x冰机相关知识及换热效率

冰机相关知识及换热效率 内容预览 一、冰机基本原理和工艺流程 二、螺杆式制冷机组概述 三、螺杆式制冷机组工作原理 四、螺杆式制冷机组结构特征 五、冰机换热效率 六、提高冰机换热效率的具体措施 一、冰机基本原理和工艺流程 1 冰机基本原理 冰机是利用液氨容易压缩液化 的性质来制冷的设备，常用在化工、制 药领域中。 气体变为液体的过程称为液化。气 氨的液化包括气氨的压缩和冷凝，气氨 在常压下冷凝温度为33.35。因此， 在常压常温下，气氨不能用常温水使其 冷凝成液氨。氨的冷凝温度随压力的提 高而升高，当压力提高1.6MPa时，冷凝温 度为40,高于一般冷却水温度，因此可 以用2535的常温水冷却，使之液化。 2 冰机工艺流程 气氨冷凝为液氨，是靠冷冻循环来 完成的，冷冻循环主要由压缩，冷却冷凝，节 流膨胀，蒸发四个过程组成。 气氨经冰机压缩提压后，进入冷凝器，由 冷却水把气氨冷凝为液氨，由冷却水将气氨放 出的热量带走，冷凝后的液氨通过节流阀（加 氨阀）由冷凝压力降至蒸发压力。节流膨胀后 的氨，在氨冷器中蒸发吸收被冷却水的热量， 此时液氨又变为气氨送入冰机进口。如此构成 一个循环，这个循环周而复始的进行，被冷却 的物质的温度便于降低达到工艺要求。 保险粉事业部所用冰机为螺杆式制冷 机组。 二、螺杆式制冷机组概述 螺杆式制冷机组由螺杆压缩机、电 动机、联轴器、气路系统（包括吸气止回式 截止阀和吸气过滤器）、油路系统（包括油 分离器，油冷却器、油过滤器、油泵、油压 调节阀和油分配管路）、控制系统（包括操 作仪表箱、控制器箱、电控柜等）和设备、 系统间的连接管路组成。 如将制冷压缩机配备冷凝器、蒸发器 等设备，就可组成一个完整的制冷系统，满 足各种不同温度的工艺需要。 1 螺杆式制冷机组组成 2 螺杆式制冷机组分类 螺杆式制冷压缩机组（标准型） 加大油冷型螺杆式制冷压缩机组 热虹吸油冷型螺杆式制冷压缩机组 防爆螺杆式制冷压缩机组 经济器螺杆式制冷压缩机组 3 螺杆式制冷压缩机组型号表示方法 W F H JLLG 25 T B A 560 配用电机功率：数字表示，单位kW 制冷剂种类：A氨，F氟利昂 高低压级机组：B低压级；高压级不表示 转子导程：D短导程，T特长导程，长导程 不表示 压缩机类型 转子名义直径：单位cm 型式：JLLG带经济器补气口及经济器换 热器螺杆式制冷压缩机 机组类型（2）：D加大油冷、H热虹吸油 冷 机组类型（1）：F防爆型，非防爆不表示 控制方式：W微机控制，非微机控制不表示 三、螺杆式制冷机组工作原理 螺杆式制冷压缩机属于容积型 回转式制冷压缩机，它利用一对相 互啮合的阴阳转子在机体内作回转 运动，周期性地改变转子每对齿槽 间的容积来完成吸气、压缩、排气 过程 。 四、螺杆式制冷机组结构特征 1 止回吸气截止阀 该阀为机组与低压系统 的气体相连接，并起到气 流通止作用。 2 螺杆压缩机主机 是螺杆压缩机最核心的部分，是压缩机输入功以及压 缩输送气体的部位，是制冷系统的心脏，主要有机体 部件、转子部件、滑阀部件、轴封部件、联轴器部 件、内容机比测定机构部件、吸气过滤器部件组成。 3、油分离器 由于螺杆式压缩机工作时喷 入大量的润滑油，与制冷剂蒸汽一起 排出，所以在压缩机与冷凝器之间设 置了高效的卧式油分离器。 油分离器的作用是分离压缩机排 气中携带的润滑油，使进入冷凝器及 蒸发器中的制冷剂，避免润滑油进入 换热器而降低换热器的效率；油分离 器还兼有贮油器的功能。 4、油冷却器 从油分离器分离出来的润滑油因 为吸收摩擦热及气体的热量而使温度升高 到接近排气温度，不能直接喷入压缩机中 ，需经油冷却器冷却达到压缩机所需的粘 度和温度后才可重复使用。 油冷却的方式一般有以下几种：水冷 油冷却器、热虹吸油冷却器、喷液冷却 5、油泵 油泵的作用 主要用于在压缩机的 启动初期，为压缩机 各个润滑点：转子与 机体之间、平衡活塞 及吸气端轴承、轴封 及排气端轴承，能量 调节滑阀以及内容积 比调节滑阀的增减载 等提供所需的润滑 油。 6、油过滤器 循环系统中的焊渣、铁屑等 杂质会随着制冷剂的循环最终进入油 中影响润滑油的使用，使设备产生磨 损，为保证设备的正常运行，机组中 必须安装油过滤器。 油过滤器可分为油粗过滤器和油 精过滤器。 五、冰机换热效率 1、影响冰机换热效率的因素 上面提到冰机的热量循环分冷却和和吸收 两个过程。 冷却即为被压缩后的气氨被一定温度的水 冷却之后，在壳管式冷凝器中能过热交换发生 由气氨到液氨的相的过程。而吸收即为节流膨 胀后的氨，在满液式蒸发器中吸收被冷却水的 热量，液氨变为气氨的过程。 由此可知冰机的换热效率受两方面因 素的影响： 首先是实际生产中工艺条件的影响， 即气氨被压缩机压缩后达到的压力大小 和冷却水的进口温度和流量。 其次是冷凝器和蒸发器这两个承载换 热任务的设备，设备的换热面积、传热 系数和物料的传热温差是存在于这方面 的影响传热效率的主要因素。 2、对影响冰机换热效率因素的 定性分析 （1）当气氨压力提高1.6MPa时，冷凝温度为 40,高于一般冷却水温度。氨的冷凝温度随压 力的提高而升高，因此压力升高能间接地促使 气氨与冷却水的温差增大，亦即增大了冰机的 传热效率。 然而压力增大是伴随着能量的大量消耗， 是以当压力高于一定数值之后则可考虑通过其 他方式来增加制冷机组的传热效率。 （2）通过降低冷却水的温度以加大传热温差t是 另一个提高换热效率的有效措施。 但是，增加换热器传热温差t是有一定限度的， 使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上 是否允许。同时，我们应该认识到，传热温差的增 大将使整个热力系统的不可逆性增加，降低了热力 系统的可用性。所以，不能一味追求传热温差的增 加，而应兼顾整个热力系统的能量合理使用。 （3） 换热设备的换热效率 扩展传热面积是增加传热效果使用最 多、最直接的一种方法。这样便可以使 冷热物料更加充分地接触，从而可以提 高换热效率。 但是由于扩展传热面积及加大传热 温差常常受到场地、设备、资金、效果 的限制，不可能无限制的增强。如果简 单的通过单一地扩大设备体积来增加传 热面积或增加设备台数来增强传热量， 需要增加设备投资，设备占地面积大， 造成空间的不便与浪费。 增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备 的传热系数(K)。 换热器传热系数(K)的大小实际上是由传热过程总热 阻的大小来决定，换热器传热过程中的总热阻越大，换热 器传热系数(K)值也就越低；换热器传热系数(K)值越低， 换热器传热效果也就越差。 换热器在使用过程中，其总热阻是各项分热阻的叠加 ，所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项分热 阻。如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热 器传热系数的关键。 当前换热器强化传热的研究主要方向就 是：如何通过控制换热器传热系数(K)值来提 高换热器强化传热的效果。我们现在使用最 多的提高换热器传热系数(K)值的技术就是： 在换热器换热管中加扰流子添加物，通过扰 流子添加物的作用，使换热器传热过程的分 热阻大大的降低，并且最终来达到提高换热 器传热系数(K)值的目的。 另外，通过对设备的保养和维护，也可 以达到最大化地 降低换热器传热系统的目 的。 六、提高冰机换热效率的具体措施 1、保证冷冻机组系统的清洁度、密封性和干燥性 首先，管道的堵塞会减少流体流通面积，从而降低 传热效率，若阀门堵塞，会造成供液不足，系统无法正 常运行。 其次，系统密封性不好会造成制冷剂循环量不足， 吸气压力降低，制冷量减少，系统不能正常运转。 最后，如果系统含有一定水分时，会影响传热降 低制冷量，且会对管道造成腐蚀，影响传热的情况下又 影响系统安全运行。 因此，在制冷机组的保养过程中保证系统的清洁 度、密封性和干燥性是很有必要的。 2、严格控制冷却水水质和水温 冷却水质应符合GB50050-1995规定，否则 会造成金属离子超标，对换热管和筒体产生 腐蚀，缩短换热器的使用寿命，危及设备安 全运行。同时污垢系数会增大，严重影响传 热，降低制冷量。 因此对循环水进行预先处理后再使用， 并定期