原理
單級蒸汽壓縮制冷系統,是由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和節流閥四個(gè)基本部件組成。它們之間用管道依次連接,形成一個(gè)密閉的系統,制冷劑在系統中不斷地循環(huán)流動(dòng),發(fā)生狀態(tài)變化,與外界進(jìn)行熱量交換。其工作過(guò)程如圖1所示。
液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后,汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱,冷凝為高壓液體、經(jīng)節流閥節流為低壓低溫的制冷劑、再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化,達到循環(huán)制冷的目的。這樣,制冷劑在系統中經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節流四個(gè)基本過(guò)程完成一個(gè)制冷循環(huán)。
在制冷系統中,蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中必不可少的四大件,這當中蒸發(fā)器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實(shí)現制冷。壓縮機是心臟,起著(zhù)吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備,將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時(shí)控制和調節流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數量,并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。實(shí)際制冷系統中,除上述四大件之外,常常有一些輔助設備,如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成,它們是為了提高運行的經(jīng)濟性,可靠性和安全性而設置的。
部件構成
空調機根據冷凝形式可分為:水冷式和空冷式兩種,根據使用目的可分為單冷式和制冷制暖式兩種,不論是哪一種型式的構成,都是由以下的主要部件組合而成的。
制冷系統主要部件有壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥(或毛細管、過(guò)冷卻控制閥)、四通閥、復式閥、單向閥、電磁閥、壓力開(kāi)關(guān)、熔塞、輸出壓力調節閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過(guò)濾器、干燥器、自動(dòng)開(kāi)閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成。
電氣系統主要部件有電機(壓縮機、風(fēng)機等用)、操作開(kāi)關(guān)、電磁接觸器、連鎖繼電器、過(guò)電流繼電器、熱動(dòng)過(guò)電流繼電器、溫度調節器、濕度調節器、溫度開(kāi)關(guān)(除霜、防止結凍等用)。壓縮機曲軸箱加熱器,斷水繼電器,電腦板及其它部件組成。
控制系統由多個(gè)控制器件組成,它們是:
制冷劑控制器:膨脹閥、毛細管等。
制冷劑回路控制器:四通閥、單向閥、復式閥、電磁閥。
制冷劑壓力控制器:壓力開(kāi)閉器、輸出壓力調節閥、壓力控制器。
電機保護器:過(guò)電流繼電器、熱動(dòng)過(guò)電流繼電器、溫度繼電器。 溫度調節器:
溫度位式調節器、溫度比例調節器。 濕度調節器:濕度位式調節器。
除霜控制器:除霜溫度開(kāi)關(guān)、除霜時(shí)間繼電器、各種溫度開(kāi)關(guān)。
冷卻水控制:斷水繼電器、水量調節閥、水泵等。
報警控制:超溫報警、超濕報警、欠壓報警及火警報警、煙霧報警等。
其它控制:室內風(fēng)機調速控制器、室外風(fēng)機調速控制器等。
制冷劑
制冷劑的種類(lèi)較多,現就氟里昂12和22作簡(jiǎn)要介紹:
氟里昂12(CF2Cl2)代號R12 氟里昂12是一種無(wú)色、無(wú)臭、透明、幾乎無(wú)毒性的制冷劑,但空氣中含量超過(guò)80%時(shí)會(huì )引起人的窒息。 氟里昂12不會(huì )燃燒也不會(huì ),當與明火接觸或溫度達到400℃以上時(shí),能分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣(COCl2)。 R12是應用較廣泛的中溫制冷劑,適用于中小型制冷系統,如電冰箱、冰柜等。 R12能溶解多種有機物,所以不能使用一般的橡皮墊片(圈),通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。
氟里昂22(CHF2Cl)代號R22 R22不燃燒也不,其毒性比R12稍大,水的溶解度雖比R12大,但仍可能使制冷系統發(fā)生"冰塞"現象。 R22能部分地與潤滑油互相溶解,其溶解度隨著(zhù)潤滑油的種類(lèi)及溫度而改變,故采用R22的制冷系統必須有回油措施。
R22在標準大氣壓力下的對應蒸發(fā)溫度為-40.8℃,常溫下冷凝壓力不超過(guò)15.68×105 Pa,單位容積制冷量與比R12大60%以上。在空調設備中,大都選用R22制冷劑。
R23作為廣泛使用的超低溫制冷劑,由于HFC-23 良好的綜合性能,使其成為一種非常有效和安全的CFC-13(R13、R-13、Freon 13、氟利昂-13)和R-503的替代品,主要應用于環(huán)境試驗箱/設備(冷熱沖擊試驗機)、凍干機/冷凍干燥機、超低溫冰箱或冷柜、血庫冰箱、生化試驗箱等深冷設備中(包括科研制冷、醫用制冷等),多見(jiàn)用于這些復疊式制冷系統的低溫級。三氟甲烷同時(shí)還可用作氣體滅火劑,是哈龍1301的理想替代品,具有清潔、低毒、滅火效果好等特點(diǎn)。
R134a作為使用廣泛的中低溫環(huán)保制冷劑,由于HFC-134a良好的綜合性能,使其成為一種非常有效和安全的CFC-12的替代品,主要應用于在使用R12制冷劑的多數領(lǐng)域,包括:冰箱、冷柜、飲水機、汽車(chē)空調、中央空調、除濕機、冷庫、商業(yè)制冷、冰水機、冰淇淋機、冷凍冷凝機組等制冷設備中,同時(shí)還可應用于氣霧推進(jìn)劑、醫用氣霧劑、殺蟲(chóng)藥拋射劑、聚合物(塑料)物理發(fā)泡劑,以及鎂合金保護氣體等。
R141b是一種高純度液體,在塑料泡沫領(lǐng)域中具有廣泛的應用。由于其所具有的低氣相導熱系數等優(yōu)良性質(zhì),同時(shí)與CFC-11相比,HCFC-141b對大氣臭氧層的破壞是相當于CFC-11的十分之一,因而被選定為全鹵代的氟氯碳化合物的一種理想替代物。HCFC-141b可作清洗劑和發(fā)泡劑,替代CFC-11和CFC-113
R142作為制冷劑,發(fā)泡劑、生產(chǎn)偏氟乙烯、溫度控制器介質(zhì)及航空推進(jìn)劑的中間體,還用作化工原料。
R290 用作感溫工質(zhì);優(yōu)級和一級R290 可用作制冷劑替代R22、R502,與原系統和潤滑油兼容,用于中央空調、熱泵空調、家用空調和其它小型制冷設備,也可以用于金屬氧割氣。
R404a是一種對臭氧層不起破壞作用的混合制冷劑。它是應用在商用制冷系統領(lǐng)域的R-502與R-22的長(cháng)期替代品。R-404a廣泛適用于超市冷凍柜、冷庫、陳列柜、運輸冷凍、制冰機等領(lǐng)域。
R406A混合制冷劑 由 HCFC-22 ,HCFC-142b 和R-600a 混合而成,在常溫下是無(wú)色氣體,在自身壓力下是無(wú)色透明液體,是R500,R12的替代品,在環(huán)保、節能及制冷容積等方面均優(yōu)于R12,可以直接替代R12,不過(guò)耗電量會(huì )增加18%。
R407c是一種對臭氧層不起破壞作用的混合制冷劑。由于它的性能與HCFC-22非常接近,它被應用于制冷系統領(lǐng)域的HCFC-22的長(cháng)期替代,使用于各種空調系統和非離心式制冷系統。,R-407c廣泛適用于家用空調,中小型商用家調,客車(chē)空調,火車(chē)空調等。
R409A屬于HCFC類(lèi)制冷劑由制冷劑R22, 制冷劑R124 和制冷劑R142b混合而成,在常溫下為無(wú)色氣體,在自身壓力下為無(wú)色透明液體,是R12的替代品,用于固定容積式空調及制冷系統如輕便式冰箱、飲料機、自動(dòng)售賣(mài)機及超市制冷系統。在多數整體式及封閉聯(lián)結式系統中無(wú)需更換潤滑油。
R410A:是一種新型環(huán)保制冷劑,不破壞臭氧層,工作壓力為普通R22空調的1.6倍左右,制冷(暖)效率更高。 提高空調性能,不破壞臭氧層。R410A新冷媒由兩種準共沸的混合物而成,主要有氫,氟和碳元素組成(表示為hfc),具有穩定,無(wú)毒,性能優(yōu)越等特點(diǎn)。同時(shí)由于不含氯元素,故不會(huì )與臭氧發(fā)生反應,既不會(huì )破壞臭氧層。另外,采用新冷媒的空調在性能方面也會(huì )又一定的提高。R410A是目前為止國際公認的用來(lái)替代R22的的冷媒,并在歐美,日本等得到普及。
R417A混合制冷劑 由 HFC-143、HFC-125和R600混合而成,在常溫下呈無(wú)色氣體,在自身壓力下呈無(wú)色透明液體, R417A 能與現有的冷凍油互溶,適合典型的 R22 直接膨脹(DX)系統使用。它與 R22 的操作壓力和效能十分接近,是代替 R22 的長(cháng)遠解決方案,而不需要對設備和系統進(jìn)行改動(dòng),適用于各種使用 R22 的空調和冷凍機組。
R433b的熱工性能與R22相近,所以對于R22的制冷系統無(wú)須變更,可直接充裝到R22制冷系統中,達到同樣的制冷效果,并與各類(lèi)潤滑油有良好的相容性。
R436a 的熱工作性能與R134相近,所以對R134的制冷系統無(wú)須變更,與R134a的潤滑油兼容性良好,可直接充至R134a 制冷系統中。
R502是一種低溫制冷工質(zhì),具有冷凍容量高、致冷速度快的優(yōu)異制冷性能。主要用途:可作為食品陳列、食品貯藏、制冷、冰淇淋、冰箱、低溫冰箱以及代溫冷凍壓縮機用致冷劑。 由R125 /制冷劑R143制冷劑混合而成,是一種不破壞臭氧層的環(huán)保制冷劑。多用于中 / 低溫商用制冷系統。 是R-502制冷劑的長(cháng)期替代品(HFC類(lèi)物質(zhì)),ODP值為零,不含破壞臭氧層的物質(zhì)。 由于R507制冷劑的制冷量及效率與R502非常接近,并且具有優(yōu)異的傳熱性能和低毒性,因此R507比其他的R-502的替代物更適合中低溫冷凍領(lǐng)域應用。
R507和R404A一樣是用于替代R502的環(huán)保制冷劑,但是R507通常能比R404A達到更低的溫度。R507適用于中低溫的新型商用制冷設備(超市冷凍冷藏柜、冷庫、陳列展示柜、運輸)、制冰設備、交通運輸制冷設備、船用制冷設備或更新設備,適用于所有R502可正常運作的環(huán)境。 主要用作超低溫致冷劑,與F22組成的制冷系統用于-80~-120℃的超低溫制冷裝置。也用作泡沫塑料的發(fā)泡劑,作制冷劑替代R12。