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欢迎来自全国各地的制冷界同仁光临武冷 制冷机组 第1部分机组部件及工作原理第2部分机组流程原理图第3部分制冷剂 载冷剂及润滑油 第1部分机组部件及工作原理 1 1组成各种机组的主要部件 压缩机 电动机 分离器 油分离器 气液分离器 换热器 油冷却器 冷凝器 蒸发器 经济器冷却器 油泵 阀门 管道 过滤器 贮液器 1 2主要部件工作原理 1 2 1油分离器 作用螺杆机工作时喷入大量的润滑油 与制冷剂蒸汽一起排出 所以设置油分用于分开制冷剂和润滑油 三次分离原理进气降低流速 改变方向 靠惯性分离润滑油微粒与筒壁吸附及重力沉降含微量润滑油的气体通过油分滤芯 经吸附 过滤凝聚除去 注意靠近油分离器出口的过滤芯采用的是高分子复合材料 油分离效果可达5ppm 当分油效果不够理想时可更换 1 2 2油冷却器 作用从油分中分离出来的润滑油温度较高 不能直接喷入压缩机中 需经冷却达到压缩机所需的粘度和温度后才可重复使用 常用的两种油冷水冷式油冷却器卧式壳管式换热器 水在管程 油在壳程 热虹吸油冷却器卧式壳管式换热器 制冷剂在管内 油在管外 热虹吸蒸发器结构与原理和热虹吸油冷相同 但被冷却介质不是冷冻机油 而是盐水或乙二醇等液体载冷剂 具有传热效率高 性能可靠的特点 工作原理 制冷剂液体进入油冷却器的管侧 吸收管外高温油的热量蒸发 油温得到降低 制冷剂中产生汽泡 密度减小 回气管中密度低于供液管中液体的密度 产生不平衡压力差使制冷剂不断流动 经热虹吸油冷却器冷却后的油温度一般比冷凝温度高10 20 热虹吸油冷却系统原理图 警告 热虹吸油冷却器制冷剂侧的排气阀为常开 不允许关闭 否则有可能因环境温度变化导致容器内液体膨胀发生恶性事故 作用将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气的热量传递给冷却介质 空气或水 并使之凝结成液体 1 2 3冷凝器 卧式壳管式冷凝器制冷剂在壳程 冷却水在管程 传热系数高 冷却水用量小 结构紧凑 要求水质较好 其它型式冷凝器板式 蒸发式 立式 套管式 空气冷却式 蒸发器作用冷却冷冻水 来自节流阀的低温制冷剂吸收载冷剂 冷冻水 的热量而气化 气体回压缩机 载冷剂因放出热量而降低温度 1 2 4蒸发器 满液式蒸发器制冷剂在壳程 冷冻水在管程 结构紧凑 制冷剂充注量大 传热表面接触好 传热系数高 氟利昂溶解的润滑油较难返回压缩机 1 2 5干式蒸发器 经济器冷却器 干式蒸发器 壳管式 制冷剂在管程 冷冻水 载冷剂 在壳程 管内部分壁面为蒸气所占有 传热效果比满液式差 但它无液柱对蒸发温度的影响 且氟利昂流速较高 回油较好 壳程流通截面积大 流动阻力相对小 经济器冷却器 壳管式 结构原理与干蒸相同 但壳程载冷剂不是冷冻水 而是来自于冷凝器的高压液体制冷剂 经过冷却后 达到过冷 提高循环COP值 蒸发器的其它型式热虹吸式 板式 螺旋管式 冷却排管 冷风机 经济器系统原理图 1 2 6影响换热的因素 传热温差 t 换热量Q K F t kW 传热系数K kW m2 传热面积F m2 在换热器型式和冷热介质条件一定的情况下 换热主要受以下因素影响 介质的流速和流向 决定壁面两侧冷热流体各自的换热系数 换热表面的脏污程度 污垢的导热性能差 会降低换热系数 不凝性气体 会造成冷凝器总压力增大 降低冷凝器的传热效率 并使压缩机消耗的功增加 排汽压力和温度升高 第2部分机组流程原理图 2 1武冷开启式喷油螺杆机组 螺杆式压缩机组 双机双级螺杆式压缩机组 螺杆式冷水机组螺杆式盐水机组螺杆式乙醇机组螺杆式碱水机组 螺杆式冷凝贮液机组氨泵机组螺杆式液体冷却机组 2 2喷油螺杆式单级制冷压缩机组 2 2 1流程图 2 2 2压缩机组外形及特点 压缩机 电机 控制箱 油分 油泵 型压缩机 WL C高效型线 进口滚动轴承 JohnCrane轴封 压差供油 内容积比可调 新型油分滤芯 膜片式联轴器 油精过滤器 油粗过滤器 2 3双机双级螺杆式制冷压缩机组 2 3 1双机双级机组简单流程图 循环方式 两级压缩一级节流中间不完全冷却 低压级带经济器 30 60 低温制冷领域划时代的产品 国际国内首创 高低压级压缩机 容积比按最佳能效比选配 COP值高 2 3 2双机双级压缩机组外形及特点 压缩机 电机 控制箱 油分 油泵 两台压缩机两台电机一个油分一套油路压差供油最优的高低压级协同 全自动控制中冷 经济器采用板换 体积小 效率高整体出厂 安装方便 发明专利ZL2007100518538 压缩机 电机 2 4螺杆式冷凝贮液机组 螺杆式冷凝贮液机组流程图 2 5氨泵机组 2 5 1氨泵机组流程图 2 5 2氨泵机组外形及特点 包含 压缩机组氨冷凝器屏蔽电泵低循贮液器 具有完善的控制和保护功能 低压循环贮液器 及氨泵 压缩机组 2 6螺杆式液体冷却机组 2 6 1液体冷却机组流程图 2 6 2液体冷却机组外形 冷水 盐水 乙醇 碱水 压缩机组 蒸发器 冷凝器 经济器 2 6 3一体化盐水乙二醇外形 热虹吸蒸发器 压缩机组 热虹吸蒸发器 冷凝器 气液分离器 3 1制冷剂3 1 1定义制冷剂又称制冷工质 它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质 英文为 refrigerant 制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质 水或空气等 的热量而汽化 在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝 它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果 经济性 安全性及运行管理 因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的 GB7778 1987规定 用字母R和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的代号 字母R表示制冷剂 后面的数字或字母则根据制冷剂的种类及分子组成 按一定的规则编写 第3部分制冷剂 载冷剂及润滑油 3 1 2制冷剂的种类及代号无机化合物 有氨 R717 二氧化碳 R744 水 R718 等 代号 R 后面的第一个数字为7 7后面的数字为该物质分子量的整数部分 卤代烃 也称氟利昂 氟利昂是饱和碳烃化合物的氟 氯 溴衍生物的总称 目前作为制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物 氟利昂的代号用 R B 表示 R后的第一位数字为 m 1 该值为零时省略不写 第二位数字为 n 1 第三位数字为x B后面的数字为z 如为零 与字母B一起省略 注 CmHnFxClyBrz中 2m 2 n x y z混合工质 为两种或两种以上的制冷剂按一定的比例相互溶解而成的混合物 分为共沸混合物 R500系列 和非共沸混合物 R12 R22 R22 R142b R22 R13B1等 烃类 即碳氢化合物 有甲烷 R50 乙烷 R170 丁烷 R600 乙烯 1150 丙烯 R1270 等 注 a 丁烷代号是R600 乙烯 丙烯的代号是在R后先写一个 1 其余按规则写 b 烃类制冷剂易爆炸和燃烧 而且溶于润滑油中会使油的粘度降低 安全性较差 使用有一定的限制 3 1 3制冷剂的一般分类根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低 一般分为三大类 高温 低压 制冷剂 冷凝压力Pk 0 3MPa A T0 如 11 R21 R113 R114等 这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中 中温 中压 制冷剂 冷凝压力Pk 0 3 2MPa A T0 60 如 717 12 22 R142b等 这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中 低温 高压 制冷剂 冷凝压力Pk 2 4MPa A T0 70 如 13 14 R23 二氧化碳 乙烷 乙烯等 这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或 以下的低温装置中 3 1 4对制冷剂性质的要求临界温度要高 凝固温度要低 这是对制冷剂性质的基本要求 临界温度高 便于用一般的冷却水或空气进行冷凝 凝固温度低 以免其在蒸发温度下凝固 便于满足较低温度的制冷要求 在大气压力下的蒸发温度要低 这是低温制冷的一个必要条件 压力要适中 蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力 以防空气渗入制冷系统中 从而降低制冷能力 冷凝压力不宜过高 一般 12 15绝对大气压 以减少制冷设备承受的压力 以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性 单位容积制冷量 v要大 这样在制冷量一定时 可以减少制冷剂的循环量 缩小压缩机的尺寸 导热系数要高 粘度和密度要小 以提高各换热器的传热系数 降低其在系统中的流动阻力损失 绝热指数 要小 由绝热过程中参数间关系式可知 在初温和压缩比相同的情况下 K T2 可见 小可降低排气温度 具有化学稳定性 不燃烧 不爆炸 高温下不分解 对金属不腐蚀 与润滑油不起化学反应 对人身健康无损无害 价格便宜 易于购得 且应具有一定的吸水性 以免当制冷系统中渗进极少量的水分时 产生 冰塞 而影响正常运行 3 1 5常用制冷剂的特性a 氨 代号 717 氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂 氨的凝固温度为 77 7 标准蒸发温度为 33 3 在常温下冷凝压力一般为1 1 1 3MPa 即使当夏季冷却水温高达 时也决不可能超过1 5MPa 氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal 3 氨有很好的吸水性 即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结 故系统内不会发生 冰塞 现象 氨对钢铁不起腐蚀作用 但氨液中含有水分后 对铜及铜合金有腐蚀作用 且使蒸发温度稍许提高 因此 氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料 并规定氨中含水量不应超过0 2 氨的比重和粘度小 放热系数高 价格便宜 易于获得 但是 氨有较强的毒性和可燃性 若以容积计 当空气中氨的含量达到0 5 0 6 时 人在其中停留半个小时即可中毒 达到11 13 时即可点燃 达到16 时遇明火就会爆炸 因此 氨制冷机房必须注意通风排气 并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体 总上所述 氨作为制冷剂的优点是 易于获得 价格低廉 压力适中 单位制冷量大 放热系数高 几乎不溶解于油 流动阻力小 泄漏时易发现 其缺点是 有刺激性臭味 有毒 可以燃烧和爆炸 对铜及铜合金有腐蚀作用 b 氟利昂 12 代号 12 12为烷烃的卤代物 学名二氟二氯甲烷 它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂 12的标准蒸发温度为 29 8 冷凝压力一般为0 78 0 98MPa 凝固温度为 155 单位容积标准制冷量约为288kcal 3 12是一种无色 透明 没有气味 几乎无毒性 不燃烧 不爆炸 很安全的制冷剂 只有在空气中容积浓度超过80 时才会使人窒息 但与明火接触或温度达400 以上时 则分解出对人体有害的气体 12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物 但其吸水性极弱 因此 在小型氟利昂制冷装置中不设分油器 而装设干燥器 同时规定 12中含水量不得大于0 0025 系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片 而应采用丁晴橡胶或氯乙醇等人造橡胶 否则 会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏 c 氟利昂 22 代号 R22 22也是烷烃的卤代物 学名二氟一氯甲烷 标准蒸发温度约为 41 凝固温度约为 160 冷凝压力同氨相似 单位容积标准制冷量约为454kcal 3 22的许多性质与 12相似 但化学稳定性不如 12 毒性也比 12稍大 但是 22的单位容积制冷量却比 12大的多 接近于氨 当要求 40 70 的低温时 利用 22比 12适宜 故目前 22被广泛应用于 40 60 的双级压缩或空调制冷系统中 3 1 6常用制冷剂技术要求 3 1 7一些制冷剂的ODP值与GWP值ODP ozoneDepressionPotential 表示消耗臭氧潜能值GWP GreenhouseWarmingPotential 表示消耗臭氧温室效应潜能值 3 1 8 蒙特利尔议定书 为保护大气臭氧层 1987年9月有23个国家的外长在加拿大蒙特利尔签署了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 进一步规定了消耗臭氧层的化学物质生产数量和消耗量的限制进程 根据规定 对CFC类物质最迟在2010年停用 发达国家已在1995年底停用 对HCFC类物质 发达国家最迟在2030年停用 发展中国家最迟在2040年停用 注 CFC 氯氟烃或氯氟化碳 Chlorofluorocarbon 的缩写HCFC 含氢的卤化烃称作氢氯氟烃 Hydrochlorofluorocarbon 的缩写最常用的有CFC11 R11 CFC12 R12 HCFC22 R22 及R502 R502由R22和R115组成 3 1 9关于工质替代 最新的信息2007 9于加拿大蒙特利尔召开的 蒙特利尔议定书 第19次缔约方大会上 国际社会又进一步达成了对于加速淘汰氢氯氟烃 HCFCs 主要包括R22 R123 的决定 最新时间表如下 对于议定书第5条缔约方 即发展中国家 其消费量与生产量分别选择2009年与2010年的平均水平作基准线 将2013年的消费量与生产量冻结在此基准线上 对于议定书第5条缔约方 即发展中国家 必须在2030年完成生产量与消费量的淘汰 依据以下步骤 2015年 削减10 2020年 削减35 2025年 削减67 5 2030年全部淘汰 但在2030 2040年间允许保留年均2 5 供维修用 注 目前尚无合适制冷剂替代R22 R134a R404A R410A R407C等 均属于过渡型工质 在欧洲 R134a由于产生温室效应 从2008 2012年逐步被禁用 几乎所有的厂家都在小容量分体机上采用了R410A 大型机上则普遍使用R407C 3 2载冷剂3 2 1定义载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质 又称冷媒 它在间接制冷系统中起着传递制冷剂冷量的作用 英文为 heat transferringliquid 3 2 2对载冷剂的要求选择载冷剂时应考虑因素有 冰点 比热 对金属腐蚀性和价格等 比热要大比热大 载冷量就大 从而可减小载冷剂的循环量 粘度低 导热系数高 凝固点低且要适宜 因凝固点过低将导致比热减小 粘度增大 无臭 无毒 使用安全 且对金属的腐蚀性要小 价格低廉 易于购得 3 2 3常用载冷剂及性质载冷剂的种类较多 可以是气体 液体或固体 常用载冷剂有空气 水和盐水溶液 空气和水 空气或水是最廉价 最易获得的载冷剂 都具有密度小 安全无害 对设备几乎无腐蚀性等优点 但空气的比热小 所以只有利用空气直接冷却时才采用空气作载冷剂 水虽有比热大的优点 但水的冰点高 所以水仅能用作制出 以上的载冷剂 以下应采用盐水作载冷剂 盐水溶液 盐水是最常用的载冷剂 由盐溶于水制成 常用的盐水主要有氯化钠水溶液和氯化钙水溶液 不同的盐水溶液其共晶点是不同的 如氯化钠盐水的共晶温度为 21 2 共晶浓度为22 4 而氯化钙盐水的共晶温度为 55 共晶浓度为29 9 3 2 4盐水作为载冷剂时应注意以下问题要合理地选择盐水的浓度 盐水的浓度增高 虽可降低凝固点 但使盐水密度加大 比热减小 而盐水密度加大与比热减小 都会使输液泵的功率消耗增大 因此 不应选择过高的盐水浓度 而应根据使盐水的凝固点低于载冷剂系统中可能出现的最低温度为原则来选择盐水的浓度 目前一般在选择盐水浓度时 使其凝固温度比制冷剂的蒸发温度低 为宜 注意盐水对设备及管道的腐蚀问题 盐水对金属的腐蚀随溶液中含氧量的减少而变慢 为此 最好采用闭式盐水系统 以减少盐水与空气接触机会 从而降低对设备及管道的腐蚀 此外 盐水的含氧量随盐水浓度的降低而增高 因而 从含氧量与腐蚀性来要求 盐水浓度不可太低 另外 为了减轻盐水的腐蚀性 还应在盐水中加入一定量的防腐剂并使其具有合适的酸碱性 一般1 3氯化钠水溶液中应加3 2kg重铬酸钠和0 88kg氢氧化钠 1 3氯化钙水溶液中应加1 6kg重铬酸钠和0 44kg氢氧化钠 加入防腐剂后 必须使盐水呈弱碱性 p 7 5 8 5 这可通过氢氧化钠的加入量进行调整 添加防腐剂时应特别小心并注意毒性 盐水载冷剂在使用过程中 会因吸收空气中的水分而使其浓度降低 为了防止盐水的浓度降低 引起凝固点温度升高 必须定期检测盐水的比重 若浓度降低 应适当补充盐量 以保持在适当的浓度 3 2 5常用载冷剂应用范围 3 2 6常用载冷剂物理性质比较 3 2 7载冷剂适用范围 以载冷剂出口温度为准 盐水水溶液 氯化钠水溶液适用于0 15 氯化钙水溶液适用于0 35 乙二醇溶液 乙醇 乙二醇水溶液适用于0 20 更低温度需乙二醇 乙醇 水三元混合溶液 比例为4 2 4 凝固点 64 比重为1 比热为3 14kJ kg K 35 运动粘度为45 10 6m2 s 载冷剂 盐水 乙二醇等 浓度 应按其凝固温度比所要求载冷剂出口温度低7 10 来确定 3 3润滑油3 3 1润滑油的作用润滑油在制冷工程上通常称为冷冻机油 它在制冷压缩机的运行中起着重要作用 主要有如下几方面 起润滑作用减小机器运动部件的摩擦和磨损 延长使用寿命 降低温度润滑油在制冷压缩机内不断循环 能够带走制冷压缩机工作过程中产生的许多热量 使机器保持较低的温度 从而提高制冷压缩机的效率和使用可靠性 起密封作用润滑油在轴封及汽缸与活塞间起密封作用 防止制冷剂泄漏 降低噪音清洁 带走污垢提供卸载机构的动力带有卸载装置的制冷压缩机中 利用润滑油的油压作为卸载机构的动力 抗腐蚀 防锈 3 3 2润滑油的性能指标粘度 粘度是润滑油的一个主要性能指标 不同制冷剂对粘度有不同要求 如R12与润滑油能相互溶解 会使润滑油粘度降低 故应选用粘度较高的润滑油 压缩机中润滑油的粘度过大和过小都不好 粘度过大会使压缩机摩擦功率和摩擦发热量增加 启动力矩增大 机器效率降低 粘度过小 则因不能建立起所需油膜而加速轴承等处的磨损 因此粘度必须适中 润滑油的粘度随温度变化而有很大变化 例如温度由50 升高到100 时 矿物油的粘度值降低到原来值的1 3 1 6 故应选用温度对粘度影响小的润滑油 浊点 润滑油的浊点是表示当温度降低到某一数值时 润滑油中开始析出石蜡 即润滑油变得混浊 时的温度 制冷压缩机中所使用的润滑油 其浊点应低于制冷剂的蒸发温度 特别在氟系统中 一部分润滑油溶解于制冷剂中而随制冷剂流到制冷系统各处 若油中有石蜡析出 它会积存在节流阀处引起堵塞 或积存在蒸发器的传热表面 减弱传热效果 凝固点 润滑油在试验条件下 冷却到停止流动的温度 称为凝固点 用于制冷压缩机的润滑油 凝固点应越低越好 一般凝固点应低于 40 当润滑油与制冷剂互相溶解时 凝固点将会降低 闪点 润滑油 在开口盛油器内 加热到它的蒸汽与火焰接触时 发生闪火的最低温度称为闪点 制冷压缩机所用的润滑油其闪点应比排汽温度高25 35 以免引起润滑油的燃烧与结焦 通常对氨 R12和R22用的冷冻机油 其闪点应在160 170 以上 化学稳定性及抗氧化性 润滑油应具有良好的化学稳定性和抗氧化 否则在高温或金属的催化作用下 与制冷剂等接触反应 会生成焦炭 酸性物等有害物质 含水量与机械杂质 润滑油中不应含有水分 因为水分不但会使蒸发压力下降 蒸发温度升高 而且会加剧油的化学变化及腐蚀金属的作用 水分在氟利昂压缩机中还会引起 镀钢现象 使铜零件与氟利昂发生作用而分解出铜 并积聚在轴承 阀门等零件的钢质表面上 结果使这些表的厚度增加 破坏了轴承的间隙 使机器运转不良 这种现象出现在封闭式和半封闭式压缩机中较多 一般新油中不含有水分和机械杂质 因为用于制冷机的润滑油 在生产过程中都经过了严格的脱水处理 但脱水润滑油具有很强的吸湿性 所以在储运 加油时 应尽量避免和空气接触 用汽油或苯将润滑油溶解稀释 并用滤纸过滤后所残存的物质称为润滑油的机械杂质 润滑油中的机械杂质会加速零件的磨