冷热源工程综述.doc

冷热源工程课程综述 制冷系统由制冷剂管路将压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器四大基本部件连接而成的封闭回路 在蒸发压力、蒸发温度下，液态制冷剂吸收被冷却物体的热量而沸腾，变成低温低压的蒸汽，压缩机吸入这样的蒸汽，经压缩提高压力和温度后送入冷凝器；制冷剂在冷凝压力下将热量传递给冷却介质，由高压过热蒸汽冷凝成液体；高压液态制冷剂通过节流阀降压降温后进入蒸发器，这样便完成一个制冷循环。 为了使制冷循环过程直观形象，我们通常在温熵和压焓图上表示。而实际的循环过程都是建立在理想及理论循环过程中推导出来的。本章节就是这样，为了讨论蒸汽压缩式制冷循环的实际循环，先从最理想的逆卡诺制冷循环出发，研究其工作过程，进而讨论理论的蒸汽压缩式制冷循环，最后得出实际的蒸汽压缩式制冷循环的具体工作过程。 2制冷剂和载冷剂 制冷剂是在制冷系统中进行制冷循环的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸取被冷却物体或空间的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给周围介质而被冷凝成液体。制冷系统借助于制冷剂的状态的变化，达到制冷的目的。 常见的制冷剂有四类：1 无机化合物，如氨、水、二氧化碳等 2卤代烃，如R11、R22、R134a等 3多元混合物，如R500,、R502等 4烃类，如甲烷、乙烯等。由于氟氯烃对大气臭氧层有破坏作用，将被禁止使用。 载冷剂又叫冷媒，是在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体或空间的热量，再返回蒸发器重新被冷却，如此循环不止，以达到传递制冷量的目的。常用载冷剂有水、空气。 3制冷压缩机 制冷压缩机根据工作原理分为容积型和速度型两大类。活塞式和螺杆式压缩机属于容积型压缩机，离心式压缩机属于速度型压缩机。本章主要讲了活塞式、螺杆式、离心式（最常用）和一些其他类型的压缩机的工作原理、特点、工作过程、性能参数和能量调节方式。制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。 4制冷系统设备和制冷机组 冷凝器是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过其向环境介质放出热量而被冷却、冷凝成饱和液体，甚至过冷液体的热交换设备。按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的不同有水冷式、空气冷却式和蒸发式3种类型。其中水冷式冷凝器根据结构形式又分为壳管式和套管式两种；而空冷式按空气流动的方式又分为自由运动和强制运动两种形式。 蒸发器是将节流机构排出的低温低压制冷剂液体，通过其向环境介质吸收热量而被蒸发成饱和蒸汽，甚至过热蒸汽的换热设备。蒸发器按其冷却的介质不同分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。根据制冷剂供液方式的不同，有满液式、干式、循环式和喷淋式等类型。 节流机构可将冷凝器或贮液器中冷凝压力下的饱和液体（或过冷液体）节流将至蒸发压力和蒸发温度；同时，根据负荷的变化，调节进入蒸发器的制冷剂流量。实际运用中，常用的节流机构有手动节流阀，浮球节流阀，热力膨胀阀，热电膨胀阀，电子脉冲式膨胀阀，毛细管等。其中最广泛使用的是热力膨胀阀，它分为内平衡式和外平衡式。 辅助设备是为了完善制冷装置技术性能和保证其可靠运行。它包括制冷剂的储存（如贮液器），净化（如过滤器、干燥器等），分离（如汽—液分离器）设备；润滑油的分离（如油分离器），收集（如氨制冷的集油器）装置；辅助换热设备（如回热器）和安全设备（如观察镜、熔塞等）。 制冷机组是将制冷系统中全部设备或部分设备组装在一起，成为一体。常见的制冷机组有多联机组，溴化锂吸收式制冷机组，热泵机组，恒温恒湿空调机组，除湿机组等。 5热泵 热泵是在制冷装置中加一个四通换向阀，通过四通换向阀的换向，蒸发器和冷凝器可以相互替代，以达到供冷和供热的制冷装置。热泵一般分为空气源热泵和地源热泵。其中地源热泵有地下耦合、地下水和地表水三种形式。对于空气源热泵，尽管空气易得，但是其受大气影响大，而且空气比热低，换热效果差。空气源热泵，需要考虑容霜。地下耦合热泵可分为水平埋管式和垂直埋管式。地下水热泵所采用的地下水温度稳定，不仅可以用于夏季获得较低的冷凝温度，而且可作为冬季恒温热源，但是要注意水质，大量利用地下水涉及地下水源枯竭和地面下沉问题。地表水热泵成本要求高。 6吸收式制冷及设备 吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。目前常用的工质对有氨水和水/溴化锂。吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。 图中左半部分为制冷剂循环，从发生器出来的高温高压制冷剂蒸气去到冷凝器，在冷凝器中向外界环境放出冷凝热量，制冷剂冷凝成高压常温的液体