中央空調(diào)冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中央空調(diào)冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)院 系 熱能與動(dòng)力工程 專業(yè)班級(jí) 1203班 姓 名 羅商力 學(xué) 號(hào) U201211404 指導(dǎo)教師 張師帥 2016年 5月26日華 中 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的

2、復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書2、不保密囗 。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 年 月 日39摘 要在建筑耗能方面，中央空調(diào)的能耗水平可以占到總能耗的百分之四十甚至百分之六十。這是非常誘人的節(jié)能空間，因此提升中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)以及優(yōu)化中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)性能是必不可少的關(guān)鍵舉措。本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：設(shè)計(jì)制冷量為1134.4kw的冷水機(jī)組。本文的思路是，首先詳細(xì)介紹冷水機(jī)組

3、的歷史演變和關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)原理，總結(jié)發(fā)展歷程。然后根據(jù)所給的數(shù)據(jù)條件進(jìn)行熱力計(jì)算。得出冷凝器、螺桿式壓縮器與蒸發(fā)器三大核心部件的負(fù)荷或者功率。同時(shí)根據(jù)負(fù)荷進(jìn)一步計(jì)算蒸發(fā)器與冷凝器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，比如傳熱面積等。借此來對(duì)三大部件選型。接下來對(duì)閥、節(jié)流裝置與各類輔助器械選型。對(duì)機(jī)組做一個(gè)總體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括流量控制、溫度控制、防結(jié)凍控制、制冷量控制、以及總體控制。最后，對(duì)冷水機(jī)組的調(diào)試與維護(hù)做一些總結(jié)和梳理。關(guān)鍵詞：冷水機(jī)組；中央空調(diào)；冷凝器；螺桿式壓縮機(jī)AbstractIn terms of building energy consumption, central air-conditioni

4、ng energy consumption level can be accounted for forty percent or sixty percent of the total energy consumption. It is very tempting saving space, central air conditioning system to enhance the operating parameters to optimize the structure and performance of the central air conditioning is essentia

5、l for key initiatives.The design goal is to design: the design cooling capacity of the chiller 1134.4kw. Thinking of this paper is, first described in detail the structure of the historical evolution of principles and key components of the chiller, summarizes the development process. Then thermodyna

6、mic calculation based on the data given conditions. Come condenser, screw compressor and the evaporator of the three core components of the load or power. While further calculated structural parameters of the evaporator and condenser under load, such as heat transfer area and the like. To take on th

7、e three member selection. Next to the valve, the throttling device and various auxiliary equipment selection. On the unit to make an overall control system design, including flow control, temperature control, anti-freezing control, cooling capacity control, and overall control. Finally, commissionin

8、g and maintenance of chillers to make some conclusions and comb.Key Words：central air conditioning; screw compressors; chiller; condenser 目 錄摘要Abstract1 緒論11.1 課題意義及實(shí)際需求11.2 中央空調(diào)主要元件概述21.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展 31.4 本課題的研究方法及內(nèi)容52 冷水機(jī)組的熱力計(jì)算6 2.1 冷水機(jī)組的循環(huán)與計(jì)算6 2.2 冷凝器的計(jì)算與設(shè)計(jì)8 2.3 蒸發(fā)器的計(jì)算與設(shè)計(jì)14 2.4 壓縮機(jī)的選型183 冷水機(jī)組其它部分的設(shè)計(jì)選

9、型21 3.1 連接管路21 3.2 節(jié)流閥23 3.3 膨脹閥254 中央空調(diào)系統(tǒng)總體控制與運(yùn)行28 4.1 流量控制28 4.2 溫度控制28 4.3 防結(jié)凍控制29 4.4 制冷量控制295 冷水機(jī)組運(yùn)行的節(jié)能方案與故障診斷325.1 節(jié)能方案325.2 故障分析33總結(jié)與展望37致謝38參考文獻(xiàn)391 緒論1.1 課題意義及實(shí)際需求中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)能是大型公共建筑以及住宅整體空調(diào)節(jié)能優(yōu)化的關(guān)鍵所在。其能耗主要取決于系統(tǒng)類型設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制和部件構(gòu)成。而冷水機(jī)組所包含的冷凝器、蒸發(fā)器、還有壓縮機(jī)是中央空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)部分，也是最重要的部分，集成了中央空調(diào)最核心的技術(shù) 鄭麗華. 基于DCS

10、的中央空調(diào)冷水機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 沈陽工業(yè)大學(xué),2015.02。同時(shí)，中央空調(diào)的水系統(tǒng)的耗能可以占到總能耗的6070%，因此對(duì)冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是很有必要的。冷水機(jī)組的主要構(gòu)成元件如下：螺桿式壓縮機(jī)、熱力膨脹閥、殼管式蒸發(fā)器、殼管式冷凝器、節(jié)流閥、電控裝置。在各種需要制冷的工業(yè)以及建筑場所中都有著廣泛應(yīng)用。冷水機(jī)組的工作流程如下：在夏季制冷時(shí)，機(jī)組制冷的主要進(jìn)程是制冷劑汽化吸熱，伴隨能量傳遞的同時(shí)，冷凝水、冷凍水還有制冷劑有各自的循環(huán)并且相互關(guān)聯(lián)，這個(gè)過程中壓縮機(jī)壓縮制冷劑蒸氣，冷凝器中冷卻水吸收制冷劑的熱量，蒸發(fā)器中工質(zhì)汽化制冷，之后經(jīng)壓縮會(huì)形成高溫高壓的制冷劑蒸汽在冷凝器內(nèi)向冷卻水（通常

11、為水或者氯化鈉溶液）放熱冷凝成高壓液體，這些液體將分為兩部分：一部分進(jìn)入中間冷卻器的盤管中降低溫度，直至成為過冷液體，這一部分經(jīng)節(jié)流閥降壓后被輸送到蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。另一部分經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)降壓進(jìn)入中間冷卻器并蒸發(fā)，蒸發(fā)所吸收的熱量來自低壓級(jí)壓縮機(jī)輸送到中間冷卻器的過熱制冷劑蒸汽以及為盤管內(nèi)的制冷劑提供一定的冷量。這個(gè)過程所產(chǎn)生的制冷劑飽和蒸汽將被高壓級(jí)壓縮機(jī)吸收 王雅珍. 中央空調(diào)冷水機(jī)組水處理中應(yīng)注意的幾個(gè)問題. 制冷空調(diào)與電力機(jī)械.2003.04。在冷水機(jī)組的運(yùn)行中，主要關(guān)注三方面的水循環(huán)：冷卻水的循環(huán)、冷凍水的循環(huán)與制冷劑的循環(huán)。這三者的關(guān)系是：制冷劑并不直接與環(huán)境空間傳熱，而是通過自身的物相

12、變化在蒸發(fā)器內(nèi)使冷凍水的溫度降低，而冷凍水將通過密閉管道流到各個(gè)需要冷量的房間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)盤管或空氣調(diào)節(jié)器進(jìn)行熱交換，當(dāng)冷凍水的溫度回升后又被輸送到蒸發(fā)器進(jìn)行降溫并開始下一輪的循環(huán)。蒸發(fā)后又經(jīng)過壓縮后的制冷劑高溫高壓液體將在冷凝器里與冷卻水進(jìn)行換熱，被加熱的冷卻水將被冷卻泵壓送到冷卻塔或者外圍盤管與周圍環(huán)境換熱(即空冷或者風(fēng)冷的方式），降低溫度后將又被送回主機(jī)（冷凝器） 林宇航. 廣州電信大廈中央空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷率分析.制冷.2010.12?？傮w而言，中央空調(diào)冷水機(jī)組耗功在于壓縮機(jī)以及各類泵做功所需的電能，這用于維持循環(huán)中水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)的往復(fù)變化，比如制冷劑的物相變化，冷卻水的溫度穩(wěn)定等

13、。這使得連續(xù)制冷成為可能 鄭潔; 楊朝杰; 周玉禮; 劉拓. 螺桿式冷水機(jī)組的故障模擬及診斷軟件的研究. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào).2005.12。 圖1-1 中央空調(diào)循環(huán)流程圖1.2 中央空調(diào)主要元件概述由于制冷量所給值較大，本設(shè)計(jì)的適用對(duì)象為較大型的商用建筑。在此基礎(chǔ)上結(jié)合行業(yè)實(shí)際情況可對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行初步選型 Shi-Ming Deng; John Burnett. Performance Monitoring and Measurement for Central Air Conditioning Chiller Plants in Buildings in Hong Kong. HKIE Tr

14、ansactions Taylor & Francis.1997.01。壓縮機(jī)的選?。簝?yōu)先選用螺桿式壓縮機(jī)，該型壓縮機(jī)的優(yōu)勢：可靠性高，螺桿式壓縮機(jī)的零部件較少，且沒有易損元件，因此它的運(yùn)行壽命長，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；維護(hù)維修方便；平衡性強(qiáng)，非常適合于用作移動(dòng)式壓縮機(jī)，因?yàn)槠溥\(yùn)行流暢、重量輕、占地面積小的特點(diǎn)；性能優(yōu)越，由于螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣特點(diǎn)，即便經(jīng)過多級(jí)壓縮機(jī)也可以很好地適應(yīng)這個(gè)過程，容積流量不太受到排氣壓力的影響，在很大范圍內(nèi)都可以保持較高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率；在壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不變的條件下，即可適用于多種工質(zhì)，無論是無油式、有油式、還是注液式螺桿壓縮機(jī)都有以上特點(diǎn)；多相工質(zhì)混輸，轉(zhuǎn)子齒面留有一定的間隙，

15、故而能耐流體沖擊，動(dòng)力平衡性佳；同時(shí)也可輸送濕蒸汽等。基于上述優(yōu)良特性，壓縮機(jī)應(yīng)選用螺桿壓縮機(jī) 程昕. 大溫差冷卻水對(duì)冷水機(jī)組性能的影響研究. 南華大學(xué).2014.05。散熱方式：選用水冷散熱。優(yōu)勢：性能穩(wěn)定、使用壽命長、噪聲較小、操作簡單；配合液晶顯示人機(jī)界面，操作和觀察簡單清晰；同時(shí)，水冷式比風(fēng)冷式冷水機(jī)組能效比要高。蒸發(fā)器：選用干式蒸發(fā)器。在干式蒸發(fā)器中，液態(tài)制冷劑在管內(nèi)由于與管外換熱會(huì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，同時(shí)冷凍水在蒸發(fā)器的傳熱管外的管程流動(dòng)。液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的量由熱力膨脹閥或者電子膨脹閥控制。優(yōu)勢如下：管內(nèi)制冷劑的流動(dòng)阻力較??；冷媒和冷凍油的充注量小，且考慮到所選用的制冷劑為高性能低

16、環(huán)保的HCFCs類物質(zhì)。從價(jià)格、穩(wěn)定性和節(jié)能方面考慮，干式蒸發(fā)器較為適合本設(shè)計(jì)。圖1-2 工藝設(shè)計(jì)簡圖1、螺桿式壓縮機(jī)；2、冷凝器（標(biāo)注進(jìn)出口方向）；3、干式蒸發(fā)器（標(biāo)注進(jìn)出口方向）；4、過濾器；5、節(jié)流閥；6、視液鏡；7、熱力膨脹閥1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展人類控制周圍環(huán)境的能力與生俱來，溫度是其中至為關(guān)鍵的一環(huán)。最早的制冷方法主要是利用自然界已經(jīng)存在的冷源物質(zhì)：冰、深井水等。冷水機(jī)組是將具有較低溫度的被冷卻介質(zhì)（冷凍水）的熱量傳遞給環(huán)境介質(zhì)以獲得所需冷量的機(jī)器。冷量在數(shù)值上與從較低溫度物體上轉(zhuǎn)移的熱量。在冷水機(jī)組內(nèi)參與熱力循環(huán)的工質(zhì)即制冷劑。制冷劑（如R22）的溫度變化域通常在120K以上。該

17、溫度以下屬于深低溫范圍，不屬于通用制冷范疇。冷水機(jī)組廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中。1834年，JPerkins 成功制造以人力轉(zhuǎn)動(dòng)為能量源、以乙醚為工質(zhì)的可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷機(jī)。這是冷水機(jī)組的開始。1844年，以空氣為工質(zhì)的冷水機(jī)組誕生，應(yīng)用于醫(yī)院制冰與冷卻空氣。1872年，第一臺(tái)氨壓縮機(jī)誕生，氨蒸汽壓縮式制冷機(jī)也同步制成，這是現(xiàn)代壓縮式冷水機(jī)組的開端。19世紀(jì)五十年代，以硫酸與水為工質(zhì)的吸收式制冷機(jī)也被研制成功。1910年出現(xiàn)噴射式制冷機(jī)。1930年出現(xiàn)氟利昂制冷劑，這一發(fā)現(xiàn)大大促進(jìn)了壓縮式制冷機(jī)的發(fā)展。1945年，溴化銀吸收式冷水機(jī)組也進(jìn)入市場，到這一階段，制冷機(jī)與冷水機(jī)組的行業(yè)進(jìn)展基本成

18、型。近年來，我國冷水機(jī)組制造技術(shù)有了顯著提升，但是主要核心部件(壓縮機(jī)等)還是以采購居多，這既增加了生產(chǎn)成本也使我國生產(chǎn)最前沿產(chǎn)品的難度大增。目前冷水機(jī)組的發(fā)展趨勢是效能增大、體積減小。結(jié)合各國的實(shí)際情況，制冷設(shè)備的優(yōu)先發(fā)展類型也有著一定的區(qū)別，我國的制冷業(yè)主要瓶頸在于以下方面：（1） 引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)不能及時(shí)消化，上世紀(jì)八十年代，我國就開始有計(jì)劃地引進(jìn)國外技術(shù)，也建立了合資企業(yè)。但是發(fā)展不如人意，作為基礎(chǔ)行業(yè)，制冷業(yè)目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其他行業(yè)的發(fā)展需求。一些尖端技術(shù)也不能開發(fā)。（2） 整體素質(zhì)有待提升。我國制冷行業(yè)高級(jí)技工人才缺乏的現(xiàn)狀并未改善，這在一定程度上也阻礙了我國制冷行業(yè)的發(fā)展。（3）

19、 市場空間有限，提到壓縮機(jī)，首先想到的就是美國的品牌，因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量過硬，在市場已深深扎根。于是就有了這樣一種錯(cuò)誤觀念:只要采用了國外壓縮機(jī)的制冷設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量就有保障。這種情況下對(duì)于國產(chǎn)品牌的市場推廣將更為不易。在制冷劑的環(huán)保方面，含氟制冷劑在發(fā)現(xiàn)其對(duì)臭氧層具有關(guān)鍵影響后備受冷遇，2002年歐洲聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)布法令全面禁止使用含氟制冷劑，但是值得注意的是，現(xiàn)在我國定義的環(huán)保冷媒也是含氟的，化學(xué)組成的不同決定氟會(huì)不會(huì)成為可破壞臭氧層的狀態(tài)。CFC（氯氟烴類）即受管控。HCFC(氰氟氯烴)臭氧層破壞系數(shù)較小可作為過渡，而HFC(氫氟烴類)的臭氧層破壞系數(shù)為零，故被認(rèn)為是環(huán)保冷媒。日本、美國也在有序開展

20、控制工作。我國是現(xiàn)在含氟制冷劑最大的生產(chǎn)國和使用國，我國的空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)也是有原因的，其產(chǎn)量約為65%，使用量已經(jīng)達(dá)到40%，和我國煤炭資源的使用一樣，高居全球榜首。 在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的敦促下，蒙特利爾議定書在1987年正式施行。后來陸續(xù)出臺(tái)了倫敦修正案、哥本哈根修正案等，促進(jìn)環(huán)保制度落地?；舅悸肥强刂浦评鋭┑纳a(chǎn)使用，發(fā)展方向是環(huán)保節(jié)能。借由制冷劑推動(dòng)空調(diào)行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)的研究報(bào)告，我國建筑能耗已經(jīng)占到全國商品能源消費(fèi)總量的比例為11.7%，6070%為空調(diào)能耗，而這之中相當(dāng)部分消耗在夏季制冷上，北方地區(qū)有暖氣供應(yīng)。而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，空調(diào)能耗往往可以占全年總能耗量的2030%。

21、隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的消費(fèi)需求逐漸提高，空調(diào)已經(jīng)作為基本元件被接受。因此，在家用空調(diào)以及中央空調(diào)高增長的促進(jìn)下，冷水機(jī)組的性能發(fā)展是符合市場態(tài)勢的。 1.4 本課題內(nèi)容及研究步驟設(shè)計(jì)適用于大型商場或者辦公場所的制冷量為1134.4kw的冷水機(jī)組，主要流程如下：1） 查閱國內(nèi)、外有關(guān)冷水機(jī)組的相關(guān)文獻(xiàn)，給出技術(shù)借鑒。2） 得出冷水機(jī)組的工況條件。3） 熱力計(jì)算。4） 對(duì)冷凝器與蒸發(fā)器進(jìn)行計(jì)算，得出其傳熱面積。5） 對(duì)壓縮機(jī)及輔助零件選型計(jì)算。6） 闡述機(jī)組控制系統(tǒng)。7） 總結(jié)與行業(yè)展望2 冷水機(jī)組的熱力計(jì)算2.1 冷水機(jī)組的循環(huán)與計(jì)算冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)重心在于夏季供冷，冬季供熱需求一般使用熱水機(jī)組

22、(熱泵)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，列下冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)基本參數(shù)，然后具體設(shè)計(jì)和選型其它各設(shè)備如壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器。在制冷劑的選擇上，有兩種制冷劑各有所長。R134a是公認(rèn)的環(huán)保制冷劑，而R22的制冷性能更勝一籌。下面對(duì)它們的綜合性質(zhì)進(jìn)行比對(duì):R134a的GWP(全球變暖潛能值)為0.25，R22的GWP為0.36，同屬于溫室氣體；R134a的ODP（消耗臭氧潛能值）為0，R22為0.06，這也是R134a成為環(huán)保制冷劑的原因；R134a的比容是R22的1.47倍，蒸發(fā)潛熱小，R134a的冷凍性能僅為R22的60%。按單位制冷量議價(jià)，R22的價(jià)格約為R134a的0.6。R134a的熱傳導(dǎo)率低于R22，約

23、為它的0.9。R134a機(jī)組需要更大面積的換熱器。R134a的吸水性強(qiáng)，20倍于R22，對(duì)機(jī)組干燥器的性能要求更高，以免發(fā)生冰堵 侯鍵. 基于ARM的螺桿式冷水機(jī)組控制器的研制. 杭州電子科技大學(xué).2010.12。綜合以上因素考慮，結(jié)合現(xiàn)行的環(huán)保政策，在沒有更好的制冷劑應(yīng)用前，使用R22是可行的。本次設(shè)計(jì)選用R22表2-1 冷水機(jī)組基本參數(shù)冷水機(jī)組類型制冷劑種類參數(shù)水/水冷水機(jī)組R22制冷量：Q=1134.4kw冷卻水進(jìn)出水溫度：30；35冷凍水進(jìn)出水溫度：12；7圖2-1 壓縮過程p-h圖熱力計(jì)算：分析R22壓焓圖： 圖2-2 R22的壓焓圖采用臥式殼管式蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度按對(duì)數(shù)平均溫差求解：

24、 (2-1) 求解得到蒸發(fā)溫度：T0=4 結(jié)合壓焓圖，取蒸發(fā)溫度處：p0=545kpa, h0=408kj/kg冷凝器采用水冷，Tk=(ts1+ts2)/2+6Ts1=30 ，tS2=35 求解得，tk=38 結(jié)合壓焓圖，P3=1426kpa，h3=247kj/kg取過熱度T=13，故 吸氣溫度 t1=19.05結(jié)合壓焓圖，p1=558kpa，h1=415kj/kg排氣溫度 t2s=73 結(jié)合壓焓圖P2=1428kpa，h2=447kj/kg由回?zé)崞鞯臒崞胶?，h3-h4=h0-h1 h4=238kj/kg, 查壓焓圖，p4=1423kpa，t4=28設(shè)定壓縮機(jī)機(jī)械效率為0.92，指示效率為0.

25、75。單位制冷量： (2-2)單位容積制冷量： (2-3)單位理論功： (2-4)單位冷凝熱： (2-5)制冷劑的循環(huán)流量： (2-6)壓縮機(jī)的理論功率： (2-7)指示功率： (2-8)實(shí)際制冷系數(shù)： (2-9） (2-10)制冷器的熱負(fù)荷：Qk=qm(h2-h3)=1365kw (2-11)回?zé)崞鞯臒嶝?fù)荷：QR=qm（h1-h0）=72.86kw (2-12)2.2 冷凝器的計(jì)算與設(shè)計(jì) 制冷劑與冷卻水的熱交換發(fā)生在冷凝器，制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)處理得到高溫高壓蒸汽，借由冷凝器中的冷卻水間接像環(huán)境放出熱量。通過冷凝器可以得到過冷液體，這也是冷水機(jī)組的核心部件之一 Ed Mardiat. Innov

26、ative On-site Integrated Energy System Tested. Cogeneration & Distributed Generation Journal. Taylor & Francis Cogeneration & Distributed Generation Journal.2004.12。主流冷凝方式主要有空冷和水冷兩種。本次設(shè)計(jì)采用的是水冷式，同時(shí)采用殼管式冷凝器，由于臥式的傳熱系數(shù)比立式的大，且冷卻水的用量較少，水流的流速較快不易結(jié)垢，故選擇臥式冷凝器。基本組成部分有冷凝管、位于兩側(cè)的端蓋、筒套等。具體的制冷劑流動(dòng)遵循：高壓氣態(tài)制冷劑在管束外壁流動(dòng)，

27、由冷卻水對(duì)其冷凝。整個(gè)制冷劑流動(dòng)過程是從筒上部到下部，以使傳熱充分。圖2-3 臥式殼管式冷凝器1-外殼；2-無縫鋼管；3-冷卻水出口；4-冷卻水進(jìn)口；5-氣態(tài)制冷劑進(jìn)口；6-液態(tài)制冷劑出口；7-均壓管接頭；8-安全閥接頭；9-壓力管接頭；10-放氣管；11-放空氣管；12-泄水管；13-放油管傳熱管的參數(shù)計(jì)算經(jīng)查閱，可以采取每英寸19片的滾軋低肋管：df=18.75mm，db=15.6mm，sr=1.34mm, di=14mm,一單位的肋頂面積：單位管長所有的肋片數(shù)：單位管長的肋片面積：單位管長的肋間基管面積： (2-14)單位管長肋片管外表面積： (2-15)單位管長管內(nèi)表面積： (2-16

28、)肋片的當(dāng)量高度：熱負(fù)荷:在已定工況下該冷凝器的熱負(fù)荷系數(shù)：,冷卻水的上升溫度：冷卻水的定性溫度： (2-17)查水的物性表：冷卻水的流量：查閱資料設(shè)計(jì)冷凝系統(tǒng)：表2-2 不同介質(zhì)的熱力性能介質(zhì)制冷劑冷凝器形式傳熱系數(shù)K/W(m2*k)-1水冷R717立式372870臥式10971145R22殼管式3901160套管式12001600R134a殼管式645830套管式7801300由于存在溫差，通過導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射方式通過物體傳熱。定義單位面積熱流量，不同冷凝器有不同的適應(yīng)工況和性能參數(shù)，由上圖可選擇適合的傳熱系數(shù)K與熱流量qr。R22具有表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的特性，取qF=5700W/m2冷凝器外

29、面積：低肋管管長： (2-17)設(shè)管內(nèi)水速單位截面積（流程）的管數(shù)： 可取177根由于冷凝管兩端有進(jìn)口駁口，僅可計(jì)入有效長度（流程數(shù)為i）： (2-18)管中心距設(shè)計(jì)：表2-3 流程數(shù)i與有效管長Le的組合情況冷凝管的長徑比取68較合適，且流程數(shù)直接影響著冷凝器的效能，可取i=2每流程的平均管數(shù)：n=360/2=180根管內(nèi)冷卻水平流速：可計(jì)算雷諾數(shù)判斷水流是層流還是紊流運(yùn)動(dòng)：管中為紊流運(yùn)動(dòng)。查閱附錄可知紊流區(qū)計(jì)算公式： (2-19)因?yàn)榻橘|(zhì)粘度不大，可直接在定性溫度可簡單求取：按照兩流程的方式排列冷凝器傳熱管，帶入管程修正系數(shù)平均管排數(shù)： 因此， (2-20)螺紋管主要通過外肋化來增加傳熱面

30、積，對(duì)于冷凝和沸騰都有很好的強(qiáng)化作用，低螺紋管的增強(qiáng)系數(shù)： (2-21)由于蒸氣在壁面上冷凝可能形成液膜（當(dāng)可以潤濕整個(gè)壁面時(shí)）設(shè)冷凝液膜平均溫度為tm=38，查閱可得到， ，Bm=72.40蒸汽與溫度低于其飽和溫度的壁面接觸，即在低螺紋管上的傳熱冷凝換熱系數(shù)： (2-22) 圖2-3 冷凝器裝配示意蒸汽側(cè)與冷卻水側(cè)的界限在于冷凝器傳熱管，在使用過程中，由于密封問題會(huì)混入雜質(zhì)污垢，水側(cè)垢還會(huì)產(chǎn)生熱阻，管外單位截面積熱流量： 熱阻取值為：ri=0.000086(m2.K)/W 低螺紋管壁厚：純銅管導(dǎo)熱系數(shù):管外表面單位面積熱流量： (2-23)傳熱溫差： (2-24)(對(duì)數(shù)平均溫差)傳熱管平均直

31、徑處面積： (2-25)用試湊法， 得到管外表面溫度：管外徑參數(shù)決定傳熱系數(shù)：傳熱面積： (2-26)滿足設(shè)計(jì)要求且N=360根 圖2-4 冷凝器裝配圖有效管長：管內(nèi)摩阻系數(shù)：取冷凝器管板厚：，實(shí)際冷凝管管長：在管內(nèi)單位截面積的質(zhì)量流速：冷卻水壓力損失：2.3 蒸發(fā)器的計(jì)算與設(shè)計(jì)根據(jù)熱平衡原理，主要是計(jì)算出傳熱面積并根據(jù)傳熱面積選定各參數(shù)，然后由產(chǎn)品型號(hào)表選定特定公司產(chǎn)品。載冷劑橫向/縱向流過蒸發(fā)器，如果提高有效傳熱面積是性能優(yōu)化的關(guān)鍵，如何排列管程，靠近殼體與邊緣部分如何排布都是需要解決的問題 彭小磊. 中央空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化及水系統(tǒng)節(jié)能研究. 河北科技大學(xué).2012.05。設(shè)計(jì)折流板和缺口是為了

32、改變流動(dòng)方向，同時(shí)還可以改善傳熱，支撐管束的作用。布管規(guī)劃主要在三角形排列和六邊形排列之間選擇，同時(shí)需要確定管層數(shù)。以下是計(jì)算部分：制冷量：在一定的過冷度下，且蒸發(fā)器出口為飽和蒸氣時(shí)可以確定單位制冷量： 制冷劑循環(huán)量： 確定傳熱面積之后即可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，干式蒸發(fā)器的制冷劑走管程并在管內(nèi)完全汽化，所需的充注量較小。布置折流板、縱向翅片是為了控制載冷劑流速，保證工作效率。設(shè)內(nèi)肋片熱流量：所需外接觸面面積：二流程直管可以給較大的熱流量提供空間，故采用蒸發(fā)管直管段：為了優(yōu)化流動(dòng)降低水側(cè)阻力，需要引入折流板，不僅可以提高傳熱效果，還可以起支撐作用，故還需減去折流板厚，實(shí)際換

33、熱長度：蒸發(fā)器管數(shù)：設(shè)管子中心距，可以設(shè)計(jì)蒸發(fā)管結(jié)構(gòu)尺寸殼體外徑及壁厚、管側(cè)流程數(shù)、管子總數(shù)、管板厚度、折流板厚度。初步規(guī)劃可以得到一定的有效傳熱面積，這將在之后的計(jì)算中起參考作用。由熱力膨脹閥調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)管的制冷劑量，制冷劑在管內(nèi)完全蒸發(fā)，且應(yīng)設(shè)定制冷劑流速超過4m/s以便回油。折流板的開口在1550%之間，同時(shí)注意間隙控制，這在低溫情況下尤為重要。內(nèi)肋片流道面積： (2-28)周界長：管內(nèi)當(dāng)量直徑： (2-29)R22質(zhì)量流量： (2-30)單根管流量： (2-31)管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： (2-32) 圖2-5 蒸發(fā)器工藝圖標(biāo)準(zhǔn)冷凍水流量只與制冷量有關(guān)，而冷卻水流量是制冷量與機(jī)組輸入功率的組

34、合關(guān)系。傳統(tǒng)的冷水機(jī)組水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般需要定流量運(yùn)行，保證換熱效果，也可以使流動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定，當(dāng)流速過小時(shí)，機(jī)器可能凍結(jié)，而且也可能發(fā)生腐蝕。不過隨著技術(shù)發(fā)展，冷水機(jī)組基本可以變流量運(yùn)行。冷凍水流量： (2-33)冷凍水定性溫度： (2-34)查得：水橫向流過管束流速： (2-35)水橫向流過管束流速和水流過缺口速度作模糊處理，近似相等，故水側(cè)平均流速：考慮管外的流動(dòng)狀態(tài)：確定換熱計(jì)算公式，在冷凍水側(cè)傳熱系數(shù)：可能密封不嚴(yán)故取一個(gè)折損系數(shù)： (2-36)為保證冷水機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行，考慮兩側(cè)垢阻取水側(cè)： 取制冷劑側(cè)：傳熱面積取整體管外表面，由此計(jì)算傳熱系數(shù):制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)流動(dòng)，流體溫度隨著流動(dòng)方向

35、變化，而流體相變主要包括干度、壓力和溫度的變化，平均溫差與其流動(dòng)路徑有關(guān)。而傳熱過程的平均溫差就是發(fā)生相變的流體飽和溫度差值。管程長：經(jīng)過節(jié)流調(diào)節(jié)，R22制冷劑壓力變低，節(jié)流膨脹，溫度也變低。由于假定的是蒸發(fā)器出口得到飽和蒸氣，故出口干度為1.0，已知進(jìn)口干度為0.18R22平均干度： 阻力系數(shù)： (2-38)在端蓋內(nèi)由于不能做到完全密封，故會(huì)提供額外阻力，這部分阻力由于過小也不易計(jì)算故忽略R22蒸發(fā)所受阻力主要來自突破液膜時(shí)所受的阻力： (2-39)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對(duì)循環(huán)效率是都有影響的，而且在控制變量的情況下，蒸發(fā)溫度的影響力更大。在效用恒定時(shí)，盡量提高蒸發(fā)溫度有助于提高效能。查得R22

36、在4左右的蒸發(fā)溫度變化率：，進(jìn)出口溫差： 蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度：平均傳熱溫差：熱流量： (2-40)解得： ， (2-41)在出口處，蒸氣溫度將高于一定壓力下飽和溫度，即過熱，并且存在最佳過熱度，這時(shí)熱力膨脹閥工作穩(wěn)定不會(huì)大幅波動(dòng)。如果貿(mào)然增加過熱度可能會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器中的制冷劑供應(yīng)不上熱負(fù)荷，而脫離最佳工況。考慮將傳熱系數(shù)減小5%裕度5.27% 2.4 壓縮機(jī)的選型壓縮機(jī)在整個(gè)制冷循環(huán)（壓縮；冷凝；膨脹；蒸發(fā)）中起著不可替代的作用，壓縮制冷劑蒸氣使之回到高壓狀態(tài)，是轉(zhuǎn)化得到冷量的關(guān)鍵。它的工作流程是陰陽轉(zhuǎn)子嚙合旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)腔的螺旋空間內(nèi)，周期性發(fā)生容積變化。結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)，定位于大型商場和建筑使用，故首選

37、螺桿式壓縮機(jī)。主流的壓縮機(jī)還有活塞壓縮機(jī)、離心壓縮機(jī)、直線壓縮機(jī)等。主要元件包括：缸體、連桿、曲軸、定子、轉(zhuǎn)子等。按原理分類：容積型、速度型。容積型指的是壓縮機(jī)的容積在周期性變化，有活塞式的往復(fù)也有螺桿、滑片式的單方向回轉(zhuǎn)。而螺桿式壓縮機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)在于無故障運(yùn)行時(shí)間相當(dāng)長，運(yùn)行相當(dāng)平穩(wěn)，即便需要維修費(fèi)用也相對(duì)低，同時(shí)可以組合使用，非常適用于一定范圍內(nèi)的中央空調(diào)變工況調(diào)節(jié)。螺桿式壓縮機(jī)還有兩個(gè)特點(diǎn)可以深入討論。分段容調(diào)以及回氣冷卻。分段容調(diào)表明冷水機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)，以25%啟動(dòng)機(jī)器，根據(jù)負(fù)荷可調(diào)節(jié)為50%、75%、100%。目前也有向無級(jí)調(diào)節(jié)發(fā)展的趨勢?；貧饫鋮s的意義是可以延長使用時(shí)間并且

38、抗?jié)衲芰τ羞M(jìn)一步提升，但是前提是消耗一部分工作效率。圖2-6 螺桿式壓縮機(jī)壓縮原理圖經(jīng)計(jì)算壓力比且制冷量為1134.4kw可采用單級(jí)壓縮機(jī)?，F(xiàn)在冷水機(jī)組行業(yè)的趨向是多機(jī)頭機(jī)組，螺桿機(jī)半封閉化與智能控制技術(shù)的成熟使多機(jī)頭機(jī)組有了長足的發(fā)展，制冷范圍尤其適合2501500kW，而且負(fù)荷可調(diào)節(jié)，更加節(jié)能環(huán)保，大大節(jié)省運(yùn)算成本。且當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)不至于全部制冷能力失效。由于冷凝器采用殼管式，壓縮機(jī)可采用水冷式。單級(jí)壓縮機(jī)選型有幾個(gè)基本思路:理論輸氣量法，壓縮機(jī)的入口是制冷劑蒸氣，確定一定的輸氣量就可以確定制冷量；標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量，標(biāo)準(zhǔn)工況指人為規(guī)定的特定工作溫度下的運(yùn)轉(zhuǎn)，可以用于比較壓縮機(jī)制冷能力，一定的工

39、質(zhì)即對(duì)應(yīng)一定的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度和過冷度；按性能曲線選型，即參考所需達(dá)到的出口壓力和溫度，由此選擇工況較優(yōu)的壓縮機(jī)類型。按冷凝器性能選型，多出現(xiàn)在不需要節(jié)流的冷水機(jī)組。選擇標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量選型在標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量： (2-42)在設(shè)計(jì)工況下的制冷量： (2-43)一定條件下輸入到壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣是一定的，即設(shè)計(jì)工況和標(biāo)準(zhǔn)工況基于壓焓圖可以換算。蒸發(fā)溫度與冷凝溫度的升降直接與制冷量相關(guān)。根據(jù)壓縮機(jī)產(chǎn)品目錄的數(shù)據(jù)選用適用的型號(hào)和數(shù)量。選擇單級(jí)水冷螺桿式壓縮機(jī)。3 冷水機(jī)組其它部分的選型3.1 連接管路冷水機(jī)組的長效平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)需要良好的密閉以及較小的管路阻力，良好密閉以保證制冷劑不會(huì)泄漏，而

40、較小的管路阻力則意味著管道不易被腐蝕形成凹凸面使沿程阻力大大增加。首先確定管路材質(zhì)，一般使用銅管，銅管的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性、經(jīng)濟(jì)性好。連接管路重點(diǎn)在于密閉裝載制冷工質(zhì)和載冷劑。蒸發(fā)器是設(shè)備事故高發(fā)元件，容易發(fā)生換熱不均，可能導(dǎo)致銅管破裂，繼而使冷凍水泄露而使蒸發(fā)器過冷甚至結(jié)冰脹裂管道。故在設(shè)計(jì)上需要合適的管徑，在管與管的連接上需要良好擬合。監(jiān)測上如果出現(xiàn)停泵、閥門失靈等情況，經(jīng)過系列反應(yīng)最終會(huì)作用到管道上。在整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)中，有主干管道也有旁路管道，主干管道一般是焊接，較小的管道可采用螺紋連接。連接管路的選型特點(diǎn)在于滿液式還是干式的選擇，蒸發(fā)器的類型將極大地影響連接管路的布置，下面從這個(gè)角度進(jìn)行

41、分析。滿液式螺桿冷水機(jī)組與干式螺桿冷水機(jī)組相比，最主要的區(qū)別是滿液式冷水機(jī)組采用的是滿液式蒸發(fā)器，干式冷水機(jī)組采用的是干式蒸發(fā)器。滿液式蒸發(fā)器中，制冷劑走的是殼程，冰水走的是管程，換句話說就是制冷劑走銅管外面，冰水走銅管里面。干式蒸發(fā)器則相反，制冷劑走的是管程，冰水走的是殼程，換句話說就是制冷劑走銅管里面，冰水走銅管外面。滿液式機(jī)組的部件多，回路復(fù)雜，機(jī)組運(yùn)行可靠性低；干式機(jī)組部件少，回路簡單，機(jī)組運(yùn)行可靠。滿液式機(jī)組適合定工況運(yùn)行，工況變化容易使機(jī)組產(chǎn)生故障，干式機(jī)組則能適應(yīng)變工況運(yùn)行。對(duì)于潤滑油與制冷劑互溶情況下，滿液式蒸發(fā)器的回油動(dòng)力為引射泵，回油較難且不穩(wěn)定，而回油狀況直接影響機(jī)組的工

42、作工況。干式機(jī)組的回油動(dòng)力為高低壓差，回油穩(wěn)定、方便。滿液式蒸發(fā)器的殼體內(nèi)充滿制冷劑，充液量大，多用于制冷劑易泄露的開啟式壓縮機(jī)及部分制冷量大的螺桿壓縮機(jī)。干式蒸發(fā)器的制冷劑充液量只有滿液式蒸發(fā)器的1/21/3。滿液式機(jī)組能效高，同樣的輸入功率滿液式機(jī)組制冷量大，制冷量比干式機(jī)組要大10%12%。且滿液式機(jī)組造價(jià)高，干式機(jī)組造價(jià)低。從滿液式蒸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn)得出連接管路可能存在的問題和布置規(guī)范。優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)器換熱效率高，能效較干式蒸發(fā)器高，同樣的制冷量機(jī)組比干式的體積略小。缺點(diǎn)：1、需增加液位控制裝置或者過熱度控制裝置，以確保進(jìn)入蒸發(fā)器的冷媒流量能將液面維持在適當(dāng)?shù)母叨取?、液位控制裝置或者過熱度控

43、制裝置的價(jià)格相當(dāng)昂貴，保養(yǎng)和調(diào)整非常麻煩，在機(jī)組符合變化時(shí)適應(yīng)性能很差。3、如果蒸發(fā)器中的冷媒液面降低，蒸發(fā)器中與冷媒相溶的冷凍油不容易回到壓縮機(jī)內(nèi)，是壓縮機(jī)有失油之的風(fēng)險(xiǎn)。4、如蒸發(fā)器中的冷媒液面抬高，冷媒會(huì)以液態(tài)形式進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)，引起液壓縮，同樣會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)燒毀。5、整個(gè)系統(tǒng)冷媒和冷凍油的充注量是干式的2倍多，日后的維護(hù)保養(yǎng)成本增加。6、由于滿液式蒸發(fā)器回油非常麻煩，因此對(duì)冷凍油的品質(zhì)要求很高，必須保證冷凍油在很高的品質(zhì)下工作。在使用一段時(shí)間后，由于冷凍油會(huì)逐漸變得粘稠，回油會(huì)難以完成，必須立即更換，其使用周期較干式蒸發(fā)器縮短一半以上，大大增加運(yùn)行成本。7、冷凍水在蒸發(fā)器銅管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，因溫

44、度過低容易形成凝結(jié)，會(huì)導(dǎo)致銅管漲裂。連接管路中設(shè)計(jì)的原則：按既定的冷水機(jī)組系統(tǒng)流程配置管路系統(tǒng)，以使系統(tǒng)按所要求的循環(huán)、預(yù)期的效果運(yùn)行；保證壓縮機(jī)運(yùn)行安全，如不發(fā)生回液，壓縮機(jī)不發(fā)生失油現(xiàn)象；管路系統(tǒng)走向力求合理，盡量減小阻力，尤其應(yīng)優(yōu)先考慮減少吸汽管路的阻力;閥門配置合理，便于操作和維修；根據(jù)冷水機(jī)特點(diǎn)選用管材、閥門及儀表。氨系統(tǒng)禁用銅管及銅合金材料。氟利昂系統(tǒng)常采用銅管，大型系統(tǒng)采用無縫鋼管。正確選擇各種管路的管徑。不同的制冷劑，由于其性質(zhì)不同，相應(yīng)的管路設(shè)計(jì)原則及解決方法也不一樣。關(guān)于R22管路的設(shè)計(jì)，由于R22與潤滑油有限溶解，因此，在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中的潤滑油總是隨著冷水機(jī)組進(jìn)人冷凝

45、器、蒸發(fā)器等設(shè)備中去。如果蒸發(fā)器積油太多，會(huì)造成壓縮機(jī)失油。從壓縮機(jī)排出的油，由于排汽溫度不高，未被炭化，可以重復(fù)使用。因此，在設(shè)計(jì)管路時(shí)，應(yīng)注意潤滑油隨冷水機(jī)組一起返回壓縮機(jī)，同時(shí)又應(yīng)防止大量油液涌人壓縮機(jī)而發(fā)生液擊現(xiàn)象。吸氣管路在連接管路中是十分重要的組成部分，保證制冷劑高溫高壓蒸汽的密閉與流通是必須具備的條件。吸氣管路的水平管應(yīng)有朝向壓縮機(jī)的0.01坡度。上升管應(yīng)保證有一定速度，與潤滑油一起流動(dòng)。氟利昂上升立管的最低速度查。如果按允許壓力降確定的立管管徑，其速度小于中數(shù)值時(shí)，則可減小立管管徑，而增大水平管的管徑，這樣既滿足了回油速度的要求，而又不增大管路的壓力降。對(duì)于變負(fù)荷系統(tǒng)中的上升立

46、管，如果保證最小負(fù)荷時(shí)的流速，勢必導(dǎo)致在最大負(fù)荷時(shí)阻力太大;反之，如果保證最大負(fù)荷時(shí)的流速，則在最小負(fù)荷時(shí)難于保證回油所必需的速度。當(dāng)負(fù)荷變到全負(fù)荷的25%以下時(shí)。其中A管的直徑按最小負(fù)荷確定，A,B管的總截面積應(yīng)滿足最大負(fù)荷時(shí)最低流速的要求。在滿負(fù)荷時(shí)，兩管同時(shí)工作。當(dāng)負(fù)荷降低，其中流速不足于帶走潤滑油時(shí)，油就積存于油彎內(nèi)，最終形成油封，B管被隔斷，A管單獨(dú)工作，從而保證了一定的上升速度。如果負(fù)荷轉(zhuǎn)而增大，A管內(nèi)的流動(dòng)阻力增加，則在壓差作用下，油彎內(nèi)的潤滑油被A帶走。雙立管應(yīng)從上部接到水平管，以避免單管工作時(shí)，有油進(jìn)人不工作的管內(nèi)。當(dāng)蒸發(fā)器在壓縮機(jī)上部時(shí)。對(duì)于停機(jī)時(shí)不對(duì)蒸發(fā)器抽空的系統(tǒng)，用實(shí)

47、線的連接方式，這樣避免在停機(jī)時(shí)蒸發(fā)器液體流入壓縮機(jī)。而對(duì)于停機(jī)時(shí)對(duì)蒸發(fā)器抽空的系統(tǒng)，可以采用虛線的連接方法。蒸發(fā)器出口接油彎后直接向上接到壓縮機(jī)。在負(fù)荷降低時(shí)，潤滑油積存，當(dāng)油彎內(nèi)的油使管路隔斷時(shí)，則在壓差作用下，使油返回壓縮機(jī)。3.2 節(jié)流閥節(jié)流的作用是使工質(zhì)在進(jìn)入冷凝器之前進(jìn)一步降壓，為下一步冷凝做準(zhǔn)備。工作原理是控制流體截面，使流速加快而壓力減小，截面與之前流道的比例關(guān)系影響壓力的下降值。節(jié)流閥是一個(gè)可以調(diào)節(jié)液體壓力的構(gòu)造，可調(diào)整進(jìn)入引擎的空氣量，進(jìn)而調(diào)整引擎的出力。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡易的流量控制閥，在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可

48、組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒有流量負(fù)反饋功能，不能補(bǔ)償由負(fù)載變化所造成的速度不穩(wěn)定，一般僅用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場合。由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后的壓差有關(guān)，閥的剛度小，故只適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化很小且速度穩(wěn)定性要求不高的場合。在節(jié)流閥的維護(hù)和保養(yǎng)方面，應(yīng)該注意的事項(xiàng)有：節(jié)流機(jī)構(gòu)除起節(jié)流降壓作用外，大多數(shù)還具有自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑流量的作用。應(yīng)經(jīng)常對(duì)節(jié)流閥本身進(jìn)行檢查及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)；油分離器應(yīng)定期從側(cè)面排出沉積在底部的潤滑油；定期排出集油器中的潤滑油，向外排油時(shí)，應(yīng)先打開抽氣閥，用壓縮

49、機(jī)抽吸集油器中的氨氣，并降低集油器的壓力，待集油器內(nèi)的壓力降低到稍高于大氣壓力時(shí)，關(guān)閉抽氣閥，并打開放油閥，直到油放完為止，再關(guān)閉放油閥；高壓儲(chǔ)液罐的最大充灌高度一般不超過簡體直徑的80%，最低不得低于30%；最大存放液量不得超過容器本身容積的70%，最小存液量不小于氨泵每小時(shí)循環(huán)量的30%；經(jīng)常清洗制冷劑凈化設(shè)備的中的過濾網(wǎng)，定期更換干燥劑；對(duì)于安全閥設(shè)定是壓力值不要輕易的改動(dòng)，對(duì)于安全閥定期進(jìn)行校正。對(duì)于執(zhí)行元件負(fù)載變化大及對(duì)速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，必須對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償來保持節(jié)流閥前后壓差不變，從而達(dá)到流量穩(wěn)定。節(jié)流閥品類繁多，在冷水機(jī)組上也有多種應(yīng)用：大型中央空調(diào)冷水機(jī)組常用

50、的節(jié)流機(jī)構(gòu)有手動(dòng)節(jié)流閥、孔板、熱力膨脹閥、浮球+主節(jié)流閥。手動(dòng)節(jié)流閥是最老式的節(jié)流閥，其外形與普通截止閥相似。它由閥體、閥芯、閥桿、填料壓蓋、上蓋、手輪和螺栓等零件組成。與截止閥不同之處在于它的閥芯為針型或具有V形缺口的錐體，而且閥桿采用細(xì)牙螺紋。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，可使閥門的開啟度緩慢地增大或減小，以保證良好的調(diào)節(jié)性能。手動(dòng)節(jié)流閥開啟的大小，需要操作人員頻繁地調(diào)節(jié)，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。通常開啟度為1/81/4圈，一般不超過一圈，開啟度過大就起不到節(jié)流（膨脹）的作用。這種節(jié)流閥現(xiàn)在已被自動(dòng)節(jié)流機(jī)構(gòu)取代?？装骞?jié)流機(jī)構(gòu)由兩塊孔板組成，采用兩級(jí)節(jié)流。制冷工質(zhì)通過第一級(jí)孔板時(shí)，制冷工質(zhì)剛好到達(dá)飽和液體線，并產(chǎn)

51、生少許閃發(fā)氣體;由于閃發(fā)氣體占據(jù)一部分空間，其流量也在波動(dòng)，致使工質(zhì)進(jìn)入第二級(jí)孔板時(shí)流體的流量在一定范圍（約20%）內(nèi)變動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑循環(huán)量的功能，第二級(jí)孔板因變動(dòng)的流量造成不同的壓降變化，與系統(tǒng)高低壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，于動(dòng)態(tài)平衡后，穩(wěn)定發(fā)揮制冷工質(zhì)膨脹功能而完成整個(gè)制冷循環(huán)。熱力膨脹閥廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)冷水機(jī)組。它既可控制蒸發(fā)器供液量，又可節(jié)流飽和液態(tài)制冷劑。根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同，分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。考慮到制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器產(chǎn)生一定的壓力損失，為降低開啟過熱度，提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率，一般自膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口，制冷劑的壓力降所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度降超過23，應(yīng)選用外平衡式

52、熱力膨脹閥。工質(zhì)飽和溶液由常溫高壓變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w，工質(zhì)向冷卻水放熱，而冷卻水將熱量帶到冷卻塔或者直接空冷（風(fēng)冷）。節(jié)流閥的開度控制，通過感溫包來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而調(diào)節(jié)蒸發(fā)器負(fù)荷。節(jié)流閥供液量過大與過小對(duì)應(yīng)的情況：過大會(huì)使過多的液態(tài)工質(zhì)流入蒸發(fā)器可能會(huì)發(fā)生沖缸，而過小會(huì)使實(shí)際制冷效率偏小達(dá)不到既定目標(biāo)從而能耗增大。3.3 膨脹閥熱力膨脹閥是重要的動(dòng)態(tài)控制組件，通過溫度與壓力的感應(yīng)實(shí)現(xiàn)閥開度的變化，從而控制蒸發(fā)器的進(jìn)口流量。使冷凝器出來的高壓液體節(jié)流降壓，使液態(tài)制冷劑在低壓（低溫）下汽化吸熱。在工業(yè)冷卻設(shè)備中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機(jī)構(gòu)中充注氟利昂工質(zhì)，感溫包設(shè)置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個(gè)感應(yīng)系統(tǒng)處于對(duì)應(yīng)的飽和壓力Pb。該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調(diào)整彈簧的彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時(shí)有Pb=Pt+Po 。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大時(shí)，出口過熱度偏高，Pb增大，PbPt+Po，合力使頂桿、閥芯下