① 壓縮蒸氣式製冷系統是由哪幾部分構成的
壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥(節流部件)
② 請說明蒸氣壓縮式製冷系統中輔助設備的作用。
對於蒸氣壓縮式製冷循環系統而言,除了作為動力源的壓縮機和完成熱量傳遞的蒸發器和冷凝器外,還需要節流機構對製冷劑進行節流降壓,以實現連續製冷。
除了四大基本部件外,通常還會根據需要設置一些輔助設備,以保證系統的正常運行。此外,還需設置一些控制機構,以實現對系統的安全控制,並提高系統的運行效率。本章將主要講述製冷系統的構成、節流裝置、常見輔助設備以及製冷劑管路設計。
第一節 製冷系統原理圖
常見的蒸氣壓縮式製冷系統可以分為單級、雙級和復疊等多種形式,其中單級壓縮製冷系統是最常見的系統,也是最基本的形式。本節將以氟利昂單級製冷系統為例作簡單介紹。
圖7—l所示為一典型氟利昂製冷系統原理圖。低壓氟利昂蒸氣進入壓縮機,被壓縮為高壓過熱蒸氣,再進入冷凝器進行冷凝;冷凝後的高壓液態氟利昂經熱力膨脹閥膨脹節流成低壓氟利昂濕蒸氣,供人蒸發器(該系統設有兩個蒸發溫度不同的蒸發器)並在其中吸熱氣化,最後低壓氟利昂蒸氣被壓縮機吸入,從而不斷進行循環。氟利昂在壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器這四大基本部件中的壓縮、冷凝、節流和蒸發過程就構成了一個完整的製冷循環。除了這四大基本部件外,為了保證系統運行的安全性和經濟性,還需要設置一些輔助設備和控制元件,如圖中所示。
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由於壓縮機排氣中往往會夾帶潤滑油,因此通常在排氣管上裝設油分離器,把排氣中的潤滑油分離出來並返回壓縮機,以減少潤滑油被帶入系統。對於小型製冷系統或採用內設油分離器的壓縮機時,也可以不設油分離器。
冷凝壓力的高低對系統運行的效率影響很大。通常來講,冷凝壓力過高,會使得壓縮機排氣溫度上升,壓縮比增大,製冷量減少,功耗增加,甚至有可能引發安全事故;而冷凝溫度過低,則有可能造成膨脹閥前後壓差太小,導致供液能力不足,系統製冷量下降。因此,需要對冷凝壓力進行控制。圖7—l中所示的利用高壓調節閥和差壓調節閥組成的冷凝壓力調節器進行旁通調節的方案是調節風冷式冷凝壓力的一種有效方法,其應用已非常成熟。
此外,為了隨工況變化調節系統中的製冷劑循環量,在冷凝器的出口通常會設置一個貯液器,以貯存系統中多餘的液態製冷劑(對於使用冷凝壓力調節器的系統而言,貯液器是一個必備的部件)。
由於雜質和水分的存在對於製冷系統是很大的危害,因此在貯液器和膨脹閥之間的液管上通常需要裝設乾燥過濾器以攔截和吸收系統中的雜質和水分。
為了指示系統中的含水量,便於操作人員判斷系統狀況,在乾燥過濾器後還會安裝一個視液鏡。當視液鏡指示的顏色變成對應於含水量高的顏色時,系統的乾燥過濾器就需要進行更換或將其濾芯進行再生。通常在乾燥過濾器的兩端各安裝一個球閥,在維修期間手動將其關閉以方便更換乾燥過濾器。
在膨脹閥前的液管上裝有電磁閥,它的電路與製冷壓縮機的電路聯動。系統運行時,待壓縮機運轉後,電磁閥的線圈才通電,開啟閥門向蒸發器供液。反之,停機時,首先切斷電磁閥線圈的電源,關閉閥門停止向蒸發器供液後,再切斷製冷壓縮機的電源。這樣可以防止壓縮機停機後,大量高壓側製冷劑液體進入蒸發器,而造成再次啟動時發生液擊事故。
在每個蒸發器的回風處設置了一個溫度開關,它的目的是測量被控空間的溫度是否已經達到設定值,從而控制蒸發器風機的啟停,調節蒸發器的出力。
為了穩定蒸發壓力,提高控溫精度並提高系統效率,在蒸發器的出口處安裝廠蒸發壓力調節器。對於多蒸發器的系統,需要在壓力最低的蒸發器出口安裝單向閥,防止停機時製冷劑從其他高壓蒸發器倒灌入低壓蒸發器。在其他蒸發器的出口都需要設置一個蒸發壓力調節器。
為了避免壓縮機在長時間不使用後或除霜之後(此時蒸發器中為高壓狀態)再啟動時發生壓縮機電機的過載現象,通常在壓縮機前的吸氣管路上要裝設一個曲軸箱壓力調節器,它能確保當壓縮機啟動時其吸氣壓力小於設定值,從而保證壓縮機的安全。
此外,在壓縮機運轉過程中,為了防止蒸發壓力過低或冷凝壓力過高對系統造成損害,在壓縮機的回氣管和排氣管上跨接了一個高低壓開關,一旦出現過低或過高的現象,高低壓開關將會切斷壓縮機的電氣迴路以確保安全。
在實際的製冷系統中,除了圖7—l中出現的輔助設備和控制機構外,還有很多比較常用的部件,例如氣液熱交換器、四通閥、分液頭、能量調節器等。我們在設計製冷系統時,除了四大基本部件之外,可以根據需要再增加或減少一些輔助設備或控制元件。應在確保系統安全性的前提下,綜合考慮設備初投資和運行費用(效率)之間的矛盾,從整個運