电冰箱空调器设备原理与维修.ppt
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1、电冰箱、空调器设备原理与维修,模块一 制冷基础知识,项目一 热学知识,1.温度和温标 温度是表示物体冷热程度的物理量,是物体内部分子热运动的平均动能的标志。 温标是测量温度的标尺。 国际单位制中采用热力学温标,用T表示,单位为K;常用的还有摄氏温标,用t表示,单位为摄氏度()。它们的换算关系为,T(K)=t()+273.15 2.显热和潜热 一般来讲,物质在加热或冷却过程中,其温度要发生变化,否则物质的状态将发生改变。 物质在加热或冷却过程中,仅仅发生温度的升高或降低,而状态并没有改变时,它所吸收或放出的热量称为显热。显热可以用温度计来测量,它是人们可感觉得到的热,所以又称为可感热。,例如,将
2、1kg水从20加热到90,水吸收了293kJ的热量,在这一加热过程中,水吸热后温度升高了,但它的状态没有变化,仍为液态水,它所吸收的这部分热量称为显热。 物质在加热或冷却过程中,只改变状态而温度不发生变化,所吸收或放出的热量称为该物质的潜热。潜热无法用温度计测量出来,也无法感觉到,但它可以计算出来。由于物质状态变化的种类不同,故潜热的种类也不同。,显然,同一物质在相同条件下的凝固潜热与熔解潜热是相等的。 3.压力 在物理学上,垂直作用在单位面积上的力称为压强,而在工程学上则称为压力。 根据定义,压力的计算公式为 p=FA 式中,F表示垂直作用在物体表面上的力;A表示受力面积。,压力(压强)用符
3、号p表示,单位是帕斯卡,简称帕(Pa)。在制冷技术中,由于 Pa太小,通常采用兆帕(MPa)为单位,换算关系为 1MPa=106Pa 4.绝对压力和表压力 由于测量压力的基准不同,所以压力有绝对压力和表压力两种表示方法。绝对压力是作用在单位面积上的压力的绝对值,而表压力是指压力表上的,读数。以绝对零压力线 (绝对真空)为测量基点测得的压力即为绝对压力,用符号pa表示;以1个标准大气压为测量基点测得的压力为表压力,用符号pq表示。当绝对压力等于当地大气压力时,压力表的读数为零。如果以B表示当地大气压力,则pa 、 pq与B的关系为 pa = pq +B 即绝对压力等于表压力与大气压力之和,而表压
4、力等于绝对压力与大气压力之差。,5.真空度 真空是指单位体积中气体分子的数目减少到其压力低于标准大气压的气体状态。 测量真空度的仪器很多,在制冷设备修理中常用U形管真空计和真空压力表。 6.制冷量 制冷量是指制冷机单位时间内从被冷却物或空间转移的热量。制冷量是用,来描述制冷机或制冷系统制冷能力大小的参数,一般用符号Q0、q0表示。 制冷量的国际标准单位为W,kW,公制单位为千卡/小时(kcal/h),英制单位为 英热/小时(Btu/h)。 有关制冷量的单位换算关系为1W=0.86kcal/h 1kW=860kcal/h 1W=3.412Btu/h 1Btu/h=0.252kcal/h,项目二
5、制冷剂及其特性,制冷剂又称制冷工质,它是一种在制冷循环过程中,利用液体汽化吸收热量,又在外功的作用下,把气体液化放出的热量传给周围介质的物质。制冷剂应具备的基本特性是: 易凝结,冷凝压力不要太高;标准大气压下,汽化温度较低,单位体积制冷量大,汽化潜热大;无毒、不燃烧、不爆炸、,无腐蚀,且价格低廉等。 国际上普遍用字母R和一组数字及字母作为制冷剂的代号,如氨用R717表示、氟利昂12用R12表示、氟利昂134a用R134a表示。 1.对制冷剂的要求 (1)热力学方面的要求 在标准大气压下,制冷剂的蒸发温度要足够低,以利于汽化吸热。, 临界温度要高,在常温或普通低温范围内能够冷凝液化。 在低温下工
6、作,蒸发器中制冷剂的压力最好接近或稍高于大气压力,以防止系统外部的空气或水分渗入系统内。 在常温下,冷凝压力不宜过高(小于1.5MPa),以减少制冷设备承受的压力,降低对设备制造材料的强度要求和制造成本,减少渗漏的可能性和密封的困难。 制冷剂单位容积的制冷能力应尽可能大, 以便提高制冷效率,减小制冷剂的循环量,,从而相应地缩小设备的尺寸。 应有较高的导热系数和放热系数,以提高热变换器(蒸发器和冷凝器)的工作效率,减小热交换器的尺寸,提高传热效率。 (2) 物理、化学方面的要求 化学稳定性好,在高温条件下不易分解、燃烧,无爆炸危险。 黏度和密度应小,以减少制冷剂在系统中流动时的阻力,从而减少压缩
7、机的耗功量和缩小流通管径。 对金属和其他材料无腐蚀性和侵蚀作用。, 与水有较大的亲和力,以避免由于系统中残存微量的水分,导致系统冰堵的现象。 制冷剂与润滑油混合,而不损害其制冷效果,并有助于压缩机件的润滑。 对机器缝隙的渗透能力应低,且在发生渗漏时容易查出。 (3) 生理学和其他方面的要求 对人的生命和健康不应有危害性,即不应有毒性、窒息性及刺激性作用;与食物也不应有反应。 应符合环境要求,尽量减少对大气臭氧层破坏作用;应价格低廉,容易买到。,2.制冷剂的分类 目前使用的制冷剂按化学成分和组成来分,可分为四类: (1) 无机化合物制冷剂 它是较早采用的天然制冷剂,如氨、二氧化碳、水等。它们的代
8、号用字母R和3个数字表示: 第1个数字7表示无机化合物,其余2个数字表示该物质分子量的整数。例如,氨的代号为R717,二氧化碳的代号为R744,水的代号为R718。,(2) 碳氢化合物(烃类)制冷剂 碳氢化合物制冷剂有烷烃类制冷剂(甲烷、乙烷)、链烯烃类制冷剂(乙烯、丙烯)等。从经济观点来看,它们是出色的制冷剂,但易燃,安全性很差,常用于石油化学工业。 (3) 卤碳化合物(氟利昂)制冷剂 氟利昂是饱和碳氢化合物的人工卤素(主要是氟、氯、溴)衍生物的总称。目前用作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物,它们是目前制冷装置使用的主要制冷工质。,为了方便地判别出氟利昂对大气臭氧层的破坏能力,根据氟利昂分子
9、中含氯、氟、氢原子数的情况,将它们分为以下3类: 卤代烃类(符号表示为CFCs类) 氟烃类(符号表示为HCFCs类) 碳氢化合物(烷烃类) 以上3类制冷剂均属于单一物质组成的纯质制冷剂。 (4) 混合制冷剂 由两种或两种以上工质混合组成的制冷工质叫混合制冷剂。,其中,各组成成分的沸点相同或近似相同的叫做共沸混合物,如R500、R501、R502、R503等; 各组成成分沸点相差较大的叫做非共沸混合物,如R401a、R407c、R410a等。 制冷剂根据冷凝压力及其在标准大气压(0.1MPa)下的蒸发温度不同,又可简单分为3类: 高温制冷剂 中温制冷剂, 低温制冷剂 3.常用制冷剂的性质 (1)
10、 R12 (CCl2F2,二氟二氯甲烷) (2) R22(CHClF2,二氟一氯甲烷) (3) R134a(CH2FCF3,四氟乙烷) R134a与R12有着较相似的热物理性质,其主要性能的对比情况见表 1-1。 (4) R717(NH3,氨) 4.制冷剂的替代 目前制冷剂的替代趋势,如表1-2所示。,表1-2 目前制冷剂的替代趋势,5.使用制冷剂时,应注意的事项 制冷剂属于化学制品,在常温下呈压缩气体状态或液态,盛放在耐压容器中,在保管和使用中要注意安全,并应注意以下几点。 所用的容器(钢瓶)必须经过耐压试验,并进行干燥及真空处理。R12、R22、 R502用低压钢瓶,水压试验压力为6MPa
11、;R13用高压钢瓶,水压试验压力为20MPa。 钢瓶应存放在阴凉处,避免阳光直晒,防止靠近高温。在搬运中禁止敲击,以防爆炸,应轻拿轻放。, 充加制冷剂时,应远离火源。不得随意向室内排放,尤其室内有明火时,氯氟烃遇火会产生光气而使人中毒,可用60水或热布贴敷,严禁明火加热。 要采取劳动保护措施,如戴手套、眼镜,以防冻伤。 瓶外应有明显的品名、数量、质量卡片,以防弄错。 钢瓶阀门绝对不应有慢性泄漏,应定期对阀门进行泄漏试验。 室内应保证空气流通,装有通风设备。一旦发生制冷剂泄漏,应立即通风排除。,项目三 制冷原理,制冷是使某一空间内物体的温度低于周围环境的温度,并维持这个低温的过程。 1.热力学基
12、本定律 (1) 热力学第一定律 (2) 热力学第二定律 2.物质的3种状态,自然界的物质有3种状态,即固态、液态和气态。 3.液体的汽化和气体的液化 (1) 液体的汽化 (2) 气体的液化(冷凝) 4.制冷原理 制冷的途径有天然制冷和人工制冷两种。 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、节流阀(或称膨胀阀)和蒸发器四大部件组成,它们之间用管道连接,形成一个封闭系统,其内充灌适量的制冷剂,如图1-1所示。,图1-1 单级压缩制冷工作原理,小 结,本模块主要介绍了制冷的基础知识。 1. 物体的温度是表征物体冷热程度的物理量。 2. 垂直作用在单位面积上的力在物量学上称为压强,而在工程上称为压力。
13、 3. 制冷是使某一空间内物体的温度低于周围环境的温度,并维持这个低温的过程。制冷的途径有天然制冷和人工制冷两种。天然冷源有天然冰、深井水和地道风等。 4. 人工制冷是利用压缩机做功,通过制冷剂的循环作用,不断地摄取低温物体 (被冷却物体)的热量传递给高温物体(冷却介质)的过程。 5. 人工制冷的方法有蒸气制冷、气体绝热膨胀制冷、绝热去磁制冷、半导体制冷等几种。 6. 在制冷系统中循环的工作物质,又叫制冷剂。常用的制冷剂有氨、R12、 R22、R134a等。,模块二 电冰箱的构造和工作原理,项目一 电冰箱概述 电冰箱是一个习惯的称呼,它可泛指以人工方法获得低温,供储存食物、药品的冷藏与冷冻器具
14、。一般来说,它是家庭、商业,以及医疗卫生和科研上使用的各种类型、性能和用途的冷藏箱(柜)和冷冻箱(柜)的总称。,本书所指的电冰箱,是以电能作为原动力,通过不同的制冷机械,而使箱内保持低温的器具。,活动一 电冰箱的分类 按用途分 (1) 冷藏电冰箱 (2) 冷冻电冰箱 (3) 冷藏冷冻电冰箱,2. 按箱门形式结构分 (1) 单门电冰箱 (2) 双门电冰箱 (3) 多门电冰箱。多门电冰箱中还有新出的对开门电冰箱。 3. 按箱内冷却方式分 (1) 直冷式电冰箱 (2) 间冷式电冰箱,4. 按冷冻室内的温度分 表2-1 冷冻室的星级规定,* * *,5. 按制冷原理分 按制冷原理的不同,可分为蒸发沸腾
15、制冷的压缩式电冰箱、吸收扩散制冷的吸收式电冰箱和半导体制冷的半导体式电冰箱。,活动二 电冰箱的型号表示方法及其含义 根据国家标准GB 8059-1995规定,我国家用电冰箱的型号表示方法及其含义如下: 所谓“有效容积”,是指电冰箱关上箱门后其内壁所包括的可供储藏物品的空间,其单位为L(升)。,例如,BC150表示有效容积为150L的家用冷藏箱;BCD158A表示有效容积为158L、第一次改进设计的家用冷藏冷冻箱;BCD146W表示有效容积为146L的无霜式家用冷藏冷冻箱。,活动三 电冰箱的主要技术指标,1. 储藏温度 2. 冷却速度 3. 制冷能力 4. 箱体绝热性能 5. 化霜性能 6. 耗
16、电量,7. 门封气密性 8. 制冷系统密封性能 9. 噪声和振动 10. 绝缘电阻和耐电压性 11. 外观,活动四 电冰箱的基本组成,电冰箱应具有制冷、保温和控温三项基本功能,使箱内空间形成冷藏、冷冻所需要的低温环境,尽可能减少外界热量的传入,维持箱内的低温环境并控制箱内温度在一定范围内。 为实现这三项基本功能,电动机压缩式电冰箱主要由箱体、制冷系统和控制系统三部分组成。其中箱体是结构,组成部件,制冷系统是电冰箱的心脏部件,控制系统是电冰箱的指挥部件。双门直冷式电冰箱的结构,如图2-3所示。,1. 箱体 2. 制冷系统 3. 控制系统,项目二 压缩式电冰箱的箱体,电冰箱的箱体是电冰箱的基础结构
17、。箱体结构形式直接影响着电冰箱的使用性能、耐久性和经济性。箱体的质量,在一定程度上标志着电冰箱的质量。,活动一 箱体的组成,电冰箱的箱体由壳体、箱门、台面及其他一些必要附件组成。壳体和箱门形成一个能存放物品的密闭容器,台面主要起装饰和保护作用。箱体首先要有长时间的保冷作用,其次是美观、平整、光洁。,1. 壳体 壳体包括外壳、内胆和隔热材料三部分。 2. 箱门 箱门由门体和磁性门封条两部分组成。 3. 台面(箱顶) 4. 箱内附件 箱内附件包括搁架、果菜盒、制冰盒、接水盒、玻璃盖板等。,活动二 箱体的结构形式,1. 单门单温电冰箱的箱体 2. 双门双温电冰箱的箱体 (1) 直冷式双门双温电冰箱的
18、箱体 (2) 间冷式双门电冰箱的箱体 (3) 具有3个蒸发器的三门三温电冰箱的箱体,项目三 压缩式电冰箱的制冷系统,活动一 压缩式电冰箱制冷系统的工作原理 典型的压缩式电冰箱制冷系统,如图2-9所示。,活动二 压缩式电冰箱制冷系统的部件,1. 全封闭制冷压缩机 2. 冷凝器 自然对流式冷凝器的常见结构,按其传热面的形状不同,有百叶窗式、钢丝管式和平板式3种;强制对流式冷凝器的结构有翅片管式和卷板式两种。 百叶窗式冷凝器,(2) 钢丝管式冷凝器 (3) 平板式冷凝器 (4) 翅片管式冷凝器 (5) 卷板式冷凝器 3. 毛细管 4. 干燥过滤器 5. 蒸发器 电冰箱的蒸发器按空气循环对流方式的不同
19、,分为自然对流式和强制对流式两种;,按传热面的结构形状及其加工方法不同,可分为: (1) 管板式蒸发器 (2) 铝复合板式蒸发器 铅锌铝复合板吹胀蒸发器。 铝板印刷管路吹胀蒸发器。 (3) 单脊翅片管式蒸发器 (4) 翅片盘管式蒸发器,活动三 家用电冰箱制冷系统的几种结构形式,近年来,国内外市场上电冰箱种类甚多,制冷系统的形式也有所不同,通常有如下几类。 直冷式单门电冰箱的制冷系统 2. 直冷式双门双温电冰箱的单毛细管制冷系统,3. 直冷式双门双温电冰箱的双毛细管制冷系统 4. 间冷式双门双温电冰箱的制冷系统,项目四 压缩式电冰箱的电气控制系统,电冰箱控制系统的主要作用,是根据使用要求,自动控
20、制制冷机的启动、运行和停止,调节制冷剂的流量,并对制冷机及其电气设备执行自动保护,以防止发生事故。此外,还可实现最佳控制,降低能耗,以提高制冷机运行的经济性。,活动一 电冰箱的电动机,电冰箱的主要驱动部分是压缩机,而电动机又是压缩机的原动力。电动机使电能转换成机械能,带动压缩机活塞将低温、低压制冷剂蒸气压缩后变为高温、高压的过热蒸气,从而建立起使制冷剂液化的条件。,活动二 启动继电器,目前,家用电冰箱常用的启动继电器包括: 1. 重锤式启动继电器 2. PTC启动继电器 电阻与温度的关系曲线如图2-26所示。,目前电冰箱上普遍使用的PTC启动器的主要性能参数如下: 电阻值(25)R=(224.
21、4); 瓷片耐压(最大)U耐=300V; 最大承受电流Imax=7A8A; 工作电流I=10mA 12mA。,活动三 热保护装置,电冰箱上的热保护装置按其用途和安装位置分为3种结构形式: 1. 热保护过载继电器 2. 双金属化霜温控器 3. 温度熔断器,对各种热保护装置,可用万用表检测,正常时,其两端的直流电阻阻值应为0 。 目前,家用电冰箱的热保护装置广泛使用组合式启动继电器。这种热保护启动继电器,是把启动器、过载保护器分别装配后,再组装在一起。两种组合式启动继电器如图 2-33和图2-34所示,它们的热保护装置都采用碟形热控过电流、过载保护器;所不同的是, 前者采用重锤式启动器,后者采用P
22、TC继电器。 组合式启动继电器具有结构简单、安装方便、性能可靠、体积小等优点。,活动四 温度控制器,为了维持食品的冷藏温度和节约电能,需要对电冰箱内部的温度进行控制和调节,这种调节装置就是温度控制器,简称温控器。 1. 普通型温控器 2. 风门型温控器,活动五 化霜控制器,1. 人工化霜 2. 半自动化霜 3. 全自动化霜 全自动化霜是指电冰箱在化霜过程中,不需要任何按钮或开关,就能自动完成一系列的化霜操作。全自动化霜装置有3种。,(1) 基本自动化霜装置 (2) 积算式自动化霜装置 (3) 全自动化霜装置,活动六 加热防冻与门口防露装置,1. 加热防冻装置 2. 箱体门口表面防露装置 常见的
23、防露装置有以下两种形式。 (1) 电热防露装置 (2) 高压管防露装置,活动七 箱内风扇电动机机组及照明灯,1. 风扇电动机机组 2. 箱内照明灯,活动八 家用电冰箱的典型电路,1. 直冷式单门电冰箱电路 (1) 具有过电流过温升保护装置的电路 (2) 具有PTC元件和内埋式保护继电器的电路 (3) 具有全自动化霜控制的电路 2. 直冷式双门电冰箱电路 (1) 直冷式双门电冰箱电路之一,(2) 直冷式双门电冰箱电路之二 3. 间冷式双门电冰箱电路 (1) 压缩机控制电路 (2) 自动化霜控制电路 (3) 风扇控制电路 (4) 照明控制电路,4. 电子温控电路 (1) 直流电源电路 (2) 驱动
24、电路 (3) 压缩机开、停机控制电路 (4) 化霜电路,小 结,本模块主要介绍了家用电冰箱的基本知识、压缩式电冰箱的基本结构及工作原理,现归纳如下。 1. 电冰箱是各种类型、性能和用途的冷藏箱和冷冻的总称。它可泛指能冷藏、冷冻食物,并以电能作为原动力的器具。 电冰箱的种类繁多,可以从不同的角度对它们进行分类。如按其用途不同,可分为冷藏式、冷冻式和冷藏冷冻电冰箱;按箱门形式结构不同,可分为单门、双门、多门等;按箱内冷却方式不同,可分为直冷式(自然对流式)和间冷式(强制对流式);按冷冻室是否结霜,可分为有霜冰箱(人工除霜)与无霜冰箱(全自动除霜);按制冷原理不同,可分压缩式、吸收式和半导体式;按箱
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