制冷装置设计课件-四.ppt

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1、制冷装置设计,贮氨器的配置：制冷系统大，路程长，收支的工质量就多。大部分制冷装置采用“通过式”贮氨器的设置。这种方式可以通过贮氨器把系统中的油、杂质通过沉淀后分离出来。另一种配置贮氨器的方式，称作“波动式”。冷凝器的出液不先回到贮氨器内，而是直接向制冷系统供液，当供液与冷凝器得出液不平衡时，贮液器才起到调节作用。贮氨器与冷凝器之间两侧温度不同，导致存在的压力差，影响氨液进入到冷凝器，必须装配均压管。另外，在位置上贮氨器应在冷凝器的下面。,四、总调节站的配置方案（P22）,总调节站作用：通过总调节站向各制冷（低压）设备，如：中间冷却器、氨液分离器、空气分离器分配高压氨液。同时，系统的加氨操作也是

2、通过总调节站来进行的。直流式供液调节站（图13-11）高压氨液直接向蒸发器节流供液，这种调节站现已不采用。原因是节流后两相流阻力加大，可用于小型的制冷装置。,重力供液、氨泵供液系统的总调节站（高压液体调节站 P23）,高压贮液桶引出的高压氨液供到总调节站进行分路：去中冷、中冷蛇行管、制冰、冰库供液等。,三、制冷系统低压侧部分的配置方案（P23）,1.蒸发器部分管道配置方案 制冷剂的流向确定 上进下出供液方式:制冷剂从蒸发器上部进、下部出。这种供液方式的优点是蒸发器内存液较少，无静液柱影响蒸发温度。停机时，蒸发器内部不存液，易于实现自控。蒸发器内不易积油。缺点是由于蒸发器内的制冷剂流速小，管内壁

3、湿润性差，传热效果不好。氨泵系统供液时，循环桶位置应比蒸发器位置低。上进下出多组同时供液不易配液均匀。,自节流阀后面至压缩机吸入这一范围成为制冷系统的低压侧，又称为低压系统。,下进上出供液方式:,制冷剂从蒸发器下部进、上部出。这种供液方式的优点是蒸发器内部存液量较多，管内壁湿润性好，传热效果较好。下进上出多组同时供液容易配液均匀。（P159顶墙排管）缺点是蒸发器内制冷剂存液多，不易实现温度自控。管内有静液柱影响蒸发温度。,管道配置当一冷间很大，采用多组蒸发器时，供液、回汽管道可以只取一个回路就能调节和控制库温。此时管道与蒸发器的连接可以有不同的形式。,串联：,串联管路不可过长，防止阻力损失过大

4、。可以是上供下回，也可以是下供上回。氟系统多采用上供下回供液方式。,并联：,同程式（先进后出）尽可能使各通路之间长度相同，阻力损失一致。,另一种并联连接法（羊角弯式）,不同形式的蒸发器的管道配置,冷库中的蒸发器形式有顶排管，墙排管和冷风机，蒸发器的管道配置连接方式各有不同。特别是有墙排管和顶排管在同一冷间，共用同一根供液管和回汽管应注意连接方式要合理，使各排管的阻力损失尽量一致，同时还要考虑能冲霜排油。（见教材 P25-P26同一冷间内有顶、墙两种蒸发器。）,2.低压调节站的设置方案,单阀单流向供液回汽调节站(图1-3-18),双阀双流向供液、回汽调节站,液单、汽双低压调节站的配置,（图 1-

5、3-20）图1-3-21汽双、液单低压调节站，如何使用？可行吗？,3.与供液方式相应的低压部分配置方案,直胀式供液：一路节流阀宜只向一组蒸发器供液。直接膨胀式供液的蒸发器回汽端点的压力值决定了该蒸发器的最低的蒸发压力，制冷剂流经蒸发器的压力降与该通路蒸发器的当量总长成正比，由于阻力（压力）损失的存在，使蒸发器的平均蒸发压力上升，从而使的蒸发器的吸热能力下降。或者说，由于蒸发器的压力降存在，使的制冷系统蒸发压力要低于进入该蒸发器节流阀出口时的压力。,直接膨胀系统供液虽然不需要循环桶（或氨液分离器）向蒸发器进行供液，为了保证制冷机不会发生湿冲程，应使直接膨胀供液的蒸发器回汽必须先经过(机房设置)回

6、汽桶，使回汽中含有未能全部蒸发的液体分离后，饱和蒸汽再由压缩机吸走。（P27 图1-3-22）,所以，应避免每个通路（该值计算，以节流阀开始到回汽调节站总长度，包括阀门、弯头的折算长度。)蒸发器当量总长度，不应超过规定值。蒸发器的通径：20mm 25mm 32mm 40mm 50mm当量长度最大值：150m 150m 200m 250m 300m,氨直接膨胀供液给蒸发器，回汽须经汽液分离设施，确保使用安全。,重力供液蒸发器的配置,A 制冷工质的流向及蒸发管组的连接方式 重力式供液大都采用对蒸发器下进上出的供液方式，重力式供液的供液压头很小，多组蒸发器的连接方式宜采用“同程式”或“羊弯式”，尽可

7、能的减少管路的阻力，确保供液正常。重力式供液,供液的距离不能过长，供液半径一般取30m以内，每一组蒸发器也有一个允许的长度限制，应使每一路的总阻力损失小于重力供液所能提供的液柱差。B 氨液分离器的设置要点 重力式供液制冷系统设计要点,合理确定氨液分离器中的正常供液液位，与最高蒸发器的顶部之间，有一个合适的高度差H。,H过小，不足以克服供液及蒸发器管道的阻力损失，供液就会出现不足。H过大，影响蒸发器的蒸发压力，使系统的变小。理论上应使 H 在克服通路总阻力后，剩余的压差对蒸发温度影响不宜超过1（t 1）。处于不同的蒸发温度（蒸发压力）下，温度降t=1，相应的吸气压力降 P 是不同的蒸发温度t0越

8、低，允许的吸气压力降 P则越小。如：-33 蒸发回路，Pt=1=0.005Mpa=0.5mH2o=0.7mNH3;-28 蒸发回路，Pt=1=0.006Mpa=0.6mH2o=0.8mNH3;-15 蒸发回路，Pt=1=0.012Mpa=1.2mH2o=1.8mNH3。,结论：蒸发温度越低，回路的阻力损失应限制在更小范围。,重力供液的设计经验数据，常取H=1.5m液柱差,重力供液系统的氨液分离器，应距离供液蒸发器越近越好。如果供液氨液分离器距离压缩机的吸入管线太长，当氨液分离器供液过多，而又未及时发现，或系统负荷突然波动过大时，均会直接导致压缩机的湿冲程。为安全运行的需要，应在机房加设“机房氨

9、液分离器”（既回汽桶），下面同时设置排液桶。（见图1-3-22）,氨液分离器的数量，取决于：蒸发回路的多少，一个蒸发回路至少应设一个氨液分离器。层数。蒸发器的形式。如顶管应与墙管分设氨液分离器较好。,一个氨液分离器可以向多个冷间供冷，但应设置汽液调节站进行调控。每一个汽液分离器的供液半径不宜大于30m。（在供液半径之内，也不能使每一个通路过长，否则也会影响供液效果。）热负荷较大的冻结间、制冰间，不时会出现热负荷突然加大，蒸发器内的制冷剂剧烈沸腾，供液、回汽管宜按 5 倍正常负荷进行计算；氨液分离器型号按大一档选用，防止负荷波动时，液位出现超高状态。,重力供液系统的低压调节站,总结,重力式供液系

10、统与直接膨胀式供液系统相比，可改善蒸发器的效能，闪发汽体没有进入蒸发器，此外，单相的低压氨液体可使各组蒸发器供液均匀。重力式供液系统作用压头小，蒸发器的放热系数还未达到最高值，蒸发器中的工质流速不快，油膜、污垢易积存，使蒸发器的换热受到影响。重力式供液系统的调节站分散，操作控制不方便，需要设置专门的阁楼，使得投资加大。,思考题-4：,1.蒸发器采用下供上回与上供下回供液的优缺点各有哪些？2.画出同程式并连联接蒸发器的示意图（四组）。3.为什么直接膨胀式供液只能对一组蒸发器供液？4.直接膨胀式供液的动力是什么？重力式供液的动力呢？5.为什么在重力供液时，蒸发温度越低，要求供液的静液柱应越小？6.

11、采用重力供液时，静液柱的高度是否要考虑通路的长度？为什么？7.重力供液氨液分离器的设置数量主要取决于哪些因素？氨泵供液的低压循环桶设置的数量是由那些主要因素来确定？8.回器桶的作用有那些？在何处需要设置回汽桶？,3.液泵供液制冷 系统,低压循环桶及液泵的配置,低压循环贮液桶及液泵的配置 每一蒸发温度回路（系统）应配置一个循环贮液桶。当系统过大，比如是一座万吨库，即使只有一个蒸发温度回路，可能要选用多个低压循环贮液桶才会满足要求。（都有哪些原因？）,低压循环贮液桶的容积及直径计算（P100101页）容积的大小应能分别满足下列要求：.保证汽液分离所需要的空间（安全要求）。.保证氨泵运行时间内不能断

12、液。.在停泵后，能够容纳下蒸发器和管道的回液。注：兼做排液桶时应容纳充氨量最大的一间库房（或冻结间）内蒸发器及有关管路中的氨液。低压循环贮液桶桶径的计算(公式：3-6-11)桶径的计算其实质是：所配置的制冷压缩机，在桶内的吸气流速的计算压缩机的吸气流速以不大于0.5m/s 为依据进行计算。,低压循环桶桶体直径的计算（P100页）,D:桶体直径（m）Vp:压缩机的排气量（m3/h):制冷机输气系数:低压桶截面积系数，立式桶=1；卧式桶=0.3：低压桶内汽体流速，立式桶=0.5m/s；卧式桶=0.8m/s n:低压桶汽体进气口个数,（3-6-11）,（2）低压循环桶容积的计算,1.下进上出供液系统

13、（P101页）,2.上进下出供液系统 V=(Vz+0.6Vh)/0.5(m3)（3-6-13）:蒸发器充注氨量容积的百分比；Vz:该系统蒸发器的总容积（m3）,（3 6-13）,（3）防止液泵汽蚀的措施（须引以足够的重视）,1.液泵为什么会产生气蚀：在液泵制冷系统中已经向大家介绍了液泵的作用，系统复杂。液泵在运转中，液泵的气蚀占到机房所有故障的95%左右，所以液泵供液系统的设计重点是避免液泵的气蚀现象的发生，保证系统的正常供液。液泵出现汽蚀的原因和危害 汽蚀在水力学上，对水泵来说，一个大气压下，100时水在泵内会发生汽化；在 20 时、处于2.4KPa的压力下水同样会也会产生汽化。,水泵的汽蚀

14、现象 水泵运转时，如果进口处水压降低到水的汽化压力之下，液体也会发生汽化形成气泡，这些气泡还随同未汽化的水流从低压区一同进入到高压（压出）区，随后气泡即破裂，在气泡破裂的瞬时，高压水以很高的速度流向气泡的空间形成巨大的冲击力，且频率极高。这个冲击力作用于泵的叶轮表面，表面如同被子弹打中一样被剥蚀，形成蜂窝状或海棉状。这种气泡形成、发展和破坏的过程，称为汽蚀现象。,液泵气蚀与安装高度的关系 在水泵入口 1 1安装真空压力表，当水泵发生汽蚀时压力 P1,此时，1-1断面的真空值 Hsmax=Pa P1,真空值Hs max由泵的生产厂提供，为了避免发生汽蚀，允许吸上真空高度 Hs有一安全余量Hs=H

15、smax 0.3mHs称为允许吸上真空高度。泵的制作水平越高，抗汽蚀的能力就会越好。但 Hs会随着流量 Q 而变化，Q,则 Hs。,V1,Pa,水泵的安装高度Hg 与允许吸上真空高度Hs的关系,对0-0断面和1-1段面，有：P0/r=Hg+P1/r+V12/2g+hw P0/r P1/r=Pa/r P1/r=Hs=Hg+V12/2g+hw 确保水泵不发生汽时，泵的允许安装高度Hg:Hg=Hs(V12/2g+hw)为了提高安装的高度，泵的吸入侧流速V1 要小，并使管径稍大，弯头少，管道尽可能的短。对于水泵的Hs，是在水温20时、1个大气压下，厂家给出的允许吸上真空高度值，当水温不是20 时，如果

16、是在100 呢？（水的汽化压力为：100 103.3KPa;202.4KPa）Hs=Hs+(0.24 10.33)安装高度 Hg=Hs(V12/2g+hw)应是低于0-0水面安装了。,对于离心式氨泵吸入的是低温低压饱和的制冷剂，当氨液流入氨泵过程中一定有摩擦阻力产生，泵体和管道还会吸热，这些都要使氨液产生气化。吸入口必须保持一定的液柱静压，用以抵抗氨泵汽蚀的发生。这一定的静液柱压头又称为“静正吸入压头”简称NPSH。同样，“NPSH”也是由制造厂提供实验得出数据。（P29页）,为了保证低压循环贮液桶正常液位与泵中心线的高差形成一定的静液柱压力(H),在扣除液泵吸入管段沿程摩阻Pm和局部摩阻P后

17、，应大于“NPSH”。g H(Pm+P)=1.3 NPSH（1-3-1）当蒸发压力越低，氨液的温度越低，越容易产生汽蚀。因此“NPSH”值也越大，H 值越高，同样的吸入管段的阻力损失引起的闪发气体，对泵的影响更敏感。齿轮氨泵抗汽蚀的能力强，H=1 1.5m即可。但齿轮泵有噪声大、易泄漏、氨液中有杂质很容易使泵损坏。,离心氨泵制成的屏蔽式的氨泵，电机和泵叶做成整体，电机热是由氨液吸收带出的。,低压循环贮液桶中的正常液面高度至泵的中性线高度之差值，按蒸发温度计算，商业部设计院推荐如下：H=1.5 2.0m;15。H=2.0 2.5m;28。H=2.5 3.0m;33。为了保证氨泵的抗汽蚀的能力，应

18、尽可能减少管径阻力损失，吸入管径选的要大些，弯头要用柔性弯曲，管段要短，尽可能的不装设阀门，即使装设阀门，也应开足。阀门应设于低位处，才能有足够的静液柱来抵抗发生的阻力损失，避免产生闪发气体，影响泵的安全运行。泵进口应设计有过滤器。一桶两泵系统不能共用一根总吸入管。,液泵再循环倍率的确定,泵供液中，泵的供液量与蒸发器所需用的制冷剂量之比，称为再循环倍率。用表示。,当=13 时K 值增长很快，4，K值基本不增加。的提高还会使系统的管路阻力加大好多倍，泵的电耗也要增加。,设计上有如下的经验数据进行采用：冷藏负荷稳定，=34，常取3。冻结负荷不稳定，供液要充足=5 6。氨泵的超供液使制冷系统配液更均

19、匀，蒸发器内壁难以存有油垢，换热效果好，供液的距离也就可以较长。,液泵系统蒸发器的配置,通路当量长度 蒸发器的允许当量长度取决于允许的压力降，该压力损失相当于使蒸发温度降低了1，制冷量降低了4%。（蒸发温度越低，相当于1的压降就会越小，蒸发器的通路长度就越不能长。）蒸发器的供液流向 泵供液可以采用上进下出，也可采用下进上出。对于温度要求严格的场合，常采用上进下出式供液较好；对一个通路需要供液给多组蒸发器时，需要供液均匀时，应选择下进上出供液方式较好。蒸发器内管组的连接形式 泵供液管内流速高，管内换热呈“雾环流”状，可比重力式供液蒸发器通路长，排管可考虑采用“蛇形管”连接形式，但通路长度也不可太

20、长。,思考题-5,1.为什么放油对于制冷系统正常运行十分重要？2.为什么制冷系统高压系统放油宜采取按照高低压系统分开单设置一个集油器？3.为什么说 制冷方案的确定是制冷装置设计的开始？其意义是什么？4.低压系统的供液方式有几种？5.集油器、排液桶、空气分离器的降压管接在那是正确的？6.为什么在选择压缩机时要考虑适于的工况条件？,4.制冷系统的独立部件部分,制冷系统中一般把安全阀后的放空管连接于一体，（中冷、循环桶、贮氨器、卧式冷凝器等）由一个放泄管引出机房檐口高出一米以外放空。立式冷凝器安全管则可以单独放空。系统的独立部件部分是指制冷系统处于正常运行时，不参与制冷系统的循环的部件。这部分内容有：安全阀、安全管、空气分离器、集油器、紧急泄氨器、放油管。,