设备管理_制冷设备与技术培训课程

一 概述 1 制冷的定义用人工的方法降低并维持某一对象低于环境温度的连续循环过程 实质 将热量从被冷却对象中转移到环境中2 制冷的温度区间低温区 120 以下 主要用于气体分离 气体液化 超导和宇航 中温区 120 5 主要用于冷藏 冷冻 工业生产工艺过程 高温区 5 80 主要用于空气调节 除湿 热泵蒸发 热泵干燥等 3 制冷方法 1 相变制冷是利用某些物质在发生相变时的吸热效应进行制冷的方法 如蒸汽压缩式制冷 吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷 2 气体膨胀制冷是基于压缩气体的绝热节流效应或压缩气体的绝热膨胀效应 从而获得低温气流来制取冷量的制冷技术 常用的有空气制冷循环等 4 热电制冷利用某种半导体材料的热电效应 5 其他固体吸附式制冷 气体涡流制冷 二 制冷剂 制冷剂 制冷机中进行制冷循环的工作物质 作用 在被冷却对象和环境介质之间传递热量 并最终把热量从被冷却对象传给环境介质 一 对制冷剂的要求 对环境友善对臭氧层无破坏作用 无温室效应 热力学性质满足制冷循环蒸发压力和冷凝压力适中 临界温度tc高 凝固温度低 绝热指数低 具有良好的物理化学性质流动性好 粘度小 密度小 传热性好 安全性好 溶油性 溶水性 吸水性 合适 来源广 易制取 二 制冷剂的种类 无机化合物烃类烷烃有机化合物烯烃卤代烃混合溶液 1 无机化合物 命名方法 R7 例 氨NH3 R717水H2O R718二氧化碳CO2 R744 为无机物的分子量 2 卤代烃 氟利昂 分子式 CmHnFxClyBrz 满足2m 2 n x y z 1 命名法一 R m 1 n 1 x B z 例 一氯二氟甲烷分子CHF2Cl R22一溴三氟甲烷分子CF3Br R13B1四氟乙烷分子C2H2F4 R134a m 1 0时略 z 0时与B一起略 2 命名法2 区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度 CFC 氯氟化碳 不含氢 公害物 严重破坏臭氧层 禁用HCFC 氢氯氟化碳 含氢 低公害物质 属于过渡性物质 HFC 氢氟化碳 不含氯 无公害 可作为替代物 待研究开发 例 CF2Cl2 R12 CFC12CHF2Cl R22 HCFC22C2H2F4 R134a HFC134a 蒙特利尔议定书 1 对CFCs 包括CFC11 CFCl2 CFCll3 CFCll4 CFCll5等氯氟烃物质 1 对发达国家 规定从1996年1月1日起完全停止生产与消费 2 对发展中国家 CFCs人均消耗量小于0 3kg 年 最后停用的日期是2010年 2 对HCFCs 包括HCHC22 HCFCl42b HCFCl23等 1 对发达国家 从1996年起冻结生产量 2004年开始削减 至2020年完全停用 2 对发展中国家 从2016年开始冻结生产量 2040年完全停用 3 烃类 碳氢化合物 烷烃类 甲烷CH4 乙烷C2H6 丙烷C3H8 烯烃类 乙烯C2H4 丙稀C3H6 烷烃类命名方法 与氟利昂相同 丁烷例外 为R600 CH4 R50 C2H6 R170 C3H8 R290 烯烃类命名方法 R后先写上 1 再按氟利昂方法 C2H4 R1150 C3H6 R1270 4 混合溶液 混合制冷剂 概念 由两种 或以上 制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物 类型 共沸溶液 定压下蒸发或冷凝时 相变温度固定不变 气液相组分相同 命名 R5 非共沸溶液 定压下蒸发或冷凝时 相变温度改变 造成气液相组分不同 命名 R4 为发现的顺序 R400 R401 R402 R411 为发现的顺序 R500 R501 R502 R507 三 常用制冷剂 1 水H2O R718 优点 环保 安全易得 无毒无味 缺点 比容大 qv小 凝固点高 制冷温度0 适用 蒸汽喷射式制冷机 溴化锂吸收式制冷机 2 氨NH3 R717 优点 环保 热力性质好 工作压力适中 粘性小 密度小 流动阻力小 传热性能好 溶水性好 不会 冰塞 缺点 毒性大 有刺激性臭味 易燃易爆 一旦泄漏 将污染空气 食品 并刺激人 微溶于润滑油 易有油膜 适用 大中型工业制冷装置 65 以上 和大中型冷库 3 氟利昂优点 无味 不易燃易爆 毒性小 等熵指数小 排气温度低 不腐蚀金属 分子量大 缺点 密度大 粘性大 流动阻力大 渗透性强 易于泄漏而不被发现 含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光气COCl2 价格高 三 载冷剂 载冷剂 冷媒 将制冷装置的制冷量传递给被冷却介质的媒介物质 一 对载冷剂的要求 1 工作温度范围内始终呈液态 不凝固 不汽化 2 无毒 无刺激性 环保 安全 腐蚀性小 3 比热大 同样质量则载冷量大 传热性好 4 流动性好 密度小 粘度小 流动阻力小 5 来源广泛 价低易得 二 常用的载冷剂 1 水 空调系统中常用的载冷剂但只能做0 以上的载冷剂2 盐水溶液 NaCl CaCl2 MgCl2盐水凝固点取决于盐的种类 且与一定的含盐量相对应 优点 原料充沛 成本低 凝固点可调 适用 工作温度在 50 5 之间的中温制冷装置中作载冷剂 注意问题 合理选择盐水浓度 采取防腐措施 3 有机物及其水溶液优点 无腐蚀性 凝固温度低 适用 低温制冷装置中 常用 甲醇 乙二醇 丙三醇 1 润滑油的作用减少运动部件机械磨损 保证压缩机正常运转 冷却降温 密封活塞与气缸 轴封摩擦面等间隙 控制卸载机构 四 润滑油 2 制冷循环系统对润滑油的性能要求优良的与制冷剂共存时的热稳定性 有极好的与制冷剂的互溶性 良好的润滑性 优良的低温流动性 无蜡状物絮状分离 不含水和优良的绝缘性能 第2节冷库制冷技术 一 冷库的类型与系统1 冷库的类型 1 按生产用途分为生产性冷库分配性冷酷零售消费性冷酷 2 按围护结构分为土建式冷库 土木建筑 以稻壳软木 硬聚苯乙烯 PE 或硬聚氨脂 PU 作隔热材料 装配式冷库 用预制隔热板拼装而成 3 按温度分为高温冷库 5 适合果品蔬菜类保鲜 中温冷库 10 5 适合冻结后的食品冷藏 低温冷库 20 10 适合冻结后的水产 禽肉类食品的冷藏 冻结冷库 23 以下 适合在鲜品冷藏前的快速冻结 4 按容积分为小型冷库 500m3中型冷库 500 1000m3大型冷库 1000m3 2 冷库制冷系统的组成 1 基本组成部分冷冻压缩机 冷凝器 蒸发器 油分离器 储液器 中间冷却器 水冷却塔 阀门等 水冷式小型氟利昂冷库制冷系统流程图1 蒸发器 2 分液头 3 热力膨胀阀 4 低压表 5 压力控制器 6 压缩机 7 高压表 8 油分离器 9 热气冲霜管 10 截止阀 11 冷却塔 12 冷却水泵 13 冷却水量调节阀 14 冷凝器 15 干燥过滤器 16 回热器 17 电磁阀 压缩机 最关键配件 一般情况下 小型冷库选用全封闭压缩机 中型冷库一般选用半封闭压缩机 大型冷库选用半封闭压缩机 在选用时 也可考虑选用氨制冷压缩机 因为氨制冷压缩机功率大 并可一机多用 但安装及管理比较烦琐 蒸发器 一般情况下 高温库选用风机为蒸发器 其特点是降温速度快 但易造成冷藏品的水分损耗 中 低温冷库选用无缝钢管制作的蒸发排管为主 其特点是恒温效果好 并能适时蓄冷 冷凝器 冷凝器有空气冷却 水冷却和空气与水结合的冷却方式 空气冷却只限于在小型冷库设备中应用 水冷却的冷凝器则可用于所有形式的制冷系统 分液头使制冷剂均匀地分配到蒸发器的各路管组中 压力控制器压缩机工作时的安全保护控制装置 油分离器把润滑油分离出来 并返回到曲轴箱去 热气冲霜管定期加热蒸发器而除霜 冷却塔利用空气使冷却水降温 循环使用 节约用水 冷却水泵冷却水循环的输送设备干燥过滤器除去冷凝器中的水份和杂质 防止膨胀阀冰堵或堵塞 回热器过冷液体制冷剂 提高低压蒸汽温度 消除压缩机的液击 电磁阀压缩机停机后自动切断输液管路 起保护压缩机的作用 中间冷却器的作用中间冷却器是用以冷却两个压缩级之间被压缩的气体或蒸气的设备 制冷系统的中间冷却器能降低低压级压缩机的排气温度 即高压级的吸气温度 以避免高压级压缩机的排气温度过高 还能使进入蒸发器的制冷剂液得到过冷 减少管中的闪发气体 从而提高压缩机的制冷能力 2 中间冷却器 装置在双级氨制冷装置的低压和高压缸之间 使由低压缸排出的热气在经过本器时达到冷却的目的 同时使自贮氨器流经本器中盘管的氨液过冷以增加制冷效应 氟用中间冷却器 3 油分离器 工作的基本原理如下 利用油的密度与制冷剂气体密度的不同 进行沉降分离 利用扩大通道截面降低气体流速 造成轻与重的物质易分离 迫使气体流动方向改变 使重的油与轻的气进行分离 气体流动撞击器壁 由于粘度不同 质量不同产生的反向速度也不同 促使油的沉降分离 1 洗涤式油分离器 通常用于小型氟里昂制冷系统中 2 过滤式或填料式油分离器 3 离心式油分离器 在筒体上部设置有螺旋状导向叶片 进气从筒体上部沿切线方向进入后 在离心力的作用下 进气中的油滴被分离出来 沿筒体内壁流下 制冷剂蒸汽由筒体中央的中心管经三层筛板过滤后从筒体顶部排出 二 冷库的保温与隔热 冷库的保温材料聚苯乙烯 墙板硬聚氨酯 墙板 库门聚乙烯泡沫塑料板 地坪 三 冷库制冷设备的试运转与调试 1 准备工作检查冷凝器冷却系统运行情况检查压缩机润滑系统短时间开机检查检查确认正常后进行试运转 2 试运转 试运转应注意的项目 压缩机的排气压力和排气温度 制冷剂系统的吸气温度 压缩机的运转声音 管路和阀门系统是否有泄漏 3 制冷设备的调试 调试的作用 调整系统运行参数至要求的工作范围 调试的主要参数 蒸发压力和蒸发温度冷凝压力和冷凝温度压缩机的吸气温度和排气温度膨胀阀前的制冷剂温度 四 冷库制冷设备的操作 1 设备启动前的准备2 制冷设备的运行设备运行必须注意观察和记录的事项 p 25 五 冷库制冷设备的安全管理 1 安全规范岗位资格 建立健全制度 熟悉流程 明确标志等 p 26 2 安全操作阀门 缓开缓闭 不可满开 液态制冷剂管路两端阀门严禁同时关闭以防 液爆 设备检修 第3节蒸气压缩式制冷设备 一 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理 1 单级蒸气压缩式制冷系统的基本组成 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机 冷凝器 膨胀阀和蒸发器组成 单级蒸气压缩式制冷循环的概念 制冷剂在变为蒸气之后 需要对它进行压缩 冷凝 继而进行再次汽化吸热 对制冷剂蒸气只进行一次压缩 称为蒸气单级压缩 压缩 制冷剂蒸气压缩高温高压制冷剂蒸气 2 制冷循环过程 冷凝 高温高压制冷剂蒸气冷凝成高压常温液体 放出热量 2 制冷循环过程 节流 冷凝后的制冷剂流经节流元件 压力降低 以利于在低温下蒸发 2 制冷循环过程 蒸发 低压湿蒸汽在蒸发器中吸收冷环境热量蒸发形成高温低压蒸气 然后进入压缩机压缩 进入下一轮循环 2 制冷循环过程 压缩制冷剂蒸气 提高压力和温度 制冷剂液体吸热 蒸发 制冷 3 蒸气压缩式制冷系统各部件的主要作用 放热 使高压高温制冷剂蒸气冷却 冷凝成高压常温的制冷剂液体 得到低温低压制冷剂 4 制冷剂的变化过程 二 制冷压缩机 制冷压缩机的分类活塞式制冷压缩机回转式制冷压缩机离心式制冷压缩机 一 制冷压缩机的分类 1 分类根据蒸气压缩的原理 压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型 容积型压缩机 通过对运动机构作功 减少压缩空间容积来提高蒸气压力 以完成压缩功能 速度型压缩机 由旋转部件连续将角动量转换给蒸气 再将该动量转为压力 提高蒸气压力 达到压缩气体的目的 2 压缩机的功率和效率 压缩机的指示功率和指示效率 由于压缩机的实际过程和理论过程之间有偏差 实际压缩过程中气缸内所消耗的功率Pi 称为指示功率 比绝热压缩所需之功率Pa要大 两者之间的关系可用指示效率 i 又称绝热效率 来表示 即 轴功率 摩擦功率与机械效率 由原动机传到压缩机曲轴上的功率称为轴功率 轴功率一部分用于克服曲柄连杆等运动机构摩擦阻力 这部分功率称为摩擦功率 轴功率的一部分直接用于压缩气体 称为指示功率 机械效率 制冷压缩机的指示效率与机械效率的乘积称为压缩机的总效率 即 制冷压缩机的总效率约等于0 65 0 72 二 活塞式制冷压缩机 活塞式制冷压缩机是研制最早的压缩机 几乎和机械制冷方法同时出现 在一百多年的使用过程中 得到了广泛发展和深入研究 直到目前为止 虽然其地位受到其它类型压缩机的挑战 但其产量仍然在各类压缩机中占主要地位 1 活塞式制冷压缩机的分类 按压缩机气缸分布形式分类 可分为直立式 V型 W型 S型 扇形 Y型 星型 等 按使用的制冷剂种类分类 可分为氨用 卤代烃用制冷压缩机 按压缩机与电动机的组合形式分类 可分为开启式和封闭式 其中封闭式又可分为全封闭式和半封闭式两种 按压缩机的级数分类 可分为单机单级和单机双级压缩机 2 型号表示方法 1 单级表示方法 制冷剂 A为氨 F为氟利昂 气缸布置 V型 W型 S型传动方式 A为直接传动 可略 B为皮带传动Q为全封闭式2 双级表示方法 3 活塞式制冷压缩机的总体结构和主要零部件 机体 它是压缩机的机身 用来安装和支承其他零部件以及容纳润滑油 传动机构 压缩机借助该机构传递动作 对气体作功 它包括曲轴 连杆 活塞等 配气机构 它是保证压缩机实现吸气 压缩 排气过程的配气部件 它包括吸 排气阀片 阀板和气阀弹簧等 润滑油系统 它是对压缩机各传动摩擦偶合件进行润滑的输油系统 它包括油泵 油过滤器和油压调节部件等 卸载装置 它是对压缩机气缸进行卸裁 调节冷量 便于启动的传动机构 它包括卸载油缸 油括塞 推杆和顶针 转环等零件 轴封装置 在开启式压缩机中 轴封装置用来密封曲轴穿出机体处的间隙 防止泄漏 它包括托板 弹簧 橡胶圈和石墨环等 三 结构 配件 主轴 曲轴 连杆 活塞 活塞销 活塞环 阀片 气缸盖 总体结构 开启式制冷压缩机 8FS10型开启式制冷压缩机机体 总体结构 半封闭式制冷压缩机 R22半封闭式制冷压缩机的总体结构图1 滤油器2 吸油管3 端轴承盖4 油泵轴承5 油泵6 曲轴7 活塞连杆组8 排气截止阀9 气缸盖10 曲轴箱11 电动机室12 主轴承13 电动机室端盖14 吸气过滤器15 吸气截止阀16 内置电动机17 油孔18 油压调节阀19 底盖 总体结构 全封闭式制冷压缩机 全封闭式制冷压缩机1 排气管2 气缸3 连杆4 吸排气阀5 活塞6 主轴承7 电动机定子8 电动机转子9 壳体10 气液分离器11 端子12 内部支撑13 排气消声器14 排气腔15 吸气腔16 离心油泵17 曲轴18 副轴承 三 回转式制冷压缩机 近年来回转式压缩机发展很快 特别在高效化 小型化 轻量化方面 常用的回转式压缩机有螺杆式 滚动活塞式 滚动转子式 滑片式和涡旋式四种 1 螺杆式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机 离心式制冷压缩机相比是较晚的一种机型 螺杆式制冷压缩机的结构特点 确定了它的许多优点 如 零件数仅为活塞式的1 10 压缩机运行可靠 安全 振幅小 适应性强 在高 低温制冷范围内以及热泵应用中均有良好性能 结构紧凑 能适用于大压比的工况 对湿压缩不敏感 有良好的输气量调节特性 维护方便等特点 是制冷和空调工程的理想主机 螺杆式制冷压缩机的结构和工作原理 螺杆式压缩机的结构1 吸气口2 机壳3 阴转子4 阳转子5 排气口 螺杆式制冷压缩机的工作过程a 吸气开始b 吸气过程c 吸气结束d 压缩过程e 压缩结束f 排气过程 四 离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机的发展已有六十多年历史 20世纪30年代卤代烃制冷剂的出现以及后来冶金工业和其他科学技术的发展 为离心式制冷压缩机的制造和应用奠定了良好基础 目前 单机冷量在1200kW以上的制冷压缩机 几乎全部采用离心式 离心式制冷压缩机的构造和工作原理 单级离心式制冷压缩机的简图1 吸气腔2 进口导叶3 叶轮4 扩压器5 蜗壳6 增速齿轮7 电动机8 油箱9 齿轮油箱 三 冷凝器 一 冷凝器的作用将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气先冷却再冷凝成液体 可以实现液体过冷 二 冷凝器的类型 立式 用水量多 水质可差壳管式卧式 水质要好 水温低水冷式套管式 小型水冷系统淋水式 用水少 水质要求不高 空气干燥类型自然对流式风冷式强制对流式水 空气式 蒸发式 用水少 空气干燥 三 结构 1 立式壳管式冷凝器工作流程氨 上进下出 走管间冷却水 下进上出 配水箱 管束 水池 走管内配管压力表 安全阀 均压管 放气管 放油阀 液位计 三 结构 2 卧式壳管式冷凝器工作流程氨 上进下出 走管间冷却水 同侧下进上出 走管内 氨卧式壳管式冷凝器 3 风冷式冷凝器 翅片式冷凝器 丝管式冷凝器 风冷式冷凝器 汽车空调冷凝器 三 结构 自然对流空气冷却式冷凝器 空气强制对流冷凝器 1 肋片2 传热管3 上封板4 左端板5 进气集管6 弯头7 出液集管8 下封板9 前封板10 通风机11 装配螺钉 三 结构 4 蛇炮 套管式冷凝器 工作流程 氟利昂 上进下出 走管间冷却水 下进上出 走管内使用场合 一般用于小型氟利昂系统 氟利昂套管式冷凝器 三 结构 5 蒸发式冷凝器氨 走冷凝管内冷却水 喷淋在冷凝管外空气 吹 吸空气绕过冷凝管外 空气降温 喷淋的冷却水蒸发吸热降温 四 蒸发器 一 蒸发器的作用制冷剂蒸气吸热气化 制取冷量产生干蒸气 保证干压缩 二 蒸发器的类型 满液式卧式壳管式冷却液体的蒸发器直立管式冷水箱螺旋管式冷风机 干式蒸发器类型冷却空气的蒸发器冷排管螺旋式新型速冻装置隧道式 三 结构 1 满液式卧式壳管式工作流程制冷剂 走壳管间 供液入壳底 液面高0 7 0 8D 液面有沸腾泡沫载冷剂 走管束内 同侧水平进出配管 三 结构 2 冷水箱结构组成工作流程制冷剂 走管束内 供液入下集管 管束包含上集管 立管 下集管 气液分离器载冷剂 走水箱内 水箱一侧有搅拌器 三 结构 3 干式蒸发器结构组成工作过程 翅片式蒸发器 丝管式蒸发器 粘结式蒸发器 板管式蒸发器 螺旋蒸发器 干式壳管蒸发器 空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式a 蒸发器b 绕片管c 套片管1 传热管2 肋片3 挡板4 通风机5 集气管6 分液器 四 提高蒸发器传热效率的措施 1 氨制冷系统 应定期排油 2 适当提高载冷剂流速 3 及时清除载冷剂侧水垢 4 冷库中应定期除霜 5 防止蒸发温度过低 避免结冰 五 节流机构 一 节流机构的作用节流降压调节供液量 二 节流机构类型与结构 1 手动节