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制冷机原理培训公用部培训材料第2页制冷原理制冷是用人为方法从被冷却对象(物体或空间)中移出热量，以便其温度降低到环境温度以下的技术。制冷技术应用范围一般可分为三个温区：低温区（约-120℃以下）主要用于气体分离、气体液化、超导和宇航等。中温区（-120～5℃）主要用于冷藏、冷冻、化工生产工艺过程，生化制品的生产等。高温区（5～80℃）主要用于空调、除湿、热泵蒸发和热泵干燥等。制冷的温度范围是从环境温度开始，一直可达接近绝对零度。第3页制冷方法：1．耗物质法：耗用一定的物质(天然冰、深井水等)获得低温；2．人工(机械)制冷方法：通过专门装置消耗一定的外功来获得低温，也称耗能制冷。常见制冷方法：热电制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和液体汽化制冷。第4页液体汽化制冷蒸汽喷射式制冷吸附式制冷蒸汽压缩式制冷——YORK离心式制冷机蒸汽吸收式制冷——SANYO溴化锂吸收式制冷机第5页蒸汽喷射式制冷从锅炉来的高温、高压蒸汽进入喷射器，在喷嘴中膨胀，获得很大的气流速度，从而在喷嘴的出口处造成压力很低的真空，这就为蒸发器内的水在低温下汽化创造了条件。由于水汽化时需从未汽化的水中吸收汽化潜热，因而使未汽化的水温度降低（制冷）。蒸发器中产生的冷剂蒸汽和工作蒸汽在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器。压力升高后进入冷凝器，与外部的冷却水交换热量，冷凝成液体。出冷凝器时冷凝水分为两路，一路进过节流阀减压后进入蒸发器，另一路通过给水泵返回锅炉。第6页吸附式制冷实例：白天，吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。从沸石中脱附出水蒸气，系统内水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，凝水储存在蒸发器中。夜间，吸附床变冷，沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气能力逐渐变高，造成系统内气体压力的降低，同时，蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石对水蒸气的吸附。蒸发过程吸热，达到制冷的目的。原理：一定固体的吸附剂对某种制冷机气体具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性的冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷机气体，并使之冷凝为液体；吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。第7页蒸汽压缩式制冷常用的冷水机组按配用的的制冷压缩机类型不同，分为容积式、速度式两种。第8页YORK离心式制冷机离心式制冷压缩机属于速度型压缩机，是一种叶片旋转式机械，它是靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力。离心式制冷机利用电作为动力源，氟利昂制冷机在蒸发器内蒸发吸收载冷剂水的热量进行制冷，蒸发吸热后的氟利昂蒸汽被压缩成高温高压的气体，进入冷凝器冷凝后变成液体，液体经节流装置进入蒸发器再循环，从而制取7℃左右的冷冻水供用户使用。离心式制冷装置主要是主电机、离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、润滑系统、能量调节结构及安全保护装置等组成。第9页第10页润滑系统在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，润滑油由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。在压缩机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停转时，由它提供润滑。另一个贮油槽与压缩机分开，它包括一个浸入式油泵和1个浸入式油加热器。恒温控制的油加热器用来除去油中的制冷剂。润滑油经一个外装的1/2微米油过滤器过滤，过滤芯子可以更换，并配有检修阀。润滑油在进入压缩机之前，需流经一制冷剂冷却的油冷却器，无需现场接水管。油冷却器的油侧装有检修阀。第11页制冷剂循环叶轮导叶调节阀满液式蒸发器电机加速传动齿轮冷凝器第12页制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流组件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。第13页压缩机作用：提升压力低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）气体。第14页传动齿轮导叶调节阀联轴器叶轮第15页叶轮的作用叶轮随主轴高速旋转。受旋转离心力和叶片的作用，气体在流经叶轮流道的整个过程中，压力和速度不断的得到提高。叶轮是气体提高能量的唯一元件，是压缩机的主要部件。叶轮种类开式半封闭式全封闭式第16页当进口可转导叶的叶片安装角度变化时，就改变气流进入导叶的方向，使气流进入叶轮时产生圆周方向的旋绕，旋绕使压缩机改变运行状况达到转速不变的状况下调节制冷量的目的。第17页冷凝器：作用：从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压力下释放热量变成液体。蒸发器：作用：液体制冷剂进入蒸发器吸收热量蒸发为气体。第18页冷凝器第19页满液式蒸发器第20页节流装置节流机构的作用是将冷凝器中冷凝压力下的饱和液体或过冷液体节流后降至蒸发压力和蒸发温度，同时根据负荷的变化，调节进入蒸发器制冷剂的流量。常用的节流机构主要有以下几种：手动节流阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀、浮球节流阀、节流孔板、毛细管等。节流孔板的作用，就是在管道的适当地方将孔径变小，当液体经过缩口，流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游，称为缩流断面。在缩流断面处，流速是最大的，流速的增加伴随着缩流断面处压力的大大降低。第21页溴化锂吸收式制冷机第22页第23页溴化锂溶液特性无色液体，有咸味，无毒。溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，如图所示，图中的曲线为结晶线，曲线上的点表示溶液处于饱和状态，它的左上方表示有固体溴化锂结晶析出，右下方表示溶液中没有结晶存在，所谓溶解度是指饱和液体中所含溴化锂无水化合物的质量成分，也就是溴化锂水溶液的质量浓度，由图中曲线可知，溴化锂的质量浓度不宜超过66%，否则运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破坏循环的正常运行；水蒸气分压很小，它比同温度下纯水的饱和蒸汽小得多，故有强烈的吸湿性。液体和蒸汽之间的平衡属于动平衡，此时，分子穿过液体表面到蒸汽中去的速率等于分子从蒸汽中回到液体内的速率密度比水大，并随溶液的浓度和温第24页原理吸收式制冷机是使用溴化锂和水合成的溴化锂水溶液作为吸收剂的冷水发生装置，对蒸发潜热加以利用。把溴化锂的水溶液作为吸收剂来使用（该容器叫吸收器）。这种吸收液是吸湿性很强的物质，而且在溶液浓度越高，或者温度越低的情况下，其吸湿性变得越强。第25页4℃的水的饱和蒸汽压为6mmHg。即在6mmHg的压力下，水在4℃时蒸发。为了吸收6mmHg压力的水蒸汽，必须将吸收液状态保持在此饱和水蒸汽压以下。4℃蒸发的冷剂被吸收液吸收，吸收液产生吸收热，吸收液温度升高。为防止因吸收液温度升高，引起吸收能力下降，用冷却水冷却吸收液。吸收热与冷剂的蒸发潜热大致相当。冷水中的热量被冷剂蒸汽带走，冷剂蒸汽被吸收液吸收，热量转移到吸收液中，冷水温度降低。吸收液通过冷却水冷却，热量进而转移到冷却水中。第26页吸收液由于吸收冷剂，浓度下降，吸收能力降低。为了加以恢复，把变稀的吸收液（即稀溶液）再送回再生器中加热浓缩，完成吸收液的循环周期，就能够连续保持制冷效果。再生器中的冷剂蒸汽导入到其他容器中，用冷却水加以冷却，冷凝成为冷剂液（该容器称为冷凝器），再回到蒸发器中，冷剂的循环结束。在再生器中形成的高温浓溶液与低温稀溶液进行热交换，用以提高该装置的效率。第27页第28页冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往冷剂凝水热回收装置、低温热交换器、热回收器、高温热交换器后温度升高，最后进入高温再生器，在高温再生器中稀溶液被加热，浓缩成中间浓度溶液。中间浓度溶液经高温热交换器，进入低温再生器，被来自高温再生器内产生的冷剂蒸汽加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经低温热交换器，温度降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。第29页另一方面，在高温再生器内，经外部蒸汽加热溴化锂溶液后产生的冷剂蒸汽，进入低温再生器，加热中间浓度溶液，自身凝结成冷剂水后，经冷剂凝水热回收装置，温度降低，和低温再生器产生的冷剂蒸汽一起进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。第30页蒸发器作用：来自冷凝器的冷剂水经冷剂泵送入滴淋盘，滴淋到换热管表面蒸发吸热，降低管内冷媒水的温度，以达到制冷的作用。组成：筒体（通常与吸收器一体）、管板、换热管、支撑板、滴淋装置、挡液板、水盖等。蒸发器铜管采用磙花管：增大换热面积，强化换热。材质：低温部分采用低磷脱氧紫铜管，高温部分采用铜镍合金管，铜管臂厚0.6-0.8mm。冷剂泵的冷剂水冷媒水冷凝器的冷剂水第31页蒸发器铜管冻裂的原因：A、冷水泵停后，联锁失效，溴冷机仍运行(异常停机，应急时，应检查冷水泵，并立刻关闭蒸汽总阀防结晶)；B、里面管道脏堵，尤其是新投入使用的机组；(可以从压损中看出管子是否堵)；C、管里面有空气（在总的回水管上,安装膨胀水箱，补水、排气)第32页节流装置溴化锂吸收式制冷机中最常用的是U形管和小孔节流元件。U形管的高度是保证节流的关键，其值与冷凝器、蒸发器间的压力差（pk－pO）有关。一般情况下，冷凝器与蒸发器的压差大约为9.8kPa，因此，U形管的高度略高于1m即可。其管径则是根据机组的制冷量而定。这种节流装置的缺点是外形尺寸较大，结构不够紧凑，对于压差较大的两侧，如高压发生器与冷凝器之间不宜采用。该装置是在冷凝器通往蒸发器的管道中，设置一个节流小孔。这种节流方式结构紧凑，特别适宜于单筒型结构的机器。小孔节流装置的缺点是自平衡能力较差。小孔的通径是保证节流的关键。通径过大，在低负荷时难于形成液封，可能使高低压两侧相通，影响制冷机正常运行。通径过小，中高负荷时无法保证足够的流量，使制冷机的制冷量受到限制。所以设计这种节流装置时，应充分考虑高低压侧的压力差，最高或最低负荷时的流量范围等因素。第33页吸收器作用：来自低温再生器的浓溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，形成稀溶液，吸收时放出的吸收热被冷却水带走。组成：筒体（通常与蒸汽器一体）、管板、换热管、支撑板、喷淋装置、挡液板、水盖等。冷却水的温度控制在19-32℃。水温过高,热量不能很好地被吸收，稀溶液浓度高，经过热循环后，浓溶液浓度过高导致结晶；水温过低，稀溶液温度低，溴化锂溶液也结晶；浓溶液冷剂蒸汽冷却水稀溶液储气罐回液管抽气管道第34页高温再生器作用：蒸汽加热来自吸收器、经高低温热交换器后温度升高的稀溶液，使之蒸发浓缩，产生水蒸汽，同时形成中间浓度溶液。组成：筒体、管板、换热管、蒸汽箱、液箱、封头、挡液板、支持板、液位电极。中间溶液冷剂蒸汽稀溶液第35页低温再生器作用：来自高温再生器的中间浓度溶液被来自高温再生器的高温冷剂蒸汽进一步加热浓缩，形成浓溶液，同时产生冷剂蒸汽。组成：筒体（通常与冷凝器一体）、管板、换热管、端盖、支撑板。冷却水冷剂蒸汽浓溶液中间溶液冷剂水第36页冷凝器作用：来自高温再生器的冷剂蒸汽在低压再生器凝结成水进入冷凝器，同时低温再生器中加热浓缩产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，被冷却水冷却，凝结成为冷剂水。组成：筒体（通常与低温再生器一体）、管板、换热管、端盖、支撑板。冷凝器内的铜管为螺纹管，内部增强扰动，紊流状态，不结垢，外部增大热面积，亲气冷力强。第37页抽气装置作用：抽出机器内的不凝性气体并排出室外。不凝性气体的种类：氧气、氮气、氢气等。不凝性气体的来源：a、外界空气通过密封不良的连接处漏入。b、溴化锂溶液腐蚀钢板、铜管产生。不凝性气体存在的部位：冷凝器、吸收器。不凝性气体对溴冷机的影