蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)(管道設(shè)計(jì))

1、第24講 蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)（2）.帶有回?zé)嵫b置的制冷系統(tǒng)右圖為帶有回?zé)嵫b置的制冷系統(tǒng)。其中，液體-氣體熱交換器的功能是使由冷凝器到膨脹閥的液體和由蒸發(fā)器到壓縮機(jī)的氣體，進(jìn)行熱交換，液體被降溫而具有了一定的過冷溫度，氣體被加熱而具有了一定的過熱度。從制冷效果看，大大提高了制冷量；而氣體因?yàn)榫哂幸欢ǖ倪^熱度，即保證壓縮機(jī)吸入的氣體干燥，避免了液擊現(xiàn)象的發(fā)生。 帶有回?zé)嵫b置的單級(jí)壓縮系統(tǒng)1-壓縮機(jī)；2-冷凝器；3-蒸發(fā)器； 4-膨脹閥；5-回?zé)崞鳎?-干燥器 二、二、 蒸氣壓縮式氟里昂制冷系統(tǒng)蒸氣壓縮式氟里昂制冷系統(tǒng)lgp-h的分析下圖為具有回?zé)嵫b置的制冷系統(tǒng)的lgp-h圖。由于液體具有了一定的過

2、冷度，使單位質(zhì)量制冷量增加，因而機(jī)器制冷量有所增加。圖中循環(huán)1-2-3-4-1為具有回?zé)岬南到y(tǒng)，并可以看出液體有一定的過冷，氣體具有較大的過熱度，從理論上應(yīng)認(rèn)為h1h1h3h3，這正是在氣液換熱器里實(shí)現(xiàn)的換熱過程。這個(gè)循環(huán)的單位質(zhì)量制冷量q0h1h4 二個(gè)循環(huán)相比q0大于q0，大于的量應(yīng)為（h4h4）+（h1h1）。這部分冷量的收益就是由于增加了換熱器的結(jié)果。下圖為實(shí)用的帶回?zé)嵫b置的氟庫單級(jí)制冷系統(tǒng)。圖中循環(huán)1-2-3-4-1為基本系統(tǒng)的循環(huán)，可以看出液體是無過冷，氣體有過熱。單位質(zhì)量制冷量q0=h1-h4冷藏庫的單級(jí)制冷系統(tǒng)1-壓縮機(jī)；2-分油器；3-冷凝器；4-干燥器；5-換熱器；6-蒸發(fā)

3、壓力調(diào)節(jié)閥；7-電磁閥； 8-膨脹閥；9-冷風(fēng)機(jī) 2 采用一次節(jié)流不完全中間冷卻的雙級(jí)壓縮系統(tǒng)為獲取較低的蒸發(fā)溫度，例如快速凍結(jié)裝置或其他低溫裝置，使用單級(jí)壓縮系統(tǒng)會(huì)使壓縮比超過10以上，則應(yīng)采用雙級(jí)壓縮或多級(jí)壓縮系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用的雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)1-雙級(jí)壓縮機(jī) 2-冷凝器 3-干燥器 4-冷風(fēng)機(jī) 5-膨脹閥1 6-電磁閥 7-中冷器 8-膨脹閥2 9-過濾器下圖為使用一次節(jié)流不完全中間冷卻制冷系統(tǒng)的冷藏庫，制冷劑為R22。3 氟庫的管道配置氟庫的熱負(fù)荷計(jì)算與氨庫一樣，氟庫的制冷主機(jī)和制冷設(shè)備的選用也和氨庫的基本一樣。氟庫的管道配置與氨庫在計(jì)算上類似，但在連接和安裝上有著自己的特征。（1）吸氣管

4、道）吸氣管道吸氣管道是比較重要的，在設(shè)計(jì)及安裝時(shí)應(yīng)引起足夠的注意。吸氣管管徑的選擇，應(yīng)按蒸發(fā)器滿負(fù)荷時(shí)的允許壓力降來計(jì)算。通常選擇吸氣管徑，應(yīng)使壓力總損失不大于相當(dāng)蒸發(fā)溫度降低1時(shí)的壓差。選擇吸氣管管徑時(shí)應(yīng)注意保證蒸發(fā)器在最小負(fù)荷時(shí)，其中的潤(rùn)滑油能順利返回壓縮機(jī)。吸氣管徑過大或過小均是不適宜的，管徑過大不僅增加初置費(fèi)用，而且會(huì)使氣體流速過低，使蒸發(fā)器中的油不能返回壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良。反之，管徑選擇過小，氣體流速大，使有效制冷量下降。吸氣管的布置要有利于防止壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊事故，對(duì)氟利昂系統(tǒng)應(yīng)保證潤(rùn)滑油隨同制冷劑蒸氣一同回到壓縮機(jī)。由于氨系統(tǒng)中氨與潤(rùn)滑油不溶解，故不存在回油問題，為了防止

5、氨液流入壓縮機(jī)而產(chǎn)生液擊事故，一般要求水平回氣管帶有0.1%0.3%的坡度坡向低壓循環(huán)桶。 要保證氟利昂系統(tǒng)回油，壓縮機(jī)的吸氣管應(yīng)設(shè)有1%坡度坡向壓縮機(jī)，如下圖所示。在吸氣立管之前設(shè)立U形管，可以阻止大量的氟利昂液體及潤(rùn)滑油沖入壓縮機(jī)，也可防止安放膨脹閥感溫包的地方因管道中聚集液體而影響感溫包的正確反映 。 蒸發(fā)器與壓縮機(jī)同高度時(shí)吸氣管的布置蒸發(fā)器布置在壓縮機(jī)上面時(shí)，應(yīng)在蒸發(fā)器上側(cè)設(shè)置倒U型管，如圖3-115所示，以防開車時(shí)液體進(jìn)入壓縮機(jī)而引起液擊。但對(duì)全封閉式、半封閉式壓縮機(jī)來說，由于液體進(jìn)入壓縮機(jī)后，先經(jīng)吸氣腔予以汽化過熱，再進(jìn)入汽缸，因而可不設(shè)倒U形管。 蒸發(fā)器高于壓縮機(jī)的吸氣管布置集油

6、彎，如右下圖所示。集油彎的布置吸氣口布置當(dāng)蒸發(fā)器布置在壓縮機(jī)下面時(shí)，為了改善回油，應(yīng)每隔10m左右設(shè)置一個(gè)在壓縮機(jī)吸入口附近的吸氣管上不要設(shè)置集油彎，以防止啟動(dòng)時(shí)潤(rùn)滑油沖缸事故，如下圖所示。 進(jìn)出，則應(yīng)保證從上進(jìn)下出盤管出來的制冷劑為濕蒸氣，以便把油帶走。 排最好是下進(jìn)上出，這樣順著氣體的流向，蒸發(fā)效果好；若用隔排上下更換對(duì)串聯(lián)的蒸發(fā)盤管，最后一排應(yīng)是上進(jìn)下出，前面幾多臺(tái)蒸發(fā)器并聯(lián)時(shí)的接管兩臺(tái)并聯(lián)壓縮機(jī)的吸氣管布置近乎相等，同時(shí)也使回油均勻，如圖所示。吸氣管處要設(shè)置積油彎，以防一臺(tái)壓縮機(jī)停止工作時(shí)，油流積到另一臺(tái)壓縮機(jī)里去。壓縮機(jī)曲軸箱油面上部與油面下部均應(yīng)裝均壓和均油管，在這些管上應(yīng)設(shè)閥門。

7、兩臺(tái)并聯(lián)的壓縮機(jī)的吸氣管應(yīng)盡量對(duì)稱布置，使各臺(tái)壓縮機(jī)的壓力負(fù)荷變化或停止運(yùn)行時(shí)影響其他蒸發(fā)器的正常工作，可用右圖接法。 當(dāng)多臺(tái)蒸發(fā)器并聯(lián)時(shí)，為了不因某臺(tái)或某幾臺(tái)蒸發(fā)器的雙上升回氣立管。雙上升立管見下圖。雙立管是為適應(yīng)制冷負(fù)荷變化較大的系統(tǒng)而安設(shè)的，特別對(duì)于能進(jìn)行能量調(diào)節(jié)的制冷系統(tǒng)更需按此方式安設(shè)。配管原則及工作原理是：雙立管中A管為細(xì)管，按最低負(fù)荷選管徑，A和B管的截面積之和應(yīng)能滿足全負(fù)荷時(shí)的要求，壓力降既不可過大，并又能使回油速度處于規(guī)定范圍之內(nèi)。以致A和B管同時(shí)投入工作。存油彎的設(shè)計(jì)不可過大，如存油太多要影響曲軸箱的油量，也會(huì)使消除存油的時(shí)間太長(zhǎng)和瞬時(shí)回油太多。為防止低負(fù)荷工作時(shí)內(nèi)A管上升

8、的油又滑入B管內(nèi)，故在兩立管與水平管連接處都做一個(gè)向上的彎頭。 雙上升回氣管不能把油帶走，油流入存油彎內(nèi)，并形成油束堵住B管，只有A管工作，管內(nèi)流速增高，使低負(fù)荷回油得到保證；當(dāng)轉(zhuǎn)入全負(fù)荷工作時(shí)，開始因A管工作流速很高，接著B管也逐漸有氣體流過把存油彎的油帶走，使B管通暢，按此原則決定B管直徑：低負(fù)荷工作時(shí)，開頭是雙管都工作，但因流速低， （2）排氣管道）排氣管道排氣管道是指壓縮機(jī)出口到冷凝器入口的制冷劑管道。排氣管道對(duì)制冷系統(tǒng)制冷量的影響沒有吸氣管道那么大，但它卻影響著壓縮機(jī)的耗功。如排氣管道的壓力損失變大會(huì)引起排氣壓力和溫度的升高，亦即增加了壓縮機(jī)的耗功。一般對(duì)排氣管壓力降控制在相當(dāng)于與冷

9、凝溫度相差0.5的范圍內(nèi)。與冷凝溫度相差0.5的壓力差值，R12為0.012MPa，R22的壓力差為0.020MPa。在排氣管道布置時(shí)應(yīng)注意到：為防止壓縮機(jī)停車后，排氣管道的氟利昂液化而流回壓縮機(jī)，造成起動(dòng)時(shí)的液擊現(xiàn)象，壓縮機(jī)排氣管道應(yīng)有一定坡度，此坡度應(yīng)坡向冷凝器方向，數(shù)值為用1%-2%。排氣管路和吸氣管路一樣，應(yīng)盡量縮短，以減少壓力損失。冷凝器位置在壓縮機(jī)之上，且排氣立管較長(zhǎng)者，建議每8m，設(shè)置一個(gè)U型存油彎，以防液擊。放空氣的排氣閥可直接設(shè)在排氣管的最高點(diǎn)處。為防止壓縮機(jī)停車后排氣管內(nèi)的潤(rùn)滑油及制冷劑氣體凝結(jié)成液體返回壓縮機(jī)而造成起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)液擊事故，則氟系統(tǒng)的排氣管向 或冷凝器有1%-2

10、%的坡度，如右圖。對(duì)不設(shè)油分離器的壓縮機(jī)冷凝機(jī)組，當(dāng)壓縮機(jī)低于冷凝器2.53m時(shí)，壓縮機(jī)排氣管可以不設(shè)U形彎頭，如左下圖；當(dāng)高差大于2.53m時(shí)，壓縮機(jī)排氣管應(yīng)裝U形彎頭，如右下圖。兩臺(tái)壓縮機(jī)合用一個(gè)冷凝器，而冷凝器位置又高于壓縮機(jī)時(shí)，排氣管可按右圖布置。對(duì)兩臺(tái)壓縮機(jī)分別用兩臺(tái)冷凝器，而其管道又要相互連接的時(shí)候，可按右圖方式布置。當(dāng)冷凝器位置低于壓縮機(jī)時(shí)，可按下圖布置排氣管道。裝均油管的目的是使兩臺(tái)壓縮機(jī)的油面在同一水平面上，均壓管是使兩臺(tái)壓縮機(jī)的曲軸箱具有相同的壓力。 雙機(jī)排氣管的布置（冷凝器位置低于壓縮機(jī)）（a）回氣管合并進(jìn)冷凝器；（b）回氣管分別進(jìn)冷凝器a）b） （3）液體管道）液體管道

11、氟利昂液體能與油互溶，在液體管路上沒有設(shè)置回油管路。液體管路要解決的主要問題是防止產(chǎn)生閃發(fā)氣體。具有冷凝溫度的氟利昂液體在阻力很大的管道中流動(dòng)時(shí)，由于壓力下降和摩擦生熱，會(huì)使部分液體汽化生成部分氣體，這就是所謂的閃發(fā)氣體。高壓液管是指貯液器到膨脹閥前的液管，如無貯液器則是由冷凝器到膨脹閥前的那段液管。當(dāng)這段管子阻力大或周圍環(huán)境溫度高的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生閃發(fā)氣體致使膨脹閥供液不良，這將大大降低制冷量，因此一般把高壓液管的壓降控制在0.02MPa以下。 對(duì)于過流式冷凝器，如下圖（a）所示，為了保證液體靠自重流入貯液器內(nèi)，冷凝器的底部與貯液器進(jìn)液閥之間的間距應(yīng)大于200mm，進(jìn)液管流速應(yīng)低于0.5m/s。

12、 對(duì)于補(bǔ)充式貯液器，如下圖 （b）所示，冷凝器直接向蒸發(fā)器供液，貯液器在系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)制冷劑的作用，因此冷凝器與貯液器加設(shè)均壓管。同時(shí)冷凝器的輸液閥門應(yīng)低于貯液器。貯液器的進(jìn)液管流速一般取0.8m/s。冷凝器與貯液器之間的連接（a）過流式；（b）補(bǔ)充式低壓液管。低壓液管是指從節(jié)流后至蒸發(fā)器段管道，這段管道越短越好，應(yīng)使膨脹閥盡量靠近蒸發(fā)器。最好這段管道要包隔熱層和防潮層。 這段管道的最大問題是供液分配。當(dāng)一個(gè)膨脹閥供給多組并聯(lián)的蒸發(fā)器液體時(shí)，需設(shè)液體分配器，小型系統(tǒng)可直接購買液體分配器（俗稱蓮蓬頭）。當(dāng)系統(tǒng)稍大點(diǎn)，可按下圖制作液體分配器。下圖的分配器均有一錐形體，當(dāng)液體進(jìn)入后與它相碰，并且碰后具有一定的流速，這就使液體夾裹著氣體，分別進(jìn)入各個(gè)支管。由于阻力相同所以各支管的液體進(jìn)入量是相同的，可以達(dá)到均勻分布的作用。 液體分配器冷藏庫的庫溫低于0以下時(shí)，蒸發(fā)器表面就會(huì)結(jié)霜，時(shí)間一長(zhǎng)就在管子表面形成一個(gè)厚厚的霜雪殼，這將使傳熱效率大為降低，導(dǎo)致庫溫回升。蒸發(fā)器如用肋片式管子，霜層將在肋片間聚集，堵死肋片間隙。排氣熱融霜系統(tǒng)右圖為常用的排氣熱融霜系統(tǒng)。制冷循環(huán)中壓縮機(jī)的排氣溫度比較高，氟系統(tǒng)排氣接近100的溫度，把這部分熱量引入可融化蒸發(fā)器的霜層。工作過程：當(dāng)蒸發(fā)器W2需融霜時(shí)，關(guān)閉閥D打開閥B，此時(shí)壓縮機(jī)的排氣沿排氣管通過閥B進(jìn)入蒸發(fā)器W