主要有三類：熱動式、電磁式和電動式（雙金屬片式的熱電膨脹閥已很少應用）。

6.電子膨脹閥⑴熱動式膨脹閥⑵電磁式膨脹閥⑶電動式膨脹閥184目前，國際上流行的電子膨脹閥種1）熱力膨脹閥的供液控制

迄今為止，熱力膨脹閥仍是壓縮式制冷裝置中蒸發(fā)器制冷劑流量控制的主要元件。它在制冷裝置中的作用主要包括：

a）使高壓常溫的制冷劑液體在經熱力膨脹閥時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蛪旱蜏氐闹评鋭裾羝?進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降溫的目的。1851）熱力膨脹閥的供液控制迄今為止，熱

b）按照感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽過熱度的變化，來改變膨脹閥的開啟度，自動調整流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配。

c）通過熱力膨脹閥的控制，使蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸汽保持一定的過熱度，這樣即能保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又可以防止壓縮機出現液擊沖缸現象。186b）按照感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸

從調節(jié)特性來分析，熱力膨脹閥屬于直接作用式比例調節(jié)器。熱力膨脹閥熱力膨脹閥的自動控制原理內平衡熱力膨脹閥外平衡熱力膨脹閥187從調節(jié)特性來分析，熱力膨脹閥屬于直接作用

外平衡熱力膨脹閥與內平衡熱力膨脹閥的主要區(qū)別

有一個專用的外平衡管接頭，為引入外平衡壓力所用

調節(jié)桿的形式等也有所不同188外平衡熱力膨脹閥與內平衡熱三、節(jié)流機構的工作原理及特性分析（一）熱力膨脹閥1、熱力膨脹閥的工作原理189三、節(jié)流機構的工作原理及特性分析（一）熱力膨脹閥1、熱力膨脹外平衡熱力膨脹閥的結構：外平衡熱力膨脹閥的選用：蒸發(fā)器的壓力降大，或低溫系統(tǒng)190外平衡熱力膨脹閥的結構：外平衡熱力膨脹閥的選用：蒸發(fā)器的壓力2、熱力膨脹閥的選擇與使用容量的選用：蒸發(fā)器制冷量的1.2-1.3倍感溫包的位置：外平衡管的位置：1912、熱力膨脹閥的選擇與使用容量的選用：蒸發(fā)器制冷量的1.2-熱力膨脹閥的工作原理

192熱力膨脹閥的工作原理71外平衡熱力膨脹閥的安裝193外平衡熱力膨脹閥的安裝72選擇熱力膨脹閥時，主要考慮下列因素：①按系統(tǒng)采用的制冷劑②要考慮系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度③閥前制冷劑過冷度會影響閥后兩相制冷劑的干度④冷凝器至閥前的液管肯定有壓力降194選擇熱力膨脹閥時，主要考慮下列因素：①按系統(tǒng)采用的制冷劑73（a）內平衡（b）外平衡圖熱力膨脹閥開啟過熱度的變化195（a）內平衡（b）外平衡74工質冷凝溫度/℃Δp/MPa0.050.100.150.200.250.30Δt/℃R12302.65.48.311.514.718.3402.14.46.39.211.814.5501.83.75.67.69.611.7R22301.63.35.16.98.810.8401.42.84.25.77.28.8501.22.33.54.76.07.2R502301.53.24.86.58.210.0401.32.64.05.46.88.3501.12.23.44.55.76.9表液體側壓力損失為Δp時不產生氣體閃發(fā)必須的最小過冷度Δt196工質冷凝溫度/℃Δp/MPa0.050.100.150.2019776（二）電子脈沖式膨脹閥198（二）電子脈沖式膨脹閥771997820079（三）毛細管201（三）毛細管80圖R22、R12毛細管初步選擇曲線圖202圖R22、R12毛細管初步選擇曲線圖8120382

2）電子膨脹閥供液控制

控制品質不高調節(jié)系統(tǒng)無法實施計算機控制系統(tǒng)的運行過程只能實施靜態(tài)匹配閥工作溫度范圍窄溫包遲延大在低溫調節(jié)場合振蕩問題比較突出熱力膨脹閥用于蒸發(fā)器供液控制仍然存在著許多問題204控制品質不高熱力

電磁式電子膨脹閥供液控制

電磁式膨脹閥結構見上節(jié)圖所示，電磁線圈通電前處于全開位置，通電后，由于電磁力的作用，磁性材料所支撐的柱塞被吸引上升，從而帶動針閥使開度變小。閥的開度取決于加在線圈上的控制電壓（或電流），故可以通過改變控制電壓調節(jié)流量。205電磁式電子膨脹閥供液控制圖電磁式膨脹閥結構1—出口2—彈簧3—閥針4—閥桿5—柱塞彈簧6—柱塞7—線圈8—閥度9—入口206圖電磁式膨脹閥結構1—出口85電磁式膨脹閥流量特性0150300線圈電流（mA）控制電壓（V）00.51100流量（%）207電磁式膨脹閥流量特性0

電動式電子膨脹閥供液控制系統(tǒng)

和熱動式相似，電動式電子膨脹閥也由發(fā)信器、控制器和電動式膨脹閥組成。與熱動式的差別主要是閥的驅動部分，電動式膨脹閥由電動機驅動，目前使用最多的是四相永磁式步進電動機，有直接驅動型與減速型。208電動式電子膨脹閥供液控制系統(tǒng)和熱動式圖電動式膨脹閥（直動型）1—入口2—針閥3—閥桿4—技術5—線圈6—出口209圖電動式膨脹閥（直動型）1—入口88電動式膨脹閥流量特性脈沖數050100150200250100流量（%）210電動式膨脹閥流量特性脈沖數05010

由于采用電子膨脹閥控制，使得先進的控制手段運用于制冷劑流量調節(jié)成為可能，主要表現在以下幾個方面：

1)流量調節(jié)不受冷凝壓力變化的影響。對膨脹閥前制冷劑過冷度的變化具有補償作用。

2)由于電信號傳遞快，執(zhí)行動作迅速、準確，故能夠及時、準確地調節(jié)流量。即使負荷變化劇烈，也能避免振蕩。

211由于采用電子膨脹閥控制，使得先進的控制手段運用于制冷

3)能夠將蒸發(fā)器出口過熱度控制到最小，從而最大限度地提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率。

4)在裝置的整個運行溫度范圍，可以有相同的過熱度設定值。

5)可以根據裝置的實際情況決定調節(jié)規(guī)律，不僅限于采用比例調節(jié)，還可以采