第三章制冷系統(tǒng)輔助設(shè)備.doc

第三章 制冷輔助設(shè)備第一節(jié) 傳熱設(shè)備1. 冷凝器冷凝器是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的四大部件之一，是將壓縮機(jī)排放的高溫制冷劑氣體冷凝成飽和或過冷液體的設(shè)備。通過冷凝器，將熱負(fù)荷（制冷場(chǎng)所、電機(jī)功耗）傳遞給環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）。(1) 冷凝器的傳熱a. 制冷劑側(cè)油膜的影響：氟利昂系統(tǒng)中，油和制冷劑在冷凝器中互溶，對(duì)傳熱沒有影響；在氨系統(tǒng)中，油膜會(huì)嚴(yán)重影響換熱，必須及時(shí)排放冷凝器底部的存油。不凝性氣體的影響：會(huì)占據(jù)一定的換熱空間并提高冷凝壓力，應(yīng)及時(shí)排放。氨系統(tǒng)必須通過空氣分離器排放，氟系統(tǒng)可以通過冷凝器上部的放空氣閥排放。 制冷劑充注量：過多的制冷劑充注量會(huì)減少冷凝空間，導(dǎo)致冷凝壓力升高，應(yīng)控制。b. 冷卻介質(zhì)側(cè)（水或空氣）冷卻介質(zhì)流速的影響：適當(dāng)?shù)牧魉贂?huì)提高放熱系數(shù)并降低污垢的沉積。水為冷卻介質(zhì)的，水的流速為0.81.2m/s（氨，鋼管），或小于2.5m/s（氟，銅管）；空氣為冷卻介質(zhì)的，空氣流速為24m/s。污垢的影響：污垢的導(dǎo)熱系數(shù)比較小，會(huì)影響熱量的傳遞，應(yīng)當(dāng)盡量避免并及時(shí)排除。水冷式冷凝器水側(cè)污垢包括水垢、銹蝕、泥沙等。對(duì)水質(zhì)較差的，應(yīng)采取軟化處理或用水池沉積泥沙。冷凝器的水路一般走管程，可以采取機(jī)械式清洗或化學(xué)方法清洗。風(fēng)冷式冷凝器空氣側(cè)的污垢主要有灰塵、油污和銹蝕物等。要采取防塵、防腐處理。(2) 冷凝器的結(jié)構(gòu)冷凝器的類型很多，按其帶走熱量的方式，可分為三類：a. 水冷式冷凝器水冷式冷凝器由于采用水作為冷卻介質(zhì)，而水溫通常又比較低，所以可以獲得較低的冷凝溫度，有利于提高制冷能力，降低運(yùn)行費(fèi)用，應(yīng)用十分廣泛。水冷式冷凝器又分為立式和臥式兩種。立式冷凝器：.立式冷凝器.doc冷凝器頂部裝有配水箱，可以將水均勻地分配給各個(gè)管口的分水頭，沿管內(nèi)壁螺旋狀流下，與管外的高溫氣體進(jìn)行熱交換。制冷劑蒸氣放出熱量后，冷凝成液體后沿管外壁流下沉積在冷凝器底部，經(jīng)液體管路流入貯液器。冷凝器底部裝有放油閥。立式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小，可以安裝在室外；易清洗，且不必停止工作；不易堵塞，對(duì)水質(zhì)要求不高。缺點(diǎn)是：耗水量大，水泵功率大；管子易腐蝕，且泄漏不易被發(fā)現(xiàn)。臥式冷凝器.臥式冷凝器.doc：臥式冷凝器的兩端管板外面用端蓋封閉，端蓋上鑄有分水隔板，把全部管束分隔成幾個(gè)管組（或流程）。冷卻水從一端的端蓋進(jìn)入后，順序流過每個(gè)流程，最后從同一端蓋上部流出。這樣可提高管內(nèi)水的流速，提高水側(cè)的放熱系數(shù)。冷凝器端蓋上部和下部分別設(shè)有放空氣和放水絲阻。臥式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)高，用水量小，進(jìn)出水溫容易控制，可以安裝在室內(nèi)。缺點(diǎn)是冷卻水流動(dòng)阻力較大，對(duì)水質(zhì)要求高，清洗時(shí)需停止工作，泄漏不易發(fā)現(xiàn)。常用于水質(zhì)較好、水溫較低、水量充足的地區(qū)，適用于中小型制冷系統(tǒng)。b. 空冷式冷凝器.風(fēng)冷冷凝器.doc以空氣為冷卻介質(zhì)。制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)過程中逐步冷卻、冷凝直至最后成為過冷液體。換熱管一般用紫銅管。空氣在風(fēng)機(jī)的強(qiáng)迫作用下橫向掠過管外，帶走熱量并散發(fā)到周圍環(huán)境中。為了強(qiáng)化空氣側(cè)的傳熱，通常在管外加肋片，增加傳熱面積。空冷式冷凝器最大特點(diǎn)是不需要水。因此，適用于缺水地區(qū)和氟利昂系統(tǒng)?？绽涫嚼淠魇墉h(huán)境溫度影響很大。夏季環(huán)境溫度如果很高，冷凝壓力就會(huì)很高；而冬季運(yùn)行時(shí)應(yīng)防止冷凝壓力過低，導(dǎo)致蒸發(fā)器供液不足，制冷能力降低。（冰箱、空調(diào)）c. 蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器是以水和空氣共同作為冷卻介質(zhì)，主要是利用部分水蒸發(fā)時(shí)吸收制冷劑氣體的熱量實(shí)現(xiàn)制冷劑的冷凝。主要由冷凝管組、淋水裝置、擋水柵、集水盤、循環(huán)水泵及風(fēng)機(jī)等組成。（敘述工作過程）擋水柵的作用是防止未蒸發(fā)的水滴被氣流帶走，減少水的消耗；水盤內(nèi)的浮球閥是隨著水的消耗、水位降低時(shí)自動(dòng)打開補(bǔ)充冷卻水。蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)高，冷卻水消耗少，適用于缺水地區(qū)，運(yùn)行管理費(fèi)用較水冷式冷凝器低。缺點(diǎn)是維護(hù)比較麻煩，清洗困難；對(duì)水質(zhì)要求高，應(yīng)進(jìn)行軟化處理；空氣濕度大時(shí)冷凝壓力會(huì)升高。2. 蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)的主要熱交換設(shè)備。利用制冷劑液體在較低溫度下蒸發(fā)，吸收被冷卻介質(zhì)的熱量使之溫度降低。(1) 蒸發(fā)器中的傳熱 影響蒸發(fā)器傳熱系數(shù)的因素主要有：a. 制冷劑的物理特性、沸騰狀態(tài)、蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)；b. 被冷卻介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)、傳熱表面幾何特性；c. 傳熱表面污染程度，主要是油、鐵銹、霜層。(2) 蒸發(fā)器的形式和結(jié)構(gòu)a. 冷卻液體的蒸發(fā)器主要用于載冷劑系統(tǒng)，用來冷卻水或鹽水等載冷劑，再由載冷劑去冷卻被冷卻物體。根據(jù)蒸發(fā)器外形可以分為立管（螺旋管）式蒸發(fā)器和臥式殼管式蒸發(fā)器。立管（螺旋管）式蒸發(fā)器.立式蒸發(fā)器.doc是制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，蒸發(fā)器沉浸在載冷劑箱內(nèi)。這兩種蒸發(fā)器只能用于開式循環(huán)系統(tǒng)，載冷劑必須是非揮發(fā)性的，如鹽水和水等。為保證載冷劑在箱內(nèi)以一定的速度循環(huán)，箱內(nèi)焊有縱向隔板并裝有螺旋攪拌器。載冷劑流速為0.30.7m/s，以增強(qiáng)換熱。這種系統(tǒng)因?yàn)檩d冷劑容易和空氣接觸，蒸發(fā)管容易腐蝕，鹽水易吸潮變稀。水箱應(yīng)采取必要的密封措施。臥式殼管式蒸發(fā)器根據(jù)制冷劑的蒸發(fā)方式不同，又分為干式蒸發(fā)器和滿液式蒸發(fā)器。干式蒸發(fā)器.干式蒸發(fā)器.doc是液體制冷劑經(jīng)節(jié)流后從蒸發(fā)器一端的端蓋進(jìn)入管程，端蓋上鑄有隔板，制冷劑經(jīng)過兩個(gè)或多個(gè)流程蒸發(fā)并吸收載冷劑的熱量后從同一個(gè)端蓋出來后進(jìn)入壓縮機(jī)。如果端蓋隔板墊片泄漏，會(huì)使制冷劑短路，造成回液及制冷能力下降。這種蒸發(fā)器制冷劑在管內(nèi)完全蒸發(fā)并過熱成為過熱氣體。這有利于使用熱力膨脹閥自動(dòng)調(diào)節(jié)供液量。因?yàn)橹评鋭┕軆?nèi)蒸發(fā)，只要管內(nèi)流速超過4m/s，就可以把管內(nèi)的潤(rùn)滑油帶回壓縮機(jī)，回油方便 。滿液式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)與干式蒸發(fā)器相似，只不過載冷劑走管程，制冷劑走殼程。制冷劑液體從筒體下部進(jìn)入，從上部的氣液分離器（或回氣包）回氣，分離的液滴仍流回蒸發(fā)器。滿液式蒸發(fā)器的充液量大，傳熱溫差小，相同的冷媒溫度蒸發(fā)溫度高，制冷量大。為防止過高的液面會(huì)使未汽化的液體隨沸騰的氣泡帶出蒸發(fā)器，進(jìn)入壓縮機(jī)引起液擊，通常采用液位控制器來控制蒸發(fā)器內(nèi)液面的高度。制冷劑為氨時(shí)，液位為筒體的7080%；制冷劑為氟利昂時(shí)，液位為筒體的5565%。滿液式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)是回油困難，尤其是制冷劑為氟利昂時(shí)。b. 冷卻空氣的蒸發(fā)器：排管、冷風(fēng)機(jī)排管：通過排管內(nèi)沸騰的制冷劑或流動(dòng)的載冷劑與管外側(cè)的溫度和濕度較高的空氣進(jìn)行熱濕交換，使空氣降溫和出濕。排管不宜采用大管徑，以免制冷劑充入量過大，影響傳熱效果。氨系統(tǒng)一般采用382.5mm的無縫鋼管；氟系統(tǒng)一般采用19221.5mm紫銅管或252.5mm的無縫鋼管。冷風(fēng)機(jī)：屬于強(qiáng)制循環(huán)的空氣冷卻設(shè)備，主要有落地式和吊頂式兩種類型。它們都是由空氣冷卻排管、風(fēng)機(jī)、除霜裝置組成。為增大冷卻排管傳熱面積，排管通常作成繞片式或套片式。第二節(jié) 分離設(shè)備1. 油分離器油分離器的基本工作原理：利用油和制冷劑密度不同，當(dāng)通道截面突然增大，流速驟降（由1025m/s降至0.81m/s）,重量較大的油滴在重力作用下落下；在油分內(nèi)部使氣體流動(dòng)方向改變或利用離心作用，使密度較大的油滴分離；利用制冷劑液體或冷卻水管，使混合氣體冷卻，使其中夾帶的油蒸氣凝結(jié)成較大顆粒的油滴；利用過濾設(shè)備過濾。從外觀結(jié)構(gòu)來分，分為立式油分和臥式油分。從分油方式不同，油分主要有以下幾種： 洗滌式油分：主要適用于氨系統(tǒng)。工作時(shí)，桶內(nèi)保持一定高度的氨液（通常由浮球閥控制），壓縮機(jī)排出的氨氣通過桶體上部封頭處、伸入桶內(nèi)的進(jìn)氣管進(jìn)入氨液中洗滌降溫，油蒸汽溫度降低凝結(jié)成滴沉入桶底。氨氣離開液面時(shí)改變了方向，且流速大大降低。桶體上部的傘形孔板不僅可以使油進(jìn)一步分離，還可以擋住被被氣體吹起的氨液滴。 填料式油分：圖2-21所示的是填料式油分的結(jié)構(gòu)示意圖。鋼板卷焊的桶體內(nèi)裝有填料層。填料層上、下用兩塊多孔管板固定。填料可以是陶瓷、金屬切屑或金屬絲網(wǎng)，以金屬絲網(wǎng)效果最好。這種油分的分油效率較高，可達(dá)95%左右。 過濾式油分：.油分離器.doc目前大量的螺桿壓縮機(jī)都采用過濾式油分。利用氣體進(jìn)入油分后，流速突然降低、流動(dòng)方向突然改變、濾網(wǎng)層對(duì)油蒸汽的吸附作用，把潤(rùn)滑油分離出來。2. 汽液分離器汽液分離器的作用是為防止蒸發(fā)器中沒有蒸發(fā)的液滴隨氣流進(jìn)入壓縮機(jī)，造成液擊。其結(jié)構(gòu)與油分離器相似，也是利用速度的變化使重力較大的液滴沉落下來。低壓循環(huán)桶也是汽液分離器的一種，是重力供液系統(tǒng)和泵供液系統(tǒng)的重要設(shè)備。運(yùn)行時(shí)，必須保持一定的液位。不同蒸發(fā)溫度的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分別設(shè)置汽液分離器。3. 空氣分離器.空氣分離器.doc空氣分離器是氨系統(tǒng)中的重要設(shè)備，是用來排放系統(tǒng)中空氣等不凝性氣體，尤其對(duì)于經(jīng)常在低溫或低于大氣壓下運(yùn)行的系統(tǒng)。對(duì)于中小型氟利昂系統(tǒng)通常不加空氣分離器，而是直接從冷凝器等高壓設(shè)備直接排放。這樣做，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單但不可避免會(huì)造成制冷劑的浪費(fèi)?？諝夥蛛x器就是在冷凝壓力下將混合氣體冷卻到接近蒸發(fā)溫度，使混合氣體的大部分制冷劑凝結(jié)成液體，并把空氣等不凝性氣體分離出來，達(dá)到回收混合氣體中制冷劑的目的，減少制冷劑對(duì)大氣的污染。最常用的是臥式空氣分離器，見圖2-22。臥式空氣分離器在安裝時(shí)應(yīng)使進(jìn)液端稍高，便于分離出來的制冷劑液體能流進(jìn)旁通管、空氣排出放空氣管。第三節(jié) 貯存設(shè)備1. 貯液器貯液器在制冷系統(tǒng)中用來貯存冷凝器冷凝的制冷劑液體；調(diào)節(jié)冷凝器與蒸發(fā)器之間制冷劑液體的供需關(guān)系；防止高壓系統(tǒng)的制冷劑氣體竄到低壓系統(tǒng)（液封），稱為高壓貯液器。對(duì)于小型制冷系統(tǒng)經(jīng)常把冷凝器和貯液器和在一起，稱為“冷凝貯液器”。貯液器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要有桶體、液面指示裝置、液體進(jìn)出口、放空氣閥等部件組成。貯液器的液面高度應(yīng)在其桶徑的30%70%之間。2. 排液桶 主要用于重力供液系統(tǒng),用來容納熱氣沖霜時(shí)排回的制冷劑液體。其結(jié)構(gòu)與高壓貯液器相同。3. 低壓循環(huán)桶