冷卻設備

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更新時間: 2013-09-05

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  製冷設備是制冷機與使用冷量的設施結合在一起的裝置。設計和建造製冷裝置,是為了有效地使用冷量來冷藏食品或其他物品;在低溫下進行產品的性能試驗和科學研究試驗;在工業生產中實現某些冷卻過程,或者進行空氣調節。
  物品在冷卻或凍結時要放出一定的熱量,製冷裝置的圍護結構在使用時也會傳入一定的熱量。因此為保持製冷裝置中的低溫條件,就必須裝設制冷機,以便連續不斷地移去這些熱量,或者利用冰的熔化或乾冰的升華吸收這些熱量。
  在人工製冷開始發展以前,人類已經知道利用天然冰雪在簡易的設備中保持低溫條件,即利用天然冷源。在中國,約在3000年前已使用天然冰保藏食品,公元前七世紀《詩經》中就有關於採集、貯存和用天然冰冷藏食品的詩句。直到現代,人們仍然在應用冰、雪和地下水等天然冷源。
  用天然冰或人造冰冷卻的冷藏裝置,只能達到有限的低溫,技術條件和衛生條件較差,難以滿足多方面的要求。現代的製冷裝置都是應用制冷機來冷卻。
  製冷設備的冷卻方式有直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻是將制冷機的蒸發器裝設在製冷裝置的箱體或建築物內,利用製冷劑的蒸發直接冷卻其中的空氣,靠冷空氣冷卻需要冷卻的物體。這種冷卻方式的優點是冷卻速度快,傳熱溫差小,系統比較簡單,因而得到普遍應用。
  間接冷卻是靠制冷機蒸發器中製冷劑的蒸發,從而使載冷劑(例如鹽水)冷卻,再將載冷劑輸入製冷裝置的箱體或建築物內,通過換熱器冷卻其中的空氣。這種冷卻方式冷卻速度慢,總傳熱溫差大,系統也較複雜,故只用於較少的場合,如鹽水製冰和溫度要求恆定的冷庫等。
  按照冷卻目的和冷量利用方式的不同,製冷裝置大體可分為冷藏用製冷裝置、試驗用製冷裝置、生產用製冷裝置和空調用製冷裝置四類。
  冷藏用製冷裝置主要用於在低溫條件下貯藏或運輸食品和其他貨品,包括各種冰箱、冷庫、冷藏車、冷藏船和冷藏集裝箱等。
  冰箱又稱冷櫃,是一種小型整體式冷藏裝置,通常用金屬結構將制冷機與冷藏箱組成一體。冰箱按用途可分為家用冰箱、醫用冰箱、商店冰箱(冷櫃檯、冷廚窗等)和廚房冰箱等,其中以家用冰箱應用最廣。家用冰箱一般做成立式,有單門和雙門兩種型式。箱體由金屬外殼和塑料內膽組成,其間澆注有聚氨酯泡沫塑料,起絕熱保冷作用。箱門四周裝有磁性封條,閉合時起吸緊和密封作用。
  家用冰箱大多用壓縮式制冷機來冷卻,以氟利昂為製冷劑。蒸發器裝在冷藏室的上部,其中製冷劑的蒸發直接冷卻箱內空氣,形成一個低溫區,溫度可達-12~-15℃,用來製冰或貯存凍結食品。冷藏室的下部為高溫區,靠箱內空氣的自由對流來冷卻,溫度通常為0~8℃,用來貯存一般食品。壓縮機為全封閉型,裝在箱體的下方,冷凝器用銅管繞成,布置在箱體的背面。
  蒸發器內蒸發的氟利昂蒸氣,經壓縮機壓縮壓力升高后,進入冷凝器中冷凝成液體,再經毛細管節流降壓,又返回蒸發器中繼續蒸發製冷。有的家用冰箱也用吸收擴散式制冷機,稱為吸收式冰箱。此外還有用半導體製冷器的半導體冰箱,但耗電量大,很少應用。
  試驗用製冷裝置主要是用製冷方法模擬某種自然環境或生產過程中的低溫條件,以便進行產品、材料的性能試驗或科學研究試驗。試驗用製冷裝置按試驗對象和要求大體分為低溫試驗、氣候試驗和高空試驗三類。
  低溫試驗裝置只要求保持低溫(0℃以下至-120℃)條件,常用來研究生產中某些過程的進行方式和條件,或研究材料在低溫下的性能;氣候試驗裝置又稱人工氣候室,主要用於模擬地面氣候,用來檢驗某些機電產品對地面氣候的適應特性,或進行土壤學、植物學、農作物育種和材料性能等方面的試驗研究工作;高空試驗裝置主要是模擬高空氣象條件,主要用於供試驗航空儀器儀錶、飛機發動機和飛機上其他設備或組件的性能之用。
  生產用製冷裝置主要有製冰裝置、乾冰裝置、生產冰激淋和冷飲水的裝置,以及用於工業生產過程的其他裝置等。空調用製冷裝置主要是用於保持室內空氣的溫度、濕度為一定值的空氣調節設備和去濕機等。
  應用範圍:如電鍍設備廠 ,家用,醫用,工業,社會研究機構

1 冷卻設備 -製冷設備概述

  冷庫製冷設備是冷庫的心臟,非常重要,一個冷庫運行效果好壞最關鍵的條件是製冷設備。
  製冷設備的主體是制冷機,它有好多種,按製冷劑分有氨機和氟機兩種。而一些氟機是多種製冷劑通用的機型冷庫保溫板,先進的氟機多利用對環境影響小的製冷劑R22和其他新型製冷劑。氟機一般體積小、噪音小、安全可靠、自動化程度高、適用範圍廣冷庫保溫板,適於鄉村小型冷庫用。
  制冷機與冷凝器等設備組合在一起常稱作制冷機組,制冷機組有水冷機組和風冷機組之分。小型冷庫以風冷機組為首選形式,它有簡單、緊湊、易安裝、操作方便、附屬設備少等優點。
  制冷機組的制冷機是製冷設備的心臟,常見的壓縮式制冷機有開放式、半封閉式和全封閉式之分。全封閉式壓縮機體積小、噪音低、耗電少、高效節能。它是廣大鄉村小冷庫的首選機型冷庫保溫板,由全封閉式壓縮機為主組成的風冷式制冷機組,可以做成象分體空調那樣的形式,在牆壁上掛裝。

2 冷卻設備 -一般的製冷設備的工作原理

  製冷
  製冷從本質上講就是讓空氣中分子運動減慢,形象點說就是讓空氣冷卻。利用天然冰等自然源過渡到人工製冷,是製冷技術發展的初始級段。1777年,NairneE.Gerale的硫酸吸水製冰試驗;1810年,J.Leslie的硫酸-水吸收式製冰裝置;1859年,F.Carre製成氨-水吸收式制冷機,並與1860年申請專利。C.Munters和B.Von Plate製成氨-水-氫擴散式吸收式冰箱,與1920年取得專利。20世紀中期,電動機驅動的壓縮式制冷機在常規製冷領域佔領了統治地位。近30年,吸收式製冷和熱泵技術進入了蓬勃發展的階段。20世紀90年代歐共體joule計劃列入的對吸附式製冷的研究分析項目使得吸附式製冷研究達到了新的高潮。
  製冷系統由4個基本部分即壓縮機、冷凝器、節流部件、蒸發器組成。由銅管將四大件按一定順序連接成一個封閉系統,系統內充注一定量的製冷劑。一般的空調用製冷劑為氟里昂,以往通常採用的是R22,現在有些空調的氟里昂已經採用新型的環保型製冷劑R407。以上是蒸汽壓縮製冷系統。 以製冷為例,壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓的氟里昂氣體壓縮成高溫高壓的氟里昂氣體,然後流經熱力膨脹閥(毛細管),節流成低溫低壓的氟里昂汽液兩相物體,然後低溫低壓的氟里昂液體在蒸發器中吸收來自室內空氣的熱量,成為低溫低壓的氟里昂氣體,低溫低壓的氟里昂氣體又被壓縮機吸人。室內空氣經過蒸發器后,釋放了熱量,空氣溫度下降。如此壓縮-----冷凝----節流----蒸發反覆循環,製冷劑不斷帶走室內空氣的熱量,從而降低了房間的溫度。 制熱時,通過四通閥的切換,改變了製冷劑的流動方向,使室外熱交換器成為蒸發器,吸收了室外空氣的熱量,而室內的蒸發去成為冷凝器,將熱量散發在室內,達到制熱的目的。

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