市场技术培训之一 制冷机组基本知识 一、压缩式制冷机的制冷原理 基本部件 b压缩机：活塞式、涡旋式、螺杆式、离 心式等 b冷凝器：风冷冷凝器、水冷冷凝器等 b节流装置：毛细管、热力膨胀阀、电子 膨胀阀、节流孔板、调制球阀等 b蒸发器：干式、满液式等 制冷压缩机的分类 滚动转子式涡旋式活塞式 往复式回转式 容积式 压缩机 轴驱动式螺杆式离心式 喷射式透平式 动力式 滑片式 轴流式自由活塞式 双螺杆杆单螺杆杆 膜式 活塞式压缩机 l容积式压缩机 由活塞在气缸中作往复运动，通过气阀的配合 使工作容积不断变化来完成压缩过程。 过程可分为吸气、压缩和排气三个阶段。 3 2 Vb a 0 1 P 4 离心式压缩机 由叶轮高速旋转带动汽体运动，然后经扩压器汽 体的动能转化为压力能而完成压缩过程。 吸气、压缩和排气的过程具有连续性 双螺杆压缩机 容积式压缩机，由两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合 和旋转，造成齿间容积的变化而完成压缩过程。过程 可分为吸气、压缩和排气。 双螺杆压缩机工作原理 1、缸体 2、油分离器4、排气口 9、电机 10、吸气口过滤器 11、吸气口 15、油槽加热器 16、阳转子 单螺杆压缩机 容积式压缩机 ，由一个具有螺旋状齿槽的螺杆同两 个星轮相啮合，造成齿间容积的变化而完成压缩过程 。过程可分为吸气、压缩和排气。 螺杆机同活塞机的比较 b运动部件少，性能稳定，故障率低；螺杆机仅7个 运动部件而活塞机至少有57个。 b螺杆机具有更好的工况适应性；在极端工况下， 螺杆压缩机仍可保持较高的容积效率，从而更好地 适应工况的变化；而活塞压缩机气缸中由于存在余 隙容积，在极端工况下随着压比的增加而使容积效 率急剧下降，不能很好地适应工况的变化。 b由于运动部件均作回转运动，噪音低、震动小； 而活塞机由于活塞在气缸中作快速的往复运动，产 生较大的噪音和震动。 螺杆机同活塞机的比较（续1） b设计寿命是活塞机的2-3倍；螺杆机的设计寿命一 般在5-7.5万小时，而活塞机的设计寿命仅为2万小 时左右。 b冷量衰减小；由于螺杆压缩机设计寿命长，运转 磨损小，在整个寿命期内均可保持较高的工作效率 ，冷量衰减小；而活塞机由于设计寿命短，且往复 运动易磨损，使得工作效率随着工作年限的增加而 急剧下降，往往在若干运行时间后冷量下降，不能 再满足负荷的要求。 b由滑阀控制能量调节更方便，更精确。 螺杆机同活塞机的比较（续2） b螺杆机对湿行程不敏感，也即液态制冷剂的进入 不会对螺杆机的运行和安全产生不利影响；而湿行 程对活塞机来说却是致命的，液态制冷剂的进入将 造成液击（也叫冲缸），轻则烧毁电机或损坏排气 装置，重则击毁压缩机造成重大安全事故。 b由于螺杆压缩机对湿行程不敏感，在吸气端无需 保留较大的蒸发过热度；而活塞压缩机的吸气必须 保持较大的过热度以保证没有液态制冷剂进入压缩 机，从而将增加吸气的压力和焓值，降低压缩机的 效率； b运动部件少，维修费用低。 螺杆机同离心机的比较 b螺杆机的单机冷量范围一般为50冷吨至500冷吨， 离心机的单机冷量一般在300冷吨至1000冷吨，因此 螺杆机更多地使用在大型和中型中央空调项目中， 而离心机一般使用在大型和超大型中央空调项目中 。 b在满负荷时，螺杆机和离心机的能效比相当，但 在部分负荷时，螺杆机的部分负荷性能要优于离心 机； b螺杆机通过滑阀移动改变螺杆有效工作行程对冷 量进行分级调节或无级调节，一般分级调节按25 、50、75、100设定；无级调节最低容量可低 至10，在10100间无级调节； 螺杆机同离心机的比较（续1） b离心机通过进口导流叶片的旋转改变制冷剂蒸气 的进入角度，改变压缩机运行特性曲线，使得压缩 机运行在不同的工况点下从而达到冷量调节的作用 ，一般有效调节范围在50100。 b螺杆机可在低负荷时保持较高的能效比，且没有 喘振的问题；离心机在低负荷（60%）下运转时会产 生喘振，降低工作效率，同时产生巨大振动和噪音 ，长期工作将损坏压缩机。 b螺杆机一般可多机头安装，具有更好的可靠性和 备用性。 螺杆机同离心机的比较（续2） b螺杆机具有更长的使用寿命，且使用期间无需大 修；离心机每过2-3年需大修，大修费用非常。 b应用更广泛，可用于水冷、风冷及热泵机组，以 及特殊工况的工业冷冻机；而离心机的工况适应性 较差，一般仅用于变化不大的单一工况，如水冷冷 水机组。 制冷剂的种类和应用 无机制冷剂：水、氨、二氧化碳、二氧化硫等；如在 溴化锂吸收式制冷机中将水作为制冷剂，而氨作为 制冷剂通常用在冷库等冷冻制冷机中。 有机制冷剂：包括卤代烃、碳氢化合物及其它有机化 合物，它包括： 1. CFC：不含氢的卤代烃称为氯氟化碳，写成CFC, 如 CFC11,CFC12等，用作制冷剂时也可用R表示，如 R11，R12，由于对臭氧层的破坏及温室效应较大， 现在在制冷行业中已基本被取代； 制冷剂的种类和应用（续1 ） 2. HCFC：含氢的卤代烃称为氢氯氟化碳，写成HCFC，而 HCFC22(R22)是目前制冷空调行业中最常用的制冷剂。R22是一 种中温制冷剂，沸点为-40.8，不燃烧、不爆炸、无毒无味 ，是一种安全高效的制冷剂，但是由于对臭氧层仍有一定的破 坏，我们只能在一定期限内将它作为一种过渡制冷剂来使用。 3. HFC：不含氯的卤代烃称为氢氟化碳，写成HFC，如HFC134a (R134a)也是目前比较常用的制冷剂。R134a的热力性质同R12 相似，对臭氧层没有破坏作用，温室效应比R22略小；对金属 的腐蚀作用比较小、稳定性好，可长期使用。但是由于R134a 的单位容积制冷量相对R22较小（相同工况下仅为R22的63%） ，因此达到相同的制冷量需要制冷机组具有更大的排气量和热 交换面积，因此使用R134a的制冷设备通常价格较高。 制冷剂的种类和应用（续2 ） 4.混合制冷剂：常用的混合制冷剂有R404a、R407c、R410a、 R507等。其中R407c是由R32、R125、R134a三种工质按23% 、25%、52% 的质量比列混合而成的。它的物理性质同R22 相似，工作压力范围、单位制冷量等参数都同R22近似，因 此可以比较方便地替代R22制冷剂。当原有R22制冷机改用 R407c后，需要更换润滑油、调整制冷剂充注量以及节流装 置。 R407c机组的制冷量和能效比比R22机组有所下降,当机组发生 泄漏以及使用满液式蒸发器的场合时，可能因混合物的配 比变化而影响机组的制冷效果；另外，机组一旦发生泄漏 需要补充制冷剂时，由于剩余制冷剂的组分比例发生变化 ，如果要取得理想的运行效果，必须将剩余制冷剂全部放 出重新充注，这将大大提高机组的使用成本. 满液式蒸发器与干式蒸发器 冷水机组中，常采用的蒸发器有干式和满液式两种。干式 蒸发器也称为直接膨胀式蒸发器，冷媒走管程，冷冻水走 壳程；满液式蒸发器则相反，冷媒走壳程，冷冻水走管程 。 干式蒸发器优点 1. 大都以感温式膨胀阀(TXV)为节流装置，能 适应负载的变动，控制性良好，且施工容易、 成本低廉； 2. 冷媒流经管内，因流速较大，可藉气态冷媒 的速度直接将冷冻油带回压缩机，保证压缩机 回油。 干式蒸发器缺点 1. 过热的冷媒蒸气约占蒸发器热传面积的20% ，却仅能提供少量制冷的焓值，故蒸发器总热传 效率较低； 2. 流经TXV的冷媒必须维持一定的压差，以确 保系统的冷媒循环量及制冷能力。当高压侧的操 作条件低于设计条件或于部分负载时，系统效率 无法随之提升； 3. 于多压缩机之系统中，冷媒循环各自独立， 卸载后便有部分闲置的热交换面积无法利用，因 此系统的部分负载性能受到限制。 满液式蒸发器优点 1.完全润湿的热传表面，可增加蒸发器的使用效率，提 高系统低压侧压力； 2.液态冷媒于蒸发器壳侧沸腾，压损较小，温度亦较均 匀；且因吸入端的蒸气以接近饱和的气态进入压缩机， 故可增加压缩机的压缩效率与质量流率； 3.由于多压缩机机组可共享一蒸发器及冷凝器，于部分 负载时仍能有效地利用热传面积，故可拥有较高的部分 负载效率； 4.满液式蒸发器比干式蒸发器传热效率更高，提高了能 效比（COP值），即能量输入与能量输出之比； 5.满液式蒸发器比干式蒸发器维护更方便、可靠性更高 ，管侧的水垢更易清洗； 6.满液式可用于冷量较大的螺杆机组和离心机组。 各种膨胀装置的种类及特点 膨胀胀装置在制冷循环环中发挥发挥 以下的功能 1.装置在管路中的适当位置对冷媒流动造 一阻抗使压缩机可产生高压与低压区域。 这些压力可称为蒸发压力与冷凝压力，并 可由此决定蒸发温度与冷凝温度。 2.对冷媒整流，使蒸发管排内的冷媒能随 时满足负载的变动。 膨胀装置的种类 1.毛细管 2.限流膨胀装置 3.感温式膨胀阀 4.外平衡式膨胀阀 5.电子式膨胀阀 6.手动膨胀阀 7.自动膨胀阀 8.满液式蒸发器浮球控制阀 9.低压浮球控制阀 热力膨胀阀 内平衡式和外平衡式 外平衡式热力膨胀阀的工作原理是建立在力平衡的基础上。工 作时，弹性金属膜片上部受感温包内工质的压力P3作用，下面受 蒸发器出口压力P1与弹簧力P2的作用。膜片在三个力的作用下， 向上或向下鼓起,从而使阀孔关下或开大，用以调节蒸发器的供 液量。 浮球+主节流阀 浮球+主节流阀是用于具有自由液面的蒸发器，如卧式满液式蒸 发器的供液量的自动调节。通过浮球调节阀的调节作用，在蒸 发器中可以保持大致恒定的液面。 电子膨胀阀吸气过热度控制 吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器 、控制器组成，工作时，压力传感器将蒸发器出口压力P1、温度 传感器将压缩机吸气过热度传给控制器，控制器将信号处理后 ，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需 要的位置。以保持蒸发器需要的供液量。 电子膨胀阀液位控制 液位控制系统由电子膨胀阀、液位传感器、液位控制器组成。 当蒸发器内的液面上下变化时，蒸发器内的液位传感器将液位 变动的比例关系用4-20mA信号传给液位控制器, 液位控制器将 信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机， 使其开度增大、减小，以保持制冷剂液位在限定的范围内。 再 见 SEE YOU ！