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(共29张PPT)
模块八 制冷技术
01
任务一 认识制冷装置
02
任务二 确定制冷操作条件
03
任务三 操作制冷装置
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任务一 认识制冷装置
制冷，是指用人为的方法将某一系统（即空间及物体）的温度降到低于周围环境介质的温度并维持这个低温的操作。
这里所说的环境介质是指自然界的空气和水。
为使某一系统达到并维持所需的低温，就得不断地从它们中间取出热量并转移到环境介质中去，这个不断地从被冷却物体中取出并转移热量的过程就是制冷过程。
制冷在化工、制药、生物及食品工业等行业都得到了广泛的应用。
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任务一 认识制冷装置
制冷方法一般可分为天然制冷法和人工制冷法。
天然制冷法系索取天然冷源（冰或雪），将被冷物体的温度降低至5℃左右；
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任务一 认识制冷装置
人工制冷法则是利用某种工质（制冷剂）通过外功（能量）将热能由低温物体传给高温物体（或环境介质），从而将被冷物体的温度降到低温。
人工制冷的方法有多种，根据制冷剂状态变化不同，可分为液化制冷、升华制冷和蒸发制冷；根据产生和维持制冷温度不同，又分为普通制冷和深度制冷，普通制冷产生的低温在-100℃以上，而深度制冷产生的低温在-200～-100℃之间。
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任务一 认识制冷装置
子任务1 认识制冷压缩机
压缩制冷装置是一个封闭系统，它由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及其他附属设备共同构成，其中压缩机是制冷装置的核心设备，各设备间由管道连成一个整体，冷冻剂在系统内循环。
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任务一 认识制冷装置
一、活塞式压缩机的分类
（1）按压缩机的气缸数不同，可分为单缸、双缸和多缸压缩机； （2）按压缩机气缸的布置方式不同，可分为卧式、立式和角度式三种；
（3）按气缸排列外形不同可分为Z型（直立双缸）、V型（2缸、4缸）、W型（3缸、6缸）和S型（扇形、8缸）；
（4）按使用工质不同，还可分为氨压缩机、氟利昂压缩机、乙烯压缩机等。
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任务一 认识制冷装置
立式活塞式制冷压缩机
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任务一 认识制冷装置
螺杆式压缩机
螺杆式压缩机属容积式压缩机的一种，借助于与轴直接（或间接）联接的转子的旋转运动而使工作容积发生变化。与往复式压缩机相比，其动平衡性好，重量轻，体积小，结构简单，故在制冷装置中的应用日渐广泛，尤其是在340～2300kW的容量范围内，具有较高的技术经济指标。
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任务一 认识制冷装置
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任务一 认识制冷装置
离心式压缩机
离心式压缩机的结构和工作原理与离心泵相似，具有运行平稳可靠、噪音低、振动小、能量调节范围大、易损零件少的特点。离心式压缩机尤其适用于制冷量在600～2400kW的制冷装置，大型空调装置或石油化工等部门多采用离心式压缩机。
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任务一 认识制冷装置
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任务一 认识制冷装置
小型空分的空气压缩，常采用活塞式空气压缩机，它是典型的容积型空气压缩机。大、中型空分的空气压缩，则采用螺杆式或离心式压缩机。
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任务一 认识制冷装置
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任务一 认识制冷装置
某空分车间需一台空气压缩机，要求排气压力5.0MPa，加工空气量860，请选择适宜的压缩机种类。
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任务一 认识制冷装置
冷冻装置中，除了核心设备制冷压缩机外，还有冷凝器、节流阀、蒸发器等必须的辅助设备，共同构成一个封闭系统，完成制冷循环。
子任务2 认识制冷的辅助设备
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任务一 认识制冷装置
一、冷凝器
①蛇管式冷凝器常用于小型制冷装置，制冷剂在管内冷凝，冷却水在管外流动，其传热系数K=0.17～0.25kW/（m2 K)。
②套管式换热器的环隙中流动的是制冷剂，内管中流动的是冷却水。两流体大多采用逆流流动，其传热系数K=0.8～1.0kW/（m2 K)。
③喷淋式冷凝器的特点是冷却水喷淋于管子的外壁或直立列管冷凝器的内壁，形成膜状态流动。
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任务一 认识制冷装置
喷淋式冷凝器示意图
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任务一 认识制冷装置
④排管式冷凝器是由套管式发展而成，是在大管内装入若干小管，然后串联起来。每个单元类似一个单程列管换热器，其传热系数K=0.7～0.9kW/（m2 K)。
⑤卧式列管冷凝器中，制冷剂走壳程，在管外冷凝，冷却水在管内流动。其传热系数较大。当水的流速在1～2m/s时，K=0.95～1.4kW/（m2 K)。
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任务一 认识制冷装置
二、膨胀阀
膨胀阀也叫节流阀。其作用是使冷凝器的液态制冷剂经过时因流动截面突然缩小而产生压力降低的现象，该现象称为节流效应。因为液体的蒸发温度随压力的降低而降低，制冷剂减压后在蒸发器中可以在低温下汽化。
此外，膨胀阀还有调节制冷剂循环量的作用，循环量过多或过少都对制冷操作不利。常用的膨胀阀有热力膨胀阀、毛细管、压力或浮球调节阀等。热力膨胀阀由感温包、平衡管、阀体三部分组成，下面对其进行简要介绍。
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任务一 认识制冷装置
①感温包。感温包内充注的是处于气液平衡饱和状态的制冷剂，这部分制冷剂与系统内的制冷剂是不相通的。感温包一般是绑在蒸发器出气管上，与管子紧密接触以感受蒸发器出口的过热蒸汽温度，由于感温包内的制冷剂是饱和的，所以可根据饱和温度向阀体传递压力。
②平衡管。平衡管的一端接在离蒸发器出口稍远感温包的位置上，通过毛细管直接与阀体连接。作用是传递蒸发器出口的实际压力给阀体。阀体内有膜片，膜片在压力作用下向上或向下移动以改变制冷剂流量，在动态中寻求平衡。
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任务一 认识制冷装置
热力膨胀阀按照平衡方式不同，分内平衡式和外平衡式。内平衡式F型热力膨胀阀结构和工作原理见图。
热力膨胀阀工作原理示意图
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任务一 认识制冷装置
三、蒸发器
蒸发器即用于蒸发节流后的低压制冷剂的换热器。制冷装置中的蒸发器多采用蛇管式或列管式换热器。
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任务一 认识制冷装置
蛇管式换热器
蛇管式换热器因其结构简单，操作安全，在小型制冷机中应用较广泛，其传热系数K=0.25～0.3kW/（m2 K)。因传热系数小，故在大、中型制冷机中多采用直立或水平列管蒸发器。水平列管蒸发器比直立列管蒸发器更紧凑、价廉，但传热速率不如直立蒸发器，其传热系数K=0.46～0.58kW/（m2 K)，直立列管蒸发器的传热系数K=0.58～0.70kW/（m2 K)。
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任务一 认识制冷装置
直立式列管蒸发器
直立式列管蒸发器的结构如图8-7所示。整个蒸发管组由上下两个直径较大（一般取φ121mm×4㎜）的水平集管、直径稍大（φ76mm×4㎜）的循环管和两头略弯曲的直立列管（φ57mm×3.5或φ38mm×3㎜）组成。循环管和直立列管的两端均上下水平集管相联，直立的列管构成了蒸发器的蒸发面。整个蒸发管组浸没在载冷体箱内。操作时，液态制冷剂充满下部集管和各竖管的大部分空间。
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任务一 认识制冷装置
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当制冷现场需要的冷量减少时，蒸发器出口温度如何改变？此时膨胀阀如何动作？
任务一 认识制冷装置
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任务一 认识制冷装置
子任务3 认识制冷的工业应用
食品工业中冷饮的制造和食品的冷藏；
医药工业中一些抗生素剂、疫苗血清等须在低温下储存；
石油化工生产中石油裂解气的分离则要求在173K左右的低温下进行，裂解气中分离出的液态乙烯、丙烯等则要求在低温下储存、运输；
天然气加工过程中，也可用冷凝分离法分离轻烃；
化学工业中的低温化学反应及空气分离、吸收、结晶、升华干燥等过程中均用到制冷技术。
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任务一 认识制冷装置

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