制冷工藝設計2.1劉樂山東商業職業技術學院2/5/202309:04第二章冷庫制冷方案的確定

§2-1壓縮級數的確定一、單級蒸汽壓縮式制冷系統的基本構成1.制冷量表達式；2.壓縮功表達式；3.冷凝負荷表達式；4.上面三者關系？5.同一臺壓縮機蒸發溫度降低，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

確定系統壓縮級數的主要依據是壓力比，即一定工況下系統冷凝壓力與蒸發壓力的比值。氨系統壓力比小于或等于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，當凍結量小而又不連續生產時，按照冷凝壓力和蒸發壓力比值來確定應是雙級壓縮，可壓力比大于8的運轉時間所占比例很小，仍可確定為單級壓縮形式這樣不僅簡化了系統，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的基本構成

**1.各點制冷劑狀態？2.中間冷卻器共有幾個接口？

三、單雙級綜合制冷系統的基本構成

四、帶有中間負荷的雙級壓縮制冷循環這是一種國外應用很普遍的制冷方式，很有特點，國內應用較少。圖2-5帶有中間負荷的雙級壓縮制冷循環原理圖圖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-低溫蒸發器；5、6、9-膨脹閥；7-冷凝器；8-中溫蒸發器【例】某系統，主要負荷為凍結物冷藏間，其蒸發溫度為-28℃，冷凝溫度為33℃，少量負荷為冷卻物冷藏間，蒸發溫度為-5℃。這個系統可否采用帶中間負荷的雙級壓縮制冷循環？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：設計帶有中間負荷的雙級壓縮制冷系統時，應使冷卻間蒸發器的蒸發壓力（溫度）與雙級壓縮制冷循環中的中間壓力（溫度）相適應。如果低壓級的負荷或中間負荷不穩定，會相互影響，使冷庫中的溫度波動較大。具有壓縮機能量調節的系統，通過調節壓縮機的制冷量可以改善制冷系統的運行情況。五、復疊式制冷系統

1.為什么要采用復疊機從理論上講，制冷系統的壓縮級數越多，可得到的蒸發溫度就越低，但壓縮級數過多，勢必導致系統的繁雜。實際的冷庫制冷系統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溫度通常為-40℃左右，更低的蒸發溫度，采用復疊式制冷機。五、復疊式制冷系統

2.復疊機的組成復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是用來使低溫部分系統中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發器將兩部分聯系起來，它既是高溫部分的蒸發器，又是低溫部分的冷凝器。3.根據《蒙特利爾議定書》,目前已有多種制冷工質被限用或即將被限用，因此,需要采用對環境友好的制冷劑來滿足低溫制冷的需要。天然工質CO2(ODP=0,GWP=1)具有作為制冷工質所具有獨特的優勢,越來越受到人們的關注。國內外的研究使用表明，CO2復疊式制冷機不僅對保護環境有著巨大的社會意義，而且在-40℃左右的食品凍結領域有著較高的制冷系數。§2-2制冷工質的確定

一、氨工質1.熱力性能優越，價格低廉，環保。2.不能使用銅、鋅、錫類材料。3.有較強的毒性和可燃性。根據冷庫設計規范（GB50072）規定，嚴禁在包裝間、分割加工間、產品整理間等人員較多的房間的冷卻設備，使用氨為制冷劑。4.氨制冷機房必須注意通風換氣，通風換氣次數不應小于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

1.無毒、不易燃燒、不易爆炸。2.能部分地與潤滑油互溶。回油困難。3.對水的溶解度小，易造成低溫系統的“冰堵”，堵塞節流閥或管道。4.與天然橡膠起作用，其裝置應采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。5.注意環保性能，破壞臭氧層、產生溫室氣體效應。常用工質：1．R22：R22是氟里昂制冷劑中應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ODP=0,溫室指數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ODP=0,溫室指數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%。在環境溫度較高時，R507A與R404A的效率(EER)比R22略低；而在環境溫度較低時，R507A與R404A的EER比R22略高。三、二氧化碳1.天然存在的物質，環保。無毒無害,不可燃。2.在復疊式制冷系統中得到廣泛的應用。3.蒸發潛熱大,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的導熱系數高,液體密度和蒸汽密度的比值小。CO2優良的流動性和傳熱特性,可顯著減小壓縮機與系統的尺寸,使整個系統非常緊湊。4.不足之處是CO2較高的臨界壓力(7.372MPa),對系統的承壓能力以及壓縮機都有了更高的要求。5.設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，故對設備的要求并不太高。國內首臺CO2機組CO2在速凍機上的應用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。渦旋壓縮機的發展在于擴大其制冷量范圍，做成多聯機組，應用范圍擴大。3.螺桿壓縮機應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，結構緊湊，運轉平衡，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中的部分設備或全部設備配套組裝在一起，成為一個整體。制冷機組結構緊湊、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，利用一臺控制柜控制，根據系統負荷的變化情況開啟不同臺數的制冷機投入工作的制冷機組。控制靈活、高效節能、穩定可靠、緊湊靈巧、安裝維護方便7.冷水機組間接蒸發制冷裝置，將壓縮機、冷凝器、冷水用蒸發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1.定義：利用冷凝壓力和蒸發壓力的壓差，將液態制冷劑經節流降壓后直接送入冷卻設備。又叫壓差供液、直接膨脹供液。2.優點：這種供液方式簡單，也不消耗其他動力。3.缺點：供液量調節困難，尤其是當冷間負荷發生劇烈變化時，就會出現供液過多或過少的現象。4.適用場合：適宜于單一節流裝置控制單一蒸發回路、負荷比較穩定的小型制冷裝置中。特別是小型氟利昂制冷系統。空調冷水機組的制冷系統是哪種供液系統方式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1.定義：低壓液態制冷劑依靠自身重力進入蒸發器的供液方式。2.系統組成：重力供液系統在蒸發器與節流閥之間增設一只氣液分離器。3.特點：蒸發器的供液和回氣都要經過氨液分離器，將節流后產生的閃發氣體和回氣攜帶的液滴分離掉，液體進入蒸發器，提高傳熱效果，氣體回到壓縮機，可避免濕沖程。4.液位要求：氣液分離器內液面高出蒸發器1～2m。為什么?1-浮球閥2-氨液分離器3-蒸發器9簡述流程2.4.3液泵供液系統1.定義：利用液泵的機械力，向蒸發器輸送低溫制冷劑液體。2.組成：低壓循環貯液器、液泵。3.原理：高壓液體節流后，進入低壓循環桶，分離出閃發氣體，液體由氨泵輸往蒸發器吸熱蒸發，蒸發形成的氣體和未蒸發的液體一并返回低壓循環桶再次分離，氣體和閃發氣體被壓縮機吸走，液體和補充來的液體供液泵再循環。1-低壓循環儲液桶；2-氨泵；3-液體調節站；4-蒸發器；5-氣體調節站；6-放油器4再循環倍數：液泵供液系統中，泵對蒸發器的供液量與蒸發器的蒸發量（質量計）之比稱再循環倍數。倍數的確定：1）負荷較穩定、蒸發器組數較少、不易積油的蒸發器的下進上出供液系統，再循環倍數取3～4；2）對負荷有波動、蒸發器組數較多、容易積油的蒸發器的下進上出供液系統，再循環倍數取5～6；3）上進下出供液系統，再循環倍數取7～8。為什么？？？182.4.4氣泵供液方式1.定義：氣泵供液系統也叫加壓供液系統，該制冷系統屬強制氨液循環的超量供液系統，是以氣體的壓力能取代液泵的機械能，來實現向蒸發器供液的。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貯液器均壓，低壓循環貯液器內制冷劑液體靠位差作用流入加壓罐，系統按上述過程往復運行。當裝置發生故障或制冷系統需要連續運行時，高壓制冷劑液體通過補充供液電磁恒壓主閥3直接膨脹向蒸發設備補充供液。圖2-13單罐加壓式氣泵供液理圖1-低壓循環貯液器;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。2.鹽水制冰多采用重力供液，其氨液分離器就近設在鹽水池邊緣，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融霜系統蒸發器表面溫度低于空氣露點時，蒸發器表面會結露或結霜。霜對蒸發器的傳熱性能,空氣動力性能有很大影響。主要融霜方法：

（1）中止循環除霜。霜層較厚時，停止向蒸發器供液，在小型裝置中可停止壓縮機運轉，讓蒸發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。在蒸發器不停止工作的情況下，用掃帚掃去蒸發器表面疏松的結霜。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。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.（4）水融霜。用溫水噴灑蒸發器結霜的外表面，主要用于蒸發管組較集中的蒸發器，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象。積存于蒸發器內的潤滑油不能夠被排除，除非設置專門的放油設施。（5）熱氣融霜。將壓縮機的排氣送入蒸發器，用過熱氣體所具有的熱量加熱蒸發管組而融化冰霜的方法．（6）熱氣和水聯合融霜。主要用于冷風機蒸