1、制冷系统的安全操作与节能 沧州市制冷学会 强福悦网 址：手机门户：www.czzlkt.mobi13180338101,制冷原理与节能技术,1、制冷装置四大件； 2、冷剂经历五大态； 3、水温增高高压大； 4、过冷能使制冷多； 5、库温降低制冷少； 6、过热保证不液击； 7、过热太甚害处多；8、原理提高分析力。,目录,一、制冷压缩机的结构和原理二、辅助设备及冷却设备的结构和原理三、按运行方案进行的运行操作,一、制冷压缩机的结构和原理,1. 活塞式压缩机的结构和原理2. 螺杆式压缩机的结构与原理3. 离心式压缩机的结构和原理,一、制冷压缩机,1. 活塞式压缩机单机双级压缩机投资小、占地面积小、功
2、率消耗小。目前生产的单机双级压缩机按工作原理分有两种：一种是在压缩机曲轴箱内保持低压级的吸气压力; 另一种是在压缩机曲轴箱内保持高压级的吸气压力。 2.螺杆式压缩机3.离心式压缩机,二、辅助设备,1. 蒸发器什么是蒸发器？蒸发器按被冷却介质不同可分为三种类型（1）、冷却液体、（2）、冷却空气、（3）、直接接触式。,（1）冷却液体的蒸发器,这类蒸发器冷却的载冷剂有水、盐水和其他液体。载冷剂用泵强制循环，根据使用条件，载冷剂可采取开式循环或闭式循环。冷却液体的蒸发器有立管式、螺旋管式、蛇管式和壳管式等。,（2）冷却空气的蒸发器,这类蒸发器的制冷剂都在蒸发器的管程之内流动，并与在管程外流动的空气进行
3、热交换。管外空气的流动，根据工程需要有自然对流和强制对流等形式。冷却自然对流空气的蒸发器常称为蒸发排管。而蒸发器装在箱体内冷却强制对流空气的称为冷风机，又称空气冷却器。长期以来，冷却空气的蒸发器广泛用于冷库、空气调节和其他低温装置中。,（2）冷却空气的蒸发器,蒸发排管的结构简单，形式多样。有直管式、集管式与盘管式等。蒸发排管可以现场制作，但传热系数较小，制冷剂的流注量较大，管材消耗多，不利于自动化操作。对商品干耗较小，蓄冷能力好。冷风机结构紧凑，安装方便，融霜水容易排除，操作维护简便，易于实现自动化控制。对商品干耗较大，蓄冷能力小。,（3）接触式蒸发器,接触式蒸发器又称为接触式平板冻结装置，是
4、将冻结或冷却的食品直接与平板外侧传热壁面接触，平板内腔流通制冷剂或低温盐水与食品进行热交换。在接触式蒸发器中不采用空气或液体作中间传热介质，因此，传热性能好。平板冻结器类型很多，按空心平板的设置可分为卧式和立式两大类。,2、冷凝器的结构和原理,冷凝器按采用的冷却介质不同分为 （1）、水冷却式、 （2）、空气冷却式、 （3）、空气与水混合冷却式等类型。 根据制冷剂的种类、水或空气温度、水质、水量以及当地气候水文条件和制冷装置的整体设计、使用要求等参数确定所采用的冷凝器类型。,2. 冷凝器的结构和原理,（1）水冷却式冷凝器水冷却式冷凝器利用水吸收制冷剂放出冷凝热。根据使用情况，可用地表水（江、河、
5、湖、海），也可用地下水。冷却水可一次性使用，也可循环使用或部分循环使用。目前采用的水冷式冷凝器有壳管式、套管式等多种，多用于水源较丰富的地区和制冷装置需固定安装的场合。,（2）空气冷却式冷凝器空气冷却式介质的冷凝器又称为风冷式冷凝器，通常采用铜管弯制成蛇形盘管交错排列。为了增强空气侧的放热系数，管外套有薄铜片或铝片作肋片。风冷式冷凝器主要用在氟利昂制冷系统。为了节能，风冷式冷凝器的应安装在背阴、通风的 位置。,。,（2）空气冷却式冷凝器,工作时，制冷剂蒸气从冷凝器上端的分配集管进入蛇形盘管内，自上而下地通过管壁与管外垂直蛇形盘管吹入的、在肋片间流动的空气进行热量交换，冷凝后的制冷剂液体从管下端
6、流出。由于空气冷却式冷凝器以空气为冷却介质，冷凝器的冷凝温度和冷凝压力都比水冷式冷凝器高，适用于冷凝温度较高的制冷系统，以及排水困难和可移动制冷装置中。,（3）空气与水混合式冷凝器,常见的空气与水混合式冷凝器有蒸发式和淋激式等。 淋激式冷凝器又称为淋水式或大气式冷凝器，主要用于大、中型氨制冷系统中。蒸发式冷凝器主要依靠水的蒸发使管内的制冷剂蒸气冷凝液化，同时，用通风机使空气由下向上从水膜外表面吹过，将水膜表面蒸发的水蒸气带走。蒸发式冷凝器应使用软水或经过软化处理的水，以减少由于水的蒸发而在换热管组表面结垢。,3. 油分离器的结构和原理,油分离器在制冷系统中安装在制冷机和冷凝器之间，是一种气-油
7、分离设备。压缩机在工作中，汽化的润滑油蒸气和飞溅的微小油滴会与制冷剂蒸发混合在一起排出，并在冷凝器或蒸发器的换热表面上冷却而形成油膜，降低换热器的传热效率。利用油分离器可将压缩机排出的过热蒸气中夹带的润滑油在进入冷凝器之前分离出来。油分离器的分油原理主要有洗涤、冷却、降低流速、过滤作用及离心作用等来实现。,（1）洗涤式油分离器,工作时，油分离器内保持一定高度的常温氨液，使压缩机排出的过热蒸气进入油分离器后，能与氨液充分接触而冷却，同时受到液体阻力和流通截面突然扩大的作用，制冷剂蒸气流速降低，并改变流动方向。制冷剂蒸气中夹带的大部分油蒸气会凝结成较大的油滴分离出来。分离器内部分氨液吸热后汽化随同
8、被冷却的制冷剂气体，经上部伞形挡板受阻折流后送往冷凝器。在洗涤式油分离器中，润滑油依靠排气的减速、改变流动方向，在氨液中被冷却和洗涤分离润滑油。（YF-65、YF-80、YF100、YF125、YF150）,（2）填料式油分离器,工作时，制冷机排出的制冷剂过热蒸气进入填料式油分离器上部，由于气体流通面积突然扩大和通过填料层时气流受阻改变方向，流速降低。润滑油从制冷剂中分离出来向下滴落，积存于油分离器底部。分离后的制冷剂蒸气反复折流、改向，最终从中心管通往出气管进入冷凝器。,（3）过滤式油分离器,工作时，压缩机排气进入油分筒体内，由于流通面积突然增大，流速减慢，再经几层滤网过滤，蒸气流受阻反复折
9、流、改向，将蒸气中油分离出来，滴落到容器底部。分离出的润滑油达到一定高度后由浮球阀控制，在压缩机吸、排气压力差作用下自动送入压缩机曲轴箱中。,4、空气分离器的结构和原理,空气分离器的作用空气分离器安装在制冷系统的高压设备附近，是一种气-气分离设备。其作用是为了能及时分离和清除制冷系统中的空气和其他不凝性气体，保证制冷系统安全经济运行。空气分离器一般使用在氨制冷系统中。,（1）四重套管式空气分离器,空气分离器的构造四重套管式空气分离器又称为卧式空气分离器。它由四根不同直径的无缝钢管焊制而成，其中内管1与3相通，2与4相通，外管4再通过旁通管与内管1相通，在旁通管上装有节流阀。空气分离器有供液管、
10、混合气体进口、降压管、放气管与有关设备相通。（KF-25、KF-32、KF-50）,（1）四重套管式空气分离器,空气分离器的工作原理四重套管式空气分离器工作时，从高压储液器来的氨液经供液节流阀节流后进入内管1和3中，低温低压氨液吸收2管外混合气体的热量而汽化，经内管3上的出气管4流向氨液分离器或低压循环储液器的回气管。,（1）四重套管式空气分离器,从冷凝器和高压储液器来的混合液体，通过混合气体进气管进入空气分离器的外管4和内管2内，受内管1、3中低温氨液的冷却，混合气体中混有的氨蒸气凝结成氨液，与空气和其他不凝性气体分离，氨液积聚在管4底部。开启放空气阀，空气和其他不凝性气体经内管2上的出气管
11、缓缓排入盛水容器中。通过水中气泡的多少、大小、颜色和声音可判断排出空气量和空气的含氨量。,（2）立式盘管式空气分离器,立式盘管式空气分离器工作时，由高压储液器来的氨液经供液节流阀节流后，由筒体下部进液管进入蛇形盘管吸收混合气体热量汽化。混合气体由空气分离器中部进入即与盘管表面进行热交换，被冷却后，氨蒸气凝结成氨液沉积于容器底部。氨液积聚到一定量时，关闭供液节流阀，开启旁通节流阀，由旁通管将凝结出来的氨液供入盘管内继续汽化吸热。分离出的空气与其他不凝性气体由空气分离器上部的放空气管道通入盛水容器放至大气中。,5. 中间冷却器的结构和原理,工作原理 中间冷却器是维持两级或多级压缩制冷循环正常工作的
12、装置，属于制冷剂高温液体与低温液体、过热气体与低温液体以及过热蒸气与低温蒸气间的热交换设备。它位于制冷压缩机的低、高压级之间，冷却低压级压缩机排出的过热蒸气，使进入蒸发器的制冷剂液体在中间冷却器的盘管内得到过冷却。,5. 中间冷却器的结构和原理,氨系统中间冷却器用于一级节流完全冷却的氨双级压缩制冷系统中。压缩机低压级排出的过热蒸气进入中间冷却器后，通过与节流后的氨液混合、洗涤，完全冷却成中间压力下的干饱和蒸气，经伞形挡板阻挡、分离夹带的液滴，由出气口输入压缩机高压级。而中间冷却器盘管内的氨液被等压冷却成过冷却液体，从出液管排出供蒸发器使用。,5. 中间冷却器的结构和原理,低压级过热蒸气进入中间
13、冷却器后，由于流道截面扩大而降低流速，并且改变流动方向，同时，被中间压力下的饱和氨液洗涤、冷却，分离出夹带的润滑油，沉积于中间冷却器底部。中间冷却器在低温下工作，需外敷隔热层。为了防止高压级出现湿冲程，通过中间冷却器截面上的氨气流速不应大于0.5m/s。蛇形盘管内氨液流速应控制在0.40.7 m/s，盘管出口处氨液温度应比中间温度高35。,5. 中间冷却器的结构和原理,氟利昂双级压缩制冷系统大都采用一次节流中间不完全冷却方式。中间冷却器工作时，由冷凝器来的液态制冷剂分两路，一小部分制冷剂液体先经干燥过滤器干燥，再经热力膨胀阀节流后进入中间冷却器，其余大部分液体则通过双头螺旋盘管与外制冷剂液体进
14、行热交换。盘管内制冷剂液体放出热量后成为过冷却液后进入蒸发器。,5. 中间冷却器的结构和原理,中间冷却器内制冷剂液体吸热后汽化为中间压力饱和蒸气，在高压级吸气管中与低压级排出的过热蒸气混合进入高压级。高压级吸入的不是中间压力下的干饱和蒸气，而是中间冷却降温后小于或等于15的过热蒸气。型号：（ZL2.0、ZL3.5、ZF5.0、ZL8.0、ZL10、ZL16）,6. 低压循环储液器的结构和原理,低压循环储液器又称低压循环储液桶，分为立式和卧式两种，是用于液泵供液系统的气、液分离设备。低压循环储液器设置在蒸发器通往压缩机的回气管路上，除起到气、液分离作用外还保证了向蒸发器均匀供液。对于不设置排液桶
15、的制冷系统还能起到融霜排液的作用。使用低压循环储液器可以简化系统，便于实现自动化控制和提高制冷效率，在现代制冷系统中应用广泛。,6. 低压循环储液器的结构和原理,立式氨低压循环储液器工作原理与氨液分离器相似，由库房来的湿蒸气进入低压循环储液器后，由于蒸气流速降低、流向改变，加上伞形挡板作用，使其夹带的制冷剂液体分离，形成干饱和蒸气经低压循环储液器出气管进入压缩机吸气总管。立式低压循环储液器正常运行时，对液位要求严格，一方面应保证氨泵工作时所必需的最低工作压力，另一方面还须防止因液面过高引起压缩机湿冲程。液位由液位控制器或浮球阀控制、调节。,6. 低压循环储液器的结构和原理,立式氟利昂低压储液器
16、结构与氨低压储液器相似。不同的是，氨低压储液器放油管位于容器底部，而氟利昂低压储液器由于润滑油密度低于制冷剂密度，放油管位于制冷剂液面部位。低压循环储液器为低温设备，外壳应敷隔热防潮材料。型号：DXZ11.5、DXZ12.5、DXZ13.5、DXZ15.0、DXZ17.0,7. 氨泵的结构和原理,在氨制冷系统中使用的制冷剂液泵称为氨泵。氨泵的作用是将来自低压循环储液器的低温压氨制冷剂强制送入蒸发器，亦称强制供液制冷系统，以增加制冷剂在蒸发器内的流动速度，提高换热效率及缩短降温时间。氨泵使用于大、中型及多层冷库的供液系统。目前常用的氨泵有齿轮泵、离心泵和屏蔽泵等。,7. 氨泵的结构和原理,（1）
17、齿轮泵主要由泵、泵盖、主动轮、从动轮和电动机组成。泵轮的齿沟与泵壳内壁之间形成若干个密封的工作容积。泵启动后，这些充满氨液的工作容积不断把氨液从吸入侧送往排出侧，升压后排出。,7. 氨泵的结构和原理,（2）离心泵离心氨泵与离心水泵的结构和工作原理基本相同，也是依靠叶轮高速旋转产生离心力，将氨液从叶轮中甩出，再在蜗壳内减速，进一步升压后由排液口排出泵外。,7. 氨泵的结构和原理,（3）屏蔽泵（32P-32、40P40、50P50.）屏蔽泵氨泵又称无填料泵，是离心泵的一种特殊结构类型。其叶轮和电动机同轴，安装在同一个封闭壳内，不需要轴封装置。电动机的定子与转子之间加设一个不锈钢屏蔽套，将定子封闭起
18、来，避免氨液对定子绕组的腐蚀。屏蔽泵的最大缺点是电动机效率低，为普通电动机的50%。这是因为采用屏蔽套，增大了定子与转子间的间隙，磁阻增大，效率降低；另一方面电动机转子在氨液中转动，增大了转动阻力，也降低了电动机效率。,8. 冷却塔的结构和原理,冷却塔是用于制冷系统中冷凝器冷却水散热的设备。它依靠水与空气对流直接接触换热和水分蒸发冷却的原理使吸热后的冷却水降温。在制冷系统中，用水来冷却冷凝器中的制冷剂蒸气。为使冷凝器冷却水循环利用，需要采用水冷却装置冷却塔。常用的冷却塔有自然通风冷却式和机械通风冷却式。,8. 冷却塔的结构和原理,（1）自然通风式水冷却塔自然通风式水冷却塔利用空气自然对流使水冷
19、却，其水流运动形式有喷淋、溅滴等。自然通风式水冷却塔设备简单、造价低，但冷却效果受风力、风向、空气湿度、温度的影响大，且体积庞大、材料耗用量大，将逐步被机械通风式冷却塔替代。,8. 冷却塔的结构和原理,（2）机械通风式冷却塔目前，常用的机械通风式冷却塔多为逆流式圆形玻璃钢冷却塔。它是一种靠空气强制对流使水冷却的设备。塔体由上、中、下三层拼装而成。上塔体起风筒作用，顶部装有轴流风机；中塔体内设置多层斜交错排列填料，填料上方有布水器，布水器上钻有许多小孔；下塔体上部有挡水的百叶窗，下部有集水盘，盘上装有各种水管接头。,（2）机械通风式冷却塔,冷却塔工作时，由水泵将需要冷却的水供入布水器，布水器将水
20、均匀喷洒在多层凹凸斜交错排列的波纹状填料层上，使水成膜状向下流动。空气从下部百叶窗进入，由顶部通风机排出，空气与水流逆向流动，在填料层中反复与水膜、填料间水滴及飞溅水滴接触，换热以空气与水膜表面接触吸热为主。,三、按节能运行方案进行操作,1. 单级系统的运行操作在氨制冷系统中，冷凝压力与蒸发压力比（压缩比）小于或等于8，氟利昂制冷系统冷凝压力与蒸发压力比（压缩比）小于或等于10时，均采用单级压缩运行。,1. 单级压缩系统的运行操作,由氨液分离器或低压循环储液器来的低温、低压制冷剂气体，经吸气总管被压缩机吸入，并压缩为高温、高压过热气体，进入油分离器分离出的润滑油通过集油器排出。分离出的制冷剂气
21、体进入冷凝器凝结为高压液体，流入储液器中。储液器用来储备和补偿因蒸发系统负荷变动所需的供液量。冷凝器与储液器之间有气体均压管相连通。各容器设置有压力表以便随时观察设备的压力。冷凝器和储液器上的放空气管和放油管分别与放空气器和集油器连接。,1. 单级压缩系统的运行操作,系统正常运行中，油分离器的进、出气阀开启，放油阀关闭，供液阀开启的大小应进行调整。根据开机时间长短和油分离器下部存油情况确定放油时间。冷凝器正常运行中冷却水不能中断，压力不得超过1.47MPa，根据压力和冷凝温度决定是否需要排放空气和清降水垢。冬季停止工作时放净存水，以防冻坏设备。为保证系统中制冷剂不间断循环和解决因热负荷增减供液
22、不相适应的矛盾，储液面不得超过容积的80%，也不能少于30。液面过高容易发生危险，液面过低不能保证正常制冷循环。储液器工作压力不得超过1.47MPa。,2、双级压缩系统的运行操作,双级压缩冷凝系统比单级压缩冷凝系统多了两个环节；一是在压缩及数上增加了一级压缩；二是增加了与压缩级数相适应的级间冷却器，即中间冷却系统。系统运行中，从低压系统来的低压气体由低压级压缩机吸入，经压缩机成为中压过热气体后排至中间冷却器进行冷却，冷却后的中压气体由高压级压缩机吸入，再压缩成高压过热气体。,2. 双级系统的运行操作,氨双级压缩冷却系统采用中间完全冷却方式，中间冷却器的液面采用浮球阀或液体电磁主阀和浮球液位计实
23、现自动控制，并设有液面超高位报警装置。中间冷却器的排液管接至排液器或低压循环储液器。通过压力表和液面指示器，操作人员可以观察中间冷却器内压力和液面情况。中间冷却器内冷却盘管用来对进入供液系统的液体制冷剂再冷却,2. 双级系统的运行操作,在运行中，要随时注意中间冷却器液面，使其保持在正常液位范围内。液面过高易引起高压级压缩机湿冲程，液面过低会使高压级吸气过热，造成排气温度偏高。中间冷却器停止工作时，中间压力不得超过0.392MPa，超过时应采取降压措施，或安装自动旁道阀，自动减压排液至低压循环储液器。,制冷系统怎样节能？,1、合理调配制冷机的运转方式及台数；2、清除冷凝器水垢，并做好防垢工作；3、定期对换热器等设备进行放油；4、定期对制冷系统中空气进行排放；5、定期对蒸发器进行融霜；6、冷库地面、四壁、库顶保温做法合理；7、冷库保温门要严密，保温效果好；8、冷库要防止产生任何“冷桥”。9、冷库建设要做到：科学设计、节约投资、安装合理、 精心调试、 服务到位。,
