蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)及制冷劑的選擇

1、一、蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1.蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)類型蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)類型 直接供液制冷系統(tǒng)、 重力式供液制冷系統(tǒng) 氨泵強(qiáng)制氨液循環(huán)制冷系統(tǒng) 2蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的機(jī)械與設(shè)備蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的機(jī)械與設(shè)備 主要設(shè)備包括：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、氨液貯罐、氣液分離器、空氣分離器、油氨分離器等 壓縮機(jī)壓縮機(jī)：作用是壓縮經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收了大量熱能的制冷劑，以便于其冷凝放出所吸收的熱能。壓縮機(jī)類型包括往復(fù)式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)三類，按照壓縮機(jī)汽缸的軸線方向分臥式壓縮機(jī)和立式壓縮機(jī)兩類 冷凝器：冷凝器：作用是使高溫高壓的過(guò)熱蒸汽冷卻，冷凝成高壓氨液，并

2、將熱量傳遞給周圍介質(zhì)。冷凝器一般采用管殼式換熱器 膨脹閥：膨脹閥：作用是：降低壓力；控制流量；調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的工況。 制冷裝置中常用的膨脹閥分兩類，一類是手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，另一類是自動(dòng)膨脹閥。手動(dòng)調(diào)節(jié)閥依靠人工來(lái)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，調(diào)節(jié)適量的制冷劑從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。其特點(diǎn)是調(diào)節(jié)迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但供液量不能隨熱負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)膨脹閥有多種，用液位調(diào)節(jié)的有浮球調(diào)節(jié)閥等，用蒸汽過(guò)熱度調(diào)節(jié)的有熱力膨脹閥等 蒸發(fā)器蒸發(fā)器：蒸發(fā)器的作用是使低溫低壓的液體制冷劑汽化吸熱。主要有立管式和臥式兩種 。 氨液貯罐氨液貯罐：氨液貯罐位于冷凝器和蒸發(fā)器之間，其作用是貯存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)內(nèi)的液體制冷劑，使系統(tǒng)各設(shè)備內(nèi)具有均

3、衡的氨液量，以保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 氣液分離器：氣液分離器：作用是維持壓縮機(jī)的干沖程，同時(shí)將送入冷卻排管（蒸發(fā)器）液體內(nèi)的氣體分出，以提高制冷效率。冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如液體制冷劑被吸入壓縮機(jī)，氨液受壓縮而溫度升高，體積膨脹并產(chǎn)生較大的壓力，使汽缸遭受沖擊，甚至使壓縮機(jī)損壞。同時(shí)，液體制冷劑將迅速汽化而降低壓縮機(jī)的吸氣能力 空氣分離器空氣分離器 ：作用是分離并排除制冷系統(tǒng)中的空氣及不凝性氣體, 以保證制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？諝夥蛛x器的工作原理是將氣-氨混合物在冷凝壓力下冷卻到蒸發(fā)溫度，使氨氣凝結(jié)成液體，從而將空氣及不凝性氣體加以分離 油氨分離器油氨分離器 :除去壓縮后氨氣中攜帶的油霧。常用的油氨分離

4、器有洗滌式、填料式、離心式 二、制冷劑與載冷劑的選擇二、制冷劑與載冷劑的選擇 1.制冷劑及其選用制冷劑及其選用 制冷劑：在制冷系統(tǒng)中，借以吸取被冷卻介質(zhì)或載冷劑的熱量，并將熱量傳遞給周圍介質(zhì)的循環(huán)工質(zhì)（1）冷制劑的要求：）冷制劑的要求： 從熱力學(xué)方面考慮，冷制劑應(yīng)符合的以下要求 常壓下，制冷劑的沸點(diǎn)要低。常溫下，制冷劑的冷凝壓力不宜過(guò)高。單位容積制冷劑的產(chǎn)冷量要大。臨界溫度要高。便于使用一般的冷卻水或空氣作為冷卻介質(zhì)將其冷凝。凝固溫度要低，便于獲得低的蒸發(fā)溫度。壓縮終了，制冷劑的溫度不應(yīng)太高，以免壓縮機(jī)的潤(rùn)滑條件變得惡化。黏度和密度要小。導(dǎo)熱系數(shù)要大。選擇冷制劑時(shí)還應(yīng)從以下幾個(gè)方面 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)

5、定。在高溫下，不易分解、不易燃燒、不易爆炸。具有一定的吸水性。不至于在制冷系統(tǒng)中形成“冰塞”而影響制冷設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)金屬等無(wú)腐蝕作用。對(duì)裝置中所使用的材料無(wú)腐蝕性。滲透性要弱。如果發(fā)生泄漏，應(yīng)能迅速地確定泄漏處。對(duì)人體無(wú)損害、無(wú)毒性、無(wú)刺激、無(wú)燃燒和爆炸的危險(xiǎn)，使用安全。價(jià)格低廉、易于獲得。 （2）、制冷劑的分類制冷劑的分類 根據(jù)常壓下的蒸發(fā)溫度Ts的不同，可分為3類： 高溫制冷劑：Ts273K，如R11、R113、R114等。 中溫制冷劑：當(dāng)213KTs273 K，如氨（R717）、R12、R22、R502、丙烯等。 低溫制冷劑：213K，如R13，R14，乙烯等。 （3）常用的制冷劑常

6、用的制冷劑 氨（R717） 優(yōu)點(diǎn)是：易于獲得，價(jià)格低廉；壓力適中；單位容積產(chǎn)冷量大；不易溶解于潤(rùn)滑油；對(duì)流放熱系數(shù)高；在管道中流動(dòng)阻力??；易發(fā)現(xiàn)泄漏。 缺點(diǎn)是：有刺激性臭味；有毒；會(huì)燃燒和爆炸；對(duì)銅和銅合金有腐蝕作用 氟利昂： 是飽和碳?xì)浠衔锏柠u素衍生物的總稱，種類繁多，性能各異，但又有其共同的特性。 優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)毒；不易燃燒；絕熱壓縮時(shí)，排氣溫度低；相對(duì)分子質(zhì)量大，適用于離心式壓縮機(jī)。 缺點(diǎn)是：價(jià)格昂貴；容易泄漏，而且泄漏時(shí)不易發(fā)現(xiàn)；含有氯原子的氟利昂與明火接觸時(shí)會(huì)分解出有毒的光氣（COCl2）；對(duì)流放熱系數(shù)低；單位容積制冷量小，因而制冷劑的循環(huán)量大；相對(duì)密度大，流動(dòng)阻力大。 工業(yè)中常用的氟

7、利昂制冷劑 二氟二氯甲烷（R-12）： 三氟一氯甲烷（R-13）： 低溫 二氟一氯甲烷（R-22）：中溫 一氟三氯甲烷（R-11）：高溫 共沸溶液制冷劑，如R-500、R-502 ：混合制冷劑名稱氨R-11R-12R-500(R-12與R-152a的共沸混合物)R-502(R-22與R-115的共沸混合物)二氧化碳化學(xué)分子式NH3CCl3FCCl2F2CF2Cl2/ C2H4F273.8/26.2CHF2Cl / C2H5Cl46-8.8/51.2CO2常壓下沸點(diǎn)/-33.423.6-29.8-33.3-45.6-78.5凝固溫度 /-77.7-110.1-158.2-158.9-臨界溫度 /

8、132.4198110.5105.590.031臨界壓力(絕對(duì))/MPa10.434.384.0143.042.667.39-15時(shí)蒸發(fā)壓力(絕對(duì))/MPa0.2360.0210.1832.29-15蒸發(fā),30冷凝的壓縮比4.946.194.0753.14-15時(shí)汽化潛熱/（kJ/kg）1312.4191.8161.6260.7制冷系數(shù)4.875.234.72.56使用溫度范圍/-6010010-6010-6002.載冷劑的選擇載冷劑的選擇（1）制冷劑的冷卻方式）制冷劑的冷卻方式 ：直接式冷卻、間接式冷卻直接式冷卻、間接式冷卻 直接式冷卻：直接式冷卻是利用制冷劑直接從被冷卻物體中吸收熱量，使被

9、冷卻物體達(dá)到所要求的低溫。 優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)簡(jiǎn)單；操作方便，適用于小型的冷凍間；降溫速度快；可獲得較低的溫度；耗電量小。 缺點(diǎn)為：氨用量大；無(wú)縫鋼管耗量大；氨液容易被吸入壓縮機(jī)，造成濕沖程。間接式冷卻間接式冷卻 間接式冷卻是利用中間介質(zhì)將制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的間接式冷卻是利用中間介質(zhì)將制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的“冷量冷量”傳給冷凍系統(tǒng)傳給冷凍系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，具有進(jìn)行冷卻，具有以下優(yōu)點(diǎn)以下優(yōu)點(diǎn) 。v氨循環(huán)量較小。v無(wú)縫鋼管耗量較小。v可預(yù)先冷卻大量的載冷劑，供冷凍系統(tǒng)使用。v當(dāng)全廠需要冷凍的地方較多時(shí)，可設(shè)計(jì)一大型蒸發(fā)器，將冷凍鹽水分送到多處使用。v由于載冷劑的循環(huán)量較大，溫度容易保持穩(wěn)定，特別適用于生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻降溫

10、。v鹽水系統(tǒng)的安裝比較容易。v發(fā)生事故的危險(xiǎn)性小。v其缺點(diǎn)是：系統(tǒng)復(fù)雜；耗電量較大；鹽水對(duì)設(shè)備及管路的腐蝕性較大；維修費(fèi)用較高。 （2）載冷劑的選擇）載冷劑的選擇 載冷劑的基本要求。v凝固溫度低：只有冰點(diǎn)低于使用溫度，才不會(huì)因載冷劑凍結(jié)而損壞設(shè)備。v比熱容大：在傳送一定冷量時(shí)，載冷劑的比熱容越大，則載冷劑的循環(huán)量越小。v導(dǎo)熱系數(shù)大 導(dǎo)熱系數(shù)大，可減小換熱設(shè)備的傳熱面積。v黏度、密度?。嚎蓽p小流動(dòng)阻力。v揮發(fā)性?。涸谑褂脺囟确秶鷥?nèi)，應(yīng)不會(huì)氣化。v腐蝕性?。翰粫?huì)腐蝕設(shè)備、管道及其它附件。v化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：不易燃燒，在使用過(guò)程中不分解、不變質(zhì)。v無(wú)毒：與產(chǎn)品接觸時(shí)，不會(huì)造成污染。v價(jià)格低廉，易于購(gòu)買(mǎi)。 常用的載冷劑及其性質(zhì)。水：常壓下水的冰點(diǎn)為0，所以通常用于空調(diào)及生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻降溫。無(wú)機(jī)鹽的水溶液：工業(yè)上，常用氯化