蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)(管道設(shè)計)

1、第24講 蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)（2）.帶有回熱裝置的制冷系統(tǒng)右圖為帶有回熱裝置的制冷系統(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)器到壓縮機的氣體，進行熱交換，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；而氣體因為具有一定的過熱度，即保證壓縮機吸入的氣體干燥，避免了液擊現(xiàn)象的發(fā)生。 帶有回熱裝置的單級壓縮系統(tǒng)1-壓縮機；2-冷凝器；3-蒸發(fā)器； 4-膨脹閥；5-回熱器；6-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熱裝置的制冷系統(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，因而機器制冷量有所增加。圖中循環(huán)1-2-3-4-1為具有回熱的系統(tǒng)，并可以看出液體有一定的過冷，氣體具有較大的過熱度，從理論上應認為h1h1h3h3，這正是在氣液換熱器里實現(xiàn)的換熱過程。這個循環(huán)的單位質(zhì)量制冷量q0h1h4 二個循環(huán)相比q0大于q0，大于的量應為（h4h4）+（h1h1）。這部分冷量的收益就是由于增加了換熱器的結(jié)果。下圖為實用的帶回熱裝置的氟庫單級制冷系統(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冷藏庫的單級制冷系統(tǒng)1-壓縮機；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-冷風機 2 采用一次節(jié)流不完全中間冷卻的雙級壓縮系統(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，使用單級壓縮系統(tǒng)會使壓縮比超過10以上，則應采用雙級壓縮或多級壓縮系統(tǒng)。實際應用的雙級壓縮制冷系統(tǒng)1-雙級壓縮機 2-冷凝器 3-干燥器 4-冷風機 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荷計算與氨庫一樣，氟庫的制冷主機和制冷設(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)計及安裝時應引起足夠的注意。吸氣管管徑的選擇，應按蒸發(fā)器滿負荷時的允許壓力降來計算。通常選擇吸氣管徑，應使壓力總損失不大于相當蒸發(fā)溫度降低1時的壓差。選擇吸氣管管徑時應注意保證蒸發(fā)器在最小負荷時，其中的潤滑油能順利返回壓縮機。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用，而且會使氣體流速過低，使蒸發(fā)器中的油不能返回壓縮機曲軸箱內(nèi)，導致潤滑不良。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產(chǎn)生液擊事故，對氟利昂系統(tǒng)應保證潤滑油隨同制冷劑蒸氣一同回到壓縮機。由于氨系統(tǒng)中氨與潤滑油不溶解，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，壓縮機的吸氣管應設(shè)有1%坡度坡向壓縮機，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滑油沖入壓縮機，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)器與壓縮機同高度時吸氣管的布置蒸發(fā)器布置在壓縮機上面時，應在蒸發(fā)器上側(cè)設(shè)置倒U型管，如圖3-115所示，以防開車時液體進入壓縮機而引起液擊。但對全封閉式、半封閉式壓縮機來說，由于液體進入壓縮機后，先經(jīng)吸氣腔予以汽化過熱，再進入汽缸，因而可不設(shè)倒U形管。 蒸發(fā)器高于壓縮機的吸氣管布置集油

6、彎，如右下圖所示。集油彎的布置吸氣口布置當蒸發(fā)器布置在壓縮機下面時，為了改善回油，應每隔10m左右設(shè)置一個在壓縮機吸入口附近的吸氣管上不要設(shè)置集油彎，以防止啟動時潤滑油沖缸事故，如下圖所示。 進出，則應保證從上進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串聯(lián)的蒸發(fā)盤管，最后一排應是上進下出，前面幾多臺蒸發(fā)器并聯(lián)時的接管兩臺并聯(lián)壓縮機的吸氣管布置近乎相等，同時也使回油均勻，如圖所示。吸氣管處要設(shè)置積油彎，以防一臺壓縮機停止工作時，油流積到另一臺壓縮機里去。壓縮機曲軸箱油面上部與油面下部均應裝均壓和均油管，在這些管上應設(shè)閥門。

7、兩臺并聯(lián)的壓縮機的吸氣管應盡量對稱布置，使各臺壓縮機的壓力負荷變化或停止運行時影響其他蒸發(fā)器的正常工作，可用右圖接法。 當多臺蒸發(fā)器并聯(lián)時，為了不因某臺或某幾臺蒸發(fā)器的雙上升回氣立管。雙上升立管見下圖。雙立管是為適應制冷負荷變化較大的系統(tǒng)而安設(shè)的，特別對于能進行能量調(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管為細管，按最低負荷選管徑，A和B管的截面積之和應能滿足全負荷時的要求，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管同時投入工作。存油彎的設(shè)計不可過大，如存油太多要影響曲軸箱的油量，也會使消除存油的時間太長和瞬時回油太多。為防止低負荷工作時內(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，使低負荷回油得到保證；當轉(zhuǎn)入全負荷工作時，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：低負荷工作時，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出口到冷凝器入口的制冷劑管道。排氣管道對制冷系統(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的耗功。如排氣管道的壓力損失變大會引起排氣壓力和溫度的升高，亦即增加了壓縮機的耗功。一般對排氣管壓力降控制在相當于與冷

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。在排氣管道布置時應注意到：為防止壓縮機停車后，排氣管道的氟利昂液化而流回壓縮機，造成起動時的液擊現(xiàn)象，壓縮機排氣管道應有一定坡度，此坡度應坡向冷凝器方向，數(shù)值為用1%-2%。排氣管路和吸氣管路一樣，應盡量縮短，以減少壓力損失。冷凝器位置在壓縮機之上，且排氣立管較長者，建議每8m，設(shè)置一個U型存油彎，以防液擊。放空氣的排氣閥可直接設(shè)在排氣管的最高點處。為防止壓縮機停車后排氣管內(nèi)的潤滑油及制冷劑氣體凝結(jié)成液體返回壓縮機而造成起動時出現(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。對不設(shè)油分離器的壓縮機冷凝機組，當壓縮機低于冷凝器2.53m時，壓縮機排氣管可以不設(shè)U形彎頭，如左下圖；當高差大于2.53m時，壓縮機排氣管應裝U形彎頭，如右下圖。兩臺壓縮機合用一個冷凝器，而冷凝器位置又高于壓縮機時，排氣管可按右圖布置。對兩臺壓縮機分別用兩臺冷凝器，而其管道又要相互連接的時候，可按右圖方式布置。當冷凝器位置低于壓縮機時，可按下圖布置排氣管道。裝均油管的目的是使兩臺壓縮機的油面在同一水平面上，均壓管是使兩臺壓縮機的曲軸箱具有相同的壓力。 雙機排氣管的布置（冷凝器位置低于壓縮機）（a）回氣管合并進冷凝器；（b）回氣管分別進冷凝器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時，由于壓力下降和摩擦生熱，會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。當這段管子阻力大或周圍環(huán)境溫度高的時候，會產(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液閥之間的間距應大于200mm，進液管流速應低于0.5m/s。

12、 對于補充式貯液器，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。同時冷凝器的輸液閥門應低于貯液器。貯液器的進液管流速一般取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。當一個膨脹閥供給多組并聯(lián)的蒸發(fā)器液體時，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）。當系統(tǒng)稍大點，可按下圖制作液體分配器。下圖的分配器均有一錐形體，當液體進入后與它相碰，并且碰后具有一定的流速，這就使液體夾裹著氣體，分別進入各個支管。由于阻力相同所以各支管的液體進入量是相同的，可以達到均勻分布的作用。 液體分配器冷藏庫的庫溫低于0以下時，蒸發(fā)器表面就會結(jié)霜，時間一長就在管子表面形成一個厚厚的霜雪殼，這將使傳熱效率大為降低，導致庫溫回升。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：當蒸發(fā)器W2需融霜時，關(guān)閉閥D打開閥B，此時壓縮機的排氣沿排氣管通過閥B進入蒸發(fā)器W