1、 制冷系统设备与机组制冷系统设备与机组 蒸气压缩式制冷循环是由压缩、放热、节流和吸热四个主要热力过程组成，每一个热力过程都是在对应的设备中完成，它们被称为制冷系统设备。决定着制冷系统能否形成。另外还有一些辅助设备，如各种分离器、贮液器、回热器、过冷器、安全阀等，它们在制冷系统中的作用是提高系统运行稳定性、经济性和安全性。第一节第一节 换热器换热器 制冷系统的基本换热设备是冷凝器和蒸发器，辅助换热设备有过冷器、回热器、中间冷却器等。制冷换热器与其他热力设备中的换热器相比具有以下特点：1.制冷换热器的工作压力、温度范围比较窄。一般压力约在0.12.0MPa左右，温度在-6050左右；2.介质间的传
2、热温度差较小。一般在几度至十几度范围；3.制冷换热器应与压缩机匹配。制冷换热器以表面式居多，其结构型式名目繁多。不同结构型式换热器的传热能力及单位金属耗量，对制冷装置的制造成本和运行经济性带来直接影响。因此，提高换热器的经济性，强化传热过程，寻求新的结构型式，乃是当今制冷装置设计和制造中的重要研究课题。制冷设备使用的材料随介质不同而异。氨对黑色金属无侵蚀作用，而对铜及其合金的侵蚀性强烈，所以氨制冷装置中设备都用钢材制成。而氟利昂对一般金属材料无侵蚀作用，可以使用铜或铜合金制造。对于以海水作为冷却介质的冷凝器仍然可采用铜管或铜镍合金管，而氨冷凝器采用铜管时，必须采取加厚和增加镀锌保护等措施。以盐
3、水作为载冷剂的氟利昂蒸发器，铜管上也应增加锌保护层，以延长使用寿命。研制高效节能换热设备、发展新的热交换元器件和新型式的换热器，是当今制冷技术发展的重要内容。例如：蒸发器表面多孔管（即超流E管）、干式蒸发器螺旋槽管、空冷冷凝器的波纹形和条缝形翅片、水冷冷凝器表面锯齿形管（即超流C管）、高翅化系数低螺纹管、利于提高管内蒸气流速的扁椭圆管、外焊钻孔间断翅片的异型换热管、全铝冷凝器等等的开发。以及工艺先进、结构紧凑、效率高的板式和板翅式换热器在制冷装置中的大量应用，全面展示了当代制冷科技进步的新成就，反映了现代制冷装置发展的新水平。一、冷凝器一、冷凝器 冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务
4、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、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。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三种。1.水冷式冷凝器 这种型式的冷凝器用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用，也可以循环使用。用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却。根据其结构不同，主要有壳管式和套管式两种。（1）壳管式冷凝器：制冷装置中使用的制冷剂不同，其结构特点也有所不同。一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷装置，而卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷装置中。管板与传热管的固定方式一般采用胀接法，
5、以便于修理和更换传热管。图 4-1 壳管式冷凝器结构 a）卧式壳管式冷凝器 b）立式壳管式冷凝器 1-端盖 2、10-壳体 3-进气管 4、17 传热管 5-支架 6-出液管 7-放空气管 8-水槽 9-安全阀 11-平衡管 12-混合管 13-放油阀 14-出液阀 15-压力表 16-进气阀 水出水进124A-A56a)排管方式b)B-B13氨液出14121511101617987氨气进3AABB 采用铜管时传热系数可提高10%左右。铜管易于在管外加工肋片，以利于氟利昂侧的传热，一般在采用铜质肋片管以后，其氟利昂侧换热系数较相同规格光管大1.52倍。铜质滚轧低肋管剖面尺寸及结构如图4-2所示
6、。（a）（b）dbtsfd1dthdbd1dthTsf图 4-2 滚轧低肋管剖面尺寸及结构 a）梯形肋片传热管 b）矩形肋片传热管 （2）套管式冷凝器：它是由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的一种水冷式冷凝器。如图4-3所示，制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下面引出，冷却水在直径较小的管道内自下而上流动，与制冷剂成逆流式，因此传热效果较好。进水出水液出进气图 4-3 套管式冷凝器 2.空气冷却式冷凝器 这种冷凝器以空气为冷却介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的换热系数较小，管外（空气侧）常常要设置肋片，以强化管外换热。分为空气自由运动和空
7、气强制运动两种型式。（1）空气自由运动的空冷冷凝器：该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后，密度发生变化引起空气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气的凝结热。它不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置。目前应用非常普遍的是丝管式结构的空气自由运动式冷凝器。如图4-4所示。管丝A气进液出A-AA图 4-4 空气自由运动型丝管式冷凝器 （2）空气强制流动的空冷冷凝器：如图4-5所示，它由一组或几组带有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热，补偿空气表面传热系数过低的缺陷。在结构方面，沿空气流动方向的管排数愈多，则后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到充
8、分利用。为提高换热面积的利用率，管排数以取46排为好。1234567891011气流方向气流方向进气出液图 4-5 空气强制流动的空冷冷凝器 1-肋片 2-传热管 3-上封板 4-左端板 5-进气集管 6-弯头 7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10-通风机 11-装配螺钉 3.蒸发式冷凝器 蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴喷淋到传热管的外表面，形成水膜吸热蒸发变成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的水池内。箱体上方设有挡水栅。用于阻挡空气中的水滴散失。蒸发式冷凝器结构原理如图4-6所示。1237
9、气4补水进风液65图 4-6 蒸发式冷凝器结构原理 1-通风机 2-挡水栅 3-传热管组 4-水泵 5-滤网 6-补水阀 7-喷水嘴 应注意以下问题：1）进口空气的湿球温度ts1与当地气象条件有关。2）风量配备与ts1有关。ts1越高则所要求的送风量就越大，送风耗能也越多。所以送风量的配备应从节能和性能要求两方面综合考虑。3）水量配备应以保证润湿全部换热表面为原则。随意增大配水量会造成水泵功耗上升，水的飞散损失增大，运行成本提高。二、蒸发器二、蒸发器 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。1.满液式蒸发
10、器满液式蒸发器 按其结构分为卧式壳管式、水箱直管式、水箱螺旋管式等几种结构型式。它们的共同特点是在蒸发器内充满了液态制冷剂，运行中吸热蒸发产生的制冷剂蒸气不断地从液体中分离出来。由于制冷剂与传热面充分接触，具有较大的换热系数。但不足之处是制冷剂充注量大，液柱静压会给蒸发温度造成不良影响。（1）壳管式满液式蒸发器：一般为卧式结构，见图4-7。制冷剂在壳内管外蒸发；载冷剂在管内流动，一般为多程式。载冷剂的进出口设在端盖上，取下进上出走向。制冷剂液体从壳底部或侧面进入壳内，蒸气由上部引出后返回到压缩机。壳内制冷剂始终保持约为壳径70%80%的静液面高度。A-A放气液位面放水排管方式及充液情况出气制冷
11、剂压力表传热管进液制冷剂出进载冷剂AA放油安全阀图 4-7 卧式满液式蒸发器结构 应注意以下问题：1）以水为载冷剂，其蒸发温度降低到0以下时，管内可能会结冰，严重时会导致传热管胀裂。2）低蒸发压力时,液体在壳体内的静液柱会使底部温度升高,传热温差减小。3）与润滑油互溶的制冷剂，使用满液式蒸发器存在着回油困难。4）制冷剂充注量较大。同时不适于机器在运动条件下工作，液面摇晃会导致压缩机冲缸事故。（2）水箱式蒸发器：水箱式蒸发器可由平行直管或螺旋管组成（又称为立式蒸发器）。它们均沉浸在液体载冷剂中工作，由于搅拌器的作用，液体载冷剂在水箱内循环流动，以增强传热效果。制冷剂液体在管内蒸发吸热，使管外载冷
12、剂降温。气出514放油3液进2b)载冷剂溢流进口液进3a)c)4放油进口溢流气出气出液进512上水平集管下水平集管图 4-8 直管式、螺旋管式蒸发器及其制冷剂的循环流动情况 a）直管式蒸发器结构 b）螺旋管式蒸发器结构 c）制冷剂循环流动情况 1-载冷剂容器 2-搅拌器 3-直管式（或螺旋管式）蒸发器 4-集油器 5-气液分离器 2.干式蒸发器干式蒸发器 干式蒸发器是一种制冷剂液体在传热管内能够完全气化的蒸发器。其传热管外侧的被冷却介质是载冷剂（水）或空气，制冷剂则在管内吸热蒸发，其每小时流量约为传热管内容积的20%30%。增加制冷剂的质量流量，可增加制冷剂液体在管内的湿润面积。同时其进出口处
13、的压差随流动阻力增大而增加，以至使制冷系数降低。干式蒸发器按其被冷却介质的不同分为冷却液体介质型和冷却空气介质型两类。（1）冷却液体介质的干式蒸发器：图4-9示出了壳管式干式蒸发器的直管式和U形管式的结构型式。它们的共同特点是壳内装有多块圆缺形折流板，目的在于提高管外载冷剂流速、增强换热效果。98765432110载冷剂制冷剂a）987654321制冷剂载冷剂（b）干式壳管式蒸发器的特点是：能保证进入制冷系统的润滑油顺利返回压缩机；所需要的制冷剂充注量较小，仅为同能力满液式蒸发器的1/3；用于冷却水时，即使蒸发温度达到0，也不会发生冻结事故；可采用热力膨胀阀供液，这比满液式的浮球阀供液更加可靠
14、。（2）冷却空气的干式蒸发器：这类蒸发器按空气的运动状态分有冷却自由运动空气的蒸发器和冷却强制流动空气的蒸发器两种型式。1）冷却自由运动空气的蒸发器：由于被冷却空气呈自由运动状态，其传热系数较低。所以这种蒸发器被制成光管蛇形管管组，通常称做冷却排管。一般用于冷藏库和低温试验装置中。气出液进（a）液进气出（b）气出液进（c）天花板地面 冷却排管具有存液量少，其充液量约为排管内容积的40%左右，操作维护方便等优点。但存在管内制冷剂流动阻力大，蒸发后的蒸气不易排出。同时由于管外空气为自由运动，传热系数较低，一般在6.38.1W（m2K）范围。2）冷却强制流动空气的蒸发器（又称冷风机）：由于光管式空气
15、冷却器传热系数K很低，为加强空气侧的换热，往往需要在管外设置肋片以提高传热系数值。但是在一般情况下，设置肋管后因片距较小会引起较大的流动阻力，必须采取措施强制空气以一定的流速通过肋片管族，以便于获得较好的换热效果。612345（a）（b）12（c）图 4-11 冷却强制流动空气的蒸发器及其肋片管型式 a）蒸发器 b）绕片管 c）套片管 1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器 这种蒸发器具有结构紧凑，传热效果好，可以改变空气的含湿量，应用范围广等优点。但从制造工艺要求分析，肋片与传热管的紧密接触是提高其传热效果的关键。3.循环式蒸发器循环式蒸发器 这种蒸发器中，制冷剂
16、在其管内反复循环吸热蒸发直至完全气化，故称做循环式蒸发器。循环式蒸发器多应用于大型的液泵供液和重力供液冷库系统或低温环境试验装置。供液出气3122431出气供液（b）（a）图 4-12 循环式蒸发器的工作情况 a）重力供液系统 b）液泵供液系统 1-气液分离器 2-循环式蒸发器 3-供液阀 4-液泵 循环式蒸发器的优点在于蒸发器管道内表面能始终完全润湿，表面传热系数很高。但体积较大，制冷剂充注量较多。三、其他换热器三、其他换热器 这类换热器用于提高制冷装置工作效率，或用于较低蒸发温度的制冷系统，这类换热器的两种传热介质都是制冷剂。这类换热器包括回热器、中间冷却器、冷凝蒸发器等。1.回热器 回热
17、器一般是指氟利昂制冷装置中的气-液热交换器，它的主要作用是使进入热力膨胀阀前的液体得到必要的过冷，以减少闪发气体产生，保证节流效果的正常发挥。同时还可使回气达到过热状态后进入压缩机，以防止压缩机液击故障。由于回热器中是相同介质的气-液进行热交换，根据制冷装置的容量大小不同，有盘管式、套管式、液管与回气管焊接式几种结构型式。盘管式回热器均采用壳内盘管结构，如图4-13所示。其外壳采用无缝钢管，盘管用铜管绕制而成，制冷剂液体在管内流动，蒸气在管外横掠流过盘管螺线管族。进气出液进液出气123图 4-13 盘管式回热器结构 1-壳体 2-盘管 3-进、出气接管及法兰 2.中间冷却器 它是两级压缩制冷装
18、置的关键设备，用于同时冷却低压级压缩机的排气和高压制冷剂液体，使之获得较大的过冷度。中间冷却器内具有的压力称做中间压力，该压力下制冷剂液体保持一定的液面高度。其结构见图4-14。低压压缩机排气经顶部的进气管直接通入氨液中，被冷却后与所蒸发的氨气由上侧面接管送到高压压缩机的吸气侧。用于冷却高压氨液的盘管置于中间冷却器底部的氨液中，其进出口一般经过下封头伸到壳外。进气管上部开有一个平衡孔，以防止中冷器内氨液在停机后压力升高时进入低压级压缩机排气管。来自低压机的蒸气液体进安全阀压力表空气回压缩机高压缸气平衡管液面液平衡管液位计放油液进液出图 4-14 中间冷却器结构（氨用）3.冷凝-蒸发器 它既是装
19、置中低温级循环的冷凝器，又是高温级循环的蒸发器。常见的结构型式有绕管式、直管式和套管式三种。（1）绕管式冷凝-蒸发器：其结构如图4-15所示，它是将一个四头螺旋型盘管绕在一个管芯上放置在一圆筒形壳体内。一般用于氟利昂复叠式(即R22/R23)系统，R22由盘管上方管口进入管内蒸发吸热，产生的蒸气由下方管口导出，R23在盘管外表面冷凝后由壳体底部排出。R22蒸气R13液体R22液体R13蒸气123图 4-15 绕管式冷凝-蒸发器结构 1-圆筒形壳体 2-盘管 3-管芯 （2）直管式冷凝-蒸发器：在结构上是将直管管族设置在壳筒内，以取代盘管式中的螺旋盘管，其型式与壳管式冷凝器基本相同。（3）套管式
20、冷凝-蒸发器：它结构简单，易于制造。但当为蛇形套管管组结构时，外形尺寸较大，所以它仅适用于小型复叠式制冷装置。四、板式换热器四、板式换热器 这种换热器早在一百多年前就已问世，直到近几年随着加工工艺水平的提高，出现了无垫片全焊接的板式换热器，才使得这种高效换热器在制冷装置中得以应用。板式换热器一般作为冷凝器、蒸发器或冷却器等，在制冷及空调用冷水机组中的应用相当普遍。水123制冷剂b)支撑点支撑点BAB向A向图 4-16 板式换热器结构及其板片型式 a）传热板片组合情况 b）板片型式 1-进出口接管 2-传热板片 3-封板-瘤形板片-水平平直波纹板片-人字形板片 由于板式换热器具有体积小、重量轻、
21、传热效率高、可靠性好、工艺过程简单、适合于批量生产，很受国内各制冷设备厂商的重视。目前已在国产模块化空调冷水机组和空气-水热泵机组等装置上批量使用。对促进我国制冷、空调事业的发展将起到重要的促进作用。第二节第二节 节流机构节流机构 节流机构是制冷装置中的重要部件之一，它的作用是将冷凝器或贮液器中冷凝压力下的饱和液体（或过冷液体），节流后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五个类型：（1）手动调节的节流机构：一般称做手动节流阀。以手动方式调整阀孔的流通面积来改变向蒸发器的供液量。其结构与一般手动阀门相似。多用于氨制冷装置。
22、（2）用于液位调节的节流机构：通常称做浮球调节阀。它利用浮球位置随液面高度变化而变化的特性控制阀芯开闭，达到稳定蒸发器内制冷剂的液量的目的。它可作为单独的节流机构使用，也可作为感应元件与其他执行元件配合使用，适用中型及大型氨制冷装置。（3）用蒸气过热度调节的节流机构：这种节流机构包括热力膨胀阀和电热膨胀阀。它通过蒸发器出口蒸气过热度的大小调整热负荷与供液量的匹配关系，以此控制节流孔的开度大小，实现蒸发器供液量随热负荷变化而改变的调节机制。主要用于氟利昂制冷系统及中间冷却器的供液量调节。（4）用电子脉冲进行调节的节流机构：在现代舒适性空调装置中，有一种以数字化测检空调舒适度(如房间内的温度、湿度
23、、气流状况、人员增减、人体衣着条件等)作为房间空气调节控制基础的新型舒适节能型空调装置。它根据检测到的房间舒适度(即PMV值大小)，相应改变压缩机转速，产生最佳舒适状态所需要的制冷(制热)量，从而有效地避免了开停调节式空调器因开停温差产生的能量浪费。（5）不进行调节的节流机构：这类节流机构如节流管（俗称毛细管），恒压膨胀阀，节流短管及节流孔等。一般在工况比较稳定的小型制冷装置（如家用电冰箱、空调器等）中使用。它具有结构简单、维护方便的特点。一、手动节流阀一、手动节流阀 手动节流阀又称手动调节阀或膨胀阀，是最老式的节流机构，其外形与普通截止阀相似。它由阀体、阀芯、阀杆、填料函、填料压盖、上盖和手
24、轮等零件组成。节流阀与截止阀的不同之处，在于它的阀芯为针型或具有V形缺口的锥体，而且阀杆采用细牙螺纹。这样当旋转手轮时，可使阀门的开启度缓慢地增大或减小，以保证良好的调节性能。123467a）123467b）5图 4-17 手动节流阀的结构 a）针形阀芯 b）V 形缺口锥体阀芯 1-手轮 2-上盖 3-填料函 4-阀体 5-阀芯 6-阀杆 7-填料压盖 二、浮球节流阀二、浮球节流阀 浮球节流阀（或称浮球调节阀）是用于具有自由液面的蒸发器（如卧式壳管式蒸发器、直立管式或螺旋管式蒸发器）的供液量的自动调节。通过浮球调节阀的调节作用，在这些设备中可以保持大致恒定的液面。同时浮球调节阀有起节流降压的作
25、用。浮球调节阀广泛使用于氨制冷装置中。可分为直通式和非直通式两种。54132（a）543（b）198651131027图 4-18 浮球调节阀 a）直通式 b）非直通式 c）非直通式管路系统 1-阀针 2-支点 3-液体连接管 4-浮子 5-气体连接管 6 进液阀 7-出液阀 8-过滤器 9-手动节流阀 10-蒸发器 11-远距离液面指示器 直通式浮球调节阀结构比较简单，但由于液体的冲击作用引起壳体内液面波动较大，使调节阀的工作不太稳定，而且液体从壳体流入蒸发器，是依靠静液柱的高度差，因此液体只能供到容器的液面以下。非直通式浮球调节阀工作比较稳定，而且可以供液到蒸发器的任何部位。三、热力膨胀阀
26、三、热力膨胀阀 热力膨胀阀属于一种自动膨胀阀，又称热力调节阀或感温调节阀，是应用最广的一类节流机构。它是利用蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度调节阀孔开度以调节供液量的，故适用于没有自由液面的蒸发器，如干式蒸发器、蛇管式蒸发器和蛇管式中间冷却器等。根据热力膨胀阀内膜片下方引入蒸发器进口或出口压力，分为内平衡式或外平衡式两种。1.热力膨胀的工作原理 内平衡式热力膨胀阀由感温包、毛细管、阀座、膜片、顶杆、阀针及调节机构等构成。膨胀阀是接在蒸发器的进液管上，感温包中充注有的工质与系统中制冷剂相同，感温包设置在蒸发器出口处的管外壁上。1234567891011121314图 4-20 内平衡式热力膨胀阀结构
27、 1-气箱座 2-阀体 3、13-螺母 4-阀座 5-阀针 6-调节杆座 7-填料 8-阀帽 9-调节杆 10-填料压盖 11-感温包 12-过滤网 14-毛细管 由于过热度的影响，其出口处温度t1与蒸发温度t0之间存在着温差tg，通常称做过热度过热度。感温包感受到t1后，使整个感应系统处于t1对应的饱和压力pb。该压力通过毛细管传到膜片上侧，在膜片侧面施有调整弹簧力pT和蒸发压力p0，三者处于平衡时有pb=pT+p0。进液234AB出气（b）（a）5膜片pbpopTtopbtpTpbpo图 4-21 内平衡式热力膨胀阀工作原理图 1-弹性金属膜片 2-阀芯 3-弹簧 4-调节杆 5-感温包
28、从热力膨胀阀的工作原理可以看出，其阀芯的调节动作来源于pb=p1+p0。而在膜片上下侧的压力平衡是以蒸发器内压力p0作为稳定条件，所以称之为内平衡式热力膨胀阀。在许多制冷装置中，蒸发器的管组长度较大，从进口到出口存在着较大的压降p0，造成蒸发器进出口温度各不相同，p0不是一个固定值。即在这种情况下若使用上述内平衡式热力膨胀阀，则会因蒸发器出口温度过低而造成pbpT+pw时，表示蒸发器热负荷偏大，出口过热度偏高，膨胀阀流通面积增大，使制冷剂供液量按比例增大。反之按比例减小。2.热力膨胀阀的选择与使用热力膨胀阀的选择与使用 1.为了稳定蒸发器的工作，在确定热力膨胀阀容量时，一般应取蒸发器热负荷的1
29、.21.3倍。2.为了保证感温包采样信号的准确性，当蒸发器出口管径小于22mm时，感温包可水平安装在管的顶部；当管径大于22mm时，则应将感温包水平安装在管的下侧方45o的位置，然后外包绝热材料。绝对不可随意安装在管的底部。也要注意避免在立管，或多个蒸发器的公共回气管上安装感温包。3.外平衡式热力膨胀阀的外平衡管应接于感温包后约100mm处，接口一般位于水平管顶部，以保证调节动作的可靠性。4.为了使热力膨胀阀节流后的制冷剂液体均匀地分配到蒸发器的各个管组，通常是在膨胀阀的出口管和蒸发器的进口管之间设置一种分液接头。6管81（a）（b）（c）（d）（e）（f）图 4-24 几种压降型分液头结构
30、四、热电膨胀阀和电子脉冲式膨胀阀四、热电膨胀阀和电子脉冲式膨胀阀 1.热电膨胀阀 热电膨胀阀也称电动膨胀阀。它是利用热敏电阻的作用来调节蒸发器供液量的节流装置。热敏电阻膜室加热量膜的运动 阀孔大小供液量变化。热电膨胀阀具有结构简单、反应速度快的优点。为了保证良好的控制性能，热敏电阻需要定期更换。热敏电阻热电膨胀阀蒸发器电源膜片进液图 4-25 热电膨胀阀 98765432113121110图 4-26 电子脉冲式膨胀阀的结构 1-进液管 2-阀孔 3-阀体 4-出液管 5-丝套 6-转轴（阀芯）7-转子 8-屏蔽套 9-尾板 10-定位螺钉 11-限位器 12-定子线圈 13-导线 2.电子脉
31、冲式膨胀阀 由步进电动机、阀芯、阀体、进出液管等主要部件组成。在制冷装置运行过程中，由传感器取到实时信号，输入微型计算机进行处理后，转换成相应的脉冲信号，驱动步进电动机获得一定的步距角，形成对应的阀芯上升或下降的移动距离，得到合适的制冷剂在阀孔的流通面积和与热负荷变化相匹配的供液量，实现装置的高精度能量调节。由于变流量调节时间以秒计算，可以有效地杜绝超调现象发生。对于一些需要精细流量调节的制冷装置，采用此种膨胀阀，可以得到满意可靠的高效节能效果。三、毛细管三、毛细管 毛细管又叫节流管，其内径常为0.55mm，长度不等，材料为铜或不锈钢。由于它不具备自身流量调节能力，被看作为一种流量恒定的节流设
32、备。毛细管节流是根据流体在一定几何尺寸的管道内流动产生摩阻压降改变其流量的原理，当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。在制冷系统中取代膨胀阀作为节流机构。50454035302520151050-10-20-30温度23压力121节流管长度/m1086420压力123456试验条件：节流管内径1.07mm管长5.5m/10 kPa2温度/图 4-29 制冷剂（氟利昂）在毛细管中流动时的压力与温度分布特性 80006000400030002000100080060040030020010020010080604030201086430.40.6 0.8 1.00.
33、5 2.03.0400030002000150010008006004003002001501008060100806040302010864322.0di=2.21.81.61.41.21.00.90.80.70.6ABCL/m图 4-30 R22、R12 毛细管初步选择曲线图 设计用毛细管节流的制冷系统时应注意：设计用毛细管节流的制冷系统时应注意：（1）系统的高压侧不要设置贮液器，以减少停机时制冷剂迁移量，防止启动时发生“液击”。（2）制冷剂在充注量应尽量与蒸发容量相匹配。必要时可在压缩机吸气管路上加装气液分离器。（3）对初选毛细管进行试验修正时，应保证毛细管的管径和长度与装置的制冷能力相
34、吻合，以保证装置能达到规定的技术性能要求。（4）毛细管内径必须均匀。其进口处应设置干燥过滤器，防止水分和污物堵塞毛细。第三节第三节 辅助设备辅助设备 蒸气压缩式制冷装置中，除制冷压缩机及各种用途的换热器和节流机构外，还需要一些辅助设备来完善其技术性能，并保证其可靠的运行。它们是制冷剂的贮存、净化和分离设备、润滑油的分离及收集设备等。一、润滑油的分离及收集设备一、润滑油的分离及收集设备 制冷机工作时需要润滑油在机内起润滑、冷却和密封作用。系统在运行过程中润滑油往往随压缩机排气进入冷凝器甚至蒸发器，使它们的传热效果降低，影响整个制冷装置技术性能的发挥。（一）油分离器（一）油分离器 将制冷压缩机排出
35、的高压蒸气中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行。根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，高压蒸气中的油粒在重力作用下得以分离。一般气流速度在1m/s以下，就可将蒸气中所含直径在0.2mm以上的油粒分离出来。通常使用的油分离器有惯性式、洗涤式、离心式和过滤式等四种。图4-31为惯性式油分离器。气态制冷剂进入壳体以后，流速突然下降并改变气流运动方向，将其中携带的润滑油分离下来集于底部，靠浮球阀或手动阀排回制冷压缩机的曲轴箱。6214537图 4-31 惯性式油分离器 1-进口 2-出口 3-滤网 4-手动阀 5-浮球阀 6-回油阀 7-壳体 图4-32是洗涤式油分离器，适用于氨制冷系统。
36、它是由进气管、出气管、进液管、伞形罩和放油管等组成。进液管至少应比冷凝器的出液管低200300mm，以便氨液可借重力流入油分离器，保证其中液面有一定高度。放油进液进气出气图 4-32 洗涤式油分离器 图4-33是滤过式油分离器，它是一种高效油分离器。这种油分离器的壳体内装有滤层，滤层的充填物可以是小瓷环、金属丝网或金属切屑，其中以编织的金属丝网为最佳。出气进气放油图 4-33 滤过式油分离器 图4-34是离心式油分离器，它的分油效率也很高，多用于制冷量较大的系统。高压气态制冷剂沿切线方向进入油分离器以后，经螺旋状隔板自上向下旋转流动，借离心力作用将滴状润滑油甩到壳体壁面，聚积成较大的油滴，下沉
37、到分离器的底部。出气进气图 4-34 离心式油分离器（二）集油器（二）集油器 对于氟利昂制冷系统，油分离器分离出的润滑油一般都是通过分离器下部的手动阀或浮球式自动放油阀直接送回压缩机的曲轴箱。而在氨制冷系统中，除了油分离器以外，冷凝器、贮液器和蒸发器等设备的底部均积存有润滑油，为了收集和放出这些润滑油，应装置集油器。集油器为钢板制成的筒状容器，其上部设有进油管、放油管、回气管和压力表接管等，如图4-35。目前生产的集油器有三种规格，其直径分别为150、200和300mm。制冷量小于250300kW，采用直径150mm者；制冷量大于600700kW，采用直径300mm者。出气进油放油图 4-35
38、 集油器 二、制冷剂的贮存及分离设备二、制冷剂的贮存及分离设备 贮液器俗称贮液筒，用于贮存制冷剂液体。按其功能分高压贮液器和低压贮液器两种。1.高压贮液器 用途是贮存高压液体，设置在冷凝器之后，保证制冷系统在冷负荷变化时制冷剂供液量调节的需要。也有利于减少定期检修时向系统补充制冷剂的次数。图 4-36 高压贮液器 放油管支架备用接口容积0.262.5适用液位计进液阀平衡管压力表安全阀出液阀放空气阀N-N120图4-36 高压贮液器 图 4-37 贮液器与冷凝器的连接 冷凝器出液充液贮液器均压管大于200mm图4-37 贮液器与冷凝器的连接 高压贮液器的容量应该满足下列的几个条件：（1）高压贮液
39、器的容量一般应能收容系统中全部充液量。（2）在有多台蒸发器时，高压贮液器的容量可为最大蒸发器的充液量与贮液器中正常液量之和。（3）为了防止温度变化时，因热膨胀，造成危险，贮液器的贮存量不应超过贮液器本身容积的80%。2.低压贮液器 这种设置在低压侧的贮液器，一般用于大型氨制冷装置中，如氨泵循环的冷藏库等。结构与高压贮液器基本相同，仅仅是工作压力较低。其用途除氨泵供液系统中贮存进入蒸发器前的低压液体之外，还有专供蒸发器融霜或检修时用于排液；或用于贮存低压回气经气液分离器分离出来的氨液。一般，低压贮液器的存液量应不少于氨液泵每小时循环量的30%，其最大允许存贮量为筒体容积的70%。（二）气液分离器
40、（二）气液分离器 卧式壳管型满液式蒸发器的上部一般设有集气包，可以起到气液分离的作用，若满液式蒸发器本身没有气液分离装置时，在蒸发器出口应设置气液分离器，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，以防止压缩机发生湿压缩或液击现象。图 4-38 氨液分离器 放油氨液氨液氨气出气接安全阀接压力表接均压管接液位指示器图4-38 氨液分离器三、制冷剂的净化设备三、制冷剂的净化设备 由于系统渗入空气或润滑油分解等，制冷系统中总会有不可凝气体（主要是空气）存在，这些气体在冷凝器表面附近聚集，形成气膜热阻，降低了冷凝器的传热效果，引起压缩机排气压力和排气温度的升高，致使制冷机的耗功
41、率增加，制冷量降低。压力越高，温度越低，气态制冷剂与空气混合物中空气的质量百分比越大。也就是说，在高压条件下放空气时，损失的制冷剂最少。不凝性气体分离器就是保证在高压和低温条件下放空气的设备。如何既放出不可凝气体而又能减少制冷剂的损失呢？不凝性气体分离器实际上是个冷却设备。分离器圆形筒体为钢板卷焊制成，内装有冷却盘管，外敷保温层，其工作原理如图4-39。图 4-39 不凝性气体分离器工作原理 1-冷凝器 2-贮液器 3-不凝性气体分离器 4-玻璃容器 5-放空气阀 6-蒸发盘管 7-温度计 8-出气阀 9、10、11、13、14-阀门 15-膨胀阀 7839101564121113142图4-
42、39 不凝性气体分离器工作原理1-冷凝器 2-贮液器 3-不凝性气体分离器 4-玻璃容器 5-放空气阀 6-蒸发盘管 7-温度计 8-出气阀 9、10、11、13、14-阀门 15-膨胀阀 最后还要指出，采用开启式制冷压缩机，尤其是经常处于低温和低于大气压力下运行的制冷系统，都应该装设不凝性气体分离器。对于空气调节用全封闭或半封闭制冷压缩机，一般可不装设不凝性气体分离器。（二）过滤器和干燥器（二）过滤器和干燥器 1.过滤器 制冷压缩机的进气口应装有过滤器，以防止铁屑、铁锈等污物进入压缩机，损伤阀片和气缸。膨胀阀等各种调节控制用阀类前也应安装过滤器，以防止污物阻塞阀孔或破坏阀芯的严密性。氨过滤器
43、为23层钢丝网，网孔为0.4mm；氟利昂过滤器则采用铜丝网，滤气时的网孔为0.2mm，滤液时网孔为0.1mm。气态制冷剂通过滤网的速度为11.5m/s，液体通过滤网的速度应小于0.1m/s。2.干燥器 制冷系统中不但有污物，还会有水分，这是由于系统干燥不严格以及制冷剂不纯（含有水分）。水能溶解于氟利昂制冷系统中，它的溶解度与温度有关，温度下降，水的溶解度就小。含有水分的制冷剂在系统中循环流动，当流至膨胀阀孔时，温度急剧下降，其溶解度相对降低，于是一部分水分被分离出来停留在阀孔周围，并且结冰堵塞阀孔，严重时不能向蒸发器供液，造成故障。同时，水长期溶解于制冷剂中会分解而产生盐酸等，不但腐蚀金属，还
44、会使冷冻油乳化，因此要利用干燥器将制冷剂的水分吸附干净。滤网干燥剂进液出液图 4-40 干燥过滤器 四、安全设备与观察镜四、安全设备与观察镜 制冷系统中常用的安全设备有安全阀、熔塞和紧急泄氨器等。（一）安全阀 图4-41为微启式弹簧安全阀。当压力超过规定数值时，阀门自动开启，将制冷剂排出系统。图 4-41 安全阀 图4-41 安全阀 （二）熔塞 采用不可燃的制冷剂（如氟利昂）时，对于小容量的制冷系统或不满1m3的压力容器，可采用熔塞代替安全阀。图4-42为熔塞的构造，其中低熔点合金的熔化温度一般在75以下。熔塞一般安装在冷凝器上，为了防止制冷压缩机高温排气对其影响，安装位置应适当考虑，但以安装
45、在气态部分为宜。低熔点合金熔塞铜垫片图 4-42 熔塞（三）紧急泄氨器 图4-43为紧急泄氨器的构造示意图。其顶部为直径32mm的氨液入口，侧面为直径32mm的给水管入口，可与消防水管或自来水管相通。氨液自来水泄水紧急泄氨器（四）观察镜（四）观察镜 观察镜又称视镜，在制冷装置的某些关键部位（如蒸发器入口，油分离器出口，贮液器等）装上它，用以指示制冷装置管路中制冷剂液体流动情况、回油状况及液位状况。1.液位观察镜，常用于贮液器液位及压缩机曲轴箱油位观察，有时一台压缩机曲轴箱装上、下两只液位观察镜，以观察高低液位，结构很简单。2.液流观察镜，如图4-44所示，常用于管路中制冷剂液体或油分离器回油流
46、动状态的观察。有时，在液流观察镜中心装有一个能指示制冷剂中含水量的纸质圆芯，根据颜色的差别，可直接知道制冷剂中的含水程度。612354图 4-44 液体观察镜 1-壳体 2-管接头 3-纸质圆芯 4-芯柱 5-观察镜 6-压环 第四节第四节 制冷机组制冷机组 制冷机组就是将制冷系统中的部分设备或全部设备组装在一起，成为一个整体。这种机组结构紧凑，使用灵活，管理方便，而且占地面积小，安装简便，其中有些机组只需连接水源和电源即可。制冷机组已成为目前制冷设备的重要发展方向。常用的制冷机组有压缩-冷凝机组，冷水机组，单元式空调机组，热泵机组等。一、压缩一、压缩-冷凝机组冷凝机组 压缩-冷凝机组是将压缩
47、机、冷凝器等组成一个整体，它可与节流机构及各种类型的蒸发器组成制冷系统。常用作冷库的冷源。二、冷水机组二、冷水机组 直接为空调工程提供冷冻水的制冷机组，简称为冷水机组，它们多数采用氟利昂为工质，下面分别介绍几种常用的压缩式空调用冷水机组。1.活塞式冷水机组 冷水机组中以活塞式压缩机为主机的称为活塞式冷水机组。活塞式冷水机组的压缩机、蒸发器，冷凝器和节流机构等设备，都组装在一起，安装在一个机座上，其连接管路已在制造厂完成了装配，因此用户只需在现场连接电气线路及外接水管（包括冷却水管路和冷冻水管路），并进行必要的管道保温，即可投入运转。根据机组配用冷凝器的冷却介质的不同，活塞式冷水机组又可分为水冷
48、和风冷的两种。根据机组所配压缩机的数量不同，又可分为单机头活塞式冷水机组和多机头活塞式冷水机组。活塞式冷水机组具有结构紧凑、占地面积小、安装快、操作简单和管理方便等优点。23415冷却水冷媒水图 4-45 活塞式冷水机组外形 1-冷凝器 2-气液热交换器 3-电动机 4-压缩机 5-蒸发器 12387654制冷剂（高压）制冷剂（低压）冷却水冷媒水图 4-46 活塞式冷水机组系统 1-压缩机组 2-冷凝器 3-冷却水塔 4-干式蒸发器 5-热力膨胀阀 6-电磁阀 7-气液热交换器 8-干燥过滤器 383.7349.8290.7279.0制冷量（kW）8482807876747270156789轴
49、功率（kW）冷却水出水温度273237冷却水出水温度373227图 4-47 活塞式冷水机组性能曲线 2.螺杆式冷水机组 以各种型式的螺杆式压缩机为主机的冷水机组，称为螺杆式冷水机组。它是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、油泵、电气控制箱以及其它控制元件等组成的组装式制冷系统。螺杆式冷水机组具有结构紧凑、运转平稳、操作简便、冷量无级调节、体积小、重量轻及占地面积小等优点。17131714151618541710加油98水76221充氧冷却水图 4-48 LSLGF500 型螺杆式冷水机组制冷系统 1-冷凝器 2-节流阀 3-蒸发器 4-吸气过滤器 5-螺杆式压缩机 6-油分离器 7
50、-油冷却器 8-油压调节阀 9-油粗滤器 10-油泵 11-油精滤器 12-四通阀 13-四通电磁阀 14、18-油温控制器 15-精滤器前后压差控制器 16-油压差控制器 17-高低压力控制器 3.离心式冷水机组 以离心式制冷压缩机为主机的冷水机组，称为离心式冷水机组。目前使用有单级压缩离心式冷水机组和两级压缩离心式冷水机组。离心式冷水机组适用于大中型建筑物，如宾馆、剧院、办公楼等舒适性空调制冷，以及纺织、化工、仪表、电子等工业所需的生产性空调制冷，也可为某些工业生产提供工艺用冷水。987634521 图4-49 离心式冷水机组外形1-压缩机 2-冷凝器 3-蒸发器 4-滤油器 5-油冷却器
