國立台北科技大學 冷凍空調工程研究所 碩士在職專班 現代真空技術期末報告  冷凍空調系統抽真空的重要性 指導教授：鄭鴻斌 博士 學 生：研一 周依德 / 劉博文 學 號：90458522 / 90458523 日期：中華民國九十一年 一月十二 日

冷凍空調系統抽真空的重要性 內容 1、前言 2、冷凍系統內的水氣 3、如何選擇高真空泵 4、氣鎮裝置設計 5、氣鎮裝置原理 6、真空泵油的選用 7、影響泵在冷媒系統中除濕速率的因素 8、真空泵的選擇 9、如何計算真空度 10、結論

從事冷凍空調技術的人員最常被問及幾個問題： 冷凍空調系統抽真空的重要性 前言 從事冷凍空調技術的人員最常被問及幾個問題： 1.冷凍空調系統為何需要抽真空？ 2.須使用多大真空泵系統才能達到良好的真空效果？ 3.真空泵須抽多久，才算是真空且能確實完全去除 水氣？ 4.氣鎮裝置如何使用？其原理為何？

冷凍系統內的水氣 冷凍空調系統抽真空的重要性 冷媒系統中的水氣是受到直接及間接影響，導致許多的問題及抱怨產生的真正原因， 故知道此觀點及明瞭真正的原因均是等同重要的。以下將逐一介紹濕氣的形成及其影響。 1、水滴 頭號公敵

冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍系統內的水氣 2、濕氣轉為冰晶 水份 = 冰 和 腐蝕 = & 冰 冷媒 冰

冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍系統內的水氣 3、 濕氣造成腐蝕 腐蝕

冷凍系統內的水氣 冷凍空調系統抽真空的重要性 腐蝕 水份+ 冷媒 = 酸 4、濕氣混合冷媒形成酸 水份+ 熱 + 冷媒 = 更多的酸 + =

冷凍系統內的水氣 冷凍空調系統抽真空的重要性 腐蝕 5、濕氣加上熱，冷媒會形成更多酸 黃銅 鋼 銅 酸會侵蝕鐵及非鐵的金屬物質 + = 冷凍油 = 銅 + = +沉積物

冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍系統內的水氣 腐蝕 + =

冷凍系統內的水氣 冷凍空調系統抽真空的重要性 6、壓力與溫度對水沸點的影響 + = 惠特尼峰 在海平面 2.2 Miles (3.5Km) 處 P = 8.32 PSI (57.36Kpa) 水沸點 = 184°F (84.4oC) 蒸汽 排氣 在海平面0 Miles (0Km) 處 P = 14.7 PSI (100.1Kpa) 水沸點 = 212°F(100oC) 惠特尼峰 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 水的沸點溫度及相對壓力 + =

冷凍系統內的水氣 冷凍空調系統抽真空的重要性 有下列３種方法，可以利用沸騰的過程將水氣從冷 媒系統排出： １．將系統移到周圍溫度足夠以目前的壓力來沸騰水 的較高海拔處。 ２．將系統加熱以沸騰水氣 ３．使用高真空泵以降低壓力和水的蒸發。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵的型式有下列幾種： 如何選擇高真空泵 1、空氣壓縮機型 2、壓縮機型 壓縮機型的真空泵可以分為 往復式和迴轉式兩類 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 如何選擇高真空泵 吸氣過程 壓縮過程 過壓過程 排氣過程 迴轉式泵結構剖面圖 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 如何選擇高真空泵 依真空度來區分又可分 1、單段式真空泵 排氣 進氣 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 如何選擇高真空泵 2、多段式(兩段式)真空泵 + = 二段迴轉式泵剖面圖 典型迴轉式泵抽氣速率與壓力的關係 排氣 進氣 + =

氣鎮裝置設計 冷凍空調系統抽真空的重要性 油封式泵之使用上有三點注意事項： (1) 防止爆炸性蒸汽或氣體產生。 (1)  防止爆炸性蒸汽或氣體產生。 (2)  防止腐蝕性氣體對泵的傷害。 (3)  避免凝結性氣體在泵內凝結。 其中以第三項最常見，因此為避免蒸汽的凝結，通常三 種可行方式： (1)使用氣鎮裝置以增加蒸汽的允許量。 (2)提高泵的工作溫度，有些泵可達120℃，其對水蒸汽 的允許值比使用氣鎮裝置為佳。 (3)使用冷凝裝置(Condenser)或是以袪水器(Cold Trap)以 吸附或分離方式將凝結性氣體析出。 氣鎮裝置的目的為防止凝結性氣體在泵內凝結，使泵不但 可抽除 所謂的永久性氣體，同時可抽除凝結性氣體。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 泵在四種不同的抽氣狀況下的原理與其需要性。 氣鎮裝置原理 (1) 永久性氣體之抽氣 (1)    永久性氣體之抽氣 單獨永久性氣體之抽氣時，其過程可由下圖看出。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 氣鎮裝置原理 + = (2) 凝結性氣體之抽氣 因在一定溫度時，蒸汽只能被壓縮至飽和蒸汽壓，例如在70℃時，水的飽和蒸汽壓為234 Torr，大過此壓力即被凝結成為水。在含有水份的真空腔體，空氣很快會被抽出，而水氣則成為其中最主要的壓力來源。又因水份與真空泵混合後會形成乳液狀，使真空泵油失去潤滑功能，而油過濾器可能會因造成堵塞導致真空泵受損，故單獨抽凝結性氣體是不被允許的，必須使用氣鎮裝置。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 氣鎮裝置原理 (3) 使用氣鎮裝置抽除凝結性氣體 (3)  使用氣鎮裝置抽除凝結性氣體 假定真空腔體內僅有凝結性氣體時，必須使用氣鎮裝置，才可以迴轉式真空泵來抽氣，以下圖來說明其抽氣過程。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 氣鎮裝置原理 (4) 使用氣鎮裝置抽除凝結性氣體 可下圖 即在說明利用氣鎮裝置來抽氣的過程。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 氣鎮裝置原理 + = 簡單打個比方可以比較了解，想像它是一 條要把水分擰乾的濕毛巾，比喻成一台沒有附氣鎮閥口的高真空泵。從潮濕的冷媒系統抽出的水氣在真空泵內被壓縮，並凝結成液體。現在再想像同樣那條濕毛巾跟一條乾毛巾纏在一起擰乾，這就是氣鎮閥的作用。它可以讓帶有空氣的水氣流經泵跟相當乾燥的空氣混合，直到壓縮不會造成凝結的程度。 混合乾空氣與濕空氣 氣鎮閥 氣鎮閥 閥 濕 乾 閥 + =

不使用氣鎮裝置來抽除永久性氣體與蒸汽的過程 冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍系統內的水氣 不使用氣鎮閥的結果 即使是用最好的泵，也必須定期保養，而經常更換真空泵油是最重要的。而即使是附有氣鎮閥的泵，沒有一些水氣凝結跟油混合，也無法處理大量的水氣。如果讓水氣留在泵裡，那麼水氣會侵蝕金屬組件，會降低效率和甚或影響其功能。 + = 不使用氣鎮裝置來抽除永久性氣體與蒸汽的過程

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵油的選用 1、 真空泵油的功能及其作用如下： (1) 有助於真空泵內部各動件間的真空填封。 1、    真空泵油的功能及其作用如下： (1)    有助於真空泵內部各動件間的真空填封。 (2)    可作為真空泵內部的死角的填封 (3)    有助於真空泵內部各動件間的潤滑。 可排除真空泵內部各動件所產生的熱，有助於真空泵的冷卻作用濕氣加上熱，冷媒會形成更多酸 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵油的選用 真空泵油的基本條件： (1) 抽真空時儘可能抽低蒸汽壓以達到預期的終極壓力。     真空泵油的基本條件： (1)  抽真空時儘可能抽低蒸汽壓以達到預期的終極壓力。 (2)  需要有適當的黏滯性可得到良好的密封與潤滑效果。不同泵的形式設計，其驅動轉速、內部動件間隙及其工作溫度均會不同，故對於黏滯性亦不會相同。 (3)  需要有良好的抗乳化性，易使油及水份能夠分離。 (4)  需要良好的安定性，不易起化學變化使化合物生成。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵油的選用 真空泵油的一般性質： (1) 在20℃時的蒸汽壓需小於10-3 Torr 。     真空泵油的一般性質： (1)   在20℃時的蒸汽壓需小於10-3 Torr 。 (2)   其分子量在420~520之間。 (3)   20℃的黏滯性以SAE 10~30之間。 (4)   其流動點在-9~-18℃之間。 (5)   油中的化學添加物需有所選擇。 (6)   油中的含硫量必須小於1.5%以下。 下表 為一般商業用真空泵油的分類及其特性比較。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵油的選用 機械式泵用油之種類與性質 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 有幾個最重要的因素是： 1、系統本身的容積 2、系統內（可見及不可見）的水氣含量 3、目前的環境溫度 影響泵在冷媒系統中除濕速率的因素 有幾個最重要的因素是： 1、系統本身的容積 2、系統內（可見及不可見）的水氣含量 3、目前的環境溫度 4、系統內部的限制 5、系統和源自於真空之間的外部限制 6、以及幫浦的規格大小。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵的選擇 溫度與真空壓力的關係 臨界點 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵的選擇 P 臨界點 液相(水) 氣相 T 純水之壓力-溫度三相圖 水的三相點可下列P-T圖得到0℃時水的飽和蒸氣壓為4.579㎜Hg或 4.5Torr，每公斤水的蒸發熱為597.1kcal P 臨界點 固相 (冰) 液相(水) 氣相 T + = 純水之壓力-溫度三相圖

冷凍空調系統抽真空的重要性 真空泵的選擇 系統尺寸 最小能力 7 Tons 以下 1.0 CFM 7 - 10 Tons 1.5 CFM + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 如何計算真空度 標準布頓管式（Bourdon tube）複合壓力錶組 U型管水銀真空壓力計 電子電熱調節器之真空計 =

冷凍空調系統抽真空的重要性 抽真空示意圖 =

冷凍空調系統抽真空的重要性 液態冷媒泵浦 =

冷凍空調系統抽真空的重要性 油式真空泵 + =

掃盪抽真空法 冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍空調系統抽真空的重要性 目的 : 為了提高系統之真空乾度及縮短抽真空時間。 操作步驟 : 連接真空泵,冷媒瓶及系統高低壓側近接接頭。 關閉冷媒瓶閥,打開真空泵吸入閥,啟動真空泵,由高低壓兩側同時系統抽真空至75cmHg Vac以上之真空度。 關閉真空泵吸氣閥,停止真空泵,打開冷媒瓶閥,氣態冷媒由高壓側破空至低壓表指示0.5kg/cm2-g(7psig),停止充冷媒。 重覆上述步驟2~3操作。 掃盪抽真空法 + =

掃盪抽真空法 冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍空調系統抽真空的重要性 系統在靜止而且真空狀態下,由高壓側破空灌氣態冷媒,再由高低壓側同時灌充氣態冷媒至壓力平衡為止。 啟動壓縮機,繼續由低壓側補充氣態冷媒,至冷媒適量為止。 掃盪抽真空法 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍空調系統抽真空的重要性 抽真空除濕工作步驟如下 : 將真空泵接到冷媒灌注閥。 機體真空度抽到2mm-Hg 並記錄其讀數。 關閉冷媒灌注閥,停止真空泵。 待 24小時之後再記錄真空計讀數 ,洩漏小於1.2mm-Hg 則該機器氣密度就算合格。 不合乎標準時要重新查漏修漏,反覆以上步驟直到合乎標準為止。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 結論 冷媒系統抽真空除濕與否確實是影響主機的效率與壽命 ， 因此選擇適當的真空泵將直接影響冷凍空調主機工的作效率， 若是選擇不恰當而導致機器的損壞時 , 將會造成設備零件材料和人工費用無謂的浪費以，另外公司品牌形象亦將受累，故抽真空過程是不可不重視的重要技術。 + =

冷凍空調系統抽真空的重要性 The End + =