冷卻水循環(huán)機工作原理

目錄

1工作原理

2系統(tǒng)流程圖

3部件構(gòu)造

1、壓縮機

2、冷凝器

3、蒸發(fā)器

4、熱力膨脹閥

5、其它輔件

4機型分類

1 工作原理

   達沃西冷卻水循環(huán)機的工作原理是蒸氣壓縮式制冷，也即是利用液態(tài)制冷劑汽化時吸熱，蒸汽凝結(jié)時放熱的原理進行制冷的。在制冷技術(shù)中，蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達到沸騰時變成氣態(tài)的過程。液態(tài)變成氣態(tài)必須從外界吸收熱能才能實現(xiàn)，因此是吸熱過程，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)汽化時的溫度叫做蒸發(fā)溫度，凝結(jié)是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)。

2-水冷式冷卻水循環(huán)機系統(tǒng)流程圖（圖1-風(fēng)冷式冷卻水循環(huán)機是利用殼管蒸發(fā)器使水與冷媒進行熱交換，冷媒系統(tǒng)在吸收水中的熱負荷，使水降溫產(chǎn)生冷水后﹐通過壓縮機的作用使熱量帶到翅片式冷凝器，再由散熱風(fēng)扇散失到外界的空氣中(風(fēng)冷卻)；圖2-水冷式冷卻水循環(huán)機是利用殼管蒸發(fā)器使水與冷媒進行熱交換，冷媒系統(tǒng)在吸收水中的熱負荷，使水降溫產(chǎn)生冷水后﹐通過壓縮機的作用將熱量帶至殼管式冷凝器，由冷媒與水進行熱交換﹐使水吸收熱量后通過水管將熱量帶出外部的冷卻塔散失(水冷卻)）如圖，開始時由壓縮機吸入蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體，然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器；高壓高溫氣體經(jīng)冷凝器冷卻后使氣體冷凝變?yōu)槌馗邏阂后w；當(dāng)常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經(jīng)節(jié)流成低溫低壓的濕蒸氣，流入殼管蒸發(fā)器，吸收蒸發(fā)器內(nèi)的冷凍水的熱量使水溫度下降；蒸發(fā)后的制冷劑再吸回到壓縮機中，又重復(fù)下一個制冷循環(huán)，從而實現(xiàn)制冷目的。

3 部件構(gòu)造

構(gòu)成冷卻水循環(huán)機基本的制冷系統(tǒng)主要有四大部件：壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥。另外，為了改善制冷系統(tǒng)的性能，達到更好的使用性能，通常還有不少輔助器件：液體管路電磁閥、視液鏡、液體管道干燥過濾器、高低壓力控制器等。下面對冷卻水循環(huán)機的構(gòu)造組成部件一一介紹：

1、壓縮機作用

  在冷卻水循環(huán)機系統(tǒng)中，壓縮機是保證制冷的動力為“心臟”，利用壓縮機增加系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的壓力，使制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，達到制冷目的。壓縮機按其結(jié)構(gòu)分為三類：開啟式、半封閉式、全封閉式。在實驗室儀器設(shè)備中大部分冷凍用水0℃以上冷卻水循環(huán)機都是采用全封閉式壓縮機，冷凍用水0℃以下的低溫型都是采用半封閉式壓縮機(，而開啟式冷卻水循環(huán)機一般是用在制冷劑是氨的制冷系統(tǒng)中。全封閉制冷壓縮機是一種壓縮機與電動機一起，裝置在一個密閉鐵殼內(nèi)形成的一個整體。從外表看只有壓縮機的吸排氣管接頭和電動機的導(dǎo)線；壓縮機殼分為上下兩部分，壓縮機和電動機裝入后，上下鐵殼用電焊焊接成一體。平時不能拆卸，因此機器使用可靠。在全封閉制冷壓縮機中，又有活塞型壓縮機和渦旋式壓縮機。全封閉渦旋式制冷壓縮機它的構(gòu)造主要由下列各項組成：旋轉(zhuǎn)式進、出口閥門；壓力表接口；內(nèi)置式過載保護；彈性機座；曲軸箱加熱器；內(nèi)置式潤滑油泵。渦旋式制冷壓縮機大的優(yōu)點是：1結(jié)構(gòu)簡單：壓縮機體僅需2個部件(動盤、定盤)就可代替活塞壓縮機中的15個部件；2高效：吸氣氣體和變換處理氣體是分離的，以減少吸氣和處理之間的熱傳遞，可以提高壓縮機的效率。渦旋壓縮過程和變換過程都是非常安靜的。

2、冷凝器作用

制冷系統(tǒng)的高溫高壓氟里昂從壓縮機出來后進入冷凝器中，向冷卻介質(zhì)釋放出大量熱量，被冷卻液化。那么，冷凝器按其冷卻形式可分為三大類型：水冷式、風(fēng)冷式、蒸發(fā)式及淋水式。2-1、水冷式：在水冷式冷凝器中，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻水可以一次流過，也可以循環(huán)使用。當(dāng)使用循環(huán)水時，需要有冷卻水塔或冷水池。水冷冷凝器有殼管式、套管式、沉浸式等結(jié)構(gòu)形式。水冷式冷卻水循環(huán)機用的冷凝器常用的是殼管式冷凝器，外殼采用5mm以上厚度之鋼管制成，經(jīng)防銹處理，耐壓20Kg/平方厘米。熱交換管采用高效率之高效無縫紫銅管，耐壓10Kg/平方厘米，兩端蓋可互換以變更接水管方向，水管流程多回路，各臺冷凝器者與壓縮機容量互相配合，其總熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)能容許0.00005Kcal/h.平方厘米℃-1結(jié)垢因子，冷凝器水壓降不超過6.5mAq，直通式水管易清洗維護保養(yǎng)。2-2、風(fēng)冷式：在風(fēng)冷式冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。它的結(jié)構(gòu)形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側(cè)的傳熱面積，同時采用通風(fēng)機來加速空氣流動，使空氣強制對流以增加散熱效果。2-3、蒸發(fā)式及淋水式：在這類冷凝器中，制冷劑在管內(nèi)冷凝，管外同時受到水及空氣的冷卻。

3、蒸發(fā)器作用

當(dāng)制冷系統(tǒng)的氟里昂液態(tài)進入膨脹閥節(jié)流后送入蒸發(fā)器，屬于汽化過程，這時候需要吸收大量熱量，使被冷卻的價質(zhì)溫度逐步降低，以達到制冷降溫的效果。那么，按其被冷卻的介質(zhì)種類可分為冷卻液體（水）的蒸發(fā)器(干式蒸發(fā)器)和冷卻空氣用的蒸發(fā)器(表冷式蒸發(fā)器)這兩大類。在這里主要介紹的是冷卻水循環(huán)機制冷系統(tǒng)中所使用的蒸發(fā)器，一般是為干式殼管式蒸發(fā)器。如圖，冷媒于熱交換管內(nèi)蒸發(fā)，水在殼管側(cè)流動，為增加熱交換效率，于殼管側(cè)設(shè)2mm厚擋水板，使水左右往復(fù)流動，達到冰鹵水產(chǎn)生之目的，容器外殼采用6mm厚度以上之鋼管制成，可耐壓10Kg/平方厘米，外部以PE發(fā)泡板保溫。熱交換管采用高效無縫紫銅管，經(jīng)壓花工藝加工成內(nèi)螺紋肋管，使其傳熱面積增加，并提高了傳熱效能，耐壓20Kg/平方厘米；端板制作結(jié)構(gòu)堅實，熱交換管與端板為脹管式結(jié)合，并在端蓋內(nèi)加隔板使冷媒分成多路流動，以保持冷凍油回流，冷媒液管及低壓管均以工作閥連接，其總熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)能容許0.086M2℃/KW結(jié)垢因子，經(jīng)蒸發(fā)器之水壓降不超過6.5mAq。

4、熱力膨脹閥作用

在冷卻水循環(huán)機的制冷劑系統(tǒng)流程圖中，我們發(fā)現(xiàn)冷凝器出口與蒸發(fā)器的入口之間有一個很小的部件叫作熱力膨脹閥，它是一個節(jié)流降壓的部件，使制冷劑的冷凝壓力調(diào)降為蒸發(fā)壓力，所以它在制冷系統(tǒng)中的作用*，它與制冷壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、并稱為制冷系統(tǒng)四大部件。4-1、熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)膨脹閥的頂部由密封箱蓋波紋薄膜感溫包和毛細管組成一個密閉容器，里面灌注氟里昂，成為感應(yīng)機構(gòu)，感應(yīng)機構(gòu)內(nèi)灌注的制冷劑可以與制冷系統(tǒng)的相同，也可以不同，比如制冷系統(tǒng)用的是F—22，感溫包可灌注F—12或F—22，感溫包用來感受蒸發(fā)器出口的過熱蒸汽溫度，毛細管作為密封箱與感溫包的連接管，傳遞壓力作用在膜片上，波膜片是由一塊0.2mm左右的薄合金片沖壓成形，斷面是波浪形的。受力后彈性形變性能很好，調(diào)節(jié)桿是用來調(diào)整膨脹閥門的開啟過熱度，在調(diào)試過程中用它來調(diào)節(jié)彈簧的彈力，調(diào)節(jié)桿向里旋時，彈簧壓緊，調(diào)節(jié)桿向外旋時，彈簧放松，傳動桿頂在閥針座與傳動盤之間傳遞壓力，閥針座上裝有閥針，用來開大或關(guān)小閥孔。4-2、熱力膨脹閥的工作原理膨脹閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口端過熱度的變化，導(dǎo)致感溫系統(tǒng)內(nèi)(感溫系統(tǒng)是由感溫包、毛細管、傳動膜片和傳動波紋管這幾種互相連通的零件所構(gòu)成的密閉系統(tǒng))充注物質(zhì)產(chǎn)生壓力變化、并作用于傳動膜片上．促使膜片形成上下位移，再通過傳動片將此力傳遞給傳動桿而推動閥針上下移動，使閥門關(guān)小或開大，起到降壓節(jié)流作用和自動調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的制冷劑供給量并保持蒸發(fā)器出口端具有一定過熱度，得以保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，以及減少液擊沖缸現(xiàn)象的發(fā)生。4-3、膨脹閥的種類(內(nèi)平衡、外平衡)作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動膜片下部的壓力為節(jié)流后的蒸發(fā)壓力(這一壓力通過傳動桿和傳動片的縫隙而進入膜片下部分空間)這種結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)平衡式膨脹閥。作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動膜片下部的壓力不是節(jié)流后的蒸發(fā)壓力，而是通過外接平衡管將蒸發(fā)器出口端的壓力引入傳動膜片下部空間結(jié)構(gòu)的閥門、稱為外平衡式熱力膨脹閥。與內(nèi)平衡式膨脹閥相比，外平衡式熱力膨脹閥的過熱度要小得多，所以采用外平衡式熱力膨脹閥時，能充分發(fā)揮蒸發(fā)器的傳熱面積的作用和提高制冷裝置的效果，在蒸發(fā)器阻力較小、壓力損失不大的情況下，可選用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥；當(dāng)蒸發(fā)阻力較大，壓力損失比較大或具有液體分配器時，應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。采用分配器的，一般都選用外平衡膨脹閥。在制冷設(shè)備的冷卻水循環(huán)機中通常采用外平衡式熱力膨脹閥。

5、其它輔件

5-1、液體管道干燥過濾器通常液體管道干燥過濾器是不可拆卸的。內(nèi)部采用分子篩結(jié)構(gòu)，能夠去除管道中的少量雜質(zhì)水份等，起到凈化系統(tǒng)的目的。因管道在焊接中會出現(xiàn)氧化物，并且氟里昂制冷劑的純度也有所不一，所以我們采用的氟里昂制冷劑都要求進口的。液體管道干燥過濾器出現(xiàn)堵塞時，會引起吸氣壓力降低，在過濾器兩端會出現(xiàn)溫差，如出現(xiàn)這種情況，需要更換過濾器。5-2、高低壓力控制器在制冷系統(tǒng)中高低壓力控制器是起保護作用的裝置。高壓保護是上限保護，當(dāng)高壓壓力達到設(shè)定值時，高壓控制器斷開，使壓縮機接觸器線圈釋放，壓縮機停止工作，避免在超高高壓下運行損壞零件。高壓保護是手動復(fù)位，當(dāng)壓縮機要再次啟動時，需先按下復(fù)位按鈕。當(dāng)然，在重新啟動壓縮機前，應(yīng)先檢查出造成高壓過高的原因，給予排除后，才能使機器運轉(zhuǎn)正常。低壓保護是為了避免制冷系統(tǒng)在過低壓力下運行而設(shè)置的保護裝置。它的設(shè)定分為高限和低限。它的控制原理是：低壓斷開值就是上限一下限的壓差值，重新開機值是上限值。低壓控制器是自動復(fù)位，所以要求操作人員經(jīng)常觀察機器的運行情況，出現(xiàn)報警時要及時處理，避免壓縮機長時間頻繁啟停而影響壽命。

4 機型分類

冷卻水循環(huán)機設(shè)備機型的分類，市面上各式各樣的稱謂看似復(fù)雜，所以下面歸類整理一些常見到的冷卻水循環(huán)機設(shè)備：[1]1、按冷凝器冷卻方式分類：風(fēng)冷式、水冷式2、按壓縮機結(jié)構(gòu)型式分類：螺桿式、活塞式、渦旋式、離心式3、按機型構(gòu)造分類：箱體式、臺架式4、按冷凍水出水溫度分類：標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)型（0℃以上）、低溫深冷型（0℃以下）5、按被冷卻介質(zhì)（載冷劑）分類：鹽水、乙二醇、耐腐蝕另有，按制冷原理分類：壓縮式、吸收式；按蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)型式分類：滿液式  干式。等

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