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一、一般制冷原理
一般制冷機的制冷原理壓縮機的作用是把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。

壓縮機吸入從蒸發(fā)器出來的較低壓力的工質蒸汽，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經節(jié)流閥節(jié)流后，成為壓力較低的液體后，送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為壓力較低的蒸汽，再送入蒸發(fā)器的入口，從而完成制冷循環(huán)。
1.蒸汽壓縮式制冷原理

單級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，是由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動，發(fā)生狀態(tài)變化，與外界進行熱量交換。

液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。

在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件，這當中蒸發(fā)器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時控制和調節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數量，并將系統(tǒng)分為高壓側和低壓側兩大部分。實際制冷系統(tǒng)中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。

2. 制冷系統(tǒng)主要部件構成

空調機根據冷凝形式可分為：水冷式和空冷式兩種，根據使用目的可分為單冷式和制冷制暖式兩種，不論是哪一種型式的構成，都是由以下的主要部件組合而成的。

制冷系統(tǒng)主要部件有壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥(或毛細管、過冷卻控制閥)、四通閥、復式閥、單向閥、電磁閥、壓力開關、熔塞、輸出壓力調節(jié)閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過濾器、干燥器、自動開閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成。
電氣系統(tǒng)主要部件有電機(壓縮機、風機等用)、操作開關、電磁接觸器、連鎖繼電器、過電流繼電器、熱動過電流繼電器、溫度調節(jié)器、濕度調節(jié)器、溫度開關(除霜、防止結凍等用)。壓縮機曲軸箱加熱器，斷水繼電器，電腦板及其它部件組成。
控制系統(tǒng)由多個控制器件組成，它們是：
制冷劑控制器：膨脹閥、毛細管等。

制冷劑回路控制器：四通閥、單向閥、復式閥、電磁閥。

制冷劑壓力控制器：壓力開閉器、輸出壓力調節(jié)閥、壓力控制器。

電機保護器：過電流繼電器、熱動過電流繼電器、溫度繼電器。 溫度調節(jié)器：

溫度位式調節(jié)器、溫度比例調節(jié)器。 濕度調節(jié)器：濕度位式調節(jié)器。

除霜控制器：除霜溫度開關、除霜時間繼電器、各種溫度開關。

冷卻水控制：斷水繼電器、水量調節(jié)閥、水泵等。

報警控制：超溫報警、超濕報警、欠壓報警及火警報警、煙霧報警等。

其它控制：室內風機調速控制器、室外風機調速控制器等。

3 常用制冷劑及其性質

制冷劑的種類較多，現(xiàn)就氟里昂12和22作簡要介紹：

a. 氟里昂12(CF2Cl2)代號R12 氟里昂12是一種無色、無臭、透明、幾乎無毒性的制冷劑，但空氣中含量超過80%時會引起人的窒息。 氟里昂12不會燃燒也不會爆炸，當與明火接觸或溫度達到400℃以上時，能分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣(CoCl2)。 R12是應用較廣泛的中溫制冷劑，適用于中小型制冷系統(tǒng)，如電冰箱、冰柜等。 R12能溶解多種有機物，所以不能使用一般的橡皮墊片(圈)，通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。

b. 氟里昂22(CHF2Cl)代號R22 R22不燃燒也不爆炸，其毒性比R12稍大，水的溶解度雖比R12大，但仍可能使制冷系統(tǒng)發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。 R22能部分地與潤滑油互相溶解，其溶解度隨著潤滑油的種類及溫度而改變，故采用R22的制冷系統(tǒng)必須有回油措施。

R22在標準大氣壓力下的對應蒸發(fā)溫度為-40.8℃，常溫下冷凝壓力不超過15.68×105 Pa，單位容積制冷量與比R12大60％以上。在空調設備中，大都選用R22制冷劑由四大要件組成：①壓縮機；②冷凝器；③節(jié)流閥；④蒸發(fā)器； 我們日常使用的電冰箱，正好由這四要件加上箱體組成，箱體就好像冷庫。不過電 冰箱上的③節(jié)流閥在技術上由相同作用的毛細管替代。首先講講什么叫制冷。制冷 兩字只能說是技術上的術語，嚴格講是錯誤的，世界上沒有那國的科學家能制造出 “冷”來。 那到底什么是冷，先舉例說明：在寒冬臘月，氣溫降到－5℃，我們說 今天天氣真冷，可東北人說不冷；在大伏天，氣溫在＋32℃時，我們會說不算熱， 但氣溫突然降到＋25℃，我們會說太冷了；這冷是隨著人的常識來定的，在物理學 中沒有冷的定義。在工程中冷是跟著生產需要而定的。如老總問，冷庫打冷了嗎？ 你說打冷了，這個冷是指－18℃；老總問，水果庫溫度穩(wěn)定嗎？你說很穩(wěn)定，這回 答的含義是水果庫溫度穩(wěn)定在±0 ℃了，這是我們這個行業(yè)對冷的定義。但是我們 還是把這種利用機械設備把降溫對象降到所需溫度的方法叫制冷，這就是術語。 什么叫制冷，比如我們將裝有一公斤20℃冷水的水壺放到一塊燒到500℃的鐵板上， 沒有多久水就開了，如果不拿開水壺，不多久水就干了。大家和說鋼板在對水加熱， 反過來也可以說水在對鋼板降溫。而且，降了多少度，都可計算出來，因為一公斤 水從20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡熱量，水從100℃到燒干，它需要外 界提供539大卡熱量，也就是說一公斤20℃冷水燒到干，要外界提供619大卡熱量。 如果按制冷的角度它從外界或鋼板中提取了619 大卡熱量而變成了水蒸汽，使鋼板 降溫了，這就是制冷，是利用水對鋼板制冷。如果將水倒在鋼板上，那就更直觀了。 在上述的制冷過程中，如果鋼板的大小一定，并排除外界空氣的降溫因素，那么鋼 板降了多少度，是可以精確計算出來的。在這里所述及到的‘熱量’、‘溫度’、 ‘大卡’、‘℃’等物理量，我想學過物理的人都能理解。 初中物理就講到，熱量總是通過傳導、對流、輻射，從溫度高的物體轉移到溫度低 的物體，絕不可能反過來進行。一個物體失去一些熱量后，它的溫度也會降低一些。 我們的目的就是通過制冷系統(tǒng)，將商品中和空氣中的熱量向比商品溫度更低的制冷 劑傳遞，達到降低商品溫度的目的。 我們的制冷系統(tǒng)與鍋爐的制熱系統(tǒng)在熱力學上來講是完全一樣的，它們的熱傳導公 式也完全一樣，我們先以鍋爐作比擬，進一步講講制冷劑在制冷時的作用。 上面講的燒水壺也可算是一只鍋爐，不過水燒開了，我們就灌熱水瓶了，如果我們 在壺嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壺就成小鍋爐了。要注意的 是這時水壺中的水永遠是 100℃，水壺出口處的蒸汽溫度也是 100℃，為什么不是 110℃，不是90℃？這是因為在一個大氣壓下水的沸騰溫度是100℃，這是水的物理 性能所決定了的。在青藏高原，大氣壓力較低，水70℃左右就開了，沒有高壓鍋就 只能吃夾生飯，而在高壓鍋里，溫度可達到 110℃，因為高壓鍋排氣閥的重量，剛 好使鍋內壓力保持在1 Kg/CM2表壓力（實際是2個大氣壓）。一般小型鍋爐可燒 4Kg/CM2表壓力蒸汽，蒸汽溫度也接近140℃，鍋爐中的水溫也與蒸汽溫度一樣也是 140 ℃。煤氣爐的火頭溫度可達1000℃左右，火頭將熱量傳遞給水，使水的溫度上 升直達沸點，一公斤水從沸點到燒干（全部變成蒸汽），將從煤氣火頭中帶走的熱 量與上面所講水壺給鋼板降溫是一樣的，接近壺底的火焰是一個降溫過程。鍋爐中 的煤燃燒溫度在1200℃左右，沒有鍋爐中水的降溫，鍋爐中的排管將被燒塌。從我 們的角度來講，在這里的水就是制冷劑。 反過來水蒸汽進了浴室馬上凝結成小水珠（霧氣），放出熱量使浴室內溫度上升， 同樣一公斤水燒成的一公斤蒸汽，汽在浴室里放出 539大卡熱量后全部變成水，在 蒸汽變成水的時候，小水珠的溫度是 100℃，這是一個冷凝過程。當然小水珠會繼 續(xù)放出熱量而降低溫度，等水珠變成水滴落到地上或附在墻壁上時，只有30℃左右 了，這就不是冷凝過程了，而只是普通降溫過程。同樣將鍋爐蒸汽通到室內熱水汀 （室內供熱排管）中，熱水汀對蒸汽來說就成了冷凝器，如果供應的蒸汽壓力是 1 Kg/CM2表壓力（實際是2個大氣壓），熱水汀表面溫度就是110℃，熱水汀向室內 空氣散發(fā)熱量，使室內溫度上升，而蒸汽就在熱水汀內冷凝成水，如果向室內散發(fā) 了539大卡熱量，熱水汀內就冷凝下來1公斤水。按制冷角度來講，這整個過程就是 煤燃燒的熱量被水吸收而沸騰，成為蒸汽，蒸汽帶著吸收來的熱量來到熱水汀，熱 水汀的表面向空氣散發(fā)了熱量，蒸汽失去熱量后又從新冷凝成蒸餾水，這水可通過 設備回到鍋爐繼續(xù)使用。 現(xiàn)在回到制冷的四大要件： ①壓縮機，與空氣壓縮機原理一樣； ②冷凝器，可以理解為熱水汀或做酒業(yè)的蒸餾器（錫鍋）； ③蒸發(fā)器，可以理解為上面所講的水壺或鍋爐； ④節(jié)流閥，可以理解為從樓上高位的熱水汀到鍋爐之間，加一只閥，開小一點，讓 蒸餾下來的水流進鍋爐繼續(xù)使用，不讓熱水汀中的水流光了使鍋爐中的蒸汽反沖回 熱水汀，這一點與我們制冷不同，因為整個系統(tǒng)是均壓的，而制冷系統(tǒng)冷凝部分是 高壓的，節(jié)流閥是控制制冷劑合理分配給蒸發(fā)器，讓蒸發(fā)器處于正常的制冷工作狀 態(tài)。 在電冰箱上制冷的四大要件是： ①壓縮機，藏在冰箱后面，圓頭圓腦的家伙； ②冷凝器，就是在冰箱后面的散熱片； ③蒸發(fā)器，在初期的單門冰箱中的凍結框，可以看得很清楚，拆開無霜冰箱的內襯 也能看到冷風機一樣的翅片管； ④節(jié)流閥，在冰箱后面有一段繞成螺旋狀的細銅管，那就是毛細管。冰箱的外殼就 相當與冷庫外體。 在制冷行業(yè)中，制冷劑可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等�？照{用溴化鋰 吸收式制冷機，就是以水作為制冷劑使用。電冰箱中使用的是 F12，在大冷庫的制 冷系統(tǒng)中用的是液態(tài)氨（不是氨水），液態(tài)氨的性質在氨的物理性能表上可以查到， 它在一個大氣壓下的蒸發(fā)溫度是－33.3℃。如果將液氨從常溫的鋼瓶中放出，一出 鋼瓶它立即變?yōu)椋?3.3℃的液氨（因為外界是一個大氣壓），如果流到水泥地上， 水泥地的溫度立刻使它沸騰，這是水泥地的熱量傳給了液氨，使液氨蒸發(fā)成汽態(tài)氨， 水泥地的局部也很快降到－30℃左右，如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤，要 使液氨全部蒸發(fā)光，他必需從水泥地上吸收 326大卡熱量，吸收多少，蒸發(fā)多少， 吸不足 326大卡熱量，就一定有液氨殘留下來。如果將液氨放在一個金屬盆里，再 將金屬盆底接觸水面，水的熱量立刻傳給液氨，液氨受熱沸騰，水也很快結冰；如 果將盆懸掛在空中，盆底周圍的空氣立即因熱量傳給了液氨而失去熱量而降溫，降 了溫的空氣在下降，周圍熱空氣立即來補充，在盆下面可以看到帶著霧的冷空氣在 緩緩降下。這個盆就是‘蒸發(fā)器’。 至于蒸餾器，有人看過，有人沒看過，但是大家都看過茶缸蓋凝結水的現(xiàn)象，或者 農村吊酒的錫鍋，原理是一樣的。缸蓋里面是熱騰騰的水蒸汽，缸蓋外是冷空氣， 水蒸汽通過缸蓋將熱量傳遞給了冷空氣，失去了一定熱量的水蒸汽，在缸蓋里表面 凝結成水，這就是冷凝器的原理，上面講的熱水汀也是同樣原理。 現(xiàn)在講庫房里的制冷進行過程：液態(tài)氨在蒸發(fā)器（排管）中如果處于 0.3Kg/CM2表 壓力狀態(tài)（應該是0.03Mpa表壓力，出于習慣的方便，還是用 Kg/CM2），它的沸騰 溫度應該是－28℃；而蒸發(fā)器外是－18℃的冷庫，如果有高于－18℃的商品進庫， 商品中的熱量很快傳給了空氣，使空氣溫度上升到比如－15℃，－15℃的空氣又將 從商品中傳來的熱量傳給了－28℃的液氨，液氨吸收了熱量溫度不會上升，而是沸 騰蒸發(fā)為氣體（氨蒸汽），這樣空氣來來回回的傳送，商品中的熱量逐步減少，溫 度逐步降低，最后降到－18℃，制冷就可以結束了，這是蒸發(fā)器的工作任務，庫內 空氣向蒸發(fā)器傳遞多少熱量，蒸發(fā)器內的液氨就蒸發(fā)掉相應的重量。當然除了商品 中的熱量外，還有外界氣溫中的熱量通過圍護結構傳進來的熱量，開門時空氣帶進 的熱量，使庫溫不時的上升，所以需要定時開機降溫。 但是如果沒有壓縮機的參與，蒸發(fā)器的工作是不能持久的，因為液氨受熱蒸發(fā)成為 氨蒸汽，氨蒸汽逐步擠占蒸發(fā)器的空間，蒸發(fā)器中的壓力也就逐步升高，壓力升高， 液氨的沸騰溫度就會上升，最后壓力升到 1 Kg/CM2表壓力時，溫度也上升到－18℃ 左右，液氨與冷庫的溫度相同，由于溫度平衡，熱量就無法向液氨傳遞了，制冷也 就停止了。壓縮機的任務就是要把蒸發(fā)器中產生的氨蒸汽抽走，使蒸發(fā)器中的壓力 一直保持在我們生產需要的0.3 Kg/CM2表壓力狀態(tài)。這時候蒸發(fā)器中的壓力叫蒸發(fā) 壓力，蒸發(fā)器中的液氨溫度叫蒸發(fā)溫度。壓縮機抽出的氨蒸汽并不是排到大氣中去 的，而是排到冷凝器中，氨蒸汽被壓縮到冷凝器后，冷凝器的壓力會逐步升高，而 后就是冷凝器的任務了。我們知道氨蒸汽是帶著冷庫中的熱量的，氨蒸汽被壓縮機 從蒸發(fā)器抽出，而后壓縮到冷凝器中，那么壓縮機就完成了輸送熱量的任務。 現(xiàn)在氨蒸汽被聚集在冷凝器中（帶著大量冷庫中的熱量），壓力不斷升高，溫度也 隨著壓力的升高而升高，比如說壓力升高到表壓力14 Kg/CM2，溫度也就對應升到 ＋39℃，如果在冷凝器管外供給＋34℃的冷卻水，那冷凝器中的氨蒸汽就會向水傳 送出熱量，每向冷卻水送出 264大卡熱量，冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝結成 液態(tài)氨，并讓出原來氨蒸汽占領的大部分空間來。如果熱量沒有出路，那冷凝器中 的壓力就繼續(xù)升高，到冷凝器爆炸或跳安全閥為止。但是實際上壓縮機的排出溫度， 在表壓力14公斤/平方公分時，不是＋39℃，而是＋100℃以上。這是因為電動機帶 動壓縮機的活塞對氨蒸汽進行壓縮時做的功，轉換成熱量的緣故，也即熱功當量， 這可以在我們給自行車打氣時，打氣筒底部和皮管會發(fā)燙的原理是一樣的。壓縮機 對氨蒸汽做了1KW的功，就對氨蒸汽附加了860大卡的熱量，這一部分熱量是顯熱， 它加熱了氨蒸汽，使氨蒸汽溫度上升，這種熱量傳送給冷卻水后，不會被冷卻水冷 凝成液氨，只會降低溫度，只有當氨蒸汽溫度降到＋39℃時，才進行真正的冷凝工 作，在冷凝工作連續(xù)進行時，只要壓力不變，溫度也不會改變。這時的溫度叫冷凝 溫度，這時的壓力叫冷凝壓力。這就是冷凝器的工作任務。 冷凝器中冷凝下來的液氨，可以送到蒸發(fā)器中繼續(xù)使用，但必需用節(jié)流閥進行控制， 要不冷凝器中的來不及冷凝的氨蒸汽會竄到蒸發(fā)器中，那就亂套了。節(jié)流閥必需調 節(jié)到蒸發(fā)器中有確當的液氨補充，這就是節(jié)流閥的工作任務。 總結一下：首先液態(tài)氨在蒸發(fā)器中吸收了制冷對象的熱量，蒸發(fā)成氨蒸汽；氨蒸汽 包含著吸收來的熱量被壓縮機抽送到冷凝器，并壓縮成高壓、高溫的氨蒸汽，這時 候氨蒸汽中又加進了電動機的熱功當量所附加的熱量；冷凝器中的氨蒸汽，將熱量 傳送給溫度較低的冷卻水，失去熱量的氨蒸汽被冷凝成為液態(tài)氨；節(jié)流閥將冷凝下 來的液氨再有節(jié)制的補充給蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器能夠連續(xù)地工作；整個工作過程就是 將低于－18℃的制冷對象中的熱量，強制送到＋30多℃的冷卻水中去，使制冷對象 失去熱量，溫度降到我們所需要的－18℃；而冷卻水吸收了熱量后，又通過水蒸汽 的蒸發(fā)，將熱量傳送給了大氣，或者說是風將熱量吹走了。這就是制冷全過程。