制冷系统方案的设计ppt课件

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1、第2讲 制冷系统方案的设计,1,第一节 制冷系统概述,一、制冷系统的定义及分类 定义 任何使用外部能量不断把温度低的物质的热量移给温度较高的物质的系统称制冷系统,2,第一节 制冷系统概述,一、制冷系统的定义及分类 2. 分类 蒸汽制冷系统 是利用液体汽 化成蒸汽时要 吸收热量的原 理来实现制冷 的,目前使用得最为广泛的制冷系统，特别是冷库中的制冷装置，绝大部分是采用蒸汽压缩式制冷系统,3,第一节 制冷系统概述,二、蒸汽压缩式制冷系统的基本构成 单级压缩系统得基本构成 （1）蒸发器， （2）压缩机， （3）冷凝器， （4）节流阀,压缩机,蒸发器,节流阀,冷凝器,4,第一节 制冷系统概述,二、蒸汽

2、压缩式制冷系统的基本构成 双级压缩系统得基本构成 （1）蒸发器， （2）低压压缩机， （3）冷凝器， （4）节流阀 （5）高压压缩机 （6）中间冷却器,高压级,蒸发器,节流阀,冷凝器,低压级,中 冷 器,5,第一节 制冷系统概述,二、蒸汽压缩式制冷系统的基本构成 双级压缩系统得基本构成 原理：来自蒸发器的制冷剂冷剂先经过低压级压 缩机（缸）压缩至中间压力，由低压级排 出的过热气体在中冷器中被等压冷却至饱 和蒸汽，然后再入高压级压缩机被压缩至 系统的冷凝压力，最后经节流阀进入蒸发 器去执行制冷任务。,高压级,蒸发器,节流阀,冷凝器,低压级,中 冷 器,6,第一节 制冷系统概述,二、蒸汽压缩式制冷

3、系统的基本构成 3. 单、双级压缩系统得基本构成 原理：冷库中，蒸汽压缩制冷装置并不总是纯粹的单级或纯粹的双级系统，更多的情况是两者并存的综合系统,7,第一节 制冷系统概述,蒸发器,压缩机,冷凝器,高压级,低压级,蒸发器,中 冷 器,节流阀,节流阀,8,单双级综合系统制冷流程,蒸发器,单级机,油 分 离 器,低压级,中冷器,高压级,节流阀,回 气 调 节 站,气液 分离 设施,节流筏,高调站,高贮桶,冷凝器,过 冷,节流阀,放空气器,蒸发器,供液调节站,节流阀,集油器,油处理器,去压缩机,大气,9,第一节 制冷系统概述,理论上，一个系统只要有上述的基本部件就可以工作了 实际的制冷装置中，为了提

4、高运行的经济性和保证操作管理的安全可靠，除了这些部件外，还增设了许多其它的辅助设备 : 辅助设备有： 油分离器、高压贮液器、汽液分离设施、排液桶、集油器、空气分离器、加氨站和各种高、底压调节站。这些设备和基本部件的关系见制冷流程方框图。,10,第一节 制冷系统概述,三、蒸汽活塞压缩式制冷装置原理图 制冷系统原理图的功能： （1）系统的规模和特性； （2）设备的容量、数量、规格型号； （3）系统是否先进、合理等 看图时，应首先了解一下图例，冷库制冷装置原理图 常见的图例见表,11,第一节 制冷系统概述,三、蒸汽活塞压缩式制冷装置原理图 图例表1-1-1,12,第一节 制冷系统概述,三、蒸汽活塞压

5、缩式制冷装置原理图 常见的冷库制冷系统原理图1-1-5,13,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 润滑油的分离与回收 润滑油的功能： 润滑、降低摩擦力的作用。还起着密封、带走磨屑和热量以及能量调节机构的动力,所以，压缩机在运行时总是把润滑油源源不断地排入系统的高压部分,14,第二节 制冷系统方案设计,但是压缩机在运行时润滑油源源不断地排入系统会造成很大的危害： 油积存在设备和管道内，使用工作容积减少； 油的粘度大，遇到污物和机械杂质后易混合成为胶状物质。当其积聚在截面较小的管道或阀门中时，易造成堵塞，使系统不能正常运行； 油的导热系数远比金属小，当附在热交换器壁面时，将使传热

6、恶化，引起冷凝温度升高和蒸发压力下降，并使排气温度上升，从而使制冷装置的工作效率降低； 若润滑油无法及时返回压缩机曲轴箱时，可能导致压缩机失油而发生事故。 总结： 在设计时必须采取措施使油从系统的积油设备中分离出来，然后通过手动或自动使之返回压缩机曲轴箱循环使用,15,第二节 制冷系统方案设计,润滑油的回收（氨制冷装置）,压缩机,冷凝器,油分离器,利用降低流速、改变流向、液态制冷剂洗涤和冷却，或利用重力和离心力的作用，使绝大部分的油在进入冷凝器之前就分离出来,油液分离器,这些都会沉积润滑油，因此还应在这些设备的底部设置放油管道,冷凝器排液管,贮液器、中冷器、低压循环桶、排液桶、 汽液分离器以及

7、蒸发器等设备的底部,进一步分离少量混入冷凝器、又随冷剂液体流出的润滑油,16,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 不凝性气体的分离 不凝性气体存在系统的危害 系统内含有O2 、N2 、H2 、Cl2 水汽和其他碳氢化合物的混合体。这些混合气体混同制冷剂在制冷装置中循环，由于不能被液化，使冷凝器内增加这部分不凝性气体的分压力造成冷凝压力升高，冷凝器的传热效果下降,17,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 不凝性气体的分离 B. 分离方法 直接排放 : 由于不凝性气体总是和制冷剂气体混 合存在 ,同时放掉一部分制冷剂不安全又造成浪费 设置空气分离器 :冷凝回收不

8、凝性气体中的制冷剂,18,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 3. 高压制冷剂液体的过冷 过冷:液体在饱和状态下继续放热使其温度下降到该压力下的饱和温度下的过程 过冷原因: (1) 避免液体在供液管内流动产生的闪气，以减少流动压力降 (2) 减少制冷剂在节流过程中的闪气，并提高被过冷制冷剂的单位制冷量 过冷方法: 现在普遍采用高压液体制冷剂通过中间冷却器的冷却盘管来过冷,19,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 4. 蒸发器的除霜和排液 蒸发器的除霜 方法:人工扫霜，制冷剂热蒸汽融霜，水冲霜和电热融霜 对于搁架式排管以及墙、顶排管，一般是人工扫霜和制冷剂热蒸

9、汽融霜相结合的方法来除霜 对于干式冷风机，一般是采用水冲霜或制冷剂热蒸汽融霜，更常采用两者同时结合的方法来除霜 对于小型制冷机组，如电冰箱等，常采用电热 融霜，即在蒸发器表面绕一组电组丝，利用电流通过电阻丝产生的热量使霜层溶化,20,第二节 制冷系统方案设计,一、提高制冷效率的基本措施 4. 蒸发器的除霜和排液 (2) 蒸发器的排液 方案： 引起其它冷间正在使用的蒸发器，这种方案适用于小型制冷装 排向专设的排液桶，再由排液桶经放油、加压后向系统供液。此方案在重利供液和液汞供液系统中都有应用。 排向低压循环桶，此方案在液汞供液系统中广为采用，但在低压循环桶选型计算时应考虑排液容积,21,第二节

10、制冷系统方案设计,总结: 提高制冷效率的基本措施 润滑油的分离与回收 不凝性气体的分离 高压制冷剂液体的过冷 蒸发器的除霜与排液 设置高压贮液器,22,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 压缩机的安全保护 (1) 安全保护装置 a.高压保护 b.油压和油温保护 c.排气温度保护 d.水套断水保护 只要压缩机发生故障，如排气压力超过调定值、吸气压力太低、或水套断水等，安全保护装置将马上动作，自动延时或立即断电源，使压缩机停止运行,23,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 压缩机的安全保护 (2) 防止湿冲程的措施 防止湿冲程的措施主要是对蒸发器的回汽进行充分的

11、汽液分离 重力供液系统和液汞液系统，只要在氨液分离器和低压循环桶的桶高70%处设置液位控制器进行超液位保护即可 对于直流供液系统，若没有专门的汽液分离设备，很容易产生湿冲程，可在回汽管上设置回汽桶来分离回汽中的液滴,24,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 2。 液泵的安全保护 措施：低压循环桶正常液位控制及设置加压管，液汞上装设抽气管和压差控制器，汞出口设置自动旁通阀和止回阀 见图1-2-2,25,图1-2-2,26,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 3. 设置贮液器 贮液器功能: 调节和平衡热负荷与制冷剂循环量之间的供需关系，这是贮液器的首要功能 贮液

12、器的另一作用是，在制冷装置的高压段和低压段之间形成必要的液封，成为高压段和低压段和低压段分界的屏障，以防止高压气体窜入供液管道而破坏正常的制冷循环,27,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 3. 设置贮液器 贮液器功能: 调节和平衡热负荷与制冷剂循环量之间的供需关系，这是贮液器的首要功能 贮液器的另一作用是，在制冷装置的高压段和低压段之间形成必要的液封，成为高压段和低压段和低压段分界的屏障，以防止高压气体窜入供液管道而破坏正常的制冷循环,28,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 压力容器的安全装置 压力容器一般均需要设置安全阀 当某个压力容器内的压力因某种原

13、因超过某一设定值时，安全阀则自动开启，排放超压气体，以免压力继续升高而造成爆炸事故 (2) 对于小型装置(冰箱的冷凝器): 设置安全熔塞 ,当冷凝器断水或其他原因使冷凝压力剧增、温度超过70C,熔塞内的低熔点合金熔化，制冷剂则自动排出,29,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统的安全保护措施 制冷装置的紧急泄液 含义:为了在发生突然事故（火灾、空袭等）的紧急时刻，尽快地将贮有大量制冷剂液体的设备内的制冷剂排放掉，以避免容器爆炸而引起严重的后果 措施:在氨制冷装置中，是利用水可以大量吸收氨的特性，设置紧急泄氨器，把容器内的氨液释为氨水后排入下水道的,30,第二节 制冷系统方案设计,一、制冷系统

14、的安全保护措施 设备液面的控制和显示 液面的控制 需控制液面的设备 :中间冷却器、气液分离器、 低压循环桶 液面的控制: 浮球阀 、液位控制器和进液管上的自控阀件（如电磁阀）配合来控制液面 在接管上为了避免均液管脏堵而影响液位计的正常工作，液位计的均液管最好用截止阀，如图1-2-3（a）和 (b)所示,31,图1-2-3（a）和 (b)所示,32,第二节 制冷系统方案设计,三、制冷系统供液方式的确定 直流供液方式、重力供液方式、液汞供液方式、气汞供液方式 共同特点：须使供到蒸发器的制冷剂是经过节流后的低温低压液体，并要求制冷剂液体中所含的闪气越少越好,33,第二节 制冷系统方案设计,三、制冷系

15、统供液方式的确定 （一）几种供液方式原理及特点 直流供液 （1）工作原理 直流供液就是将高压制冷剂液体经过节流阀节流后，直接供到冷间蒸发器内（见图1-2-5）。它是以冷凝压力和蒸发压力之差为动力。,34,第二节 制冷系统方案设计,三、制冷系统供液方式的确定 （一）几种供液方式原理及特点 直流供液 （2）缺点 A 节流过程中产生的闪发气体将随液体进入蒸发器而影响传热效果。 B 要将节流后的两相流体按设计要求均匀分配至多组并联的蒸发器去很困难。若蒸发器供液量较少则不能充分发挥其传热效能，且压缩机吸入气体过热度增大；若蒸发器供液量过多，又会因氨液不能全部蒸发而可能引起压缩机液击事故。 C 当节流阀开

16、度一定时，节流阀的制冷量主要取决于阀前后的压差，而冷凝压力随冷却介质温度变化而变化，蒸发压力也随库温而波动，也就是说，阀前后压力差不是一个恒定值。因此，必须经常调节其开启度来维持一定的制冷量。所以，这种供液方式只适合负荷较稳定的小型制冷装置。,35,36,第二节 制冷系统方案设计,三、制冷系统供液方式的确定 （一）几种供液方式原理及特点 重力供液系统 工作原理 重力供液系统也是在蒸发器的回汽管上增设一汽液分离器，但它同时起着汽液分离和向蒸发器供液的作用。从机房来的高压液体经节流后进入汽液分离器，低压制冷剂液体借助静液柱的作用流入蒸发器吸热蒸发，蒸发形成的蒸汽同夹带的液滴回到气液分离器，分离出来的汽体连同节流时产生的闪汽一起从吸入管返回压缩机。这样，分离器和蒸发器之间便产生了不同程度的再循环，氨重力供液系统的原理见图126。向蒸发器的供液是以汽液分离器内的液体与蒸发器之间的静