冷卻循環水機工作原理和維修保養手冊

冷卻循環水機制冷系統原理圖：

三：冷卻循環水機原理介紹及各部件介紹

冷卻水循環機的工作原理是蒸氣壓縮式制冷，也即是利用液態制冷劑汽化時吸熱，蒸汽凝結時放熱的原理進行制冷的。在制冷技術中，蒸發是指液態制冷劑達到沸騰時變成氣態的過程。液態變成氣態必須從外界吸收熱能才能實現，因此是吸熱過程，液態制冷劑蒸發汽化時的溫度叫做蒸發溫度，凝結是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使蒸汽轉化為液態。

2-水冷式冷卻水循環機系統流程圖（圖1-風冷式冷卻水循環機是利用殼管蒸發器使水與冷媒進行熱交換，冷媒系統在吸收水中的熱負荷，使水降溫產生冷水后﹐通過壓縮機的作用使熱量帶到翅片式冷凝器，再由散熱風扇散失到外界的空氣中(風冷卻)；圖2-水冷式冷卻水循環機是利用殼管蒸發器使水與冷媒進行熱交換，冷媒系統在吸收水中的熱負荷，使水降溫產生冷水后﹐通過壓縮機的作用將熱量帶至殼管式冷凝器，由冷媒與水進行熱交換﹐使水吸收熱量后通過水管將熱量帶出外部的冷卻塔散失(水冷卻)）如圖，開始時由壓縮機吸入蒸發制冷后的低溫低壓制冷劑氣體，然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器；高壓高溫氣體經冷凝器冷卻后使氣體冷凝變為常溫高壓液體；當常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經節流成低溫低壓的濕蒸氣，流入殼管蒸發器，吸收蒸發器內的冷凍水的熱量使水溫度下降；蒸發后的制冷劑再吸回到壓縮機中，又重復下一個制冷循環，從而實現制冷目的。

3 部件構造

構成冷卻水循環機基本的制冷系統主要有四大部件：壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥。另外，為了改善制冷系統的性能，達到更好的使用性能，通常還有不少輔助器件：液體管路電磁閥、視液鏡、液體管道干燥過濾器、高低壓力控制器等。下面對冷卻水循環機的構造組成部件一一介紹：

1、壓縮機作用

  在冷卻水循環機系統中，壓縮機是保證制冷的動力為“心臟”，利用壓縮機增加系統內制冷劑的壓力，使制冷劑在制冷系統內循環，達到制冷目的。壓縮機按其結構分為三類：開啟式、半封閉式、全封閉式。在實驗室儀器設備中大部分冷凍用水0℃以上冷卻水循環機都是采用全封閉式壓縮機，冷凍用水0℃以下的低溫型都是采用半封閉式壓縮機(，而開啟式冷卻水循環機一般是用在制冷劑是氨的制冷系統中。全封閉制冷壓縮機是一種壓縮機與電動機一起，裝置在一個密閉鐵殼內形成的一個整體。從外表看只有壓縮機的吸排氣管接頭和電動機的導線；壓縮機殼分為上下兩部分，壓縮機和電動機裝入后，上下鐵殼用電焊焊接成一體。平時不能拆卸，因此機器使用可靠。在全封閉制冷壓縮機中，又有活塞型壓縮機和渦旋式壓縮機。全封閉渦旋式制冷壓縮機它的構造主要由下列各項組成：旋轉式進、出口閥門；壓力表接口；內置式過載保護；彈性機座；曲軸箱加熱器；內置式潤滑油泵。渦旋式制冷壓縮機的優點是：1結構簡單：壓縮機體僅需2個部件(動盤、定盤)就可代替活塞壓縮機中的15個部件；2高效：吸氣氣體和變換處理氣體是分離的，以減少吸氣和處理之間的熱傳遞，可以提高壓縮機的效率。渦旋壓縮過程和變換過程都是非常安靜的。

2、冷凝器作用

制冷系統的高溫高壓氟里昂從壓縮機出來后進入冷凝器中，向冷卻介質釋放出大量熱量，被冷卻液化。那么，冷凝器按其冷卻形式可分為三大類型：水冷式、風冷式、蒸發式及淋水式。水冷式：在水冷式冷凝器中，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻水可以一次流過，也可以循環使用。當使用循環水時，需要有冷卻水塔或冷水池。水冷冷凝器有殼管式、套管式、沉浸式等結構形式。水冷式冷卻水循環機用的冷凝器常用的是殼管式冷凝器，外殼采用5mm以上厚度之鋼管制成，經防銹處理，耐壓20Kg/平方厘米。熱交換管采用高效率之高效無縫紫銅管，耐壓10Kg/平方厘米，兩端蓋可互換以變更接水管方向，水管流程多回路，各臺冷凝器者與壓縮機容量互相配合，其總熱傳導系數應能容許0.00005Kcal/h.平方厘米℃-1結垢因子，冷凝器水壓降不超過6.5mAq，直通式水管易清洗維護保養。2-2、風冷式：在風冷式冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。它的結構形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側的傳熱面積，同時采用通風機來加速空氣流動，使空氣強制對流以增加散熱效果。2-3、蒸發式及淋水式：在這類冷凝器中，制冷劑在管內冷凝，管外同時受到水及空氣的冷卻。

3、蒸發器作用

當制冷系統的氟里昂液態進入膨脹閥節流后送入蒸發器，屬于汽化過程，這時候需要吸收大量熱量，使被冷卻的價質溫度逐步降低，以達到制冷降溫的效果。那么，按其被冷卻的介質種類可分為冷卻液體（水）的蒸發器(干式蒸發器)和冷卻空氣用的蒸發器(表冷式蒸發器)這兩大類。在這里主要介紹的是冷卻水循環機制冷系統中所使用的蒸發器，一般是為干式殼管式蒸發器。如圖，冷媒于熱交換管內蒸發，水在殼管側流動，為增加熱交換效率，于殼管側設2mm厚擋水板，使水左右往復流動，達到冰鹵水產生之目的，容器外殼采用6mm厚度以上之鋼管制成，可耐壓10Kg/平方厘米，外部以PE發泡板保溫。熱交換管采用高效無縫紫銅管，經壓花工藝加工成內螺紋肋管，使其傳熱面積增加，并提高了傳熱效能，耐壓20Kg/平方厘米；端板制作結構堅實，熱交換管與端板為脹管式結合，并在端蓋內加隔板使冷媒分成多路流動，以保持冷凍油回流，冷媒液管及低壓管均以工作閥連接，其總熱傳導系數應能容許0.086M2℃/KW結垢因子，經蒸發器之水壓降不超過6.5mAq。

4、熱力膨脹閥作用

在冷卻水循環機的制冷劑系統流程圖中，我們發現冷凝器出口與蒸發器的入口之間有一個很小的部件叫作熱力膨脹閥，它是一個節流降壓的部件，使制冷劑的冷凝壓力調降為蒸發壓力，所以它在制冷系統中的作用*，它與制冷壓縮機、蒸發器、冷凝器、并稱為制冷系統四大部件。4-1、熱力膨脹閥的結構膨脹閥的頂部由密封箱蓋波紋薄膜感溫包和毛細管組成一個密閉容器，里面灌注氟里昂，成為感應機構，感應機構內灌注的制冷劑可以與制冷系統的相同，也可以不同，比如制冷系統用的是F—22，感溫包可灌注F—12或F—22，感溫包用來感受蒸發器出口的過熱蒸汽溫度，毛細管作為密封箱與感溫包的連接管，傳遞壓力作用在膜片上，波膜片是由一塊0.2mm左右的薄合金片沖壓成形，斷面是波浪形的。受力后彈性形變性能很好，調節桿是用來調整膨脹閥門的開啟過熱度，在調試過程中用它來調節彈簧的彈力，調節桿向里旋時，彈簧壓緊，調節桿向外旋時，彈簧放松，傳動桿頂在閥針座與傳動盤之間傳遞壓力，閥針座上裝有閥針，用來開大或關小閥孔。4-2、熱力膨脹閥的工作原理膨脹閥通過感溫包感受蒸發器出口端過熱度的變化，導致感溫系統內(感溫系統是由感溫包、毛細管、傳動膜片和傳動波紋管這幾種互相連通的零件所構成的密閉系統)充注物質產生壓力變化、并作用于傳動膜片上．促使膜片形成上下位移，再通過傳動片將此力傳遞給傳動桿而推動閥針上下移動，使閥門關小或開大，起到降壓節流作用和自動調節蒸發器的制冷劑供給量并保持蒸發器出口端具有一定過熱度，得以保證蒸發器傳熱面積的充分利用，以及減少液擊沖缸現象的發生。4-3、膨脹閥的種類(內平衡、外平衡)作用于熱力膨脹閥體內傳動膜片下部的壓力為節流后的蒸發壓力(這一壓力通過傳動桿和傳動片的縫隙而進入膜片下部分空間)這種結構稱為內平衡式膨脹閥。作用于熱力膨脹閥體內傳動膜片下部的壓力不是節流后的蒸發壓力，而是通過外接平衡管將蒸發器出口端的壓力引入傳動膜片下部空間結構的閥門、稱為外平衡式熱力膨脹閥。與內平衡式膨脹閥相比，外平衡式熱力膨脹閥的過熱度要小得多，所以采用外平衡式熱力膨脹閥時，能充分發揮蒸發器的傳熱面積的作用和提高制冷裝置的效果，在蒸發器阻力較小、壓力損失不大的情況下，可選用內平衡式熱力膨脹閥；當蒸發阻力較大，壓力損失比較大或具有液體分配器時，應選用外平衡式熱力膨脹閥。采用分配器的，一般都選用外平衡膨脹閥。在制冷設備的冷卻水循環機中通常采用外平衡式熱力膨脹閥。