沸腾换热(空调基础知识复习)

Posted 2023-05-31

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沸腾换热(空调基础知识复习)

空调即为“空气调节”的简称，（airconditioning）是指对一特定空间内空气的温度、湿度、空气流动速度、空气清洁度进行人工调节，以满足人体舒适和工艺生产过程。

用于实现空气调节的设备就称为“空气调节器”，在日常生活中，一般简称为“空调”。如我们平时所使用的空调就称为“房间空气调节器”。

在实现空气调节的目标时，自然就会伴随着空调器的制冷、制热、除湿、加湿、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：

制冷时，通过制冷剂或载冷剂将室内的热量转移到室外释放掉，从而使室内温度降低。

而制热的原理正好相反，通过制冷剂或载冷剂将室外的热量转移到室内释放掉，从而使室内温度升高。

1、空气调节的概念

空气调节是依靠人工技术手段，对某一特定空间内的空气的温度、湿度、流速、洁净度进行调节，达到并保持在人体舒适、健康的状态，或者所需要的工艺参数上。

2、空气的温度调节

一般来说，房间的温度：夏天保持在24℃-28℃，人体感觉比较舒适；冬天保持在18℃-22℃，人体感觉比较舒适。

3、空气的湿度调节

一般来说，房间空气的相对湿度保持在40%-60%，人体感觉比较舒适。

4、空气的流速调节

在房间温度相同的情况下，房间内的空气低速流动，会使人体感觉更凉爽

5、空气的洁净度调节

房间空气通过空调器的多层过滤网诸如空气过滤网、活性炭网、低温低吸附媒触媒网以及负离子装置、增氧装置等，滤去和清除掉空气中的灰尘、烟雾、细菌、甲醛、SO2 、H2S等，增加氧气，保持空气的优良品质，保证人体的健康。

6、空气的调节

房间空调器按照制冷（热）循环连续运转，将房间内（外）的热量，通过制冷（热）系统放热给室外（风）的空气，使房间空气保持在人们所需要的温度、湿度、空气流速、洁净度水平，或所需要的工艺参数上。

空调的结构：

控制对象和要求：舒适性空调、工业空调；

适用场合：家用、商用；

使用工况：（最高温度）：T1（43）、T2（35）、T3（52）；

结构形式：分体式：

室内：D吊顶、G挂壁、L落地、T天井、Q嵌入；室外：W；整体式：窗机、C穿墙式、移动式。

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；

其他：冷媒：R22、R410A、R407C

电源：100V/110V、220V、250V 、380V..

分体式空调器把空调器分成室内蒸发机组和室外压缩冷凝机组两部分，使用时由管路和线路连接为一体。

室内机组主要由遥控器、电动机、步进电动机、控制基板、室温传感器、管温传感器、接收显示板、贯流风扇、含油轴承、变压器、蒸发器、壳体等组成。

室外机组主要由电动机、压缩机、轴流风扇、四通阀、四通阀线圈、风机电容、过热保护器、冷凝器等组成。

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：

往复式；滚动转子式：单转子，双转子；涡旋式。

压缩机电机：直流、交流。

转子式压缩机：

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。

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。

直流压缩机的分类：

1、按照电机的定子绕线方式：（1）分布绕线；（2）集中绕线。

2、按照磁铁的材料分：（1）永磁体（NdFeB）；（2）铁氧体。

3、按照电机的转子磁铁的配置方式分：

(1）转子表面安装磁铁的电机（SPM）；

（2）转子内部安装磁铁的电机（IPM）。

分布绕线和集中绕线：

SPM和IPM：

压缩机常见故障及对策：

冷凝器、蒸发器：

冷凝器、蒸发器常见故障及对策：

节流装置：

（1）毛细管；（2）电子膨胀阀；（3）节流阀；（4）热力膨胀阀。

毛细管：内径0.6-2.0mm，外径2-3mm的紫铜管盘制而成。

毛细管的变化对系统的影响：

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：

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& D，则此时如果毛细管：

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，如果要使换热器发挥最大的换热效率，使用可以调节制冷剂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，由于其自身对流量的调节能力极小，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。

1、开环控制：其主要是在设计时根据不同的工况和频率，测试出相应的优化电子膨胀阀开度曲线，在实际控制时可按照经验曲线进行控制。

目前具体的控制有：拟合曲线开环控制、模糊开环控制等。

开环控制的优点就是控制比较简单，易于实现，但缺点精度差，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：闭环控制方案有很多，但从总的控制参数方面来看，目前主流的方案有两种：过热度控制和排气温度控制。变频空调在实际运行时可适时的根据其制冷系统的排气温度特性曲线和过热度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，前期设计中工作量相对较小，但控制算法比较复杂。

电子膨胀阀控制原理：

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：

1、电控驱动方面：一般电子膨胀阀的驱动电压为12V±10%。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。因此因先查驱动电压是否正常。

2、机械故障：此方面主要是变形、配合不当、磨损、杂质异物进入、润滑不好等导致步进机构卡住不动作。可采取敲击、升温等方式试探。

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。其相当于将毛细管、单向阀、过滤器集成于一体。

四通阀：

不同状态下四通阀内部流程图：

常见四通阀故障：

单向阀：

单向阀原理：

截止阀：

空气循环系统：

电气控制系统：压缩机电机，风扇电机，步进电机，过载保护器，智能童锁，启动继电器，温度传感器。

制冷剂特点：

1、什么叫制冷剂

在制冷系统中，完成制冷循环以实现制冷的工质，即为整个制冷系统运送能量的媒介。别名：雪种、冷媒、氟里昂。

2、制冷剂的最基本原理

就是利用制冷剂汽化时，在较低的环境温度下吸收大量的热量，以保持这一低温环境。制冷剂在制冷系统中循环流动，通过四个热力变化过程达到制冷的目的。

氟利昂是目前广泛使用的制冷剂，它是饱和碳氢化合物的总称。它的种类繁多，性质也各不相同，它们的共同点是微毒，无臭味，不燃烧，没有爆炸的危险，化学稳定性好，不与水反应，对金属无腐蚀作用。氟利昂中氯原子数在很大程度上影响它的热力性质，当氯原子越多时则标准沸点温度就越高。

制冷剂的技术参数：

R-22的标准沸点为-40.8℃，属中温制冷剂。当用水作冷却介质时，其冷凝压力一般应不超过1.53 MPa；当用风作冷却介质时，其冷凝压力一般应不超过2.16 MPa.R-22与润滑油是微溶解，在压缩机泵壳内和冷凝器内相互溶解，而在蒸发器分离，则其溶解随着温度的变化而变化。

R410A是由R32和R125两种工质按50％和50％的质量分数混合而成的HFCs类制冷剂。属近共沸混合物（假共沸），其热力性能接近单工质。同R22相比，R410A的冷凝压力增大近 50％，是一种高压制冷剂，需要提高系统耐压强度。由于R410A的高压连接管的螺纹和喇叭口形状、充注制冷剂嘴形状和真空泵连接管均需要改变或更换，维修用测量仪表和定量充注制冷剂设备也专用。R410A热力性能与HCFC-22（R22）最接近，在小型空调、中小型房间空调器中用得比较多。R410A之所以被称为环保制冷剂，是因为它对臭氧层的破坏很少。

R407C是由三种物质按比例：R32-23%：R125 -25%：R134A-52%混合而成的，是一种高压制冷剂。需要提高系统耐压强度。由于R407C的高压连接管的螺纹和喇叭口形状、充注制冷剂嘴形状和真空泵连接管均需要改变或更换，维修用测量仪表和定量充注制冷剂设备也专用。R407C热力性能与HCFC-22（R22）最接近，在小型空调、中小型房间空调器中用得比较多。

空调的制冷原理：

（1）制冷原理：逆卡诺循环

（2）管内换热：强迫对流换热（相变换热）；

冷凝器：凝结换热；蒸发器：沸腾换热。

（3）管外换热：强迫对流换热（风冷）；

两大循环系统：制冷剂循环系统，空气循环系统。

（4）能量原理：QC=QE+W。