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冷冻机工作原理
2012/7/30 15:07:59 分享到：
它主要应用于加速器、核磁共振及CT机；工业探伤、数控机床；电子显微镜、X光机、激光器、质谱仪、X射线
冷冻机工作原理
在制冷循环中，必定有高压（冷凝）和低压（蒸发）侧，进行放热和吸热。
我们把进行这种热的转移，即吸热-----放热的介质称为制冷剂。
制冷剂在循环系统内循环时，发生了
低压蒸气（压缩）高压蒸气（冷凝）高压液体（膨胀）低压液体（蒸发）低压蒸气（压缩）过程和状态的变化。以载热的方式，进行加热（放热）或冷却（吸热）
基本制冷循环由压缩机，冷凝器，膨胀机构（毛细管或膨胀阀）和蒸发器组成。
制冷剂
制冷剂是易于液化，易于蒸发的气体，在制冷装置中，实现制冷循环，起着把低温部分的热量转到高温部分的作用。
制冷剂必备的特性：
一在低温条件下，应在高于大气压的压力下蒸发；在常温条件下，应在较低压力下液化。
二临界温度要高，凝固点要低。
三蒸发热和液体的比要大，气体比容要小。
四化学稳定性好，高温下不分解，不腐蚀金属，不使润滑油变质。
五粘度小，导热系数良好。
六不易燃烧和爆炸，对人体无害，无恶臭。
七难于泄漏，如有泄漏，应于发现。
八价格便宜。
压缩机
压缩机的作用是从蒸发器侧吸入低温低压制冷蒸气(吸热后)，经压缩变为高温高压制冷蒸气，送往冷凝器。
冷凝器
自压缩机排出的高温，高压制冷剂蒸气，进入用水或空气冷却的冷凝器内，在向水或空气放出热量的同时，完成了从高温高压制冷蒸气（过热蒸气）饱和蒸气湿蒸气（冷凝）高压高温饱和液的全过程和状态的变化。这种高压制冷剂液体通常在变为饱和液体后，再进一步被冷却，温度稍许下降，变为过冷液体，从冷凝器进入储液器内。
冷凝器：是把由压缩机排出的高温高压气体制冷剂冷却成液体制冷剂的装置。它的作用是承担在蒸发器中吸收的热量（制冷量）和与压缩机输入功率相当的热量之和的绝大部分排出。
油分离器
从压缩机排出的制冷剂蒸气中混有大量的冷冻机油，或者蒸发器回油不好时，将导致压缩机润滑油不足，造成润滑不良的同时，由于蒸发器传热表面被油膜包着，使蒸发作用恶化，制冷量降低，因此，为了防止这种现象，在压缩机和冷凝器之间设有油分离器，使排气中含有的油的微滴分离出来并返回压缩机中。
储液器
储液器是把在冷凝器中液化了的制冷剂在送入膨胀阀之前暂时贮存的容器，对于小型制冷装置，一般做成立式，储液器的作用是根据制冷装置的运转情况和季节的变化，调节蒸发器内的制冷剂量，另外，储液器应有一定的容量，以便既使装置有一点泄漏时，还能有一部分液体制冷剂保持在储液器内，使装置能够平稳地运行。在制冷装置进行修理和长期停车时，还可以把制冷剂全部回收到储液器内，在这种情况下，也可以与冷凝器一起共同把制冷剂储存起来，但是，储液器内制冷剂的储存量要控制在储液器总窜积的80％以下，如果储液器内装满制冷剂时，由于液体不可压缩，所以当室温升高时，制冷剂体积膨胀，可能引起容器破裂等意想不到的事故。
膨胀机构
流出储液器的高压制冷剂液体通过设置在称这之为毛细管或膨胀阀的狭窄通路的节流机构，因狭窄通路的阻力使高压制冷剂的压力下降，由于制冷剂具有压力下降温度也降低的性质，因而变成低压低温液态制冷剂，进入蒸发器内。实际上，由于膨胀机构的节流作用，部分液态制冷剂变为蒸气，形成液体和蒸气混合的湿蒸气状态，通常，湿蒸气从膨胀机构进入蒸发器。
蒸发器
进入蒸发器的低压低温制冷剂，由于比周围物体的温度低，而从四周吸热，同时剧烈蒸发，进入蒸发器内时，从液态变为蒸气，在蒸发器出口变成无液体成分的饱和蒸气，或略有过热的蒸气状态。从蒸发器流出的制冷剂蒸气，通过压缩机吸气管，被吸入压缩机中，再反复经过压缩，冷凝，膨胀，蒸发，进行制冷循环。
蒸发器是一种换热器，在制冷机中，由于液体制冷剂蒸发，从需要冷却的物体（水）中夺取热量，以提高制冷机的冷却效果。
（一）冷却能力
在蒸发压力高时具有较大的冷却效果，蒸发压力是决定蒸发器和压缩机能力的重要的因素之一，
（二）制冷剂的压力损失
制冷剂流过蒸发器时引起压力损失，将使压缩机的吸气压力降低，因而制冷量减少。
控制（流量）装置
（一）毛细管
毛细管是作为一种流量恒定的装置工作的，这是利用它流过液体比流过气体容易的特性。装在冷凝器后面的毛细管，其进口处充满了液体，应该按所需的流量来决定其尺寸
（二）膨胀阀
膨胀阀是把由冷凝器出来的高温高压液体减速减压后供给蒸发器，并能得到适当的蒸发温度和制冷剂流量的控制阀。阀的种类很多，如热力膨胀阀，定压膨胀阀，手动阀等。膨胀阀的动作是向蒸发器供给一定量的制冷剂液体，这部分液体在蒸发后完全蒸发。
1．热力膨胀阀：一方面使制冷剂节流降压降温，另一方面通过感温包感受蒸发器出口制冷剂过热度的变化，自动调整膨胀阀的开启度，使进入蒸发器的制冷剂流量与蒸发器热负荷相符合。
2．温度控制器：与电磁阀联合使用，对水温进行控制，温度控制器的探头置于水中，当水温高于调定置的上限时，温度控制器的触点接通，电磁阀线圈通电，阀门打开，制冷剂进入蒸发器进行降温，当水温低于调定值的下限时，温度控制触点断开，切断电磁阀线圈电流，电磁阀关闭，制冷剂停止进入蒸发器，这样就能把水温控制在所需范围内。
3．蒸发压力调节阀：安装在高温库蒸发器的出口，这样就能实现高温库和低温库的蒸发器在各自所需的蒸发压力下工作。由于蒸发压力调节阀的调节用，能保持蒸发压力的稳定。
4．水量调节阀作用是保证冷凝压力的稳定，当冷凝压力升高时，则水量调节阀开大，冷却水量增多，使冷凝压力降下来，当冷凝压力降低时，阀关小，冷却水量减少，使冷凝压力回升，从而维持了冷凝压力的稳定。
5．高低压控制器：是起安全保护作用的，当排气压力超过允许的最高值时，高压控制器自动切断压缩机电源，使压缩机停止运转，当吸气压力低于调定值时，低压控制器自动切断电源，使压缩机停止运行。
蒸发器制冷剂流量的调节
冷库或空调室的热量是经常变化的，因此要求制冷装置也作相应的变化，而制冷量的变化就是循环的制冷剂的变化，所以需要对制冷量进行控制。
热力膨胀阀 ：它即是控制流量的调节阀，同时是制冷装置的节流阀。它在制冷装置中是安装在贮液器和蒸发器之间，它的感温包是扎在蒸发器出口末端。
热力膨胀阀在制冷装置中的作用：
1．使高压常温的制冷剂液体在流经膨胀阀时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸气（大部分是液体，小部分是蒸气）进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。
2．按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的变化（3－5度），来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂的流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相符合。也就是说蒸发器热负荷增大时，膨胀阀的开度增大，制冷剂的流量增多。相反，热负荷减小时，阀开度减小，制冷剂流量也减小。
3．通过膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，这样既能保证蒸发器八传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。
过热度 ：是在吸气管上放置温包的部位测量的，它是温包处的温度和蒸发压力/蒸发温度之间的温差。
余隙容积 ：当活塞达上止点时，活塞顶部与阀座间保持一个很小的间隙，使其不致接触，我们称这为余隙容积
容积效率 ：实际吸气量VR比活塞排量V小一定的数值。实际吸气量VR与活塞排量V之比称之为容积效率。
V1 :为膨胀到吸气压力时余隙内气体的容积
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