冷熱源工程綜述2011級建環(huán)2班

1、 冷熱源工程 學(xué)院： 土木建筑工程學(xué)院 專業(yè)： 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè) 學(xué)號： 姓名： 祝 波 指導(dǎo)老師： 羅 老 師 冷熱源工程綜述 本課程介紹了制冷基本知識，制冷劑和載冷劑，制冷壓縮機(jī)，制冷系統(tǒng)設(shè)備與機(jī)組，吸收式制冷及設(shè)備，蓄冷技術(shù)，熱泵七大方面的內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)這些內(nèi)容了解制冷原理以及特點(diǎn)，然后根據(jù)研究結(jié)果來達(dá)到安全舒適高效節(jié)能的目標(biāo)。下面分別就各塊內(nèi)容分解： 一 、制冷基本知識 （1）制冷方法主要有物理方法和化學(xué)方法，但大多數(shù)采用物理方法，目前廣泛應(yīng)用的物理制冷方法主要有： 融化制冷 相變制冷 汽化制冷 升華制冷 氣體絕熱膨脹制冷溫差電制冷 無溫差傳熱 逆卡諾循環(huán) 有溫差傳熱 制冷循環(huán)

2、勞倫茲循環(huán)：具有變溫?zé)嵩吹睦硐胫评溲h(huán) 理論 蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 實(shí)際（2）逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)，實(shí)際逆向循環(huán)具有外部和內(nèi)部的不可你損失，其不可逆程度用熱力完善度來衡量。工作在相同溫度區(qū)間的不可逆循環(huán)的實(shí)際制冷系數(shù)與可逆循環(huán)制冷系數(shù)的比值，稱為不可逆循環(huán)的熱力完善度,它越接近于1，。不可逆循環(huán)損失越小，經(jīng)濟(jì)性越好。 蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計算： 圖1.2 根據(jù)圖1.2計算，單位質(zhì)量的制冷量 單位容積制冷量 （吸氣狀態(tài)下制冷劑蒸汽比容） 制冷劑質(zhì)量流量 (制冷裝置的制冷量）單位功壓縮機(jī)消耗的理論功率制冷系數(shù)冷凝器單位熱負(fù)荷冷凝器熱負(fù)荷 （3）運(yùn)行工況對運(yùn)行性能的影響：【1】蒸發(fā)溫度對循環(huán)性能

3、的影響，當(dāng)冷凝溫度為定值，隨著蒸汽溫度的下降制冷機(jī)的制冷量減小，功率變化則與壓縮比有關(guān)，當(dāng)壓縮比約等于3時，功率消耗最大（如圖1.3）；【2】當(dāng)蒸發(fā)溫度為定值，隨著冷凝溫度的升高制冷機(jī)的制冷量減少，單位功增大，（如圖1.4） 圖1.3 圖1.4 二、制冷劑和載冷劑 （1）制冷劑又稱制冷工質(zhì)，它在制冷裝置中循環(huán)流動，依靠自身熱力狀態(tài)變化與外界發(fā)生熱量交換，從而實(shí)現(xiàn)熱量的遷移，達(dá)到制冷目的。 （2）載冷劑的物理化學(xué)性質(zhì)盡量滿足以下要求：在使用溫度范圍內(nèi)，不凝固，不氣化；無毒化學(xué)穩(wěn)定性好，對金屬不腐蝕；比熱大，輸送一定冷量所需流量??；密度小，粘度??；導(dǎo)熱系數(shù)大，可減少換熱設(shè)備的傳熱面積；來源充裕，價

4、格低廉。常用制冷劑有鹽水溶液，乙二醇。 三 、制冷壓縮機(jī) （1）制冷壓縮機(jī)是蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中的主要設(shè)備 （2）活塞式制冷壓縮機(jī)：開啟式，半封閉式，全封閉式。理想工作過程做假設(shè)-壓縮機(jī)沒有余隙容積；吸氣排氣過程無能量損失；沒有制冷劑的泄漏。 （3）活塞式制冷壓縮機(jī)的性能： 壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，由于各種因素，壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量小于理論輸氣量，輸氣系數(shù)，其受余隙容積的影響，吸氣排氣的影響，吸入蒸汽過熱的影響，泄露的影響。 活塞式制冷壓縮機(jī)的功率與效率：壓縮機(jī)的軸功率=摩擦功率+指示功率，指示效率 ， ， 指示功率 ，一般的壓縮機(jī)的指示效率為0.60.8 摩擦效率，一般的取值為0.80.9制冷壓縮機(jī)軸

5、功率，效率。在實(shí)際工程中，制冷系數(shù)定義為單位軸功率的制冷量用COP 表示，（4） 螺桿式制冷壓縮機(jī)的螺桿齒形和主要參數(shù)。螺桿制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)：1具有較高轉(zhuǎn)速，可以與原動機(jī)直聯(lián) 2沒有吸氣排氣閥和活塞環(huán)等易損件，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，壽命長3排氣溫度低 4不存在不平衡質(zhì)量慣性力和力矩，對基礎(chǔ)要求低，可提高轉(zhuǎn)速 5具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，輸氣量幾乎不受排氣壓力的影響6對濕壓縮不敏感，便于操作管理7 沒有余隙容積，也不存在吸氣閥片及彈簧等阻力，容積效率較高 8輸氣量調(diào)節(jié)范圍寬，且經(jīng)濟(jì)性好。（5）離心式制冷壓縮機(jī)基本工作原理： 1葉輪的作用原理 2離心式制冷壓縮機(jī)的特性：在一定的進(jìn)口壓力下，輸氣量，功率，效

6、 率與排出壓力之間的關(guān)系 3影響離心式壓縮機(jī)制冷量的因素：蒸發(fā)溫度，冷凝溫度，轉(zhuǎn)速離心式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)：一，制冷量的調(diào)節(jié)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)吸入管道上節(jié)流 ，轉(zhuǎn)動吸氣口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)， 改變冷凝器冷卻水量 ；二，反喘振調(diào)節(jié)， 離心式制冷壓縮機(jī)發(fā)生喘振的原因主要是冷凝壓力過高或蒸汽壓力過低，維持正常的冷凝壓力和蒸汽壓力可以防止喘振。 四、制冷系統(tǒng)設(shè)備與機(jī)組 （1）冷凝器的作用是將壓縮機(jī)排出的高壓過熱制冷劑蒸氣，通過其向環(huán)境介質(zhì)放出熱量而被冷卻，冷凝成為飽和液，甚至過冷液體。 （2） 節(jié)流機(jī)構(gòu)將冷凝器或貯液器中冷凝壓力下的飽和液體節(jié)流降至蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度；同時根據(jù)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑

7、的流量。 （3）制冷機(jī)組就是將制冷系統(tǒng)中的部分設(shè)備或全部設(shè)備組裝在一起，成為一整體。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活，管理方便，占地面積少，安裝方便蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)：氨制冷系統(tǒng)：包括氨管道系統(tǒng)和油潤滑系統(tǒng)氟利昂制冷系統(tǒng)：由于節(jié)流損失較大，常采用回?zé)崾街评溲h(huán)壓縮-冷凝機(jī)組：將壓縮機(jī)，冷凝器等組成一個整體，可與節(jié)流機(jī)構(gòu)及各種類型的蒸發(fā)器組成制冷系統(tǒng)。 五 、吸收式制冷及設(shè)備 （1） 吸收式制冷是靠消耗熱能來完成這種非自發(fā)過程，吸收式制冷的工質(zhì)則是由兩種沸點(diǎn)不同的物質(zhì)組成的二元混合物。如氨-水工質(zhì)，氨作為制冷劑，適用于低溫如化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝制冷中；溴化鋰-水工質(zhì)對，水作為制冷劑，主要用于空調(diào)制冷中。簡

8、單吸收式制冷系統(tǒng)（如圖5.0）圖5.0 從發(fā)生器中出來的高壓高溫制冷劑蒸氣到冷凝器，在冷凝器中向外界環(huán)境放出熱量，制冷劑冷凝成高壓常溫的液體。高壓常溫液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流成低壓低溫的汽-液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器后，低壓低溫液態(tài)吸收被冷卻物體的熱量，汽化成低溫低壓的制冷劑蒸氣，進(jìn)入吸收器。 （3）吸收式制冷機(jī)的熱力系數(shù)和熱力完善度 熱力系數(shù)，發(fā)生器中熱媒對溶液系統(tǒng)的加熱量為，制冷量最大熱力系數(shù)，熱力完善度（發(fā)生器中熱媒的溫度，蒸發(fā)器中被冷卻物溫度，環(huán)境溫度） （4）溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要附加措施防腐蝕問題：確保機(jī)組的密封性、經(jīng)常維護(hù)機(jī)內(nèi)的高度真空、在機(jī)組長期不運(yùn) 行時充氮?dú)猓谌芤褐屑尤胗行У木?/p>

9、蝕劑。抽氣設(shè)備防止結(jié)晶制冷量的調(diào)節(jié)：一般根據(jù)蒸發(fā)器的出口被冷卻介質(zhì)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。提高效率的措施：對傳熱管表面進(jìn)行處理、在溶液中加入表面活性劑。 單擊溴化鋰裝置制冷流程圖 六、蓄冷技術(shù) （1）基本概念：蓄冷技術(shù)就是指某些工程材料（工作介質(zhì)）的蓄冷特性，儲藏冷能并加以合理利用的一種實(shí)用蓄能技術(shù)。廣義的蓄冷即是蓄熱。 (2)最常用的蓄冷介質(zhì)是水、冰和其它一些相變材料（如共晶鹽）。一般的認(rèn)為，蓄冷技術(shù)最適宜間歇使用、需冷量大且相對集中或峰谷負(fù)荷差異懸殊的用戶，這主要包括大量公共建筑、部分商用建筑的空氣調(diào)節(jié)以及一些工業(yè)生產(chǎn)過程。此外蓄冷系統(tǒng)可為某些特殊工程提供應(yīng)急備用冷源。 (3)冰蓄冷技術(shù)：冰蓄冷是

10、指利用水或一些有機(jī)鹽溶液作為蓄冷介質(zhì)，在電力峰值期用以制成冰或冰晶，借助其凝固相變過程的放熱作用將冷量蓄存起來。廣泛應(yīng)用于建筑物的空氣調(diào)節(jié)。左圖冰蓄冷系統(tǒng) (4) 水蓄熱技術(shù)：水蓄冷是使用水作為蓄冷介質(zhì)，利用水溫變化進(jìn)行顯熱蓄冷的一種蓄能技術(shù)。制冷機(jī)盡量在用電低谷期間運(yùn)轉(zhuǎn)，制備出57攝氏度的冷凍水，將冷量蓄存起來。 水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)除具有蓄冷技術(shù)應(yīng)用的一般特點(diǎn)，與冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)相比較在以下方面存在著顯著區(qū)別： 制冷設(shè)備：COP值高，運(yùn)行能耗低 蓄冷裝置：顯熱蓄冷所需蓄冷容器體積大，冷量損耗隨之增加，亦難以適應(yīng) 舊建筑改造。 介質(zhì)輸送系統(tǒng)：只使用水作載冷介質(zhì)，輸水增大。 初投資，一般初投資較小 技

11、術(shù)要求：設(shè)計與運(yùn)行方面技術(shù)要求不高 兼顧蓄熱左圖水蓄冷系統(tǒng)原理圖 (5)共晶鹽蓄冷技術(shù)：共晶鹽蓄冷是指利用共晶鹽的相變潛熱蓄存冷量，并用以滿足用戶用冷需求的一種實(shí)用蓄能技術(shù)。 七 、熱 泵 (1)所謂熱泵，在工程熱力學(xué)原理就是制冷機(jī)，熱泵就是一個系統(tǒng)。當(dāng)需要供熱時，它從熱源獲取熱量并釋放至需調(diào)節(jié)的空間去；當(dāng)需要制冷或去濕時，它從該空間吸收熱量并排放到冷卻介質(zhì)中一個系統(tǒng)。 (2)熱泵的分類及其熱源：分類：空氣-空氣熱泵，空氣-水熱泵，水-水熱泵，大地耦合式熱泵，大地?zé)嵩粗苯优蛎浭綗岜玫取?(3)熱泵的能源利用系數(shù)：反映制冷系數(shù)的高低，還考慮到熱泵利用一次能源的效率，它包括發(fā)電效率和輸電效率,（是

12、熱泵制熱系數(shù)） 風(fēng)冷式熱泵原理圖（較適用于單區(qū)或多區(qū)的集中式空調(diào)） (4)空氣-水熱泵機(jī)組的特點(diǎn)：其制冷與制熱所得冷量或熱量課通過熱媒-水傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的用冷、用熱設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：冷熱源兼用，一機(jī)兩用；整體性較好，安裝方便，可以露天安裝機(jī)房，不占用有效建筑面積；采用風(fēng)冷，省去了冷卻塔和冷卻水系統(tǒng)，安裝簡單方便；冬季運(yùn)行時，利用的是大氣的自然能。缺點(diǎn)：夏季采用風(fēng)冷冷凝器，冷凝壓力高，COP值較冷水機(jī)組低。最大短處在于其空氣側(cè)換熱器要求的換熱面積大，設(shè)備價格昂貴。 (5) 水-水熱泵機(jī)組是以水作為低位冷熱源，高位冷熱源側(cè)提供冷凍水或熱水的熱泵機(jī)組。運(yùn)行性能穩(wěn)定，COP值較高，且由于可充分利用江河，湖，海水

13、體的自然能源，冬季供暖所需能耗少，是中央集中式空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性能最好的冷熱源設(shè)備。（如圖7.0） (6)水-空氣熱泵機(jī)組優(yōu)點(diǎn)： 減少輔助加熱量，達(dá)到節(jié)能目的 從動力供應(yīng)角度和空氣看，這類機(jī)組更接近于分散型系統(tǒng)。所以其用電量便于分層 分室獨(dú)立計量，使用靈活。 可省去冷凍水系統(tǒng)及其相應(yīng)的保溫工程，減少管道占用空間，避免了這 部分管道凝 露滴水弊端。 設(shè)計，施工簡便，對原有建筑加裝空調(diào)業(yè)較容易實(shí)施，改建、擴(kuò)建也較方便。缺點(diǎn)：運(yùn)行噪聲大，壽命相對縮短，空氣質(zhì)量品質(zhì)難以保障，價格昂貴， 電熱式常壓熱水鍋爐優(yōu)點(diǎn)：自動化，高精度；高效環(huán)保；安全可靠運(yùn)行費(fèi)用低 使用便利 常壓中央熱水機(jī)組 ： 直接常壓中央熱水機(jī)組； 間接式常壓中央熱水機(jī)組 太陽能熱源：太陽能集熱器