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1、第六章第六章 蒸汽压缩式制冷系统蒸汽压缩式制冷系统第一节第一节 蒸汽压缩式制冷系统的典型流程蒸汽压缩式制冷系统的典型流程第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计第三节第三节 水系统(冷冻水、冷却水)水系统(冷冻水、冷却水)第四节第四节 制冷机组(自学)制冷机组(自学)第五节第五节 制冷机房的设计制冷机房的设计组成:组成:制冷系统制冷系统= =“四大件四大件”+ +辅助设备辅助设备+ +管路系统管路系统内容:内容:一一.氟利昂系统氟利昂系统的典型流程的典型流程(图(图6-16-1)第一节第一节 蒸汽压缩式制冷系统的典型流程蒸汽压缩式制冷系统的典型流程回热回热对R12、R22、R134a、R
2、502、R290、R600a,有利(,qv) ;对R11、NH3不利作用:作用:(1)防“冰塞” (2)防腐蚀(1)蒸发器多为非满液式;非满液式;(2)R22系统低温时,可采用满系统低温时,可采用满液式(液式(R22与油分层:油上,与油分层:油上,R22下),但必须采取措施保证下),但必须采取措施保证回油(回油(设热交换器设热交换器)作用作用:分离压缩机排气中所含的润滑油;说明说明:氟利昂压:氟利昂压缩机缩机曲轴箱(或曲轴箱(或油箱)应装有油箱)应装有电电加热器加热器,防止压缩机启动时,从油中分离出来的氟利昂产生大量泡沫,影响油泵正常供油说明:说明:对小型小型系统或内设油分离器的内设油分离器的
3、压缩机压缩机时可不设可不设。压缩机开,阀8开;压缩机停,阀8自动关闭,防止液态制冷剂进入蒸发器,再次开机时制冷剂进入压缩机,造成湿压缩二二.氨系统的典型流程氨系统的典型流程(图(图6-6-2 2)四种管道系统四种管道系统(制冷剂、润滑(制冷剂、润滑油、冷冻水、冷却水油、冷冻水、冷却水) )1.1.制冷剂制冷剂管道系统管道系统(红色)(红色) ;2.2.润滑油润滑油管道系统管道系统(绿色)(绿色) ;3.3.冷冻水管道系统冷冻水管道系统(1 1)设置场合)设置场合:间接供冷系统;:间接供冷系统;(2 2)分类)分类:按系统与外界的接触按系统与外界的接触情况:开式,闭式情况:开式,闭式按调节特征,
4、分为按调节特征,分为3.3.冷冻水管道系统冷冻水管道系统(间接供冷)(间接供冷)(2)分类:)分类:定水量系统定水量系统变水量系统变水量系统一级泵系统(图一级泵系统(图6-19)二级泵系统(图二级泵系统(图6-20)第一节第一节 蒸汽压缩式制冷系统的典型流程蒸汽压缩式制冷系统的典型流程一次环路:定流量二次环路:变流量注注:冷水机组冷水机组在减少一定水在减少一定水量下可正常运量下可正常运行时行时,可不设可不设旁通管路:整个系统变流量运行。组成简单,控制容易,运行管理方便,广泛采用组成简单,控制容易,运行管理方便,广泛采用能分区能分区分路向分路向用户供用户供水,适水,适用大型用大型系统系统机组侧机
5、组侧:定流量;用户侧用户侧:变流量4.4.冷却水管道系统冷却水管道系统(1)水温要求水温要求:为保证:为保证tk不超过压缩机允许工作条件,一般要求不超过压缩机允许工作条件,一般要求冷却水进水温度冷却水进水温度3232(2)水系统型式水系统型式(三种)(三种)直流式直流式循环式循环式混合式混合式(图(图6-21):):用完直接排走,适用于水源充足地区;用完直接排走,适用于水源充足地区;自然通风自然通风冷却循环系统(图冷却循环系统(图6-22););机械通风机械通风冷却循环系统(图冷却循环系统(图6-23););第一节第一节 蒸汽压缩式制冷系统的典型流程蒸汽压缩式制冷系统的典型流程可节约深井水用量
6、,且不降低冷凝器的传热效果可节约深井水用量,且不降低冷凝器的传热效果第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计制冷系统的设计(两方面)制冷系统的设计(两方面)设备的选型(设备的选型(四大件+辅助设备)管路的设计管路的设计一一. .管路的布置原则管路的布置原则1.1.管材管材氟利昂:铜铜管;容量大时可用管;容量大时可用无缝钢管无缝钢管;氨:无缝钢管无缝钢管;禁用铜或铜合金管及管件禁用铜或铜合金管及管件。2.2.布管原则布管原则配管短而直(减少管道和制冷剂充灌量及系统压降)配管短而直(减少管道和制冷剂充灌量及系统压降)管道的布置应不妨碍对压缩机及其他设备的正常观察和管理,管道的布置应不妨碍对压
7、缩机及其他设备的正常观察和管理,不妨碍设备的检修和交通通道以及门窗的开关;不妨碍设备的检修和交通通道以及门窗的开关;管道与墙和顶棚以及管道与管道之间应有适当距离,以便安装保温层管道与墙和顶棚以及管道与管道之间应有适当距离,以便安装保温层管道穿墙、地板和顶棚处应设有套管,套管直径应能安装足够厚管道穿墙、地板和顶棚处应设有套管,套管直径应能安装足够厚度的保温层。度的保温层。(一)压缩机排气管(一)压缩机排气管i i 0.011. 1. 坡度坡度 0.01,坡向坡向油分离器和冷凝器;油分离器和冷凝器;注:对注:对不设油分离器不设油分离器的氟系统,冷凝器高于的氟系统,冷凝器高于压缩机时,排气管应设压缩
8、机时,排气管应设U U形弯形弯(图(图6-36-3)防止冷凝液及防止冷凝液及润滑油返流回润滑油返流回压缩机压缩机压缩机压缩机停车时,起存液弯作停车时,起存液弯作用用,防止制冷剂自冷凝器蒸,防止制冷剂自冷凝器蒸发而流回到排气管中,再开发而流回到排气管中,再开车时造成车时造成“液击液击”事故事故2. 多台多台氟压缩机氟压缩机并联并联,各压缩机各压缩机曲轴箱之间曲轴箱之间的的上部装均压管上部装均压管,下部装均油管下部装均油管,以保证润滑油的均衡。,以保证润滑油的均衡。3. 对对有容量调节的压缩机有容量调节的压缩机,应考虑在系统,应考虑在系统低负荷时低负荷时,能将润滑油从排气立管中带走能将润滑油从排气
9、立管中带走,采用采用双排气立管双排气立管(图(图6-4)。)。小管径小管径立管,保证最低负荷最低负荷时气流能把润滑油带走大管径大管径立管,保证系统最大负荷最大负荷时,蒸气能把双排气管内的润滑油带走,且排气管道压力降应在允许范围内集油弯管第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计4. 并联的氨压缩机排气管上或油分离器的出口处应设止回阀(图并联的氨压缩机排气管上或油分离器的出口处应设止回阀(图6-5)防止不工作压缩机处较多氨气冷凝为液态,启动时造成冲缸事故(二)压缩机吸气管(二)压缩机吸气管1.1.氟利昂系统,为回油,设坡度氟利昂系统,为回油,设坡度 0.01,2. 坡向压缩机坡向压缩机(图图
10、6-6a);注:当注:当蒸发器高于压缩机蒸发器高于压缩机时,蒸发器的出气管应时,蒸发器的出气管应先向上弯,再向下通至压缩机(图先向上弯,再向下通至压缩机(图6-6b6-6b)第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计2. 并联氟压缩机吸气管的安装(图并联氟压缩机吸气管的安装(图6-7)3. 对对有容量调节有容量调节的压缩机,采用的压缩机,采用双吸气立管双吸气立管(图(图6-8)。使系统在低负荷时,能将润滑油)。使系统在低负荷时,能将润滑油从吸气立管中带回压缩机。从吸气立管中带回压缩机。4. 4. 氨压缩机的吸气管氨压缩机的吸气管坡度坡度 0.005,坡向坡向蒸发器,防止液滴进入气缸。蒸发器
11、,防止液滴进入气缸。(三)从冷凝器至储液器的液管(三)从冷凝器至储液器的液管注:注:蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器单独单独一台与储液器相连一台与储液器相连时,时,两者的两者的高差高差300mm多台并联后与储液器相连多台并联后与储液器相连时,时,两者的高压气管间应两者的高压气管间应设均压管设均压管,且且高差高差600mm,液管流速,液管流速0.5m/s第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计防止未工作压缩机未工作压缩机吸气口积存润滑油,启动时造成(油)“液击液击”冲缸(四)从储液器或冷凝器至蒸发器的给液管(四)从储液器或冷凝器至蒸发器的给液管1.当当冷凝器高于蒸发器冷凝器高于蒸发器时,时,给液管
12、至少应抬高给液管至少应抬高2m以后再通至蒸发器(图以后再通至蒸发器(图6-9) ,2.若膨胀阀前若膨胀阀前设有电磁阀设有电磁阀时,其连接时,其连接不不做做要求要求。2.当当蒸发器上下布置时蒸发器上下布置时,为防止闪发形成的蒸气集中进入最上层蒸发器时,为防止闪发形成的蒸气集中进入最上层蒸发器时,给液管配置如图给液管配置如图6-10注:当数个高差较大的蒸发器由一根给液立管供液时,为使闪发均匀分注:当数个高差较大的蒸发器由一根给液立管供液时,为使闪发均匀分配,蒸气配管如图配,蒸气配管如图6-11,第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计3.氨制冷系统的给液管氨制冷系统的给液管,为防止积油影响供
13、液,在,为防止积油影响供液,在给液管路的低点给液管路的低点和和分配器的低点分配器的低点应设有放油阀应设有放油阀,如图,如图6-12二二. .制冷剂管道管径的确定制冷剂管道管径的确定(一)考虑因素(一)考虑因素1.1.系统的系统的管路压力降管路压力降P P2.2.氟利昂系统的氟利昂系统的回油问题回油问题3.3.经济经济方面方面(二)规定(二)规定1.1.系统的管路压力降系统的管路压力降P PNH3:Ptk升高或t0降低0.5对应的压力差; 氟:Ptk升高或t0降低1对应的压力差;液管:v最低带油速度最低带油速度方可返回压缩机方可返回压缩机(氟利昂的最低带油速度见图(氟利昂的最低带油速度见图6-1
14、3)注:注:实际设计时,最低带油速度取图中所对应数值的1.25倍(2 2)对变负荷工况,应能保证最小负荷时)对变负荷工况,应能保证最小负荷时, ,润滑油仍能从蒸发器顺利返回压缩机(润滑油仍能从蒸发器顺利返回压缩机(v vvmin)两种措施两种措施设计时,设计时,加大水平或下降吸气管管径,加大水平或下降吸气管管径,同时减小上升吸气管径,同时减小上升吸气管径,以保证以保证P及及vvmin 两方面要求;采用采用双上升吸气立管双上升吸气立管(图(图6-8)第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计(三)制冷剂管径的计算(三)制冷剂管径的计算 1.计算方法:当量长度法:当量长度法将管段的将管段的局部
15、损失折合成局部损失折合成管段的管段的沿程损失沿程损失来计算(常用管件当量长度表来计算(常用管件当量长度表6-16-1)管件名称Ld/di管件名称Ld/di阀门直通截止阀(全开)角阀直通闸阀(全开)止回阀(全开)340170880渐扩变径管d/D=1/4d/D=1/2d/D=3/4302017丝扣弯头90453014焊接弯头45 60 90 (二节)90 (三节)90 (四节)1530602015渐缩变径管d/D=1/4d/D=1/2d/D=3/415117常用管件当量长度与管内径比值(常用管件当量长度与管内径比值(Ld/di)表)表6-16-1第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计2.
16、2.阻力损失计算公式阻力损失计算公式第二节第二节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计A AC CB BD D举例:举例:R22R22,允许压力降允许压力降P/(L+Ld)=490Pa/m,t0=-10,Mr=0.06kg/sMr=0.06kg/s时,管径的,管径的确定如确定如图所示所示举例:举例:NH3NH3液,液,允许压力降允许压力降P/(L+Ld)=98Pa/m,Mr=0.25kg/sMr=0.25kg/s时,管径的,管径的确定如确定如图所示所示d di i= =第四节第四节 制冷机组(自学)制冷机组(自学)第五节第五节 制冷机房的设计制冷机房的设计一一. .设计步骤设计步骤(一)确定制冷机
17、房的总负荷(一)确定制冷机房的总负荷 Q总=Q需+Q损 (直冷57%;间冷715%)(二)确定制冷机组类型(制冷方式,制冷剂种类,冷凝器的冷却方式)(二)确定制冷机组类型(制冷方式,制冷剂种类,冷凝器的冷却方式)1.制冷方式一般:从单位制冷量消耗一次能源单位制冷量消耗一次能源的角度,吸收式吸收式制冷的能耗电制冷电制冷的能耗制冷方式的选择要考虑能耗能耗、单机容量单机容量和调节调节等因素电制冷、吸收式制冷电制冷、吸收式制冷直接直接供冷系统或对卫生安全要求较高卫生安全要求较高的用户,采用氟利昂氟利昂;间接间接供冷系统或对卫生安全要求不高卫生安全要求不高的大中型系统,采用氨氨蒸发式蒸发式缺水,干燥地区
18、2.制冷剂种类3.冷凝器的冷却方式 水冷水冷水源充足地区(直流、混合、循环式)风冷风冷严重缺水地区;电制冷冷水机组电制冷冷水机组类型选择类型选择若单机名义工况制冷量1758kw,宜选离心式;=10541758kw,宜选离心或螺杆式=7001054kw,宜选螺杆式=116700kw,宜选螺杆或往复式116kw,宜选活塞或涡旋式优先采用:电制冷电制冷(三)确定制冷系统的设计工况(三)确定制冷系统的设计工况1.tk据冷凝器的冷却方式和冷却介质的温度确定。tk立式、卧式壳管式:立式、卧式壳管式:t tk k=t=t冷却水出口冷却水出口+ +(2 244)蒸发式冷凝器:蒸发式冷凝器:t tk k=t=t
19、s s设设+ +(5 51010)风冷式冷凝器:风冷式冷凝器:t tk k=t=t空气进口空气进口+ +(10101616)2.t0据用户使用温度确定。t0间接供冷(水做载冷剂):间接供冷(水做载冷剂):t t0 0=t=t冷冻水供冷冻水供+ +(2 233)直接供冷:直接供冷:t t0 0=t=t送风送风+ +(6 688)直接供冷的冷藏库、冷排管:直接供冷的冷藏库、冷排管:t t0 0=t=t库库+ +(5 51010)(四)确定制冷机容量和台数(四)确定制冷机容量和台数1.台数:不宜过多,一般选23台、同型号台、同型号制冷机组,2.备用:一般不考虑不考虑,特殊情况除外。第五节第五节 制冷
20、机房的设计制冷机房的设计(五)设计水系统(五)设计水系统1.确定冷冻水确定冷冻水(闭式、开式;定流量、变流量)和冷却水系统和冷却水系统(直流式、循环式、混合式)形式形式2.选冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的规格和台数选冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的规格和台数;3.管路系统设计计算。管路系统设计计算。二二.制冷机房制冷机房(一)对制冷机房的要求(一)对制冷机房的要求(P150)P150)(二)制冷机房的设备布置(二)制冷机房的设备布置(P150)P150)三三.制冷设备的保温制冷设备的保温(一)保温范围(二)保温材料导热系数小,湿阻因子大,吸水率低,密度小,安全导热系数小,湿阻因子大,吸水率低,密度小
21、,安全(可燃性,毒性),价廉易得,易于加工敷设。(可燃性,毒性),价廉易得,易于加工敷设。常用保温材料P151表6-21.压缩机吸气管路;2.膨胀阀后的供液管;3.间接供冷系统的蒸发器、冷冻水管和冷冻水箱等;第五节第五节 制冷机房的设计制冷机房的设计(三)保温层厚度(四)保温结构(由里到外)1.防锈层(又名:防腐层)2.保温层3.防潮隔汽层(油毡,塑料布等)4.保护层(铝箔,铁皮,玻璃丝布等)5.识别层(又名:色层)第五节第五节 制冷机房的设计制冷机房的设计管道名称管道名称油漆颜色油漆颜色管道名称管道名称油漆颜色油漆颜色高压氨气管低压回气管高压氨液管低压氨液管放空气管深红色蓝色深黄色黑色红色冷
22、却给水管冷却回水管冷媒供水管冷媒回水管平衡管紧急泄氨管天蓝色淡紫色绿色棕色淡绿色深黄色氨制冷系统各管段选用油漆颜色参考表氨制冷系统各管段选用油漆颜色参考表制冷系统常用设计图例名称名称图例图例名称名称图例图例氟气管氟气管氟液管氟液管氨气管氨气管氨液管氨液管平衡管平衡管放油管放油管放空气管放空气管紧急泄氨管紧急泄氨管热氨冲霜管热氨冲霜管冷却给水管冷却给水管冷却回水管冷却回水管冷媒给水管冷媒给水管冷媒回水管冷媒回水管 FQ FY AQ AY P Y K j as LG1 LG2 L1 L2截止阀截止阀闸阀闸阀安全阀安全阀止回阀止回阀电磁阀电磁阀膨胀阀膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀浮球阀浮球阀压力表压力表
23、温度计温度计角阀角阀制冷压缩机制冷压缩机冷水机组冷水机组本章重点内容本章重点内容1.1.概念:概念:“冰塞现象冰塞现象”;最低带油速度;最低带油速度; 2.2.蒸汽压缩式制冷系统的典型流程里有哪几种管道系统,分别是什么?蒸汽压缩式制冷系统的典型流程里有哪几种管道系统,分别是什么?3.3.为什么氟利昂系统通常要设干燥器?为什么氟利昂系统通常要设干燥器?4.4.制冷剂管道管径的确定,需要考虑哪些因素?制冷剂管道管径的确定,需要考虑哪些因素?5.5.对液态和气态制冷剂管路系统,其管径的确定参数有何不同?对液态和气态制冷剂管路系统,其管径的确定参数有何不同?6.6.据用户需要情况不同,冷冻水系统有哪几
24、种形式,其各自特点是什么?据用户需要情况不同,冷冻水系统有哪几种形式,其各自特点是什么?7.7.据调节特征不同,冷冻水系统有哪几种形式,画图表示之,并说明其各据调节特征不同,冷冻水系统有哪几种形式,画图表示之,并说明其各自特点自特点8.8.冷却水系统有哪几种形式,各有何特点?冷却水系统有哪几种形式,各有何特点?9.9.制冷系统中都何处需要保温?保温结构怎样的?制冷系统中都何处需要保温?保温结构怎样的?第四节第四节 制冷机组(自学)制冷机组(自学) 制冷机组制冷机组压缩冷凝机组(输出液态制冷剂)压缩冷凝机组(输出液态制冷剂)冷(热)水机组(输出冷热水)冷(热)水机组(输出冷热水)空气调节机组(输
25、出冷热风)空气调节机组(输出冷热风)第四节第四节 制冷机组(自学)制冷机组(自学) 一、一、 (一)(一) 单冷型单冷型热泵型热泵型活塞(涡旋式)式冷水机组活塞(涡旋式)式冷水机组螺杆式冷水机组螺杆式冷水机组 离心式冷水机组离心式冷水机组冷(热)水机组冷(热)水机组冷水机组冷水机组风冷(缺水地区、小设备)风冷(缺水地区、小设备) 水冷(常用形式)水冷(常用形式)空气源热泵空气源热泵水源热泵水源热泵活活塞塞式式冷冷水水机机组组离离心心式式冷冷水水机机组组(二)(二)热泵冷(热)水机组热泵冷(热)水机组 按热源不同按热源不同空气源热泵空气源热泵水源热泵水源热泵按压缩机类型不同按压缩机类型不同活塞式
26、(涡旋式)活塞式(涡旋式)螺杆式螺杆式离心式离心式空气空气- -空气热泵空气热泵空气空气- -水热泵水热泵水水- -空气热泵空气热泵水水- -水热泵水热泵螺螺杆杆式式热热泵泵冷冷热热水水机机组组多机头双回路活塞式冷水机组多机头双回路活塞式冷水机组多机头双回路螺杆式冷水机组多机头双回路螺杆式冷水机组19XR19XR离心式冷水机离心式冷水机组 高效涡旋式压缩机,仅三个动力部件,运高效涡旋式压缩机,仅三个动力部件,运转宁静可靠转宁静可靠 世界首台专为世界首台专为HFC-407C优优化设计的风冷热泵机组,经济节能与环境化设计的风冷热泵机组,经济节能与环境优先兼顾优先兼顾 充分利用充分利用HFC-407
27、C非共沸性非共沸性的逆流式钎焊板式换热器,效率不打折扣的逆流式钎焊板式换热器,效率不打折扣 开利专利第三代开利专利第三代“飞鸟飞鸟”风扇,双速风风扇,双速风机电机,实现超静运行机电机,实现超静运行 内置水力模块:内置水力模块:含水泵、过滤器、安全阀、膨胀水箱、压含水泵、过滤器、安全阀、膨胀水箱、压力表、放气阀、流量开关、流量调节阀等力表、放气阀、流量开关、流量调节阀等所有系统必要水力组件,安装简单快捷所有系统必要水力组件,安装简单快捷 运行工况范围宽广:运行工况范围宽广:0C46C 接风管型机组接风管型机组30RY040A-080A,风,风机余压机余压150Pa 双泵,高扬程泵等双泵,高扬程泵
28、等 (Pro-Dialog Plus微电脑控制系统)微电脑控制系统)30RQ系列涡旋式系列涡旋式风冷热泵风冷热泵 螺杆式风冷热泵冷(热)水机组螺杆式风冷热泵冷(热)水机组制冷、制热、卫生热水制冷、制热、卫生热水”型空气源热泵系型空气源热泵系统统 二、空气调节机组二、空气调节机组分类:分类: 房间空调器房间空调器 多联式空调机组多联式空调机组 单元式空调机组单元式空调机组 冷冻除湿机组冷冻除湿机组 (一)房间空调器(一)房间空调器房间空调器分类房间空调器分类 按按结构形式结构形式整体式整体式分体式分体式窗式窗式穿墙式穿墙式移动式移动式壁挂式壁挂式落地式落地式吊顶式吊顶式嵌入式嵌入式按按供热方式供
29、热方式单冷式单冷式热泵式热泵式按压缩机按压缩机容量容量 调节调节方式方式定速定容量系统定速定容量系统变频调速变容量变频调速变容量定速变容量系统定速变容量系统1.窗式空调器窗式空调器 2.分体式空调分体式空调 3.变频空调器变频空调器 分分体体式式空空调调 2 23、变频空调器、变频空调器通过控制系统改变压缩机电机供电频率,调节通过控制系统改变压缩机电机供电频率,调节压缩机转速,使空调器的制冷(热)量随着房压缩机转速,使空调器的制冷(热)量随着房间空调负荷变化而变化。间空调负荷变化而变化。 变频压缩机的运转范围大约在变频压缩机的运转范围大约在20-130Hz。 优点优点:节能效果显著;舒适性提高
30、;可低频启动;可节能效果显著;舒适性提高;可低频启动;可提高冬季制热能力;启动次数少、使用寿命长提高冬季制热能力;启动次数少、使用寿命长(二)多联式空调机组(二)多联式空调机组多联式空调机组是由一台(或多台)室外机与多联式空调机组是由一台(或多台)室外机与多台室内机多台室内机组成,用制冷剂管道将压缩机、室组成,用制冷剂管道将压缩机、室内外换热器、节流机构和其他辅助设备连接而内外换热器、节流机构和其他辅助设备连接而成的闭式管网系统。如图示:成的闭式管网系统。如图示:多多联联式式空空调调机机组组系系统统原原理理图图(三)单元式空调机组(三)单元式空调机组作业作业1.各类机型特点?各类机型特点? 2.如何选择冷水机组及风冷热泵机组?需注意如何选择冷水机组及风冷热泵机组?需注意那些问题?那些问题? 3.