5.1制冷机的原理 学案 (1)

5.1制冷机的原理
学案
【教学目标】
1.
知识目标

了解制冷机的一般工作原理

了解制冷剂循环制冷的过程
2.
能力目标

能够自己动手操作蒸发制冷实验

了解有关制冷剂的一般知识
3.
情感态度与价值观
通过对制冷机的工作原理有一个初步的认识之后能够对其它的制冷机器的原理进行简单的解释。
【课程预习】
了解制冷原理和制冷系统的组成
【教学重难点】
重点：制冷机的一般工作原理
难点：循环制冷机的过程
【教学内容】
1、制冷的原理
首先讲讲什么叫制冷。制冷两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出“冷”来。我们是把利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。
什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上，没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热，反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619 大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低的物体，绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。
我们的目的就是通过制冷系统，将介质中的热量向比制冷剂传递，达到降低介质温度的目的。
二、制冷系统的组成
最基本的四大部件
1、压缩机
制冷压缩机是制冷装置中最主要的设备，通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送，都是借助于制冷压缩机的工作来完成的，也就是说，制冷压缩机的作用是：
（1）从蒸发器中吸取制冷剂蒸气，以保证蒸发器内一定的蒸发压力。
（2）提高压力，将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气，以创造在较高温度（如夏季35℃左右的气温）下冷凝的条件 。
（3）输送并推动制冷剂在系统内流动，完成制冷循环。
我们现在使用的就是螺杆压缩机，螺杆压缩机是靠气缸中一对螺旋转子相互啮合旋转，造成由齿型空间的基元容积的变化，实现对制冷剂气体的压缩。
2、冷凝器
将来自压缩机的高压制冷剂蒸汽冷凝成液体，在冷凝过程中，制冷剂蒸汽放出热量被其他介质带走。根据冷却介质种类的不同，冷凝器可归纳为四大类，其作用如下：
（1）水冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种。
（2）空气冷却式（又叫风冷式）：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流，也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。
（3）水—空气冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂同时受到水和空气的冷却，但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发，从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化潜热，空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少，对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。
（4）蒸发—冷凝式：在这类冷凝器中是依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应（蒸发所吸收的热量）去冷却传热间壁另一侧的制冷剂，促使后者冷凝液化。
3、节流阀
起节流降压的作用，经冷凝器冷凝后的高压制冷剂液体经过节流阀时，因受阻而使压力下降，导致部分制冷剂液体气化，同时吸收气化潜热，其本身温度也相应降低，成为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器。
4、蒸发器
蒸发器也是一种热交换器,是使低压、低温制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质（空气、水、盐水或其他载冷剂）的热量，从而达到制冷的目的。
三、常见故障及处理方法
1、电路故障
电控柜或仪表箱电路接线有误、电机烧毁、电磁阀接线错误导致开启。
2、运转机械故障
机组震动大：

压缩机与电机同轴度大

机组与管道产生共振

加油过量或制冷剂过量

地脚螺栓松动
运行中有异响：

压缩机内有异物，对压缩机和过滤器进行清晰，必要时要对系统进行清理

轴承损坏，对轴承进行更换，并检查转子的磨损情况，必要时要进行更换

键槽或键磨损
压缩机体温过高：

吸气温度过高，适当调大截流阀

部件磨损造成摩擦部位发热，停车检查

压力比过大，降低排气压力

油冷却器能力不足，增加冷却水量，降低油温

喷油量不足，增加喷油量

由于杂质等原因造成压缩机烧伤，停车检查
3、
系统故障：
制冷机组是一个自动化较高，连锁较多的装置，任何的操作不当都可能造成突然停车。
制冷剂过量可能导致的异常：

排气温度过高

吸气压力过高

压缩机负荷较重运转

过程中可能突然停车
制冷量不足：

过滤器堵塞，清洗。

压缩机转子磨损后间隙过大，检修更换

冷却水量不足或水温过高，调整水量

膨胀阀开的过大或过小，按工况要求

调整阀门开启度

截流阀脏堵或冰堵，清洗

系统内有较多空气，排放空气
冷量不足：

制冷剂充罐量不足，添加到规定值

蒸发器内大量润滑油，回收冷冻机油

电磁阀损坏，修复或更换

膨胀阀感温包内流罐剂泄露，修复或更换

冷凝器的出液阀未开启或开启过小，适当开启出液阀

制冷剂泄露过多，查出漏处，检修后添加制冷剂
【随堂练习】
1．蒸发器中制冷剂蒸发时干度×的变化为（
）。
A．由×＝0逐渐增大至×＝1
B.
×＝0不变
C．由×＝l逐渐减小至×＝0
D．×＝1不变
2．我国系列化开启式制冷压缩机规定的蒸发温度在空调工况下为（
）℃，在标准工况下为（
）℃；而冷凝温度在空调工况下为（
）℃，在标准工况下为（
）℃。
(1)0
(2)5
(3)-15
(4)-30
(5)38
(6)40
〔7〕23
〔8)30
3．液体制冷剂节流后的干度值越小，则其单位质量制冷量（
）。
A．越大
B．越小
C．无影响
4．工质的质量体积（
）。
A．与工质的温度成正比
B．与工质的体积成正比
C.与工质的密度成反比
D．与工质所受的压强成反比
5．工质流经冷凝器冷凝（
）。
A．放出热量，且放热量等于其焓值的减少
B．放出热量，焓值增加
C．吸收外界热量，焓值增加
D．由于冷凝过程中压力不变，所以焓值不变