制冷方案的制定

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1、制冷工艺设计2.1 刘乐 山东商业职业技术学院 2019年10月17日星期四 19:32,第二章 冷库制冷方案的确定,2-1 压缩级数的确定 一、单级蒸汽压缩式制冷系统的基本构成,1.制冷量表达式； 2.压缩功表达式；3.冷凝负荷表达式； 4.上面三者关系？ 5.同一台压缩机蒸发温度降低，制冷量如何变化？功率如何变化？下页图,4,4,图4-13p91 8AS-12.5压缩机性能曲线图,确定系统压缩级数的主要依据是压力比，即一定工况下系统冷凝压力与蒸发压力的比值。 氨系统压力比小于或等于8时，采用单级压缩；大于8时，采用双级压缩 氟系统当压力比小于或等于10时，采用单级压缩；当压力比大于10时，

2、采用双级压缩。 对一些小型冷库，当冻结量小而又不连续生产时，按照冷凝压力和蒸发压力比值来确定应是双级压缩，可压力比大于8的运转时间所占比例很小，仍可确定为单级压缩形式这样不仅简化了系统，又方便操作管理，降低冷库造价。,二、双级蒸汽压缩式制冷系统的基本构成,*1.各点制冷剂状态？2.中间冷却器共有几个接口？,三、单双级综合制冷系统的基本构成,四、带有中间负荷的双级压缩制冷循环,这是一种国外应用很普遍的制冷方式，很有特点，国内应用较少。,图2-5带有中间负荷的双级压缩制冷循环原理图 图2-6带有中间负荷的双 1-低压压缩机；2-高压压缩机；3-中间冷却器 级压缩制冷过 4-低温蒸发器；5、6、9-

3、膨胀阀；7-冷凝器；8-中温蒸发器,【例】某系统，主要负荷为冻结物冷藏间，其蒸发温度为-28，冷凝温度为33 ，少量负荷为冷却物冷藏间，蒸发温度为-5。这个系统可否采用带中间负荷的双级压缩制冷循环？ 解：P62，tzj=0.4tl+0.6tz+0.3 =0.4*33+0.6*(-28)+0.3 =-3.3 相差不大，可以采用。,注： 设计带有中间负荷的双级压缩制冷系统时，应使冷却间蒸发器的蒸发压力（温度）与双级压缩制冷循环中的中间压力（温度）相适应。如果低压级的负荷或中间负荷不稳定，会相互影响，使冷库中的温度波动较大。具有压缩机能量调节的系统，通过调节压缩机的制冷量可以改善制冷系统的运行情况。

4、,五、复叠式制冷系统,1.为什么要采用复叠机 从理论上讲，制冷系统的压缩级数越多，可得到的蒸发温度就越低，但压缩级数过多，势必导致系统的繁杂。实际的冷库制冷系统中通常采用的是单级或双级压缩机，而双级压缩机可达到的最低蒸发温度通常为-40左右，更低的蒸发温度，采用复叠式制冷机。,五、复叠式制冷系统,2.复叠机的组成 复叠式制冷机由高温级及低温级两部分组成。高温部分制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝，用一个冷凝蒸发器将两部分联系起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。,3.根据蒙特利尔议定书,目前已有多种制冷工质被限用或即将被限用，因此,需要采用对环境友好的制冷剂来满足低温制

5、冷的需要。天然工质CO2 (ODP=0,GWP=1)具有作为制冷工质所具有独特的优势,越来越受到人们的关注。国内外的研究使用表明，CO2复叠式制冷机不仅对保护环境有着巨大的社会意义，而且在-40左右的食品冻结领域有着较高的制冷系数。,2-2 制冷工质的确定,一、氨工质 1.热力性能优越，价格低廉，环保。 2.不能使用铜、锌、锡类材料。 3.有较强的毒性和可燃性。根据冷库设计规范（GB50072）规定，严禁在包装间、分割加工间、产品整理间等人员较多的房间的冷却设备，使用氨为制冷剂。 4.氨制冷机房必须注意通风换气，通风换气次数不应小于3次/h；事故排风量按183m3/（m2h）并不小于34000

6、m3/h，采用防爆电机。 5.女生不宜操作氨机。,二、氟工质 1.无毒、不易燃烧、不易爆炸。 2. 能部分地与润滑油互溶。回油困难。 3.对水的溶解度小，易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。 4. 与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 5.注意环保性能，破坏臭氧层、产生温室气体效应。,常用工质： 1R22： R22是氟里昂制冷剂中应用较多的一种中温制冷剂。其热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8，通常冷凝压力不超过1.6MPa。 ODP=0.040.06，GWP=1700，我国将在2040年1月1日起禁止生产和使用。 2R-404A：R404A为近共沸混合制冷剂

7、，标准沸点可达-46.56，滑移温度0.677，其臭氧破坏指数ODP=0,温室指数GWP=3750。R404A运行性能如容量和效率都比较接近R502，可以替代R22及R502用于较低蒸发温度场合。,3.R507A：R507A为共沸混合制冷剂，由相同比例的R125与R143a组成。这种制冷剂的标准沸点可达-47.1，滑移温度0.023。，其臭氧破坏指数ODP=0,温室指数GWP=3800。 采用同样的压缩机，R507A与R404A的制冷量比R22大。R507A的制冷量比R22大713%，R404A的制冷量比R22大410%。在环境温度较高时，R507A与R404A的效率(EER)比R22略低；而

8、在环境温度较低时，R507A与R404A的EER比R22略高。,三、二氧化碳 1.天然存在的物质，环保。无毒无害,不可燃。 2.在复叠式制冷系统中得到广泛的应用。 3.蒸发潜热大,单位容积制冷量相当高(0时单位容积制冷量是氨的1.58倍,是R22的5.12倍,是R12的8.25倍) ；运动粘度低(0时CO2饱和液体的运动粘度只有氨的5.2%、R12的23.18%)；CO2的导热系数高,液体密度和蒸汽密度的比值小。CO2优良的流动性和传热特性,可显著减小压缩机与系统的尺寸,使整个系统非常紧凑。,4.不足之处是CO2较高的临界压力(7.372MPa) ,对系统的承压能力以及压缩机都有了更高的要求。

9、 5.设备的承压能力与其体积与压力的乘积成正比， CO2制冷剂压力高，但相同制冷量时，其体积小，故对设备的要求并不太高。,国内首台CO2机组,CO2在速冻机上的应用,2.3 压缩机形式的确定,1.活塞压缩机 活塞式制冷压缩机工艺成熟，制冷量从十几千瓦到几百千瓦。迄今为止还是应用最广泛的一种机型。 易损件多，零部件也多，管理和维修比较麻烦。 第一个箭头指的是什么？ 23 第二个箭头指的是什么？ 1,2.涡旋压缩机 机器中没有吸气阀，提高了其可靠性，转速变化范围可增大；还有动力平衡性较好，工作可靠性提高。涡旋压缩机的发展在于扩大其制冷量范围，做成多联机组，应用范围扩大。,3.螺杆压缩机 应用于中等

10、冷量范围的制冷工程中，装配零部件少、较高的可靠性和效率成功地跻身原来活塞压缩机所主宰的较小冷量范围。,封闭机组 还是开启机组 36,4.离心压缩机 离心式制冷压缩机磨损小，易损件少，结构紧凑，运转平衡，维护简单。用于制冷量为630 -1160kW的大型制冷装置上，如空调装置。由于单机制冷量不能过小，限制了使用范围。,5.制冷机组 制冷机组是将制冷系统中的部分设备或全部设备配套组装在一起，成为一个整体。制冷机组结构紧凑、占地小、使用灵活、管理方便、安装简单，其中有些机组只需连接水源 压缩一冷凝机组将压缩机、油分器、冷凝器、贮液器等组装成一个整体，供液到蒸发器，自气液分离器吸气。此形式一般用于直接

11、膨胀供液或重力供液的小型制冷装置。,6.并联机组,多台小型制冷机组装在一个公共机座上，其吸气、排气管并联，利用一台控制柜控制，根据系统负荷的变化情况开启不同台数的制冷机投入工作的制冷机组。 控制灵活、高效节能、稳定可靠、紧凑灵巧、安装维护方便,7.冷水机组 间接蒸发制冷装置，将压缩机、冷凝器、冷水用蒸发器及自动控制元件等组装成一个整体。用于集中供冷的地方。在蒸发温度低于0的场合，载冷剂采用盐水或乙二醇。,2.4 供液方式的确定,2.4.1.直接供液系统 1.定义：利用冷凝压力和蒸发压力的压差，将液态制冷剂经节流降压后直接送入冷却设备。 又叫压差供液、直接膨胀供液。 2.优点：这种供液方式简单，

12、也不消耗其他动力。 3.缺点：供液量调节困难，尤其是当冷间负荷发生剧烈变化时，就会出现供液过多或过少的现象。 4.适用场合：适宜于单一节流装置控制单一蒸发回路、负荷比较稳定的小型制冷装置中。特别是小型氟利昂制冷系统 。,空调冷水机组的制冷系统是哪种供液系统方式 31,1-油分离器；2-压缩机；3-冷凝器；4-储液器；5-手动膨胀阀； 6-排液阀；7-蒸发器；8-集油器；9-氨液分离器；10-安全阀；11-压力表,5,2.4.2 重力供液系统 1.定义：低压液态制冷剂依靠自身重力进入蒸发器的供液方式。 2.系统组成：重力供液系统在蒸发器与节流阀之间增设一只气液分离器。 3.特点：蒸发器的供液和回

13、气都要经过氨液分离器，将节流后产生的闪发气体和回气携带的液滴分离掉，液体进入蒸发器，提高传热效果，气体回到压缩机，可避免湿冲程。 4.液位要求：气液分离器内液面高出蒸发器12m。 为什么?,1-浮球阀 2-氨液分离器 3-蒸发器,9 简述流程,2.4.3 液泵供液系统 1.定义：利用液泵的机械力，向蒸发器输送低温制冷剂液体。 2. 组成：低压循环贮液器、液泵。 3.原理：高压液体节流后，进入低压循环桶，分离出闪发气体，液体由氨泵输往蒸发器吸热蒸发，蒸发形成的气体和未蒸发的液体一并返回低压循环桶再次分离，气体和闪发气体被压缩机吸走，液体和补充来的液体供液泵再循环。,1-低压循环储液桶；2-氨泵；

14、3-液体调节站；4-蒸发器；5-气体调节站；6-放油器,4,再循环倍数：液泵供液系统中，泵对蒸发器的供液量与蒸发器的蒸发量（质量计）之比称再循环倍数。 倍数的确定：1）负荷较稳定、蒸发器组数较少、不易积油的蒸发器的下进上出供液系统，再循环倍数取34； 2）对负荷有波动、蒸发器组数较多、容易积油的蒸发器的下进上出供液系统，再循环倍数取56； 3）上进下出供液系统，再循环倍数取78。为什么？,18,2.4.4 气泵供液方式 1.定义：气泵供液系统也叫加压供液系统，该制冷系统属强制氨液循环的超量供液系统，是以气体的压力能取代液泵的机械能，来实现向蒸发器供液的。 2.原理：当加压罐2中制冷剂液体处于上

15、限液位时，均压电磁主阀4和补充供液电磁恒压主阀5关闭，加压电磁恒压主阀6开启。加压罐2中制冷剂液体靠压差供入蒸发器，液位逐渐降低。直到液位达下限液位时，加压电磁恒压主阀6关闭，均压电磁主阀4和补充供液电磁恒压主阀5开启，此时加压罐与低压循环贮液器均压，低压循环贮液器内制冷剂液体靠位差作用流入加压罐，系统按上述过程往复运行。当装置发生故障或制冷系统需要连续运行时，高压制冷剂液体通过补充供液电磁恒压主阀3直接膨胀向蒸发设备补充供液。,图2-13 单罐加压式气泵供液理图 1-低压循环贮液器;2-加压罐；3-ZCHC-32YB;4-加压电磁恒压主阀； 5-ZCL-32QK均压电磁主阀；6-ZCHP-3

16、2YB补充供液电磁阀,2.4.5 供液方式选择 1.小型氨制冷装置，可采用直流供液以简化系统。 2.盐水制冰多采用重力供液，其氨液分离器就近设在盐水池边缘，不必加建阁楼，避免了重力供液的缺点。 3.大中型冷库最多采用的还是氨泵供液，该供液方式热交换好且易实行集中控制和自动化控制，因而受到广泛的欢迎。,2.5 融霜方式的确定 2.5.1 融霜系统 蒸发器表面温度低于空气露点时，蒸发器表面会结露或结霜。霜对蒸发器的传热性能,空气动力性能有很大影响。,主要融霜方法： （1）中止循环除霜。霜层较厚时，停止向蒸发器供液，在小型装置中可停止压缩机运转，让蒸发器温度自然升高的融霜方法。适用于间断使用的小型制冷装置。 （2）人工扫霜。在蒸发器不停止工作的情况下，用扫帚扫去蒸发器表面疏松的结霜。仅用于食品冷藏库的光沿墙排管和顶排管。 （3）外能除霜。用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜的总称；考虑到效率问题，电加热除霜主要用于制冷温度高于-18的小型制冷装置的冷风机上。这种融