電冰箱制冷系統(tǒng)原理與設計

1、電冰箱制冷系統(tǒng)原理與設計產(chǎn)品開發(fā)中心 制冷所 更新日期 2014/11/12內(nèi)容1. 理論基礎2. 蒸汽壓縮式制冷循環(huán)3. 制冷劑4. 壓縮機5. 潤滑油6. 冷凝器7. 蒸發(fā)器8. 毛細管與回氣管換熱器理論基礎相變?nèi)鄨D飽和壓力曲線（H2O）物體的固液氣三相存在形式和溫度，壓力密切相關。在相變過程中伴隨著潛熱的吸收和釋放，但物質(zhì)的溫度維持不變。液體的飽和溫度會隨壓力升高。常見物質(zhì)：干冰（常溫常壓下直接升華）水焓-溫度狀態(tài)圖（H2O）理論基礎理想氣體狀態(tài)方程熱傳導AxTkQmRTPV 對流)/(1067. 54284KmWTQf輻射ThAQ（1）（2）（3）（4）熱交換器的換熱inouthkh

2、UTUAQ111熱交換器的換熱蒸汽壓縮式制冷循環(huán)壓縮：等熵過程冷凝：等溫過程膨脹：等熵過程蒸發(fā)：等溫過程蒸汽壓縮式制冷循環(huán)-實際制冷循環(huán)帶毛細管回熱的理想循環(huán)制冷系統(tǒng)實際循環(huán)制冷劑汽化潛熱高吸氣密度大吸排氣壓力高于大氣壓力三相點和臨界點溫度在工作范圍之外化學性質(zhì)穩(wěn)定，和系統(tǒng)構(gòu)成材料相容性好，和潤滑油有相容性。無腐蝕、無毒、無可燃性絕緣性好不污染環(huán)境成本低制冷劑是制冷系統(tǒng)的熱量的吸收和傳遞介質(zhì)。制冷劑壓焓圖說明制冷劑壓焓圖說明制冷劑1) 在壓焓圖上標示系統(tǒng)循環(huán)。2) 熟練查詢制冷劑的物理性質(zhì)。3) 利用壓焓圖進行系統(tǒng)的分析和計算。壓縮機壓縮機分為容積型和速度型壓縮機工作過程分析壓縮機工作效率容積

3、效率絕熱等熵效率電機效率機械效率壓縮機的潤滑系統(tǒng)向壓縮機各摩擦副提供潤滑油，潤滑油在壓縮機中起的作用：減少摩擦；帶走摩擦熱氣缸摩擦面密封衡量潤滑油性質(zhì)的參數(shù)1.粘度2. 制冷劑相溶性3. 低溫下的流動特性4. 酸值5.閃點6.化學穩(wěn)定性及材料相容性7. 介電強度潤滑油與制冷劑的相容性：溫度越高，制冷劑在油中的溶解量越低。壓力越高，制冷劑在潤滑油中的溶解量越高。冷凝器的作用接收從壓縮機排出的高溫高壓蒸汽，然后在冷凝器內(nèi)冷卻，將過熱蒸汽冷卻成飽和蒸汽（移除顯熱），然后再冷卻成液體（移除潛熱），一般情況下，在冷凝器出口，制冷劑液體會繼續(xù)冷卻成過冷液體（釋放顯熱）。冷凝器的負荷蒸發(fā)器制冷量+壓縮機輸入

4、功冷凝器管線的溫度變化冷凝器冷凝器的負荷來自兩部分：壓縮機輸入功+蒸發(fā)器制冷量冷凝器的負荷ambkkecomvkTTTTUAQQPhhqQ)(42冷凝器的溫度變化冷凝器入口為過熱蒸汽，向環(huán)境排放顯熱，溫度降低，當制冷劑溫度降至飽和冷凝溫度，則蒸汽開始冷凝成液體，開始排放潛熱，溫度不變；當制冷劑完全冷凝成液體，繼續(xù)向環(huán)境排放熱量，則進入過冷段，同樣是顯熱的排放，溫度降低。過濾器的X射線照片冷凝器的關鍵設計參數(shù)換熱溫差T因為冷凝器需要向環(huán)境排放熱量，故要求冷凝溫度與環(huán)境溫度間保持適當?shù)臏夭?，一般情況下T 實測在510即可滿足系統(tǒng)設計要求過冷度在冷凝器的出口一般都要求有一定的過冷度，這樣可以降低毛細

5、管出口的制冷劑蒸汽的干度，提高制冷劑的質(zhì)量流量，提高系統(tǒng)制冷量。冷凝器的設計原則內(nèi)藏式冷凝器管道均勻分布在冰箱側(cè)板上（盡量排滿），充分利用側(cè)板表面積。冷凝管道長度并非越長越好（太長會造成冰箱冷媒充注量增加）。鋁箔貼附質(zhì)量對冷凝器性能影響較大。因內(nèi)藏式冰箱增加了箱體的熱負荷，對應區(qū)域冰箱發(fā)泡層厚度要增加。外掛絲管式管道流向應設計為入口在上，出口在下，保證液態(tài)制冷劑沿重力方向流動。冷凝器與后背必須留有間隙，保證自然對流順利進行。表面積越大，換熱能力越強，材料成本越高。強制對流式必須設計專門的風路保證冷凝器換熱面積充分參與換熱。防止進風和出風短路風機轉(zhuǎn)速適中，防止噪音超標調(diào)整風機轉(zhuǎn)速可以實現(xiàn)冷凝器變

6、容量控制，防止低環(huán)溫下系統(tǒng)冷凝壓力偏低。冷凝器匹配時，應根據(jù)最大負荷來設計冷凝器的容量。當環(huán)境溫度升高，冷凝溫度升高，同時冷凝器負荷增加。冷凝壓力隨環(huán)溫上升迅速增加。蒸發(fā)壓力雖然也會增大，但系統(tǒng)高低壓側(cè)壓差隨環(huán)溫增加。低溫環(huán)境下，由于壓差過小，可能會造成制冷劑無法正常流動完成循環(huán)。環(huán)溫對冷凝器的影響增大制冷劑充注量低溫下停止冷凝風機運轉(zhuǎn)，提高冷凝溫度利用制冷劑液體的蒸發(fā)，從低溫環(huán)境吸收熱量，再通過回氣管排向壓縮機。蒸發(fā)器的負荷大?。赫舭l(fā)器的作用)(56hhqTAUQveee回熱615 4hhhh蒸發(fā)器的種類在有限的空間內(nèi)，使蒸發(fā)器的散熱面積最大化。熱負荷大的區(qū)域相應蒸發(fā)器面積要加大。蒸發(fā)器管道

7、長度增加，相應充注量也要增加，冷凝器散熱面積也要增加。制冷劑液體在蒸發(fā)器管道內(nèi)流動的摩擦黏滯阻力會使制冷劑的壓力降低，同時造成蒸發(fā)溫度降低。制冷劑以汽液兩相的狀態(tài)進入蒸發(fā)器，然后液態(tài)制冷劑吸收蒸發(fā)器外環(huán)境的熱量進行蒸發(fā)，如果蒸發(fā)器內(nèi)的管道壓降可以忽略，則蒸發(fā)溫度維持不變。當液態(tài)制冷劑完全蒸發(fā)完后，會繼續(xù)吸收環(huán)境熱量，形成過熱蒸汽。蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和溫度變化蒸發(fā)器出口過熱度液態(tài)制冷劑吸熱蒸發(fā)，其制冷量遠大于過熱蒸汽吸熱。在進行系統(tǒng)匹配時，為了充分利用蒸發(fā)器換熱面積，則需要保證蒸發(fā)器末端無過熱或過熱度較小。為了保障壓縮機閥組安全，不允許有液態(tài)制冷劑回流至壓縮機，需要有氣液分離器和回氣管換熱器來存貯，

8、消耗蒸發(fā)器末端殘留的制冷劑液體。系統(tǒng)充液量小，容易出現(xiàn)蒸發(fā)器出口過熱度大的情況。蒸發(fā)器側(cè)制冷劑流量小，容易出現(xiàn)蒸發(fā)器出口過熱。熱負荷增加，或者剛開機運行，會出現(xiàn)短暫蒸發(fā)器過熱。蒸發(fā)溫度必須與熱源溫度匹配蒸發(fā)溫度一般應比低溫熱源的設計溫度低5-10，保證足夠的換熱溫差。冷凍箱蒸發(fā)溫度應在-25 以下，冷藏箱可以設計在-15左右。蒸發(fā)溫度受系統(tǒng)充液量影響制冷劑充液量少，蒸發(fā)器側(cè)制冷劑量不足，壓縮機吸氣壓力低，蒸發(fā)溫度低。蒸發(fā)溫度受空氣側(cè)換熱性能影響空氣側(cè)換熱面積大，換熱系數(shù)高，蒸發(fā)溫度高。如翅片蒸發(fā)器，風機轉(zhuǎn)速升高，換熱性能增強，蒸發(fā)溫度升高；加大翅片密度，換熱性能提高，蒸發(fā)溫度升高。蒸發(fā)溫度的影

9、響因素儲液器一般布置在蒸發(fā)器末端，回氣管的前端，存儲所有蒸發(fā)器末端殘留的制冷劑。因儲液器仍然處于低壓側(cè)，故應放置在低溫區(qū)域或發(fā)泡層內(nèi)。內(nèi)部分離管插入深度要保持一致，否則會造成匹配系統(tǒng)充液量不準確。進入儲液器的是汽液混合態(tài)，出口為汽態(tài)。內(nèi)插管設有油回流孔，便于潤滑油回流。儲液器（氣液分離器）儲液器的X射線照片電冰箱一般將毛細管與回氣管做成組件進行裝配，回氣管流過低溫制冷劑，毛細管內(nèi)流過高溫制冷劑，逆流換熱使毛細管內(nèi)的制冷劑過冷，回氣管內(nèi)的制冷劑過熱，有助于提高系統(tǒng)制冷量和COP，并且保證壓縮機的安全性。1-2段為過冷液體的絕熱膨脹，壓力降呈線性變化，在點2處壓力降至對應飽和壓力，開始有制冷劑閃發(fā)，之后壓力迅速降低。毛細管內(nèi)制冷劑的質(zhì)量流量與相關參數(shù)的關系在不改變壓差的情況下，提高入口制冷劑的過冷度，可以提高制冷劑流量，并且降低毛細管出口制冷劑的干度。毛