制冷技术基础知识问答

与润滑油的溶解度和R22相似。R114是全卤化乙烷衍生物，在大气中的寿命长达210~320年。⑥氟里昂134a（R134a） C2H2F4（四氯乙烷）：R134a的分子量102.3，在大气压力下的沸点是—26.25℃，凝固点—101℃，临界温度101.5℃，临界压力4.06MPa。R134a的热力性质与R12非常接近，对绝缘材料的腐蚀程度比R12还稳定，毒性级别与R12相同。但R134a难溶于油，因此采用R134a的制冷系统还需配用新型的润滑油。目前R134a已取代R12作为汽车空调中的制冷剂。R134a在大气中的寿命约8~11年。⑦氟里昂123（R123） CHCl2CF3（三氟二氯乙烷）：R123的分子量152.93，大气下压力沸点为27.61℃，凝固点—107℃，临界温度183.79℃，临界压力3.676MPa。R123的热力性质与R11很相似，但对金属的腐蚀性比R11大，毒性级别与尚待确定。R123在大气中的寿命约1~4年。⑧R13 CF3Cl R14 CF4：着两种物质都属于低温制冷剂，它们的沸点分别是—81.5℃和—128℃，性能稳定，微溶于水，不溶于油。

三、混合制冷剂：如①氟里昂502（R502）：R502是由质量百分比为48.8%的R22和51.2%的R115组成，属共沸制冷剂。与R22相比，压力稍高，在较低温度下制冷能力约大13%。在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下压缩比较小，压缩后的排气温度较低。采用单级蒸汽压缩式制冷时，蒸发温度可低达—55℃。 常用的载冷剂：

1.水：水可用作工作温度高于0℃的载冷剂。水的比热大，对流传热性能好，价格低廉。

2.盐水，一般由氯化钙(CaCl2)或氯化钠(NaCl)配制而成的水溶液：其可用于工作温度低于0℃的载冷剂，盐水浓度越大，其密度也越大，流动阻力也增大；同时，浓度增大，其比热减小，输送一定冷量所需盐水溶液的流量将增加，造成泵消耗的功率增大。因此，配制盐水溶液时，只要使其浓度所对应的凝固温度不低于系统可能出现的最低温度即可，一般使凝固温度比制冷剂的蒸发温度低5~8℃。盐水溶液对金属还具有腐蚀性，尤其是略带酸性并与空气相接触的盐水溶液，其腐蚀性更强。为了降低盐水对金属的腐蚀作用，可在盐水溶液中加入一定量的防腐剂；

3.有机载冷剂，主要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它们都是无色、无味、非电解性溶液。冰点都在0℃以下，对金属管道、容器无腐蚀作用。丙二醇是无毒的，可以与食品直接接触而不致污染。乙二醇略带毒性，但无危害，价格和粘度较丙二醇低。

3.什么叫CFC？对臭氧层有何作用？

答：把不含氢的氟利昂写成CFC，读作氯氟烃。

由于CFC化学性质稳定，在大气中的寿命可长达几十年甚至上百年，当CFC类物质在大气中扩散、上升到臭氧层时，在强烈的紫外线照射下才发生分解。分解时释放出的氯离子对O3有亲和作用，可与O3分子作用生成氧化氯分子和氧分子。氧化氯又能和大气中游离的氧原子作用，重新生成氯离子和氧分子，这样循环反应产生的氯离子就不断地破坏臭氧层。据测算，一个CFC分子分解生成的氯离子可以破坏近10万个臭氧分子。另外，CFC还会加剧温室效应。

4.《蒙特利尔仪定书》中规定哪些制冷剂要被禁用？

答：《蒙特利尔仪定书》中规定要被禁用的制冷剂有：CFC11、CFC12、CFC113、CFC114、CFC115。 第四章：冷凝器与蒸发器

1. 冷凝器与蒸发器和其它热工换热器相比，有何特点？ 答：1.制冷系统中的换热器工作温度、压力范围比较窄； 2.介质传热温差小，传热系数比较低，使传热面积大，造成了设备也比较庞大； 3.制冷换热器要与压缩机相匹配；

2.冷凝器/蒸发器有哪些形式？工作原理是什么？有何特点？ 答：根据冷却介质种类的不同，冷凝器可归纳为四大类：

⑴水冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种。 ⑵空气冷却式（又叫风冷式）：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流，也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。

⑶水—空气冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂同时受到水和空气的冷却，但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发，从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化潜热，空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少，对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。 ⑷蒸发—冷凝式：在这类冷凝器中系依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应去冷却传热间壁另一侧的制冷剂蒸汽，促使后者凝结液化。如复叠式制冷机中的蒸发—冷凝器即是。

蒸发器也是一种间壁式热交换设备。低温低压的液态制冷剂在传热壁的一侧气化吸热，从而使传热壁另一侧的介质被冷却。被冷却的介质通常是水或空气，为此蒸发器可分为两大类，即：1.冷却液体（水或盐水）的蒸发器，这种蒸发器又可分为卧式壳管式蒸发器（制冷剂在管外蒸发的为满液式，制冷剂在管内蒸发的称干式），和立管式冷水箱。2.冷却空气的蒸发器，这种蒸发器有可分为两大类，一类是空气做自然对流的蒸发排管，如广泛使用于冷库的墙排管、顶排管，一般是做成立管式、单排蛇管、双排蛇管、双排U形管或四排U形管式等型式；另一类是空气被强制流动的冷风机，冷库中使用的冷风机系做成箱体型式，空调中使用的通常系做成带肋片的管簇，在这种的冷却器中，制冷剂靠压差、液体的重力或液泵产生的压头在管内流动，因为被冷却的介质是空气，空气侧的放热系数很低，所以蒸发器的传热系数也很低。为了提高传热性能，往往是采取增大传热温差、传热管加肋片或增大空气流速等措施来达到目的。此外，还有冷却固体物料的接触式蒸发器。

3.有哪些冷凝器/蒸发器是氨系统和氟理昂系统专用的？

答：水冷却式冷凝器中的卧式壳管式（简称卧壳式）冷凝器可用于小型的氨制冷系统和氟利昂制冷系统，而可用于氨制冷系统和氟利昂制冷系统的蒸发器是满液式壳管蒸发器。

4.为什么小型制冷装置采用空冷式冷凝器？ 答：风冷式冷凝器和水冷式冷凝器相比较，唯一优点是可以不用水而使得冷却系统变得十分简单。但其初次投资和运行费均高于水冷式；在夏季室外气温比较高（30~35℃）时，冷凝温度将高达50℃，因此风冷式冷凝器只能用于氟利昂制冷系统，而且通常是应用于小型装置，用于供水不便或根本无法供水的场合，并且在全年运行的制冷装置中采用风冷式冷凝器，可以通过减少或停止风机运行等措施弥补由于气温过低而造成冷凝压力过低引起的膨胀阀前后压差不足，而致使蒸发器缺液。

5. 什么是计算传热平均温差？ 答：制冷剂和冷却介质分别通过冷凝器时都是变温过程。制冷剂一侧由高温的过热温度先降温到饱和温度（即冷凝温度），然后再降温到过冷状态的温度；冷却水一侧则由进水温度升高到出水温度，空气也一样。这样计算两者之间的传热平均温差就很复杂。考虑到制冷剂的放热主要是在中间的冷凝段，由饱和蒸汽凝结成饱和液体，而此时的温度是一定的，为了简化计算，把制冷剂的温度认定为冷凝温度，因此在计算传热平均温差时应用下面的公式：

式中 Δtmax——冷凝器中冷却介质进口处的最大端面温差（℃） Δtmin——冷却介质出口处的最小端面温差（℃） 6.分液器有什么作用？

答：分液器的主要作用是为了解决分液不均的问题。

7.如何强化冷凝器/蒸发器的传热？ 答：强化冷凝器中传热的关键是如何减小凝液液膜的厚度，以及加速凝液从传热面上脱离。主要措施有：

⒈改变传热表面的几何特征，增大散热面积； ⒉利用高速气流冲散凝液液膜；

⒊及时排除制冷系统中的不凝性气体； ⒋经常注意油分离器的工作情况；

⒌及时清除水垢，并且水流速度采用0.5~0.2m/s为宜。 强化蒸发器的传热措施有：

⒈蒸发产生的蒸汽应能够从传热表面上迅速脱离，并且尽量缩短其离开蒸发表面的距离是十分重要的。事实证明，壳管式和立管式蒸发器中，由于气泡生成后容易脱离，而且只有很短的路程即可排出蒸发器，同时，下层脱离上浮的气泡对上层的传热表面又有扰动作用，所以它们的换热性能都比较好。而蛇形管式的蒸发器则相反，其换热性能低下，在设计蛇形管的蒸发器时必须限制其长度不能太长。 ⒉在氨蒸发器中，传热面上的油膜热阻不可忽视，因此需要定期放油，还要从整体上改善制冷系统中的分油能力。

⒊适当提高被冷却介质的流速是提高被冷却介质一侧放热系数有效途径。另需注