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第二十章 制冷系统 空调工程中往往需要对空气进行冷却或除湿处理，因而需要使用冷源；空调工程中使用的冷源包括天然冷源(如深井水、深海水、天然冰等)和人工冷源(即人工制冷)： 制冷循环与制冷压缩机 制冷机组 冷却塔 冷冻站设计 制冷循环与制冷压缩机 制冷循环与制冷原理： 制冷压缩机的种类： 制冷系统其他各主要部件： 制冷循环与制冷原理 制冷的本质是把热量从某物体中取出来，使物体的温度低于环境温度，实现变冷的过程；根据能量守恒，制冷过程是一个热量转移过程，制冷过程中也是一个消耗一定量的能量，把热量从低温物体转移到高温物体或环境中去的过程； 制冷过程的实现需要借助一定的介质——制冷剂来实现；制冷形式主要可分为压缩式、吸收式和蒸汽喷射式三种： 压缩式制冷 吸收式制冷 压缩式制冷 压缩式制冷机是由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀四个主要部件组成的，并由管道连接，构成一个封闭的循环系统，如图20–1； 制冷剂在制冷系统中经历蒸发、压缩、冷凝和节流四个主要热力过程：低温低压的液态制冷剂在蒸发器中吸取被冷却介质的热量，变成低温低压的制冷剂蒸气；低温低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入，经压缩变成高温高压的制冷剂蒸气；进入冷凝器后，冷却放出热量，变成高压液态制冷剂；经膨胀阀节流后又变成低温低压的液体，再进入蒸发器进行蒸发制冷。 制冷剂单位时间内吸收的热量也就是制冷剂的制冷量； 压缩式制冷常用的制冷剂有氟利昂和氨。 图20–1 吸收式制冷 吸收式制冷循环原理与压缩式制冷基本相似，不同之处是用发生器、吸收器和溶液泵代替了制冷压缩机，见图20–2； 吸收式制冷不是靠消耗机械功来实现热量从低温物体向高温物体的转移，而是靠消耗热能来完成这种非自发的过程； 在吸收式制冷机中，吸收器相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的压出侧。低温低压液态制冷剂在蒸发器中吸热蒸发为低温低压制冷剂蒸气后，被吸收器中的液态吸收剂吸收，形成制冷剂－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，其沸点低的制冷剂变成高压制冷剂蒸气，与吸收液分离，然后进入冷凝器。 吸收式制冷常用两种工质，一种是溴化锂—水溶液，另一种是氨—水溶液。 图20–2 制冷压缩机的种类 制冷压缩机的型式很多，根据工作原理不同可分为容积式和速度型制冷压缩机两类；容积式制冷压缩机有活塞式压缩机、螺杆式压缩机、滚动转子压缩机和涡旋式压缩机；速度型压缩机包括离心式和轴流式两种；见图20–3分类示意图 活塞式压缩机：由活塞和气缸组成，活塞在气缸内往复运动并压缩吸入的气体，见图20–4； 离心式压缩机：靠离心力的作用，连续地将所吸收的气体压缩，特点是制冷能力大，结构紧凑，占地面积小，见图20–5； 螺杆式压缩机：是回转式压缩机中的一种，与活塞式制冷剂相比，特点是效率高，能耗小，可实现无级调节；型式有单螺杆和双螺杆两种，见图20–6。 图20–3 图20–4 图20–5 图20–6 制冷系统其他各主要部件 为保证制冷系统的正常运转，除了要有压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀外，还需要一些辅助设备，包括油分离器、贮液器、过滤器和自动控制装置等： 蒸发器：有两种类型，一种是直接用来冷却空气的，叫做直接蒸发式表面冷却器(图20–7)，它用于氟利昂制冷系统；另一种是用来冷却作为载冷剂的水或盐水的，有水箱式和壳管式两种，见图20–8； 冷凝器：冷凝器的功能是将制冷系统吸取的热量排到周围介质中去，根据冷却介质可分为水冷式、风冷式和蒸发式三种，见图20–9、图20–10 。 图20–7 图20–8 图20–9 图20–10 制冷机组 制冷机组就是将制冷系统中的部分或全部设备配套组装在一起，成为一个整体；常用的制冷机组有以下几种： 冷水机组：它是将压缩机、冷凝器、制冷冻水用蒸发器以及自动控制元件等组装成一个整体，专门用于为空调箱或其他工艺过程提供不同温度的冷冻水，如图20–11； 热泵式冷温水机组：它与普通制冷机组相比只是在制冷剂管路上增加一个四通换向阀； 直燃式溴化锂吸收式制冷机组：它集燃气或燃油锅炉和制冷机于一体，具有体积小、结构紧凑等优点，如图20–12。 图20–11 图20–12 冷却塔 制冷系统中常用的蒸发冷却装置有两种：一种是自然通风式喷水冷却池，适用于空气温度较低、相对湿度较小的地区的小型制冷系统；另一种是机械通风式冷却塔； 图20–13是机械通风式冷却塔的原理和结构示意图；冷却器的冷却回水由上部喷淋在塔内的填充层上，被空气冷却后流至下部水池内，通过水泵再送回冷凝器循环使用；冷却塔顶部装有通风机，使室外空气以一定流速自下而上通过填充层，加强冷却效果。 图20–13 冷冻站设计 系统形式的确定： 设备布置原则： 冷冻站的土建要求： 冷冻站的其他要求： 系统形式的确定 制冷系统对用户的供冷方式有两种，即直接供冷和