冰箱制冷原理

冰箱制冷原理 冰箱制冷知识简介? ????????????? 深圳创维——RGB电子有限公司 一、制冷过程相关的几个基本概念 ?1、相变：物质从一相（固相、液相、气相）转变为另一相的过程。例如：汽化、凝结、凝 固、升华等都属于相变，在蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷工质利用自身汽化、凝结的相变 过程与外界进行热交换，在某一空间吸热，在另一空间放热，达到制冷的目的。 2、汽化：从液态转变为汽态的相变过程，是一个吸热过程。液态制冷工质在蒸发器中不断地 汽化，吸收箱体内的热量，产生制冷效应。 3、饱和温度：在某一确定压力下，汽液两相达到饱和状态时所对应的温度。饱和温度由其压 力而定，压力越高则饱和温度亦越高，反之则越低。一种物质在一定的压力下达到饱和状态 时，总是处于某一确定的温度。 4、饱和压力：在某一确定温度下，汽液两相达到饱和状态时所对应的压力，由其温度而定。 一种物质在一定的温度下达到饱和状态时，总是处于某一确定的饱和压力。在蒸汽制冷装置 中利用制冷剂的饱和温度与饱和压力一一对应的特征，通过调节压力来达到调节温度的目的。 5、蒸发压力：为获得制冷工艺所要求的温度，在蒸发器内须维持与该温度对应的制冷剂沸腾 （汽化）时的压力，如R600a在蒸发温度为-23.3?时的蒸发压力为0.064Mpa(绝对压力)。 6、冷凝压力：冷凝器中制冷剂冷凝时的压力。与制冷剂性质，冷却介质（空气）的温度和流 量，冷凝器传热面积的大小及污脏情况，冷凝器内有无积液和不凝性气体（空气）有关。 ?如：R600a在冷凝温度为54.4?时对应的冷凝压力为 0.77Mpa(绝对压力)。 7、吸气压力：也称“回气压力”。压缩机吸入口处的压力，可由吸气压力表测得，一般比蒸 发压力低10~21Kpa（0.01~0.021Mpa），随制冷剂性质和蒸发温度而异，也与系统中管道连接方式有关。 8、排气压力：压缩机排出口出的气体压力，可由排气端的压力表测得，一般排气压力较冷凝 压力高11~20Kpa（0.011~0.02Mpa），随制冷剂性质和冷凝温度而异。? 二、制冷原理： ????????? 制冷是一个能量转移的过程，是指用人工的方法（消耗电能或其它能量）从低于 环境温度的某一封闭空间内吸取热量，将其转移给环境介质的过程。为了实现能量转移过程， 需要消耗一定的外界能量作为补偿，使制冷剂在更低的温度下连续不断地从被冷却物体中吸 热，达到制冷的目的。 家用冰箱制冷是一种蒸汽压缩式制冷，属于相变制冷，即利用制冷剂液态变为气态（相变） 时的吸热效应来获取冷量。 设想液体处于密闭容器内时，液体和产生的蒸汽将在某一压力下达到平衡。如果将部分蒸汽 从容器中抽走，平衡遭到破坏，液体中必然要再汽化一部分蒸汽来维持平衡。而液体汽化时 需吸收热量（汽化潜热），它可来自被冷却对象，使它变冷，从而达到制冷的目的。 ?家用冰箱制冷系统由压缩机、冷凝器、过滤器、毛细管和蒸发器五大件组成。它们之间用 管道依次连接，形成一个封闭系统，制冷剂在系统内循环流动，不断地发生状态变化，达到 制冷的目的。 ?其工作过程是：压缩机吸入蒸发器内产生的低温、低压制冷剂蒸汽，保持蒸发器内的低压 状态，创造了蒸发器内制冷剂液体不断地在低温沸腾（汽化）的条件；压缩机吸入的蒸汽经 过压缩，其温度、压力升高，创造了制冷剂蒸汽能在常温下被液化的条件；高温、高压蒸汽 排入冷凝器，在压力保持不变的情况下被冷却介质（空气）冷却，放出热量，温度降低，并 进一步凝结成液体，从冷凝器排出；高压制冷剂液体经过节流阀（或毛细管）时，因受阻而 使压力下降，导致部分制冷液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身温度也相应降低，成为低温 低压下的湿蒸汽（汽液混合蒸汽），进入蒸发器；在蒸发器中，制冷剂液体在压力不变的情况 下吸收被冷却介质（空气）的热量（即制取冷量）而汽化，形成的低温低压蒸汽又被压缩机 吸走，如此循环不已。 冰箱制冷原理简图 ? 系统零部件功能简介 1.压缩机——制冷系统的“心脏”,在制冷系统工作过程中吸入蒸发器内的低温、低压制冷剂 蒸汽,将制冷剂压缩成高温、高压蒸汽排入冷凝器。 1.蒸发器——吸收箱体内的热量，保持箱体内处于相对低温。 2.毛细管——起节流作用，控制制冷剂在管道内的流量,将高温高压的制冷剂液体变为低温低 压的液体。 3.冷凝器——将高温高压的制冷剂热量传递到空气中,冷却制冷剂。 4.过滤器——滤去系统内的水份与杂质，保证系统正常运行。 ?电冰箱制冷系统在运行过程中，制冷剂和冷冻油中过量的水分或管道中的脏物，都能使毛 细管堵塞，因此制冷剂由冷凝器进入毛细管之前要先经过干燥过滤器。 ?电冰箱干燥过滤器是直径为14~18mm，长度为100~150mm、壁厚约为1mm的紫铜管制成，在铜管的两端分别装有120目至180目的过滤网，滤网之间填充干燥剂，干燥剂早期采用氧化 铝、氧化钙、硅胶，目前都采用吸湿性强的“分子筛”。 ?分子筛是一种人造泡沸石，它的空间晶格的大小以分子直径0.1nm表示。当物质分子直径小于分子筛的空间直径时，就会被它吸附，若采用加热或抽真空时，又可使它从分子筛中脱 附，而不失去分子筛的空间晶格，因此可选用不同直径的分子筛来分选不同的分子直径的物 质。? ?分子筛的品种很多，不同品种的分子筛，其直径大小不同。在使用R12和R600a制冷剂时可选用4×10-10~5×10-10m的分子筛。因为R12的分子直径大于4×10-10m，R600a分子直径5.6×10-10m也大于4×10-10m，而水分子的直径在1.7×10-10~3.2×10-10m之间，因此选用4×10-10分子筛可以吸附制冷系统中的残留水分，而R12制冷剂不被吸附。分子筛在使用前要经过活化，4×10-10m型分子筛在大气压下，活化温度约为450~550?，活化时间看分子筛用量而定。经活化的分子筛应与空气隔绝，以免因吸附空气的水分而影响使用效果。 而对HFC-134a分子直径4.2×10-10m，系统则需配用吸水性较强、体积稍大、分子直径介于 HFC-134a与水之间的XH-7型（最大直径为3A）干燥过滤器。因两者所选用材料不同，放入 的重量也不同（XH-5型一般放分子筛5g，XH-7型一般放10g），R12和R600a系统可采用R134a干燥过滤器。?? ?如果系统内含有蜡或氯化石蜡等极压添加剂将对生产R134a压缩机是十分不利的，因为不论是哪一种添加剂,添加剂分子中必然含有极性基团和非极性基团,极性基团用来与金属等被润滑表面吸附,非极性基团则用来与基础油分子相结合。其中非极性基团一般是长链烷基,这 就意味着有与制冷剂R134a不相容的危险。因此应该严格控制并要避免采用氯系和蜡系极压 添加剂。 ?如果有任何不相容物质溶解在压缩机油里参与循环,就会在毛细管与蒸发器的接口的低温 条件下析出,不再与R134a和压缩机油相容,从而堵塞毛细管。目前已知的不相容物质大致有 如下几种:?矿物油;?石蜡及长链脂烷烃;?聚硅氧烷;?酰胺类化合物;?磷酸酯类化合物。还须控制的其它物质有:?氯化物;?强酸、强碱;?水分。? ? 主要零部件的检测方法-----压缩机 ? 过载保护器 ? 继电器 ? 温度控制器 ? 制冷剂简介 ? ???? R12, R22 目前已禁止使用 ?????R134a 日本和美国的无氟替? 代制冷剂 ???? R600a 我国最佳无氟替代制冷剂 ? 制冷剂及相关注意问题 ?R134a（又称四氟代乙烷）制冷剂取代了传统的CFC类制冷剂，对大气层中的臭氧破坏力(ODP) 低,温室效应(GWP)也较低。R134a与R600a、R12制冷剂热物性能特点对比如下表: 表1：三种制冷剂热物性能比较(指绝对压力) ? 制冷剂???????????????????? ??? ?R134a???????? R600a???????? R12 分子量 Kg/mol???????? ? 102.03??????? 58.12??????? 120.92 沸点 ????????????? ? ?????? ? -26.15??????? -11.76?????? -29.8 临界温度 ??????????? ??? 101.15??????? 134.70?????? 112.0 临界压力 KPa?????? ????? 4067????????? 3630.6?????? 4160 蒸发压力 KPa???????????? 114.8???????? 62.43??????? 130.5 冷凝压力 KPa???????????? 1470????????? 761.4??????? 1338 压力比?????????????????????????? 12.80???????? 12.19??????? 10.25 允许排气温度 ??????? ?118.9???????? 102.4??????? 127.3 单位质量制冷量kj/kg? 187.6???????? 335.8??????? 142.9 单位体积制冷量kj/m?? 3884.9????? ?487.4??????? 911.9? * * 由于R134a的分子有一定的化学极性,与许多化学物质不相容,因此需要对压缩机及系统内部 的各种化学物质进行控制。另外R134a的分子直径约为4.2埃,比水分子(3埃)大而比R12(4.4 埃)小，因此R134a制冷剂比R12制冷剂有更强的渗透趋势和亲水性。由于HFC-134a不溶于 传统的矿物油和烷基苯油，需采用新的酯类润滑油，脂类润滑油具有极强的吸水性。水解性 很强的脂类油与水反应生成酸，会腐蚀制冷管甚至压缩机，酸与脂类油混合又使脂类油分解 变质，形成恶性循环。压缩机冷冻油必须与制冷剂相溶，并且有良好的润滑性、密封性、低 温流动性及化学稳定性。由于HFC-134a压缩机一般采用与之相溶性较好的脂类或聚二醇（PAG） 油，与CFC-12压缩机所用的矿物油不同，不能互相替代，否则不仅不能满足压缩机的润滑要 求，而且还有可能凝固堵塞制冷系统，切忌混用。维修抽空时，真空泵必须更换为脂类冷冻 油的真空泵，若采用旧真空泵或利用报废的CFC-12电冰箱压缩机修复改制的抽空设备（冷冻 油为矿物油），必须用脂类油彻底清洗，并换上脂类油，同时更换连接软管、接头和密封圈等。 ?HFC-134a制冷剂不含氯原子，检漏时卤素检漏仪应改为电子检漏仪。如果用肥皂水检漏低 压，应在停机压力平衡后进行。制冷系统管道清洗时，均应使用不含氯的清洁剂清洗。??? R600a的安全性： ?在密闭容积中浓度达到1.85%-8.5%，且温度达到460度以上，有明火引燃时会发生爆炸（以 上三个要素缺一即不会发生爆炸) ?R600a比空气重，为保证浓度小于1.85%应注意通风 ?一般家用冰箱和冷柜等小型家用制冷器具的灌注量均在100克以下，对于消费者应是非常安全的。?? R600a制冷系统的维修 1.1、必须在排清制冷系统内制冷剂后，才可进行焊离、焊接等动火操作。 2.2、系统件的更换（这里指需排放出R600a的冰箱维修）必须在指定的维修场地进行，维修 场地要有通风设备及合适的消防器材。 3.3、排放制冷剂前，首先保证场地附近无火源，并在明显的地方挂出警告牌，表示正在进行 排放R600a操作。 4.4、把需要排放R600a的冰箱放在通风槽中间，每次放一台，把压缩机工艺管对着通风槽， 越靠近越好，把冷藏、冷冻室门打开5-10分钟，并取出冷冻冷藏室内的抽屉，确保蒸发器温 度和环境温度一致，然后用割管器割开工艺管，排放出R600a。? 5.5、待排放完R600a后，割开毛细管，用1.5MPa的氮气对着工艺管进行吹氮，时间30秒，然后等5分钟再用氮气吹30秒，然后进行维修，如果冰箱压缩机需要更换，则需在排放完 R600a后，用割管器割开排气管和回气管，用氮气将压缩机内残留的R600a吹出，然后拆下需要更换的压缩机，将压缩机各管口焊封好。 6.6、当制冷管道焊塞，出现制冷剂在某部位积存排放不出时，一定要用割管器割开管道，排 放R600a，绝对不能用焊枪焊开管道。 7.7、当制冷系统内R600a已排清后，可按需进行更换、焊接、检漏、抽真空等操作。 8.8、更换过滤器时，应将毛细管割去30mm左右，再插入过滤器，插入深度应为10～15mm。在将干燥过滤器放回过程中，要注意弯曲制冷管路时不能将管路压扁，否则，会影响流量， 从而影响制冷效果。? 9.9、充注制冷剂，由于R600a冰箱压缩机工作时，工艺管压力为负压，因此不能通过观察压 力表压力判断充注量是否足够。 （1）有电子称（精度为?1克）时，可用电子称称量充注，充注量为铭牌标示值。 （2）无电子称时，可按以下方法操作： A：制冷剂瓶瓶口朝上，气态充注。 B：先停机充注，至压力平衡 C：接通冰箱电源，令压缩机启动，此时由于压缩机的抽空作用，制冷剂继续进入冰箱，约十 五秒左右，关闭阀门，停止加制冷剂。?? d)D：试运行，二小时后观察： ?如符合： ?——冷藏室蒸发器均匀结霜，压缩机工作时霜实而不浮。 ?——回气管用手摸有微冷感。 ?——回气管无凝露及结霜现象。 ?此时冰箱正常，可按常规要求完成制冷性能及电气安全性能检测后，完成维修。 ?如出现： ?——冷藏室蒸发器结霜不均匀或结浮霜。 ?——回气管无冷感。 ?——出现此现象表示制冷剂不够，打开阀门补注（压缩机运行时）少量，重复a）点操作。? ?如出现：回气管过冷，出现凝露或结霜现象,表示制冷剂过多，关闭制冷剂阀门，拧开制冷 剂瓶与充注阀连接口，停机，拧开充注阀放掉少量制冷剂，重复D点操作。 ?R600a虽然充注量较R12少，但由于其比重也小，故从体积看，相同型号冰箱的充注量相 近，因此，其充注制冷剂手法与维修R12冰箱相近。 ?进行（2）点操作需要一定的经验积累 10.10、封工艺管，停机后（预防吸入空气），先用封口钳夹封工艺管，然后拧开接头，用手 测试无大漏后，用钳在离夹口30mm处夹紧工艺管，焊封。 11.11、检漏 。