制冷装置

制冷装置

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作为制冷设计技术的一种应用，制冷装置主要是研究和选用性能匹配的主机与辅机，并有不同的管道连接组成不同特性的制冷系统，它是用于与建筑、结构、给排水、采暖通风、机械传送、电力电照以及自动控制等多个工种密切组合的一种装置，是多学科研究的结晶。 随着国民经济的持续增长、制冷装置在工业、农业、商业、科学技术及人民生活等各方面都得到了广泛的应用，特别是食品冷藏和空气调节，直接关系到很多部门的工业生产和人民生活的需要。

目录

基本内容

中文名：制冷装置

属于：制冷设计技术

类别：机械工程学术语

地位：广泛的应用

制冷装置概念

★制冷设备（系统）和用冷、耗冷设备的组合。

★实现制冷循环压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程的设备、配件和管道等相互连接而组成的一个整体。（机械压缩式，这种定义有失偏颇。）

★提供冷量或产生冷量并且重点研究使用,消耗冷量的系统。

常见制冷装置分类和用途

制冷装置是将制冷设备与消耗冷量的设备组合在一起的装置。制冷装置中虽然可以用不同类型制冷机械来供应冷量，但制冷装置的类型和特征主要还是取决于消耗冷量的用户。随着冷量使用方式的不同，制冷装置的类型亦有各种各样。目前使用比较J“泛的，大致有这样

几类

一、冷冻冷藏装t

这类制冷装置主要用于食品的冷加工、冷藏及冷藏运输，但一也用于贮存其他物品，如药品、疫苗等，其目的是为了保持食品的原有质量，以防其因生化或霉菌腐蚀而腐败变质。冷藏箱、冷柜及冷库是最常见的食品冷冻冷藏装置。冷藏汽车、冷藏列车、冷藏船、平板冻结器、流床式冻结设备等也大量用于食品的冷冻冷藏。

二、空调用制冷装t

采用人工的方法，创造或保持满足一定要求的空气环境，是空气调节的任务。对应于不同的具休要求，采用制冷装置型式也有所不同。房间空气调节器，俗称家用空调，是小型的空调装置。按结构型式分为整体式和分休式，其中整休式中的窗式机，·分体式中的挂壁机，以及分体式中的落地式空调器(俗称柜机)最常用。中大型空调工程中目前以电动压缩式冷水(热泵)机组为主，包括往复活塞式、螺杆式、涡旋式、离心式等。吸收式机组，尤其是直燃式吸收式机组近年来在空调应用中发展较快。冰蓄冷技术目前在空调工程中也得到应用，有利于避开用电高峰，在实行分时电价的地区，可取得较好的经济效益。汽车空调用的制冷装置，在重量、休积、抗震性方而的要求则更高。

三、试验用制冷装1

它是用来创造低温和其他要求的环境，以专门进行产品的性能试验及科学研究试验，检查它们在低温条件下能否保证所规定的性能指标，能否正常工作。这类装置有低温试验箱、高低温环境试验装置、植物生长环境试验装置等。

四、工业与工程用制冷装t

工业生产中常将制冷设备用于某些生产工艺流程，它随服务对象的工艺过程而定，而且往往是将蒸发器与生产设备合为一休，有时使用生产过程中的原料或产品作为制冷剂，并将制冷系统与生产工艺流程结合起来。

在建筑方而，浇制巨型混凝土大坝时，可用人工制冷方法来排除混凝土在凝固过程中析出的热量，以防坝体裂缝，并可提高混凝土的强度。片冰机在这些场合得到较多应用。在流沙地区开掘矿井或隧道时，可先将其四周土壤冻结，然后在冻土中进行施工。此外尚可用人工制冷方法建造人工冰球场及溜冰场等。

各种不同分类方式

按制冷剂分类：氨、氟利昂、空气、其他

氟利昂制冷系统：CFC HCFC HFC类物质。

其他工质制冷系统：CO2 H2O CH化合物等天然工质

按制冷原理分类：

机械蒸汽压缩式、吸收式、蒸汽喷射式、热电式、吸附式

按蒸发器供液方式分类：

直接膨胀供液（直流式供液）

重力供液制冷系统

液泵供液

直接供液：利用冷凝压力和蒸发压力的压差，将液态制冷剂经节流阀降压后直接送入蒸发器。

直接供液优缺点：

优点：供液方式简单，不消耗其它动力；

缺点：供液量调节困难，尤其是当冷间负荷发生剧烈变化时，就会出现供液过多或过少的现象。

供液过少：制冷量不足，物体降温慢

供液过多：压缩机的湿冲程

适用范围：氟系统，由于氟系统使用热力膨胀阀和回热器，能较好地调节供液量和防止湿冲程

重力供液：这种方式必须在蒸发器的上方（冷间外）设立一个氨液分离器，使两者之间形成一定的液位差，为低压液体进入蒸发器提供动力 。

重力供液优缺点：

优点：1.蒸发器的供液和回气都要经过氨液分离器，这样就将节流后产生的闪发气体和回气携带的液滴分离掉，让液体进入蒸发器，提高传热效果。

2.让气体回到压缩机，可避免湿冲程。

3.与直接供液相比，重力供液更安全可靠。

缺点：1.动力小，液态工质的流速慢，放热系数小；

2.需要为氨液分离器建造专门的阁楼而增加基建投资；

3.因为管道存在阻力，而使供液回路的总长受到限制。

适用范围：小型氨制冷系统。

液泵供液：主要用低压循环桶代替氨液分离器和用氨泵供液。

液泵供液优缺点：

优点：1.低压循环桶不必放置很高，只要桶内液面高度满足氨泵的吸入压力即可，供液回路可以更长。

2.制冷剂流量大，流速高，改善蒸发器的换热。比直接供液25%～30%；比重力供液高10%

缺点：耗功，系统管径较大。制冷系统动力增加1%～1.5%；

适用范围：大中型冷库，人工冰场等

系统及冷却方式

分类

1．自然对流制冷剂直接蒸发冷却

2．强制对流制冷剂直接蒸发冷却

3．自然对流载冷剂间接冷却

4．强制对流载冷剂间接冷却

冷却方式

制冷剂直接蒸发冷却 ←↙自然对流

载冷剂间接冷却 ←↖强制对流

自然对流制冷剂直接蒸发冷却： 系统比较简单、节能

蒸发器安装在用冷场合，利用制冷剂的蒸发来直接冷却用冷场合的空气，通过空气再去冷却被冷却物体。

整个用冷场合的空气流动是由于蒸发器周围的空气被冷却以至于温度降低、密度变大后引起的。

强制对流制冷剂直接蒸发冷却：

与前面的不同之处在于：用冷场合的空气通过风机的作用强制流过蒸发器，并在用冷场合内循环流动。

优点：换热系数高，总传热温差小，蒸发器换热面积小，制冷剂冲注量小，金属消耗量小，温度场均匀，冷却速度快。

缺点：冷却物品的干损耗；

风机耗能，又将耗能转变为热量增加了蒸发器的负荷。

适用：间冷式冰箱，冷藏汽车，冷藏船，冷库冻结间等。

在制冷系统规模较大，用冷场合比较分散的情况下，采用制冷剂蒸发冷却物体，必然会导致如下状况：

制冷剂循环管路长，制冷剂外泄的可能性增大；

自然对流载冷剂间接冷却：

优点：减少制冷剂泄露的可能性；

具有一定的蓄冷能力；

温度调节方便；

缺点：冷损大（传热级数多）；

泵功耗；系统稍复杂

强制对流载冷剂间接冷却：

优点：提高了冷却盘管的传热性能，温度场分布均匀

缺点：冷损大（传热级数多）；

泵功耗，风机功耗；系统稍复杂干损耗。

融霜系统

结霜原因及霜的危害：

制冷装置中蒸发器的外壁面温度低于0℃，该表面就会接霜。（水蒸气）

危害：传热系数下降，制冷量下降，功耗增加。

统计数据：钢管，霜层厚度=蒸发器管壁厚度，霜层热阻比钢管热阻大94～443倍（视久积还是新积而定）。

强制对流：如冷风机多用肋片管，接霜时，不但传热热阻增大，而且使空气流动阻力增大。

除霜的方法及各自优缺点、适用场合：

1．扫霜、水冲霜、

2．制冷剂过热气体融霜（热气融霜、反循环融霜）、

3．制冷剂过热气体和水结合融霜、

4．用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜

（ 1 ）扫霜、水冲霜

扫霜：

不停机：不彻底，库温影响不是太大，劳动强度大。

停机：较彻底，影响库温和生产，强度大。

水冲霜：较简单。控制水温25℃。

不停机：影响库温不是太大，防止水对冷库的危害。

停机：影响库温和生产

（ 2 ）制冷剂过热气体融霜和水结合融霜

来自压缩机的过热蒸汽通过接霜的蒸发器（相当于冷凝器，制冷剂由气态变为液态，放热给蒸发器外表面），使冰霜与蒸发器脱开，然后淋水，可以把霜除掉。

停水后，利用制冷剂过热蒸汽“烘干”蒸发器外表面（以免结冰）。

特点：速度快，效果好，操作复杂。

适用：大型及中型制冷装置，一机多库。常用在制冷剂直接蒸发冷却系统。

（ 3 ）电热融霜

电热融霜：在蒸发器下面装电热器，一般适用单个库房或小型制冷装置。

载冷剂系统多采用该形式。

用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜虽然结构简单，易于实现自动化，但要耗费电能，温度容易波动。

载冷剂间接冷却系统的热盐水融霜

总结：

电热融霜与热气融霜系统的根本不同点：

1．耗能方式；

2．被融霜的蒸发器内部制冷剂相变情况不同：热气融霜的蒸发器内制冷剂是被冷却，由气态变为液态，要注意排液或防止压缩机的液击。

3．电热融霜的蒸发器内制冷剂却是被加热，由液态变为气态，要防止回气压力、蒸发温度和库温过高。