一、蒸氣壓縮式制冷原理

蒸氣制冷是利用某些低沸點(diǎn)的液態(tài)制冷劑在不同壓力下汽化時(shí)吸熱的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)人工制冷的。

在制冷技術(shù)中，蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達(dá)到沸騰時(shí)變成氣態(tài)的過程。液態(tài)變成氣態(tài)必須從外界吸收熱能才能實(shí)現(xiàn)，因此是吸熱過程，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)汽化時(shí)的溫度叫做蒸發(fā)溫度，凝結(jié)是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)。

在日常生活中，我們能夠觀察到許多蒸發(fā)吸熱的現(xiàn)象。比如，我們?cè)谏砩喜烈恍┚凭?，酒精很快蒸發(fā)，這時(shí)我們感到擦酒精部分反應(yīng)很涼。又如常用的制冷劑氟利昂 R-22液體噴灑在物體上時(shí)，我們會(huì)看到物體表面很快結(jié)上一層白霜，這是因?yàn)镽-22的液體噴到物體表面立即吸熱，使物體表面溫度迅速下降(當(dāng)然這是不實(shí)用的制冷方法，因?yàn)橹评鋭㏑-22不能回收和循環(huán)使用)。

蒸氣壓縮式制冷是利用液態(tài)制冷劑汽化時(shí)吸熱，蒸汽 凝結(jié)時(shí)放熱的原理進(jìn)行制冷的。

二、制冷循環(huán)

壓縮機(jī)是保證制冷的動(dòng)力，利用壓縮機(jī)增加系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的壓力，使制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，達(dá)到制冷目的。開始?jí)嚎s機(jī)吸入蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體，然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器；高壓高溫氣體經(jīng)冷凝器冷卻后使氣體冷凝變?yōu)槌馗邏阂后w；當(dāng)常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經(jīng)節(jié)流成低溫低壓的濕蒸氣，流入蒸發(fā)器，從周圍物體吸熱，經(jīng)過風(fēng)道系統(tǒng)使空調(diào)房間溫度冷卻下來，蒸發(fā)后的制冷劑回到壓縮機(jī)中，又重復(fù)下一個(gè)制冷循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)制冷目的。

三、制冷劑在制冷系統(tǒng)中狀態(tài)

從壓縮機(jī)出口經(jīng)冷凝器到膨脹閥前這一段稱為制冷系統(tǒng)高壓側(cè)；這一段的壓力等于冷凝溫度下制冷劑的飽和壓力。高壓側(cè)的特點(diǎn)是：制冷劑向周圍環(huán)境放熱被冷凝為液體，制冷劑流出冷凝器時(shí)，溫度降低變?yōu)檫^冷液體。

從膨脹閥出口到進(jìn)入壓縮機(jī)的回氣這一段稱為制冷系統(tǒng)的低壓側(cè)，其壓力等蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度的飽和壓力。制冷劑的低壓側(cè)段先呈濕蒸氣狀態(tài)，在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后制冷劑由濕蒸氣逐漸變?yōu)槠麘B(tài)制冷劑。到了蒸發(fā)器的出口，制冷劑的溫度回升為過熱氣體狀態(tài)。過冷液態(tài)制冷劑通過膨脹閥時(shí)，由于節(jié)流作用，由高壓降低到低壓 (但不消耗功、外界沒有熱交換）；同時(shí)有少部分液態(tài)制冷劑汽化，溫度隨之降低，這種低壓低溫制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器后蒸發(fā)（汽化）吸熱。低溫低壓的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī)，并

通過壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)制冷循環(huán)。

四、制冷量

在制冷循環(huán)中，循環(huán)流動(dòng)的每千克制冷劑從被冷卻物體吸收的熱量叫做單位重量制冷量，用符號(hào) q表示，單位是大卡，單位重量制冷量是表示制冷循環(huán)的一個(gè)特殊參數(shù)，這由制冷劑的性質(zhì)，循環(huán)溫度等條件決定，蒸發(fā)溫度越低，冷凝溫度越高，其值越小，反之越大。制冷裝置的產(chǎn)冷量是單位時(shí)間內(nèi)從被冷卻物體吸收并在冷凝器中放掉的熱量，用符號(hào)Q表示，單位是大卡。Q值的大小等于制冷劑重量流量G與單位重量制冷量q的乘積，即： Q＝G·q

在實(shí)際工作中，有時(shí)為了方便的獲得制冷量的粗略計(jì)算也過下式計(jì)算

Q＝L·(t2 －t1 )

式中L循環(huán)風(fēng)量，(t2 －t1 )為進(jìn)出風(fēng)溫差.

五、制冷劑

制冷劑是進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。 （一）對(duì)制冷劑的要求 理想的制冷劑要求化學(xué)性質(zhì)是無毒、無刺激性氣味、對(duì)金屬腐蝕作用小、與潤(rùn)滑油不起化學(xué)反應(yīng)，不易燃燒、不易爆炸、并且要求制冷劑有良好的熱力學(xué)性質(zhì)，即在大氣壓力下它在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度要低、蒸發(fā)壓力最好與大氣壓相近；制冷劑在冷凝器中、冷凝溫度對(duì)應(yīng)的壓力要適中，單位制冷量要大，汽化熱要大，而液體的比熱要小，氣體的比熱要大。要求制冷劑的物理性質(zhì)：凝固溫度要低、臨界溫度要高，導(dǎo)熱系數(shù)和放熱系數(shù)要大，比重和粘度要小，泄漏性要小。

（二）制冷劑的種類

制冷劑種類很多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)制冷劑類型，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和壓力等熱力學(xué)條件以及制冷設(shè)備的使用地點(diǎn)來考慮。制冷劑可分為四類：即無機(jī)化合物、碳?xì)浠衔铩⒎锇汉凸卜腥芤骸?/p>

目前我們空調(diào)最多使用的是氟里昂R-22,屬一代環(huán)保制冷劑,無毒無味,對(duì)臭氧層有破壞,單位制冷量大,冷凝溫度壓力適中,價(jià)格便宜,最近一段時(shí)間很難淘汰.

六、制冷系統(tǒng)的構(gòu)造及組成

構(gòu)成基本的制冷系統(tǒng)主要有四大部件：壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥。 為了改善制冷系統(tǒng)的性能，達(dá)到更好的使用性能，通常還有不少輔助器件：液體管路電磁閥、視液鏡、液體管道干燥過濾器、高低壓力控制器等。

（一）壓縮機(jī)

壓縮機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為三類：開啟式、半封閉式、全封閉式。目前大部分機(jī)房專用空調(diào)采用全封閉式壓縮機(jī)，只有力博特空調(diào)

部分型號(hào)采用半封閉式壓縮機(jī)。

全封閉制冷壓縮機(jī)是一種壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起，裝置在一個(gè)密閉鐵殼內(nèi)形成的一個(gè)整體。從外表看只有壓縮機(jī)的吸排氣管接頭和電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線；壓縮機(jī)殼分為上下兩部分，壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)裝入后，上下鐵殼用電焊焊接成一體。平時(shí)不能拆卸，因此機(jī)器使用可靠。

在全封閉制冷壓縮機(jī)中，又有活塞型壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)。

在現(xiàn)在生產(chǎn)的機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)中，采用的壓縮機(jī)均為全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī)。它的構(gòu)造主要由下列各項(xiàng)組成：旋轉(zhuǎn)式進(jìn)、出口閥門； 壓力表接口；內(nèi)置式過載保護(hù)； 彈性機(jī)座；曲軸箱加熱器；內(nèi)置式潤(rùn)滑油泵。

渦旋式制冷壓縮機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：壓縮機(jī)體僅需兩個(gè)部件(動(dòng)盤、定盤)就可代替活塞壓縮機(jī)中的多種配件,因此故障率很低。

2、高效：吸氣氣體和變換處理氣體是分離的，以減少吸氣和處理之間的熱傳遞，可以提高壓縮機(jī)的效率。渦旋壓縮過程和變換過程都是非常安靜的。

（二）蒸發(fā)器

1、蒸發(fā)器的分類：

蒸發(fā)器按其被冷卻的介質(zhì)種類可分為冷卻液體的蒸發(fā)器 (干式蒸發(fā)器)和冷卻空氣用的蒸發(fā)器(表冷式蒸發(fā)器)這兩大類。

空調(diào)系統(tǒng)所使用的蒸發(fā)器一般為冷卻空氣的蒸發(fā)器。當(dāng)制冷系統(tǒng)的氟里昂液態(tài)進(jìn)入膨脹閥節(jié)流后送入蒸發(fā)器，屬于汽化過程，這時(shí)候需要吸收大量熱量，使房間溫度逐步降低、以達(dá)到制冷效果且能冷凝空氣中的水分而達(dá)到除濕效果.

2、A型蒸發(fā)器

“A”型結(jié)構(gòu)蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)具有較大的迎風(fēng)面積和較低的迎面風(fēng)速以防止逆風(fēng)帶水。蒸發(fā)器配備有1／2”銅管鋁翅片及不銹鋼凝結(jié)水盤，以利熱量更好的傳遞。

蒸發(fā)器盤管分為多路進(jìn)入并作交錯(cuò)安排，籍此將每個(gè)制冷系統(tǒng)都能遍布于盤管迎風(fēng)面上，當(dāng)單一制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，顯熱制冷量可達(dá)總制冷量的 55％—60％。

3、蒸發(fā)器的去濕功能

在正常制冷循環(huán)中，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇以正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)，供給設(shè)計(jì)氣流以及最經(jīng)濟(jì)的能量以滿足制冷量的要求。

（1）簡(jiǎn)單的除濕功能

當(dāng)需要除濕時(shí)，壓縮機(jī)運(yùn)行，但室內(nèi)機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低，通常為原轉(zhuǎn)速的 2／3，因此風(fēng)量也減少了1／3，通過冷卻盤管的出風(fēng)溫度變成過冷，產(chǎn)生良好的冷凝效果即增加了除濕量。以此法增加去濕量帶來的弊端有：當(dāng)出風(fēng)量減少 1／3，通常在幾秒種之內(nèi)出風(fēng)溫度降低2oC—3oC，當(dāng)突然降低溫度速度達(dá)到最大允許值每10分鐘降低1℃時(shí)，造成控制可靠性降低；當(dāng)出風(fēng)量減少 1／3，過濾效率降低，對(duì)換氣次數(shù)及通風(fēng)量都有很大影響，

造成室內(nèi)控制精度降低和溫度分布不均勻；由于出風(fēng)溫度降低，需接通電加熱器以提高室溫，造成溫度控制不精確和增加運(yùn)行費(fèi)用。

（2）專門的去濕循環(huán)

冷卻繞組分為上、下兩個(gè)部分，分別為總冷卻繞組的 l／3和2／3。在正常冷卻方式下，制冷工質(zhì)流過冷卻繞組的兩個(gè)部分。在除濕方式下，常開電磁閥關(guān)閉，這樣就把通向冷卻繞組的上部繞組(1／3部分)的氟里昂制冷劑切斷了，全部氟里昂制冷劑都流向冷卻繞組的下部繞組(2／3)部分。通過下部繞組的空氣的溫度是很低的，通常至少比冷卻循環(huán)中的空氣降低 3oC，所以增加了去濕效果，但其弊端是總制冷量會(huì)減小和吸氣壓力降低。

（3）旁路氣體調(diào)節(jié)器

在“A”型蒸發(fā)器頂部安裝一個(gè)旁路氣體調(diào)節(jié)器，在正常冷卻方式下這個(gè)調(diào)節(jié)器是關(guān)閉的，所有返回的氣體都要平均地經(jīng)過兩個(gè)冷卻繞組。當(dāng)需要進(jìn)行除濕操作時(shí)，旁路氣體調(diào)節(jié)器完全打開，使1／3的返回氣體旁路經(jīng)過A框繞阻的頂部而沒有經(jīng)過冷卻，另外2／3的返回氣體均勻地通過A框繞組，排出氣體的溫度被快速降低，增加去濕效果。

此種去濕方法的效果與專門的去濕循環(huán)相同，但是其優(yōu)點(diǎn)是總制冷量將保持不變。

（三）冷凝器

冷凝器按其冷卻形式可分為三大類型：水冷式、風(fēng)冷式、蒸

發(fā)式及淋水式。

①水冷式：

在水冷式冷凝器中，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻水可以一次流過，也可以循環(huán)使用。當(dāng)使用循環(huán)水時(shí)，需要有冷卻水塔或冷水池。水冷冷凝器有殼管式、套管式、沉浸式等結(jié)構(gòu)形式。

②風(fēng)冷式

在風(fēng)冷式冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。它的結(jié)構(gòu)形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側(cè)的傳熱面積，同時(shí)采用通風(fēng)機(jī)來加速空氣流動(dòng)，使空氣強(qiáng)制對(duì)流以增加散熱效果。 ③蒸發(fā)式及淋水式：

在這類冷凝器中，制冷劑在管內(nèi)冷凝，管外同時(shí)受到水及空氣的冷卻。

目前進(jìn)口機(jī)房專用空調(diào)的類型以風(fēng)冷型為主。下面對(duì)風(fēng)冷型冷凝器作詳細(xì)敘述。

風(fēng)冷冷凝器采用 10厘銅管，鋁翅片結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)采用可調(diào)速電機(jī)或者壓力控制器控制風(fēng)機(jī)的頻繁開停，以保證冷凝器在冬季、夏季能夠均衡使用，也使冷凝壓力在很冷，很熱的環(huán)境下不致變化太大。

風(fēng)冷冷凝器適用于環(huán)境溫度 -30oC — +40oC范圍之內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，將引起冷凝器壓力升高，這將由調(diào)速器的壓力

傳感機(jī)構(gòu)感受到這種壓力的變化，并將這種變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷旱淖兓?，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化或者是控制風(fēng)機(jī)開停以達(dá)調(diào)節(jié)強(qiáng)制對(duì)流效果的目的。

機(jī)房專用空調(diào)室外冷凝器在出廠時(shí)已經(jīng)過調(diào)整及校驗(yàn)，但由于長(zhǎng)途運(yùn)輸或者長(zhǎng)期使用中的震動(dòng)，偶爾會(huì)出現(xiàn)調(diào)速器的設(shè)定漂移現(xiàn)象。如果出現(xiàn)此情況可參相應(yīng)型號(hào)的說明書適當(dāng)調(diào)整。壓力控制的也是如此。

通常室外機(jī)調(diào)整壓力范圍為：室外機(jī)高壓壓力在 14kgf/cm2 左右時(shí)風(fēng)機(jī)起轉(zhuǎn)，在20—24kgf／cm2 時(shí)達(dá)到滿負(fù)荷轉(zhuǎn)速，而在14—18kgf/cm2 時(shí)調(diào)速性能為最佳狀態(tài)。壓力控制的室外機(jī)高壓壓力在 14kgf/cm2風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，在20—24kgf／cm2 時(shí)達(dá)到滿負(fù)荷轉(zhuǎn)速，且壓力偏高，正?？刂圃?4—18kgf/cm2為最佳狀態(tài)。

（四）熱力膨脹閥

1、熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)：

膨脹閥的頂部由密封箱蓋波紋薄膜感溫包和毛細(xì)管組成一個(gè)密閉容器，里面灌注氟里昂，成為感應(yīng)機(jī)構(gòu)，感應(yīng)機(jī)構(gòu)內(nèi)灌注的制冷劑可以與制冷系統(tǒng)的相同，也可以不同，比如制冷系統(tǒng)用的是 R-22，感溫包可灌注R-12，感溫包用來感受蒸發(fā)器出口的過熱蒸汽溫度，毛細(xì)管作為密封箱與感溫包的連接管，傳遞壓力作用在膜片上，膜片是由一塊薄合金片沖壓成形。受力后彈性伸縮性很好，調(diào)節(jié)桿是用來調(diào)整膨脹閥門的開啟過熱度，在調(diào)試過

程中用它來調(diào)節(jié)彈簧的彈力，調(diào)節(jié)桿向里旋時(shí)，彈簧壓緊，調(diào)節(jié)桿向外旋時(shí)，彈簧放松，傳動(dòng)桿頂在閥針座與傳動(dòng)盤之間傳遞壓力，閥針座上裝有閥針，用來開大或關(guān)小閥孔。

2、熱力膨脹閥的工作原理

膨脹閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口端過熱度的變化，導(dǎo)致感溫系統(tǒng)內(nèi) 充注物質(zhì)產(chǎn)生壓力變化、并作用于傳動(dòng)膜片上．促使膜片形成上下位移，再通過傳動(dòng)片將此力傳遞給傳動(dòng)桿而推動(dòng)閥針上下移動(dòng)，使閥門關(guān)小或開大，起到降壓節(jié)流作用和自動(dòng)調(diào)節(jié),蒸發(fā)器的制冷劑供給量并保持蒸發(fā)器出口端具有一定過熱度，得以保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，以及減少濕壓縮和沖缸現(xiàn)象的發(fā)生。

3、膨脹閥的種類：(內(nèi)平衡、外平衡)

作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動(dòng)膜片下部的壓力為節(jié)流后的蒸發(fā)壓力 (這一壓力通過傳動(dòng)桿和傳動(dòng)片的縫隙而進(jìn)入膜片下部分空間)這種結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)平衡式膨脹閥。

作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動(dòng)膜片下部的壓力不是節(jié)流后的蒸發(fā)壓力，而是通過外接平衡管將蒸發(fā)器出口端的壓力引入傳動(dòng)膜片下部空間結(jié)構(gòu)的閥門、稱為外平衡式熱力膨脹閥。

在專用空調(diào)機(jī)中采用的通常是外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥雖只是一個(gè)很小的部件，但它在制冷系統(tǒng)中的作用必不可少，所以它與制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、并稱為制冷系統(tǒng)四大部件。

（五）制冷系統(tǒng)的其它輔件

1．液體管路電磁閥

液體管路電磁閥在制冷系統(tǒng)中受主控板控制,與壓縮機(jī),高壓保護(hù)開關(guān),氣流保護(hù)開關(guān)串聯(lián)。在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，由于慣性作用以及氟里昂的熱力性質(zhì)，使氟里昂大量進(jìn)入蒸發(fā)器，在壓縮機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)，濕蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)吸入口引起濕沖程，不易啟動(dòng)，嚴(yán)重的時(shí)候甚至將閥片擊破。液體管路電磁閥的設(shè)置，使這種情況得以避免。在STULZ空調(diào)機(jī)系統(tǒng)，壓縮機(jī)和電磁閥控制系統(tǒng)串連，停機(jī)時(shí)電磁閥將高低壓分為二個(gè)部分。當(dāng)壓縮機(jī)需要啟動(dòng)時(shí)，電磁閥與壓縮機(jī)啟動(dòng)而同時(shí)打開.

2．視液鏡

視液鏡在制冷系統(tǒng)中處于制冷電磁閥和干燥過濾器之間，顧名思意，它是用來觀察液體流動(dòng)狀態(tài)的，根據(jù)氣泡的多少可以作為制冷劑注入量的參考，根據(jù)視液鏡顏色可以看出系統(tǒng)內(nèi)水份的含量。

3．液體管道干燥過濾器：

通常，液體管道干燥過濾器是不可拆卸的。內(nèi)部采用分子篩結(jié)構(gòu)，能夠去除管道中的少量雜質(zhì)水份等，起到凈化系統(tǒng)的目的。因管道在焊接中會(huì)出現(xiàn)氧化物，并且氟里昂制冷劑的純度也有所不一，所以我們采用的氟里昂制冷劑都要求進(jìn)口的。液體管道干燥過濾器出現(xiàn)堵塞時(shí)，會(huì)引起吸氣壓力降低，在過濾器兩端會(huì)出現(xiàn)溫差，如出現(xiàn)這種情況，需要更換過濾器。

4．高低壓力控制器

在制冷系統(tǒng)中高低壓力控制器是起保護(hù)作用的裝置。高壓保護(hù)是上限保護(hù)，當(dāng)高壓壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，高壓控制器斷開，使壓縮機(jī)接觸器線圈斷電，壓縮機(jī)停止工作，避免在超高高壓下運(yùn)行損壞零件。高壓保護(hù)是手動(dòng)復(fù)位，當(dāng)壓縮機(jī)要再次啟動(dòng)時(shí)，需先按下復(fù)位按鈕。當(dāng)然，在重新啟動(dòng)壓縮機(jī)前，應(yīng)先檢查出造成高壓過高的原因，給予排除后，才能使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

低壓保護(hù)是為了避免制冷系統(tǒng)在過低壓力下運(yùn)行而設(shè)置的保護(hù)裝置。它的設(shè)定分為高限和低限。它的控制原理是：低壓斷保護(hù)器斷開會(huì)給電腦控制板一個(gè)信號(hào),壓縮機(jī)停機(jī)切控制板告警。低壓控制器是自動(dòng)復(fù)位，但受電腦板控制告警消除后才能再次啟動(dòng)所以要求操作人員到場(chǎng)觀察機(jī)器的運(yùn)行情況，出現(xiàn)報(bào)警時(shí)能及時(shí)處理，從而起到更好的保護(hù)效果.

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