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製冷裝置

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作為製冷設計技術的一種應用，製冷裝置主要是研究和選用性能匹配的主機與輔機，並有不同的管道連接組成不同特性的製冷系統，它是用於與建築、結構、給排水、採暖通風、機械傳送、電力電照以及自動控制等多個工種密切組合的一種裝置，是多學科研究的結晶。 隨着國民經濟的持續增長、製冷裝置在工業、農業、商業、科學技術及人民生活等各方面都得到了廣泛的應用，特別是食品冷藏和空氣調節，直接關係到很多部門的工業生產和人民生活的需要。

基本內容

中文名：製冷裝置

屬於：製冷設計技術

類別：機械工程學術語

地位：廣泛的應用

製冷裝置概念

★製冷設備（系統）和用冷、耗冷設備的組合。

★實現製冷循環壓縮、冷凝、膨脹、蒸發四個過程的設備、配件和管道等相互連接而組成的一個整體。（機械壓縮式，這種定義有失偏頗。）

★提供冷量或產生冷量並且重點研究使用,消耗冷量的系統。

常見製冷裝置分類和用途

製冷裝置是將製冷設備與消耗冷量的設備組合在一起的裝置。製冷裝置中雖然可以用不同類型制冷機械來供應冷量，但製冷裝置的類型和特徵主要還是取決於消耗冷量的用戶。隨着冷量使用方式的不同，製冷裝置的類型亦有各種各樣。目前使用比較J「泛的，大致有這樣

幾類

一、冷凍冷藏裝t

這類製冷裝置主要用於食品的冷加工、冷藏及冷藏運輸，但一也用於貯存其他物品，如藥品、疫苗等，其目的是為了保持食品的原有質量，以防其因生化或黴菌腐蝕而腐敗變質。冷藏箱、冷櫃及冷庫是最常見的食品冷凍冷藏裝置。冷藏汽車、冷藏列車、冷藏船、平板凍結器、流床式凍結設備等也大量用於食品的冷凍冷藏。

二、空調用製冷裝t

採用人工的方法，創造或保持滿足一定要求的空氣環境，是空氣調節的任務。對應於不同的具休要求，採用製冷裝置型式也有所不同。房間空氣調節器，俗稱家用空調，是小型的空調裝置。按結構型式分為整體式和分休式，其中整休式中的窗式機，·分體式中的掛壁機，以及分體式中的落地式空調器(俗稱櫃機)最常用。中大型空調工程中目前以電動壓縮式冷水(熱泵)機組為主，包括往復活塞式、螺杆式、渦旋式、離心式等。吸收式機組，尤其是直燃式吸收式機組近年來在空調應用中發展較快。冰蓄冷技術目前在空調工程中也得到應用，有利於避開用電高峰，在實行分時電價的地區，可取得較好的經濟效益。汽車空調用的製冷裝置，在重量、休積、抗震性方而的要求則更高。

三、試驗用製冷裝1

它是用來創造低溫和其他要求的環境，以專門進行產品的性能試驗及科學研究試驗，檢查它們在低溫條件下能否保證所規定的性能指標，能否正常工作。這類裝置有低溫試驗箱、高低溫環境試驗裝置、植物生長環境試驗裝置等。

四、工業與工程用製冷裝t

工業生產中常將製冷設備用於某些生產工藝流程，它隨服務對象的工藝過程而定，而且往往是將蒸發器與生產設備合為一休，有時使用生產過程中的原料或產品作為製冷劑，並將製冷系統與生產工藝流程結合起來。

在建築方而，澆制巨型混凝土大壩時，可用人工製冷方法來排除混凝土在凝固過程中析出的熱量，以防壩體裂縫，並可提高混凝土的強度。片冰機在這些場合得到較多應用。在流沙地區開掘礦井或隧道時，可先將其四周土壤凍結，然後在凍土中進行施工。此外尚可用人工製冷方法建造人工冰球場及溜冰場等。

各種不同分類方式

按製冷劑分類：氨、氟利昂、空氣、其他

氟利昂製冷系統：CFC HCFC HFC類物質。

其他工質製冷系統：CO2 H2O CH化合物等天然工質

按製冷原理分類：

機械蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、熱電式、吸附式

按蒸發器供液方式分類：

直接膨脹供液（直流式供液）

重力供液製冷系統

液泵供液

直接供液：利用冷凝壓力和蒸發壓力的壓差，將液態製冷劑經節流閥降壓後直接送入蒸發器。

直接供液優缺點：

優點：供液方式簡單，不消耗其它動力；

缺點：供液量調節困難，尤其是當冷間負荷發生劇烈變化時，就會出現供液過多或過少的現象。

供液過少：製冷量不足，物體降溫慢

供液過多：壓縮機的濕衝程

適用範圍：氟系統，由於氟系統使用熱力膨脹閥和回熱器，能較好地調節供液量和防止濕衝程

重力供液：這種方式必須在蒸發器的上方（冷間外）設立一個氨液分離器，使兩者之間形成一定的液位差，為低壓液體進入蒸發器提供動力 。

重力供液優缺點：

優點：1.蒸發器的供液和回氣都要經過氨液分離器，這樣就將節流後產生的閃發氣體和回氣攜帶的液滴分離掉，讓液體進入蒸發器，提高傳熱效果。

2.讓氣體回到壓縮機，可避免濕衝程。

3.與直接供液相比，重力供液更安全可靠。

缺點：1.動力小，液態工質的流速慢，放熱係數小；

2.需要為氨液分離器建造專門的閣樓而增加基建投資；

3.因為管道存在阻力，而使供液迴路的總長受到限制。

適用範圍：小型氨製冷系統。

液泵供液：主要用低壓循環桶代替氨液分離器和用氨泵供液。

液泵供液優缺點：

優點：1.低壓循環桶不必放置很高，只要桶內液面高度滿足氨泵的吸入壓力即可，供液迴路可以更長。

2.製冷劑流量大，流速高，改善蒸發器的換熱。比直接供液25%～30%；比重力供液高10%

缺點：耗功，系統管徑較大。製冷系統動力增加1%～1.5%；

適用範圍：大中型冷庫，人工冰場等

系統及冷卻方式

分類

1．自然對流製冷劑直接蒸發冷卻

2．強制對流製冷劑直接蒸發冷卻

3．自然對流載冷劑間接冷卻

4．強制對流載冷劑間接冷卻

冷卻方式

製冷劑直接蒸發冷卻 ←↙自然對流

載冷劑間接冷卻 ←↖強制對流

自然對流製冷劑直接蒸發冷卻： 系統比較簡單、節能

蒸發器安裝在用冷場合，利用製冷劑的蒸發來直接冷卻用冷場合的空氣，通過空氣再去冷卻被冷卻物體。

整個用冷場合的空氣流動是由於蒸發器周圍的空氣被冷卻以至於溫度降低、密度變大後引起的。

強制對流製冷劑直接蒸發冷卻：

與前面的不同之處在於：用冷場合的空氣通過風機的作用強制流過蒸發器，並在用冷場合內循環流動。

優點：換熱係數高，總傳熱溫差小，蒸發器換熱面積小，製冷劑沖注量小，金屬消耗量小，溫度場均勻，冷卻速度快。

缺點：冷卻物品的干損耗；

風機耗能，又將耗能轉變為熱量增加了蒸發器的負荷。

適用：間冷式冰箱，冷藏汽車，冷藏船，冷庫凍結間等。

在製冷系統規模較大，用冷場合比較分散的情況下，採用製冷劑蒸發冷卻物體，必然會導致如下狀況：

製冷劑循環管路長，製冷劑外泄的可能性增大；

自然對流載冷劑間接冷卻：

優點：減少製冷劑泄露的可能性；

具有一定的蓄冷能力；

溫度調節方便；

缺點：冷損大（傳熱級數多）；

泵功耗；系統稍複雜

強制對流載冷劑間接冷卻：

優點：提高了冷卻盤管的傳熱性能，溫度場分布均勻

缺點：冷損大（傳熱級數多）；

泵功耗，風機功耗；系統稍複雜干損耗。

融霜系統

結霜原因及霜的危害：

製冷裝置中蒸發器的外壁面溫度低於0℃，該表面就會接霜。（水蒸氣）

危害：傳熱係數下降，製冷量下降，功耗增加。

統計數據：鋼管，霜層厚度=蒸發器管壁厚度，霜層熱阻比鋼管熱阻大94～443倍（視久積還是新積而定）。

強制對流：如冷風機多用肋片管，接霜時，不但傳熱熱阻增大，而且使空氣流動阻力增大。

除霜的方法及各自優缺點、適用場合：

1．掃霜、水沖霜、

2．製冷劑過熱氣體融霜（熱氣融霜、反循環融霜）、

3．製冷劑過熱氣體和水結合融霜、

4．用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜

（ 1 ）掃霜、水沖霜

掃霜：

不停機：不徹底，庫溫影響不是太大，勞動強度大。

停機：較徹底，影響庫溫和生產，強度大。

水沖霜：較簡單。控制水溫25℃。

不停機：影響庫溫不是太大，防止水對冷庫的危害。

停機：影響庫溫和生產

（ 2 ）製冷劑過熱氣體融霜和水結合融霜

來自壓縮機的過熱蒸汽通過接霜的蒸發器（相當於冷凝器，製冷劑由氣態變為液態，放熱給蒸發器外表面），使冰霜與蒸發器脫開，然後淋水，可以把霜除掉。

停水後，利用製冷劑過熱蒸汽「烘乾」蒸發器外表面（以免結冰）。

特點：速度快，效果好，操作複雜。

適用：大型及中型製冷裝置，一機多庫。常用在製冷劑直接蒸發冷卻系統。

（ 3 ）電熱融霜

電熱融霜：在蒸發器下面裝電熱器，一般適用單個庫房或小型製冷裝置。

載冷劑系統多採用該形式。

用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜雖然結構簡單，易於實現自動化，但要耗費電能，溫度容易波動。

載冷劑間接冷卻系統的熱鹽水融霜

總結：

電熱融霜與熱氣融霜系統的根本不同點：

1．耗能方式；

2．被融霜的蒸發器內部製冷劑相變情況不同：熱氣融霜的蒸發器內製冷劑是被冷卻，由氣態變為液態，要注意排液或防止壓縮機的液擊。

3．電熱融霜的蒸發器內製冷劑卻是被加熱，由液態變為氣態，要防止回氣壓力、蒸發溫度和庫溫過高。