制冷空調(diào)系統(tǒng)原理與裝---學(xué)習(xí)情境2 空調(diào)系統(tǒng)原理與裝置.ppt

學(xué)習(xí)情境2 空調(diào)系統(tǒng)原理與裝置,學(xué)習(xí)任務(wù),單級(jí)制冷系統(tǒng)原理 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備認(rèn)知 集中式空調(diào)系統(tǒng) 半集中式空調(diào)系統(tǒng) 冷水機(jī)組,一、制冷方法、原理,蒸發(fā)器,學(xué)習(xí)任務(wù)1 單級(jí)制冷系統(tǒng)原理,蒸發(fā)器、壓縮機(jī),冷凝器,節(jié)流器,單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán),（一）單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán) 1、理論循環(huán)的假設(shè)條件： 壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程 冷凝和蒸發(fā)過(guò)程為定壓過(guò)程，沒(méi)有傳熱溫差。 Tk=TH T0=TC 離開(kāi)蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸氣，離開(kāi)冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體,二、 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)及熱力計(jì)算,除節(jié)流降壓外，制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)沒(méi)有流動(dòng)阻力損失 除了蒸發(fā)器和冷凝器外，制冷劑與外界環(huán)境沒(méi)有熱交換 節(jié)流過(guò)程為絕熱過(guò)程,2、理論制冷循環(huán)在lgp-h圖上的表示,12： 制冷劑在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過(guò)程,234：制冷劑在冷凝器中的冷卻和冷凝過(guò)程,45： 節(jié)流過(guò)程,51： 制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過(guò)程,壓縮機(jī) Q=0 壓縮功w p0pk t0 t2 冷凝器 P=0 冷凝熱Qk pk、 tk不變 節(jié)流機(jī)構(gòu) Q=0 P=0 h4=h5 蒸發(fā)器 P=0 制冷量Q0 p0、 t0不變,（二）理論制冷循環(huán)中各設(shè)備的熱、功變化,單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的性能可通過(guò)循環(huán)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算出來(lái),（三）單級(jí)蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)熱力分析,1、單位質(zhì)量制冷量q0,2、制冷劑的質(zhì)量流量qm,3、單位容積制冷量qv 4、理論比功w0 5、單位冷凝熱qk,比較以上式子可以看出，對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系,8、制冷系數(shù),制冷系數(shù)愈大,經(jīng)濟(jì)性愈好,6、壓縮機(jī)消耗的理論功率P0,7、冷凝熱負(fù)荷Qk,二、 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán),實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)的差別：,壓縮過(guò)程不是等熵過(guò)程 熱交換過(guò)程中，有氣體過(guò)熱、液體過(guò)冷的現(xiàn)象存在 熱交換器中存在傳熱溫差 TkTH TCT0 節(jié)流過(guò)程不完全是絕熱過(guò)程 制冷劑流動(dòng)過(guò)程中有壓力損失，且與環(huán)境介質(zhì)間有熱交換 制冷系統(tǒng)中存在不凝性氣體,實(shí)際循環(huán)在狀態(tài)圖上的表示,（一）壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程,1、壓縮機(jī)的理論輸氣量 Vh(m3/h),壓縮機(jī)在理論循環(huán)工作時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)吸入和壓縮的制冷劑蒸氣量,D-汽缸直徑(m) S-活塞行程(m) n-轉(zhuǎn)數(shù)(r/s) Z-缸數(shù)(個(gè)),2、壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量 Vs,單位時(shí)間內(nèi)由吸氣端輸送到排氣端的氣體質(zhì)量稱為在該工況下的壓縮機(jī)質(zhì)量輸氣量Vs,qm : 制冷循環(huán)的質(zhì)量流量 ， kg/s V吸：制冷壓縮機(jī)吸氣點(diǎn)的比容， m3/kg,原因：,余隙容積的存在減少了氣缸的吸氣容積 氣缸泄漏的影響 壓縮機(jī)的機(jī)械摩擦損失和內(nèi)置電動(dòng)機(jī)(封閉式壓縮 機(jī))的電動(dòng)機(jī)損失 制冷劑吸、排氣的壓力降 制冷劑蒸氣與氣缸壁的換熱 氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律不完善帶來(lái)的效率下降,輸氣系數(shù)是制冷壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量與理論輸氣量的比值,3、壓縮機(jī)的輸氣系數(shù),即制冷循環(huán)的制冷量,4、壓縮機(jī)的制冷量QO,5、壓縮機(jī)的指示比功、指示功率和指示效率,指示比功i與指示功率Pi,由于偏離定熵過(guò)程, 壓縮1kg制冷劑蒸氣實(shí)際消耗 的功稱為指示功i(KJ/Kg) 指示功率Pi單位時(shí)間內(nèi)制冷壓縮機(jī)實(shí)際消耗的功，單位kW。,指示效率i,壓縮1kg工質(zhì)所需的等熵循環(huán)理論功0與實(shí)際循環(huán)指示功i之比。,實(shí)際比功：壓縮機(jī)壓縮1kg制冷劑蒸氣實(shí)際消耗的比功s 機(jī)械效率：指示功i 與實(shí)際比功 之比。它可以評(píng)定壓縮機(jī)摩擦損耗的大小程度。,6、壓縮機(jī)的實(shí)際比功和機(jī)械效率,由原動(dòng)機(jī)傳到壓縮機(jī)主軸上單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際制冷循環(huán)消耗的功率稱為軸功率，單位kW,7、壓縮機(jī)的軸功率和軸效率,等熵壓縮理論功率與軸功率之比，它可以評(píng)定主軸輸入功率的利用完善 程度，較適用于開(kāi)啟式壓縮機(jī)。,軸效率s,8、電功率和電效率,電功率Pel是指輸入壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率，單位kW 電效率el 壓縮機(jī)等熵壓縮理論功率與電功 率之比。它用以評(píng)定利用電動(dòng)機(jī)輸入功率的完善程度，適用于封閉式制冷壓縮機(jī),實(shí)際制冷系數(shù),9、實(shí)際制冷系數(shù)、性能系數(shù)與能效比,性能系數(shù)COP (Coefficient of performance) 在一定工況下制冷壓縮機(jī)的制冷量與所消耗功率之比，它用來(lái)衡量制冷壓縮機(jī)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于開(kāi)啟式壓縮機(jī),能效比EEP(Energy Efficiency） 在一定工況下制冷壓縮機(jī)的制冷量與電動(dòng)機(jī)的輸入功率之比。,對(duì)于封閉式壓縮機(jī),（二）液體過(guò)冷、吸氣過(guò)熱及回?zé)釋?duì)實(shí)際制冷循環(huán)性能的影響,前面所述的循環(huán)，是單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的基本循環(huán)，也是最簡(jiǎn)單的循環(huán)。在實(shí)際中對(duì)循環(huán)往往要作一些改進(jìn)，以便提高循環(huán)的熱力完善度。在單級(jí)制冷機(jī)循環(huán)中，這一改進(jìn)主要有液體過(guò)冷、吸氣過(guò)熱及由此而產(chǎn)生的回?zé)嵫h(huán)。,將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為過(guò)冷。帶有過(guò)冷的循環(huán)，叫做過(guò)冷循環(huán)（1-2-3-4-5-1)。 過(guò)冷度,1. 液體過(guò)冷,與無(wú)過(guò)冷的循環(huán)1-2-3-4-5-1相比，過(guò)冷循環(huán)的單位制冷量的增加量為,采用液體過(guò)冷對(duì)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是有利的,思考: 1.能否無(wú)限制地增大過(guò)冷度? 2.其他參數(shù)如何變化?,實(shí)現(xiàn)過(guò)冷的方法:,適當(dāng)增大冷凝器面積 設(shè)置回?zé)崞?利用中間冷卻器進(jìn)行過(guò)冷,2.吸氣過(guò)熱,壓縮機(jī)的吸氣溫度高于吸氣壓力下制冷劑的飽和溫度時(shí)，稱為過(guò)熱。具有吸氣過(guò)熱的循環(huán)，稱為過(guò)熱循環(huán)（1-2-3-4-5-1) 。 過(guò)熱度,有效過(guò)熱循環(huán)的制冷系數(shù)可表示為,在過(guò)熱區(qū)，過(guò)熱度越大，等熵線的斜率越大,有害過(guò)熱循環(huán)的制冷系數(shù)可表示為,結(jié)論:,有害過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)不利 有效過(guò)熱循環(huán)中, 制冷系數(shù)的變化與制冷劑的種類(lèi)有關(guān): 有利 R134a、R290、R502 無(wú)益 R22、R717,3.回?zé)嵫h(huán),利用回?zé)崞魇构?jié)流前的制冷劑液體與壓縮機(jī)的吸氣進(jìn)行熱交換，使液體過(guò)冷、蒸氣過(guò)熱的循環(huán)稱之為回?zé)嵫h(huán) 。,回?zé)嵫h(huán)演示,回?zé)嵫h(huán)（1-2-3-4-5-1):若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過(guò)冷的熱量等于使蒸氣過(guò)熱的熱量，其熱平衡關(guān)系為,結(jié)論：,回?zé)崞髦?，制冷劑蒸氣的過(guò)熱度大于制冷劑液體的過(guò)冷度。,應(yīng)用:,氟制冷系統(tǒng)適合使用回?zé)崞?低溫裝置中也使用回?zé)崞?為保護(hù)壓縮機(jī),宜采用過(guò)熱或回?zé)崞?傳熱溫差 制冷劑與被冷卻對(duì)象Tc、環(huán)境介質(zhì)TH之間的溫差 Tc T0 TH TK,（三）傳熱溫差對(duì)實(shí)際制冷循環(huán) 性能的影響,傳熱溫差對(duì)實(shí)際制冷循環(huán)性能的影響,影響了制冷循環(huán)的效率，降低了制冷循環(huán)的制冷系數(shù)。 消耗同樣的功率卻制取不了同樣的制冷量。 制冷劑與熱源間的傳熱溫差越小，制冷循環(huán)的效率越高。沒(méi)有溫差的制冷循環(huán)即理想的制冷循環(huán)效率最高。,理想的制冷循環(huán),沒(méi)有傳熱溫差, Tc = T0 TH = TK 熱源恒溫 制冷系數(shù)最大 QH = QC + P 即 QK = Q0 + P,c為在被冷卻對(duì)象Tc和環(huán)境介質(zhì)TH之間工作的逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。,熱力完善度,熱力完善度愈大，說(shuō)明該循環(huán)接近可逆循環(huán)的程度愈大。因此可以比較不同類(lèi)型、使用不同能源、工作在不同熱源溫度間的制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。,（四）節(jié)流過(guò)程不絕熱,節(jié)流過(guò)程短暫，對(duì)制冷循環(huán)影響小 措施： 1、把節(jié)流裝置設(shè)在冷卻區(qū)域內(nèi)； 2、如果節(jié)流裝置設(shè)在冷卻區(qū)域外，需要包絕熱材料。,（五）壓力損失及熱交換,制冷循環(huán)效率降低, 制冷量減少 措施: 1、管路走向盡可能簡(jiǎn)短； 2、管件盡可能少； 3、管徑選取合理，設(shè)備阻力小。,（六）不凝性氣體,冷凝壓力下不能冷凝為液體的氣體，積存于冷凝器和儲(chǔ)液器的上方，使冷凝面積減少，冷凝壓力升高，壓縮機(jī)排氣溫度升高，理論比功增加，制冷系數(shù)下降，制冷量減少。 措施： 1、自行排出-小型制冷裝置 2、空氣分離器-冷庫(kù)系統(tǒng) 3、抽氣裝置-要求高真空度的中央空調(diào)系統(tǒng),（七）簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán),（八）實(shí)際制冷循環(huán)的熱力計(jì)算,設(shè)計(jì)性計(jì)算 系統(tǒng)需求 設(shè)備選型 校核性計(jì)算 已有設(shè)備 系統(tǒng)需求,設(shè)計(jì),滿足,實(shí)際制冷循環(huán)的熱力計(jì)算步驟：,確定制冷劑和制冷循環(huán)形式 確定制冷循環(huán)的工作參數(shù) 已知Q0、 、i 、m tH、tc 、tK 、 t0 、tgl 、tgr 蒸發(fā)溫度 t0 = tc - t0 冷凝溫度 tk = tH + tk 過(guò)冷溫度 tgl = tk - tgl 過(guò)熱溫度 tgr = t0 + tgr,1、單位制冷量 2、單位容積制冷量 3、單位理論功,熱力計(jì)算,4、單位冷凝熱,為壓縮機(jī)的指示效率,5制冷劑的循環(huán)流量,6冷凝器的熱負(fù)荷,7實(shí)際比功,8壓縮機(jī)的理論功率,9壓縮機(jī)的指示功率,10壓縮機(jī)的軸功率,11實(shí)際制冷系數(shù),12熱力完善度,設(shè)計(jì)計(jì)算,壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量 壓縮機(jī)理論輸氣量 根據(jù)壓縮機(jī)理論輸氣量來(lái)選擇壓縮機(jī)。,校核計(jì)算,壓縮機(jī)理論輸氣量 壓縮機(jī)制冷量,校核壓縮機(jī)制冷量是否滿足系統(tǒng)所需的制冷量。,一、蒸發(fā)溫度對(duì)制冷循環(huán)性能的影響 二、冷凝溫度對(duì)制冷循環(huán)性能的影響,三、 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的影響因素,學(xué)習(xí)任務(wù)2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備認(rèn)知,壓縮機(jī) 熱交換設(shè)備 節(jié)流機(jī)構(gòu) 管道 各種控制閥 輔助部件,空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備,一、壓縮機(jī),活塞式壓縮機(jī), 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī), 渦旋式壓縮機(jī), 螺桿式壓縮機(jī),二、熱交換設(shè)備,制冷系統(tǒng)的熱交換設(shè)備主要是冷凝器和蒸發(fā)器，它們是制冷劑與外部熱源介質(zhì)之間發(fā)生熱交換的設(shè)備。,用冷凝器將制冷劑從低溫?zé)嵩次盏臒崃考皦嚎s后增加的熱焓排放到高溫?zé)嵩础? 冷凝器, 蒸發(fā)器,蒸發(fā)器是制冷機(jī)中的冷量輸出設(shè)備。制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收低溫?zé)嵩唇橘|(zhì)（水或空氣）的熱量，達(dá)到制冷的目的。,三、 節(jié)流機(jī)構(gòu),作用：,對(duì)制冷劑的流動(dòng)起扼制作用 使來(lái)自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低,控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流率,四、其它設(shè)備,四個(gè)主要部件,壓縮機(jī) 冷凝器 節(jié)流件 蒸發(fā)器,不可缺少,管道,附加,凈化 貯集 分離設(shè)備,過(guò)濾器 干燥器 貯液器 集油器 油分離器 空氣分離器,五、管道,用管道將制冷機(jī)各組成部件連接成一個(gè)完整的制冷系統(tǒng)，使制冷劑在封閉的系統(tǒng)中循環(huán)。,排氣管,高壓液管,低壓液管,吸氣管,制冷劑管道,學(xué)習(xí)任務(wù)3 集中式空調(diào)系統(tǒng),中央空調(diào)系統(tǒng)可以按集中程度分為兩大類(lèi)： 集中式空調(diào)系統(tǒng): 全空氣風(fēng)管系統(tǒng) （一般用于商場(chǎng)、影劇院、賓館大堂、體育館等） 半集中式空調(diào)系統(tǒng): 風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng) （一般用于寫(xiě)字樓、辦公樓、賓館客房等）,集中式空調(diào)系統(tǒng),集中式空調(diào)系統(tǒng),新風(fēng),回風(fēng),集中空氣處理裝置功能示意圖,組合式空調(diào)箱構(gòu)造示意圖,集中式空調(diào)系統(tǒng)示意圖,學(xué)習(xí)任務(wù)4 半集中式空調(diào)系統(tǒng),半集中式空調(diào)系統(tǒng),風(fēng)機(jī)盤(pán)管FCU (Fan-coil Unit),風(fēng)機(jī)盤(pán)管構(gòu)造示意圖,風(fēng)機(jī)盤(pán)管構(gòu)造示意圖,水管路送至各個(gè)房間的末端 （風(fēng)機(jī)盤(pán)管）,冷水機(jī)組的分類(lèi)、特點(diǎn),冷水機(jī)組的選擇,活塞式冷水機(jī)組,螺桿式冷水機(jī)組,離心式冷水機(jī)組,小型中央空調(diào)機(jī)組,溴化鋰式冷水機(jī)組,吸附式冷水機(jī)組,冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)和使用工況,旋渦式冷水機(jī)組,學(xué)習(xí)任務(wù)5 冷水機(jī)組,冷水機(jī)組的分類(lèi)及主要性能,冷水機(jī)組是生產(chǎn)冷水的制冷裝置，廣泛應(yīng)用于空調(diào)工程和工業(yè)生產(chǎn)工藝中。根據(jù)冷水機(jī)組所用動(dòng)力種類(lèi)不同分為電力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組和熱力驅(qū)動(dòng)水機(jī)組。 冷水機(jī)組是中央空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是需要冷水的生產(chǎn)工藝過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備。選擇使用前必須熟悉各種冷水機(jī)組的特點(diǎn)。 常用的冷水機(jī)組按配用的制冷壓縮機(jī)類(lèi)型不同，分為活塞式、螺桿式、離心式、旋渦式冷水機(jī)組。它們的蒸發(fā)器和冷凝器一般采用殼管式換熱器，節(jié)流裝置采用熱力膨脹閥，制冷劑為氟利昂，活塞式、螺桿式和旋渦式用R22，目前離心式用 R11, 運(yùn)行控制采用全自動(dòng)控制，并設(shè)有多級(jí)能量調(diào)節(jié)。,活塞式冷水機(jī)組,以上海合眾開(kāi)利空調(diào)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的活塞式冷水機(jī)組為例介紹，其冷凝器為水冷式，制冷量范圍為112-60萬(wàn)Kcal/h.,活塞式冷水機(jī)組結(jié)構(gòu),圖,活塞式冷水機(jī)組的控制系統(tǒng),2每臺(tái)壓縮機(jī)中間的排氣缸上裝有熱敏電阻,2)能量調(diào)節(jié)功能,通過(guò)汽缸上載,下載,開(kāi)機(jī),停機(jī),3)起?？刂乒δ?1.啟動(dòng)過(guò)程如何實(shí)現(xiàn),2.如何停機(jī),活塞式冷水機(jī)組進(jìn)出管需裝哪些閥門(mén)、儀表,螺桿式冷水機(jī)組,以日本西門(mén)子公司產(chǎn)日立牌水冷螺桿式冷水機(jī)組為例介紹，其制冷量范圍為 125-624kw，壓縮機(jī)采用半封閉螺桿式。,外型結(jié)構(gòu),圖,采用目前最先進(jìn)的DAC高效冷凝傳熱管，管外表面的多頭螺旋細(xì)肋以及螺旋形突起，使換熱系數(shù)和換熱能力大副度提高。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大地提高了冷凝器抗腐蝕，抗污垢的能力，充分發(fā)揮冷凝器換熱效果，從而保證機(jī)組達(dá)到較高的性能水平。 殼管式冷凝器上還安裝安全閥，放氣閥等，確保殼管式冷凝器的安全以及清洗，維護(hù)的方便性。,采用目前最先進(jìn)的DAE高效蒸發(fā)傳熱管，管內(nèi)表面的多頭螺旋細(xì)肋以及螺旋形突起，使換熱系數(shù)和換熱能力大幅度提高。 采用管殼式結(jié)構(gòu)、外表采用最新阻燃，防水型的隔熱材料保溫，冷水器冷媒側(cè)耐壓28Kg/cm22，水側(cè)耐壓高達(dá)20Kg/cm22. 蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)PVC工程塑料擋水板，抗腐蝕能力強(qiáng)，冷凍水沿隔板上下迂回流動(dòng)，以增加撓流效果。蒸發(fā)器入口經(jīng)特殊設(shè)計(jì)使冷媒在各銅管內(nèi)分布更為均勻，以提高整體傳熱效率。 采用最新波紋狀內(nèi)螺旋高效換熱管，傳熱系數(shù)高。管內(nèi)蒸發(fā)具有較高熱傳效率，以確保機(jī)組良好的制冷性能。,水冷單螺桿冷水機(jī)組制冷原理,壓縮機(jī),冷凝器,蒸發(fā)器,離心式冷水機(jī)組,離心式冷水機(jī)組單機(jī)制冷量大,占地面積少,能耗低,可靠性高,主要用于需要大,中等冷量的高層建筑,辦公樓,賓館,劇院,商場(chǎng),醫(yī)院.,溴化鋰吸收式制冷機(jī)組,吸收式制冷也是液體汽化法制冷的一種。由于它以消耗低溫?zé)崮茏鳛檠a(bǔ)償實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)，對(duì)有余熱場(chǎng)所熱能的綜合利用，以及對(duì)于太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都有重要的意義，因此近幾年發(fā)展非常迅速。,吸收式制冷