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1、1 概述.热泵技术发展史随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的Lord Kelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（Heat Multiplier）的概念，首次描述了热泵的设想。当时，热泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对取暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们取暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于空调的发展。上世纪30年代，随着氟利昂制
2、冷机的发展，热泵有了较快的发展。特别是二战以后，工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺，促进了大型供热及工业用热泵的发展。1973年的全球性能源危机，进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事，如美国，截止1985年全国共有14，000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10的速度稳步增长。我国是在最近四、五年之内，热泵才得到了快速发展，主要是集中在经济发达的两个三角洲地区。全国有山东、浙江宁波、江苏个别厂商也在制造热泵热水器，在广东形成了生产规模，有批量出口，形成了产业链。
3、最近又有不少地方在研制和制造热泵，在质量方面也有了突破性的发展。. 热泵优势当前，我们在使用能源中存在着许多不合理的现象，造成了极大的浪费。其中最突出的浪费是对能源没有“量才而用”，普遍地把煤炭、石油、天然气等高质能源“降级使用”。而热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。恰当地运用热泵可以把那些不能直接利用的低温能变为有用的热能。具有显著的节能效果。热泵具有以下良好性能:1、高效率在说明这个问题之前，我们先举个例子，假设冬季取暖要求维持室温在20左右。如果直接用电热加热器取暖，在用能上是最大的浪费。因为，电热器虽然能将电能全部转换成热能，1KW.h也只能产生3600KJ的热
4、。如果采用电动热泵，由于致热系数远大于1，因此可以向室内提供耗电量几倍热量。例如，如果室温为20，室外气温为5，设他们与工质的传热温差为5，则 设热泵的有效系数为0.6，则实际致热系数与电热相比，消耗同等量的电能放出的热量大约为电热放出的5倍左右这说明利用热泵可以提供消耗电力5倍多的热量。或者说，在提供相同热量的情况下，可以节约80的电力。、 环境问题 虽然制冷剂选择的是R22，对空气中的臭氧有一定的破坏力，也就是说对空气有污染，但是如果严格控制好它的密封性的话，那么它所泄漏的制冷剂R22可以忽略不计，也就是说对空气基本上是没有污染的。而对于其它的，特别是依靠燃烧来取暖，它所放出气体对环境的污
5、染绝对要远远大于热泵所造成的污染。所以说，空气热源热泵环境友好度还是不错的。. 热泵工作原理及结构热泵是通过消耗一部分高品质的能量把热量从低温热源转移到高温热源中的一种装置。转移到高温热源中的热量包括消耗的高品质热量和从低温热源中吸收的热量。在上个世纪初，科学家就提出了热泵的工作原理，为人类使用低温热源指出了方向，目前热泵技术在世界上也已经有了许多方面的应用，国内的应用主要在冷热双效空调产品中，即以室外空气为热源对室内空气进行加热，以达到节能的目的。 热泵不是热能的转换设备，而是热量的搬运设备。空气热源热泵就是根据热泵原理及技术设计研发的一种制热设备。它就是通过消耗少部分电能，把外界空气中的热
6、量转移到热泵低温空气当中。它利用逆卡诺循环原理，以制冷剂R22为媒介，通过压缩机的做功，实现低温热能向高温热能的搬运。压缩机排出的高温高压的制冷剂气体在冷凝器冷凝成液体，同时放出大量的冷凝热，冷凝热被热泵中的低温空气吸收，使得热泵中的空气的温度得以升高，制冷剂液体经过节流元件以后压力大幅降低，在蒸发器中吸热蒸发，蒸发所需热量全部来自于空气，全部蒸发完毕的低压制冷剂气体被压缩机吸入，通过压缩机做功后，变成了高温高压的制冷剂气体，重新由压缩机排气口排出，如此往复循环。转移到高温热源中的热量包括消耗的高品质热量和从低温源中吸收的热量。通过这个过程我们可以进一步看到，热泵不是热能的转换设备而是热量的搬
7、运设备，因此热泵制热的效率不受能量转换效率(100%为其极限)的制约，而是受到逆向卡诺循环效率的制约，这就是其制热系数可以达到300500%甚至更高的原因。一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量） 压缩冷凝（放出热量）节流再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到暖房中的空气（如图所示）热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；因此
8、，采用热泵技术可以节约大量的电能。1. 热泵发展趋势欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。它以河水低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60。在冬季采用热泵作为采暖需要，在夏季也能用来制冷。在1973年能源危机的推动下，热泵的发展形成了一个高潮。目前，欧洲的热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。 80年代来，中国热泵在各种场合的应用研究有了许多发展。针对中国地热资源较丰富的情况，若把一次直接利用或经过降温的地下热水作为热泵的低位热源使用，就可增大使用地下水的温度差，并提高地热的利用率，这在京津地区早已有过应用实践。而这种设备同
9、时对于我国能源使用效率不高、分配不均匀的现状也提出了一个有效的解决方法 。全球热泵总的销售额达到160亿美元，是2001年总的空调市场销售额340亿美元的47。前三名国家：美国，中国和日本共占世界总空调器销售额的64，并占总热泵销售额的72。前9名国家和地区，包括韩国、意大利、西班牙、台湾地区、澳大利亚和法国等，占世界总空调器销售额的76， 并世界总热泵销售额的86。令人注意的是SRAC和SPAC的无风管分体机组占世界总空调器市场的50.8，并占世界总热泵的71.6。2 总体设计方案的确定21热泵机组类型及选择由于不同的热泵机组类型有不同的优势和缺点，所以热泵单元类型选择的方式应根据不同特点选
10、择不同的方式，下面是热泵机组类型及其特点：211热泵机组及其特点1、涡旋式压缩机热泵机组： 涡旋式压缩机为容积式压缩机，具有运转平稳、振动小、噪音低等优点，常用在空气热泵机组，适用于中、小型工程。 2、活塞式压缩机热泵机组： 活塞式压缩机为容积式压缩机，结构复杂、转速低、振动大、噪音大、单机容量较小，多机头组合可拼装成100万大卡/时左右热泵机组，COP=3.03.5；3、螺杆式压缩机热泵机组： 螺杆式压缩机也为容积式压缩机，结构简单、运转平稳、振动小、噪音低、寿命长，COP=3.54.5，适用于中、小型工程，多机头热泵机组可用于较大工程。单螺杆为平衡式单向运转，磨损小，无轴向推力，其排气效率
11、比双螺杆略低。设计空气热泵应注意： 1、空气热泵机组特点及适合性： 空气热泵机组有优点也有缺点，与同容量单冷冷水机组相比，其用电量大，造价高，冬季随室外气温下降制热量衰减严重、结霜严重等，因此，当某工程有蒸汽源时，空调冷热源应尽量采用“单冷冷水机组加热交换器”方案。本人认为医院、宾馆等对冬季采暖温度要求较高的工程不适宜采用热泵机组，办公楼、饭店等工程则较适宜，因为它们一般白天使用，热泵机组制热量衰减小，就算采暖效果差些，室内人员可多穿衣服，影响小些。 2、活塞式及螺杆式热泵机组若干性能比较： 许多厂家销售人员出于商业利益，往往片面甚至恶意中伤某品牌或活塞、螺杆式热泵机组，我们设计人员不能被一叶
12、障目，要认真细致地了解各类机型性能，作出正确的选型判断。烧压缩机问题：原因之一是蒸发器选型不对所致，例如，活塞式或螺杆式热泵机组（采用F22制冷剂）选用满液式蒸发器时因回油困难就易烧压缩机；原因之二是润滑系统有杂质致使润滑油脏或压缩机吸气过滤网因杂质堵塞而被吸破致使杂质吸入压缩机等，杂质易损坏电机绝缘层；原因之三是过热保护、过压保护、短路保护等失灵所致； 液击问题：其实液击对活塞式及螺杆式压缩机都是不利的，两者压缩效率都要降低； 压缩机效率的控制问题：活塞式及螺杆式热泵机组制冷（热）量由其容量调节电磁阀调节，活塞式压缩机部分负荷时可减少运行气缸数来调节，螺杆式压缩机则靠滑阀调节。在部分负荷时，
13、两者轴功率均降低，运行COP值差不多；润滑油问题：活塞式及螺杆式压缩机在夏冬季均需对润滑油加热，使润滑油中制冷剂挥发出来，保证压缩机正常润滑； 维护保养问题：活塞式压缩机零部件约268个，易损件多，1000小时需中修，维修量大；而螺杆式压缩机零部件约26个，易损件少，无故障运转时间长。在正常运行下，若干年后只要更换润滑油、过滤器、轴承等； 噪音问题：螺杆式热泵机组主要噪音源是风机，机组一般噪音在80dB(A)左右，因此机组应选用低噪音、转速低、振动小（经动静平衡测试）的风机产品，如选用德国施乐百公司轴流风机，100RT螺杆式热泵机组噪音可控制在74dB(A)左右。而活塞式热泵机组噪音一般在80
14、dB(A)以上。我们要注意噪音的标准测法及测音室与普通环境下的区别问题； 我们也要注意厂家样本上热泵机组冬季制热量是在8环境温度下的值，不是冬季空调计算温度下之值。 3、节能设计注意原则采用空气源热泵冷热水机组时应符合以下原则: 1 较适用于夏热冬冷地区的中小型公共建筑。 2 夏热冬暖地区采用时，应以热负荷选型，不足冷量由水冷机组提供。 3在寒冷地区，当冬季运行性能系数低于18时或具有集中热源、气源时不宜采用。 注：冬季运行性能系数=冬季室外空调计算温度时的机组供热量(KW) 、机组输入功率(KW) 关于空气源热泵经济合理应用，节能运行的基本原则如下: 空气源热和水冷机组相比，空气源热泵耗电较
15、高，价格也高。但其具备供热功能。对不具备集中热源的夏热冬冷地区来说较为适合，尤其是机组的供冷、供热量和该地区建筑空调夏、冬冷热负荷的需求量较匹配，冬季运行效率较高。从技术经济、合理使用电力方面考虑，日间使用的中、小型公共建筑最为合适。综合上述，很容易发现涡旋式压缩机热泵机组适合该课题的设计要求。.2热泵单元的初步计算及其选择压缩式热泵是以消耗一部分高质能（机械能或电能）为代价制热的，如图.所示。低沸点工质通过压缩机压缩，消耗外功，使工质的压力和温度升高。由于他的温度高于供热所需温度h，让他通过冷凝器向室内供出热量2而本身被冷凝。然后通过膨胀阀节流降压，同时温度也降低。由于它的温度降低于低温（一
16、般环境温度为），在蒸发器中吸收外界热量1而蒸发。蒸汽在回到压缩机继续压缩，完成一个循环。图2.1-压缩机；-冷凝器；-膨胀阀；-蒸发器衡量压缩式热泵的性能指标是叫“致热系数”如完全可逆，即按逆向卡诺循环1-2-3-4-1进行，如下图2.2所示，则此时的致热系数应为最大，即 实际上由于热传递必然存在温差，工质向室内放热时的冷凝温度高于，从低温热源吸收热时的工质温度低于，如果按工质实际工作温度范围（）计算其最大的致热系数，则为图2.2由上式可见，如果（）越小，或者/约大，则越大，始终大于。当/接近时，将趋于无穷大，这说明热泵所能提供的热两在数量上是超过所消耗的功。并且，当转移热量的温差越小时，他做
17、的功越大。就这点来说，利用热泵取暖是最适合的方式。世界的热泵除有不可逆转损失外，由于在压缩机及膨胀阀中也存在不可逆损失，世界的致热系数将小于理论值，即在确定了热泵的工质、热力循环参数及压缩机的效率后，可以利用工质热力学性质来计算：式中热泵有效系数，一般在0.450.75范围，概算时可取0.6设室温为20，要求烘干的东西在50，设他们与工质的传递温差为5，则把TH=273+50=323，TL=273+20代入得：大于设计给定的COP=2.5符合要求3 换热器的选择换热器是热泵中不可缺少的重要装置，换热器的传热效果直接影响热泵致热的效率、经济特性。冷凝器和蒸发器是热泵中不可缺少的换热器，是热泵取暖
18、的重要组成部分。3.1冷凝器冷凝器是热泵向热泵中低温空气放出热量的换热装置。低温的制冷剂从压缩机出来后，变成高温高压，经过冷凝器发热，将热量传递给热泵中低温的空气，使热泵中空气变高。制冷剂在冷凝器中放出的热量同时自身因冷凝却结为液体。制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分：一是在蒸发器中吸收来自外界空气的的热量；二是制冷剂蒸汽在制冷压缩机中被压缩时，由压缩机消耗的机械功转化的热量。冷凝器按冷却介质和冷却方式，可以分为三种类型：（1） 水冷冷凝器 用水作为冷却介质，使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器，称为水冷式冷凝器。（2） 空气冷凝器 用空气作为冷却介质，使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器，称为
19、空气冷式冷凝器（3）蒸发式冷凝器 利用水蒸汽吸收大量的潜热而使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器，称为蒸发式冷凝器。3.11水冷式冷凝器特点水冷式冷凝器的结构有管壳式、套管式、板式、螺旋板式等几种形式。水冷式冷凝器是水吸收制冷剂放出的热量。其特点传热效率高，因此结构紧凑，多用于中大型制冷设备。这类制冷设备都需要有一套冷却水系统，冷却水可以使用江、河、湖、海水或地下水，也可以循环使用。其缺点是占地方大。所以不适合该课设最佳选择。3.12蒸发式冷凝器特点蒸发式冷凝器跟水冷式冷凝器比较相近，主要是利用冷却水汽化的潜热来吸收制冷剂的热量，所以蒸发式冷凝器的水消耗量很小，其耗水量仅是水冷冷凝器的10%，其
20、功率也比较小。一般用于小型设备当中 。所以也不适合我们的选择。3.13空气冷却式冷凝器特点空气冷却式冷凝器又称为风冷冷凝器。在这种冷凝器中，制冷剂蒸汽和冷凝所放出的热量是由空气来冷却的。空气式冷凝器按空气冷却方式又分为自然对流空气冷却式冷凝器和强迫对流空气冷却式冷凝器。前者多用于小型制冷设备。在缺水的地方，为了减少冷却水的消耗，制冷设备多采用空气冷却式冷凝器。目前，有些中型空调和制冷设备中也采用空气冷却式冷凝器。空气冷却式冷凝器的换热管一般按蛇管排列，制冷剂蒸汽在换热管内冷凝，空气在换热管外流过。由于空气侧的换热系数比较小，所以在空气冷却式冷凝器的空气侧通常采取加翅片等强化换热的一些措施。在设
21、计中，考虑到节能和噪音问地。选择自然对流空气冷却式冷凝器。这种冷凝器具有以下优点：、节省风机的电耗2、减少了噪音但是也有其自身的不足，传热系数比较低，一般为916W/(m2.)下图图3.1是空冷式冷凝器的三维视图空冷式冷凝器图3.1 图3.2它有平板式（上图b）、百叶窗式、钢丝式（上图a）。平板式由蛇形管和用以增加换热面积的平板组成，蛇形管焊接或者压死在平板上，以强化换热。百叶窗式是将平板作成百叶窗形式和蛇形管焊接，起目的是增加冷凝器的散热面积，改善通风条件。钢丝式冷凝器是在百叶窗式的基础上进一步改进的，钢丝焊接在蛇形管的两面，并与换热管成直角，钢丝直径12.5mm，钢丝间的距离为610mm。
22、自然对流空气冷却式冷凝器的换热管通常直径为58mm， 管间距离为4060mm。3.4冷凝器翅片面积计算确定了选择冷凝器类型后，接下来就是要估算冷凝器的面积，然后去查生产厂家生产的蒸发器，直接选定因为我们选定的工质是R22，所以根据制冷技术及其应用这本书的压-焓去查表。根据第2章总体设计里面选定的温度t0=20和t2=50，致热系数为COP=4.922.5又已知压缩机功率N=3.0KW查付表得：蒸发压力 P0 0.8MP冷凝压力 P2 2.2MP吸气比体积 v1 0.0425（m3/kg）吸气比焓 h1 430（kJ/kg）排气比焓 h2 410（kJ/kg） 节流前后的比焓 h4=h5 310
23、（kJ/kg）又已知压缩机功率N=3。0KW，又根据如下公式：单位制热量 q0=h1-h4单位容积制热量 qv=q0/v1单位压缩机功耗 = h2 - h1总制热量 Q0=N=34.92=14.76KW制冷剂质量流量 qm =Q0/q0冷凝器单位散热量 qk=h2 -h4 得冷凝器总放热量 ：单位为K又根据公式F=Qk/（K）F 为换热器的换热面积（m2）K为换热器的传热系数（W/（m2.)查表得，K为12（W/（m2.)为换热器的平均传热温差根据选定温度t0=20和t2=50，可知30那么3.2蒸发器热泵中蒸发器是制冷剂从系统外界吸热即取暖的换热器。制冷剂液体在蒸发器的换热管内流动，并在低温
24、下蒸发，变为蒸汽，制冷剂在蒸发过程中吸收来自外界空气的热量。所以蒸发器是热泵取暖设备中重要的部件。蒸发器位于热泵的节流阀和压缩机的吸气管之间。冷却空气的蒸发器又分为直接蒸发式空气冷却蒸发器(冷风机)和排管式空气冷却蒸发器两种。冷却空气的蒸发器的制冷剂在换热管内流动蒸发，空气在换热管外流动被冷却。.直接蒸发式空气冷却蒸发器直接蒸发式空气冷却蒸发器广泛用于空调、冷库库房、低温试验箱和各种型式的冷风机，制冷剂在换热管内蒸发，空气在风机的作用下从换热管外流动。为了提高空气侧的换热系数，换热管通常采用翅片管。翅片管通常有紫铜管和套在紫铜管外的铝片组成，铜管直径为9X0.516X1.0mm，铝片厚度为0.
25、150.30mm。对于空调翅片间距为2.04.5mm，对于冷库使用的冷风机翅片间距要大一些，以放冷凝水流动不畅或被积箱堵死而影响空气的流动，是传热情况恶化。直接蒸发式空气冷却蒸发器的传热系数比较低。当空气的迎面风速为23m/s时，对于用于空调机组的蒸发器，传热系数为3040W/(m2.);对于用于冷库的冷风机，蒸发器的传热系数为1220W/(m2.)。这种蒸发器的优点是结构紧凑，占地面积小，冷量损失小。缺点是气密性要求高，制冷两调节比较困难。3.22排管式蒸发器 排管式蒸发器主要用于冷库的冷藏库房、低温试验箱和各种冰箱。制冷剂在换热管内蒸发，空气在换热管外自然对流。对于氨制冷装置换热管选用钢管
26、，而对于R22制冷装置换热管选用铜管。排管式蒸发器按安装位置的不同可以分为墙排管、顶排管、和搁架势排管。按结构有立管式和蛇管式两种。立管式蒸发器只用于氨制冷装置，蛇管式蒸发器可以用于氨和氟利昂两种制冷装置。立管式冷却排管蒸发器的优点是结构简单，排气油方便。缺点是氨液的充液量大，充液量为立管容积的80%；由于氨液柱的高度影响，排管的底部的蒸发温度升高，所以这种排管不宜用于低于40的冷库。蛇管式排管式蒸发器优点是充液量少。缺点是制冷剂的流动阻力大。由于冷却式排管管外的空气是自然对流，所以传热系数很低，传热系数为612W/（m2.）；翅片管约为3.56W/（m2.）。3.23蒸发器的选择1、直接蒸发
27、式空气冷却蒸发器的传热系数比较低。当空气的迎面风速为23m/s时，对于用于空调机组的蒸发器，传热系数，3040W/(m2.);对于用于冷库的冷风机，蒸发器的传热系数为1220W/(m2.)。这种蒸发器的优点是结构紧凑，占地面积小，冷量损失小。缺点是气密性要求高，制冷两调节比较困难。广泛用于空调、冷库库房、低温试验箱和各种型式的冷风机。2、冷却式排管管外的空气是自然对流，所以传热系数很低，传热系数为612W/（m2.）；翅片管约为3.56W/（m2.）。冷库的冷藏库房、低温试验箱和各种冰箱综合考虑，我们选择直接蒸发式空气冷却蒸发器。原因如下：1、由于直接蒸发式空气冷却蒸发器广泛应用，即使坏了也好
28、替换。2、传热系数相对排管式还是要高一点3、冷却式排管冷凝器用于冷库的冷藏库房、低温试验箱和各种冰箱而广泛用于空调、冷库库房、低温试验箱和各种型式的冷风机。3.24蒸发器面积计算 确定了选择蒸发器类型后，接下来就是要估算蒸发器的面积，然后去查个生产厂家生产的蒸发器，直接选定因为我们选定的工质是R22，所以根据制冷技术及其应用这很书的压-焓去查表。根据第2章总体设计里面选定的温度t0=20和t2=50，制热系数为COP=2.5又已知压缩机功率N=3.0KW查付表得：蒸发压力 P0 0.8MP冷凝压力 P2 2.2MP吸气比体积 v1 0.0425（m3/kg）吸气比焓 h1 430（kJ/kg）
29、排气比焓 h2 410（kJ/kg） 节流前后的比焓 h4=h5 310（kJ/kg）又已知压缩机功率N=3.0KW，又根据如下公式：单位制热量 q0=h1-h4单位容积制热量 qv=q0/v1单位压缩机功耗 = h2 - h1总制热量 Q0=N=34。92=14.76KW制冷剂质量流量 qm =Q0/q0冷凝器单位散热量 qk=h2 -h4 得蒸发器总吸收热量 ： 单位为K又根据公式F=Qk/（K）F 为换热器的换热面积（m2）K为换热器的传，系数（W/（m2.)查表得，K为480（W/（m2.)为换热器的平均传热温差根据制冷剂温度在t0=0以及管道传热损失温度为左右，可知10那么 4 制冷
30、剂介绍热泵制热是制冷的一个逆过程，制冷装置必须有压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置这四大基本部件才能组成一个制冷系统，所以热泵制热也需要这几个部件。但是仅有这四大基本部件组成的制热系统仍然不能正常工作、制热。系统里必须还要充注一定量的专用的工作介质，制热装置才能工作、制热，而却充注不同的工作介质制热装置的制热的效率也有很大的不同，这个工作介质就是我们所称的制冷剂，因此制冷剂在制冷装置中其着极其重要的作用。4.1制冷剂的作用制冷剂是制冷机中的工作介质，成为制冷剂或制冷工质，它在制冷系统内部循环流动中，通过自己的热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷去冷量的目的。对蒸汽压缩式制冷循环中，制冷
31、剂在低温低压下气化，从被冷却物体中吸收热量，从而实现制冷，然后又在高温高压下把热量传给周围环境，把制冷剂冷凝释放的热量放到环境介质中去，如此不断循环制冷。以制冷剂必须在工作温度环卫内能够气化和冷凝。在制冷系统中如果没有制冷剂，制冷装置就无法实现制冷，当然制冷系统中选用不同的制冷剂，制冷装置的运行性能也不同。4.2对制冷剂的要求制冷剂应具备安全、可靠、易得、价廉。一般要求制冷剂应满足下列要求：（）临界温度较高，在常温或制冷温度下能够液化。一般来说，制冷循环越近临界温度，节流损失越大，制冷系数越小。（）在蒸发器和冷凝器内制冷剂的压力要适中。即要求在蒸发器内制冷剂的压力最好和大气压力相近并稍高于大气
32、压力。因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力时，外部的空气会从不严密处漏入系统中，这样漏入的空气不但会降低制冷装置的制冷能力，而且由于空气中有水蒸气，这些水蒸气进入氟利昂制冷系统后对设备和管路还会发生腐蚀；同时在低温部分的节流孔口处还可能发生“冰塞”现象。在冷凝器中制冷剂的压力不应该过高，这样能减少制冷设备承受的压力，同时可降低对冷凝器密封性的要求，从而减少金属消耗量和降低制冷剂泄漏的可能性。如果压力过高，不仅制冷剂有向外泄漏的可能，而且还会增加循环中的功耗。冷凝温度是根据冷却介质的温度和冷凝器的构造来确定的。（）单位容积制冷量qv要大。对于一台压缩机在一定的工况下，如果所用的制冷剂的单位容积
33、制冷量大，则其制冷量也就大；而要求产生同样的制冷量时，若制冷剂的单位溶剂制冷量大起制冷剂的循环量就少，所以起压缩机和系统的尺寸就可以大大减少。（）对于大、中型的往复式压缩机，制冷剂的单位容积制冷量越大越好。但是对于离心式压缩机和小型往复式压缩机要求恰恰相反，否则由于制冷剂的单位容积制冷量太大而导致压缩机尺寸太小，就会给制造带来一定的困难，但是随着机械加工工艺的提高，这个问题逐步会得到解决。应该说明，同一种制冷剂在不同的蒸发温度和冷凝温度（或节流前的温度）下，起单位容积制冷量是不同的；而且不同的制冷剂即使在相同的温度条件下，单位容积冷凝也各不相同；（）凝固温度要低，以避免制冷剂在系统中的流动阻力
34、损失小。（）导热系数要高，可以提高各个换热器制冷剂侧的换热系数。（）粘度和密度要小，以保证制冷剂在系统中的流动阻力损失要小。（）与润滑油的溶解性。制冷剂与润滑油是否溶解的性质各有利弊。制冷剂能溶解于润滑油，优点是润滑油能于制冷剂一起渗透到压缩机各个部件，为机件润滑创造良好的条件；蒸发器和冷凝器的传热面上不会形成阻碍传热的润滑油层。缺点是从压缩机中带出的油量多，在蒸发器中产生的泡沫多，影响传热，并会引起蒸发温度升高；使润滑油的粘度降低。不溶或稍微溶于润滑油的制冷剂，有点是从压缩机带出的油量少；在蒸发器中的蒸发温度比较稳定。缺点是在蒸发器和冷凝器传热面上会形成很难清楚的油层，影响传热。 ( 1 )
35、等熵指数要小，可使压缩过程耗功减小，压缩终了时气体的温度不致过高 ( 2 )液体比热容小，可使节流过程损失减小 ( 3 )不燃烧，不爆炸，无毒，对金属不起腐蚀作用，与润滑油不起化学作用，高温下不分解，对人体无毒害。 ( 4 )价格便宜，便宜获得。除上述共同要求外，不同型式的蒸汽压缩式制冷机对制冷剂还有一些特殊要求，活塞式制冷机要求制冷剂的气化潜热和单位容积制冷量要大，以利缩小机器的尺寸和减小制冷剂的循环量；离心式制冷机要求制冷剂的分子量要大，以便提高级的压缩比，在一定的冷凝压力和蒸发压力范围内，使级数减小；封闭式压缩机中，制冷剂与电极线想接触，不能使用像氨一类会与铜起化学作哟感的制冷剂；石油、
36、化学等工业用的制冷机，系统制冷剂使用量很大，从经济角度出发，常采用碳氢化合物。4.3常用制冷剂及其特性表.制冷剂名称化学分子式代号分子量标准气压下沸点/临界点温度/临界压力/a标准气压下凝固温度/国内用国际通用水H2O-R71818100374220氨NH3-R71717-33.3513211-77一氟三氯甲烷CFCL3F11R1113723.71974.3-111二氟二氯甲烷CF2CL2F12R12120-29.81124.1-155三氟一氯甲烷CF3CLF13R13104-81。5283.7-184四氟甲烷CF4F21R2188-128-455.1-135一氟二氯甲烷CHFCL2F22R2
37、21038.9964.9-160三氟三氯乙烯CF2CLF113R11386.5-40.82143.4-36.6四氟二氯乙烯C2F4CL2F114R1141873.51453.2-94五氟一氯乙烯C2F5CLF115R115154-38803.2-106二氟一氯乙烯C2H3F2CLF142R142100-9.251374.1-130乙烯C2H4-R115028-1039.55.0-169丙烯C3H6-R127042-47.7914.5-185综合上述考虑，我们选择常用制冷剂22，它不但价格便宜，常用，而且在温度上适合我们选择，在10左右为气体，0为液体。5 润滑油润滑油也称冷冻油，他在制冷压缩机
38、中主要起以下5个作用：（1） 润滑摩擦件表面，降低摩擦而引起的温升，减少零件的磨损；（2） 冷却作用，冷却摩擦件产生的摩擦热；（3） 带走金属摩擦表面的摩屑（4） 密封作用，在汽缸与活塞及轴封摩擦面间充满润滑油起密封作用，以防止制冷剂的泄漏。（5） 利用油呀作为控制卸载机构的液压传动动力。不同的制冷系统应使用专门的制冷机构润滑油，木棉我国生产并普遍采用的制冷机润滑油有13号、18号和25号三种，三种都适用于氨制冷机。下表是国产制冷机润滑油的牌号和规格。表.牌号SYB1213-59YB1220-65YB1219-65代号标号131825304960运动粘度11.51825.4304060闪点不低
39、于160160170180190165酸值不大于0.140.030.020.10.10.05水分无无无无-无 从上表可以看出，我们选定润滑油为YB1219-656 节流装置与辅助设备在热泵系统中，除了制冷压缩机、蒸发器及其它换热装置等主要设备外，还需要有专门的节流装置，这些膨胀机构使制冷剂在节流后降低温度和压力。低温、低压的制冷剂工质在蒸发器中气化，吸收气化潜热，达到制冷的目的。在整个热泵系统中，还包括了一些辅助设备，如润滑油的分离及收集设备、制冷剂工质的储存及分离设备、制冷剂工质的净化设备以及安全设备等。这些辅助设备的用途是保证制冷设备的正常运转、提高运行的经济性和保证操作的安全可靠。由于在
40、这些设备中制冷剂并不发生状态变化，他们不是完成制冷机循环所必须的设备，所以在小型制冷设备中为了简化，往往将某些辅助设备省去。.节流装置节流装置是制冷机系统中的关键部件之一。到目前为止，在蒸汽压缩式制冷机（以及吸收式和整齐喷射式制冷机）中，仍然是用各种型式的节流机构来实现制冷液体的膨胀过程。节流装置位于冷凝器之后，他的作用是将冷落、拧器或储液桶中冷凝压力下的饱和液体（或过冷液体），节流后降至蒸发压力0和蒸发温度o，然后进入蒸发器。节流装置除了节流作用外，还起着根据负荷的变化调节进入蒸发器的制冷剂流量的作用。通过节流装置的调节，使制冷剂离开蒸发器时有一定的过热度，保证制冷剂液体不会进入压缩机。工程
41、热力学指出，工质在管路中遇到缩口和节流机构的孔口，由于局部阻力，使其压力显著下降的现象称为称为节流。工程上当流体流经节流机构的孔口时，由于流速大，时间短来不及与外界进行热交换，因而将这种流动过程可以近似作为决热过程来处理，所以又将他称作绝热节流。节流后，液体变成湿蒸汽，其中蒸汽的含量约占总制冷剂的10%30%。液体节流后产生的蒸汽是饱和蒸汽，有称闪蒸汽，以区别于加热液体后产生的饱和蒸汽。6.11节流装置的分类及选择制冷机的节流装置按其在使用中的调节方式可以分为如下四类：（1） 手动调节的节流装置，即手动节流阀。他的结构比较简单，可以单独使用，也可以同其它的控制器件配合使用。长用于工业用的制冷系
42、统（2） 用液位调节的节流装置，其中常用的是浮球调节阀。浮球阀既可以单独使用也可以作为流感应元件与其它元件配合使用。现在主要用于中型及大型氨制冷装置之中。（3） 用蒸汽过热度调节的节流装置，包括热力膨胀阀及热电膨胀阀等，现在主要用于管内蒸发的氟利昂蒸发器及中间冷却器等。（4） 不调节的节流装置，有自动膨胀阀、节流管（毛细管）、节流短管和节流孔等多种，宜用于工况比较稳定的制冷机组。 因为我们设计的是热泵，要求的是蒸汽温度和压力恒定，所以选择热力膨胀阀。6.12热力膨胀阀 热力膨胀阀是应用最广的一类节流机构，氟利昂制冷装置一般都用热力膨胀阀来调节制冷剂流量它既是控制蒸发器的供液量的调节阀，同时也是
43、制冷装置的节流阀，所以称为热力调节阀或感应调节阀。 到制冷剂流经蒸发器产生一定的压力损失，为降低开启过热度，提高熵的利用率，一般自膨胀阀出口至蒸发器出口，制冷剂的压力降所对应的发温度降超过23，应选用外平衡式热力膨胀阀。外平衡式热力膨胀阀的工作原理是建立在力平衡的基础上。工作时，弹性金属膜片上部受感温包内工质的压力P3作用，下面受蒸发器出口压力P1与弹簧力P2的作用。膜片在三个力的作用下，向上或向下鼓起，从而使阀孔关下或开大，用以调节蒸发器的供液量。当进入蒸发器的液量小于蒸发器热负荷的需要时，则蒸发器出口蒸气的过热度增大，膜片上方的压力大于下方的压力，这样就迫使膜片向下鼓出，通过顶杆压缩弹簧，并把阀针顶开
