工业用电设备第7章制冷与空调课件.ppt

1、工业用电设备工业用电设备上海电力学院上海电力学院 电力系电力系第第7章章 制冷与空调制冷与空调 2022-7-21上海电力学院 电力系2制冷：制冷：使某一物质或空间温度降到低于周围环境温度，使某一物质或空间温度降到低于周围环境温度，并维持在规定低温条件下的过程。并维持在规定低温条件下的过程。空调：空调：空气调节，是对室内空气进行适当的处理，使室内空空气调节，是对室内空气进行适当的处理，使室内空 气的温度、相对湿度、压力、洁净度和气流速度等保气的温度、相对湿度、压力、洁净度和气流速度等保 持在一定的范围内的技术措施。持在一定的范围内的技术措施。空调空调中的冷却和减湿操作由中的冷却和减湿操作由制冷

2、制冷完成。完成。第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系3冷源：天然冷源和人工冷源。冷源：天然冷源和人工冷源。天然冷源主要是指冬季贮藏的天然冰以及低温深井水等。天然冷源具有较高的省能性和经济天然冷源主要是指冬季贮藏的天然冰以及低温深井水等。天然冷源具有较高的省能性和经济性，但它受到季节、地区、贮存条件等限制，且只能制取性，但它受到季节、地区、贮存条件等限制，且只能制取0以上的低温，远不能满足生产和以上的低温，远不能满足生产和科研的需要。人工冷源通过人工制冷获得。科研的需要。人工冷源通过人工制冷获得。人工制冷的用电量极大：人工制冷的用电量极大：空调用电量已占全国用电

3、量空调用电量已占全国用电量15%15%左右，左右，在夏季用电高峰时期，空调用电负荷高在夏季用电高峰时期，空调用电负荷高 达城镇总体用电负荷的达城镇总体用电负荷的40%40%。节省制冷能耗已成为当今世界各国节能工作中的重大课题。节省制冷能耗已成为当今世界各国节能工作中的重大课题。第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系4制冷技术的应用：制冷技术的应用：1 1空气调节。空气调节。制冷装置可以用来降低空气的温度和含湿量，使车间保持所要求的温度和制冷装置可以用来降低空气的温度和含湿量，使车间保持所要求的温度和湿度，以利于电子元件、精密仪表、光学仪器等各种产品的制造和提高质

4、量。制冷装置还用来为人们的工作湿度，以利于电子元件、精密仪表、光学仪器等各种产品的制造和提高质量。制冷装置还用来为人们的工作和生活创造舒适环境，如高温车间降温，医院、会议室、宾馆、住宅、火车、轮船、飞机内的空气调节等。和生活创造舒适环境，如高温车间降温，医院、会议室、宾馆、住宅、火车、轮船、飞机内的空气调节等。2 2食品冷藏。食品冷藏。蔬菜、水果、鲜蛋等的低温保鲜贮存，肉、鱼、禽类等食品的冻结冷藏，蔬菜、水果、鲜蛋等的低温保鲜贮存，肉、鱼、禽类等食品的冻结冷藏，以防食品变质和平衡食品的季节性生产与全年耗用之间的矛盾。以防食品变质和平衡食品的季节性生产与全年耗用之间的矛盾。3 3生产工艺。生产工

5、艺。某些产品，例如合成橡胶，合成纤维，气体液化，石油裂解和脱脂，以及某些产品，例如合成橡胶，合成纤维，气体液化，石油裂解和脱脂，以及许多重要化工原料的低温提取都需要有一定的冷源条件，以保证生产过程的顺利进行。许多重要化工原料的低温提取都需要有一定的冷源条件，以保证生产过程的顺利进行。4 4产品性能试验。产品性能试验。在低温条件下使用的金属材料、仪器、仪表、电子装置，以及在高在低温条件下使用的金属材料、仪器、仪表、电子装置，以及在高寒地区使用的汽车、武器弹药等，均应在地面进行产品的低温性能试验，以检查它们在低温条件下能否正常寒地区使用的汽车、武器弹药等，均应在地面进行产品的低温性能试验，以检查它

6、们在低温条件下能否正常工作，能否达到规定的性能指标。工作，能否达到规定的性能指标。5 5建筑工业。建筑工业。利用制冷可实现冻土法开采土方，以及拌和混凝土时带走水泥固化反应热，利用制冷可实现冻土法开采土方，以及拌和混凝土时带走水泥固化反应热，保证施工安全和避免因固化热而产生的内应力和裂缝等缺陷。保证施工安全和避免因固化热而产生的内应力和裂缝等缺陷。6 6医药生产及医疗卫生。医药生产及医疗卫生。医药工业中利用真空冷冻干燥法冻干生物制品及药品；医药工业中利用真空冷冻干燥法冻干生物制品及药品；低温下保存血浆、疫苗和进行手术治疗。低温下保存血浆、疫苗和进行手术治疗。此外，农牧业、轻工业、文化体育事业、微

7、电子技术、卫星通信、激光、红外技术等科学领域中，均需此外，农牧业、轻工业、文化体育事业、微电子技术、卫星通信、激光、红外技术等科学领域中，均需应用制冷技术。应用制冷技术。第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系5相变制冷：相变制冷：利用物质由液相变为气相时的吸热效应来获取冷量。利用物质由液相变为气相时的吸热效应来获取冷量。相变制冷的装置四种形式：相变制冷的装置四种形式：蒸气压缩式蒸气压缩式（简称压缩式）、（简称压缩式）、吸收式、蒸汽喷射式、吸附式。吸收式、蒸汽喷射式、吸附式。本章内容：本章内容：蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷的原理及其设备。的原理及其设备。人工制冷的

8、方法：人工制冷的方法：相变制冷相变制冷、气体膨胀制冷、热电制冷等。、气体膨胀制冷、热电制冷等。第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系61压力不同，液体气化的温度不同压力不同，液体气化的温度不同 压力越低，液体的气化温度也越低。压力越低，液体的气化温度也越低。2制冷工质在低温低压下气化，在常温高压下液化制冷工质在低温低压下气化，在常温高压下液化7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环7.1.1 蒸气压缩式制冷的原理蒸气压缩式制冷的原理第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系7单级蒸气压缩式制冷装置的四大基本组成部件：单级蒸气压缩式

9、制冷装置的四大基本组成部件：压缩机、压缩机、冷凝器、冷凝器、蒸发器、蒸发器、节流装置（膨胀阀或毛细管）。节流装置（膨胀阀或毛细管）。7.1.2 单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系87.1.2 单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环其工作过程是：其工作过程是：1压缩机在电动机驱动下，从蒸发器中吸入压力为po的低压气态制冷剂1，经在气缸内压缩后成为压力为pk的高压气态制冷剂2（压力和温度均相应提高）；2制冷剂在冷凝器中就可用常温条件的水或空气冷凝，成为液态制冷剂3；3

10、液态制冷剂3流经膨胀阀时，由于该阀的孔径极小，使液态制冷剂在阀中由高压pk节流至低压po，制冷剂的温度也降低，成为低压低温液态制冷剂4；4低温液态制冷剂在蒸发器中蒸发时就能从其周围的介质中吸收热量，并使用冷场合得到了相应的冷量和需要保持的低温。热力学第二定律：热力学第二定律：热量从低温物体传向高温物体，必须要消耗热量从低温物体传向高温物体，必须要消耗 能能量。蒸气压缩式制冷装置中，消耗电能，量。蒸气压缩式制冷装置中，消耗电能，是通是通过制冷压缩机来消耗电能的。过制冷压缩机来消耗电能的。第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院

11、电力系9图图7.1.3 7.1.3 电冰箱和冰柜的制冷系统电冰箱和冰柜的制冷系统7.1.2 单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系10单级蒸气压缩式制冷循环能获得的最低温度：单级蒸气压缩式制冷循环能获得的最低温度：-25 -30。压缩机的压缩比压缩机的压缩比p pk k/p po o一般为一般为8 8 1010。两级压缩制冷循环：两级压缩制冷循环：-30 -50。7.1.3 两级蒸气压缩式制冷循环两级蒸气压缩式制冷循环 一一级节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环一一级节流中间

12、完全冷却的两级压缩制冷循环（氨制冷系统采用）（氨制冷系统采用）第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系11二一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环二一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环（氟制冷系统采用）（氟制冷系统采用）7.1.3 两级蒸气压缩式制冷循环两级蒸气压缩式制冷循环 第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系12复叠式制冷循环：由两个或三个独立的制冷循环组成，复叠式制冷循环：由两个或三个独立的制冷循环组成，分别称为高温部分和低温部

13、分，分别称为高温部分和低温部分，每一个循环都是完整的单级或两级压缩制冷系统。每一个循环都是完整的单级或两级压缩制冷系统。高温部分使用中温制冷剂高温部分使用中温制冷剂（在标准大气压力条件（在标准大气压力条件 下的蒸发温度为下的蒸发温度为-600，如，如R22，R12），），低温部分使用低温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂，图图7.1.6 由两个单级压缩制冷循环组成的复叠式制冷循环系统图。由两个单级压缩制冷循环组成的复叠式制冷循环系统图。两部分由一只蒸发冷凝器联系起来，高温部分制冷剂的蒸发用来使低温部分制冷剂冷凝，两部分之间靠蒸发冷凝器来实现传热。高温部分的制冷剂再通过自己系统的冷凝器释放给环境介质

14、水或空气，而低温部分通过自己系统的蒸发器来吸收被冷却对象低温环境下的热量。-70以下以下7.1.4 复叠式蒸气压缩制冷循环复叠式蒸气压缩制冷循环（串级制冷循环）（串级制冷循环）第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系13当制取的温度低于当制取的温度低于-90时，可采用三级复叠式制冷循环，时，可采用三级复叠式制冷循环，各级选用的制冷剂为各级选用的制冷剂为R22（或（或R12），），R13，R14，能达到的，能达到的最低温度约为最低温度约为-120。如果要求获得低于如果要求获得低于-120的低温，通常将采用其他制冷方法，的

15、低温，通常将采用其他制冷方法，这已不属于蒸气压缩式制冷的范畴。这已不属于蒸气压缩式制冷的范畴。7.1.4 复叠式蒸气压缩制冷循环复叠式蒸气压缩制冷循环（串级制冷循环）（串级制冷循环）第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.1 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环2022-7-21上海电力学院 电力系14一制冷剂一制冷剂制冷剂制冷剂(制冷工质制冷工质)：制冷系统中完成制冷循环的工作介质。制冷系统中完成制冷循环的工作介质。制冷系统中选用不同的制冷剂，制冷装置的运行性能也不同。制冷剂的种类有几十种，但制冷系统中选用不同的制冷剂，制冷装置的运行性能也不同。制冷剂的种类有几十种，但工业上常用的不过工业上常

16、用的不过10余种。余种。常用制冷剂：常用制冷剂：无机化合物（水、氨）、氟利昂、无机化合物（水、氨）、氟利昂、碳氢化合物（丙烷、丙烯等有机化合物）等。碳氢化合物（丙烷、丙烯等有机化合物）等。氟里昂氟里昂是饱和烃类（碳氢化合物）的卤族衍生物的总称，是饱和烃类（碳氢化合物）的卤族衍生物的总称，物理化学及热力性能物理化学及热力性能优良优良无色，气味很弱，毒性小，不燃烧，不爆炸，无色，气味很弱，毒性小，不燃烧，不爆炸，被广泛用作制冷剂。被广泛用作制冷剂。7.2 制冷剂载冷剂及氟利昂的替代制冷剂载冷剂及氟利昂的替代第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系15一制冷剂一制冷剂氟

17、里昂制冷剂大致分为氟里昂制冷剂大致分为3类：类：1.1.氯氟烃类，简称氯氟烃类，简称CFC。主要包括主要包括R11、R12、R113、R114、R115等。等。2.2.氢氯氟烃类，简称氢氯氟烃类，简称HCFC。主要包括主要包括R22、R123、R141b、R142b等。等。3.3.氢氟烃类：简称氢氟烃类：简称HFC。主要包括主要包括R134A、R125、R32、R407C、R410A、R152等。等。第第7章章 制冷与空制冷与空调调 7.2 制冷剂载冷剂及氟利昂的替代制冷剂载冷剂及氟利昂的替代2022-7-21上海电力学院 电力系16二载冷剂二载冷剂 载冷剂载冷剂是指在间接制冷系统中用来传递冷

18、量的中间介质。是指在间接制冷系统中用来传递冷量的中间介质。在间接制冷系统中制冷剂可以在较小的制冷系统内循环，冷量在间接制冷系统中制冷剂可以在较小的制冷系统内循环，冷量通过载冷剂传递给被冷却对象。通过载冷剂传递给被冷却对象。常用的载冷剂有水、无机盐水溶液和乙二醇水溶液等。常用的载冷剂有水、无机盐水溶液和乙二醇水溶液等。三氟利昂的替代三氟利昂的替代2020世纪世纪7070年代人们发现，年代人们发现，氯氟烃类产品（氯氟烃类产品（CFCCFC）在强烈紫外线照在强烈紫外线照射后，其中的氯原子会分离出来，然后氯原子又会与臭氧分子射后，其中的氯原子会分离出来，然后氯原子又会与臭氧分子作用，使其变为普通氧分子

19、，从而作用，使其变为普通氧分子，从而破坏地球外层的臭氧层。破坏地球外层的臭氧层。1987年年9月在加拿大的蒙特利尔，月在加拿大的蒙特利尔，23个国家外长签署了个国家外长签署了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，规定了消耗臭氧层的化学物质生产数和消耗量的限制过程。规定了消耗臭氧层的化学物质生产数和消耗量的限制过程。第第7章章 制冷与空制冷与空调调 7.2 制冷剂载冷剂及氟利昂的替代制冷剂载冷剂及氟利昂的替代2022-7-21上海电力学院 电力系17氯氟烃类，对臭氧层的破坏作用最大，氯氟烃类，对臭氧层的破坏作用最大，被被蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书 列为一类受控

20、物质；列为一类受控物质；氢氯氟烃类，臭氧层破坏系数仅仅是氢氯氟烃类，臭氧层破坏系数仅仅是R11R11的百分之几的百分之几，因此，因此，目前目前HCFCHCFC类物质被视为类物质被视为CFCCFC类物质的最重要的过类物质的最重要的过 渡性替代物质，在渡性替代物质，在蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书中中R22R22被被 限定限定20202020年淘汰，年淘汰，R123R123被限定被限定20302030年；年；氢氟烃类，臭氧层破坏系数为氢氟烃类，臭氧层破坏系数为0 0，但是气候变暖潜能值很高，但是气候变暖潜能值很高。在在蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书没有规定其使用期限，没有规定其使用期限，在在联合国气候

21、变化框架公约联合国气候变化框架公约京都议定书中京都议定书中 定性为温室气体。氢氟烃类，如目前使用较多定性为温室气体。氢氟烃类，如目前使用较多 的新型环保冷媒介物质的新型环保冷媒介物质R410AR410A，能效比高于现在，能效比高于现在 常用的常用的R22R22制冷剂，但价格却高出四五倍。制冷剂，但价格却高出四五倍。第第7章章 制冷与空制冷与空调调 7.2 制冷剂载冷剂及氟利昂的替代制冷剂载冷剂及氟利昂的替代三氟利昂的替代三氟利昂的替代2022-7-21上海电力学院 电力系18一类氟利昂替代品：氢氟烃类制冷剂（美国、日本），一类氟利昂替代品：氢氟烃类制冷剂（美国、日本），碳氢化合物制冷剂（欧洲）

22、碳氢化合物制冷剂（欧洲）两者的臭氧层破坏系数均为零，所以对臭氧层不会造成破坏。两者的臭氧层破坏系数均为零，所以对臭氧层不会造成破坏。第第7章章 制冷与空制冷与空调调 7.2 制冷剂载冷剂及氟利昂的替代制冷剂载冷剂及氟利昂的替代三氟利昂的替代三氟利昂的替代2022-7-21上海电力学院 电力系19压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置（膨胀阀或毛细管）（膨胀阀或毛细管）7.3.1 制冷制冷压缩机压缩机 把制冷剂蒸气从低压提升为高压，并使它在制冷系统把制冷剂蒸气从低压提升为高压，并使它在制冷系统中不断循环流动。中不断循环流动。制冷压缩机根据其工作原理制冷压缩机根据其工作原

23、理可分可分容积型容积型和和速度型速度型两大类。两大类。图图7.3.1容积型容积型压缩机（压缩机（a）回转式）回转式（b）往复式）往复式7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系207.3.1 制冷制冷压缩机压缩机 在容积型压缩机中，气体压力的提高是靠吸入气体的体积被强行缩小，使单位容积内气体分子数增加来达到的。压缩机有两种结构形式：往复活塞式（简称活塞式）和回转式。在速度型压缩机中，气体压力提高是靠气体的速度转化而来，即先使气体获得一定高速度，然后再由速度能变成气体位能。制冷装置中应用的速度型压缩机

24、主要是离心式制冷压缩机。图图7.3.1容积型容积型压缩机（压缩机（a）回转式）回转式（b）往复式）往复式制冷压缩机由制冷压缩机由电动机进行拖动电动机进行拖动，除特殊情况用直流电动机外，除特殊情况用直流电动机外，异步交流电动机使用得最为广泛。异步交流电动机使用得最为广泛。第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件2022-7-21上海电力学院 电力系211 1冷凝器冷凝器 冷凝器冷凝器：制冷设备向制冷系统外放出热量的换热装置。：制冷设备向制冷系统外放出热量的换热装置。从制冷压缩机出来的高压过热蒸气进入冷凝器后，将热量传递给周围的空气，或

25、将热量先传递给水，再由水把热量传递到周围的空气中去。制冷剂在冷凝器中放出热量的同时自身因受冷却而凝结为液体。制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分：一是在蒸发器中吸收的被冷却物体的热量；二是制冷剂蒸气在制冷压缩机中被压缩时，由压缩机消耗的机械功转化的热量。冷凝器按冷却介质和冷却方式，可以分为三种类型：冷凝器按冷却介质和冷却方式，可以分为三种类型：7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器除了冷凝器和蒸发器以外常用的换热器还有回热器、过冷器、中间冷却器和冷却塔。除了冷凝器和蒸发器以外常用的换热器还有回热器、过冷器、中间冷却器和冷却塔。（1）水冷冷凝器，）水冷冷凝器，（2）空冷冷凝器）空冷冷凝器，（3

26、）蒸发式冷凝器）蒸发式冷凝器，分别以水分别以水、空气作为冷却介质，或利用水蒸发吸收大量的空气作为冷却介质，或利用水蒸发吸收大量的潜热使高温高压的制冷剂蒸气冷凝的换热器。潜热使高温高压的制冷剂蒸气冷凝的换热器。第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件2022-7-21上海电力学院 电力系22特点：传热效率高，结构紧凑，多应用于中大型制冷设备。这特点：传热效率高，结构紧凑，多应用于中大型制冷设备。这类制冷设备都需要有一套类制冷设备都需要有一套冷却水系统冷却水系统，冷却水可以使用江、河、，冷却水可以使用江、河、湖、海水或地下水，也可以循环

27、使用。循环使用的冷却水系统湖、海水或地下水，也可以循环使用。循环使用的冷却水系统一般配有水冷却塔，冷却水在冷却塔中将从冷凝器吸收的热量一般配有水冷却塔，冷却水在冷却塔中将从冷凝器吸收的热量释放给周围的空气。释放给周围的空气。卧式管壳式冷凝器最为广泛卧式管壳式冷凝器最为广泛应用在大、中、小型氨和氟应用在大、中、小型氨和氟利昂制冷装置中。利昂制冷装置中。（1 1）水冷冷凝器）水冷冷凝器1冷凝器冷凝器图图7.3.2 卧式管壳卧式管壳式冷凝器的结构图式冷凝器的结构图7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本

28、部件2022-7-21上海电力学院 电力系23按空气冷却方式又分为按空气冷却方式又分为自然对流自然对流空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器（多用于家用冰箱）和（多用于家用冰箱）和强迫对流强迫对流空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器（多用于小型氟利昂制冷设备，如冷柜、家用空调、（多用于小型氟利昂制冷设备，如冷柜、家用空调、车载空调、冷藏车和一些移动式制冷设备）。在缺车载空调、冷藏车和一些移动式制冷设备）。在缺水地区，为了减少冷却水的耗量，制冷设备多采用水地区，为了减少冷却水的耗量，制冷设备多采用空气冷却式冷凝器。目前，在有些中型空调和制冷空气冷却式冷凝器。目前，在有些中型空调和制冷设备中也采用空气冷却式

29、冷凝器。设备中也采用空气冷却式冷凝器。空气冷却式冷凝器的换热管一般按蛇管空气冷却式冷凝器的换热管一般按蛇管排列，制冷剂蒸气在换热管内冷凝，空气在排列，制冷剂蒸气在换热管内冷凝，空气在换热管外流过。换热管外流过。自然对流空气冷却式冷凝器，是依靠空气在冷凝器被加热后自动上升的过程将冷凝器释放的热量带走。这种冷凝器不需要风机，节省了风机的电耗，减少了噪声。但这种冷凝器的传热系数较低。图图7.3.3 空气冷空气冷却式冷凝器却式冷凝器（2 2）空冷冷凝器）空冷冷凝器1冷凝器冷凝器7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷

30、装置四大基本部件2022-7-21上海电力学院 电力系242蒸发器蒸发器 蒸发器：蒸发器：制冷剂从系统外吸热即制冷的换热器。制冷剂从系统外吸热即制冷的换热器。制冷剂液体在蒸发器的换热管内流动，并在低温下蒸发，变为蒸气，制冷剂在蒸发的过程中吸收被冷却物体或介质的热量。所以蒸发器是制冷装置产生和输出冷量的重要部件。蒸发器位于制冷系统的节流阀和压缩机的吸气管之间。制冷装置蒸发器的结构按被冷却介质，可以分为制冷装置蒸发器的结构按被冷却介质，可以分为7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件冷却液体载冷剂

31、的蒸发器冷却液体载冷剂的蒸发器（管壳式蒸发器、直立管式蒸发器、螺旋管式蒸发器和蛇形管式蒸发器）和冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器（直接蒸发式空气冷却器和排管式蒸发器）。图图7.3.4卧式管壳式蒸发器，卧式管壳式蒸发器，用来冷却如水、盐水等液体载冷剂的用来冷却如水、盐水等液体载冷剂的蒸发器。蒸发器。2022-7-21上海电力学院 电力系25排管式蒸发器排管式蒸发器：主要用于冷库的冷藏库房、低温试验箱和：主要用于冷库的冷藏库房、低温试验箱和 各种冰箱。各种冰箱。排管式蒸发器按安装位置的不同可以分为墙排管、顶排管和搁架式排管。按结构有立管式和蛇管式两种。立管式蒸发器只用于氨制冷装置，蛇管式蒸发器可以

32、用于氨和氟利昂两种制冷装置。图图7.3.57.3.5立管式冷却排管蒸发器立管式冷却排管蒸发器图图7.3.57.3.5蛇管式冷却排管蒸发器蛇管式冷却排管蒸发器7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件2蒸发器蒸发器2022-7-21上海电力学院 电力系263水冷却塔水冷却塔 在制冷和空调系统中，冷凝器采用水进行冷却的方式是目前使用比较多的方法，这些冷却水使用后，一般温度升高仅为24，这些冷却水使用后全部排放掉浪费比较大，所以水冷却的制冷装置和空调系统，冷却水是循环使用的，其循环流程图如图7.3.7

33、所示。7.3.2 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件图图7.3.7 制冷系统和冷却塔制冷系统和冷却塔2022-7-21上海电力学院 电力系27节流装置节流装置膨胀机构膨胀机构（实现制冷剂液体的膨胀过程），这些膨胀机构使制冷剂在节流后降低温度和压力。这些膨胀机构使制冷剂在节流后降低温度和压力。低温、低压的制冷剂工质在蒸发器中气化，低温、低压的制冷剂工质在蒸发器中气化，吸收气化潜热，达到制冷的目的。吸收气化潜热，达到制冷的目的。工程热力学指出：工程热力学指出：工质在管路中遇到缩口和节流机构的孔口，工质在

34、管路中遇到缩口和节流机构的孔口，由于局部阻力，使其压力显著下降的现象称为由于局部阻力，使其压力显著下降的现象称为“节节流流”。7.3.3 节流装置节流装置第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.3 蒸气压缩式制冷装置四大基本部件蒸气压缩式制冷装置四大基本部件2022-7-21上海电力学院 电力系287.4.1 空气调节空气调节一空气调节的基本概念一空气调节的基本概念为了满足人们生活和生产科研活动对室内气候条件的要求，需要对空气进行适当的处理，使室内空气的温度、相对湿度、压力、洁净度和气流速度等保持在一定的范围内。这种制造人工室内气候环境的技术措施，称为空气调节，简称空调。空调的降温、除湿与人工制

35、冷密切相关。空调的降温、除湿与人工制冷密切相关。空调中被冷却的最终对象是空气，空调中被冷却的最终对象是空气，根据根据空调空调冷却方式及冷却途径的不同，有两种基本方式：冷却方式及冷却途径的不同，有两种基本方式：直接蒸发式直接蒸发式（直接冷却空气），直接冷却空气），间接冷却式间接冷却式（为空调提供冷冻水或盐水等载冷剂，即制冷在空调中的实际应用）（为空调提供冷冻水或盐水等载冷剂，即制冷在空调中的实际应用）7.4 空气调节系统空气调节系统第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系29二空气调节设备二空气调节设备空气调节设备空气调节设备用来向被调节空间中供给处理空气的设备。用

36、来向被调节空间中供给处理空气的设备。空气调节所用的设备包括：空气调节所用的设备包括：1空气处理设备：空气处理设备：预先对空气（室外空气及一部分由室内抽回的空气）进行加热、预先对空气（室外空气及一部分由室内抽回的空气）进行加热、加湿（一般冬季用）、冷却、干燥（一般夏季用）和净化等处加湿（一般冬季用）、冷却、干燥（一般夏季用）和净化等处 理的设备，理的设备，2空气输送和分配设备：空气输送和分配设备：处理后的空气送入房间，需要输送和分配空气的设备处理后的空气送入房间，需要输送和分配空气的设备 与部件，如风机、风道、各类风口（送、回、排风口）等。与部件，如风机、风道、各类风口（送、回、排风口）等。3供

37、热供冷系统：供热供冷系统：包括冷、热源和冷热水管道系统包括冷、热源和冷热水管道系统。7.4.1 空气调节空气调节第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.4 空气调节系统空气调节系统2022-7-21上海电力学院 电力系30变频空调：是指通过对驱动压缩机的异步电动机进行变频变变频空调：是指通过对驱动压缩机的异步电动机进行变频变 压调速控制，以实现制冷量随室外温度的上升而压调速控制，以实现制冷量随室外温度的上升而 上升，下降而下降，从而实现制冷量与房间热负上升，下降而下降，从而实现制冷量与房间热负 荷的自动匹配，改善舒适性并节省电力的空调。荷的自动匹配，改善舒适性并节省电力的空调。变频空调中的变频电

38、源采用间接变频，220V/50Hz的市电经整流滤波后得到310V左右的直流电，此直流电经过逆变后，就可以得到用以控制压缩机运转的变频电源。逆变电路中采用SPWM（正弦波脉宽调制）技术，使电流中的高次谐波成分大为减小，从而提高了电机的效率。与常规空调相比较，变频空调有如下的特点：与常规空调相比较，变频空调有如下的特点：7.5 变频空调变频空调第第7章章 制冷与空调制冷与空调2022-7-21上海电力学院 电力系31变频空调特点：变频空调特点：1 1制冷量与热负荷自动匹配制冷量与热负荷自动匹配（a a）（b b）图图7.5.1 制冷量与房间热负荷随室外温度变化制冷量与房间热负荷随室外温度变化（a）

39、常规空调）常规空调 （b）变频空调）变频空调第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院 电力系322 2温度调节时波动小温度调节时波动小（a a）（b b）图图7.5.2 7.5.2 制冷制冷时温度调节时温度调节（a）常规空调）常规空调 （b）变频空调）变频空调变频空调特点：变频空调特点：第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院 电力系333 3启动、运转性能好启动、运转性能好常规空调以定频启动、定速运转。变频空调低频启动、变频运转。常规空调以定频启动、定速运转。变频空调低频启动、变频运转。（a）（b

40、）图图7.5.3 空调启动过程空调启动过程（a）常规空调）常规空调 （b）变频空调）变频空调变频空调特点：变频空调特点：第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院 电力系344 4节能节能常规空调开常规空调开/关方法控制，压缩机开关频繁，耗电多。关方法控制，压缩机开关频繁，耗电多。变频空调自动以低频维持室温基本恒定，避免压缩机频繁开启，变频空调自动以低频维持室温基本恒定，避免压缩机频繁开启，比常比常规空调省电规空调省电30%左右左右。变频空调特点：变频空调特点：第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院

41、 电力系355 5低电压运转性能好低电压运转性能好常规空调在电压低于常规空调在电压低于180V180V左右时，压缩机就不能启动，而变左右时，压缩机就不能启动，而变频空调在电压很低时，降频启动，降低启动时的负荷，最低频空调在电压很低时，降频启动，降低启动时的负荷，最低启动电压可达启动电压可达150V150V。（a）（b）图图7.5.3 空调启动电压空调启动电压 （a）常规空调）常规空调 （b）变频空调）变频空调 变频空调特点：变频空调特点：第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院 电力系366 6热冷比高热冷比高 常规空调制冷、制热压缩机转速一样，

42、只能通过系统匹配提高热冷比，局限性很大。变频空调制热时压缩机转速比制冷时高许多，所以热冷比可高达热冷比可高达140%140%以上。以上。（制热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高（制热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高20Hz20Hz左右）左右）7 7低温制热效果好低温制热效果好 常规空调压缩机转速恒定，0以下压缩机功率很低，实际上没有什么制热效果；变频空调低温下以高频运转，制热量是常规空调的34倍。8 8满负荷运转满负荷运转 常规空调压缩机只有一种转速，不可能实现满负荷时的强劲运转；变频空调在人多时、刚开机时或室内外温差较大时，可实现高频强劲运转。9 9保护功能全面保护功能全面 常

43、规空调每次发生电流等保护均需停压缩机；变频空调每当发生保护时均以适当的降频运转予以缓冲，可实现不停机保护，不影响用户 的使用。变频空调特点：变频空调特点：第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.5 变频空调变频空调2022-7-21上海电力学院 电力系377.6.1 空调工程中的热泵技术空调工程中的热泵技术国家经贸委、国家计委联合制定的国家经贸委、国家计委联合制定的节约用电管理办法节约用电管理办法中，中，第十七条是鼓励的第十七条是鼓励的11种节约用电措施，其中的第（九）种为：种节约用电措施，其中的第（九）种为：推广热泵技术。推广热泵技术。7.6 空调的节电技术与管理空调的节电技术与管理第第7章章

44、 制冷与空调制冷与空调热泵：热泵：将低位热能转化为高位热能的设备。将低位热能转化为高位热能的设备。2022-7-21上海电力学院 电力系38二各种热泵二各种热泵 根据热泵吸取热量的低位热源种类的不同，热泵可分为：根据热泵吸取热量的低位热源种类的不同，热泵可分为：空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵。空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵。7.6.1 空调工程中的热泵技术空调工程中的热泵技术一热泵的工作原理一热泵的工作原理根据热力学第二定律，要完成低位热能向高位热能的转化，必须有外界能量的输入。图7.6.1为热泵系统的能量转换关系图，在外界输入能量E的作用下，热泵从低温热源吸入低位

45、热能QL，并向高温热源输送高位热能QH，由此可见热泵的工作原理与制冷机相同。图图7.6.1 热泵系统的能量转换关系图热泵系统的能量转换关系图第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.6 空调的节电技术与管理空调的节电技术与管理2022-7-21上海电力学院 电力系397.6.2 蓄冷空调蓄冷空调国家经贸委、国家计委联合制定的国家经贸委、国家计委联合制定的节约用电管理办法节约用电管理办法中，中，第十七条是鼓励的第十七条是鼓励的1111种节约用电措施，其中的第（十一）种为：种节约用电措施，其中的第（十一）种为：推广应用蓄冷、蓄热技术推广应用蓄冷、蓄热技术（调峰，不节电）（调峰，不节电）蓄冷空调技术具有

46、很大的蓄冷空调技术具有很大的移峰填谷潜力移峰填谷潜力。在建筑物空调系统中，应用蓄冷技术已成为我国今后进行电力在建筑物空调系统中，应用蓄冷技术已成为我国今后进行电力负荷需求侧管理、改善电力供需矛盾最主要的技术措施之一。负荷需求侧管理、改善电力供需矛盾最主要的技术措施之一。第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.6 空调的节电技术与管理空调的节电技术与管理2022-7-21上海电力学院 电力系40一蓄冷空调概述一蓄冷空调概述1蓄冷技术蓄冷技术 蓄冷技术是一门关于低于环境温度热量的储存和应用技蓄冷技术是一门关于低于环境温度热量的储存和应用技术术 是制冷技术的补充和调节。是制冷技术的补充和调节。低于环境

47、温度的热量通常称作低于环境温度的热量通常称作冷量。冷量。蓄冷技术的内容包括，根据用户对冷量的具体需求选择或配制合适的蓄冷材料，合理设计蓄冷装置，有效地实行冷量的储存和释放。一般层次的蓄冷技术是指它的应用技术，它是在已选定蓄冷材料的基础上，根据应用场合的不同，进行蓄冷量的匹配设计和蓄冷、释冷速率的计算。较深层次的蓄冷技术包括蓄冷材料的探索、设计，蓄冷材料热物性测试，蓄冷、释冷过程传热特性的计算与实验。在蓄冷空调中的在蓄冷空调中的蓄冷方法有显热蓄冷和相变潜热蓄冷两大类：蓄冷方法有显热蓄冷和相变潜热蓄冷两大类：显热蓄冷显热蓄冷水蓄冷空调，水蓄冷空调，相变潜热蓄冷相变潜热蓄冷冰蓄冷空调和优态盐水合物（

48、冰蓄冷空调和优态盐水合物（PCM）蓄冷空调）蓄冷空调7.6.2 蓄冷空调蓄冷空调第第7章章 制冷与空调制冷与空调 7.6 空调的节电技术与管理空调的节电技术与管理2022-7-21上海电力学院 电力系412蓄冷空调应用背景蓄冷空调应用背景 近几年，我国电力发展很快，普遍缺电状况已得到根本改善，但随着电力消费量的增加，电网负荷在白天与深夜有很大峰谷差的矛盾愈加突出。平衡电网负荷，可以采取调节电厂发电能力或调节用户负荷的两种方法解决。调节电厂发电能力的方法，除水电外，对火力发电机组的发电功率的调节是困难和不经济的，核电要求供电平稳；若采用建抽水蓄能电站方法，其一次性投资很大，由于水泵、电机的效率影

49、响，储能的回收率也只60%多，蓄能成本很高。另外最大的问题是电网容量有限，即使电厂可以增加峰电供应，也因供电网能力的限制，对用户而言，仍然会产生高峰缺电状况。因此，调节用户负荷是一种更有效的方法。空调占民用电中很大的份额，用电负荷十分集中。采用蓄冷空调技术，在夜间用多余的电制冷蓄冷，在白天用储采用蓄冷空调技术，在夜间用多余的电制冷蓄冷，在白天用储存的冷量补充空调用冷需求是平衡电网峰谷负荷的有效方法，存的冷量补充空调用冷需求是平衡电网峰谷负荷的有效方法，它有广阔的市场前景和显著的经济效益。它有广阔的市场前景和显著的经济效益。一蓄冷空调概述一蓄冷空调概述7.6.2 蓄冷空调蓄冷空调第第7章章 制冷

50、与空调制冷与空调 7.6 空调的节电技术与管理空调的节电技术与管理2022-7-21上海电力学院 电力系422蓄冷空调应用背景蓄冷空调应用背景蓄冷空调技术的社会效益和经济效益，不仅表现在电网的峰谷平衡上，还可节省制冷主机容量、节省电力增容设备费，在夜间享受优惠电价，为用户带来效益。所以各工业发达国家均在大力开发和推广这项技术。近年来，我国十分重视蓄冷空调技术的应用和推广，国家计委、近年来，我国十分重视蓄冷空调技术的应用和推广，国家计委、经委和电力部门联合提出，我国要经委和电力部门联合提出，我国要转移部分高峰负荷到低谷使转移部分高峰负荷到低谷使用，其中用，其中30%左右要依靠蓄冷空调解决。左右要