项目四电冰箱制冷循环与电气控制系统.

项目四电冰箱制冷循环与电气控制系统电冰箱是一种小型的制冷装置。它广泛地用于家庭、饭店、商场、医院和科研单位。常用来冷藏、冷冻食物和药品等。4.1项目学习目标4．2项目任务分析4.3项目基本技能4.3.1电冰箱制冷系统组成及工作原理压缩式电冰箱制冷系统主要是由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器五大部件组成。压缩机整体安装在冰箱的后侧下部，冷凝器多安装在冰箱背部，也有少数冰箱的附件冷凝器装于底部，但都与箱底有一定间隔。干燥过滤器安装在冰箱后部，便于与毛细管连接。毛细管的前段常缠绕成圈，后段与蒸发器排气管合焊，外部包以绝缘材料。蒸发器设置在冰箱内腔上部，形状为盒式，前方带有小门，盒内为小型冷冻室。蒸发器的排气管自冰箱背后返回压缩机。典型的压缩机制冷系统如图4-1所示。图4-1压缩式电冰箱的制冷系统组成其工作原理是：当电冰箱工作时，制冷剂在蒸发器中蒸发汽化，并吸收其周围大量热量后变成低压低温气体。低压低温气体通过回气管被吸入压缩机，压缩成为高压高温的蒸汽，随后排入冷凝器。在压力不变的情况下，冷凝器将制冷剂蒸汽的热量散发到空气中，制冷剂则凝结成为接近环境温度的高压常温也称为中温的液体。通过干燥过滤器将高压常温液体中可能混有的污垢和水分清除后，经毛细管节流、降压成低压常温的液体重新进入蒸发器。这样再开始下一次气态→液态→气态的循环，从而使箱内温度逐渐降低，达到人工制冷的目的。通过上述分析，可以看出五大部分各有不同的使命：压缩机是提高制冷剂气体压力和温度，冷凝器则是使制冷剂气体放热而凝结成液体，干燥过滤器是把制冷剂液体中的污垢和水分滤除掉，毛细管则是限制、节流及膨胀制冷剂液体，以达到降压、降温的作用，蒸发器则是使制冷剂液体吸热汽化。因此，要使制冷剂永远重复利用，在系统循环中达到制冷效应，上述五大部件是缺一不可的。由于使用条件的不同，有的制冷剂系统在上述五大部件的基础上，增添了一些附属设备以适应环境的需要。4.3.2制冷部件识别1．全封闭式制冷压缩机全封闭制冷压缩机，由压缩机机械传动（曲轴、凸轮和输气与排气管路）和电动机（定子铁心、绕组和转子）组装后装在一个全封闭的壳体内。外壳表面有三根铜管，它们分别接低压吸气管、高压排气管、抽真空和充注制冷剂用的工艺管。有些120W以上的压缩机，在外壳上部还增设二根冷却压缩机的铜管。另外，外壳还附有接线盒，盒里有电动机的接线柱、启动器和保护器，外形如图4-2所示。电冰箱制冷主要依靠是压缩机制冷，而电动机又是压缩机的原动力。电动机将电能通过压缩机活塞运动转换成机械能，压缩机活塞的运动将蒸发器内已经蒸发的低温、低压制冷剂蒸汽压缩后转变吸回压缩机，然后压缩成为高压、高温的气态制冷剂，并排至冷凝器中冷却。为高温、高压的过热蒸汽，从而建立起使制冷剂液化的条件。它的作用是在制冷系统中建立压力差，以使制冷剂在循环系统中作循环流动。全封闭式压缩机是制冷系统的心脏，是制冷剂在制冷系统中循环的动力。2．冷凝器电冰箱的冷凝器是制冷系统的关键部件之一。它的作用是使压缩机送来的高压、高温氟利昂气体，经过散热冷却，变成高压、高温的氟利昂液体，所以这是一种热交换装置。电冰箱的冷凝器按散热的方式不同，分为自然对流冷却式和强制对流冷却式两种。自然对流冷却是利用周围的空气自然流过冷凝器的外表，使冷凝器的热量能够散发到空间去。强制对流冷却是利用电风扇强制空气流过冷凝器的外表，使冷凝器的热量散发到空间去。自然对流式冷凝器的常见结构，按其传热面的形式不同，有百叶窗式、钢丝管式和平板式三种，如图4-3所示。强制对流式冷凝器的结构有翅片管式和卷板式两种，如图4-4所示。3．干燥过滤器在制冷系统中，冷凝器的出口端和毛细管的进口端之间必须安装一个干燥过滤器。制冷系统中总会有含有少量的水分，从制冷系统中彻底排除水蒸汽是相当困难的。水蒸汽在这里系统中循环，当温度下降到0℃以下时，被聚集在毛细管的出口端，累积而结成冰珠，造成毛细管堵塞，即所谓的冰堵，使制冷剂在制冷系统内中断循环，失去制冷能力。制冷系统中的杂质、污物、灰尘等，进入毛细管也会造成堵塞，中断或部分中断制冷剂循环，即发生所谓的脏堵。干燥过滤器的作用就是除去制冷系统内的水分和杂质，以保证毛细管不被冰堵和脏堵，减少对设备和管道的腐蚀。过滤器是以直径14～16mm、长100～150mm的紫铜管为外壳，两端装有铜丝制成的过滤网，两网之间装入分子筛或硅胶。分子筛或硅胶是干燥剂，它们以物理吸附的形式吸水后不生成有害物质，可以加热再生。干燥过滤器的结构如图4-5所示。4．毛细管按照制冷循环的规律，流入蒸发器中的制冷剂应呈低压液态。为此需要一种节流装置，把高压液态制冷剂变为低压液态制冷剂。家用电冰箱普遍采用毛细管作为节流装置。毛细管接在干燥过滤器与蒸发器之间，依靠其流动阻力沿管长方向的压力变化，来控制制冷剂的流量和维持冷凝器与蒸发器的压力。当制冷剂液体流过毛细管时要克服管壁阻力，产生一定的压力降，且管径越小，压力降越大。液体在直径一定的管内流动时，单位时间流量的大小由管子的长度决定。电冰箱毛细管一般为内径为0.5～1mm，外径约2.5mm，长度1.5～4.5m。如图4-6所示。电冰箱的毛细管就是根据这个原理，选择适当的直径和长度，就可使冷凝器和蒸发器之间产生需要的压力差。5．蒸发器电冰箱的蒸发器按冷空气循环对流方式的不同，可分为自然对流式蒸发器和强制对流式蒸发器两种；按传热面的结构形状及其加工方法不同，可分为管板式蒸发器、铝复合板式蒸发器、单脊翅片管式、翅片盘管式蒸发器等。（1）管板式蒸发器其结构如图4-7（a）所示。它是由纯钢管弯曲成U形盘管，用锡焊或粘合剂固定在铝或黄铜板框外壁表面而形成。（2）铝复合板式蒸发器又称吹胀式蒸发器，其结构如图4-7（b）所示。它是将双层铝板焊接在一起而成双层板，并在模型内加热，利用高压氮气将印刷管路吹胀成一个通道，再按冷冻室的尺寸制成一定形状。制冷剂在蒸发器中流动降压并汽化而吸收热量。（3）单脊翅片管式又叫钢丝盘管式蒸发器单脊翅片管式由钢管和钢丝敷于管体两侧并焊接固定，做成一个坚固的片状，分层敷设在冷冻室中，其结构如图4-8（a）所示。它的冷冻效率高，结构紧凑。（4）翅片盘管式蒸发器其结构如图4-8（b）所示。它是由0.14～0.3mm厚的铝片或铜片制成的翅片，套入直径为8～13mm弯成U形的铝管或铜管中，并将其扩口加工，使翅片均匀而紧密地固定在铜管或铝管上，然后，再用U形管将铝管或铜管的弯头焊接起来。其特点是：传热效果好，制冷快，吸热均匀等。4.3.3压缩机性能检测按照我国标准，其安全性能检验是依据GB4706.17-2004规定项目进行的。其中主要项目是电气强度、泄漏电流、堵转，以及过载运行试验等。诚然，在实际工作中考虑到对于一台设计、制造好的，并且正在使用的压缩机来说有一些性能输入、输出功率，性能系数，制冷量，启动电流、运转电流、噪音等。不做专项的性能检查，而对全封闭压缩机的启动与吸、排气性能进行检测，通过此项检测可以间接判断压缩机输入、输出功率、性能系数、制冷量、噪音等性能。具体如下：1．全封闭压缩机的启动全封闭压缩机是由压缩机和电动机两部分组成的。若电动机绕组的阻值正常，可按以下方法对压缩机的启动进行检查。（1）要进行压缩机的启动，可将压缩机从电冰箱的制冷系统中断开或者取下后进行。因为制冷系统出现严重堵塞。可能导致压缩机无法启动。（2）要在启动压缩机前注意检查启动继电器和热保护器的好坏。确认这些元器件无故障后，再进行通电试验，看压缩机是否能正常启动运转。（4）压缩机通电后若无法启动，且电流值接近或等于该压缩机的堵转电流值，则该压缩机的机械部分被卡死，应及时断电。若压缩机通电后虽然能启动运转，但电流值超过该压缩机的空载运转电流值较多，则该压缩机的故障部位仍在机械部分。只有在压缩机通电后既能正常运转，且电流值与该压缩机的空载电流值相符，才说明该压缩机的运转部分正常，然后就应检查压缩机的吸、排气性能了。2．压缩机吸、排气性能检查若压缩机正常启动，则应进一步进行吸、排气性能的检查。（1）方法。压缩机的吸、排气性能的检查方法是先焊开压缩机上的吸、排气管，然后接通电源让压缩机启动运转。再用手指使劲堵住压缩机的排气口，若手指堵不住压缩机的排气口，则说明压缩机的排气性能良好。放开排气口后，用手指轻轻堵住压缩机的吸气口，若堵住吸气口的手指很快就有被内吸的感觉，而且此时压缩机运转噪声降低，则说明压缩机的吸、排气性能正常，如图4-10所示。若不是上述结果，则应判定该压缩机的吸、排气性能不良。(2）原因。导致压缩机吸、排气性能不良的主要原因有压缩机内排气导管断裂、高压密封垫被击穿、阀门结炭及阀片破裂等。压缩机的内排气管由于管径很细，而且是悬装在压缩机壳内的，因而压缩机在启动和运行时要产生抖动和高频振颤。如果内排气管的材质处理不好，或者本身有缺陷，或者产生“共振”现象，就很可能使其断裂，使高、低压气体串通。而密封垫被击穿多是由于紧固螺拴的紧固力较小或螺栓松动，或者是压缩机工作中偶然出现非正常高压原因所致。压缩机过热，会使润滑油变质，会在阀口处结炭，致使排气压力下降，而阀门破裂是由于加工不良或者是材质有缺陷，或者是压缩机运行中发生“液击”现象所致。4.3.4制冷系统充注制冷剂制冷系统的运转取决于所充注的制冷剂是否合适。制冷剂充注量过多，则会造成电冰箱蒸发温度升高．冷凝压力增大，压缩机轴功率增大。压缩机运转率提高。但可能出现冷凝器积液过多。在压缩机停机后，当高压低于与环境温度对应的饱和压力时。液态制冷剂在干燥过滤器和冷凝器末端蒸发吸热，造成热能损失。系统中制冷剂充注不足，则会造成蒸发器未端过热，温度升高，结霜不满。从而使蒸发器的产冷量减少。压缩机远转率提高，耗电量增大。会使蒸发器蒸发量不足，导致压缩机吸气压力过低，冷量减少并可能使压缩机过热。加液过量又会使进入冷凝器的制冷剂太多，导致排气压力过高，液态制冷剂回流，甚至可能损坏压缩机。1.制冷系统充注制冷剂的方法（1）液体充注法；（2）加液体充注法；（3）气态充注法。2.制冷系统充注制冷剂的操作（1）先去除加液管道中的气体，然后打开液瓶阀及加液阀。系统中的真空会使液料通过加液口吸入，直至系统压力与制冷剂瓶中的压力相等为止。（2）关闭贮液器出口阀，起动压缩机。液态制冷剂现在会从制冷剂瓶中流入液体管道中，在通过蒸发器中，积聚在冷凝器和贮液器中。为了确定充流量是否已达到系统的要求，打开贮液器出口阀，关闭加液阀，观察系统运转情况，直到系统中具有规定的制冷剂为止。再称一下制冷剂瓶，并记录系统的充注量。密切注视排气压力表。压力迅速上升表明冷凝器已充满了制冷剂液体。并已超过了系统的抽注能力，如果发生这种情况，立刻停止从液瓶中充注，并打开贮液器出口阀。（3）在工厂组装的使用全封压缩机的成套设备上，通常在加液中，要将系统抽成高真空然后借助于系统高压侧的工艺接头经称重加入适量制冷剂，随后将该接头封闭焊牢。在现场给系统加液，有必要安装一个工艺附件或加液阀，并经称重加入所需的制冷剂。3.充注制冷剂量多少的确定（1）根据机组的铭牌确定。大多数系统对加液量有合理的允许限度，但有些小型系统对充注量极为严格，这对其正常运转是极为重要的。每个系统必须分别考虑，因为有同样冷量或马力的系统不一定需要同样的制冷剂或相同的充注量，所以重要的是首先要确定系统需要哪种制冷剂及充注量，通常根据机组的铭牌可以知道制冷剂种类和充注量。如图4-11所示。（2）维修后的电冰箱如何确定制冷剂充注量维修后的电冰箱如果是采用R-12或R-l34a作为制冷剂，其充注量一般不超过200g。如采用R600a(异丁烷)作为制冷剂，其充注量更少，为80g以下。因此对制冷剂充注量的精度要求比较高．一般前者误差不得大于5g，后者不得大于2g。当制冷剂充注量少于额定值的80％时．电冰箱便不能正常工作。电冰箱制冷剂的充注量取决于制冷系统管道内部容积的大小(即压缩机排气量大小、蒸发器大小、冷凝管长短及储液器大小等)。目前尚无