Transcript 蒸发器
第三章 制冷系统及辅助设备 制冷系统及辅助设备 第三章 蒸气压缩式制冷的基本系统 放热 高压高温液体 冷凝器 高压高温气体 压缩机 节流阀 低压低温液体 低压低温气体 吸热 蒸发器 增加辅助设备的原因 • 目的：使系统高效可靠、安全地运转 • 在制冷系统中加入一些辅助设备 • • • 措施 • • 油分离设备 空气分离设备 润滑油系统 增设一些辅助系统 分离和排除不凝性气体系统 对各个设备或整个系统进行调节与控制 增加安全保护、放气、放油等操作（可自控） 氨系统 直流供液系统 R134a系统 重力供液系统 泵供液系统 3.1.1直流供液系统的典型流程 直流供液系统 是指制冷剂通过膨胀阀，不经其他设备直接供给蒸 发器的制冷系统，又称直接膨胀供液系统。 制冷剂的循环路线如下： 压缩机（1）→油分离器（2） →冷凝器（3）→贮液器（4） →节流阀组（6、7、8） →蒸发器（5） →氨汽过滤器（9） →压缩机（1） 直流供液制冷剂（氨）流程图 制冷剂的循环图为： 压缩机（1）→油分离器（2） →冷凝器（3） →干燥过滤器（4） →回热交换器（5） →节流阀组（8、9、7） →蒸发器（6） →回热交换器（5） →压缩机（1） 直流供液制冷剂（R134a）流程图 • R134a系统与图3-1的氨系统相比，有两点不同。 • （1）制冷系统采用回热循环，设有回热交换器。在R134a 系统中采用回热循环不仅可以避免湿压缩，还可以增大系 统的制冷量及制冷系数。 • （2）由于水在R134a中溶解度很小，故在节流阀前设有干 燥过滤器，以吸收制冷剂中的水分，防止水分在节流阀处 因温度降低到零度以下而结冰。 3.1.2 重力供液系统 重力供液系统是指液体靠重力作用给蒸发器供液的制冷剂系统。 特点： 增设了液体分离器。 蒸发器的传热性能好；多台 蒸发器供液均匀；由于蒸发 器管，内有一定流速，可以 使蒸发器中润滑油返回低压 循环贮液桶，便于集中排放 重力供液制冷剂（氨）流程图 。缺点是泵要消耗功率，一 般多耗1.0％～1.5％的能量 。 1-压缩机；2-油分离器；3-卧式壳管冷凝器； 4-贮液器；5-调节站；6-浮球膨胀阀； 7-手动节流阀；8-液体过滤器；9-液体分离器； 10-蒸发器；11-氨汽过滤器 液体分离器 注意：系统中的液体分离器要超过 蒸发器一定高度，使液体分离器与 蒸发器之间的静液压力差足以克服 制冷剂的流动阻力。一般情况，液 体分离器中液面高出蒸发器最上一 层管0.5～2.0m。 正常使用时，阀V1、V3开启，V2、V4关闭。 经液体分离器分离下来的液体流入排液桶中 。当排液桶中液位达到最高液位时，关闭阀 V1、V3，开启阀V2、V4。这时排液桶中的液 体进入制冷剂系统中。 机房液体分离器管路系统 1-液体分离器；2-排液桶 3.1.3 泵供液系统 泵供液系统是依靠泵的机械力对蒸发器系统进行供液的制冷剂系统。目前 大中型冷库、国内的人工冰场都采用这种系统。 低压循环贮液桶起汽液 分离作用和储存低压制冷 剂液体的作用。因此，有 时也用液体分离器和贮液 器组合来取代。氨泵的供 液量通常是蒸发器蒸发量 的3～6倍。 低压循环贮液桶 氨泵供液的制冷剂流程图 高压贮液器 储液器 液体分离器 过滤器和干燥器 分油器 不凝性气体分离器 安全设备 低压循环贮液器 排液桶 1、贮液器 高压贮氨器的 容积计算： Vr 3600 m R 注:在小型系统中，其容 氨贮液器 积应能容纳整个系统的 制冷剂! 2、 液体分离器 氨分离器的选择原则： 分离器内蒸气上升速度不超过 0．5 m/s。 氨液分离器 氟利昂制冷机发生回液的原因： （1）膨胀阀或毛细管选择不当，温包安装不 当。 （2）系统充注制冷剂太多。 （3）停止运转时，制冷剂通过毛细管进入压 缩机。 （4）热泵机组制冷循环转换，或制冷机组进 行热汽除霜时，蒸发器中未蒸发的液体返回 压缩机等。 氨液分离器 3、过滤器和干燥器 作用：过滤器是从液体或气体中除去固体杂质的设备。 安装位置：装在节流装置、自动阀门、压缩机、润滑油泵、氨泵等设备 前，以防止固体杂质堵塞阀孔或损坏机件。 氟里昂液体过滤器 氨气过滤器 干燥过滤器 4、润滑油分离设备和系统 油分离器分离油的办法有： 1、利用气流的方向改变和速度变慢，使质量较大的润滑油分离出来； 2、利用过滤、阻挡的作用分离油； 3、利用冷却作用使雾状的润滑油凝结成油滴，再分离下来；利用旋转气 流的离心作用分离油滴。 分类：洗涤式 、填料式 、离心式 、过滤式 (a)洗涤式油分离器(b)填料式油分离器(c)离心式油分离器(d)过滤式油分离器 放油操作的步骤： （1）把集油器抽空； （2）将油移入集油器中； （3）分离油中的氨； （4）放油。 集油器 氨的放油系统 5、不凝性气体分离器与系统 存在不凝性气体的危害： 分离不凝性气体的原理： （1）使导致冷凝温度升高。 对不凝性气体与制冷剂的混合 （2）压缩机的排汽压力升高。 （3）使压缩机的排汽温度升高。 （4）腐蚀性增强。 气体在高压下进行冷却，使 其中低沸点的制冷剂蒸气大 部分被冷凝成液体，使混合 气体中不凝性气体的含量增 氨制冷剂系统用的不凝性气体分 加，从而在放气时减少制冷 离器有两种结构——盘管式（立 剂损失。 式）和四套管式（卧式）。空调 用的R22等制冷系统一般不设空气 分离器。 6、安全设备 主要安全设备有：安全阀、熔塞等 系数C 制冷剂 微启式弹簧安全阀 熔塞 C 高压 侧 低压 侧 R13 5 5 R22、 R502、 R717 8 11 制冷剂管路设计是指管路布置、管路走向和坡度的确定、管件 配置及管径确定。制冷剂管路系统设计的合理性关系到整个制 冷系统（制冷机）运行的经济性和管理维修的合理性。而管径 的大小直接影响到管内的流速、压力降及管路系统的造价；而 压力降又会影响到制冷系统的制冷量、功率消耗。 制冷剂管路的管径大多是根据允许压力降来确定。 1、制冷剂管路的阻力 与流体的流速、密度、 沿程阻力 粘度、管长、管径和管 壁粗糙度等因素有关 管路的阻力 局部阻力 与局部阻碍形状、流速、 密度等因素有关。 各种阀门和管件的当量长度（m） 2、R22制冷剂管路的管径确定 编制条件： 在吸汽管允许压力降相 当于饱和温度差的压差， 排汽管、高压液体管允 许压力降相当于饱和温 度差0.5℃的压差，以及 节流阀前温度为40℃条件 下编制的。 R22吸汽管线算图 实际吸汽管的压力降 比排汽管的大。吸汽 管路的压力降对系统 的制冷量及性能系数 的影响比排汽管要大。 R22排汽管与高压液体管线算图 从贮液器（或冷凝器）到膨胀阀的高 压液体管的压力降不影响系统的制 冷量。但要求其压力降不致引起膨 胀阀前产生闪发蒸气，否则会影响 膨胀阀的正常工作。当蒸发器高于 贮液器时，应把高差作压力降，这 时应加大过冷度，防止闪发蒸气。 由节流阀到蒸发器的管路是低压液体管， 管内是汽液两相流动，阻力大大增加。但 此管一般很短，一般可按膨胀阀出口管径 或蒸发器入口管径选用。 冷凝器到贮液器的泄液管 3、制冷剂管路的设计原则 • ①按既定的制冷剂系统流程配置管路系统，以使系统按所要求的 循环、预期的效果运行。 • ②保证压缩机运行安全，如不发生回液，压缩机不发生失油现象 等。 • ③管路系统走向力求合理，尽量减小阻力，尤其应优先考虑减少 吸汽管路的阻力；阀门配置合理，便于操作和维修。 • ④根据制冷剂特点选用管材、阀门及仪表。氨系统禁用铜管及铜 合金材料。氟利昂系统常采用铜管，大型系统采用无缝钢管。正 确选择各种管路的管径。 （1）R22等氟利昂管路的设计原则 设计管路时，应注意润滑油随制冷剂一起返回压缩机，同时又应防止大量油液涌入 压缩机而发生液击现象。 1）吸汽管 吸汽管路的水平管应有朝向压 缩机的0.01坡度。上升管应保证 有一定速度，以携带润滑油一起 流动。如果按允许压力降确定的 立管管径，其速度小于图中数值 时，则可减小立管管径，而增大 水平管的管径，这样既满足了回 油速度的要求，而又不增大管路 的压力降。 氟利昂上升立管的最低速度 当负荷变到全负荷的 25％以下时，应采用 双立管布置 变负荷系统中的双上升立管 当蒸发器在压缩机上 部时，采用图3-26的 连接方式。 图3-26蒸发器在压缩机上部时的吸汽管布置 2）排汽管 排汽管应有0.01的坡度， 坡向油分离器或冷凝器。 上升立管要求有一定流 速，以保证制冷剂携带 油流动。 在负荷变化较大的系统中， 上升立管可采用双立管 连接方式。 油弯的设置 3）泄液管 泄液管应保证液体流动通 畅，冷凝器中不存液体。 水平管应有0.02的坡度， 坡向贮液器。管内流速在 满负荷时，不应超过0.5 m/s。当冷凝器与贮液器 之间设有平衡管时，管内 流速不超过0.75 m/s。 泄液管的连接方式 4）贮液器到膨胀阀的高压液体管 • 高压液体管的设计除了注意选择合适的管径，保证膨胀阀有一 定的工作压力差，以使蒸发器得到正常供液外，应着重注意避免 产生闪发蒸气。 • 产生闪发蒸气的原因有：过冷度太小；阻力太大或上升管过长； 环境温度过高等。因此，对于R134a、R123，应当尽量采用回热循 环，或将液体管与吸汽管绑在一起，以增大过冷度。R22系统中， 若液体管路过长时，也宜采用回热循环。液体管路处在较高环境 温度下时，应采取保温措施。 5）低压液体管 低压液体管主要应保证 各蒸发器或各通路供液 均匀。 多台蒸发器宜分别采用 膨胀阀供液。如合用一 只膨胀阀供液时，应通 多台蒸发器的低压液体管的连接 过液体分配器分配液。 1-膨胀阀；2-分配器；3-蒸发器 • 由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构等设备组成的制冷系 统是一个有机的整体。这些设备必须互相匹配，互相适应。一个 稳定工作的系统，当其中任一设备的某一参数改变时，必然会影 响其他设备和整个系统的工作。因此，在制冷系统运行中，必须 对各个设备或整个系统进行调节与控制，使其按我们的要求进行 工作。调节的目的首先是使蒸发器的制冷量与冷负荷相适应；而 节流机构、压缩机等设备的工作必须与蒸发器相适应。调节可以 由管理人员手动操作实现，也可以由全自动控制或半自动控制来 实现。此外，为了保证系统安全、可靠、高效工作，系统还需有 安全保护、放气、放油等操作，这些功能也都可以通过自动控制 来实现。本节将简单介绍制冷系统常用的一些自控设备、自控方 案和运行中故障的分析。 电磁阀 主阀 压力调节阀 主阀－导阀组 止回阀 水量调节阀 1、温度控制器 温度控制器工作原理图 2、压力控制器 KD型高低压力控制器 温控器 压力控制器 3、压差控制器 JC3.5型压差控制器的工作原理图 4、浮球液位控制器 UQK-40型浮球液位控制器结构图 蒸发器调节的首要任务是调节蒸发器的制冷量适应负荷的变化，以维 持被冷却物温度一定。除此之外，对蒸发器的调节还包括对蒸发器 的供液量、蒸发压力（温度）的调节。 1、双位调节 1-蒸发器； 2-恒温膨胀阀； 3-电磁阀 4-温度控制器； 5-冷室 蒸发器双位调节原理图 2、阶梯式分级调节 阶梯式分级调节的原理图 供水温度与负荷的关系 1-卧式蒸发器；2-电磁阀；3-膨胀阀；4-温度控制器 3、延时分级调节 4、蒸发压力调节 对于多台蒸发器为同一对 象服务的制冷系统，且分 级较多而不宜用阶梯式分 级调节时可采用延时分级 调节。这种调节方法的特 点是控制每台蒸发器停开 的上下限都一样，只是每 台蒸发器的停开都有一定 的次序，并有一定的延时。 多蒸发温度系统中的蒸发压力调节原理图 1-蒸发器；2-正恒压阀；3-常闭型主阀； 4-止回阀；5-热力膨胀阀 5、蒸发器供液量调节 1-蒸发器； 2-浮球液位控制器； 3-电磁阀； 4-手动膨胀阀； 5-液体过滤器 满液式蒸发器的供液量自动调节 原理图 1、双位调节 • 只适用于小型压缩机； • 压缩机（或制冷机）直接根据被冷却物或空间的温度进行停开控制； • 为避免压缩机频繁启动，这种调节方法不宜用在负荷变化频繁的场合； • 控制精度不宜过高，一般为±2℃。 2、控制压缩机运行台数或缸数的调节 压缩机吸汽压力与负荷的关系 1-压力变压器；2-分级步进调节器； 3-三通电磁阀；4-卸载油缸；5-油分配阀 多缸压缩机能量调节 原理图 3、吸汽节流调节 在压缩机的吸汽管路上装上 自动阀门对吸汽进行节流。 并根据蒸发压力的变化来控 制自动阀门的开启度，即控 制吸汽节流的程度。控制方 法比较简单，但能量损失大， 并引起排汽温度升高。不宜用 4、热汽旁通调节 常用于小型制冷机组中，或作 为一种补充调节手段。 调节比较简单，但能量损失大。 热汽旁通到压缩机吸汽口时， 会导致引汽温度过高，不宜用 于压缩后排温太高制冷剂 （如氨）的压缩机中。但可以利 于过热损失大的制冷剂（如氨） 用喷液冷却的方去来弥补热汽旁 的制冷系统中。 通后排汽温度过高的弊端 5、变频调节 • 用改变电源的频率来调节压缩机电机的转速，称为变频调节或变 频控制。 • 优点是可实现无级调节，所控制的参数如温度比较平稳；调节过 程能量损失少。 • 缺点是在变频过程中产生有害的高次谐波。 压力保护 1、压缩机自动保护 温度保护 断水保护 2、蒸发器、冷凝器、 贮液器的安全保护 蒸气压缩式冷水机组是包含全套制冷设备的、制备冷 媒的制冷机组，根据机组所选用的压缩机的形式不同 ，包括活塞式冷水机组、螺杆式冷水机组和离心式冷 水机组。冷水机组根据冷却介质的不同，又分为水冷 式冷水机组和风冷式冷水机组两大类 • 组成： 活塞式制冷压缩机、卧式壳管式冷凝器、热力膨胀阀、干式 蒸发器、自动（或手动）能量调节、自动安全保护装置 分类： 单机头（一台压缩机） 多机头（两台以上压缩机） 按一台冷水机组中压缩机的台数分 整机型冷水机组 模块化冷水机组 按组合形式分 • 组成： • 螺杆式制冷压缩 机、冷凝器、蒸 发器、热力膨胀 阀、油分离器、 自控元件 • 特点： 1、压缩机运行平稳， 机组安装时可以不 装地脚螺栓； 2、单台制冷量大，适 用于大、中型的空 调制冷系统 螺杆式冷水机组外形图 l－油分离器；2－电机； 3－螺杆压缩机；4－冷凝器：5一蒸发器 • 组成： • 离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构和调节机构 • 特点： • 制冷量较大，适用于大型空调制冷系统。 离心式冷水机组 • • • • 组成： 压缩机、换热器（蒸发器、冷凝器）、风机、控制柜等 分类： 全封闭涡旋式、全封闭活塞式、全封闭螺杆式、半封闭活塞式、 半封闭螺杆式 • 特点： • 由空气作为冷却介质，安装灵活，无需制冷机房 风冷式冷水机组