制冷系统原理与空调技术发展趋势PPT资料课件.ppt
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1、2019/03空调培训资料空调培训资料(基础篇)(基础篇)目录:目录:1.空调的简介空调的简介2.空调的制冷原理空调的制冷原理3.空调制冷系统的组成空调制冷系统的组成4.4.空调制冷系统中制冷剂的相变空调制冷系统中制冷剂的相变5.5.主要制冷器件的介绍主要制冷器件的介绍6.6.空调的相关国家标准空调的相关国家标准7.7.空调的现状和发展前景空调的现状和发展前景8.典型空调制冷系统的设计典型空调制冷系统的设计1.1、空调的概念:、空调的概念:空空调调即即为为“空空气气调调节节”的的简简称称,(airconditioning)是是指指对对一一特特定定空空间间内内空空气气的的温温度度、湿湿度度、空空
2、气气流流动动速速度度、空空气气清清洁洁度度进进行行人人工工调调节节,以以满足人体舒适和工艺生产过程。满足人体舒适和工艺生产过程。用用于于实实现现空空气气调调节节的的设设备备就就称称为为“空空气气调调节节器器”,在在日日常常生生活活中中,一一般简称为般简称为“空调空调”。如我们平时所使用的空调就称为。如我们平时所使用的空调就称为“房间空气调节器房间空气调节器”。在在实实现现空空气气调调节节的的目目标标时时,自自然然就就会会伴伴随随着着空空调调器器的的制制冷冷、制制热热、除湿、送风、空气清新等功能。除湿、送风、空气清新等功能。空调器的基本原理从的能量转换的角度可以这样理解:空调器的基本原理从的能量
3、转换的角度可以这样理解:制制冷冷时时,通通过过制制冷冷剂剂或或载载冷冷剂剂将将室室内内的的热热量量转转移移到到室室外外释释放放掉掉,从从而使室内温度降低。而使室内温度降低。而而制制热热的的原原理理正正好好相相反反,通通过过制制冷冷剂剂或或载载冷冷剂剂将将室室外外的的热热量量转转移移到到室内释放掉,从而使室内温度升高。室内释放掉,从而使室内温度升高。1、空调的简介:、空调的简介:1.2、空调器的分类:、空调器的分类:控制对象和要求:舒适性空调、工业空调控制对象和要求:舒适性空调、工业空调适用场合:家用、商用适用场合:家用、商用使用工况:(最高温度):使用工况:(最高温度):T1T1(4343)、
4、)、T2T2(3535)、)、T3T3(5252)结构形式:分体式:结构形式:分体式:室内:室内:D D吊顶、吊顶、G G挂壁、挂壁、L L落地、落地、T T天井、天井、Q Q嵌入嵌入室外:室外:W W整体式:窗机、整体式:窗机、C C穿墙式、移动式穿墙式、移动式 能力的输出情况:定速、变频(交流、直流)能力的输出情况:定速、变频(交流、直流)主要功能:单冷(冷风)、冷暖(热泵)、电热主要功能:单冷(冷风)、冷暖(热泵)、电热其他:冷媒:其他:冷媒:R22R22、R410AR410A、R407CR407C电源:电源:100V/110V100V/110V、220V220V、250V250V 2、
5、空调的制冷原理:、空调的制冷原理:2.1、制冷的相关原理、制冷的相关原理(1)制冷原理:逆卡诺循环制冷原理:逆卡诺循环(2)管内换热:管内换热:强迫对流换热(相变换热)强迫对流换热(相变换热)冷凝器:凝结换热冷凝器:凝结换热 蒸发器:沸腾换热蒸发器:沸腾换热(3)管外换热:管外换热:强迫对流换热(风冷)强迫对流换热(风冷)两大循环系统:两大循环系统:制冷剂循环系统制冷剂循环系统空气循环系统空气循环系统 (4 4)能量原理:能量原理:Q QC C=Q=QE E+W +W 2.2、压焓图:、压焓图:2.2、R22R22饱和态参数表:饱和态参数表:2.3、主要的参数:、主要的参数:1、能力大小:、能
6、力大小:决定了制冷配件的选型决定了制冷配件的选型2、压力:、压力:决定了制冷器件的耐压设计等。决定了制冷器件的耐压设计等。3、压力损失:、压力损失:制冷器件的内部结构设计会使其前后产生压力损失,影响制冷器件的内部结构设计会使其前后产生压力损失,影响性能参数。性能参数。4、温度:、温度:材料的使用。材料的使用。5、制冷剂:、制冷剂:R22R410AR407C内部材料及使用要求。内部材料及使用要求。3、空调制冷系统的组成、空调制冷系统的组成3.13.1、制冷系统的组成、制冷系统的组成 3、空调制冷系统的构成、空调制冷系统的构成3.13.1、制冷系统的组成、制冷系统的组成 4、空调制冷系统中制冷剂的
7、相变、空调制冷系统中制冷剂的相变4.14.1、制冷过程中的相变、制冷过程中的相变 4.24.2、制热过程中的相变、制热过程中的相变5 5、主要制冷器件的介绍、主要制冷器件的介绍 (1 1)四大部件:)四大部件:l l压缩机:压缩机:l l冷凝器:冷凝器:l l节流装置:节流装置:l l蒸发器:蒸发器:(3 3)制冷剂:)制冷剂:l lR22 l lR410A l lR407C (2)其他)其他 l l电磁阀:电磁阀:l l截止阀:截止阀:l l单向阀:单向阀:l l过滤器:过滤器:l l干燥过滤器:干燥过滤器:l l四通阀四通阀 l l消音器消音器 l l储液器储液器5.15.1、压缩机、压缩
8、机5.1.1、简介、简介空调用压缩机一般为全封闭制冷压缩机。空调用压缩机一般为全封闭制冷压缩机。分类:分类:往复式往复式 效率效率 低低 滚动转子式:滚动转子式:单转子单转子双转子双转子涡旋式涡旋式 高高 压缩机电机:压缩机电机:直流直流交流交流汽缸汽缸活塞活塞叶片叶片叶片槽叶片槽5.1.25.1.2、转子式压缩机简介、转子式压缩机简介5.1.35.1.3、典型压缩机结构图示例、典型压缩机结构图示例双转子双转子单转子单转子5.1.45.1.4、涡旋压缩机简介、涡旋压缩机简介涡旋压缩机工作原理涡旋压缩机工作原理涡旋式制冷压缩机的特点:涡旋式制冷压缩机的特点:1、相邻两室的压差小,气体的泄漏量少。
9、2、转矩变化幅度小、振动小。3、没有余隙容积,故不存在引起输气系数下降的膨胀过程。4、无吸、排气阀,效率高,可靠性高,噪声低。5、由于采用气体支承机构,故允许带液压缩。6、机壳内腔为排气室,减少了吸气预热,提高了压缩机的输气系数。7、涡线体型线加工精度非常高,必须采用专用的精密加工设备。8、密封要求高,密封机构复杂。5.1.55.1.5、直流压缩机的分类、直流压缩机的分类1 1、按照电机的定子绕线方式:、按照电机的定子绕线方式:(1 1)分布绕线)分布绕线 (2 2)集中绕线)集中绕线2 2、按照磁铁的材料分:、按照磁铁的材料分:(1 1)永磁体()永磁体(NdFeBNdFeB)(2 2)铁氧
10、体)铁氧体3 3、按照电机的转子磁铁的配置方式分:、按照电机的转子磁铁的配置方式分:(1 (1)转子表面安装磁铁的电机()转子表面安装磁铁的电机(SPMSPM)(2 2)转子内部安装磁铁的电机()转子内部安装磁铁的电机(IPMIPM)分布绕线和集中绕线分布绕线和集中绕线三菱的龙骨电机三菱的龙骨电机SPMSPM和和IPMIPM5.1.65.1.6、压缩机常见故障及对策、压缩机常见故障及对策压缩机现象压缩机现象主要原因分析主要原因分析解决措施解决措施1噪音大噪音大压缩机、管路压缩机、管路隔音垫、隔音垫、2震动大震动大共振共振阻尼块阻尼块3频繁启停频繁启停排气保护排气保护过负载保护过负载保护氟里昂调
11、整氟里昂调整4启动不良启动不良卡缸卡缸低温低温回油不良回油不良杂质杂质水分水分设计改进设计改进5线圈烧毁线圈烧毁过热、过流过热、过流缺氟、室外风扇损坏缺氟、室外风扇损坏换热器脏堵换热器脏堵蒸发器:蒸发器:蒸蒸发发相相变变的的热热交交换换器器。在在制制冷冷系系统统中中的的作作用用是是对对外外输输出出冷冷量量,冷冷却却被被冷冷却却的介质。的介质。5.25.2、冷凝器、蒸发器、冷凝器、蒸发器 换热器:换热器:冷凝器:冷凝器:冷冷凝凝相相变变的的热热交交换换器器。在在制制冷冷系系统统中中的作用是对外输出热量。的作用是对外输出热量。5.2.15.2.1、冷凝器、蒸发器、冷凝器、蒸发器 换热器:换热器:分
12、类:分类:强制通风式、强制通风式、自然对流式。自然对流式。组成:组成:翅片:平片、波纹片、开窗片翅片:平片、波纹片、开窗片 光箔、亲水、憎水光箔、亲水、憎水铜管:铜管:光管、内螺纹管光管、内螺纹管5.2.25.2.2、冷凝器的设计:、冷凝器的设计:5.2.35.2.3、蒸发器的设计:、蒸发器的设计:5.2.45.2.4、冷凝器、蒸发器常见故障及对策、冷凝器、蒸发器常见故障及对策故障现象故障现象主要原因分析主要原因分析解决措施解决措施1破裂、漏氟耐压不足补焊漏点2制冷效果不好、半热半凉管路、弯头焊堵分液不均翅片积尘,换热效率下降重新焊接调整分液清洁3内机换热器结冰蒸发温度过低更换室内温度传感器位
13、置4室外化霜不良控制模式更换室外温度传感器位置5.35.3、节流装置、节流装置(1)毛细管:)毛细管:(2)电子膨胀阀:)电子膨胀阀:(3)节流阀)节流阀(4)热力膨胀阀)热力膨胀阀5.3.15.3.1、毛细管、毛细管内径内径0.62.0mm0.62.0mm,外径,外径2 3mm2 3mm的紫铜管盘制而成。的紫铜管盘制而成。5.3.15.3.1、毛细管的变化对系统的影响、毛细管的变化对系统的影响制冷系统的冷媒充注量一定,在此条件下毛细管设计值为:制冷系统的冷媒充注量一定,在此条件下毛细管设计值为:L&DL&D,则此时如果毛细管:则此时如果毛细管:毛细管节流当毛细管节流当量量能力能力功率功率排气
14、温度排气温度吸气温度吸气温度蒸发压力蒸发压力冷凝压力冷凝压力L&D下降下降增大增大升高升高升高升高降低降低升高升高L&D下降下降下降下降下降下降下降下降升高升高下降下降 毛细管的节流特性参数涉及:毛细管长度毛细管的节流特性参数涉及:毛细管长度&毛细管内径,一般来毛细管内径,一般来讲:毛细管越长,内径越小,节流越大,流量越小。讲:毛细管越长,内径越小,节流越大,流量越小。其一般来讲,在同样的工况下和流量下,两参数有以下关系:其一般来讲,在同样的工况下和流量下,两参数有以下关系:L1L1L2 L2=D2D2D1 D1 4.64.6系统中毛细管的相关问题系统中毛细管的相关问题故障现象故障现象主要原因
15、分析主要原因分析解决措施解决措施1制冷制热效果差毛细管上结霜脏堵清除2制冷制热效果差毛细管上结霜冰堵干燥过滤器、抽真空3噪音毛细管的喷注噪音出口处阻尼处理45.3.25.3.2、电子膨胀阀(电磁膨胀阀)、电子膨胀阀(电磁膨胀阀)电子膨胀阀是目前国内各大制冷配件厂家关注的热点。电子膨胀阀是目前国内各大制冷配件厂家关注的热点。特别是目前国内对空调进行了节能的能效等级划分,以及特别是目前国内对空调进行了节能的能效等级划分,以及变频空调的相关节能标准的推出,推动了国内变频空调对变频空调的相关节能标准的推出,推动了国内变频空调对电子膨胀阀的设计进度。电子膨胀阀的设计进度。电子膨胀阀作为变频空调中的节流器
16、件,是制冷系统中电子膨胀阀作为变频空调中的节流器件,是制冷系统中最为关键的器件之一。由于变频空调的压缩机频率可以变最为关键的器件之一。由于变频空调的压缩机频率可以变化,使得系统中制冷剂的流量变化,加上工况的变化,如化,使得系统中制冷剂的流量变化,加上工况的变化,如果要使果要使换热器发挥最大的换热效率换热器发挥最大的换热效率,使用可以调节制冷剂,使用可以调节制冷剂流量的电子膨胀阀是非常好的设计。流量的电子膨胀阀是非常好的设计。目前,国内空调器的设计一般常用的毛细管节流,由于目前,国内空调器的设计一般常用的毛细管节流,由于其自身对流量的调节能力极小,是不适合变频空调的,其其自身对流量的调节能力极小
17、,是不适合变频空调的,其无法最大限度的发挥变频空调的相关性能优势。无法最大限度的发挥变频空调的相关性能优势。结构简介结构简介其主要组成如下:其主要组成如下:驱动线圈驱动线圈 阀体阀体 转子转子 (阀体如图所示)(阀体如图所示)阀针阀针 节流孔节流孔 管路管路其驱动工作原理:其驱动工作原理:是给驱动线圈以脉冲信号,类似步进是给驱动线圈以脉冲信号,类似步进电机控制,使其带动转子上的阀针旋电机控制,使其带动转子上的阀针旋转,这样将改变阀针和节流孔之间的转,这样将改变阀针和节流孔之间的开合大小,从而来调节节流口径,实开合大小,从而来调节节流口径,实现可变的节流控制。现可变的节流控制。5.3.25.3.
18、2、电子膨胀阀的流量曲线、电子膨胀阀的流量曲线流流量量阀开度阀开度2502505005003.43.42.22.21.61.61、开环控制:、开环控制:其其主主要要是是在在设设计计时时根根据据不不同同的的工工况况和和频频率率,测测试试出出相相应应的的优优化化电电子子膨膨胀胀阀阀开开度度曲曲线线,在在实实际际控控制制时时可可按按照照经经验验曲曲线线进进行行控制。控制。目前具体的控制有:拟合曲线开环控制、模糊开环控制等。目前具体的控制有:拟合曲线开环控制、模糊开环控制等。开开环环控控制制的的优优点点就就是是控控制制比比较较简简单单,易易于于实实现现,但但缺缺点点精精度度差差,控制的鲁棒性较差,前期
19、确定开度曲线的工作量较大。控制的鲁棒性较差,前期确定开度曲线的工作量较大。2、闭环控制:、闭环控制:闭闭环环控控制制方方案案有有很很多多,但但从从总总的的控控制制参参数数方方面面来来看看,目目前前主主流流的的方方案案有有两两种种:过过热热度度控控制制和和排排气气温温度度控控制制。变变频频空空调调在在实实际际运运行行时时可可适适时时的的根根据据其其制制冷冷系系统统的的排排气气温温度度特特性性曲曲线线和和过过热热度度特性曲线进行自动调节,以满足系统运行的优化状态。特性曲线进行自动调节,以满足系统运行的优化状态。闭环控制的优点是控制精度较高,控制的鲁棒性较好,前期设闭环控制的优点是控制精度较高,控制
20、的鲁棒性较好,前期设计中工作量相对较小,但控制算法比较复杂。计中工作量相对较小,但控制算法比较复杂。5.3.25.3.2、电子膨胀阀的控制介绍、电子膨胀阀的控制介绍压缩机运行频率压缩机运行频率室外温度室外温度排气目标温度排气目标温度实测排气温度实测排气温度电子膨胀阀开度电子膨胀阀开度调节调节空调制冷空调制冷系统运行系统运行5.3.35.3.3、海信的电子膨胀阀控制原理介绍、海信的电子膨胀阀控制原理介绍5.3.35.3.3、电子膨胀阀系统特性、电子膨胀阀系统特性5.3.35.3.3、电子膨胀阀系统特性、电子膨胀阀系统特性5.3.35.3.3、电子膨胀阀故障维修、电子膨胀阀故障维修 电子膨胀阀一般
21、来讲在使用过程中出现问题最多的是:不动作。电子膨胀阀一般来讲在使用过程中出现问题最多的是:不动作。其主要导致的原因有两方面:其主要导致的原因有两方面:1 1、电控驱动方面:、电控驱动方面:一般电子膨胀阀的驱动电压为一般电子膨胀阀的驱动电压为 12V 12V10%10%。当一些特殊情况下如低。当一些特殊情况下如低电压、控制板故障等时,其驱动电压低于下限时,就有可能导致不动作。电压、控制板故障等时,其驱动电压低于下限时,就有可能导致不动作。因此因先查驱动电压是否正常。因此因先查驱动电压是否正常。2 2、机械故障:、机械故障:此方面主要是变形、配合不当、磨损、杂质异物进入、润滑不好等此方面主要是变形
22、、配合不当、磨损、杂质异物进入、润滑不好等导致步进机构卡住不动作。可采取敲击、升温等方式试探。导致步进机构卡住不动作。可采取敲击、升温等方式试探。5.3.45.3.4、节流阀、节流阀 属一种孔板节流装置,通过微小的孔径进行节流降压。其相当于将属一种孔板节流装置,通过微小的孔径进行节流降压。其相当于将毛细管、单向阀、过滤器集成于一体。毛细管、单向阀、过滤器集成于一体。5.45.4、四通阀、四通阀四通阀由三部分组成:四通阀由三部分组成:1 1、先导阀、先导阀 2 2、主阀、主阀 3 3、电磁线圈、电磁线圈5.4.15.4.1、不同状态下四通阀内部流程图、不同状态下四通阀内部流程图电磁阀断电,先导滑
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