冷热源综述

发布 2022-09-20 16:07:28 阅读 1941

《冷热工程》综述

前9周一共学习了七章,主要就制冷循环、制冷剂及载冷剂、压缩机、冷凝器和蒸发器和膨胀阀及其他辅助设备、热泵、吸收式制冷剂、蓄冷技术进行学习。通过学习这些知识理解冷热源设备的工作原理、特点,以高效合理用能为核心,研究怎样提高能源利用率、降低环境污染。

第一章制冷基本知识。

要研究制冷,首先要知道制冷的方法有哪些。目前,广泛应用的制冷方法大都为物理制冷法,主要有下列五种:

固体融化制冷。

相变制冷液体汽化制冷。

固体升华制冷。

气体绝热膨胀制冷。

热电制冷。固体吸附式制冷。

个体涡流制冷。

知道这五种常用的制冷方法后我们讨论的是制冷循环,有以下几种循环:

无温差传热。

逆卡诺循环

有温差传热。

劳伦兹循环:考虑具有变温热源的理想制冷循环。

理论。蒸汽压缩式制冷循环实际。

通过有无温差的逆卡诺循环提出热力完善度,其含义是工作在相同温度区间的不可循环的实际制冷系数与可逆循环的制冷系数的比值,热力完善度,越接近1,说明实际循环越接近可逆循环,经济性越好。

学习了蒸汽压缩式理论制冷循环 t-s图,lgp-h 图及热力计算。

1) 单位质量制冷量,其中,为制冷剂在蒸发压力下的汽化潜热;为制冷剂节流后湿蒸气的干度。

2) 单位容积制冷量,其中是吸气状态下制冷剂的蒸汽的比容。

3) 单位功:压缩机压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功。

4) 冷凝器单位热负荷:1kg制冷剂在冷凝器中放给冷却介质的热量。

5) 制冷系数。

6) 热力完善度。

通过学习蒸汽压缩式实际制冷循环,研究制冷过程中液体过冷、蒸汽过热、热交换及压力对制冷循环性能的影响、运行工况对制冷性能的影响等问题不断改善蒸汽压缩式实际制冷循环。其中运行工况指制冷机工作参数(蒸发温度、冷凝温度、过冷温度、吸气温度),蒸发温度越高、冷凝温度越低,制冷系数越大。

第二章制冷剂与载冷剂。

制冷剂。作用:在制冷系统中循环流动,通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换,从而实现制冷的目的。

要求:1)热力学性质要求:

蒸发压力接近甚至高于大气压,防止空气渗入系统;冷凝压力不宜过高,宜小于20atm,以减少制冷设备的承压和制冷剂向外渗漏的可能性。

单位容积制冷量较大,以减少压缩机输气量。

制冷剂临界温度高。

凝固温度低,便于得到较低的蒸发温度。

绝热指数小,使压缩机排气温度低。

2)物理性质要求:

制冷剂在润滑油中的可溶性。

导热系数、放热系数要高,这样可提高热交换效率。

密度、黏度要小。

对金属及其他材料应无腐蚀和侵蚀作用。

在高温下应不分解,且不燃烧、不**,3)其他性质要求:对人的生命和健康应无危害,不具有毒性、窒息性和刺激性;易于购买,价廉。

制冷剂可分为下列5种:

无机化合物,简写符号r7( )

卤代烃(氟利昂),代号r×××b××

烷烃类(碳氢化合物),简写符号r(m-1)(n+1)

多元混合溶液共沸溶液 r5( )

非共沸溶液r4( )

环状有机物 ,以字母“rc”开头。

有机化合物不饱和有机化合物,以字母“ri”开头。

有机氧化物,以“r6”开头。

常用制冷剂:

氨 r134a

氟利昂 r22

r123共沸:r507

混合制冷工质。

非共沸:r410a,r410b,r407c

注:由于cfcs对臭氧层的破坏作用,逐渐被替代。

cfcs:表示氢原子全部被氟氯置换的卤代烃,已禁止使用。

hcfcs:表示氢原子部分被氟氯置换的卤代烃。

hfcs:表示氢原子部分被氟置换的卤代烃。

载冷剂。含义:在间接冷却的制冷装置中,被冷却物体或空间中的热量,通过制冷剂传给制冷工质。

载冷剂的常用的3大类有:水,盐类溶液,有机化合物及其水溶液。

常用的载冷剂:

盐水:氯化钠水溶液质量分数图。

盐水溶液的质量分数越大,密度越大,流动阻力越大,且比热减小,因此选择盐水溶液时,应保证蒸发盐水溶液不冻结,凝固温度不过低,比蒸发温度低6-8℃即可,且其质量分数不应大于合晶点质量分数。

有机载冷剂:乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液都是性能好较好的低温载冷剂。

第三章制冷压缩机。

本章主要讲给类型压缩机的基本构造、常用术语及各种性能系数、应用范围。

活塞式制冷压缩机。

分类开启式:曲轴功率输入端伸出机体之外,通过传动装置与原动机相连接。

半封闭式:机体与电动机外壳铸成一体,缸盖可拆卸。

全封闭式:压缩机与电动机共同装在一个封闭壳体内,上、下机壳接合处焊封。

常用术语:上、下止点,活塞行程s,气缸工作容积vg,余隙容积vc,相对余隙容积c。其中,vg=,d为气缸内径,m;相对余隙容积c=.

性能:压缩机的输气系数,其中,分别指压缩机的实际输气量和理论输气量。且输气系数受余隙容积、吸排气阻力、吸气过热和泄漏的影响,因此有。

功率和效率:

轴功率:有原动机传到压缩机主轴上的功率。

指示功率:轴功率中用于压缩气体的功率。

摩擦功率:轴功率中用于克服运动机构的摩擦阻力和带动油泵工作的功率。

且有=﹢指示效率,其中是,分别是单位质量制冷剂的理论耗功和实际耗功。

机械效率是压缩机指示功率和轴功率之比,

轴效率是指示效率与机械效率的乘积,。

螺杆式制冷压缩机。

基本构造。工作过程:吸气过程、压缩过程、排气过程。

能量调节:多采用滑阀调节,基本原理是通过滑阀的移动使压缩机阳、阴转子齿间的工作容积,在齿间接触线从吸气端向排气端移动的前一段时内,仍与吸气口相通,使部分气体回流至吸气口,即减少了螺杆有效工作长度达到能量调节的目的。

主要参数:理论排气量,其中,是阳转子和阴转子的齿间容积;,是阳转子和阴转子的齿数;,是阳转子和阴转子的转速,r/min。

离心式压缩机。

结构。基本工作原理。

叶轮的作用原理。

离心式制冷压缩机的特性:在一定的进口压力下,输气量、功率、效率与排出压力之间的关系。

影响离心式制冷压缩机的因素有:蒸发温度、冷凝温度、转速。

离心式制冷压缩机的调节。

制冷量的调节:改变压缩机的转速、压缩机吸入管道上的节流、转动吸气口导流叶片调节、改变冷凝器冷却水量。

反喘振调节:发生喘振的主要原因是冷凝压力过高或蒸发压力过低,因此维持正常的冷凝压力和蒸发压力可防止喘振。

其他类型压缩机:涡旋式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机、三角转子式制冷压缩机、双回转式制冷压缩机。

第四章制冷系统设备与机组。

冷凝器和蒸发器:制冷系统的基本换热设备。制冷换热器与其他热力设备中的换热器相比有以下特点:

制冷换热器的工作压力、温度范围较窄。一般压力为0.1~2.0mpa,温度为-60~50℃.

介质间的传热温差较小,一般为几摄氏度至十几摄氏度。

制冷换热器应与压缩机匹配。

冷凝器。作用:将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸汽,通过其向环境介质放出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体,甚至过冷液体。

分类卧式。壳管式冷凝器壳内管外为制冷剂,管内为冷却水)

冷凝器水冷式冷凝器立式。

套管式冷凝器

空气自由运动(用于小机型)

空气冷却式冷凝器空气强制卧式流动 (用于缺水或不适合用水的地方)

蒸发式冷凝器 (冷却塔。

注:一般卧式壳管式冷凝器多用于氨和氟利昂的冷却,立式多用于氨的冷却。

蒸发器:根据制冷剂的供液方式的不同,有满液式、干式、循环式和喷淋式等类型。

壳管式满液式蒸发器。

满液式蒸发器。

水箱式蒸发器。

蒸发器冷却液体介质。

干式蒸发器制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的蒸发器。

冷却空气介质。

循环式蒸发器:制冷剂在其管内反复循环吸热蒸发直至完全汽化。

2)节流机构。

作用: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。

按照节流机构的供液量调节方式可分为以下5种:

1 手动调节的节流机构:一般为手动节流阀,手动调整阀孔的流通面积来改变供液量。

2 用于液位调节的节流机构:浮球调节阀,通过浮球位置控制阀芯开闭。

3 用蒸汽过热度调节的节流机构:包括热力膨胀阀和电热膨胀阀,通过蒸发器出口蒸气过热度的大小调整供液量。

4 用电子脉冲调节的节流机构:由压缩机变频脉冲控制阀孔开度。

5 不进行调节的节流机构:有节流管(俗称毛细管)、恒压膨胀阀、节流短管及节流孔,一般用于小型制冷装置。

3)辅助设备。

油分离器:将制冷压缩机排出的高压蒸汽中的润滑油进行分离。

集油器:在氨制冷系统中,油分离器、冷凝器、贮液器和蒸发器等设备底部均有润滑油,因此应装集油器。

贮液器(贮液筒):用于储存制冷剂液体。

汽-液分离器:满液式蒸发器在蒸发器出口处应设置汽-液分离器,靠气流速度的降低和方向的改变,将低压气态制冷剂中携带的液滴分离出来,以防止压缩机发生液击。

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