原理
單級(jí)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥四個(gè)基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動(dòng)，發(fā)生狀態(tài)變化，與外界進(jìn)行熱量交換。其工作過(guò)程如圖1所示。
液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機(jī)吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化，達(dá)到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個(gè)基本過(guò)程完成一個(gè)制冷循環(huán)。
在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件，這當(dāng)中蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實(shí)現(xiàn)制冷。壓縮機(jī)是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設(shè)備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時(shí)控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩大部分。實(shí)際制冷系統(tǒng)中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設(shè)備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可靠性和安全性而設(shè)置的。
部件構(gòu)成
空調(diào)機(jī)根據(jù)冷凝形式可分為:水冷式和空冷式兩種，根據(jù)使用目的可分為單冷式和制冷制暖式兩種，不論是哪一種型式的構(gòu)成，都是由以下的主要部件組合而成的。
制冷系統(tǒng)主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥(或毛細(xì)管、過(guò)冷卻控制閥)、四通閥、復(fù)式閥、單向閥、電磁閥、壓力開(kāi)關(guān)、熔塞、輸出壓力調(diào)節(jié)閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過(guò)濾器、干燥器、自動(dòng)開(kāi)閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成。
電氣系統(tǒng)主要部件有電機(jī)(壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等用)、操作開(kāi)關(guān)、電磁接觸器、連鎖繼電器、過(guò)電流繼電器、熱動(dòng)過(guò)電流繼電器、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、溫度開(kāi)關(guān)(除霜、防止結(jié)凍等用)。壓縮機(jī)曲軸箱加熱器，斷水繼電器，電腦板及其它部件組成。
控制系統(tǒng)由多個(gè)控制器件組成，它們是:
制冷劑控制器:膨脹閥、毛細(xì)管等。
制冷劑回路控制器:四通閥、單向閥、復(fù)式閥、電磁閥。
制冷劑壓力控制器:壓力開(kāi)閉器、輸出壓力調(diào)節(jié)閥、壓力控制器。
電機(jī)保護(hù)器:過(guò)電流繼電器、熱動(dòng)過(guò)電流繼電器、溫度繼電器。 溫度調(diào)節(jié)器:
溫度位式調(diào)節(jié)器、溫度比例調(diào)節(jié)器。 濕度調(diào)節(jié)器:濕度位式調(diào)節(jié)器。
除霜控制器:除霜溫度開(kāi)關(guān)、除霜時(shí)間繼電器、各種溫度開(kāi)關(guān)。
冷卻水控制:斷水繼電器、水量調(diào)節(jié)閥、水泵等。
報(bào)警控制:超溫報(bào)警、超濕報(bào)警、欠壓報(bào)警及火警報(bào)警、煙霧報(bào)警等。
其它控制:室內(nèi)風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器、室外風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器等。
制冷劑
制冷劑的種類較多，現(xiàn)就氟里昂12和22作簡(jiǎn)要介紹:
氟里昂12(CF2Cl2)代號(hào)R12 氟里昂12是一種無(wú)色、無(wú)臭、透明、幾乎無(wú)毒性的制冷劑，但空氣中含量超過(guò)80%時(shí)會(huì)引起人的窒息。 氟里昂12不會(huì)燃燒也不會(huì)，當(dāng)與明火接觸或溫度達(dá)到400℃以上時(shí)，能分解出對(duì)人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣(COCl2)。 R12是應(yīng)用較廣泛的中溫制冷劑，適用于中小型制冷系統(tǒng)，如電冰箱、冰柜等。 R12能溶解多種有機(jī)物，所以不能使用一般的橡皮墊片(圈)，通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。
氟里昂22(CHF2Cl)代號(hào)R22 R22不燃燒也不，其毒性比R12稍大，水的溶解度雖比R12大，但仍可能使制冷系統(tǒng)發(fā)生"冰塞"現(xiàn)象。 R22能部分地與潤(rùn)滑油互相溶解，其溶解度隨著潤(rùn)滑油的種類及溫度而改變，故采用R22的制冷系統(tǒng)必須有回油措施。
R22在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的對(duì)應(yīng)蒸發(fā)溫度為-40.8℃，常溫下冷凝壓力不超過(guò)15.68×105 Pa，單位容積制冷量與比R12大60%以上。在空調(diào)設(shè)備中，大都選用R22制冷劑。
R23作為廣泛使用的超低溫制冷劑，由于HFC-23 良好的綜合性能，使其成為一種非常有效和安全的CFC-13(R13、R-13、Freon 13、氟利昂-13)和R-503的替代品，主要應(yīng)用于環(huán)境試驗(yàn)箱/設(shè)備(冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī))、凍干機(jī)/冷凍干燥機(jī)、超低溫冰箱或冷柜、血庫(kù)冰箱、生化試驗(yàn)箱等深冷設(shè)備中(包括科研制冷、醫(yī)用制冷等)，多見(jiàn)用于這些復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的低溫級(jí)。三氟甲烷同時(shí)還可用作氣體滅火劑，是哈龍1301的理想替代品，具有清潔、低毒、滅火效果好等特點(diǎn)。
R134a作為使用廣泛的中低溫環(huán)保制冷劑，由于HFC-134a良好的綜合性能，使其成為一種非常有效和安全的CFC-12的替代品，主要應(yīng)用于在使用R12制冷劑的多數(shù)領(lǐng)域，包括:冰箱、冷柜、飲水機(jī)、汽車空調(diào)、中央空調(diào)、除濕機(jī)、冷庫(kù)、商業(yè)制冷、冰水機(jī)、冰淇淋機(jī)、冷凍冷凝機(jī)組等制冷設(shè)備中，同時(shí)還可應(yīng)用于氣霧推進(jìn)劑、醫(yī)用氣霧劑、殺蟲(chóng)藥拋射劑、聚合物(塑料)物理發(fā)泡劑，以及鎂合金保護(hù)氣體等。
R141b是一種高純度液體，在塑料泡沫領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。由于其所具有的低氣相導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)良性質(zhì)，同時(shí)與CFC-11相比，HCFC-141b對(duì)大氣臭氧層的破壞是相當(dāng)于CFC-11的十分之一，因而被選定為全鹵代的氟氯碳化合物的一種理想替代物。HCFC-141b可作清洗劑和發(fā)泡劑，替代CFC-11和CFC-113
R142作為制冷劑，發(fā)泡劑、生產(chǎn)偏氟乙烯、溫度控制器介質(zhì)及航空推進(jìn)劑的中間體，還用作化工原料。
R290 用作感溫工質(zhì);優(yōu)級(jí)和一級(jí)R290 可用作制冷劑替代R22、R502，與原系統(tǒng)和潤(rùn)滑油兼容，用于中央空調(diào)、熱泵空調(diào)、家用空調(diào)和其它小型制冷設(shè)備，也可以用于金屬氧割氣。
R404a是一種對(duì)臭氧層不起破壞作用的混合制冷劑。它是應(yīng)用在商用制冷系統(tǒng)領(lǐng)域的R-502與R-22的長(zhǎng)期替代品。R-404a廣泛適用于超市冷凍柜、冷庫(kù)、陳列柜、運(yùn)輸冷凍、制冰機(jī)等領(lǐng)域。
R406A混合制冷劑 由 HCFC-22 ,HCFC-142b 和R-600a 混合而成，在常溫下是無(wú)色氣體，在自身壓力下是無(wú)色透明液體，是R500，R12的替代品，在環(huán)保、節(jié)能及制冷容積等方面均優(yōu)于R12，可以直接替代R12，不過(guò)耗電量會(huì)增加18%。
R407c是一種對(duì)臭氧層不起破壞作用的混合制冷劑。由于它的性能與HCFC-22非常接近，它被應(yīng)用于制冷系統(tǒng)領(lǐng)域的HCFC-22的長(zhǎng)期替代，使用于各種空調(diào)系統(tǒng)和非離心式制冷系統(tǒng)。，R-407c廣泛適用于家用空調(diào)，中小型商用家調(diào)，客車空調(diào)，火車空調(diào)等。
R409A屬于HCFC類制冷劑由制冷劑R22, 制冷劑R124 和制冷劑R142b混合而成，在常溫下為無(wú)色氣體，在自身壓力下為無(wú)色透明液體，是R12的替代品，用于固定容積式空調(diào)及制冷系統(tǒng)如輕便式冰箱、飲料機(jī)、自動(dòng)售賣機(jī)及超市制冷系統(tǒng)。在多數(shù)整體式及封閉聯(lián)結(jié)式系統(tǒng)中無(wú)需更換潤(rùn)滑油。
R410A:是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，制冷(暖)效率更高。 提高空調(diào)性能，不破壞臭氧層。R410A新冷媒由兩種準(zhǔn)共沸的混合物而成，主要有氫，氟和碳元素組成(表示為hfc),具有穩(wěn)定，無(wú)毒，性能優(yōu)越等特點(diǎn)。同時(shí)由于不含氯元素，故不會(huì)與臭氧發(fā)生反應(yīng)，既不會(huì)破壞臭氧層。另外，采用新冷媒的空調(diào)在性能方面也會(huì)又一定的提高。R410A是目前為止國(guó)際公認(rèn)的用來(lái)替代R22的的冷媒，并在歐美，日本等得到普及。
R417A混合制冷劑 由 HFC-143、HFC-125和R600混合而成，在常溫下呈無(wú)色氣體，在自身壓力下呈無(wú)色透明液體， R417A 能與現(xiàn)有的冷凍油互溶，適合典型的 R22 直接膨脹(DX)系統(tǒng)使用。它與 R22 的操作壓力和效能十分接近，是代替 R22 的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案，而不需要對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，適用于各種使用 R22 的空調(diào)和冷凍機(jī)組。
R433b的熱工性能與R22相近，所以對(duì)于R22的制冷系統(tǒng)無(wú)須變更，可直接充裝到R22制冷系統(tǒng)中，達(dá)到同樣的制冷效果，并與各類潤(rùn)滑油有良好的相容性。
R436a 的熱工作性能與R134相近，所以對(duì)R134的制冷系統(tǒng)無(wú)須變更，與R134a的潤(rùn)滑油兼容性良好，可直接充至R134a 制冷系統(tǒng)中。
R502是一種低溫制冷工質(zhì),具有冷凍容量高、致冷速度快的優(yōu)異制冷性能。主要用途:可作為食品陳列、食品貯藏、制冷、冰淇淋、冰箱、低溫冰箱以及代溫冷凍壓縮機(jī)用致冷劑。 由R125 /制冷劑R143制冷劑混合而成，是一種不破壞臭氧層的環(huán)保制冷劑。多用于中 / 低溫商用制冷系統(tǒng)。 是R-502制冷劑的長(zhǎng)期替代品(HFC類物質(zhì))，ODP值為零，不含破壞臭氧層的物質(zhì)。 由于R507制冷劑的制冷量及效率與R502非常接近，并且具有優(yōu)異的傳熱性能和低毒性，因此R507比其他的R-502的替代物更適合中低溫冷凍領(lǐng)域應(yīng)用。
R507和R404A一樣是用于替代R502的環(huán)保制冷劑，但是R507通常能比R404A達(dá)到更低的溫度。R507適用于中低溫的新型商用制冷設(shè)備(超市冷凍冷藏柜、冷庫(kù)、陳列展示柜、運(yùn)輸)、制冰設(shè)備、交通運(yùn)輸制冷設(shè)備、船用制冷設(shè)備或更新設(shè)備，適用于所有R502可正常運(yùn)作的環(huán)境。 主要用作超低溫致冷劑，與F22組成的制冷系統(tǒng)用于-80~-120℃的超低溫制冷裝置。也用作泡沫塑料的發(fā)泡劑,作制冷劑替代R12。
