制冷方案的制定

制冷工藝設(shè)計2.1劉樂山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院2/5/202309:04第二章冷庫制冷方案的確定

§2-1壓縮級數(shù)的確定一、單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.制冷量表達式；2.壓縮功表達式；3.冷凝負荷表達式；4.上面三者關(guān)系？5.同一臺壓縮機蒸發(fā)溫度降低，制冷量如何變化？功率如何變化？下頁圖44圖4-13p918AS-12.5壓縮機性能曲線圖

確定系統(tǒng)壓縮級數(shù)的主要依據(jù)是壓力比，即一定工況下系統(tǒng)冷凝壓力與蒸發(fā)壓力的比值。氨系統(tǒng)壓力比小于或等于8時，采用單級壓縮；大于8時，采用雙級壓縮氟系統(tǒng)當壓力比小于或等于10時，采用單級壓縮；當壓力比大于10時，采用雙級壓縮。對一些小型冷庫，當凍結(jié)量小而又不連續(xù)生產(chǎn)時，按照冷凝壓力和蒸發(fā)壓力比值來確定應(yīng)是雙級壓縮，可壓力比大于8的運轉(zhuǎn)時間所占比例很小，仍可確定為單級壓縮形式這樣不僅簡化了系統(tǒng)，又方便操作管理，降低冷庫造價。二、雙級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的基本構(gòu)成

**1.各點制冷劑狀態(tài)？2.中間冷卻器共有幾個接口？

三、單雙級綜合制冷系統(tǒng)的基本構(gòu)成

四、帶有中間負荷的雙級壓縮制冷循環(huán)這是一種國外應(yīng)用很普遍的制冷方式，很有特點，國內(nèi)應(yīng)用較少。圖2-5帶有中間負荷的雙級壓縮制冷循環(huán)原理圖圖2-6帶有中間負荷的雙1-低壓壓縮機；2-高壓壓縮機；3-中間冷卻器級壓縮制冷過4-低溫蒸發(fā)器；5、6、9-膨脹閥；7-冷凝器；8-中溫蒸發(fā)器【例】某系統(tǒng)，主要負荷為凍結(jié)物冷藏間，其蒸發(fā)溫度為-28℃，冷凝溫度為33℃，少量負荷為冷卻物冷藏間，蒸發(fā)溫度為-5℃。這個系統(tǒng)可否采用帶中間負荷的雙級壓縮制冷循環(huán)？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：設(shè)計帶有中間負荷的雙級壓縮制冷系統(tǒng)時，應(yīng)使冷卻間蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力（溫度）與雙級壓縮制冷循環(huán)中的中間壓力（溫度）相適應(yīng)。如果低壓級的負荷或中間負荷不穩(wěn)定，會相互影響，使冷庫中的溫度波動較大。具有壓縮機能量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量可以改善制冷系統(tǒng)的運行情況。五、復(fù)疊式制冷系統(tǒng)

1.為什么要采用復(fù)疊機從理論上講，制冷系統(tǒng)的壓縮級數(shù)越多，可得到的蒸發(fā)溫度就越低，但壓縮級數(shù)過多，勢必導致系統(tǒng)的繁雜。實際的冷庫制冷系統(tǒng)中通常采用的是單級或雙級壓縮機，而雙級壓縮機可達到的最低蒸發(fā)溫度通常為-40℃左右，更低的蒸發(fā)溫度，采用復(fù)疊式制冷機。五、復(fù)疊式制冷系統(tǒng)

2.復(fù)疊機的組成復(fù)疊式制冷機由高溫級及低溫級兩部分組成。高溫部分制冷劑的蒸發(fā)是用來使低溫部分系統(tǒng)中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發(fā)器將兩部分聯(lián)系起來，它既是高溫部分的蒸發(fā)器，又是低溫部分的冷凝器。3.根據(jù)《蒙特利爾議定書》,目前已有多種制冷工質(zhì)被限用或即將被限用，因此,需要采用對環(huán)境友好的制冷劑來滿足低溫制冷的需要。天然工質(zhì)CO2(ODP=0,GWP=1)具有作為制冷工質(zhì)所具有獨特的優(yōu)勢,越來越受到人們的關(guān)注。國內(nèi)外的研究使用表明，CO2復(fù)疊式制冷機不僅對保護環(huán)境有著巨大的社會意義，而且在-40℃左右的食品凍結(jié)領(lǐng)域有著較高的制冷系數(shù)。§2-2制冷工質(zhì)的確定

一、氨工質(zhì)1.熱力性能優(yōu)越，價格低廉，環(huán)保。2.不能使用銅、鋅、錫類材料。3.有較強的毒性和可燃性。根據(jù)冷庫設(shè)計規(guī)范（GB50072）規(guī)定，嚴禁在包裝間、分割加工間、產(chǎn)品整理間等人員較多的房間的冷卻設(shè)備，使用氨為制冷劑。4.氨制冷機房必須注意通風換氣，通風換氣次數(shù)不應(yīng)小于3次/h；事故排風量按183m3/（m2·h）并不小于34000m3/h，采用防爆電機。5.女生不宜操作氨機。二、氟工質(zhì)

1.無毒、不易燃燒、不易爆炸。2.能部分地與潤滑油互溶?；赜屠щy。3.對水的溶解度小，易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。4.與天然橡膠起作用，其裝置應(yīng)采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。5.注意環(huán)保性能，破壞臭氧層、產(chǎn)生溫室氣體效應(yīng)。常用工質(zhì)：1．R22：R22是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種中溫制冷劑。其熱力學性能與氨相近。標準氣化溫度為-40.8℃，通常冷凝壓力不超過1.6MPa。ODP=0.04～0.06，GWP=1700，我國將在2040年1月1日起禁止生產(chǎn)和使用。2．R-404A：R404A為近共沸混合制冷劑，標準沸點可達-46.56℃，滑移溫度0.677℃，其臭氧破壞指數(shù)ODP=0,溫室指數(shù)GWP=3750。R404A運行性能如容量和效率都比較接近R502，可以替代R22及R502用于較低蒸發(fā)溫度場合。

3.R507A：R507A為共沸混合制冷劑，由相同比例的R125與R143a組成。這種制冷劑的標準沸點可達-47.1℃，滑移溫度0.023℃。，其臭氧破壞指數(shù)ODP=0,溫室指數(shù)GWP=3800。采用同樣的壓縮機，R507A與R404A的制冷量比R22大。R507A的制冷量比R22大7～13%，R404A的制冷量比R22大4～10%。在環(huán)境溫度較高時，R507A與R404A的效率(EER)比R22略低；而在環(huán)境溫度較低時，R507A與R404A的EER比R22略高。三、二氧化碳1.天然存在的物質(zhì)，環(huán)保。無毒無害,不可燃。2.在復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。3.蒸發(fā)潛熱大,單位容積制冷量相當高(0℃時單位容積制冷量是氨的1.58倍,是R22的5.12倍,是R12的8.25倍)；運動粘度低(0℃時CO2飽和液體的運動粘度只有氨的5.2%、R12的23.18%)；CO2的導熱系數(shù)高,液體密度和蒸汽密度的比值小。CO2優(yōu)良的流動性和傳熱特性,可顯著減小壓縮機與系統(tǒng)的尺寸,使整個系統(tǒng)非常緊湊。4.不足之處是CO2較高的臨界壓力(7.372MPa),對系統(tǒng)的承壓能力以及壓縮機都有了更高的要求。5.設(shè)備的承壓能力與其體積與壓力的乘積成正比，CO2制冷劑壓力高，但相同制冷量時，其體積小，故對設(shè)備的要求并不太高。國內(nèi)首臺CO2機組CO2在速凍機上的應(yīng)用2.3壓縮機形式的確定1.活塞壓縮機活塞式制冷壓縮機工藝成熟，制冷量從十幾千瓦到幾百千瓦。迄今為止還是應(yīng)用最廣泛的一種機型。易損件多，零部件也多，管理和維修比較麻煩。第一個箭頭指的是什么？23第二個箭頭指的是什么？12.渦旋壓縮機機器中沒有吸氣閥，提高了其可靠性，轉(zhuǎn)速變化范圍可增大；還有動力平衡性較好，工作可靠性提高。渦旋壓縮機的發(fā)展在于擴大其制冷量范圍，做成多聯(lián)機組，應(yīng)用范圍擴大。3.螺桿壓縮機應(yīng)用于中等冷量范圍的制冷工程中，裝配零部件少、較高的可靠性和效率成功地躋身原來活塞壓縮機所主宰的較小冷量范圍。封閉機組還是開啟機組364.離心壓縮機離心式制冷壓縮機磨損小，易損件少，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平衡，維護簡單。用于制冷量為630-1160kW的大型制冷裝置上，如空調(diào)裝置。由于單機制冷量不能過小，限制了使用范圍。5.制冷機組制冷機組是將制冷系統(tǒng)中的部分設(shè)備或全部設(shè)備配套組裝在一起，成為一個整體。制冷機組結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、使用靈活、管理方便、安裝簡單，其中有些機組只需連接水源壓縮一冷凝機組將壓縮機、油分器、冷凝器、貯液器等組裝成一個整體，供液到蒸發(fā)器，自氣液分離器吸氣。此形式一般用于直接膨脹供液或重力供液的小型制冷裝置。6.并聯(lián)機組

多臺小型制冷機組裝在一個公共機座上，其吸氣、排氣管并聯(lián)，利用一臺控制柜控制，根據(jù)系統(tǒng)負荷的變化情況開啟不同臺數(shù)的制冷機投入工作的制冷機組?？刂旗`活、高效節(jié)能、穩(wěn)定可靠、緊湊靈巧、安裝維護方便7.冷水機組間接蒸發(fā)制冷裝置，將壓縮機、冷凝器、冷水用蒸發(fā)器及自動控制元件等組裝成一個整體。用于集中供冷的地方。在蒸發(fā)溫度低于0℃的場合，載冷劑采用鹽水或乙二醇。2.4供液方式的確定

2.4.1.直接供液系統(tǒng)1.定義：利用冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的壓差，將液態(tài)制冷劑經(jīng)節(jié)流降壓后直接送入冷卻設(shè)備。又叫壓差供液、直接膨脹供液。2.優(yōu)點：這種供液方式簡單，也不消耗其他動力。3.缺點：供液量調(diào)節(jié)困難，尤其是當冷間負荷發(fā)生劇烈變化時，就會出現(xiàn)供液過多或過少的現(xiàn)象。4.適用場合：適宜于單一節(jié)流裝置控制單一蒸發(fā)回路、負荷比較穩(wěn)定的小型制冷裝置中。特別是小型氟利昂制冷系統(tǒng)?？照{(diào)冷水機組的制冷系統(tǒng)是哪種供液系統(tǒng)方式311-油分離器；2-壓縮機；3-冷凝器；4-儲液器；5-手動膨脹閥；6-排液閥；7-蒸發(fā)器；8-集油器；9-氨液分離器；10-安全閥；11-壓力表52.4.2重力供液系統(tǒng)1.定義：低壓液態(tài)制冷劑依靠自身重力進入蒸發(fā)器的供液方式。2.系統(tǒng)組成：重力供液系統(tǒng)在蒸發(fā)器與節(jié)流閥之間增設(shè)一只氣液分離器。3.特點：蒸發(fā)器的供液和回氣都要經(jīng)過氨液分離器，將節(jié)流后產(chǎn)生的閃發(fā)氣體和回氣攜帶的液滴分離掉，液體進入蒸發(fā)器，提高傳熱效果，氣體回到壓縮機，可避免濕沖程。4.液位要求：氣液分離器內(nèi)液面高出蒸發(fā)器1～2m。為什么?1-浮球閥2-氨液分離器3-蒸發(fā)器9簡述流程2.4.3液泵供液系統(tǒng)1.定義：利用液泵的機械力，向蒸發(fā)器輸送低溫制冷劑液體。2.組成：低壓循環(huán)貯液器、液泵。3.原理：高壓液體節(jié)流后，進入低壓循環(huán)桶，分離出閃發(fā)氣體，液體由氨泵輸往蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)形成的氣體和未蒸發(fā)的液體一并返回低壓循環(huán)桶再次分離，氣體和閃發(fā)氣體被壓縮機吸走，液體和補充來的液體供液泵再循環(huán)。1-低壓循環(huán)儲液桶；2-氨泵；3-液體調(diào)節(jié)站；4-蒸發(fā)器；5-氣體調(diào)節(jié)站；6-放油器4再循環(huán)倍數(shù)：液泵供液系統(tǒng)中，泵對蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)器的蒸發(fā)量（質(zhì)量計）之比稱再循環(huán)倍數(shù)。倍數(shù)的確定：1）負荷較穩(wěn)定、蒸發(fā)器組數(shù)較少、不易積油的蒸發(fā)器的下進上出供液系統(tǒng)，再循環(huán)倍數(shù)取3～4；2）對負荷有波動、蒸發(fā)器組數(shù)較多、容易積油的蒸發(fā)器的下進上出供液系統(tǒng)，再循環(huán)倍數(shù)取5～6；3）上進下出供液系統(tǒng)，再循環(huán)倍數(shù)取7～8。為什么？？？182.4.4氣泵供液方式1.定義：氣泵供液系統(tǒng)也叫加壓供液系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)屬強制氨液循環(huán)的超量供液系統(tǒng)，是以氣體的壓力能取代液泵的機械能，來實現(xiàn)向蒸發(fā)器供液的。2.原理：當加壓罐2中制冷劑液體處于上限液位時，均壓電磁主閥4和補充供液電磁恒壓主閥5關(guān)閉，加壓電磁恒壓主閥6開啟。加壓罐2中制冷劑液體靠壓差供入蒸發(fā)器，液位逐漸降低。直到液位達下限液位時，加壓電磁恒壓主閥6關(guān)閉，均壓電磁主閥4和補充供液電磁恒壓主閥5開啟，此時加壓罐與低壓循環(huán)貯液器均壓，低壓循環(huán)貯液器內(nèi)制冷劑液體靠位差作用流入加壓罐，系統(tǒng)按上述過程往復(fù)運行。當裝置發(fā)生故障或制冷系統(tǒng)需要連續(xù)運行時，高壓制冷劑液體通過補充供液電磁恒壓主閥3直接膨脹向蒸發(fā)設(shè)備補充供液。圖2-13單罐加壓式氣泵供液理圖1-低壓循環(huán)貯液器;2-加壓罐；3-ZCHC-32YB;4-加壓電磁恒壓主閥；5-ZCL-32QK均壓電磁主閥；6-ZCHP-32YB補充供液電磁閥2.4.5供液方式選擇1.小型氨制冷裝置，可采用直流供液以簡化系統(tǒng)。2.鹽水制冰多采用重力供液，其氨液分離器就近設(shè)在鹽水池邊緣，不必加建閣樓，避免了重力供液的缺點。3.大中型冷庫最多采用的還是氨泵供液，該供液方式熱交換好且易實行集中控制和自動化控制，因而受到廣泛的歡迎。

2.5融霜方式的確定2.5.1融霜系統(tǒng)蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點時，蒸發(fā)器表面會結(jié)露或結(jié)霜。霜對蒸發(fā)器的傳熱性能,空氣動力性能有很大影響。主要融霜方法：

（1）中止循環(huán)除霜。霜層較厚時，停止向蒸發(fā)器供液，在小型裝置中可停止壓縮機運轉(zhuǎn)，讓蒸發(fā)器溫度自然升高的融霜方法。適用于間斷使用的小型制冷裝置。

（2）人工掃霜。在蒸發(fā)器不停止工作的情況下，用掃帚掃去蒸發(fā)器表面疏松的結(jié)霜。僅用于食品冷藏庫的光沿墻排管和頂排管。

（3）外能除霜。用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜的總稱；考慮到效率問題，電加熱除霜主要用于制冷溫度高于-18℃的小型制冷裝置的冷風機上。這種融霜方式能耗很大且電加熱器的長時間工作很容易引起火災(zāi)。配用電加熱器的功率一般估計功率按100w/m2確定，霜層厚度控制在5mm以內(nèi).（4）水融霜。用溫水噴灑蒸發(fā)器結(jié)霜的外表面，主要用于蒸發(fā)管組較集中的蒸發(fā)器，這種融霜方式的特點是操作方便，融霜速度快，但融霜過程常引起噴淋水由接水盤處外溢或外濺，以及由于較高的水溫引起的起霧現(xiàn)象。積存于蒸發(fā)器內(nèi)的潤滑油不能夠被排除，除非設(shè)置專門的放油設(shè)施。（5）熱氣融霜。將壓縮機的排氣送入蒸發(fā)器，用過熱氣體所具有的熱量加熱蒸發(fā)管組而融化冰霜的方法．（6）熱氣和水聯(lián)合融霜。主要用于冷風機蒸