冷庫制冷工藝

1、一、機械冷庫的制冷原理： 所謂機械冷庫，簡單地講就是以機械方法進(jìn)行制冷的冷庫。目前我國多數(shù)機械冷庫主要是采用蒸 汽壓縮式制冷方式調(diào)節(jié)庫溫。制冷原理可簡述為：利用汽化溫度較低的液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)，吸收貯藏 環(huán)境中的熱量，從而使庫溫下降。通過壓縮機將汽化后的制冷劑吸回并加壓，在冷凝器中制冷劑將吸 收的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，使自身溫度得以降低、冷凝成液體，然后再進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，如此循環(huán)即可 實現(xiàn)連續(xù)制冷。 制冷系統(tǒng)包括4個主要部分：壓縮機、冷凝器、膨脹閥（節(jié)流閥）、蒸發(fā)器。整個制冷系統(tǒng)由循 環(huán)管路連接，構(gòu)成一個密閉的回路。管路內(nèi)充注制冷劑。 壓縮機在制冷系統(tǒng)中起著壓縮和輸送制冷劑氣體的作用，即把蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)

2、生的低壓低溫氣體吸 回，再次壓縮成為高溫高壓氣體并送入冷凝器。 冷凝器用來對壓縮機壓入的高溫高壓氣體進(jìn)行冷卻和冷凝，在一定的壓力和溫度下，把高溫高壓 的氣體液化成為常溫高壓液體。 膨脹閥安裝在貯液器和蒸發(fā)器之間，是系統(tǒng)內(nèi)高壓區(qū)和低壓區(qū)的一個分界點，其作用是將高壓液 體節(jié)流膨脹，變?yōu)榈蛪阂后w，它也是調(diào)節(jié)和控制制冷劑流量的關(guān)卡。 在蒸發(fā)器中，節(jié)流膨脹后的低壓制冷劑從庫房吸收熱量并蒸發(fā)為氣體，使庫溫降低，達(dá)到制冷的 目的。 在整個制冷系統(tǒng)中，有高壓區(qū)和低壓區(qū)兩部分，自壓縮機的排氣端直至膨脹閥前的工作段為高壓 區(qū)；自膨脹閥后至壓縮機吸氣端的工作段為低壓區(qū)； 由排氣壓力表和吸氣壓力表分別近似表示這兩部

3、分的壓力。 壓縮機在整個制冷系統(tǒng)中起著心臟的作用， 是提供能量補償?shù)倪^程。冷凝器和蒸發(fā)器是兩個熱交 換器，前者使高壓制冷劑的氣體放熱， 并轉(zhuǎn)化為液體；后者使低壓制冷劑的液體吸熱， 并轉(zhuǎn)化為氣體。 制冷劑在循環(huán)往復(fù)過程中成為熱能的運載工具。 二、制冷機組 制冷機組是將制冷系統(tǒng)中的部分設(shè)備或全部設(shè)備，配套組裝在一起成為一個整體。制冷機組結(jié)構(gòu) 緊湊，占地小，使用靈活，管理方便，安裝簡單，其中有些機組只需連接水源和電源即可使用。常用 的制冷機組有壓縮冷凝機組和冷水機組。 1、壓縮冷凝機組。壓縮冷凝機組是將壓縮機，冷凝器等組裝成一個整體，可為各種類型的蒸發(fā) 器連續(xù)供應(yīng)液態(tài)制冷劑，主要適合小型制冷裝置用。

4、 2、冷水機組。冷水機組是將壓縮機、冷凝器、冷水用蒸發(fā)器以及自控元件等組裝成一個整體， 主要適合工藝中選用冷水的地方。 三、制冷壓縮機 壓縮機是蒸汽壓縮式制冷裝置中的重要組件，通常稱作制冷主機。其功能是輸送和壓縮制冷劑蒸 汽，它由電動機驅(qū)動進(jìn)行工作。壓縮機的工作好壞直接影響到制冷循環(huán)的完成程度。蒸汽壓縮式制冷 裝置常用的壓縮機有活塞式、螺桿式、離心透平式及回轉(zhuǎn)式等。 冷庫中廣泛使用的是容積式壓縮機。這類壓縮機是利用活塞、汽缸結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使汽缸的 工作容積發(fā)生變化，將氣體壓縮和輸出，其中就有活塞式制冷壓縮機和螺桿式制冷壓縮機。 1、活塞式制冷壓縮機 活塞式制冷壓縮機是聞世最早的一種機型，至

5、今發(fā)展已相當(dāng)完善。其工作壓力范圍廣，能適應(yīng)較 寬的能量范圍和不同場合?；钊綁嚎s機具有高速、多缸、能量可調(diào)、熱效率高、適于多種制冷劑等 優(yōu)點；其缺點是：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、易損件多，需檢修周期短，對濕行程敏感，有脈沖振動及運行平衡性 差?；钊街评鋲嚎s機的分類方式有多種，按封閉方式通常分為 3類： （1）開啟式制冷壓縮機； （2）半封閉式制冷壓縮機； （3）全封閉式制冷壓縮機。 2、螺桿式制冷壓縮機 螺桿式制冷壓縮機是一種新型的高轉(zhuǎn)速制冷壓縮機，它與活塞式壓縮機同屬于容積式壓縮機。從 壓縮氣體的原理來看，它們的共同點都是靠容積的變化而使氣體被壓縮的；不同點是這兩類壓縮機實 現(xiàn)工作容積變化的方式不同。

6、活塞式壓縮機是借助曲軸連桿機構(gòu)的運動，而使汽缸的工作容積發(fā)生變 化；螺桿式壓縮機則是借助與軸直接連接的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動而使工作容積發(fā)生變化。 螺桿式壓縮機沒有活塞式壓縮機所需的氣缸，活塞、活塞環(huán)、汽缸套等易損部件，機器結(jié)構(gòu)緊湊，體 積小，重量輕，沒有余隙容積，少量液體進(jìn)入機內(nèi)時無液擊危險。可利用活閥進(jìn)行10%100%的無 級能量調(diào)節(jié)，適用范圍廣，運行平穩(wěn)可靠，需檢修周期長，無故障運行時間可達(dá)（25）X 104h。由 于使用潤滑油使機器的冷卻使用和密封性能得到改善，排氣溫度降低，即使蒸發(fā)溫度較低（-40 C） 和壓縮比較高（25左右），仍然可以單級運行，即在一定范圍內(nèi)可以代替兩級壓縮循環(huán)。但是，螺

7、桿 式制冷壓縮機的加工和裝配要求精度較高，不適宜于變工況運行，有較大的噪音，在一般情況下，需 裝置消音和隔音設(shè)備，在制冷壓縮時，需要噴加潤滑油，因而需要油泵、油冷卻器和油回收器等較多 輔助設(shè)備。 近年來，開發(fā)了內(nèi)容積比可調(diào)螺桿壓縮機，可調(diào)節(jié)范圍為2.65,使螺桿壓縮機的性能有了進(jìn)一 步改善。最近國內(nèi)開發(fā)了新型半封閉螺桿機，采用5: 6不對稱新齒形，使容積效率大為提高。新型 螺桿制冷壓縮機的運轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命，已經(jīng)超過了活塞式制冷壓縮機。因此，在制冷裝 置設(shè)計選用時應(yīng)予以充分的重視。 四、冷凝器 冷凝器屬于制冷系統(tǒng)中的熱交換設(shè)備，是制冷劑向外放熱的熱交換器。來自壓縮機的制冷劑蒸汽 進(jìn)入

8、冷凝器后，將熱量傳遞給周圍介質(zhì)水或空氣，自身則受冷卻、凝結(jié)為液體。冷凝器按其冷卻介質(zhì) 和冷卻方式，可分為水冷式、空氣冷卻式（也稱風(fēng)冷式）和蒸發(fā)式3種類型。 1、水冷式冷凝器 在氨制冷系統(tǒng)中，冷凝器絕大多數(shù)以水作為冷卻介質(zhì)，也就是水冷式冷凝器。根據(jù)其安裝和結(jié)構(gòu) 不同，水冷式冷凝器又可分為立式殼管式冷凝器和臥式殼管式冷凝器兩種。制冷量較大的氟利昂制冷 系統(tǒng)，也多采用水冷式冷凝器。 2、空氣冷卻式冷凝器 空氣冷卻式冷凝器是利用空氣對制冷劑蒸汽進(jìn)行冷卻和冷凝，在冷卻和冷凝過程中放出的熱量被 空氣帶走。為了使冷凝器的結(jié)構(gòu)緊湊，通常由幾根蛇形管并聯(lián)在一起，做成長方形或正方形的外形。 制冷劑蒸汽從上部的分配

9、集管進(jìn)入每根蛇管中，冷凝后的液體沿蛇管下流，匯于液體集管中，然后流 入貯液器內(nèi)?？諝庠陲L(fēng)機的作用下，從管外吹過。 目前國外生產(chǎn)廠家已采用先進(jìn)的設(shè)計和生產(chǎn)加工工藝，制造岀內(nèi)螺紋銅管和百葉式翅片制式高效冷凝 器，可大大縮小制冷機組的尺寸，提高整機效率。國內(nèi)生產(chǎn)的冷凝器絕大部分仍采用普通銅管外套翅 片制作的冷凝器，效果相對較低。 3、蒸發(fā)式冷凝器 這是以水和空氣協(xié)同冷卻的一類冷凝器，在發(fā)達(dá)國家已廣泛應(yīng)用。其特點是耗水少，僅為其它類 型水冷式冷凝器耗水量的 7%10%，特別適用于缺水地區(qū)，尤其是在天氣干燥時蒸發(fā)式冷凝器更加 有效。在發(fā)達(dá)國家所使用的蒸發(fā)式冷凝器上， 通常配備有變頻高速裝置，以滿足不同負(fù)

10、荷時制冷要求。 蒸發(fā)式冷凝器基本上由冷卻塔和冷凝器組成。由于它省去了冷卻水在冷凝器中的濕熱傳遞階段， 使冷凝溫度可能更接近空氣的濕球溫度， 從而降低壓縮機能耗。蒸發(fā)式冷凝器本身起到冷卻塔的作用， 因此不必如水冷式冷凝器另需配備冷卻塔。 五、蒸發(fā)器 蒸發(fā)器又稱冷分配設(shè)備。在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在較低的溫度下沸騰，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，并吸收?冷卻物體熱量或介質(zhì)的熱量，所以蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中吸收熱量（也可看作輸岀冷量）的設(shè)備。蒸發(fā) 器按被冷卻介質(zhì)的特性，可分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和直接冷卻空氣的蒸發(fā)器兩大類。冷卻空氣 的蒸發(fā)器又可分為冷風(fēng)機和冷卻排管。在果蔬保鮮機械冷庫中普遍應(yīng)用的是冷風(fēng)機，在土窖洞中加

11、裝 的蒸發(fā)器也有采用冷卻排管的。 1、冷風(fēng)機 冷風(fēng)機又可分為氨冷風(fēng)機和氟利昂冷風(fēng)機。它們都是使用風(fēng)機使空氣強制流動的熱交換器。根據(jù) 設(shè)計或使用的要求，冷風(fēng)機需配套裝設(shè)熱氣沖霜或水沖霜等沖霜系統(tǒng)。 2、冷庫排管 冷庫排管是一種用無縫鋼管制作的排管式蒸發(fā)器。它通常裝置在低溫庫（溫度-18C ）和速凍間 內(nèi)（溫度低于-23C）。在低溫庫內(nèi)常設(shè)置頂排管（有盤管式、上下管式多種）和墻排管（有立式和盤 管式兩種）；在速凍間內(nèi)除設(shè)置頂排管和墻排管外，為加強熱量交換，還應(yīng)配置冷風(fēng)機。 1單級制冷循環(huán)系統(tǒng) 單級制冷機是應(yīng)用比較廣泛的一類制冷機，它可以應(yīng)用于制冰、空調(diào)、食品冷藏及工業(yè) 生產(chǎn)過程等方面。單級制冷循環(huán)

12、是指制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)相繼經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā) 四個過程，便完成了單級制冷機的循環(huán)，即達(dá)到了制冷的目的。 制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)器、單級壓縮機、油分離器、冷凝器、貯氨器、氨液分離器、節(jié)流閥及 其它附屬設(shè)備等組成， 相互間通過管子聯(lián)接成一個封閉系統(tǒng)。其中，蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè) 備，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)后吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷；壓縮機是系統(tǒng)的心臟，起著吸入、 壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用； 油分離器用于沉降分離壓縮后的制冷劑蒸汽中的油；冷凝器 將壓縮機排出的高溫制冷劑蒸汽冷凝成為飽和液體；貯氨器用來貯存冷凝器里冷凝的制冷劑 氨液，調(diào)節(jié)冷凝器和蒸發(fā)器之間制冷劑氨液的供需關(guān)系；氨液分離器是氨重力供液系統(tǒng)中

13、的 重要附屬設(shè)備；節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用同時控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的 流量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩部分。 單級流程示意圖 2雙級制冷循環(huán)系統(tǒng) 雙級制冷循環(huán)是在單級制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其壓縮過程分兩個階段進(jìn)行，來 自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽先進(jìn)入低壓級汽缸壓縮到中間壓力，經(jīng)過中間冷卻后再進(jìn)入高壓級汽 缸，壓縮到冷凝壓力進(jìn)入冷凝器中。一般蒸發(fā)溫度在-25 C-50 C時，應(yīng)采用雙級壓縮機進(jìn) 行制冷。制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)器、雙級壓縮機、油分離器、冷凝器、中間冷卻器、貯氨器、 氨液分離器、節(jié)流閥及其它附屬設(shè)備等組成，相互間通過管子聯(lián)接成一個封閉系統(tǒng)。其中， 中間冷卻器利用少量液態(tài)制冷工質(zhì)在中間壓力下汽化吸熱，使低壓級排出的過熱蒸汽得到冷 卻，降低高壓級的吸氣溫度，同時還使高壓液態(tài)制冷工質(zhì)得到冷卻。 雙級流程示意圖 3蒸發(fā)式冷凝器運行原理 進(jìn)入冷凝盤管的高溫氣態(tài)制冷劑通過盤管壁與盤管外側(cè)噴淋水和空氣進(jìn)行熱交換， 制冷 劑氣體