空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理.學(xué)習(xí)資料

樓宇自動化姚明亮

電子信息工程學(xué)院第一頁，共33頁?？照{(diào)制冷系統(tǒng)工作(gōngzuò)原理制冷劑分類1壓縮式制冷原理2吸入式制冷原理3熱泵制熱原理4第二頁，共33頁。最廣泛使用的制冷機有壓縮式和吸收式兩種。1、制冷劑的種類按照化學(xué)成分，制冷劑可分為五類：無機化合物制冷劑、氟里昂、飽和碳氫化合物制冷劑、不飽和碳氫化合物制冷劑和共沸混合物制冷劑。根據(jù)冷凝壓力，制冷劑可分為三類：高溫（低壓(dīyā)）制冷劑、中溫（中壓）制冷劑和低溫（高壓）制冷劑。常用的氟里昂制冷劑有R12、R22、R502及R134a。1制冷劑分類(fēnlèi)第三頁，共33頁。（1）氟里昂12（CF2CL2，R12）是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以中、小型食品庫、家用電冰箱以及水、路冷藏運輸?shù)戎评溲b置中被廣泛采用。R12具有較好的熱力學(xué)性能(xìngnéng)，冷藏壓力較低，采用風(fēng)冷或自然冷凝壓力約0.8～1.2KPa。R12的標準蒸發(fā)溫度為-29℃，屬中溫制冷劑，用于中、小型活塞式壓縮機可獲得-70℃的低溫。而對大型離心式壓縮機可獲得-80℃的低溫。近年來電冰箱的代替冷媒為R134a。1制冷劑分類(fēnlèi)第四頁，共33頁。（2）氟里昂22（CHF2CL，R22）是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以家用空調(diào)和低溫冰箱中采用。R22的熱力學(xué)性能與氨相近。標準氣化溫度為-40.8℃，通常冷凝壓力不超過1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的單位(dānwèi)容積制冷量比比R12約高60%，其低溫時單位(dānwèi)容積制冷量和飽和壓力均高于R12和氨。近年來對大型空調(diào)冷水機組的冷媒大都采用R134a來代替。1制冷劑分類(fēnlèi)第五頁，共33頁。（3）氟里昂502（R502）R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502與R115、R22相比具有更好的熱力學(xué)性能，更適用于低溫。R502的標準蒸發(fā)溫度為-45.6℃，正常工作壓力(yālì)與R22相近。在相同的工況下的單位容積制冷量比R22大，但排氣溫度卻比R22低。R502用于全封閉、半封閉或某些中、小制冷裝置，其蒸發(fā)溫度可低達-55℃。R502在冷藏柜中使用較多。1制冷劑分類(fēnlèi)第六頁，共33頁。（4）氟里昂134a（C2H2F4，R134a）是一種較新型的制冷劑，其蒸發(fā)溫度為-26.5℃。它的主要熱力學(xué)性質(zhì)與R12相似，不會破壞(pòhuài)空氣中的臭氧層，是近年來鼓吹的環(huán)保冷媒，但會造成溫室效應(yīng)。是比較理想的R12替代制冷劑。1制冷劑分類(fēnlèi)第七頁，共33頁。環(huán)保型的制冷劑：（1）R134a（四氟乙烷）制冷劑R134a是目前國際公認的替代R12的主要制冷工質(zhì)（熱機中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種媒介物質(zhì)(wùzhì)(如燃氣、蒸汽等)，依靠它在熱機中的狀態(tài)變化(如膨脹)才能獲得功）之一，常用于車用空調(diào)，商業(yè)和工業(yè)用制冷系統(tǒng)，以及作為發(fā)泡劑用于硬塑料保溫材料生產(chǎn)，也可以用來配置其他混合制冷劑，如R404A和R407C等。主要用途：主要替代R12用作制冷劑，大量用于汽車空調(diào)、冰箱制冷。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，13.6kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷劑分類(fēnlèi)第八頁，共33頁。（2）R410A制冷劑物化特性：常溫常壓下，R410A是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP（臭氧衰減指數(shù)）為0，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R410A主要用于替代(tìdài)R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷劑分類(fēnlèi)第九頁，共33頁。（3）R407C制冷劑物化特性：常溫常壓下，R407C是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R407C是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保(huánbǎo)制冷劑。主要用途：R407C主要用于替代R22，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于家用空調(diào)、中小型中央空調(diào)。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷劑分類(fēnlèi)第十頁，共33頁。（4）R417A制冷劑物化特性：常溫常壓下，R417A是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R417A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R417A主要用于替代(tìdài)R22，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，用于熱泵（OEM初裝替換R22）和空調(diào)（售后替換R22）等。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷劑分類(fēnlèi)第十一頁，共33頁。（5）R404A制冷劑物化特性：R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存(zhùcún)在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R404A主要用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，10.9kg/瓶，1000kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十二頁，共33頁。（6）R507制冷劑物化特性：R507是一種不含氯的共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R507是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R507主要用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量(dàliàng)用于中低溫冷凍系統(tǒng)。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，11.3kg/瓶，400kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十三頁，共33頁。（7）R23（三氟甲烷）制冷劑物化性質(zhì)：R23（三氟甲烷，F(xiàn)REON23），常壓下沸點為-82.1℃，凝固點為-155.2℃，液體密度(25℃)為0.67kg/L，臨界密度0.525kg/L，臨界壓力4.83MPa，消耗臭氧潛能值(ODP)為0，為環(huán)保型制冷劑。主要用途：三氟甲烷，又稱HFC-23，是一種高壓液化(yèhuà)汽，可用作制冷劑，替代CFC-13。同時又是哈龍1301理想替代品，具有清潔、低毒、滅火劑效果好等特點。產(chǎn)品包裝：高壓鋼瓶包裝，9.08kg/瓶，30kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十四頁，共33頁。（8）R508A制冷(zhìlěng)劑物化特性：R508A是一種不含氯的共沸混合制冷(zhìlěng)劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R508A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷(zhìlěng)劑。主要用途：R508A主要用于替代R13、R23、R503，具有清潔、低毒、不燃、制冷(zhìlěng)效果好等特點，大量用于超低溫冷凍系統(tǒng)，比如醫(yī)用制冷(zhìlěng)、科研制冷(zhìlěng)。產(chǎn)品包裝：高壓鋼瓶包裝，5kg/瓶，9.08kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十五頁，共33頁。（9）R508B制冷劑物化特性：R508B是一種不含氯的共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R508B是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R508B主要用于替代R13、R23、R503，具有(jùyǒu)清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于超低溫冷凍系統(tǒng)，比如醫(yī)用制冷、科研制冷。產(chǎn)品包裝：高壓鋼瓶包裝，5kg/瓶，9.08kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十六頁，共33頁。（10）R152a（二氟乙烷）制冷劑物化性質(zhì)：HFC-152a（1,1-二氟乙烷CH3CHF2），分子量66.1，沸點-24.7℃，臨界溫度(línjièwēndù)113.5℃，臨界壓力4.58MPa，可燃液化氣體，破壞臭氧潛能值（ODP）為0。主要用途：主要用作制冷劑、發(fā)泡劑、氣霧劑和清洗劑，同時也是混合工質(zhì)的重要組分。產(chǎn)品包裝：鋼瓶包裝，10kg/瓶，640kg/瓶。1制冷劑分類(fēnlèi)第十七頁，共33頁。2壓縮(yāsuō)式制冷原理壓縮式制冷(zhìlěng)原理示意圖冷凝器蒸發(fā)器壓縮機熱力(rèlì)膨脹閥冷卻水冷凍水高壓蒸汽高壓液體低壓液體低壓蒸汽放熱吸熱第十八頁，共33頁。制冷機循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)原理圖冷卻水吸收(xīshōu)熱量制冷劑釋放(shìfàng)熱量冷凝器冷卻水循環(huán)冷卻水供水32℃冷凍水釋放熱量制冷劑吸收熱量蒸發(fā)器冷卻水回水37℃壓縮機減壓閥制冷劑循環(huán)冷凍水循環(huán)高溫高壓氣體常溫高壓液體低溫低壓氣液共存低溫低壓氣體冷凍水供水7℃冷凍水回水按負荷情況2壓縮式制冷原理第十九頁，共33頁。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理蒸發(fā)器冷凝器壓縮機毛細管吸熱(xīrè)放熱室內(nèi)(shìnèi)室外過濾器氣體液體空調(diào)器的能量轉(zhuǎn)換第二十頁，共33頁。2壓縮(yāsuō)式制冷原理第二十一頁，共33頁。工作原理(yuánlǐ)：壓縮機將氣態(tài)的氟利昂壓縮為高溫高壓的氣態(tài)氟利昂，然后送到冷凝器（室外機）散熱后成為中溫中壓的液態(tài)氟利昂，所以室外機吹出來的是熱風(fēng)。液態(tài)的氟利昂經(jīng)毛細管，進入蒸發(fā)器（室內(nèi)機），空間突然增大，壓力減小，液態(tài)的氟利昂就會汽化，（從液態(tài)到氣態(tài)是個吸熱的過程），吸收大量的熱量，蒸發(fā)器就會變冷，室內(nèi)機的風(fēng)扇將室內(nèi)的空氣從蒸發(fā)器中吹過，所以室內(nèi)機吹出來的就是冷風(fēng)；空氣中的水蒸汽遇到冷的蒸發(fā)器后就會凝結(jié)成水滴，順著水管流出去，這就是空調(diào)會出水的原因。然后氣態(tài)的氟利昂回到壓縮機繼續(xù)壓縮，繼續(xù)循環(huán)。制熱的時候有一個叫四通閥的部件，使氟利昂在冷凝器與蒸發(fā)器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風(fēng)，室內(nèi)機吹的是熱風(fēng)。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理第二十二頁，共33頁。干燥過濾器其外殼是用紫銅管收口成型，兩端(liǎnɡduān)進出接口有同徑和異徑兩種，進端為粗金屬網(wǎng)，出端為細金屬網(wǎng)，可以有效地過濾雜質(zhì)。內(nèi)裝吸濕特性優(yōu)良的分子篩作為干燥劑，以吸收制冷劑中的水分，以確保毛細管暢通和制冷系統(tǒng)正常工作。當干燥劑因吸收水過多而失效時，應(yīng)該及時進行更換。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理第二十三頁，共33頁。感溫包內(nèi)充注的是處于氣液平衡飽和狀態(tài)的制冷劑，這部分制冷劑與系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑是不相通的。感溫包是熱力膨脹閥的組成之一，它一般綁在蒸發(fā)器出氣管上，用來感受蒸發(fā)器出口的溫度，并把溫度信息轉(zhuǎn)換成壓力信息，傳給閥體，從而起到調(diào)節(jié)流量(liúliàng)的作用。平衡管的一端接在蒸發(fā)器出口稍遠離感溫包的位置上，通過毛細管直接與閥體連接。作用是傳遞蒸發(fā)器出口的實際壓力給閥體。閥體內(nèi)有二膜片，膜片在壓力作用下向上移動使通過膨脹閥的制冷劑流量(liúliàng)減小，在動態(tài)中尋求平衡。膨脹閥由閥體、感溫包、平衡(pínghéng)管三大部分組成。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理第二十四頁，共33頁。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理毛細管工作原理：在制冷系統(tǒng)中，毛細管是4大組件之一，它是制冷系統(tǒng)中的節(jié)流裝置，制冷劑的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力、制冷劑的流量都依靠節(jié)流裝置控制。在制冷系統(tǒng)中，冷凝器與蒸發(fā)器之間裝上毛細管，將高溫高壓液體(yètǐ)制冷劑變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w(yètǐ)，為制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰提供條件。毛細管限制了制冷劑進入蒸發(fā)器的流量，使冷凝器中保持較穩(wěn)定的壓力，毛細管兩端的壓力差也保持穩(wěn)定，這樣使進入蒸發(fā)器的制冷劑降低壓力，進行充分的蒸發(fā)吸熱，以達到降溫制冷的目的。第二十五頁，共33頁。2壓縮式制冷(zhìlěng)原理空調(diào)(kōnɡdiào)制冷、制熱實物系統(tǒng)流程圖四通(sìtōnɡ)閥壓縮機冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流元件第二十六頁，共33頁。吸收式制冷使用的工質(zhì)通常是一種二元溶液，由沸點不同的兩種物質(zhì)所組成。其中低沸點的物質(zhì)為制冷劑，高沸點的物質(zhì)為吸收劑。因此，二元溶液又稱為制冷劑—吸收劑工質(zhì)對。所謂二元溶液，是指兩種互不起化學(xué)作用的物質(zhì)組成的混合物。這種均勻混合物的各種物理性質(zhì)（如壓力、溫度、濃度等）在整個混合物中各處都完全一致，不能用純機械的沉淀或離心方式將它們分離成原組成物質(zhì)。其制冷原理分為兩部分：1、二元溶液在發(fā)生器內(nèi)被熱源加熱沸騰，產(chǎn)生出制冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝為冷劑液體。液態(tài)冷劑經(jīng)U形管節(jié)流后進入蒸發(fā)器，經(jīng)蒸發(fā)器在低壓條件下噴淋，液態(tài)冷劑蒸發(fā)，吸收冷媒熱量，產(chǎn)生制冷效果(xiàoguǒ)。2、發(fā)生器流出的濃溶液，經(jīng)熱交換器降溫、降壓后自流進入吸收器，與吸收器原溶液混合成為中間濃度的濃溶液。中間濃度溶液被吸收器泵輸送并噴淋，吸收從蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸汽變?yōu)橄∪芤骸Ｏ∪芤河砂l(fā)生器泵送達發(fā)生器，重新被熱源產(chǎn)生制冷劑蒸汽再次形成濃溶液，進入下一個循環(huán)周期。3吸入式制冷(zhìlěng)原理第二十七頁，共33頁。3吸入式制冷(zhìlěng)原理壓縮式制冷以電為能源(néngyuán)，吸收式制冷是以熱為能源(néngyuán)。在高層民用建筑空調(diào)制冷中，吸收式制冷所采用的制冷劑通常是溴化鋰水溶液，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。吸入式制冷(zhìlěng)原理圖第二十八頁，共33頁。4熱泵(rèbènɡ)制熱原理熱泵制熱是利用制冷(zhìlěng)系統(tǒng)的壓縮機冷凝熱來加熱室內(nèi)空氣的，空調(diào)器在制冷(zhìlěng)工作時，低壓、低溫制冷(zhìlěng)劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，而高溫、高壓制冷(zhìlěng)劑氣體在冷凝器內(nèi)放熱冷凝。熱泵制熱是通過電磁四通換向閥來改變制冷(zhìlěng)劑的循環(huán)方向的，原來制冷(zhìlěng)工作時作為蒸發(fā)器的室內(nèi)盤管，變成制熱時的冷凝器。實現(xiàn)制熱的。由于熱泵空調(diào)器是通過吸收室外熱量來制熱的，所以熱泵制熱能力隨室外溫度的變化而變化，一般室