《华意制冷技术》课件.ppt

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1、2002年 制冷技术介绍会,2002年2月26日 北滘,华意压缩,华意-美的,携手演绎明天,制冷知识,制冷原理、方法介绍 制冷与空气调节技术是由于社会生产和人民生活需要而产生和发展起来的。他的发展又促进社会的发展和科技的进步.所谓制冷，就是从低于环境温度的物体中吸取热量，并将其转移给环境介质的过程。由于热量只能自动的从高温物体传给低温物体，因此实现制冷必须消耗能量(如电能、热能、机械能或太阳能等)的补偿过程。通常，从环境温度到120K的范围属于制冷。与制冷定义相似，从环境介质中吸取热量，并将其转移给高于环境温度的加热对象过程，称为热泵制热。同时用一台制冷机实现制冷和制热的循环，称为联合循环(如

2、热泵空调)。实现制冷所必须的机器，称为制冷机。它是指完成制冷循环所必需的机器和设备总称。例如：单级蒸汽压缩式制冷机包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀。在制冷机中，除转动的压缩机、泵等机器外，其余的换热器及各种辅助设备，统称为制冷设备。而将制冷机同使用冷量的设施结合在一起的装置称为制冷装置。基本方法 1.相变制冷：即利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸取热量即制取冷量。2.气体膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀即可达到较低的温度，令低压气体复热即可制取冷量。3.气体涡流制冷：高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷。4.热电制冷：令

3、直流电通过半导体热电堆，即可在一端产生冷效应，在另一端产生热效应。压缩机制冷的原理、理论知识,HYCC,华意压缩,制冷系统工作过程:压缩机从蒸发器吸入低压低温制冷剂蒸汽，经过压缩使其压力和温度升高排入冷凝器。制冷剂在冷凝器中保持压力不变，放出热量后冷凝成高压液体，高压液体制冷剂经节流后，压力、温度同时降低进入蒸发器。低温低压制冷剂汽液混和物在蒸发器中保持压力不变并不断汽化吸收热量（制冷），蒸气被吸入压缩机。制冷剂经过压缩、冷凝、节流和蒸发四个过程完成一个工作循环。2.单级理论循环：a.压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失。b.在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的

4、温度，蒸发温度等于被冷却物体的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值。c.制冷剂在管道内流动，没有阻力损失，于管外介质之间无热交换。d.制冷剂在流过节流阀时，流速变化很小，于管外介质之间无热交换。3.实际循环与理论循环的差别 主要是压缩机在吸气、压缩、排气过程中存在不可逆损失；冷凝器和蒸发器内存在压力损失，以及制冷剂在管道中流动时的阻力和热损失等，由于实际循环过程比较复杂，很难将实际循环表示在lgp-i图上。在工程计算中，通常是先按理论循环计算，然后用各种系数进行修正。4.理论循环的热力计算：略。,华意压缩,HYCC,2.液体过冷及吸气过热对循环的影响、回热循环 a.过冷：将节流前的制冷剂液体冷却

5、到低于冷凝温度的状态。b.过冷循环：带有过冷的循环。c.过冷作用：节流前液体的过冷度愈大，则节流后的干度就愈小，循环的单位制冷量就愈大。过冷度愈大，循环的制冷系数提高的愈多。d.过热：压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时。e.过热循环：带有过热的循环。f.回热：利用回热使节流前的制冷剂于压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使液体过冷，蒸气过热。g.回热循环：具有回热的循环。,华意压缩,HYCC,制冷系统设计的基本原理。1.工况选定：运转工况参数：蒸发压力、蒸发温度、冷凝压力、冷凝温度、压缩机吸排气温度、中间温度压力、过冷温度、冷冻机油温度。基本参数蒸发压力、蒸发温度、

6、冷凝压力、冷凝温度。蒸发温度t0：是指制冷剂在蒸发器内沸腾时的温度。它与蒸发压力P0对应。它根据被冷却物体或载冷剂的要求来确定。一般比库房温度低510度，比载冷剂的出口温度低5度左右。冷凝温度P0：是指制冷剂在冷凝器内冷凝时的温度。它与蒸发压力Pk对应。它的大小取决于冷却水或空气的温度，并与冷却水在冷凝器中的温升和冷凝器的型式有关。立式、卧式、淋水式和组合式冷凝器的冷凝温度较冷却水出口温度高46度，蒸发式冷凝器的冷凝温度较夏季室外计算湿球温度高510度，冷却空气时，冷凝温度比空气温度高812度。,华意压缩,HYCC,2.压缩机选定：根据热负荷大小来选定压缩机，使压缩机制冷量与热负荷相平衡。3.

7、冷凝器的设计：原则为冷凝器选择取决于水温、水质、水量及气候等条件，以及制冷剂种类、机房布置等有关系。具体见后表。面积设计略。4.蒸发器的设计：蒸发器类型的选定与产品类型相关，不同类型的蒸发器蒸发面积设计不同。5.干燥过滤器的选定：根据制冷剂选择。6.毛细管的设计：毛细管选择按照内径和长度来决定，一般选定内径后，再来决定需要的长度，由于毛细管的计算复杂且误差较大，一般计算后通过试验来决定毛细管的几何尺寸。7.温控器的选定：温控器的温度参数由蒸发温度或库内温度、温控器感温点的位置等决定。,华意压缩,HYCC,制冷元件的介绍 1、压缩机（1）分类及特点,华意压缩,HYCC,（2）工作原理 压缩机是凭

8、借驱动机的能量来提高气体压力的机械。2、冷凝器：冷凝器的功用是使压缩机排出的制冷剂过热蒸汽冷却，并凝结为制冷剂液体。在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质。（1）分类及特点 冷凝器分为水冷式、空气冷却式（风冷式）、淋水式、蒸发式。水冷式、空气冷却式（风冷式）特点如下，淋水式、蒸发式特点略。,华意压缩,HYCC,3.蒸发器 它的作用是使经节流机构供入的制冷剂液体蒸发为蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器分为：冷却液体载冷剂蒸发器和冷却空气的蒸发器。冷却空气蒸发器的特点略。,华意压缩,HYCC,4.干燥过滤器 制冷系统的每个部件的流动表面和材质所含的水分都会变成制冷系统的水分，被制冷剂所携带，在毛细

9、管的窄通道里由制冷剂析出而结冰从而发生冰堵，而且还会老化、分解制冷剂、加速系统表面氧化、发生镀铜现象和使绝缘材料相互水解，为了防止这种现象发生，制冷系统在灌注制冷剂前应进行干燥清洁处理，虽经干燥处理，制冷系统总有水分，所以应在制冷系统的毛细管前端安装干燥过滤器，吸附系统内水分和滤去污物，以防止毛细管冰堵和脏堵。干燥过滤器分子筛有XH-4、XH-5(R12);XH-7、XH9(R134a)等。5.毛细管 制冷剂液体过节流机构时，压力由冷凝压力降低到蒸发压力，一部分液体转化为蒸气。毛细管结构简单、成本低、加工方便等特点。毛细管流量小、不能调节、不能随热负荷的变化而自动控制。6.压力式温控器 由感温

10、部件和继电器两部分组成。感温包、毛细管和波纹管内充满感温剂，当感温包感受部位的温度升高时，感温包内压力升高，从而使波纹管伸长，通过杠杆、弹簧、微动开关等机构使电路断开，从而实现温度控制的目的。具有结构简单、制造容易、装配调节和维修较方便、价格较低等特点。但温度控制精度较差。它分为定温开机型温控器、普通型温控器、复合化霜型温控器。,华意压缩,HYCC,制冷部件检测中需注意的事项即重点检测的参数1.压缩机 压缩机的制冷性能等基本参数、启动器和保护器的参数，压缩机的可靠性。2.冷凝器 符合图纸的尺寸要求，管内的内部清洁度和气密性（焊接质量）。3.蒸发器 符合图纸的尺寸要求，管内的内部清洁度和气密性（

11、焊接质量）、耐腐蚀性。4.干燥过滤器 预吸附率、平衡吸水量、粉尘量、磨耗率、充填量、堆密度、氯化物。5.毛细管 流动阻力、长度、外径。6.压力式温控器 电器安全性能和温度参数。,制冷系统生产过程中需控制的关键质控点及注意事项 1.质控点 进货检验、抽真空线、冷媒灌注机。2.注意事项：进货检验 应严格控制符合产品规定。抽真空线 应达到规定的真空度，同时尽量缩短抽真空后与冷媒灌注间的时间。冷媒灌注机 冷媒量应严格控制。,华意压缩,HYCC,制冷系统生产过程中易出现的问题，原因分析及解决办法 1.制冷不良 真空不良、冷媒灌注不足或过量、系统堵塞、制冷系统微漏等。解决办法 对应处理。2.不制冷：系统堵

12、塞、制冷系统漏无冷媒、压缩机故障(不启动）、无电源、接线错误等。解决办法对应处理。3.开停频繁：温控器温度参数的开停差太小，感温点位置选择不当。保温效果不好。重新设计温控器或感温点。R12及R134a系统的介绍，不同点及注意事项 R12 CF2CL2 R134a CH2F-CF3,华意压缩,HYCC,HFC-134a纯度技术要求纯度 99.95%蒸发残留物 10ppm酸（以HCI计）1ppm水 10ppmCFC及HCFC 100ppm HFC-134a制冷系统清洁度、含水量、真空度技术要求清洁度及含水量l 制冷管道含水量100mg/内表面积含杂量60mg/内表面积l 压缩机含水量100mg/台

13、含杂量100mg/台真空度l 单侧抽真空真空计显示值应66.5Pa抽真空时间应15minl 双侧抽真空真空计显示值应66.5Pa抽真空时间应10min,华意压缩,HYCC,华意压缩,不同制冷剂生产中的主要变化,HYCC,华意压缩,替代制冷剂的性能,HYCC,各种替代制冷剂在制冷循环中的特性,华意压缩,HYCC,HFC134a制冷剂特点l 分子式：CF3CH2Fl 无毒l 不可燃l 对臭氧层无破坏作用，但存在温室效应l 化学性质稳定l 热力性质非常接近CFC12l 材料兼溶性较差，与矿物油不相溶l 易吸水性最大饱中含水量（40，ppm）HFC134a CFC12液体 150 1.6汽体 45 4

14、4 HFC134a制冷系统设计要点相对于CFC12制冷系统：l 压缩机选型应大一级气缸容积l 毛细管加长1020%l 蒸发器和冷凝器可保持不变，也可适当加大冷凝器面积，以降低冷凝压力l 充注量减少1020%l 采用XH7或XH9型干燥过滤器,华意压缩,HYCC,从设计、制造等方面如何控制振动和噪音声音是物体发生振动造成的，虽然每个人对声音好不好听的感觉并不相同，但是对吵闹、令人厌烦的声音都称它为噪音。测定音量的单位通常以分贝来计(简写 dB)，一般防治噪音的方法有三种:改善噪声源本身即改善机件，降低噪音，如可选用低噪音的马达、风扇等；改变传播路径如建防音设施像隔音墙、隔音室来阻碍声音传播；改善

15、受音者如装置隔音设施，戴耳塞、耳罩，或建自动化工厂，减少噪音暴露时间等。制冷系统的主要噪声源包括:制冷管路的振动噪声、制冷剂在管路中的流动声和喷射声以及压缩机的噪声。1 管路振动噪声管路振动的噪声主要来源于压缩机仓内的制冷管路,即压缩机的排气管和返回压缩机的回气管。该两根管由于受到压缩机的激振和冷媒的流动而处于受迫振动状态,从而产生明显的振动噪声。当压缩机给予的外力方向和振动速度的方向一致时,外力对管路系统作正功,系统增加能量,振动噪声急剧增大,且该部分噪声通过制冷管路由侧板传至箱外,形成箱体的共鸣声。2.2 制冷剂在管路中的流动声和喷射声制冷剂的流动声是由于制冷剂在系统中不断循环,压力、温度

16、和状态不断地发生变化所造成的噪声。其中主要表现在制冷剂经毛细管节流后进入蒸发器的状态突变所造成的喷射噪声。2.3 压缩机噪声压缩机是电冰箱的心脏,也是电冰箱最主要的运动部件和最主要的噪声源,噪声主要包括:进排气的气流脉动、阀片振动、电机电磁声和机械转动等引起的噪声。由于压缩机的噪声控制较为复杂,难度也较大,一直以来是压缩机厂家的研究重点。,华意压缩,HYCC,华意压缩,控制方法管路振动噪声管路振动噪声需要在设计中加以考虑,首先要计算出管路振动的各阶模态,并模拟管路的振型,再根据实际振动测试和频谱分析,确定主要的振动模态和振型。根据计算和测试结果,进行管路布置的优化设计,使管路的整体振动得到控制

17、。减少管路振动噪声的有效办法是在管路的合适位置增加橡胶阻尼块。阻尼块的大小、密度和安装位置是控制管路振动噪声的关键参数。制冷剂在管路中的流动声和喷射声(1)根据Lighthill理论喷嘴噪声P是与喷速V8的八次方成正比,即PV8。因此毛细管出口处流体的状态、压力、流速应尽量保持相对稳定,应尽量控制喷速V8的突变。在此我们采取了一些有效的降噪措施,提高毛细管加工精度,保持毛细管与蒸发管的平滑过渡,以及控制毛细管的插入方向和深度,控制流水声的产生。经以上处理之后,制冷系统的流水声和喷射声得到很好的控制,压缩机噪声,除了与系统匹配、工况等有关之外,和压缩机的结构以及工作效率、制冷量等参数也有很大的关

18、系。检测数据表明,压缩机的噪声一般都在40dB（A）左右,有些甚至超过41dB（A）。要进一步降低压缩机的噪声,仅靠通过压缩机生产厂家改进其内部结构来解决已经不够,必须靠改变外部结构,如通过特殊的手段,使得压缩机产生的噪声经过衰减之后再向外界传播,以达到降低噪声的目的。为此,我们采用吸声、隔声原理,用吸声、隔声材料将压缩机仓进行处理,达到降噪的目的。采用以上方案对压缩机进行降噪,压缩机仓内的温度也将升高。因此,散热系统的研究也是本项目的主要内容之一。一般风机产生的振动、噪声与风机电机的功率成正比,而与风机的叶轮半径、幅面、轮叶数成反比,所以应从以上几点着手解决。,HYCC,1.1 压缩机噪声、

19、振动及其传输1.1.1 压缩机噪声通过壳体向大气的传输声主要以压缩机运转的高次谐波声2Nf0（f0为运转频率,N为谐波数）,和110KHz的高频流体噪声组成,降低噪声的对策:a.选用低噪声的压缩机;b.采用在线检测技术,挑出噪声异常的压缩机;c.采用吸声、隔声技术。1.1.2 压缩机振动通过橡胶垫、压缩机底板向箱体的传递,通过吸排气连接管路向箱体的传递,主要是压缩机运转产生的高次谐波声,其对策:a、提高压机底板的固有频率 b、改善橡胶垫的减振效果 c、采用频谱分析法,设计连接管路的形状、长度,改善激振力通过管路的传递。1.2 冷凝器冷凝器噪声是由冷凝器内气流脉动通过箱体向外大面积辐射,其对策:

20、a、采用管路消声技术降低气流脉动 b、管路上采用增加质量块的措施,改变管路的自振频率,避免产生共振,以降低管上激振力的传输。1.3 毛细管经冷凝器冷凝的液体制冷剂在毛细管内不断流动,随着压力P的下降,饱和制冷剂内的含汽量逐渐增加,流速加快,到达毛细管末端后,压力为Po，毛细管出口处的压力为Pb，PoPb形成液体喷射的噪声,其对策是:采用增加过滤管的技术,是过滤管口的压力为P1，把Po-Pb的压力降分解成Po-P1，P1-Pb两个压力降,以降低喷射噪声。1.4 蒸发器压缩机振动以及吸气脉动引起蒸发器振动通过箱体向外传递,其对策是改进蒸发器管路设计,消除共振。1.5 风扇(间冷冰箱)噪声振动及其传

21、输1.5.1 风扇通过风道内流动的空气传递给箱体的噪声,主要以fo=NZ（N为转数、Z为叶片数）为基频的高次谐波声,其对策:加大风扇扇页直径降低运转速度,风扇叶直径D1转速N1改善后扇叶直径D2，转速N2，改善后的声压变化值Lw，Lw=10Lg（D2D1）8（N2N1）81.5.2 风扇通过橡胶垫传递给箱体的振动声,其对策是:通过改变材料的弯曲刚性,如:板厚、材料、断面形状等,把共振频率提高到与电磁助振力不一致的频率,避开共振。,HYCC,华意压缩,共振频率:fc=a（EIM）12式中EI为弯曲刚性;M为质量;电磁助振力频率:fe=2Nf式中 f为电源频率 N为1、2、3自然数2 吸声、隔声技

22、术2.1在机器室内增加一定厚度的吸声和隔声材料,把压缩机噪声2KHz以上的高频成分,在空气传播过程中加以降低,在实施时必须提高机器室的封闭性能,尽量减少开口面积。2.2压缩机运转过程中热量要大量通过壳体对流散发到大气中,采用吸隔声技术阻碍了壳体与空气之间的对流,因此改善换热需要采取一定的措施,以避免压缩机壳温升高,从而缩短压缩机寿命。2.3采用大量吸隔声材料,来降低压缩机本身所产生的噪声,增加成本,生产工艺复杂,不如直接选用低噪声压缩机方法来达到冰箱静音的效果。作为一个小型制冷系统,空调器在工作时的噪声、振动源还有很大一部分来自于风机。在几次对空调器测试时,很多低频噪声与振动都来自于室外机风扇

23、及电机,主要是风扇电机50Hz、100Hz、200Hz、300Hz噪声、振动和通风噪声两方面构成。从测试频谱分析空调器外机在工作时的噪声能量以低频为主,但从A计权的影响是来说则以高频为主。由于A计权主要模拟了人的听感程度,这就表明对于空调器用户使用时,风机风扇噪声虽大却并不显得刺耳,但若压缩机噪声或共振大则立即会被人难以接受。从空调器设计者角度来看则可以看出,有一部分能量被转化为风机的振动与噪声,应努力降低这种浪费。一般风机产生的振动、噪声与风机电机的功率成正比,而与风机的叶轮半径、幅面、轮叶数成反比,所以应从以上几点着手解决。,HYCC,华意压缩,制冷系统常见故障、原因分析及解决办法,HYCC,华意压缩,