制冷四大元件与附件
2007-11-19 13:30阅读：
1．4 制冷四大元件与附件
1.4.1 制冷四大件
1、压缩机
在压缩制冷循环中，压缩机有两种功能，第一、可以抽走蒸发器的制冷剂蒸汽，并降低蒸发器中的压力，从而使蒸发器内保持理想的蒸发温度；第二、压缩机可以增高制冷剂蒸汽的压力，使其饱和温度高于冷却介质的温度，从而使制冷剂蒸汽冷凝。
压缩机到目前有三种类型：往复式压缩机，回转式压缩机和离心式压缩机。离心式压缩机广泛用于大型中央空调系统中，回转式压缩机则被运用于家用空调，在商业、家庭和工业设备中的小马力压缩机绝大多数是往复式，目前回转式中的涡旋式压缩机也渐渐被广泛采用。
半封闭制冷压缩机
半封闭制冷压缩机的额定功率一般在2～45KW之间，采用三相四极电动机，名义转速1500转/分。它比开启式结构紧凑，噪声低；比全封闭易于拆修；气密性高于开启式，但不如全封闭式。
压缩机曲轴与电动机转子轴加工成一整体主轴，有电动机直接驱动。气阀组件由吸气阀、排气阀和阀板组成，吸气阀和排气阀分别安装在阀板两侧。主轴的曲拐部分为偏心轮，通过整体式连杆与活塞相连接。主轴由机体上的中间主轴承与压缩机端盖上的辅助轴承支承，两个轴承都是滑动轴承。压缩机的进排气管在气缸体的两侧，与缸盖上的吸排气腔相通。机体与缸盖上设有，以冷却压缩机和电动机。也可以将进气管安装在电机端盖上，让吸气经过电动机内部，加强对电动机的冷却作用。这种冷却方式，增大了吸气过热度，但有利于电动机的冷却，常用于空调高温工况使用的半封闭制冷压缩机。
在电机转子轴的端部设有甩油盘（也可设在压缩机端盖处），把润滑油从曲轴箱和电机室底部溅起，聚集到电机端盖上的油池内，再流入主轴的中心孔中，经径向油孔润滑主轴轴承与连杆轴承。由轴承溅出的润滑油可对缸壁和滑塞进行润滑。这种润滑方式称飞溅润滑，结构简单，用于小功率的半封闭式压缩机。当压缩机功率增大，会出现供油不足，这时则应增设润滑油泵，该为压力润滑方式。
曲轴上设有平衡重，平衡曲柄连杆机构运动产生的不平衡力，减轻压缩机的振动。缸径较大的半封闭制冷压缩机，主轴的曲拐部分采用曲柄，连杆用大头部分剖分式结构。
高压液体制冷剂通过液管和干燥过滤器从储液器流入将系统的高压侧和低压蒸发器隔开的节流元件。多种类型的控制元件可以被用作节流元件，但是为了与图4所示的相对应，这里只考虑热力膨胀阀。
热力膨胀阀控制液体制冷剂流入蒸发器，并且通过小孔将制冷剂的压力降低至蒸发压力（低压侧压力）。
液体制冷剂压力的降低造成了制冷剂的沸腾和汽化，直到制冷剂达到其压力所对应的饱和温度。当低温制冷剂通过蒸发器盘管时，热量从蒸发器管壁流向制冷剂，从而引起沸腾并持续到制冷剂完全汽化。
膨胀阀调节通过蒸发器的制冷剂流量，以维持预先设置的蒸发中的制冷剂和蒸发器出口制冷剂蒸汽之间的温差或过热度。当离开蒸发器的制冷剂气体温度发生变化时，膨胀阀的感温包感受到温度，并且根据需要对通过膨胀阀的流量进行调节。
离开蒸发器的制冷剂蒸汽流经吸气管后进入压缩机。压缩机吸收低压蒸汽并将之压缩，同时提高蒸汽的压力和温度。高温、高压气体被压出压缩机排气阀，进入冷凝器。
当高压气体通过冷凝器时，被外部介质冷却。在风冷系统中，通常使用风扇和翅片型冷凝器。在水冷系统中，通常使用一个制冷剂-水热交换器。当制冷剂蒸汽的温达到冷凝器中高压所对应的饱和温度时，蒸汽就冷凝成液体并流回到储液器中，开始一次新的循环。
只要压缩机在运行，制冷过程就是连续的。
2、冷凝器
制冷机中的主要热交换设备之一。高压、过热的制冷剂蒸汽在在冷凝器中放出热量后，凝结成饱和液体或过冷液体。
冷凝器按冷却方式可分为三类：1）空气冷却式冷凝器；2）水冷式冷凝器；3）蒸发式和淋激式冷凝器。下面简单介绍一下空冷冷凝器。
最常用的冷凝器结构是翅片管式，它将热量散发到周围的空气中。一般除了小型家用制冷系统是依靠自然对流来进行热交换外，大多数场合都是通过在紧凑的冷凝器周围进行大量空气的强迫循环来完成热交换的。
空冷冷凝器便于安装，维修简单，不需要水，因此在寒冷的天气也不会有冻坏的危险。然而必须保持充足的新鲜空气的供应，而且在大的机组中，风机可能会导致噪声的问题。在天气炎热的地区，由于环境空气的温度较高，所以可能会导致冷凝压力也较高，但只要冷凝器表面积相应增大，空冷冷凝器可以满足任何气候条件的要求。多年来，已被成功地应用于许多干热、少水的地区。由于在许多人口稠密地区，水资源的缺乏变得越来越普遍，所以空冷冷凝器的使用在不久的将来将更加广泛。
只要空间允许，冷凝器可以由一排管组成，但为了使其结构紧凑，一般被加工成一个表面积很小，在纵深方向包含有若干排管的结构。当空气通过冷凝器时，它吸收热量，温度升高，可见这种盘管的排管形式使热交换效率下降，尽管由八排管组成的盘管仍在广泛使用。
抽取式风机与直吹式风机相比，通过冷凝器的气流更均匀，可提高冷凝器的效率，所以一般抽取式风机更受欢迎。
3、蒸发器
蒸发器是制冷系统中的低压部分，液态的制冷剂在它里面沸腾，同时也吸收了热量。它最终完成了这个系统的实际目标——制冷。
蒸发器类型很多，下面简单介绍一下风机盘管结构。
风机盘管由一个安装在金属壳内的直接膨胀盘管和一个强迫空气循环的风机组成。此盘管一般由铜管制成，同时为了增大热交换系数，在管壁上安装铝散热片。
如果蒸发器很小，盘管可能由一根连续的回路组成，但当尺寸大时，为了不使回路压降过大，可以将一个长的回路分成几段，同时安装在一个公共的联箱部上。为了保持高的蒸发器效率，不同的回路往往由一个分液器分配输入量，从而平衡各个回路中的输入。
制冷剂盘管上散热片的片距随不同的应用场合而变，低温盘管约每隔1.27厘米一个散热片，而空调盘管中可能高达每厘米5个散热片。一般如果蒸发器温度低于0℃，霜将会增加，所以一般散热片的密度为约每厘米1.6个或更少。当有较好的除霜系统时，散热片密度可以大些。在空调系统中，盘管的结霜往往不会发生，所以散热片的密度由空气阻力来决定。
4、膨胀阀
用于控制进入蒸发器的液体制冷剂流量的常用设备是热力膨胀阀。阀上的一个小孔用于限制进入蒸发器的流量，其流量由一个针状阀和其阀座调整，它们可以改变孔的大小。
这个针状阀由一个承受三个力的膜片所控制，蒸发器压力施加在膜片下端，具有使之关闭的趋势。过热度弹簧的弹力也同样在这个方向上。与这两个力相平衡的是，感温包里充注物的压力，感温包被捆绑在蒸发器出口的管路上。
假定感温包里充注的制冷剂和系统里的制冷剂相同时，我们就可以清楚地了解热力膨胀阀的动作。当机组运行时，蒸发器里的制冷剂在饱和温度和饱和压力下蒸发，只要感温包暴露在一个较高温度的环境下，它就会产生比蒸发压力更高的压力，这两个压力之差就可以打开膨胀阀，过热度弹簧的压力为设定值，当感温包压力与蒸发压力差小于过热度弹簧压力设定值时，就会关闭膨胀阀。
当离开蒸发器的制冷剂温度升高时（过热度也增大），盘管出口处的温包压力也相应地升高，通过膨胀阀的流量增加；当离开蒸发器的制冷剂温度下降时（过热度也减小），温包内的压力也减小，膨胀阀就会轻微关小，制冷剂流量也相应减小。
当膨胀阀制冷量与负载相匹配时，在设定的过热度下膨胀阀的供液将会非常稳定，当膨胀阀制冷量过大或蒸发器尺寸过大时，都会引起蒸发器供液不正常，从而导致压缩机吸气管压力出现大的波动，甚至有液态制冷剂进入压缩机。
因为当制冷剂流过蒸发器时会产生压降，蒸发器盘管出口处的蒸发压力低于膨胀阀处的压力，但这种压降不可忽略时，需要一个更高的过热使阀的膜片受力平衡，蒸发器就会出现供液不足的问题。为了补偿蒸发器内的压降，可以使用外平衡热力膨胀阀，它是蒸发器出口处的压力引到膨胀阀膜片的下方，而不是蒸发器进口的压力，这就排除了蒸发器压降对阀正常操作的影响。当使用压降型分液器时，必须使用外平衡式热力膨胀阀。压力限制型膨胀阀，经常用于限制压缩机功率要求，阀的结构使其能够把吸气压力限制在给定值以下。从而当吸气压力高于这个值时限制制冷剂供给。
气体充注型压力限制阀的充注往往有限，当温包内的温度相当于其最大运作压力时，所有的液态制冷剂都会蒸发，温度如果再升高，只会使气体过热，而不会再使压力升高。一旦蒸发压力升高就会使膨胀阀产生关闭动作。气体充注型膨胀阀的缺点是当膨胀阀阀头温度比温包温度低时，阀头处制冷剂可能会冷凝，从而使阀失去对供液的控制。因此，使用气体充注型膨胀阀，温包温度必须低于阀头温度，气体充注型膨胀阀一般只用于高温装置.
1.4.2 附件
1、电磁阀
制冷电磁阀的结构按其动作形式分为直动型及先导型两种。
（1）直动型电磁阀
它是利用线圈通电激磁产生的电磁力来直接驱动阀心来开闭阀，其结构如图所示。
（2）先导型电磁阀
它是利用线通电激磁产生的电磁力吸起阀的铁心，先导阀即被打开，活塞上部空间与阀后相通使阀门上部压力降低，造成活塞上、下有一个压力差，使活塞往上升，这样主阀口被打开。当线圈电源被切断时，心铁由于弹簧力和自重而复位关闭小阀口，制冷剂通过活塞上的平衡孔进入活塞的上部，使活塞上、下压力平衡，活塞下降，主阀口被关闭.
2、易熔塞
易熔塞是一个安全装置，中间塞有特定熔点的金属。此熔点由仪器标定。但一般来说，它的熔点是在压力为不高于制冷剂容器爆裂压力的40%时的制冷剂饱和温度，或制冷剂的临界温度（一般取两者中的较低者）。
可熔塞一般只用于容积不超过0.084立方米的压力容器。它经常被用作火灾时的安全装置，而不是高压时的保护装置。
3、储液器
储液器实际上就是一个液体储存罐，用于储存不在循环过程中的制冷剂，利用毛细管进行液态制冷剂供给的小型系统，制冷剂的供应量很小，如果运行负荷基本稳定，经过精心设计的蒸发器和冷凝器可以允许系统不使用储液器。如果冷凝器有足够的体积，可以提供储存空间，也可以不需要一个单独的储液器。这是带有壳管式冷凝器的水冷机组通常采用的设计方式。然而，所有的装配有膨胀阀的空冷机组都需要有一个单独的储液器。
当系统需要维修时，为了提供空间来储存制冷剂，储液器应该足以装下所有的制冷剂，在储液器的出口，需要有一个阀使制冷剂可以流入储液器，这种运行状态被称为连续抽空循环。
储液器的出口必须很好地定位，以便即使储液器内储液量发生变化，在出口处仍可以保持密封，以防止蒸汽进入液体管路，所以如果输出管在顶端或侧面，则可以使用一根从储液器底部延伸出的长约1.27厘米的斜管。
4、回热器
回热器是一种把热量从一种介质中传到另一种介质中的装置。在商业制冷系统中，回热器常用来表示一种热量从液态制冷剂中传到制冷剂吸气中的组件。
回热器经常被用来升高回气的温度，以防止结霜和冷凝。使液态制冷剂充分过冷，以防止在液态制冷剂管路中出现闪发气体，并使流过蒸发器的制冷剂完全蒸发，以提高系统的制冷量。
图1-15是一个典型的回热器，吸入气体流过大的中心管路，而液体则流过缠绕在吸气管周围的细管路中，冷的吸入蒸汽通过管与管之间的接触，从热高压的液态制冷剂中吸收热量，在吸气管路中经常提供一些内部散热片，以增加吸入气体与液态制冷剂的换热器。
5、吸气管气液分离器
如果允许液态制冷剂流过系统，而且在没有被蒸发的情况下，返回压缩机，这将会由于液体的滞留，导致曲轴箱中油的损失及轴承冲蚀等原因，给压缩机带来损害。为了让那些可能遭受液体损伤的系统如热泵，车辆制冷系统及其它一些类似系统免遭伤害，常常使用吸气管气液分离器。气液分离器用于在液态制冷剂到达压缩机之间的压缩机吸气管上。而且有足够大的空间来承载可能流过它的最大液体量，而且必须有措施来保证润滑油顺利流回曲轴箱，必须有一个热源使液态制冷剂蒸发，或者来提供一种方法，检测可以安全地流入压缩机的液体量，同时为了保证润滑油顺利回流，而不致在气液分离器内积聚，必须设置一个回汕管。图1-16所示为一个垂直的带有U形吸气管连接的气液分离器。
6、油分离器
虽然一个设计优良的系统能够有效解决油回流问题，但在一些情况下，仍有必要使用油分离器，特别是在一些超低温系统如满液式蒸发器或其他一些由于自身原因带有这种要求的系统。
油分离器从本质上讲，是把油和排气分离开来的一个腔室。在制冷系统的循环回路中始终有油的存在，离开压缩机的油被高速运动的热排气携带一起运动。当使用油分离器时，它被安装在压缩机和冷凝器之间的排气管上，用增加挡板的方法，使油分离器内的气体流速下降，绝大部分的油从气体中分离出来，然后通过浮球阀和连接管返回压缩机曲轴箱。油分离器的效率随负荷条件而变化，即使在理想条件下，其效率也不会达到100%。如果由于系统设计的原因引起油的滞留，油分离器只能延迟润滑困难的产生，而不能从根本上解决这个问题。
7、干燥器
水分是制冷系统的大敌，为了防止系统故障以及压缩机的损坏，必须把水分含量控制在非常低的水平，即使采取了最好的预防措施，当系统被打开进行现场维修时，水分仍随时可能进入系统。当系统中混入水分而没有进行彻底的抽真空和重新加液的话，唯一的另一种可以除去系统中少量水分的方法就是使用干燥过滤器。
干燥过滤器由填充了干燥剂的容器及前后两个过滤器组成，某些干燥过滤器由多孔的块状物组成，这样制冷剂就可由这个块状物进行过滤。干燥器被安装在制冷器液体管上，这是所有制冷剂的必由之路，大多数干燥器同时具有过滤器和干燥器的双重功能。
有许多不同种类的干燥器可供选用，但事实上所有的现在使用的干燥过滤器或者是抛弃型或者是替换型的。比较好的处理方法是每次更改系统后更换干燥剂，或者干脆更换一个干燥器。
8、吸气管过滤器
为了防止压缩机受到在安装时留在系统中的杂质的影响，吸起过滤器得到了广泛使用。吸起过滤器通常设计成吸气管上的永久型部件，它可以是完全封闭型的，也可以是一个可替换滤芯的以便需要时可以很方便地更换。
可换滤芯的过滤器在系统受污染时，可以很方便地替换一个清洁过滤干燥滤芯。
9、减振器
为了防止通过制冷管路传递压缩机的噪声和振动，在吸排气管上都会装有减振器。对于小型机组，采用小尺寸、小口径软铜管足以提供对系统的减振保护。在较大型的压缩机中，通常使用金属软管。
10、过滤器
过滤器安装在制冷管中用于把杂质，金属碎屑从制冷剂中排除，以防止制冷剂控制元件和压缩机工作不正常。尽管过滤器结构多种多样，其结构基本上均由细小网孔的套管组成。因为在膨胀阀和电磁阀中有小的孔板，容易受到杂质的伤害，过滤器一般都安装在液体管上，即阀的上游。
11、视液镜和湿度指示仪
液体管上的视液镜使操作者或维修人员能够观察液态制冷剂的流动情况。当从视液镜中观察到气泡或泡沫时，说明制冷剂短缺或者液态管中有组塞物，影响了系统的正常运行。当加液时为了确保系统充液量合适，视液镜是一个普遍采用的方法。12、排气消声器
当要求把系统噪声降低到最低限度或者解决压缩机的脉冲会引起的振动问题时，常使用排气消声器进行降噪，消声器实际上是一个带有挡板的壳体，其内部容积基本上取决于压缩机的排气量，同时声波的频率和强度在消声器设计中也是需要考虑的因素。
13、曲轴箱加热器
如果压缩机的环境温度低于蒸发器温度，在压缩机停机时，会由于蒸发器和压缩机之间的压差而使制冷剂向曲轴箱迁移。为了防止这种现象的发生，经常采用曲轴箱加热器，使曲轴箱内的油的温度足够高，使得进入曲轴箱的液态制冷剂立即蒸发，从而产生足够的压力，防止其大规模的迁移。
曲轴箱加热器可以是插入型的，也可以安装在曲轴箱外部，加热器是一个低功率的电阻型元件，通常被连续通电，所以必须慎重选择，以防止压缩机内的油过热。
