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制冷装置笔记整理 本文简介：制冷装置笔记整理第七章制冷装置概述第一节制冷装置概念制冷设备（系统）和用冷、耗冷设备组合。实现制冷循环压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程的设备、配件和管道等相互连接而组成的一个整体。（机械压缩式），这种定义有失偏颇。应为：提供冷量或产生冷量并且重点研究使用,消耗冷量的系统。一、常见制冷装置分类1、冷冻冷
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制冷装置笔记整理
第七章
制冷装置概述
第一节
制冷装置概念
制冷设备（系统）和用冷、耗冷设备组合。
实现制冷循环压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程的设备、配件和管道等相互连接而组成的一个整体。（机械压缩式），这种定义有失偏颇。
应为：提供冷量或产生冷量并且重点研究使用,消耗冷量的系统。
一、常见制冷装置分类
1、冷冻冷藏装置(冰箱、冰柜、冷藏箱、冷柜、冷库、冷藏汽车、冷藏列车、冷藏船、平板冻结器、流床式冻结设备)
2、空调用制冷装置（户式空调、中央空调、洁净空调）
3、试验用制冷装置（低温试验箱、高低温环境试验装置、植物生长环境试验装置）
4、工业与工程用制冷装置：蒸发器与生产设备合为一体。（冻土施工、人工冰场及溜冰场）
二、各种不同分类方式
按制冷剂分类：氨、氟利昂、空气、其他
氟利昂制冷系统：CFC
HCFC
HFC类物质。
其他工质制冷系统：CO2
H2O
CH化合物等天然工质
按制冷原理分类：
机械蒸汽压缩式、吸收式、蒸汽喷射式、热电式、吸附式
按蒸发器供液方式分类：
直接膨胀供液（直流式供液）
重力供液制冷系统
液泵供液
直接供液：利用冷凝压力和蒸发压力的压差，将液态制冷剂经节流阀降压后直接送入蒸发器。
直接供液优缺点：
优点：供液方式简单，不消耗其它动力；
缺点：供液量调节困难，尤其是当冷间负荷发生剧烈变化时，就会出现供液过多或过少的现象。
供液过少：制冷量不足，物体降温慢
供液过多：压缩机的湿冲程
适用范围：氟系统，由于氟系统使用热力膨胀阀和回热器，能较好地调节供液量和防止湿冲程
重力供液：这种方式必须在蒸发器的上方（冷间外）设立一个氨液分离器，使两者之间形成一定的液位差，为低压液体进入蒸发器提供动力。
重力供液优缺点：
优点：1.蒸发器的供液和回气都要经过氨液分离器，这样就将节流后产生的闪发气体和回气携带的液滴分离掉，让液体进入蒸发器，提高传热效果。
2.让气体回到压缩机，可避免湿冲程。
3.与直接供液相比，重力供液更安全可靠。
缺点：1.动力小，液态工质的流速慢，放热系数小；
2.需要为氨液分离器建造专门的阁楼而增加基建投资；
3.因为管道存在阻力，而使供液回路的总长受到限制。
适用范围：小型氨制冷系统。
液泵供液：主要用低压循环桶代替氨液分离器和用氨泵供液。
液泵供液优缺点：
优点：1.低压循环桶不必放置很高，只要桶内液面高度满足氨泵的吸入压力即可，供液回路可以更长。
2.制冷剂流量大，流速高，改善蒸发器的换热。比直接供液25％～30％；比重力供液高10％
缺点：耗功，系统管径较大。制冷系统动力增加1%～1.5%；
适用范围：大中型冷库，人工冰场等
第二节
制冷装置系统及冷却方式
一、分类
1．自然对流制冷剂直接蒸发冷却
2．强制对流制冷剂直接蒸发冷却
3．自然对流载冷剂间接冷却
4．强制对流载冷剂间接冷却
二、制冷装置的冷却方式
制冷剂直接蒸发冷却
自然对流
载冷剂间接冷却
强制对流
自然对流制冷剂直接蒸发冷却：
系统比较简单、节能
蒸发器安装在用冷场合，利用制冷剂的蒸发来直接冷却用冷场合的空气，通过空气再去冷却被冷却物体。
整个用冷场合的空气流动是由于蒸发器周围的空气被冷却以至于温度降低、密度变大后引起的。
强制对流制冷剂直接蒸发冷却：
与前面的不同之处在于：用冷场合的空气通过风机的作用强制流过蒸发器，并在用冷场合内循环流动。
优点：换热系数高，总传热温差小，蒸发器换热面积小，制冷剂冲注量小，金属消耗量小，温度场均匀，冷却速度快。
缺点：冷却物品的干损耗；
风机耗能，又将耗能转变为热量增加了蒸发器的负荷。
适用：间冷式冰箱，冷藏汽车，冷藏船，冷库冻结间等。
在制冷系统规模较大，用冷场合比较分散的情况下，采用制冷剂蒸发冷却物体，必然会导致如下状况：
制冷剂循环管路长，制冷剂外泄的可能性增大；
自然对流载冷剂间接冷却：
优点：减少制冷剂泄露的可能性；
具有一定的蓄冷能力；
温度调节方便；
缺点：冷损大（传热级数多）；
泵功耗；系统稍复杂
强制对流载冷剂间接冷却：
优点：提高了冷却盘管的传热性能，温度场分布均匀
缺点：冷损大（传热级数多）；
泵功耗，风机功耗；系统稍复杂
干损耗。
三、制冷装置融霜系统
结霜原因及霜的危害：
制冷装置中蒸发器的外壁面温度低于0℃，该表面就会接霜。（水蒸气）
危害：传热系数下降，制冷量下降，功耗增加。
统计数据：钢管，霜层厚度＝蒸发器管壁厚度，霜层热阻比钢管热阻大94～443倍（视久积还是新积而定）。
强制对流：如冷风机多用肋片管，接霜时，不但传热热阻增大，而且使空气流动阻力增大。
除霜的方法及各自优缺点、适用场合：
1．扫霜、水冲霜、
2．制冷剂过热气体融霜（热气融霜、反循环融霜）、
3．制冷剂过热气体和水结合融霜、
4．用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜
（1）扫霜、水冲霜
扫霜：
不停机：不彻底，库温影响不是太大，劳动强度大。
停机：较彻底，影响库温和生产，强度大。
水冲霜：较简单。控制水温25℃。
不停机：影响库温不是太大，防止水对冷库的危害。
停机：影响库温和生产
（2）制冷剂过热气体融霜和水结合融霜
来自压缩机的过热蒸汽通过接霜的蒸发器（相当于冷凝器，制冷剂由气态变为液态，放热给蒸发器外表面），使冰霜与蒸发器脱开，然后淋水，可以把霜除掉。
停水后，利用制冷剂过热蒸汽“烘干”蒸发器外表面（以免结冰）。
特点：速度快，效果好，操作复杂。
适用：大型及中型制冷装置，一机多库。常用在制冷剂直接蒸发冷却系统。
（3）电热融霜
电热融霜：在蒸发器下面装电热器，一般适用单个库房或小型制冷装置。
载冷剂系统多采用该形式。
用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜虽然结构简单，易于实现自动化，但要耗费电能，温度容易波动。
载冷剂间接冷却系统的热盐水融霜
总结：
电热融霜与热气融霜系统的根本不同点：
1．耗能方式；
2．被融霜的蒸发器内部制冷剂相变情况不同：热气融霜的蒸发器内制冷剂是被冷却，由气态变为液态，要注意排液或防止压缩机的液击。
3．电热融霜的蒸发器内制冷剂却是被加热，由液态变为气态，要防止回气压力、蒸发温度和库温过高。
第八章
制冷装置的设计计算
第一节
制冷装置的设计原则
一、制冷装置设计基本原则
1．使用要求和使用条件
2．保证在一定工况范围内的稳定性
3．性能指标和经济指标优化
二、制冷装置设计的一般步骤
1．确定装置的类型和结构
2．确定设计工况、确定负荷
3．制冷系统各部件性能确定、形式与大
小的确定
4．非设计工况下的校核
三、得热量与冷负荷
得热量：进入建筑（冷间内）的热量
冷负荷：维持环境(室内、冷间内空气温度达到所要求的值而需要的冷量)需取走的热量
冷负荷一般不是恒定不变的。空调/冷库设计负荷一般指的是冷负荷的最大值。
四、冷库得热量
1．围护结构传热：包括玻璃
2．货物热（冷却、冻结、冷加工）
3．换气热（空气更换）
4．操作热（人员操作、各种设备工作发热、操作开门进气）
1）围护结构传热
室内外存在温差：
其中
第二节
冷库
一、冷库的概念
冷库是用人工的方法，达到在特定的温度和相对湿度条件下，加工和贮藏食品等物品的专用建筑。
现在通常指机械制冷冷库。是在利用良好隔热材料建筑的仓库中，通过机械制冷系统的作用，将库内的热传送到库外，使库内的温度降低并保持在有利于延长产品贮藏期的温度水平、湿度水平的一种贮藏方式。
二、分类
按其结构类别主要分：土建冷库、装配冷库、覆土冷库和山洞冷库。
装配式冷库库体为钢框架轻质预制隔热板装配结构，其承重构件多为薄壁型钢材制作。由于除地面外所有构件是按统一标准在专业工厂预制，在工地现场组装，所以施工速度快，建设周期短。
按冷藏库容量分：大型冷库（10000m3）、大中型冷库（5000~10000m3）、中型冷库（100~5000m3）、小型冷库（1000m3以下）。
三、发展
国外冷库近年来发展很快，在冷库土建方面，对单层冷库正在向预制装配化发展，砖石工程仅限于地基和混凝土地面
隔热也采用聚氨酯或聚苯乙烯预制和现场发泡两种结构；
在冷库自动控制方面，新建库实现了机器设备运行自动化；
在制冷设备方面，由于螺杆式压缩机具有操作方便、安全、易损件少、寿命长、维修方便及节能明显等特点，因此螺杆式压缩机正在逐步取代活塞式压缩机。
气调库作为特种冷库，由于型式系列化、多样化及节能上的主要特征，在国外也得到了广泛应用，并在装配化方面发展很快。
第三节
气调冷库
气调贮藏是调节气体成分贮藏的简称，英文为Controlled
Atmosphere
Storage,简称CA贮藏或称CA库，这是人为改变贮藏环境中气体成分的贮藏方法。
机械冷藏同气调贮藏相结合就是气调冷藏库，它是同时控制贮藏环境的温度、湿度、气体组成各个环境因素来贮藏物品的方法。
大气中氧气含量20.9%
氮气含量78%
二氧化碳0.03%
气调库设计参考数据如下：
1、温度：t=-2～+10℃可调，波动幅度△t＜±0.5℃；
2、相对湿度：=80～95%可调；
3、含O2量（体积分数）：2～5%可调，首次降氧时间单间960m3＜120h；
4、含CO2量（体积分数）：1.0～5%可调；
5、含乙烯量：10×10-6以下
6、气密性指标：正压测试,限度压力的半压降时间:
库内压力由300Pa降至150Pa时间≮30min
库内压力由200Pa降至100Pa时间≮20min
库内压力由100Pa降至50Pa时间≮10min
7、温湿度检测：自动控制，自动显示自动记录
三种气调控制方法：
1、普通气调贮藏法
2、机械气调（CA）贮藏法。
3、普通CA与机械气调混合法
依据制氮设备的工作原理，可以将其分为三种类型：吸附分离式制氮类型、膜分离制氮类型和燃烧降氧制氮类型。
第四节
冷藏运输与冷藏柜
合格的冷藏运输设备必须满足以下的技术要求：
（1）隔热结构要求高。车、船体的金属骨架深入隔热结构产生热桥，导致热量渗入增加，一般在深入隔热层的金属骨架处至少需要相当于50mm厚的软木隔热层，以防止表面凝水和减少冷量损耗。
（2）应有良好的防潮措施。由于装卸货物周期短，舱箱内的空气容易受到外界空气影响而使温度和湿度均上升，使冷藏室内水蒸气分压力高于隔热层内水蒸气分压力，而使水蒸气深入隔热层内。
（3）制冷装置应适应运输工具的特点。只能采用风冷冷却。
（4）负荷变化大，设计时应考虑制冷机的余量。
（5）运输式冷藏装置在重量、体积、安全性及自动化方面的要求比陆用冷藏装置要高。
一、食品冷藏链
是建立在食品冷冻工艺学的基础上，以制冷技术为手段，使易腐农产品从生产者到消费者之间的所有环节，即从原料（采摘、收购等环节）、生产、加工、运输、贮藏、销售流通的整个过程中，始终保持合适的低温条件，以保证食品的质量，减少损耗。这种连续的低温环节称为冷藏链（Cold
Chain）。
食品冷藏链由冷冻加工、冷冻贮藏、冷藏运输和冷冻销售四个方面构成。
二、陆上冷藏运输
陆上冷藏运输分为公路冷藏运输和铁路冷藏运输。
铁路冷藏车的分类
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加冰冷藏车
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机械冷藏车
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冷冻板式冷藏车
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无冷源保温车
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液氮和干冰冷藏车
三、商用冷冻冷藏柜
1．陈列柜的分类
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按销售方式分：开启式、封闭式、半封闭式及组合式。
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按压缩机放置方式分：内藏式、分体式。
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按使用温度分：冷藏式、冷冻式、双温式。
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按结构型式分：岛式、货架式、平式、组合式、拉门式、后补式。
2．岛式陈列柜、开式陈列柜和闭式陈列柜
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岛式陈列柜：指在柜的四周都可取货的陈列柜。
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开式陈列柜：通常的使用条件下，取货部位敞开，顾客能自由地接触柜内食品的陈列柜。
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闭式陈列柜：在通常的使用条件下，取货部位以门或盖关闭的陈列柜。
第五节、食品冻结装置
一、冻结
冻结就是将食品温度降低至食品汁液的冻结点以下某一指定温度，使食品中所含的水分变为冰。
国内冻结间的设计室温一般采用-23℃，目前趋向采用-30～-40℃或更低的温度。
食品冻结装置：
1、搁架式排管冻结装置
2、吹风冻结装置
3、螺旋带式冻结装置
4、平板冻结器
5、流床式冻结设备
6、其他冻结设备
二、冻干
真空冷冻干燥，简称冻干。由于物质的干燥是在真空和低温冻结状态下进行，冻结制品中的固态水分在共晶点温度以下，从真空系统中直接汽化脱水，故又名升华干燥。
真空冷冻干燥装置包括以下部分：真空冷冻干燥箱、水冷凝结器，真空系统、制冷系统、加热系统。
第九章
空调用制冷装置
一、空调装置的组成与分类
按空气处理设备的设置，空调装置可分：
（l）集中式系统：所有的空气处理设备，包括风机、冷却器、加湿器、过滤器等，都集中在一个空调机房内，通常冷、热源也是集中的。集中式的空调系统一般用于较大面积的建筑，所需冷量大，故采用容量较大的冷水机组。
（2）半集中式系统：除了有集中空调机房外，还有分散在被调房间内的冷热交换器，主要是对进入被调房间之前的由集中处理设备来的空气/冷媒水再进行一次处理。诱导器系统，风机盘管系统等均属此类。
（3）全分散式系统：这是指将空气处理设备分散在被调房间内的系统。房间空调器、汽车空调属于此类。这种系统不需要空调机房，一般也没有输送空气的长的风道。
二、中央空调系统组成
被调对象、空气处理系统、空气输送系统、空气分配系统。
三、蓄冷空调系统
按蓄冷介质的不同，大致可以分为水蓄冷系统、冰蓄冷系统及共晶盐蓄冷系统。
全部蓄冷设计模式和部分蓄冷设计模式
四、热泵
练习题：
什么是热泵？从空气源热泵、水源热泵、地源热泵中任选一种，说明其工作原理、优缺点，并简单分析其应用前景如何。
热泵：既可制冷又可制热的机组。
空气源热泵：
在夏季室内蒸发器吸收房间冷负荷制冷，而向室外空气排出热量；在冬季通过机组四通换向阀换向，室外换热器吸收空气热量，由室内换热器放热而向房间供热。
优缺点：
使用方便，应用广泛；
在冬季机组存在结霜现象，热泵机组性能下降；
热泵供热量与建筑物需热量之间有矛盾，通常需要辅助热源。
水源热泵：
在夏季室内蒸发器吸收房间冷负荷制冷，冷负荷与压缩机耗功形成的热量通过冷凝器排入水源中；在冬季通过机组四通换向阀换向，室外换热器吸收水源的热量，由室内换热器放热而向房间供热。
优缺点：
水温稳定，普遍较室外空气高；
地下水、地表水或工业废（污）水水质需处理；
回灌技术难度大。
地源热泵：
通过地埋管换热器中循环液的流动将热量带入大地（夏季），或从大地（土壤）中吸收热量（冬季），同时依靠四通换向阀换向实现房间的制冷与制热。
优缺点：
地温波动小并有延迟，机组工作条件好；
在冬夏季季冷热负荷不等的情况下存在土壤温度逐年变化的情况；
土壤导热系数小，土壤换热器面积大。
第12-13章
空调装置的冷热源选择及装置节能
1．冰箱设计的节能途径
采用高效压缩机；
两器（蒸发器、冷凝器）与压缩机、用冷场合需冷量之间合理的匹配；
减少冷量损失（加厚发泡层、改善门封结构、改进除霜方式）；
采用节能工质；
采用先进循环。
2．制冷机的选用原则
（1）应考虑建筑物全年空调负荷的变化规律及制冷机部分负荷的调节性能。合理选择机型、单机容量、台数和全年运行方式，以便提高制冷系统在部分负荷时的运行效率，从而降低年运行费用。
（2）从提供相同冷量、消耗一次能源的角度来说，电力驱动的制冷机比吸收式制冷机能耗要低。但对当地电力供应紧张，或有现成的热源，特别是有余热、废热可利用的场合，应优先选用吸收式制冷机。
（3）从能耗、单机容量和调节等方面考虑，选择电力驱动冷水机组时，当单机空调制冷量大于1160kw时宜选用离心式；制冷量为580～1160kW时，宜选用螺杆式或离心式；制冷量小于580kw时，宜选用活塞式或涡旋式。
（4）选择制冷机时，应考虑对环境的影响，如噪声、振动等。从对大气臭氧层的破坏与否来考虑，吸收式制冷机有明显的优点；从温室效应考虑吸收式制冷机CO2排放量比电驱动制冷机大，因而就要综合考虑。