活塞式制冷压缩机

1建筑设备工程主讲教师：邵景玲电话：[phone]Email:[e-mail]2第2篇供热通风与空气调节3第14章制冷系统114目录14.1概述14.2制冷循环和制冷压缩机14.3制冷机组14.4冷冻站的设计§14.1概述“制冷”就是使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度。制冷的两条途径：有人工和天然冷源两种。天然冷源：深井水、深海水、天然冰等。人工冷源：制冷机（压缩式、吸收式等）根据制冷温度的不同，制冷技术又大体可以分为三类：普通制冷：高于-120℃深度制冷：-120℃至20K（-253℃）低温和超低温：20K以下§14.2制冷循环与制冷压缩机一、制冷循环与制冷原理制冷的定义：将热量从某物体中取出来，使物体的温度低于环境温度，达到“冷”的目的。制冷过程就是一个消耗一定量的能量，把热量从低温物体转移到高温物体或环境中去的过程。所消耗的能量在做功的过程中也转化成热量同时排放到高温物体或环境中去。（利用能量守恒定律）这种制冷循环借助于制冷剂来完成，液体气化要吸热量，又利用气体液化要放出热量。根据实现这种压力变化过程的途径不同，制冷形式主要可分为压缩式、吸收式和蒸汽喷射式三种。目前采用得最多的是压缩式制冷和吸收式制冷。1.压缩式制冷：由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成冷凝器蒸发器节流阀压缩机冷却介质被冷却介质四大循环过程：①低温低压液态制冷剂在蒸发器中吸取了被冷却介质的热量，产生相变，蒸发成低温低压的制冷剂蒸气。其在蒸发器中吸收热量，就是制冷剂的制冷量。②低温低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入，经压缩成为高温高压的制冷剂蒸气后被排入冷凝器。③在冷凝器中，高温高压的制冷剂蒸气被水或环境空气冷却，放出热量，相变成为高压液体。④从冷凝器排出的高压液态制冷剂，经膨胀阀节流后成为低温低压的液体，再进入蒸发器进行蒸发制冷。压缩式制冷常用的制冷剂有氨和氟利昂。2.吸收式制冷吸收式制冷循环原理与压缩式制冷基本相似，不同之处是用发生器、吸收器和溶液泵代替了制冷压缩机。吸收式制冷是靠消耗热能来完成这种非自发的过程。这种系统不使用氟氯烃，对大气臭氧层无破坏。基本组成：四个热交换器制冷剂循环（左半部）：冷凝器、蒸发器和节流阀吸收剂循环（右半部）：吸收器、发生器、溶液泵图单效溴化锂吸收式制冷剂的工作原理3.压缩式与吸收式的比较相同处：均是液体气化法制冷。利用液态制冷剂在低压低温下气化吸热达到制冷的目的。区别：①压缩式：机械功补偿实现热量从低温物体向高温物体转移。吸收式：消耗热能完成补偿实现非自发的过程。②工作物质：压缩式：制冷剂－－单一的工作物质；吸收式：二元溶液（制冷剂－吸收剂）。两种不同的物质组成的溶液，两种物质的沸点相差较大，其中沸点低为制冷剂，沸点较高为吸收剂。主要有两种：a.氨-水溶液：氨－制冷剂，水－吸收剂；0℃以下，工艺过程冷源b.溴化锂-水溶液：水－制冷剂，溴化锂－吸收剂；0℃以上，空调冷源制冷压缩机的分类容积式往复式回转式活塞式斜盘式滚动转子式旋转滑片式涡旋式螺杆式离心式单螺杆式双螺杆式二、制冷压缩机1．活塞式制冷压缩机往复活塞式制冷压缩机一般简称为活塞式制冷压缩机，是广泛应用的一种制冷压缩机，它的压缩装置是由活塞和气缸组成的，活塞在气缸内往复运动从而压缩吸入的气体。由于活塞和连杆等的惯性较大，限制了活塞运动速度和气缸容积的增加，因此排气量不会太大。目前，活塞式制冷压缩机多为中小型，一般空调工况制冷量小于300kW。2.螺杆式压缩机工作原理：靠回转体的旋转运动替代活塞式压缩机往复运动。特点：构造简单，容积效率高，运转平稳，实现高速小型化和轻型化；提高制冷压缩机的效率和降低能耗。3.离心式制冷压缩机工作原理：低压气态制冷剂从侧面进入叶轮中心后靠叶轮高速旋转产生的离心力作用获得动能和压力能，流向叶轮外缘。之后通过扩压器再进入蜗壳，将动能转化为压力能，从而获得高压气体排出压缩机。特点：制冷能力大，结构紧凑，质量轻，占地面积小，运行平稳，工作可靠，维护费用低，制冷效率高，但在低负荷下易喘振。离心式制冷机组的应用约占总制冷量的90%以上。单机离心式压缩机的示意图三、制冷系统其他主要部件1.蒸发器：制冷剂液体在蒸发器中汽化吸收被冷却介质的热量，达到制冷的目的。（满液式、非满液式、循环式、淋激式）卧式管壳式蒸发器优点：（1）结构紧凑，占地面积小；（2）传热性能好；（3）制造和安装较方便；（4）用盐水作载冷剂，不易腐蚀和避免盐水浓度被空气中水分稀释当用盐水作为载冷剂时，可将水冷却到－10～－20℃，适用于盐水池制冰或食品的冷加工当用水作为载冷剂时，可将水冷却到接近于0℃，适用于空调系统；氨立管式水箱式蒸发器干式壳管式蒸发器（直管式）的优点：（1）充液量少，为管内容积的40%左右；（2）受制冷剂液体静压力的影响较少；（3）排油方便；（4）载冷剂结冰不会胀裂管子；（5）制冷剂液面容易控制；（6）结构紧凑。干式壳管式蒸发器缺点：（1）制冷剂在换热管束内供液不易均匀；（2）弓形折流板制造与装配比较麻烦；（3）载冷剂容易产生泄漏旁流，从而降低传热效果。干式壳管式蒸发器（U形管）的优点：管组可事先装配，可抽出清洗管外污垢，可消除热应力，制冷剂分配均匀，传热效果好。缺点：制造管组时需采用不同的模具，不能使用纵向内肋管，管子损坏时不易更换。板式蒸发器板式换热器具有如下特点：1）体积小，结构紧凑，比同样传热面积的壳管式换热器体积小60%；2）总传热系数高，约为2000～3000W/（㎡·K）；3）流速小，流动阻力损失小；4）能适应流体间的小温差传热，可降低冷凝温度，提高制冷压缩机性能；5）制冷剂充注量少；6）质量轻，热损失小。2.冷凝器冷凝器是一个使制冷剂向外放热的换热器。压缩机的排气（或经油分离器后）进入冷凝器后，将热量传递给周围介质——水或空气，制冷剂蒸气冷却凝结为液体。冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可以分为水冷、风冷、水-空气冷却（蒸发式和淋水式）以及靠制冷剂或其他工艺介质进行冷却的冷凝器这四种类型。影响冷凝传热的主要因素①制冷剂凝结方式②减少蒸汽中不凝气的含量③减少蒸汽中含油特点：传热系数高，占地面积小，清洗方便；耗水量大，体型笨重。适用范围：大、中型氨制冷系统中。套管式冷凝器板式冷凝器优点：省水，造价低，结构简单，水垢易清除，体积小3.节流机构作用：①节流降压；②调节供液量节流原理1.手动节流阀2.浮球节流阀3.电子膨胀阀4.毛细管分类手动节流阀浮球节流阀电子膨胀阀毛细管4.其他辅助设备①储液器：用来存储液体制冷剂；②气液分离器：用来分离来自蒸发器出口的低压蒸汽中的液滴，防止制冷压缩机产生湿压缩甚至液击现象。③过滤器：用来清除制冷剂蒸汽和液体中的铁屑、铁锈等物质。④干燥器：用来吸收水分。⑤油分离器：除油。⑥安全阀：当压力超过规定数值时，阀门自动开启。§14.3制冷机组一、冷水机组：压缩机、冷凝器、节流机构、制冷冻水用的蒸发器、辅助设备以及自动控制元件等组装成一个整体，专门为空调末端或其他工艺过程提供不同温度的冷冻水。活塞（涡旋式）式冷水机组螺杆式冷水机组离心式冷水机组冷水机组活塞式冷水机组活塞式冷水机组多机头双回路活塞式冷水机组离心式冷水机组离心式冷水机组19XR离心式冷水机组螺杆式热泵冷热水机组螺杆式冷水机组多机头双回路螺杆式冷水机组二、热泵式冷热水机组分体式壁挂空调器结构示意图1、系统形式的确定（直接供冷和间接供冷）冷冻机房的面积约占总建筑面积的0.6-0.9%，一般按1.163MW（100冷吨）冷负荷需要100㎡估算。冷损失：直接供冷：5%-7%，间接：7%-15%2、设备布置原则①系统由2台以上制冷机组成，不宜超过6台；②型号要统一，便于维修管理；③设备布置紧凑，便于操作与维修，占地少；④压缩机必须设在室内，并应有减振基础。§14.4冷冻站设计⑤机房内各主要操作通道的宽度必须满足设备运输和安装的要求。3、冷冻站的土建要求①冷冻站的位置：应尽量靠近用户，力求缩短冷冻水和冷却水管网，使室外管网布置尽量经济合理。用电负荷大的冷冻站应尽量靠近变电站。冷冻站应布置在全区夏季主导风向的下风侧。②冷冻站的结构：最好是单层建筑。4、冷冻站的其他要求值班采暖温度不应低于5℃、运行时的采暖温度不应低于16℃、自然通风换气量不少于每小时3次。冷冻站内应根据《建筑设计防火规范》设置消防设备。