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中央空调制冷系统的分类  

空调用制冷技术属于普通制冷范围,主要是采用液体气化制冷法。(主要是利用液体气化过程要吸收比潜热,而且液体压力不同,其沸点也不同,压力越低,沸点越低。)根据热量从高温物体向低温物体转移的不同方式,可分为:蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。

蒸气压缩式制冷

制冷原理

  气态制冷工质(如氟利昂)经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器,与水(空气)进行等压热交换,变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质,进入膨胀阀节流减压,成为低温低压液态工质,在蒸发器内气化。液体气化过程要吸收气化潜热,而且液体压力不同,其饱和温度(沸点)也不同,压力越低,饱和温度越低。例如,1kg的水,在绝对压力为0.00087MPa,饱和温度为5℃,气化时需要吸收2488.7KJ热量;1kg的氨,在1个标准大气压力(0.10133MPa)下,气化时需要吸收1369.59KJ热量,温度可抵达-33.33℃。因此,只要创造一定的低压条件,就可以利用液体的气化获取所要求的低温。依此原理,气化过程吸取冷冻水的热量,使冷冻水温度降低(一般降为7℃)。制冷工质在蒸发器内吸取热量,温度升高变成过热蒸气,进入压缩机重复循环过程。蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式,如图2-1和图-2所示。

压缩机

制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多,根据工作原理的不同,可分为两大类:容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机,如图2-3所示。
  容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积,将周期性吸入的定量气体压缩。常用的容积式制冷压缩机有往复活塞式制冷压缩机和回转式制冷压缩机。
  离心式制冷压缩机是靠离心力的作用,连续地将所吸入的气体压缩。这种压缩机的转数高,制冷能力大。目前,国外空调用氟利昂离心式制冷压缩机的单机制冷量高达30000kw。

制冷剂

  制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质,其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发,在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水,而被冷却为液体,往复循环,借助于状态的变化来达到制冷的作用。常用制冷剂有氨(R717)、氟利昂(氟氯代烷)(R22、R134a、R410A等)。
  制冷分类
  低压高温制冷剂
  
冷凝压力Pk≤2~3㎏/㎝(绝对),T0>0℃ 。如R11(CFCl3),其T0=23.7℃。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常30℃时,Pk≤3.06 ㎏/㎝。
  中压中温制冷剂
  冷凝压力Pk<20 ㎏/㎝(绝对),0℃>T0>-60℃。如R717.R12.R22等,这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。
  高压低温制冷剂
  
冷凝压力Pk≥20 ㎏/㎝(绝对),T0≤-70℃。如R13(CF3Cl)、R14(CF4)、二氧化碳、乙烷、乙烯等,这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或-70℃以下的低温装置中。

载冷剂

  载冷剂是一种中间物质,如常用的空调冷冻水,其在蒸发器内被冷却降温,然后远距离输送,来冷却需要被冷却的物体。目前常用的载冷剂有水,它只能用于高于0 ℃的条件,当要求低于0 ℃时。一般采用盐水,如:氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。

吸收式制冷

  吸收式制冷是液体气化的一种形式,它和蒸气压缩式制冷一样,是利用液态制冷剂在低温低压下气化以达到制冷的目的。所不同的是:蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功(或电能)使热量从低温物体向高温物体转移,而吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程的。

制冷原理

  图2.4表示出吸收式制冷机主要由四个交换设备组成,即发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器,它们组成两个循环环路:制冷剂循环与吸收剂循环。左半部是制冷剂循环,属逆循环,由冷凝器、节流装置和蒸发器组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后,经节流装置减压降温进入蒸发器;在蒸发器内,该液体被气化为低压气态,同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷完全相同。右半部为吸收剂循环(图中的点画线部分),属正循环,主要由吸收器、发生器和溶液泵组成,相当于蒸气压缩式制冷的压缩机。在吸收器中,用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂,以达到维持蒸发器内低压的目的;吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂-吸收剂溶液,经溶液泵升压后进入发生器;在发生器中该溶液被加热、沸腾,其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂,进入冷凝器液化,而剩下的吸收剂溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。

吸收剂

  吸收式制冷机中的吸收剂通常并不是单一物质,而是以二元溶液的形式参与循环的,吸收剂溶液与制冷剂—吸收剂溶液的区别只在于前者所含沸点较低的制冷剂量比后者少,或者说前者所含制冷剂的浓度比后者低。二元溶液通常有溴化锂水溶液、氨水溶液等。

  中央空调制冷系统的选择,应根据负荷大小、能源提供方式、便利程度等多种客观条件决定。其中活塞式制冷压缩机多为中型(标准制冷量60~600KW)和小型(小于60KW),但是由于其噪音大、效率低且容易发生故障,目前使用的已不多;涡旋式制冷压缩机目前主要用于小型制冷系统,在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用;而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便,另外技术成熟等一系列独特的优点,已经广泛应用于空调中;离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用运行费用低,一般适用大于500RT的制冷系统中,并且可以实现无级调节,使机组的负荷在30%~100%范围内工作。通常情况下,多采用电制冷,在燃气或燃煤资源丰富的地区,可采用吸收式制冷。

 

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