首页\[开丰注册]\首页第 十章 制冷机械与设备 ;第一节 食品冷冻技术; 一、制冷技术在食品工业中的应用;二、食品冷冻技术;人们通常把冷冻分为两种：一般冷冻和深度冷冻。 一般冷冻：冷冻温度范围在-100℃以内， 深度冷冻：冷冻温度范围低于-100℃ 食品工业多采用一般冷冻温度范围多在-18℃以上。多采用压缩式单级冷冻机制冷系统。 冰箱的冷藏室：3~5℃，冻藏室-18℃。 深度冷冻多用于化工、医药。 ;三、一般制冷方法;1、空气压缩制冷 ;这种制冷方法是利用大气中的空气作制冷剂。 空气首先在压缩机???绝热压缩0.5~0.6Mpa，然后在等压下以冷水冷却至可能的温度；冷却后的空气于膨胀阀中绝热膨胀，空气温度继续降低；然后温度降低的空气再通过制冷器，在等压下吸取热量，使之回升至原来的温度，再回到压缩机中，进行另一循环。 它的制冷循环是以两等压过程代替逆卡诺循环中的两等温过程。 ; 其特点是制冷系数较小，故经济性较差；由于在制冷过程中物质不发生集态变化，无潜热可利用。故单位制冷量也较小； 为了获得足够的制冷量，则需用比较庞大的设备，必造成动力消耗大，成本高； 同时当冷却温度降到0℃时，由于冰霜生成，致使操作用难，故在现代工业中基本上被淘汰。;2、蒸汽压缩式制冷 ;制冷循环为： 在蒸发器中产生的低压制冷剂蒸发（状态1），在压缩机中被压缩到冷凝压力，消耗了机械功W，此时为绝热压缩过程，同时温度不断升高；然后压缩后的蒸汽在过饱和状态下（点2）进入冷凝器中，因受到冷却介质（水或空气）的冷却而凝结成饱和液体（点3），并放出热量，其冷凝结成饱和液体，并放出热量，其冷凝过程为一等温等压过程；;由冷凝器出来的制冷剂液体，经膨胀阀进行绝热膨胀到蒸发压力，温度降到与之相应的饱和温度。此时已成为两相状态的汽液混合物；然后进入蒸发器，进行等温等压的蒸发过程，以制冷量Q。并回复到起始状态，完成一个循环。 ;由此可见，蒸汽压缩式制冷循环的蒸发过程和冷却过程是在等温度情况下进行的，不可逆性小，故循环的制冷系数大。 它是利用液体的蒸发过程来制冷，故单位制冷量大； 同时，在蒸发器和冷凝器中都是有集态改变的传热过程，传热系数较大，因而设备不是很庞大。 ;3、吸收式制冷;吸收式制冷方法与压缩式不同，它是利用热能以代替机械能而工作的。吸收式制冷系统使用了两种工质，一种是产生冷效应的制冷剂；另一种是吸收制冷剂而生成溶液的吸收剂。 对制冷剂的要求与压缩式的相同，而对吸收剂则必须是吸收能力强，同是在相同压力下，其沸点要远高于制冷剂的沸点。因而，当溶液受热时，蒸发出来的蒸汽中，含制冷剂多，而含吸收剂很少。 ;蒸汽压缩式制冷所采用的制冷剂为一远较0℃为低的温度下即能转变为蒸汽状态的物质，且此蒸汽经压缩复可转变液态。例如：NH3在大气压下的沸点为-33.4℃,所以可在低温下蒸发而吸热，达到制冷目的，蒸发后的低压蒸汽又可经压缩机和冷却水冷却使之冷凝为液态NH3。液氨经过膨胀阀以降低压力，又开始其蒸发过程。 通常采用的工质为氨和水的二元溶液，其中NH3 为制冷剂，水为吸收剂。;工作过程：温、低压的氨蒸汽，从蒸发器出来后进入吸收器。在吸收 器中，氨蒸汽被低压的稀溶液吸收，吸收所产生的吸收热由冷却水带走。吸收后的氨溶液由泵升压经换热器加热后进入发生器。; 在发生器中，因加热而将高温、高压的氨蒸发出来，然后进入精馏塔；同时发生器内变稀的溶液经换热器和节流阀再回到吸收器中。进入精馏器的蒸汽被冷却水冷却后，含制冷剂多的蒸汽进入冷凝器，而含制冷剂极少的稀溶液回到发生器。由冷却水带走热量，使蒸汽冷凝。; 冷凝后制冷剂经过节流阀进入蒸发器，并向被冷却物质吸取热量。以上部分的系统实际上起了将低压、低温制冷剂蒸汽变成高压、高温蒸汽机的作用。即执行了压缩式制冷系统中的压缩机的任务。 其特点：无运动不见，无噪音，运转 ;4、蒸汽喷射式制冷;工作原理： 锅炉的高压蒸汽进入喷射器中，工作蒸汽在喷嘴中膨胀，获得很大的汽流速度（800-10000m/s）。由于这时压力能变为动能，产生真空，使蒸发器中的水蒸发成蒸汽。当蒸发器中的水蒸发时，就从周围的水中及取热量，使其成为低温水，供降温使用。;工作蒸汽与低压蒸汽在喷射器的混合室内混合后即进入扩压器，在扩压器中速度下降，动能又变为位能，压力升高，然后混合蒸汽就进入冷凝器中冷凝成水，一部分送回锅炉，另一部分送入蒸发器，提供所须的冷量。 ;四、制冷技术理论基础（冷冻原理）;1、热力循环的概念 ; 根据热力第一定律：△U=Q-W，△U---物系状态变化时内能的差值△U，Q---物系吸热，W—物体对环境作的功 因为工质经过一个循环后，回复到原来的状态，所以对一个热力循环来说，工质的内能没有变化，经过一个循环，体系对外的热交换和功交换的关系是： ;体系完成一个循环对外界的热交换是，从热源吸收的热量q1和对冷源放出的热量q2 代数和，称为“净热”。所以 q= q1+q2。同理，功交换也是“净功”，也是体系对外界和外界对体系所作功的代数和。所以可以说体系循环的净热等于净功。; 体系从外界吸收的热量q1并没有完全变成功，而是一部变成功，其余部分又放给外界。工质从温度较高的热源吸热，并向温度 较低的冷源放热q2（冷源损失）。对于热机来说，总希望它所吸 收之热q1变成功的部分愈多愈好，冷源损失愈少愈好，衡量这种 热能利用效果的指标叫循环热效率，定义为 ; 热效率就是循环中加入热量转变为有用功的百分数。 热力学第二定律表明，循环热效率不能达到100%。其最大极限是多大？ 卡诺循环。 ;卡诺循环由两个定温过程和两个绝热过程所组成。;设热源温度T1，冷源温度T2，在整个循环中保持恒温。在经过一个循环后，工质吸热q1=T1△S（为TS图上1-2-5-6-1所围之面积）。.放热q2=T2△S（为TS图上4-3-5-6-4所围之面积），△S=S2-S1，则卡诺循环效率;2、制冷的基本概念;（1）逆卡诺循环;这4个过程均为可逆，所以它是一个理论的循环，在工业生产上是不能实现的，但可作为实际制冷循环完善程度的比较标准。 在实际的制冷循环中，不仅压缩和膨胀不可能是绝热过程，而且在两个等温过程中，放热侧工质温度必高于热源（冷却介质）的温度。吸热侧的工质温度必低于冷源（被冷却的物体）的温度（即非可逆过程）。 ;（2）制冷过程（氨制冷循环原理）;高压液体通过膨胀阀时，因节流而降压，在压力降低的同时，氨液制冷剂因沸腾蒸发吸热，而使其本身的温度也相应下降（只要降压足够，应可使其温度降低到所需要的低温），为等焓过程。把这种低压低温的氨（制冷剂）引入蒸发器，蒸发吸热，发生冷效应，使周围空气及物料温度下降，为等压等温过程。从蒸发器出来的低压低温蒸汽重新进入压缩机，这样就完成了一次制冷循环。 ;（3）制冷量;可见理想制冷量与冷源(被冷却介质)温度T c有关，而与热源(冷却的物体)的温度Th无关。 冷源温度愈高，则制冷量愈大。 ;（4）制冷系数; 对于逆卡诺循环的理想制冷系数εi应有： 可见，逆诺循环的制冷系数仅取决于热源温度Th和冷源温度下Tc，而与工质（制冷剂）的性质无关。 而热源温度Th愈多，冷源温度Tc愈低，则制冷系数愈小。这个结论在制冷技术上有着十分重要的指导意义。 ; 实际制冷循环的制冷系数要低于上述的理想制冷数值。即逆卡循环的制冷系数最高，制冷最为经济。 实际上，为了提高制冷系数，要适当地使制冷机在较小温度范围内工作，因此，就必须尽可能地在放热侧采用较冷的冷却剂来冷却制冷剂，同时在吸热侧也不希望制冷剂达到不必要的过低温度。 ;第二节 压缩制冷循环;一、单级蒸汽压缩制冷理论循环;（1）因为膨胀机的构造复杂，且收效不大，实际中以构造简单，操作方便的节流阀代替。工质经过节流阀是一个等焓变化，所以制冷量相应地减小。 ;（2）为了增加制冷量，提高制冷系数，制冷剂在冷凝器中冷凝成饱和液体后，再经过冷器冷却而冷凝成饱和液体后，再经过冷器冷却成过冷液体。图中3-3`表示。于是节流膨胀过程即转化为3-4线所代表的过程。由图可显然看出，制冷量因此增加了4-4以下的一块矩形面积。 实际制冷循环冷凝温度影响制冷量,T低,制冷量大.;（3）在理想循环中，进入压缩机的是湿蒸汽状态的制冷剂，压缩过程是在湿蒸汽区域内进行，称为“湿法压缩”。 湿法压缩中，由于液滴的不可压缩性，就会产生液击危险，对压缩性，就会产生液击的危险（敲缸），对压缩机和原动机均不利。 ; 因此，在实际过程中，须加装液体分离器，将湿蒸汽中的液体分离出来，保证压缩机吸入的为干饱和蒸汽，这样，压缩机的压缩过程就不是1‘-2‘线线，称为“干法压缩”。 ; 由此可见，实行干法压缩虽增加了1‘-1线所代表的制冷量，另一方面却增加了1-2-2’-1所代表的功耗。而且功耗增加要比制冷量增加为大，所以制冷系数总的是减小了。但考虑到上述湿法压缩的严重危险，采用干法压缩势在必行。 ;考虑了上述诸原因及其相应的措施之后，实际蒸汽压缩式制冷有图，所示1-2-2`-3`-3-4-1的封闭环路线线）被压缩机吸入，经干法压缩至终点，即过热高压蒸汽（点2）。是绝热等熵的压缩过程（温度升高，压力升高）。;2-2`线：上述高压过热蒸汽送入冷凝器后，在等压下被冷却至饱和蒸汽（点2`）。是等压放热过程。 2`-3`线：在上述冷凝器中，在等压等温下被冷却水冷凝而成饱和液体。是等压等温放热过程。 ;3`-3线：饱和液体经过冷器在等压下被冷却成过冷液体（点3）。是等压过程。 3-4线：过冷液体经节流阀节流减压成略带蒸汽的液体。是等焓过程。 ;4-1线：此液体在气液分离器中将所带饱和蒸汽分出，而饱和液体则经蒸发器蒸发变成蒸汽，进入气液分离器分离出液沫而成为饱和蒸汽，两饱和蒸汽合并为压缩机所吸入。是等压等温吸热过程。---制冷过程。 ; 有些制冷机循环还对蒸发器之后进入压缩机之前的制冷剂蒸汽进行过热，这样压缩机吸入就是过热蒸汽，实现干法压缩。 可以看出，制冷机综合了压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等机件。为了提高制冷机效率及保证制冷系统安全稳定，在实际制冷系统中，还加装油分离器、贮液桶、空气分离器等附属设备。下面介绍。;二、单级压缩制冷实际循环系统;氨的低压蒸汽，在压缩机内压缩成高压的过热蒸汽。经油分离器，进入冷凝器冷却，冷凝成液氨，把热量传递给水。高压液氨进贮氨器，经调节站，通过调节阀节流降压-------→氨液分离器→液体→蒸发器；气体进压缩机（作用）;三、双级压缩制冷循环; 如果依靠单级压缩机压缩，则压缩比 ( )过大, 制冷量小(余隙产生不利的影响,余隙随压缩比的增大而减小).功耗不经济。 另外，压缩比过大，压缩终了时蒸汽的温度很高，须采用高着火点的润滑油压缩机，且温度高使润滑油的粘度下降，被高温氨气带走的润滑油也较多（即润滑油混入氨气中的多），同时温度上升，使润滑油和氨会分解；气缸易变形；这些对安全运行都是不利的，此时，若采用双级压缩制冷，能改善这些不利困难。 ;双级压缩制冷循环，是指来自蒸发器的氨蒸汽要经过两次压缩后，才进入冷凝器，在两次压缩中间过程设置中间冷却器，用中压氨液的蒸发吸热来冷却第一次压缩的过热蒸汽。;双级压缩制冷循环较单级压缩制冷循环的优点： 1.每台压缩比低，排气温度低，气缸吸气系数高，且压缩机润滑工作良为。 2.制冷效率高（功耗减少，或省功） 但所需设备投资较单级大，操作较复杂，所以 一般压缩比

　　8时， 采用双级压缩较为经济合理。对于氨压缩机来说，当蒸发温度在-25℃以下时，宜采用双级压缩制冷。 ;;制冷剂在各状态的参数变化图。在蒸发器中所形成的低压低温制冷剂蒸汽（点1），被低压压缩机吸入，经压缩到中间压力的过热蒸气（点2），进入同一压力的中间冷却器，被冷却至干饱和蒸气（点3），;接着高压压缩机吸入如下干饱和蒸汽： 1）来自低压压缩机的已被冷却(放热)得干饱和蒸汽(点3)；2）经膨胀阀Ⅱ节流降压的制冷剂(9液体部分),在等压等温气化（吸热，以冷却低压压缩机排出的中压过热蒸汽）所形成的干饱和蒸气（点3），以上两者为中压干饱和蒸气。 ;中压干饱和蒸汽在高压压缩机中被压缩到冷凝压力的过热蒸气（点4），在冷凝器中冷却到干饱和蒸汽（点5），进一步冷凝成制冷剂液体（点6），;然后，分成两路：一路经膨胀阀Ⅱ，节流降压后的制冷剂（点9），进入中间冷凝器；一路在中间冷却器的盘管内过冷(放热)，过冷后的制冷剂（点7），再经过膨胀阀?节流降压，节流降压后的制冷剂进入蒸发器，蒸发吸热，发生冷效应。;第三节 制冷剂及载冷剂;载冷剂——在间接蒸发式制冷系统中起传递冷效应的介质称为载冷剂（冷媒）。 载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却，然后再去冷却物料或冷藏库。如盐水（氯化钠）、氯化钙盐水、冰、冰盐等。;一、对制冷剂的要求;对制冷剂有以下几方面的要求： 1.热力学上的要求： 在大气压力下，制冷剂的沸点要低，即易蒸发。 制冷剂的临界温度要高，至少要高于一般冷却水的温度，即就可以在冷凝器内液化。 制冷剂在蒸发器内的压力最好能与大气压力相近或稍高于大气压，在冷凝内压力不应过高，这样空气就不会渗入系统，制冷剂也不会自系统渗出。（避免空气窜入制冷机系统中，降低传热系数以及增加压缩机的功率消耗。）; 制冷剂的汽化潜热应尽可能地大，蒸汽容积小，循环量减少，即单位制冷能力大。 导热系数和散热系数大，以提高热交换器的传热效率。 ;2.物理化学上的要求： 制冷剂对金属不应有腐蚀作用。 比重和粘度要小，使制冷剂循环流动阻力小。 化学性质稳定，不燃烧，高温高压下不分解，不与润滑油发生反应。不爆炸。 3.生理学上的要求： 对人无毒、无害 4.经济上的要求上： 易于购得，价格低廉。 ;二、常用的制冷剂 ; 使用范围是蒸发温度在-70℃以上，蒸发压力高于1大气压。冷凝器的压力不超过1.4Mpa，通常在0.7～1.3Mpa之间。为中等压力的制冷剂之一。 氨的气化潜热大(-15 ℃, 1312.4 kj/kg)，所以氨的单位容积产冷量比较大，单位重量产冷量4.186× 263.6Kj/Kg，单位容积产冷量为4.186× 518Kj/m3，因此，在系统中循环的制冷剂量较少，可以缩小压缩机和其他设备的尺寸。;氨几乎不溶于油中，但吸水性强，可以避免在系统中形成冰塞。工业氨含水＜0.2％。 氨不腐蚀钢铁，但若含水，则对铜及铜合金具有氧化作用，（故氨压缩机不能使用铜及铜合金），对青铜和磷铜??蚀性小，（故压缩机轴瓦、活塞环等部件，有时也用此材料）。 ;氨具有一种强烈的特殊臭味，对人体器官有害。空气中含有1﹪（v/v）的氨时，可能发生中毒事故。 氨可燃，如果空气中含有13.1～26.8﹪（v/v）氨时，遇火爆炸。 为了减少氨对空气的污染，有些国家对用氨作为制冷剂已限制使用。 由于氨易得，在我国仍有使用。;2.氟利昂-12（CF2Cl2） 是一种对人体生理危害性最小的制冷剂。 无色、无臭、不燃烧、无爆炸性。 在535℃下，尚不分解。但与水或氧气混合时，再加热可分解成有害的毒气－光气。 氟利昂在没有水分时，对铜、钢、镀锌铁、铅、锡等金属无腐蚀性。;在1atm下，沸点-29.8℃，液体密度1486kg/m2 。气化潜热小(-15 ℃, 161.6 kj/kg).在一般的工作条件下，冷凝器中的压力不会超过11大气压。 极易溶于油中，使油的粘度降低，为保证润滑可靠，必须用粘度较多的润滑油。 ;氟利昂-12与水不化合，如有水存在会引起膨胀阀冰塞。因此含水量小于0.0025﹪。 渗透能力强，能透过极细的缝隙，因无臭味，渗透不易发现。 ;缺点:（1）氟利昂-12单位容积产冷量较小，因此，氟利昂-12压缩机的尺寸较相同产量压缩机为大. （2）氟利昂-12比重大，循环阻力大，因此须降低制冷机制冷剂的流动速度，通过加大其流通断面（如加大管径等）来达到。;三、载冷剂;但在多数情况下，不是直接用制冷剂，而是间接用一种盐类的水溶液作为载冷剂。即制冷机的蒸发器为沉浸式换热器，容器内有NaCl、CaCl2及MgCl2等盐的水溶液或者糖的水溶液，液体制冷剂在蒸发器蒸发，吸收盐水溶液的热量，并使之冷却，然后再用泵将被冷却的水溶液送入冷库或者其他冷加工设备中，吸收被冷冻物料的热量，然后再回到蒸发器中，热量又被制冷剂吸收，如此循环而已。这种方法称为间接膨胀式。;载冷剂必须具备的条件： 冰点低、热容量大、对设备的腐蚀性小， 价格低廉。 空气或者水是最容易获得的冷媒，空气的 缺点是热容量太小。水的热容量大，但水的凝 固点（冰点）高，只能在0℃以上使用。 在0℃以下的冷冻系统，都采用盐水为载 冷剂，工业上常用的载冷剂一般为NaCl、 CaCl2、MgCl2等调制盐水。 ; 盐水浓度不同，其冻结温度也不同。因此在选用冷冻盐水及其浓度时，应先考虑所需冷却到达的温度。氯化钙盐水的最低冻结温度为-55℃，而实际应用时不宜低于-45℃，NaCl盐水的最低冻结温度为-21℃，而实际上应用的温度不宜低于-18℃。; 盐作为载冷剂，其缺点是对金属有强烈的腐蚀作用，造成盐水系统的制备需要经常更换。在盐水中加抗腐剂或者减少盐水与空气的接触，可以减弱盐水的腐蚀作用。 盐水在工作过程中，会因吸收空气中的水分而降低浓度。因此，须定期地进行加盐。 举例：乳品厂冷却牛乳的冷排（缸），一般用盐水，以防NH3渗漏使牛乳引入NH3异味。制棒冰多用盐水冷却。 ;第四节 制冷系统的主要设备;制冷系统也称制冷机，是由许多设备组成的，它包括了压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等主要而必要的设备，还包括油分离器、贮液桶、排液桶、气液分离器、空气分离器、中间冷却器、凉水设备等附属设备，这些附属设备都是为了提高制冷效率，保证制冷机安全和稳定设置的。 一、活塞制冷机的主要设备 (一)压缩机 (二)冷凝器 (三)膨胀阀 (四)蒸发器 ;一、活塞制冷机的主要设备;活塞式压缩机按活塞的运动方式分为两种： 往复式压缩机(其活塞在气缸里作来回的直线运动)； 回转式压缩机（是一个与气缸中心线成不同轴心的偏心活塞，活塞在气缸里作旋转运动。）食品工厂和冷库多采用前者，电冰箱采用后者。 按气缸布置方向压缩机的分为： 卧式压缩机——气缸中心线为水平的。 立式压缩机——气缸中心线与轴中线相垂直。 V式、W式及S（扇）式压缩机——气缸中心线相交，并与曲轴中心线、卧式压缩机;当活塞向右边运动时，则右边汽缸吸气，而右边汽缸排气。 压缩机气缸内的活塞行至终点时，活塞与气缸塞之间，保持有一定的空隙叫余隙。;2）卧式压缩机的构造 构造：机架、气缸、吸气阀、排气阀、填料、活塞，活塞环、曲柄连杆机构及润滑装置构成。 ; 当活塞返回时，也就是说当它开始离开汽缸盖时，起初那些残留在余隙中的已被压缩至排气压力的制冷剂蒸汽膨胀，在膨胀过程中，蒸汽压力逐渐降低。当其压力降低至低于吸气压力后，吸气阀门才开启，并把蒸汽中的制冷剂蒸汽吸入汽缸。 由于余隙的存在，余隙中残留有一定数量的制冷剂高压蒸汽，推迟了吸气阀门的开启时间，减少了压缩机从蒸发器吸入的制冷剂蒸汽量，也应是说减少气缸的有效容积，减少了压缩机制冷能力。 ;3）影响压缩机吸气系数λq的主要因素。 ;(2)压缩比（冷凝压力P?与蒸汽压力P?之比值）的影响 压缩比大,吸气系数λq小. 压缩比ε＝ 有人计算过，当余隙容积10﹪，气体膨胀多变指数 m＝1.2，ε＝P?/P?＝17.8时，则吸气系数λq＝0。这时活塞虽然往复运动，但没有气体吸入气缸。 故在过高的压缩比时，采用单级压缩制冷循环，不仅是不经济，而且是不可能的。 ;(3)吸排气阀阻力的影响 吸排气阀阻力扩大气缸内吸排气的压力差距，而且由于余隙的存在，使吸气量有所减少(吸气系数λ q 小)。 (4)吸入气体被加热的影响 气体在气缸里压缩时要升温，活塞在汽缸内运动，磨擦产生热量，低压气体吸热升温。气体因温度升高，体积膨胀，使吸气量相应减少(吸气系数λ q 小) 。;(5)泄漏的影响 少量高压气体会从活塞环与气缸壁之间不密封处泄漏，吸排气阀门关闭不严或关闭滞后，也会造成泄漏，使压缩机吸气量相应减少。 ;4）特点;2、立式压缩机;2）构造 常用的为双缸、单作用、直流式的立式压缩机。 其主要构件有：曲轴箱、气缸、活塞、气阀、活塞环、水套、曲柄连杆机构，润滑装置等。;①曲轴箱：是立式和V式等压缩机的机架，承受机件所产生的力。用铸铁制成。 ②气缸：在这里进行制冷剂的吸入，压缩与排出等过程。汽缸两端有低压气体入口和高压气体出口。上部有上盖，下部与曲轴箱连通。里面有样盖（安全板），用缓冲弹簧压紧。 如果气缸内吸入氨液，产生较大的压力（液体是不可压缩的），样盖就能向上升起，将氨液放入排气腔内，压缩机发出响声，称为敲缸，发现敲缸，应及时纠正。;③活塞与气阀 活塞是由铸铁或铝合金制成。 吸气阀装在活塞上部，排气阀装在样盖上。 制冷剂在气缸内运动路线，由吸气阀至排气阀排出止，是同一方向，故称为直流式。而卧式压缩机为非直流式。 ;④活塞环 又称涨圈，装在活塞表面上的槽内。有上下活塞环。 上活塞环为封环，使活塞与气缸壁之间形成密封。避免制冷剂蒸汽从高压侧窜入低压侧，以保证所需压缩性能。同时能防止活塞与气缸壁的直接磨擦，有保护活塞的作用。活塞磨损后修理困难，活塞环损坏可更换新的。 下活塞环为油环（刮油环），用途是刮去气缸上多余的油量。 大多数立式等压压缩机，每个活塞上有3—4个封环。1个油环。;⑤水套 汽缸上部周围有水套，因汽缸摩擦发热，以及高压高温气体的影响，水套起冷却作用，将气缸上部工作腔的温度降低。 ;⑥曲轴连杆机构 由曲轴，连杆、活塞组成的传动机构见图11-13。曲轴的旋转运动改变为活塞的上下往复直线运动。 曲轴在单位时间内旋转的圈数，即为压缩机的转速数，曲轴转动时，带动连杆作上下左右的摆动，使与连杆小头相连接的活塞在气缸中作上下的直线运动。当活塞上移至最高位置（活塞离曲轴中心线最远点时），称活塞上止点。当活塞下移至最低位置，称为活塞下止点。上止点和下止点之间的距离称为活塞行程。;⑦润滑装置 压缩机的润滑油循环是依靠齿轮油泵进行的，齿轮油泵的作用是将曲轴箱内的润滑油输送到压缩机的各运动部件。齿轮油泵吸排油压力差，应在0.6～1.5atm范围内。 ;3）特点;3、V式、W式及S式压缩机;;特点： ;2）多缸 指一台压缩机的气缸数目多。常用2，4，6，8，四个气缸数目。多缸压缩机的结构合理，布置紧凑，达到良好的动平衡性能。以不同压缩机的结构合理，布置紧凑，达到良好的动平衡性能。以不同气缸数目，组成不同产冷量的压缩机，提高了产品的三化，便于制造，使用和维修。 ;3）减负荷起动与能量调节 对于多缸压缩机，通过一套能量调节和卸载机构，使一部分气缸空载运转，达到调节产冷量的目的。另外，压缩机能在空载或减载情况下启动。因此，即使是大型压缩机也可用一般鼠笼式电动机启动，便于实现制冷机自动控制。;4、单组活塞式制冷机参数与计算 1）制冷机的系数 国家系列产品，按气缸直径分为5cm ，7cm，10cm。12.5cm，17cm。5种基本系数。其中5cm，7cm系列的为全密封形式，半密封形式，10-17cm系列的为全密封形式，半封密形式，10-17cm系列的多层开启式。中小型活塞式制冷压缩机系列的气缸布置与参数见表.;;机型的表示方法：每一台压缩机的基本形式都用一定符号表示，它包括气缸数。所用制冷剂的种类，气缸排列形式，汽缸直径等。 开启式:电机通过联轴器与压缩机轴连接 半封闭式:电机与压缩机外壳为一体,构成一个密封机壳 全封闭式:电机与压缩机密封在一个容器中,形成一个整体 ;2）压缩机的计算;（2）通过压缩机的氨循环量;（3）压缩机的产冷量;;压缩机产冷量： 式中: qγ——氨的单位容积产冷量（KJ/m3 ）， 与蒸发温度及过冷温度有关，可查表 12-3。 i?，i4－在Lg p-h 图中点1，点4处氨的热焓 （KJ/kg）。 ; 由上式可见，对于一定的制冷机，其制冷量取决于压缩机气缸的尺寸和单位容积制冷量，而单位容积制冷量则随蒸发温度和冷凝(或过冷)温度而变化，参阅表3—7。;当冷凝温度不变而蒸发温度降低时, 制冷能力就降低，见图3—44中(1)。反之，当蒸发温度不变而冷凝温度升高时，故制冷能力亦随之减少。 ;因此，制冷机每小时的制冷能力(以及功耗)是随制冷机的工作条件(称为工况)而变化，而且主要决定于蒸发、冷凝、过冷和吸气(过热)的温度。换言之，同一台制冷机在不同的温度条件下工作，其制冷量是不相同的。 为了比较制冷机的制冷能力，有必要规定一些人为的温度条件，并以此条件下工作所产生的制冷量为‘公称”的制冷量。 通常，这些规定有如表3—8所列的三种工况，即标准工况。正常工况和空调工况。;不同工作情况下压缩机的产冷量是不同的，为了实地平定压缩机的产冷量，应进行换算，在规定的情况下，进行比较。如表11-7 。 ;压缩机在不同工况下，产冷量的换算公式： 式中：Ｑg。qg。λg－工作工况下产冷量（w）， 单位容积产冷量（KＪ / m3 ），吸气系数％ Ｑb。qb。λb －标准工况下产冷量（w）， 单位容积产冷量 （KJ/m3 ），吸气系数％;也可及类似方法，换算正常产冷量。 一般压缩机的产冷量，常以标准产冷量Ｑb或正常产冷量Qｇ来表示。因此，可以根据Ｑb或Qｇ来选用压缩机。 空调工况是空气调节用压缩机产冷量的比较标准。 ;3）压缩机所消耗的功率计算;②指示功率 式中， ——动力功率，随蒸发温度与冷凝温度不同而不同。 式中，T?，T?－蒸发，冷凝的热力学温度 （K） tz－蒸发温度（℃） b－系数，立式压缩机0.001;③摩擦功率 式中 Pm—摩擦压力（bar） 立式压缩机：50～80kPa；卧式 压缩机：50～80kPa；氟利 昂 压缩机：50～80kPa Vp---活塞工作体积，m3/h ④压缩机轴功率（包括指示功率和摩擦功率） Pｅ=Ps+Pm(w);⑤电动机轴功率， 式中： ——传动效率，直接传动为1，三角皮带传动为0.97～0.98，平皮带传动为0.96。 ⑥配用电动机功率 Pd=(1.10~1.15)P’(ＫＷ) 选用电动机时，应该计算轴功率增加10-15﹪。 ;压缩机在工作工况下，制冷循环在㏒p——h图和T-S图上的情况，见图11-6 。;(二) 冷凝器;1.卧式壳管式冷凝器;端盖上部设的放气旋塞，供开始运动时放掉水侧的空气。端盖下部也有一旋塞，供长期停止运动时放尽冷却水。 壳体上设有NH3进口（上部），NH3液出口（下部）、安全管，压力表，均压管 等。 ;冷却水流过管内，端盖内设的挡板，使冷却水在管簇内多次往返流动。冷却水的进出口设在同一端盖上，由下面流进，上面流出，这样可以保证冷凝器的所有管簇始终被冷却水充满。 ;制冷剂蒸汽在管壳间通过并将热量传递给水，而被冷凝。制冷剂过热蒸汽由壳体上部进入冷凝器与管的冷凝表面接触后即在其上凝结为液膜，在重力作用下，凝液顺着管壁下滑迅速与管壁分离。在正常运行作用下，顺着管壁下滑迅速与管壁分离。在正常运行后，壳体下部存积少量的液体。 ;参数：冷却水V＝0.8～1.2m/s时，K＝2512～3349KW/m2 h.K，单位面积热负荷qF＝12560～14654KW/m2.h ，最高工作压力20atm。 ;特点;（二）淋水式冷凝器;冷却排管由2～6组φ57×3.5无缝钢管的排管组成，每组有14根管子及中间氨液引出口5个，每一组冷排管的冷凝面积15m2 。蛇形排管以单独的管子焊接而成，以减少管间距离。 ;工作原理: 工作时，冷却水由顶部进入配水箱，经配水槽流到蛇形管的顶面，然后顺着每层排管的外表面成膜层流下，部分水蒸发，其余落入水池中，通过冷却后再循环使用。 氨气自排管底部进入，沿管上升时遇冷而冷凝，流入贮氨器中。（因为NH3与水之间基本上是对流的，传热系数较高。及时排出冷凝器中的氨液，使传热面积不会因有氨液的存在而受到影响。大大提高了冷凝器的传热效果）。 ;特点： 1.结构简单，工作安全，对水质要求不严， 容易清洗。 2.金属消耗量大，占地面积较大。 优点： 传热系数较高，氨气自底部进入，水自上部 淋下，对流及时排除已冷凝的氨液，利于传 热。 适用于：空气相对湿度较低，水源不足或水 质特别差的条件。 安装在：室外通风良好的地方，也可布置在 机房或冷库的平屋顶上面。;三、膨胀阀;1.手动膨胀阀 ;螺纹是细牙的，当手轮转动时，阀门开启度的变化较小。阀孔有一定的性状和结构，能起节流作用，并能较精确地控制所通过的液体制冷剂量。一般开启度为1/8～1/4周，不超过一周，否则易失去节流作用。 该阀按管径D g （公称直径）的大小进行选用。 ;2.热力膨胀阀 ;在制冷机组正常运转的条件下，感应元件灌注剂压力等于膜片下气体压力与弹簧压力之和，处于平衡状态。如果供制冷剂不足，引起蒸发器出口处回汽，过热度增大，感温包温度升高，使膜片下移，阀口的开启度增大，直至供液量与蒸发量相当时，再得到平衡。;故热力膨胀阀能自动调节阀的开启度，供液量随负荷大小自动增减，可保证蒸发器的传热面积得到充分利用，使压缩机正常安全地运行。;四、蒸发器;立管式带开启式水箱的蒸发器分别由2～8个单位蒸发器组成，每个单位蒸发器由上下两 支水平总管，中间焊接许多直立短管制成，箱内有氨液分离器，搅拌器(以维持流速，使盐水在箱内循环)，箱外有集油器。;整个蒸发器由输液总管，回气总管，氨液分离器、集油器入远距离液面指示器等接头。蒸发器里装有卧式搅拌器，以维持流速，使盐水在箱内循环。为了避免盐水溢出，在上部有盐水溢流管。为了放空盐水进行修理，在下部有排水管。为了减少外部传热损失，水箱的底及四周均有绝热层。 ;立管中氨的循环路线 ;由于细管的相对传热面大，发生猛烈的沸腾，保证了制冷剂的循环，制冷剂自下总管，通过直立细管至上总管，再沿直立粗管返回下总管。由于制冷剂的循环，就大大提高了蒸发器的传热效果，这种蒸发器的工作效率高。;当蒸发温度和盐水温度差为5～6℃，盐水循环速度为0.3～0.4m/s时，1m2 表面积可吸收热量2300～2900W/m2 ，传热系数K＝500～600W/m2 K 优点：构造比较简单，传热效率高，检修与清理方便。 缺点：蒸发管组腐蚀快。尤其是采用氯化钠盐水时腐蚀更快。;2.卧式蒸发器 ;配件：安全阀、压力表、放油器、浮球阀、均压管、远距离液面指示器及金属液面指示等。外壳应绝热。 盐水流经管内。氨液经由壳体下部进入，上部排出氨气。 ;参数：当氨的蒸发温度与盐水温度差为5℃，管内盐水V＝0.75～1m/s，1m2 表面积能吸收热量2300～2900w/m2 。 优点：构造简单、紧凑、传热效率高，由于盐水循环系统密闭，因而减少了腐蚀。 缺点：当盐水浓度不够，或盐水泵意外停止运转时，管内的盐水可能冻结，管子有破裂危险，所以盐水的冰点应低于操作温度10℃以上。;3.冷库库房排管是制冷循环系统蒸发器 ;1）立式冷却排管; 优点：灌氨量较小。 缺点：传热效果较差（因为制冷剂汽化后不会很快排出管外）。;3）翅片管;补充：供氨的方式：;;2.氨泵排液系统 ;非淹没式: 氨液从冷排管上部引入，下部引处。在整个冷排管道中，氨液是不充满的，只占管子截面的10-20%，其它的容积是充满着蒸气，故非淹没式。 ;液体静压的影响完全被消除；氨液沿着管道从上而下地流动，将管内油污等杂物冲除，使冷排管地传热情况得到改善。在停止供液后，排管内无积存氨液，故易于实现温度自动控制。 氨泵排液系统地优点是系统内氨液畅流循环，供液均衡，制冷效果好 。 ;二、制冷机的附属设备;（一）油分离器;结构： 由钢圆柱壳体封头焊接而成，其上有氨气进出口，放油口和氨液进口。进氨气管通到液面下，上部有氨气出口，工作时筒内必须保持一定的氨液位高度。 结构补充：设伞形档板，高压氨液保持一定高度，压缩后的氨气被通入氨液内，进行洗涤，降温（降至冷凝温度），可洗掉95﹪的润滑油。;工作原理：自压缩机来的带油的混合气体进入分离器中，氨气中润滑油的分离，因流经截面积增大，流速降低，并且改变了氨气的流向以及降温。在突然改变流动速度和方向时，因油滴和氨气的相对密度不同，油的密度大，氨气的密度小，油便下落到油分离器的底部。洗涤降温后的氨气经伞形挡板由气口排出。 ;安装：在压缩机的排气管边上，以靠近冷凝器为佳。 当制冷剂在压缩机中受压缩变成过热蒸汽时，部分润滑油变为气体状态，被制冷剂带出，如果分离器离压缩机愈近，进入油分离器气体状态的油量愈多，则其分离效果愈差。 ;2.贮氨器（又称贮液桶） ;设在冷凝器后，使冷凝器的氨液流入其中。 贮氨器的容积： V ＝ （m3 ） 式中： G——每小时循环氨总量（Kg/h） φ——贮氨器量占每小时循环氨总量的比 例，一般采用0.5～1.0（小时） ρ——高压氨液的密度 80﹪——贮氨器允许放的充满系数。;3.排液桶;3.排液桶;4.氨液分离器;2）结构：由钢板壳体及封头焊接而成。其上有氨气进出口，氨液进出口，远距离液面指示器，安全阀和压力表等接头。 安装：库房最高处，最好高出最高的冷封排管1～2m。这样使分离出来的氨液的产生液体压力，可以克服管路的阻力，而顺利地由分离器注入冷却排管内。 3）原理：降低气体流速和改变运动方向来达到分离的目的。而液体流速下降，受重力下落。;4）计算： (1)氨液分离器直径： （m） 式中：V——通过该容器的氨气容积（m3 /n） v——气体在容器内的允许速（m/s） (2)高度：h＝（3～4）D（m）;5.空气分离器 ;（1）套管式空气分离器（立式和卧式）;（2）四重管式空气分离器;6.中间冷却器;原理：来自低压压缩机的中压过热氨气在液面下进入罐，经过氨液的洗涤而迅速被冷却，氨气上升遇伞形挡板，将其夹带的润滑油及氨液分离出来后，进入高压压缩机。用于洗涤的氨液从器顶部输入，底部排出。液面的高低由浮球阀维持。;将高压贮氨器的氨液，通过中间冷却器下部的冷却盘管内。盘管浸没在中压氨液中，由于中压氨液蒸发吸热，使盘管内的高压氨液过冷。而过冷氨液节流后的液体成分增加，氨气成分减少，使循环中氨的单位制冷量增大，提高了制冷效果。 ;在中间冷却器中冷热介质的热交换过程： 中压氨气降温放热，高压氨液降温放热，而经（膨胀阀2）减压的氨气液混合物吸热上述两部分热量，而蒸发形成干饱和蒸汽，与降温的中压氨气一起通向高压压缩机。;最高工作压力，盘管内20atm，盘管外16atm。 中间冷却器的工作压力（双级缩制冷循环的中间压力） = （ atm） 氨气在中间冷却器内空隙（进气管与容器壁之间隙）的运动速度，应不超过0.5m/s。 中间冷却器直径 D＝ （m）;（七）凉水设备;原理：这一过程是在凉水设备中进行，将水与不饱和空气在适当条件下接触，靠水与空气的温度差进行对流传热，以及靠部分水分蒸发而使水温下降，下降到接近空气的湿球温度。 条件：此法仅适用于空气的湿球温度低于水温的情况。 ;1.凉水池;2.自然通风冷水塔;3.强制通风凉水塔;工作原理： 鼓风机（风扇）将空气从下部引入，上部抽出，促进水的部分蒸发而冷却，冷却效果好。空气对热水的冷却，二者之间的热交换，发生在水降温的显热与部分水分蒸发的潜热之间。蒸发形成的蒸汽随着饱和空气扩散，使热水冷却。 ;在常温下，1Kg水的蒸发所需吸收2500KJ热量，而1Kg热水温度下降1℃，所需放出4.118Kj热量，其比例级为1：600。 水温降低1℃，循环水自身蒸发的消耗量为0.17﹪。 优点：结构紧凑占地面积小，冷却效果好，循环水消耗量小。使用较普遍。

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