浅谈氨制冷设备的构造及制冷工作原理

浅谈氨制冷设备的构造及制冷工作原理

一、制冷系统的制冷工作原理：

主要由压缩机、冷凝渊、储氨器、油别离器、节流阀、氨液别离器、蒸发器、

中间冷却器、紧急泄氨器、集油器、各种阀门、压力表和上下压管道组成。其中，

制冷系统中的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器（冷库排管）是四个最根本部件。

它们之间用管道挨次连接，形成一个封闭的系统，制冷剂氨在系统中不断循环流

动，发生状态变化，与外界进行热量交换，其工作过程是：液态氨在蒸发器中吸

收被冷却物的热量之后，汽化成低压低温的氨气，被压缩机吸入，压缩成高压高

温的氨气后排入冷凝器，在冷凝器中被冷却水降温放热冷凝为高压氨液，经节流

阀节流为低温低压的氨液，再次进入蒸发器吸热气化，到达循环制冷的目的。这

样，氨在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个根本过程完成一个制冷循环。

在实际的制冷系统中，完成一次制冷循环，制冷剂需要通过上述四大件外，

还通过许多辅助设备，这些设备是为了提高运行的经济性、可靠性和安全性而设

置的。以双级压缩机制冷系统为例，完成一次制冷循环，氨必须挨次通过低级氨

压机、一级油别离器、中间冷却器、高级氨压机、二级油别离器、冷凝器、储氨

器、节流阀、氨液别离器、调节站、蒸发器、再回到低级氨压缩机，这样才完成

一次循环，实际制冷工艺流程是较为复杂的。

制冷学原理是一个能量转化过程。即电能转化机械能，机械能转化为热能，

热能又通过氨的作用进行冷热交换，完成制冷的过程。

二、活塞式压缩机的根本结构及其工作原理：

活塞式压缩机是目前广泛应用于大中型冷库的制冷机型。我局安装的就是一

台6AW10型单级氨压缩机和一台8ASJ10型双级氨压缩机，均由大连冷冻机厂生

产的。活塞式压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞、进排气阀组、安全阀、能量

调节机梅润滑系统和直连式电动机配装而成的06AW'1O型压缩机的总体结构是

“6〃表示压缩机有6个缸（3个排气缸、3个吸气缸），"A〃表示以氨做制冷

剂，"W〃表示汽缸罗列的样式如同字母W型，”10〃表示汽缸直径为10度米。

该机活塞行程为100亳米，转数960转/分，标准制冷量为2900000干焦/小时，

电动机功率为37千瓦/小时，该机能将库温降至-300C。

8ASJ10型压缩机的总体结构是：“8”表示压缩机为8个缸，“A〃表示以氨

做制冷剂，

“S〃表示汽缸罗列的样式如同字母S型，"J〃表示单机两极，即在一台机

体上设有低压级和高压级，两次压缩制冷。其中6个缸（3个低压吸汽缸、3个低

压排汽缸）为低压级，2个缸（1个高压吸汽缸、1个高压排汽缸）为高压级，该

机分设高压腔和低压腔两次分别做工制冷的目的是：分割上下压缸压力差，做

梯级压缩制冷，以取得较低的温度，该机能将库温降至-450C,标准制冷量为

1100000千焦/小时，电动机功率为31千瓦/小时。

活塞式制冷压缩机的工作原理是靠电动机的转动，来传动直连式曲轴，带动

连杆、活塞和汽阀系统，在曲轴箱汽缸中作上下往复运动，来完成吸汽、压缩、

排汽三个过程使低压氨气转化为高压氨气，排至冷凝器中，强迫氨气体份子在高

压作用下在容器内会萃，形成液态氨。

第■一章冷冻设备

第二节活塞式压缩制冷设备的附属装置

一、油别离器

油别离器又称为油器，用于分高压缩后的氨气中所

挟带的润滑油，以防止润滑油进入冷凝器，使传热条件恶

化。

油别离器的工作原理是借油液和制冷剂蒸汽的比重

不同：利用增大管道直径降低流速，并改变制冷剂的流动

方向：或者靠离心力作用，使油滴沉降而别离。

对于蒸汽状态的润滑油，那末采用洗涤或者冷却的

方式降低蒸汽温度，使之凝结为油滴而别离。有的那么采

用过滤等方法来增强分高效果。

目前国内常用的油别离器，用于氨制冷的有洗涤式、填

图11・13油分离器料式和离心式三种，用叙利昂制冷的为过滤式油别离

器。这种油别离器的别离率为80%F5%。

二、集油器

集油器是会萃从氮制冷系统的油别离器、冷凝器及其他装置.中别离出来的氮、油混合物，使油在

低压状态下与混杂的氨再进行别离，然后分别放出，这样既保证放油安全，又减少制冷剂的损失。

集油器的结构是金属、工式圆筒形容器，筒体上有进油管、放油管、回气管及压力表等。较大的集油器

装有玻璃管液面指示器.

三、贮液器

贮液器的功用是贮存和调节供应制冷系统内各局部的液体制冷剂。

各种贮液端的结构大致相同.都是用钢板焊成的阅杆形容淤，简体上装有训液、出波、放空气、放油、

平衡管及压力表等管接头；但各种贮液器的功用不同。

（一）高压贮液器

设在冷凝器之后，与冷凝器排液管直接联通，使冷凝器内的制冷剂液体能通畅地流入高压贮液制，

这样可充分利用冷凝器的冷却面积，提高其传热效果。此外当蒸发器热负荷变化时，制冷剂的需要量随

之变化，贮液器能起调节制冷剂循环量的作用。

（二）低压贮液器

只在大型制冷设备中使用。其功用是采集蒸发器回气管路上氨液别离器中别离出来的低压氨液,

以免液滴随回气冲入压缩机。具有多种蒸发温度的制冷系统中，应分别设置低压贮液器。

（三）排液桶

它的功用是当冷库中排管冲霜时，用来暂时贮存排管排出的氨液。排液桶的容积，应能容讷需要

冲霜各库房中最大房间的氨液量。

（四）循环贮液涌

循环贮液桶是用于氨泵供液制冷系统的重要装置，它既能稔定地保证氨泵循环所需的低压

四、氨液别离器

氨液别离器的作用，一种仅是别离来自蒸发器的氨

液，防止第液进入压缩机发生敲缸。另一种是兼用来别离

节流后的低压氨液中所带的无效蒸汽，以提高蒸发器的传

热效果，还能起到调剂分配氨液的作用。

塞液别离器有立式、卧式和T型三种结构型式。图

11-14所示是常用的一种立式氨液别离器。它是一个圆筒

壳体，其上有氨气进出口、氨液进出口、平安阀、放油

口及压力表等。氨液别离器的工作原理与油别离器类

同。

图11/4氨液分离器

第■一章冷冻设备

第二节活塞式压缩制冷设备的附属装置

一、油别离器

油别离器又祢为油器，用于分高压缩后的氨气中所

挟带的润滑油，以防止润滑油进入冷凝器，使传热条件恶

化。

油别离器的工作原理是借油液和制冷剂蒸汽的比重

不同；利用增大管道直径降低流速，并改变制冷剂的流动

方向：或者靠离心力作用，使油滴沉降而别离。

对•于蒸汽状态的润滑油，那末采用洗涤或者冷却的

方式降低蒸汽温度，使之凝结为油滴而别离。有的那么采

用过灌等方法来增强分高效果。

目前国内常用的油别离器，用于氨制冷的有洗涤式、填

料式和离心式三种，用叙利昂制冷的为过滤式油别离

图H・13油分离器

器。这种油别离器的别离率为80%F5%。

二、集油器

集油器是会萃从氨制冷系统的油别离器、冷凝器及其他装置中别离出来的氨、油混合物，使油在

低压状态下与混杂的氨再进行别离，然后分别放出，这样既保证放油安全，乂减少制冷剂的损失。

集油器的结构是金属立式园筒形容器，筒体上有进油管、放油管、回气管及压力表等。较大的集油器

装有玻璃管液面指示器。

三、贮液器

贮液器的功用是贮存和丽节供应制冷系统内各局部的液体制冷剂。

各种贮液器的结构大致相同，都是用钢板焊成的圆柱形容器，简体上装有进液、出波、放空气、放油、

平衡管及压力表等管接头：但各种贮液器的功用不同。

（一）高压贮液器

设在冷凝器之后，与冷凝器排液管直接联通，使冷凝器内的制冷剂液体能通畅地流入高压贮液器，

这样可充分利用冷凝器的冷却面积，提高其传热效果。此外当蒸发器热负荷变化时，制冷剂的需要量随

之变化，贮液器能起调节制冷剂循环量的作用。

（二）低压贮液器

只在大型制冷设备中使用。其功用是采集蒸发器回气管路上氨液别离器中别离出来的低压

氨液，以免液滴随回气冲入网缩机。具有多种蒸发温度的制冷系统中，应分别设置低压贮液器。

（三）排液桶

它的功用是当冷库中排管冲霜时.，用来暂时贮存排管排出的氨液。排液桶的容积，应能容讷需要

冲霜各库房中最大房间的氨液量。

（四）循环贮液涌

循环贮液桶是用于氨泵供液制冷系统的重要装苴，它既能稳定地保证氨泵循环所需的低压氨液，又能对

库房的回气进行汽液别离。

四、氨液别离器

氨液别离器的作用，一种仅是别离来自蒸发器的氨液，防

止氨液进入压缩机发生敲缸。另•种是兼用来别离节流后的低

压氨液中所带的无效蒸汽，以提高蒸发器的传热效果，本能起

到调剂分配氨液的作用。

氨液别离器有立式、卧式和T型三种结构型式。图11—14

所示是常用的一种立式氨液别离器。它是一个圆筒壳体.其上

有氨气进出口、氨液进出口、安全阀、放油口及压力表等。氨

液别离器的工作原理与油别离器类同。

图1L14气液分离器

七、凉水装置

制冷系统中的冷凝器、过冷器

及制冷压缩机的汽缸等，都需要不断

地用大量水冷却，而这些冷却水吸热

后温升只3-TC,通常是用凉水装置

将吸热后的冷却水降温后重复使用。

凉水装置的型式不少，常用的有点波

填料凉水塔，如图11-17所示.它是

依水-空气对流换热和蒸发冷却原理

图11T7点波填料凉水塔

5题料层6.水墓7.浮球阀&水池1.电动机2,罔跳3,挽孔4.喷水管（旋转布水器）

使水降温的高效冷却装置冷凝器等

设备的回水过自动旋转的布水器从上向下喷淋，水滴沿点彼填料的外表成膜状向下流动，空气

在顶部风机作用下，从下部进入塔体，由下而上在塔内与水流逆向运动进行热交换。这种装置

结构紧凑，占地面枳小，冷却效果好，耗水量低。

BL-50型点波式冷却塔的性能参数：

冷却水量1=50m3/h：当空气干球温度为。C,湿球温度为28℃,大气压力为100.4kPa,进水

温度36C,出水温度32C,冷却水温降4c时。循环水自身的蒸发量约为0.7%；淋水密度为

13m3/(m2.h)o此种冷却塔合用于配套627MJ/h的氨制冷机.

第■一章冷冻设备

第三节冷藏库

一、冷藏库的作用、分类和组成

(-)作用

①使易腐产品能较长期保存：

②为农产品、食品加工厂长期均衡加工创造条件：

③供大型副食店、菜场和食堂短期或者哲时贮存食品之用。

(二)分类

冷库按容量分为大型冷库(5000t以上)、中型冷库(15(K)-5000t)和小型冷库(1500t以

下)。

1按使用性质分

(1)生产性冷库主要建在产地。

(2)分配性冷库主要建在消费中心。

(3)混合性冷库兼有生产性和分配性冷库的特点。

(1)高温冷库主要冷藏果品、蔬菜、鲜蛋等食品，。普通库温4s-2C。

(2)低温冷库主要冷冻并冻臧肉类、水产品等，普通库温为48s-3OC.

(3)空调库在常温条件下贮藏米、面、药材、酒等，普通库温在10-I5Co

(三)冷库的组成

如机房，冷却间、速冻间、冷藏间、冻藏间、制冰间、产品分级清洗间、调节站、配电间、

货物升降装置、氨库和冷却塔等，有的还设有零配件间与洗手间。

也ie&SQ

E5IQ900

H55m,

li

的持定压情

60m?-1两R

懑始同Ni

・5凯压购回

冏孑-瑚Cfl£6n*!

荷。1千携泳■同156<nL>

月.

吉

m£M-320

Hill-22的叫小型衿束施平面图

二、冷藏库的制冷系统及其设备选择

,■.入胃一*或者空,-WK-节套节）信1,

创电力衰

—r--Sftiitt“直■式貌止冏」

二湍f一曲料：售经有式我止烧

安全*

11-23单螟用搪制净系蔬原理图

1.压蝎孔2既律式轴分再株JJ的艇器_LtKS5.他正循播橘6.MS

L筒分配没龄8样液橘9.空3分高崔10.热沌器

（一）机房系统

1.压缩机

（1）普通选择原那末

①负荷制冷压缩机的总负荷，按库房各冷间的耗冷量加以汇总修正确定。

②台数冷库所需制冷压缩机的总负荷较大时，宜选用大型压缩机，以减少台数，简化系统，但整个

冷库中的压缩机，不得少于两台，以防因压缩机发生故障而住手供冷，且防止在淡季时压缩机长期在

小负荷下运转。

③备件不同蒸发系统的压缩机，应考虑到各系统之间相互代替的可能性。以便各零件的互换使用。

④技术条件选用压缩机应按其创造厂规定的技术条件计算。如缺少资料可按前-机部部颁标准？中

小型活塞式单级制冷压缩机型式与根本参数？(JB955-67)考虑。

⑤压缩比按氨制冷压缩机的使用条件，上卜压的压缩比小于8时，即-150C蒸发温度的制冷系统，采

用单级压缩机。假设压缩比大于8时，即-28〜*33℃蒸发温度的制冷系统，那末采用双级压缩机。

(2)单级压缩机的选型计算

根据压缩机总负荷，有以下两种方法：

①按压缩机的理论排气量选型。用制冷量和需冷量的平衡关系，求得压缩机的理论排气量，再查得相

近的理论排气量，即可选定压缩机的型号和台数。压缩机的理论排气量Vp由卜.式求得：

,一2几

「(—Mg

式中Qj••一冷却系统压缩机总负荷IkJ/h);

V2——吸入气体的比容(m3/kg)：

«——蒸发器出口干饱和蒸汽的熠值(kJ/kg):

i厂一节流阔后液体制冷剂的增值(kJ/kg)：

i］、is——由的制冷「.作参数(蒸发温度、冷凝温度、吸气温度、过冷温度)绘制制冷剂的压焰图确

定：

七一一压缩机吸气系数，按仓J造厂给定值选用。

②按压缩机的标准工况制冷量选型。即把所需的压缩机负荷折算成标准工况下的制冷量，以选配压缩

机的型号和台数。

(3)压缩机的有关计算

压缩机产冷量的计算

⑴压焰图

公小5；平息；公£・歼＞

用9T：隼吸压缗制冷循环■一&图航tT出

阕9TQ散的MP—'g］箱'一仰J

(2)理论排气量：Vp=15nD:snz(m"h)

⑶氨循环量：G=VX/V.pq'

(4)产冷量(制冷能力)

QVXq/3.6或者Q=G(ii—i4)/3.6

ypqAr7ky\14J

不同工况下制冷量换算

Qg『g印b

压缩机功耗的计算

(1)绝热功率：Nj=G(i2—11X3600

(2)指示功率：Ni=N./n

n=TsTi+\

(3)磨擦功率：N=PV/360C'

(4)轴功率：N=Ni+N

(5)机电轴功率：N=Nc/nc=(Ni+Nni)/nc

,

(6)配用机电功率：Nd=(l.lO-H.15)N

2.冷凝器

冷凝器的选型主要按制冷设备的制冷量、机房布置、当地的水温、水质、水量及气象条件确定。

(1)立式冷凝器合用于水质较差、水源丰富的地区，普通布置在冷库机房外面：常用于大、中型冷

库。

(2)卧式冷凝器合用于水温较低、水质较好的地区，普通布置在室内与中小型制冷机组配套,

亦用于船舶制冷装置。

(3)淋水式冷凝器合用于空气枯燥、水源缺乏和水质较差的地区，布置在室外通风良好的地方，普通

与氨制冷设备配套。

(4)蒸发式冷凝器合用于水源艰难的地区，普通布置于厂房的顶部或者通风良好的地方。

(5)空气冷却式冷凝器，主耍合用于小型氟利昂制冷装置。

1.供液方式

在白接冷却系统中，供液方式分为宜接膨胀供液、重力供液和翅泵供液三种。

⑴直接膨胀供液

系统它是借冷凝压力

与蒸发压力差经节流

阀，直接向冷分配装

置供液。其特点是系

统简单；但因无别离

装置，节流后的制冷

剂是两相流，影响传

热效能。

(2)重力供液

系统它是借低压氨

液本身的重力进行