國立台北科技大學 冷凍空調工程研究所 碩士在職專班

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1 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： / 日期：中華民國九十一年 一月十二 日

2 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

3 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？

4 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

5 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

6 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

7 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 + =

8 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

9 冷凍空調系統抽真空的重要性 冷凍系統內的水氣 腐蝕 + =

10 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 + =

11 冷凍空調系統抽真空的重要性 水的沸點溫度及相對壓力 + =

12 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。 + =

13 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 + =

14 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 + =

15 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 + =

16 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 + =

17 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。 + =

18 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。 + =

19 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。 + =

20 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。 + =

21 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。 + =

22 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 + =

23 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

24 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 + =

25 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。 + =

26 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。 + =

27 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 + =

28 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。 + =

29 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 + =

30 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

31 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
+ =

32 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 =

33 冷凍空調系統抽真空的重要性 抽真空示意圖 =

34 冷凍空調系統抽真空的重要性 液態冷媒泵浦 =

35 冷凍空調系統抽真空的重要性 油式真空泵 + =

36 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 + =

37 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 + =

38 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。 + =

39 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。 + =

40 冷凍空調系統抽真空的重要性 The End + =