制冷系统主要部件的工作原理及特点

知识点：制冷系统

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（1）制冷压缩机

制冷压缩机是用以压缩和输送制冷剂的设备。在消耗外界补偿功的条件下，它以机械方法吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸汽，将该蒸汽压缩成高温高压的过热蒸汽,并排放到冷凝器中去，使制冷剂能在制冷系统中实现制冷循环。

①开启式压缩机。

这种压缩机与电动机没有共同外壳.根据曲轴箱形式,又可分为开式曲轴箱压缩机和闭式曲轴箱压缩机。前者因曲轴箱与大气相通,气缸里漏出的制冷剂直接进人大气，泄漏量大，目前已很少应用。后者曲轴箱的曲轴用轴封加以密闭，使曲轴箱封闭，以减少制冷剂的泄漏量.

②半封闭式压缩机.

这种压缩机与电动机直接连接；一起装在以螺栓连接的密封壳体内，并共用同一主轴,机壳为可拆卸式，便于维修.根据电动机的冷却形式可分为进气冷却式、进气与空气混合冷却式等形式。目前半封闭式压缩机多为高速多缸式.

③ 全封闭式压缩机：

这种压缩机和电动机直接连接，并一起装在一个焊接的密封壳体内。这种压缩机结构紧凑、密封性极好。使用方便、振动小、噪音低,适用于小型制冷设备。全封式压缩机有活塞式、旋转式、涡旋式三种。

A、旋转式压缩机

是一种特殊的小型回转式压缩机,如图1－l－2所示.其转子偏心地装在定子内，排气时间长(比往复活塞式长30％左右),流过气阀的流动阻力损失小，缸径行程比大，排气容积和吸气管管径大，吸气过热小,电动机工作温度低，效率高,成本低以及寿命长。

B、活塞式压缩机

外形如图1－l－3所示

C、涡旋式压缩机

是通过涡旋定子和涡旋转子组成涡卷以及构成这个涡卷的端板所形成的空间来压缩气体的回转式压缩机。工作时，随着曲轴的回转,涡旋转子以其中心始终绕涡旋定子中心作一偏心量为半径的圆周运动。它与往复活塞式压缩机相比,其主要特点是：压缩气体几乎不泄漏、不需吸排气阀、绝热效率可提高10%、震动小、扭矩变化小、噪音可降低5dB（A）、体积减小40％、重量减轻15％。它适用于热泵式、吊顶型等空调机上。

系列柔性涡旋压缩机：

超高能效比

能效比比目前市场上最先进的活塞式压缩机还高12％

杰出的可靠性

运动部件少，轴向及径向的专利柔性设计提供了前所未有的耐液击和容忍微量杂质的能力

内置电机断路装置

能有效保护电机免受高温及高电流之损坏

低噪音、低排气脉冲

噪音值比活塞式压缩机低5分贝以上

简化系统设计

独特的卸载启动设计使单相压缩机启动时无需启动电容、继电器，在大多数应用中无需曲轴箱加热器和气液分离器

近100％的容积效率带来超常的制热能力，系列范围已扩展到25匹。

④双螺杆式压缩机。

A、双螺杆式压缩机是依靠两个螺旋形转子相互啮合而进行压缩的回转式压缩机,主要由阳螺杆、阴螺杆、气缸、转轴和轴封等组成。阳螺杆为主动螺杆，阴螺杆为从动螺杆,两螺杆

的啮合与旋转齿轮传动相似。气缸做成横“矿字形，其内壁与两螺杆的齿面之间的空间形成气缸工作容积，吸气口与排气口分别布置在气缸的两端。螺杆旋转时，对吸入的蒸汽进行压缩，直至最后排出.由于螺杆的转速较高，因此排气压力脉动性小。它不存在余隙容积,效率高。

B、双螺杆式制冷压缩机的性能特点:

a） 双螺杆式压缩机属于容积式气体压缩机,即通过工作容积的逐渐减少来达到工质压力提高的目的.

b） 双螺杆式压缩机的工作腔是由一对相互平行放置的啮合的阴阳转子和壳体组成。转子两端置于轴承之上，阳转子的一端与电动机相连,阴转子为从动转子，由阳转手带动，转子的两端有吸气口及排气口。

c) 一般阳转子有四个凸而宽的齿，阴转子有六个四面窄的齿.与一对螺旋齿轮相似，相互咬合，凸齿逐渐地在齿沟的总长度上移动，达到压缩的目的，并更进一步促进吸气。

带走压缩机压缩过程中所产生的压缩热，使压缩尽可能接近于等温压缩以提高热效率。并且排气温度与绝热压缩的情况相比要低得多。如单级压缩的冷凝温度为+40℃,蒸发温度为-40℃的情况下,工质使用氨时活塞式压缩机的排气温度达到200℃左右，根本不能工作，如采用螺杆式压缩机，在上述情况下排气温度可以控制在80℃左右。

由于双螺杆式压缩机的排气温度十分低，所以就能够防止轴承、转子、滑阀机构及箱体等的热变形，转子间的间隙因而可以造得比无油螺杆式压缩机更小，从而使内部泄漏减少.

用油膜来密封阳转子和阴转子之间的间隙及转子和气缸间的间隙，使内部泄漏损失减少,增大了压力差和压缩比，从而能够保持较高的容积效率.

提供用阳转子来直接带动阴转子所需要的润滑，并且使噪声减少。

双螺杆式制冷压缩机能量调节采用滑阀式卸载装置，这是螺杆式压缩机所特有的机构，根据滑阀的位置来无级地调节排气量。当滑间与固定部分紧接在一起时，为全负荷运行。当滑阀向排气侧移动时,滑阀与固定部分之间就出现短路，使一部分气体不受压缩而回流到吸入侧，这等于将转子的有效长度缩短，因而排气量减少。滑阀的位置一般在10％～100％能量之间进行无级调节。

采用滑阀式卸载装置后，不但节约了运行费用，而且可以最大限度地减少起动负荷,滑间机

构可以用电动式、油压式或气动式操纵。并和蒸发压力及温度继电器配合使用进行机组的能量自动调节。

e)螺杆式与活塞式比较，其优点如下:

压缩机结构紧凑、体积小、质量轻.λ

λ易损零件少,运行可靠，操作维护简单。

气体没有脉动,运行平稳，对机组基础要求不严，不需要专门的基础。λ　　

λ排气温度低。这是由于压缩过程中喷人大量的润滑油，不像活塞式制冷压缩机,排气温度受压缩比的影响。螺杆式压缩机的排气温度几乎与吸气温度无关，而与所喷入的油温有关.其排气温度一般可以控制在100℃以下。

λ对湿行程不敏感.湿蒸汽或少量液体进入机内,没有液击的危险。

λ采用滑间装置，制冷量可在10％~100%范围内进行无级调节，并可以在无负荷条件下起动。

可在较高压缩比下运行，单级压缩时蒸发温度可达一扔℃，因此适用于低温制冷系统.λ　　

f)螺杆式压缩机的缺点：

λ 要求复杂的油处理设备，要求分离效率很高的油分离器，否则喷人气缸中的大量的润滑油，会进入辅助设备而恶化传热效果。

λ 适应多种用途的性能比多缸活塞式压缩机差。每台螺杆式压缩机都有固定的容积比，当实际工作条件下（压缩比）不符合给定容积比时，将导致效率降低。

λ 噪声比较大，常采取专门的隔音措施。

(2）换热器

　　

　　A、用来实现冷热流体之间热量交换的设备称为换热器。

　　

　　B、机组中有两类换热器即风换热器和水换热器。

　　

　　C、风换热器作为冷凝器作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷却为液体，将热量传到空气中；作为蒸发器的作用是让低温低压的制冷剂液体气化,吸收空气中的热量。

　　

　　D、水换热器作为蒸发器的作用是令低压制冷剂液体气化，吸收水中的热量，从而使水的温度降低。作为冷凝器的作用是将高温高压制冷剂气体冷却为液体，将热量传入水中,而使水的温度升高.

　　

　E、风换热器的结构为内螺纹铜管串铝翅片结构以增加制冷剂在铜管内搅动流动，而风在铝翅片间流动。风换热器在运动时，注意保持通风良好,翅片表面无挡风,翅片间无脏物，平时注意定时清洗。

　　

　　F、水换热器的结构有壳管式结构、套管式结构和板式换热器。

　　

　　G、水换热器的结构要求水系统上一定安装过滤器.在平时运行时，注意水系统中气体的排除。

　　

　　（3)冷凝器

　　

　　冷凝器又称为“液化器”，是使蒸汽在其中放出热量而液化的热交换器。在制冷系统中，它是制冷剂向系统外放热的热交换器。来自压缩机的制冷剂过热蒸汽进人冷凝器后，将热量传给周围介质—-空气或水，而其自身因放出潜热而凝结成液体体p液化）。按所采用的冷却介质,冷凝器可分为风冷式(或称空冷式）和水冷式。

　　

　　（4）蒸发器

　　

　　蒸发器是液体制冷剂在其中蒸发的热交换器。在制冷系统中，蒸发器是产冷设备，它属于问壁式热交换器,被冷却介质的热量通过管壁式板壁传给制冷剂，制冷剂在低温下蒸发，把热量从蒸发器中带走。制冷系统中的蒸发器按冷却方式不同，可分为直接冷却式和间接冷却式两大类。两者冷却空气或冷却物体,后者先冷却载冷剂——盐水或淡水,再去冷却空气或冷却物体。前者降温快、冷量损失小、结构紧凑，主要用于冰箱、冷藏箱。小冷库、小型制冷设备及各种空调机中，而后者用于较大型的空调和冷冻设备中。

　　

　　(5）易熔塞和高低压控制器

　　

　　这两个部件都是为制冷系统安全运行而设置的.为了防止压缩机排气压力过高与吸气压力过低而设置了压力继电器，它属于双位调节器。当压缩机排气压力超过设定值时,高压控制器的微动开关断开压缩机电源，待故障排除后，手动复位.当吸气压力过低时，低压控制器就会动作而使压缩机停车.其高低压力设定值可调节.

　　

　　当制冷管路因故而压力和温度升高时，使易熔塞在压力达到24㎏f/c㎡（水冷螺杆机组）或28㎏f/c㎡（地源热泵机组）时自行熔化起到保护作用。易熔塞熔化材料由铋(Bi）、镉（Cd）、锡（Sn）和铅（pb)组成。高低压压力控制器结构如图1—1-6所示。

6)曲轴箱加热器

曲轴箱加热器是在压缩机底部外围紧靠着压缩机固定的电加热器。为了使压缩机底部的冷凝器用）,而冷液态制冷剂不断地保持气体状态，可用曲轴箱加热器对压缩机本身进行保温.如图l-l—7所示。

7)用于制冷、供暖空调设备上的自动控制器

　　

　　A、电磁阀.

　　

　　电磁阀可以受压力、温度、液面、流量控制器或手动开关发出的指挥信号所控制的一种开关式自动调节阀，广泛用于空调制冷系统中。电磁阀由电磁头、外壳、线圈、芯铁.弹簧、膜片或活塞、阀体等主要零部件组成.当电源接通或断开时，线圈中磁场形成或消失，吸起阀门或让阀门利用弹簧力和铁芯本身的自重而关闭。电磁阀的外形结构如图1—l-8所示。

　　

　　B、四通换向阀

　　

　　四通换向阀是一种两进两出的特殊电磁阀，用于压缩式热泵系统供暖与制冷工况转换。

当热泵从制冷工况转为供暖工况时,四通换向阀动作（转到供暖工况位置)，于是室内蒸发器作为冷凝器用，压缩机排出的高温制冷剂蒸汽经四通间流入室内蒸发器(此时作冷凝器用)，而冷凝器则成为蒸发器，完成工况转换。转换流程如图l－l－9所示。

四通换向阀的结构和工作原理如图所示：（见图4）

四通阀由主阀、导阀和电磁线圈三个主要部分组成。当电磁线圈通电时，机组处于制热运行状态，当电磁线圈断电时，机组处于制冷运行状态。

　　

　　四通阀在使用维修时,应当注意以下几点；在拆装时,一定要使四通阀的接管和接线正

确无误。安装前尽量清除管内的杂物.焊接时，将线圈拆下，阀体用湿布包扎。通电前，一定核实四通阀线圈的电压与电源电压是否一致，线圈是否牢固地套在阀杆上。在线圈通电时，切忌不断电拆卸阀的线圈。

　　

　　四通阀在制冷时不通电,在制热时,电磁阀通电，此时能够听到阀体内有“咔哒”的响声,然后可以听到急促的气流声。若制冷制热不能切换，一般为四通阀换向失灵。

C、热力膨胀阀

　　

　　1、热力膨胀阀是调节进入蒸发器中挥发性制冷剂流量的控制机构。其随蒸发器压力变化和出口的过热度变化而动作。热力膨胀阀是压缩式制冷系统中常备的一个节流部件。它由感温包、毛细管、膜片、定值弹簧、节流针阀及调节螺丝等零件组成.感温包、毛细管及膜片所组成的密闭系统中充注低沸点工质作为感温系统。它装在蒸发器进口端,而感温包紧贴在蒸发器出口端的管上。

　　

　　从调节特性分析，它属于直接作用式比例调节器.根据其膜片下蒸发压力的引出点不同热力膨胀阀有内平衡式与外平衡式之分.前者的蒸发压力从阀体内部引出，而后者的平衡压力从蒸发器出口处引出。因此对于阻力损失大的（冷量亦较大）蒸发器均选用外平衡式.热力膨胀阀结构如图1-l-5所示。

2、膨胀阀是控制制冷系统流量的元件。

　　

　　3、膨胀阀在制冷系统中有三个作用:

　　

　　节流降压:当高压常温的制冷剂液体经过膨胀阀后，就变为低压低温的制冷剂液体，这些低压低温的制冷剂液体流入换热器中迅速蒸发，从而实现换热。

　　

　　控制流量：膨胀阀通过感温包感受进入压缩机的气体温度控制膨胀阀的开度，调节流过膨胀阀的制冷剂流量，使制冷剂流量与换热器的热负荷相匹配。

控制过热度：膨胀阀在出厂时，调整好的设定，使之既能保持换热器传热面积的充分利用，又防止压缩机的液击.

a)膨胀阀使用注意事项：

膨胀阀的静态过热度在机组出厂时已经调整好，在使用时千万不要自己调整，以免造成机组故障。

感温包固定位置十分重要，对于φ28铜管，应包在管的侧面,对于φ22铜管，应包在管的侧上方.感温包外一定包隔热材料,以防外界环境温度对系统的影响.

在系统管路修理时，若在膨胀阀附近焊接时，可以将膨胀阀的上部（动力头)拆下或用温布包扎，若在感温包附近焊接时，必须把感温包拆下。

（8）干燥过滤器

干燥过滤器是清除机组中的杂质污物和水份的元件。

A、在制冷系统中，由于制冷剂、冷冻油中含有水份，而在组装时也会不可避免地有氧化物及潮气，机组运行也能产生部分脏物，而制冷系统对水份和杂质又特别敏感，若系统中的水份或杂质物达到一定的量，就会对压缩机及制冷配件造成严重的危害，故在系统中必须加装干燥过滤器.

B、干燥过滤器的结构如下图：（见图6）

C、干燥过滤器的工作原理为分子筛和玻璃棉层混合作用,分子筛去除水份和蜡质,玻璃。在使用时，由于分子筛吸水能力较强，故平时存放干燥过滤器不要开口暴露在大气当，.在正常运行时,干燥过滤器整体温热。若干燥过滤器半截发热半截发凉，说明干燥过滤器堵塞。

D、干燥过滤器的工作原理为分子筛和玻璃棉层混合作用，分子筛去除水分和蜡质，玻璃棉过滤固体杂质。

E、在使用时,由于分子筛吸水能力较强，故平常存放干燥过滤器不要开口暴露在大气当中。焊接时，在干燥过滤器上包湿布,在焊接后不要浇水.

F、在正常运行时,干燥过滤器整体温热。若干燥过滤器半截发热半截发凉,说明干燥器堵塞。

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