三人行礦業(yè)學(xué)院井巷特殊施工凍結(jié)法節(jié)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 三人行礦業(yè)學(xué)院井巷特殊施工凍結(jié)法節(jié)三人行礦業(yè)學(xué)院井巷特殊施工凍結(jié)法節(jié) 第1頁(yè)/共59頁(yè) 凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把 天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與 地下工程的聯(lián)系，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行井筒或地下 工程掘砌施工的特殊施工技術(shù)。 凍結(jié)法的實(shí)質(zhì)：利用人工制冷臨時(shí)改變巖土性質(zhì)以固 結(jié)地層。 第2頁(yè)/共59頁(yè) 凍結(jié)法的特點(diǎn)： 能有效隔絕地下水； 適用性強(qiáng)，幾乎不受地層條件限制； 靈活性好； 污染性??； 經(jīng)濟(jì)合理； 第3頁(yè)/共59頁(yè) 凍結(jié)法起源與天然凍結(jié)。人工制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 ，產(chǎn)生了工程凍結(jié)。 1862年，英國(guó)南威爾士在建筑基礎(chǔ)施工中，首先使用

2、了人工制冷加固土壤。 1883年，德國(guó)工程師波茨舒(F.H.Poetsch)在德國(guó)阿 爾巴里德煤礦用凍結(jié)法開(kāi)鑿了深度103m的井筒，并獲專利 。 1955年，我國(guó)在開(kāi)灤林西風(fēng)井開(kāi)始使用凍結(jié)法鑿井， 凍結(jié)深度105m。 目前，我國(guó)最大凍結(jié)深度為702m。 第4頁(yè)/共59頁(yè) 立井凍結(jié)鑿井是利用傳統(tǒng)的氨循環(huán)制冷技術(shù)來(lái)完成 的。它是在井筒開(kāi)挖之前，用人工制冷的方法，將井筒周 圍含水地層凍結(jié)成一個(gè)封閉的不透水的帷幕-凍結(jié)壁 ，用以抵抗地壓，水壓，隔絕地下水與井筒之間的聯(lián)系。 而后，在其保護(hù)下進(jìn)行挖砌施工。 三大循環(huán)系統(tǒng)：鹽水循環(huán)、氨循環(huán)和冷卻水循環(huán)。 制冷三大循環(huán)構(gòu)成熱泵，其功能是將地層中的熱量排到大

3、氣中去。 第5頁(yè)/共59頁(yè) 第6頁(yè)/共59頁(yè) 第7頁(yè)/共59頁(yè) 1、焓(h) 定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)內(nèi)的能量，又稱作比焓。單位kJ/kg。 下面以活塞對(duì)單位工質(zhì)做功為例，進(jìn)一步說(shuō)明焓的物理意義 。 第8頁(yè)/共59頁(yè) 1、焓(h) 假定活塞處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，即進(jìn)出口參數(shù)保持不變， 則單位時(shí)間內(nèi)加入體系的能量應(yīng)等于輸出的能量。 流量為G=1kg/s時(shí)，加入和輸出的能量： l0活塞單位壓縮理論功，kJ/kg； g重力加速度，g=9.8m/s2； q汽缸之比熱損耗，kJ/kg； u1，u2工質(zhì)進(jìn)出口的比內(nèi)能，kJ/kg； c1，c2 工質(zhì)進(jìn)出口的速度，m/s； v1，v2工質(zhì)進(jìn)出口的比容，m3/kg； p

4、1，p2工質(zhì)進(jìn)出口的壓力，Pa； z1,，z2 工質(zhì)進(jìn)出口的標(biāo)高，m。 第9頁(yè)/共59頁(yè) 1、焓(h) 由能量守恒定律可得： 22 12 0111 12222 22 cc lugzp vgqugzp vg 汽缸的比熱損耗： 22 11 122212120 1 2 qup vup vccg zzl 令： hupv 另： 1212 ,cc zz 則： 1200 qhhlhl 若汽缸無(wú)損耗，則： 0 0qhl 穩(wěn)定流方程 比焓=比內(nèi)能+比壓能 第10頁(yè)/共59頁(yè) 1、焓(h) 1200 qhhlhl 若系統(tǒng)中無(wú)壓縮機(jī)對(duì)工質(zhì)做功，即l0=0，則： qh 換熱器(冷凝器、蒸發(fā)器)計(jì)算 再若系統(tǒng)中無(wú)熱量損

5、耗，即q=0，則： 0h 節(jié)流器計(jì)算 第11頁(yè)/共59頁(yè) 2、熵(S) 熵是熱工學(xué)中一個(gè)重要參數(shù)，通常所說(shuō)的熵即指比熵，以符 號(hào)“S”表示。 V p 1 2 A B T dq dq dS T 微熵 kJ/(kg.K) 吸熱kJ/kg 溫度 K 狀態(tài)1至2的熵差為： 22 22 21 11 11 lnln v vm C dTpdvTvdq SSSCR TTTv 熵差 kJ/(kg.K) 定容平均比熱kJ/(kg.K) 氣態(tài)常數(shù) 比容 m3/kg 第12頁(yè)/共59頁(yè) 2、熵(S) 熵?zé)o簡(jiǎn)單物理意義，它只是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。熵值增加是吸 熱過(guò)程，反之為放熱過(guò)程，絕熱過(guò)程為等熵，熵表示工質(zhì)與外界 熱交換

6、的方向性。 第13頁(yè)/共59頁(yè) 3、壓焓圖(lgp-h圖) 圖中工質(zhì)狀態(tài)可用下式表示 f(p, h, x, t, V, S ） 式中 p氨的絕對(duì)壓力，Mpa; h氨的焓，kJ/kg； x干度，表示1kg濕蒸氣中飽和蒸氣含量。x=0表 示飽和液體線； x=1表示飽和蒸氣線；0 x1的區(qū)域稱為濕蒸氣區(qū)x0的區(qū)域?yàn)?液態(tài)區(qū)；x1的區(qū)域稱為過(guò)熱蒸氣區(qū)； t溫度，。等溫線在液態(tài)區(qū)是一組平行于lgp軸 直線，在濕蒸汽 區(qū)是一組平行于h軸的直線，在過(guò)熱蒸氣區(qū)是一組向圖的右下方 傾 斜的曲線； V比容，m3/kg； S熵，等熵線始于橫坐標(biāo)，向圖的上方傾斜，傾斜大于等容線， kJ/(kg.k) 第14頁(yè)/共59

7、頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 一級(jí)壓縮制冷由三大循環(huán)構(gòu)成： 氨循環(huán)、鹽水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。 氨循環(huán) 壓縮機(jī)壓縮機(jī)：將飽和蒸汽氨(1)等熵壓縮為高溫高壓的過(guò)熱蒸汽氨(2)； 冷凝器冷凝器：將過(guò)熱蒸汽氨(2)等壓冷卻為高壓常溫液態(tài)氨(3)； 節(jié)流閥節(jié)流閥：將高壓常溫液態(tài)氨等焓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)氨(4)； 蒸發(fā)器蒸發(fā)器：將低壓液態(tài)氨(4)等壓蒸發(fā)為飽和蒸汽氨(1)。 第15頁(yè)/共59頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 一級(jí)壓縮制冷由三大循環(huán)構(gòu)成： 氨循環(huán)、鹽水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。 氨循環(huán) 在制冷過(guò)程中起主導(dǎo)作用。為了使地?zé)醾鬟f給冷卻水再釋放給大氣，必須將蒸發(fā)器中之飽和蒸汽氨壓縮成為高壓高溫的過(guò)熱蒸汽，使與冷卻水產(chǎn)生溫差

8、，在冷凝器中將熱量傳遞給冷卻水，同時(shí)過(guò)熱蒸汽氨冷凝成液態(tài)氨，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變。液態(tài)氨經(jīng)節(jié)流閥將壓流入蒸發(fā)器中蒸發(fā)，再吸收其周圍鹽水中之熱量(地?zé)?變?yōu)轱柡驼羝薄?第16頁(yè)/共59頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 一級(jí)壓縮制冷由三大循環(huán)構(gòu)成： 氨循環(huán)、鹽水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。 鹽水循環(huán) 在制冷過(guò)程中起著冷量傳遞作用。 冷卻水循環(huán) 在制冷過(guò)程中作用是將壓縮機(jī)排出的過(guò)熱蒸汽冷卻成液態(tài)氨，以便進(jìn)入蒸發(fā)器中重新蒸發(fā)。 第17頁(yè)/共59頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 氨循環(huán) 4-1，等壓蒸發(fā)：，等壓蒸發(fā)：?jiǎn)挝焕碚撝评淞縬0=h1-h4 1-2，等熵壓縮：，等熵壓縮：?jiǎn)挝焕碚搲嚎s功l0=h2-h1 2-3，等壓冷凝：

9、，等壓冷凝：?jiǎn)挝焕淠裏崃縬k=h2-h3=q0+l0 系統(tǒng)制冷效率：0=q0/l0=(h1-h4)/(h2-h1)表示單位壓縮理論功所能制取的冷量，稱為制冷系數(shù)。 以上四項(xiàng)稱為一級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的四個(gè)熱參數(shù)。 第18頁(yè)/共59頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 鹽水循環(huán) 該循環(huán)系統(tǒng)由鹽水箱、鹽水泵、去路鹽水干管、配液圈、凍結(jié)器、集液圈和回路鹽水干管組成。 凍結(jié)器是低溫鹽水與地層進(jìn)行熱交換的換熱器，鹽水流速越快，換熱強(qiáng)度就越大。凍結(jié)器由凍結(jié)管、供液管和回液管組成。根據(jù)工程需要可采用正、反兩種鹽水循環(huán)系統(tǒng)，正常情況下用正循環(huán)供液。 第19頁(yè)/共59頁(yè) 1、一級(jí)壓縮制冷原理 冷卻水循環(huán) 冷卻水把氨蒸汽中的熱量釋

10、放給大氣。冷卻水溫度越低，制冷系數(shù)就越高，冷卻水溫一般較氨的冷凝溫度低510。冷卻水由水泵驅(qū)動(dòng)，通過(guò)冷凝器進(jìn)行熱交換，然后流入冷卻塔再入冷卻水池，冷卻后的循環(huán)水應(yīng)隨時(shí)由地下水補(bǔ)充。 第20頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 三大循環(huán)與實(shí)際循環(huán)過(guò)程有一定差異。在氨循環(huán)中，壓縮并非等熵過(guò)程。冷凝和蒸發(fā)過(guò)程與環(huán)境之間有溫差，非等壓且是不可逆過(guò)程。節(jié)流過(guò)程也并非可逆過(guò)程。同時(shí)，由于汽缸余隙，制冷工質(zhì)存在著流量和壓頭損失。因此，實(shí)際壓縮功大于理論功，實(shí)際輸氣量小于汽缸理論容積。 第21頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 輸氣系數(shù) 由于汽缸存在余隙，實(shí)際輸氣量小于汽缸理論輸氣量，其實(shí)際輸氣量； V=Vh

11、式中 V實(shí)際輸氣量，m3/s； 汽缸系數(shù)，為小于1的數(shù)； Vh汽缸理論輸氣量（即理論容積）m3/s； Vh=nZSD2/(460) n曲軸轉(zhuǎn)速，r/min； Z汽缸數(shù)量； D汽缸直徑，m； S活塞行程，m。 第22頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 輸氣系數(shù) 輸氣系數(shù)通常按N.N列菲公式計(jì)算： =1-c(pk/p0-1)T0/Tk 式中 c汽缸的余隙系數(shù)，即余隙體積與理論容積之比，臥式c=1.53； 立式c=1； pk，p0 分別為冷凝和蒸發(fā)壓力，Mpa； Tk ，T0分別為冷凝及蒸發(fā)溫度，K。 實(shí)際輸氣流量 G=V/1 式中 G系統(tǒng)實(shí)際質(zhì)量流量，kg/s； V實(shí)際輸氣量， m3； 1汽缸入口

12、處工質(zhì)比容，m3/ kg。 第23頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 實(shí)際制冷量 Q0=Gq0 式中 Q0實(shí)際制冷量（蒸發(fā)器之熱負(fù)荷），kw G系統(tǒng)實(shí)際工質(zhì)流量， kg/s q0單位理論制冷量，kJ/kg。 第24頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 實(shí)際壓縮功 L0=Gl0 式中 L0實(shí)際壓縮功，kw； G系統(tǒng)實(shí)際工質(zhì)流量， kg/s； l0單位壓縮理論功，kJ/kg。 第25頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 實(shí)際冷凝熱量 Qk=Gqk 式中 Qk 實(shí)際冷凝熱量（冷凝器熱負(fù)荷），kw； qk單位冷凝熱量，kJ/kg。 第26頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 電機(jī)總功率 電動(dòng)機(jī)總功率包括電動(dòng)

13、機(jī)的有效效率，摩擦功率兩部分； 電動(dòng)機(jī)有效功率： Ni=L0/i=(Gl0)/i 式中 Ni 電動(dòng)機(jī)有效功率，kw； i效率系數(shù)，可按下式計(jì)算 i=T0/Tk+bt0 式中 T0 , Tk工質(zhì)之蒸發(fā)和冷凝溫度，K； t0工質(zhì)之蒸發(fā)溫度，； b系數(shù)，臥式b=0.002；立式 b=0.001。 壓縮機(jī)之摩擦功率，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 Nf=0.016Vh 式中 Nf壓縮機(jī)的摩擦功率，kw; Vh氣缸的理論輸氣量（理論容積）m3/h。 第27頁(yè)/共59頁(yè) 2、實(shí)際制冷能力計(jì)算 電機(jī)總功率 電動(dòng)機(jī)總功率： N=K(Ni+Nf)/p 式中 N電動(dòng)機(jī)總功率，kw ； p電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系數(shù)，皮帶傳動(dòng)時(shí),p=0.97；

14、 K安全系數(shù)，K=1.21.3。 第28頁(yè)/共59頁(yè) 3、制冷循環(huán)中的過(guò)冷與過(guò)熱現(xiàn) 象過(guò)冷現(xiàn)象 在制冷系統(tǒng)中，應(yīng)盡可能提高制冷效率，即提高制冷系數(shù)。顯然，這與節(jié)流前工質(zhì)的溫度有關(guān)。如圖，如果飽和液態(tài)氨由4點(diǎn)再度冷卻到4點(diǎn)，由于過(guò)冷，可以減少節(jié)流后的飽和蒸汽量，即增加了蒸發(fā)器中的液氨量，從而提高了制冷系數(shù)。過(guò)冷后的制冷系數(shù)為： =(q0+q)/l0=0+0 式中 q0未過(guò)冷時(shí)的單位理論制冷量，kJ/kg； l0單位壓縮理論功，kJ/kg； q過(guò)冷后，單位理論制冷的增量，q=h4-h4 0過(guò)冷后，制冷系數(shù)增量。 通常的做法是利用深井水源，冬季施工，或在貯氨器后面節(jié)流閥前面加逆流式過(guò)冷器，來(lái)提高制冷

15、效率。 第29頁(yè)/共59頁(yè) 3、制冷循環(huán)中的過(guò)冷與過(guò)熱現(xiàn) 象過(guò)熱現(xiàn)象 在制冷系統(tǒng)中，應(yīng)盡量避免不必要的冷量損失。由于壓縮機(jī)吸氣管路絕熱不好或環(huán)境空氣溫度過(guò)高，使得壓縮機(jī)吸氣溫度增高。比容下降，使得單位容積理論制冷量下降，從而使得制冷系數(shù)下降。因此，過(guò)熱現(xiàn)象對(duì)于制冷系數(shù)是有害的，應(yīng)設(shè)法避免。解決過(guò)熱的方法是給壓縮機(jī)吸氣管加一個(gè)冷凝器回?zé)崞鳌?第30頁(yè)/共59頁(yè) 1、問(wèn)題的提出 隨著凍結(jié)深度的增加，要求更低的鹽水溫度。通常，一級(jí)壓縮若使用氨作為制冷工質(zhì)時(shí)，經(jīng)濟(jì)蒸發(fā)溫度只能達(dá)到-25左右，如果要求更低的蒸發(fā)溫度，一級(jí)壓縮制冷便無(wú)能為力了。 一級(jí)壓縮制冷壓縮機(jī)受力部件強(qiáng)度受壓力差的限制。一般規(guī)定，以氨

16、或氟利昂F22為制冷工質(zhì)時(shí)，壓縮機(jī)的壓力差pk-p01.37MPa；壓縮比pk/p08，否則排氣溫度過(guò)高，有可能引起潤(rùn)滑油碳化，使壓縮機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。 基于上述原因，必須采用二級(jí)壓縮制冷。 第31頁(yè)/共59頁(yè) 2、二級(jí)壓縮制冷原理 二級(jí)壓縮制冷原理和空壓機(jī)的二級(jí)壓縮原理一樣，它是在低壓機(jī)和高壓機(jī)之間增加了一個(gè)中間冷卻器，用以保證壓縮機(jī)有一個(gè)正常運(yùn)行工況，保證壓差和壓縮比不超過(guò)允許值。 中間冷卻器的功能： 冷卻低壓機(jī)排出的過(guò)熱蒸汽氨，使之變成具有中間壓力(即中間溫度)的飽和蒸汽氨以利于高壓機(jī)吸收。使本來(lái)采用一級(jí)壓縮制冷大于8 的壓縮比，分為兩個(gè)小于8的一級(jí)壓縮。 過(guò)冷液態(tài)氨的作用，提高制冷效率。

17、 第32頁(yè)/共59頁(yè) 2、二級(jí)壓縮制冷原理 飽和蒸汽狀態(tài)l經(jīng)低壓機(jī)壓縮(等熵)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽狀態(tài)2，經(jīng)中間冷卻器冷卻(等壓)變?yōu)轱柡驼羝麪顟B(tài)3，再經(jīng)高壓機(jī)壓縮(等熵)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽狀態(tài)4，進(jìn)入冷凝器(等壓)冷卻，使之經(jīng)飽和蒸汽狀態(tài)5到飽和液體狀態(tài)6。此時(shí)，分兩路；一路經(jīng)節(jié)流閥(等焓)減壓變?yōu)闈裾羝麪顟B(tài)8流入中間冷卻器和低壓機(jī)排出的過(guò)熱蒸汽氨(2點(diǎn))進(jìn)行熱交換(等壓)變?yōu)闋顟B(tài)3；而另一路則進(jìn)入中間冷卻器底部的蛇形管過(guò)冷(等壓)變?yōu)檫^(guò)冷液體狀態(tài)7再經(jīng)節(jié)流閥到蒸發(fā)器。處于濕蒸汽狀態(tài)10進(jìn)入蒸發(fā)器后變?yōu)轱柡驼羝?。完成二級(jí)壓縮制冷循環(huán)。 第33頁(yè)/共59頁(yè) 3、熱參數(shù)計(jì)算 單位理論制冷量? 單位冷凝量?

18、單位壓縮理論功? 制冷系數(shù)? 4、中間壓力確定(自學(xué)) 第34頁(yè)/共59頁(yè) 1、制冷工質(zhì) 制冷工質(zhì)又稱制冷劑，是在制冷機(jī)系統(tǒng)中循環(huán)變化的物質(zhì)。 對(duì)制冷工質(zhì)的要求 制冷工質(zhì)應(yīng)具有臨界溫度較高，在常溫和普通條件下不液化；再制冷機(jī)工作溫度范圍內(nèi)有適宜的飽和蒸發(fā)壓力，最好近于或略高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。同時(shí)，要求冷凝壓力也不宜過(guò)高，一般要壓差（pk-p0）和壓比（pk/p0）不要過(guò)大，否則影響制冷效果。制冷工質(zhì)應(yīng)有較大的容積制冷量以減少制冷工質(zhì)用量并縮小機(jī)器尺寸；制冷工質(zhì)應(yīng)有較小的粘度，較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱；能于水化合，能溶于潤(rùn)滑油，保證機(jī)器有良好的潤(rùn)滑性能；有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫下不燃燒，不爆炸，無(wú)毒

19、，對(duì)人體無(wú)刺激性，不危害健康不腐蝕金屬，價(jià)格低廉，易于購(gòu)買(mǎi)和貯運(yùn)。 第35頁(yè)/共59頁(yè) 1、制冷工質(zhì) 氨 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：有良好的熱力性能。標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度ts=-33.4常溫下冷凝壓力pk1.47MPa，通常在1.2 MPa左右，最底蒸發(fā)溫度可達(dá)-70。單位容積制冷量較大，容易獲得，價(jià)格低廉適于大中型制冷機(jī)使用。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：氨蒸氣無(wú)色，有強(qiáng)烈的刺激臭味，對(duì)人體有較大毒性。液氨飛濺到皮膚上可引起凍傷?？諝庵腥莘e濃度達(dá)0.50.6時(shí)，人在其中停留半小時(shí)就會(huì)中毒。當(dāng)濃度達(dá) 1114時(shí)，即可燃燒（黃火焰），當(dāng)濃度達(dá)1625時(shí)，可引起爆炸。因此，冷凍站內(nèi)空氣中氨的濃度不能超過(guò)0.02mg/L。有時(shí)，氨也會(huì)在

20、制冷設(shè)備中爆炸，這主要是由系統(tǒng)中自由狀態(tài)氫引起的。因此，必須及時(shí)排出系統(tǒng)中的空氣和其它非凝性氣體。氨可按任何比例溶解水中，每升水中可溶1300L氨，同時(shí)放出大量熱量。所以，氨中有水時(shí)可使蒸發(fā)溫度少許提高，并對(duì)金屬有腐蝕作用，但磷銅例外，一般規(guī)定氨中含水不得超過(guò)0.2。 氨在潤(rùn)滑油中溶解度甚小，系統(tǒng)中往往發(fā)生油的聚集并形成油膜，影響散熱效果。潤(rùn)滑油比重大 ，油往往積存在容器下部，應(yīng)定時(shí)放出。 第36頁(yè)/共59頁(yè) 1、制冷工質(zhì) 氟里昂 飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。目前使用的主要是甲烷和乙烷的衍生物。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)毒，無(wú)味，無(wú)燃燒與爆炸危險(xiǎn)，對(duì)金屬腐蝕很小，熱化學(xué)穩(wěn)定性較好，絕熱指數(shù)小

21、，壓縮機(jī)排氣溫度低，分子量大，適用于離心式壓縮機(jī)。蒸發(fā)溫度低（-40-80之間） 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴,易漏且不宜發(fā)現(xiàn). 氟里昂R12與水或氧混合與明火接觸可分解出光氣（COCl2）。其性能是放熱系數(shù)低，單位容積制冷量小，比重大，流動(dòng)性差。 適用于中小型制冷機(jī)，低溫裝置及其他特殊要求的制冷裝置。 第37頁(yè)/共59頁(yè) 2、冷媒劑 冷媒劑又稱載冷劑，在制冷技術(shù)中是傳遞冷效應(yīng)的物質(zhì)。鹽水、乙醇、空氣、氨和各種鹵化物均可作為冷媒劑。應(yīng)選用冰點(diǎn)低、熱容量大、不腐蝕設(shè)備、價(jià)格低廉、來(lái)源容易的物質(zhì)作為冷媒劑。凍結(jié)法施工時(shí)多選用CaCl2溶液作為冷媒劑。 當(dāng)選用氯化鈣溶液作冷媒劑時(shí)，應(yīng)使其凝固溫度較制冷工質(zhì)的

22、蒸發(fā)溫度低68，否則氯化鈣溶液易出現(xiàn)冰析現(xiàn)象。濃度太大時(shí)，因低溫析鹽將會(huì)堵塞管路。通常蒸發(fā)溫度 t0=-2535時(shí)，鹽水溶液密度=1.2501.270g/cm3，凝固溫度在-34.6-42.6左右。溶液濃度除用密度表示外，還可以用波美度表示，符號(hào)“oBe”表示濃度單位。波美度的定義為： oBe=145(-1)/ 第38頁(yè)/共59頁(yè) 2、冷媒劑 為進(jìn)一步降低鹽水溶液的凝固點(diǎn)，可用85的CaCl2，10的MgCl2和5的甲醇混合溶液，配制出凝固溫度以下的冷媒劑。為了減輕對(duì)金屬的腐蝕作用，可在溶液中加入防腐劑。例如：加入重鉻酸鈉和氫氧化鈉，使溶液呈堿性(PH=8.5)。 第39頁(yè)/共59頁(yè) 1、壓縮

23、機(jī) 活塞式壓縮機(jī) 活塞式壓縮機(jī)，按標(biāo)準(zhǔn)制冷能力可分為如下三類： 小型機(jī)：60kw 中型機(jī)：60600kw 大型機(jī)：600kw 按汽缸中心線的位置分類有臥式，立式，V型，W型和S型（扇型）壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的名稱包括以下四個(gè)內(nèi)容：汽缸數(shù)，工質(zhì)種類，汽缸排列型式，汽缸直徑。例如：8AS-12.5壓縮機(jī)有8個(gè)汽缸，A表示用氨作制冷工質(zhì)，汽缸排列為S型（扇型），汽缸直徑12.5cm。 第40頁(yè)/共59頁(yè) 1、壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)是回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種，它只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，動(dòng)平衡性能好，幾乎無(wú)振動(dòng)，氣閥，可高速旋轉(zhuǎn)。因此，它具有體積小重量輕的優(yōu)點(diǎn)，適合作為移動(dòng)式制冷設(shè)備。螺桿式壓縮機(jī)最早用于壓縮

24、空氣，由于它具有很多優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸用于制冷壓縮機(jī)。由于螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)較高，輸氣近于連續(xù)，沒(méi)有脈動(dòng)，又無(wú)余隙，輸氣系數(shù)較活塞式壓縮機(jī)高，尤其在壓縮比高時(shí)，優(yōu)點(diǎn)更為顯著。一般其輸氣系數(shù)為0.750.90。輸氣螺桿壓縮機(jī)采用噴油冷卻，制冷工質(zhì)接近等溫壓縮，即便在高壓比時(shí)，一級(jí)壓縮（蒸發(fā)溫度可達(dá)-40）排氣溫度也不會(huì)超過(guò)90。由于螺桿壓縮機(jī)采用噴油冷卻，有耗油量大，輸油系統(tǒng)復(fù)雜，不適合變壓比下工作，噪聲大等缺點(diǎn)。 第41頁(yè)/共59頁(yè) 1、壓縮機(jī) 壓縮機(jī)選型 根據(jù)實(shí)際制冷量的要求，確定低壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)： N1=Vh/vh 式中 N1低壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)，臺(tái)； vh 一臺(tái)低壓縮機(jī)的理論容積，m3/s，查技術(shù)特征表；

25、 Vh凍結(jié)一個(gè)井筒時(shí)，要求的壓縮機(jī)理論容積，m3/s。按下式計(jì)算。 Vh=(Q0v1)/(q0) 式中 v1壓縮機(jī)入口的比容，m3/kg； 輸氣系數(shù)，可按N.N列菲公式計(jì)算； q0單位理論制冷量，kJ/kg。 高壓機(jī)臺(tái)數(shù)可按高低壓機(jī)的理論容積比求出，最后再驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率。 第42頁(yè)/共59頁(yè) 1、壓縮機(jī) 壓縮機(jī)選型 冷凍站實(shí)際制冷能力 Q0=KdnHq 式中Q0凍結(jié)一個(gè)井筒時(shí)的實(shí)際制冷能力，kW; K管路冷凍損失系數(shù)，一般K=1.11.25; d凍結(jié)管直徑，m; H凍結(jié)深度，m; n凍結(jié)管數(shù)目； q凍結(jié)管的吸熱率，一般q=0.260.29kW/m2 第43頁(yè)/共59頁(yè) 1、壓縮機(jī) 壓縮機(jī)選型

26、在實(shí)際施工中，常用主，副井順序凍結(jié)方案，即先凍主井再凍副井，因此，凍結(jié)站實(shí)際制冷能力應(yīng)考慮到副井積極凍結(jié)時(shí)，再加上主井消極凍結(jié)時(shí)的實(shí)際制冷量，即 Q0= Q0f+(0.250.50) Q0z 式中 Q0冷凍站實(shí)際制冷量，kW； Q0f副井積極凍結(jié)所需制冷量，kW； Q0z主井積極凍結(jié)所需制冷量，kW；式中0.250.50為消極凍結(jié)時(shí)冷量減少系數(shù)。 第44頁(yè)/共59頁(yè) 2、冷凝器和蒸發(fā)器 換熱器熱負(fù)荷計(jì)算 在換熱器中，傳熱器的大小與換熱器的換熱面積及對(duì)數(shù)平均溫度成正比，即 Q=KFt 或Q=F/q 式中 Q傳熱量，kW； F換熱面積，m2； K傳熱系數(shù)，kW/( m2.)，一般情況下可視為常數(shù)；

27、 q換熱器表面的熱流密度，q=1/(K.t)。kW/ m2一般情況下：立式冷凝器q=3.54.1kW/ m2；立式蒸發(fā)器q=2.332.92kW/ m2； t換熱器內(nèi)外對(duì)數(shù)平均溫度差，一般可視為常數(shù)。其定義為： t=(tmax-tmin)/(tmax/tmin) 式中 tmax最大溫差（兩流體進(jìn)口或出口處較大的溫差）； tmin最小溫差（兩流體進(jìn)口或出口較小的溫差）。 第45頁(yè)/共59頁(yè) 2、冷凝器和蒸發(fā)器 冷凝器 冷凝器有立式，淋水式，臥式及組合式幾種。在凍結(jié)法施工中，幾乎全使用立式冷凝器。它是一個(gè)直徑12m的管殼，內(nèi)裝有許多冷卻水管，冷卻水從管殼上端經(jīng)冷卻水管下流，使過(guò)熱蒸氣氨液化。立式冷

28、凝器占地面積小，冷卻效率高，不易堵塞，消除水垢時(shí)不必停止工作。當(dāng)存在用水量大，漏氨不易被察覺(jué)等缺點(diǎn)。 第46頁(yè)/共59頁(yè) 2、冷凝器和蒸發(fā)器 蒸發(fā)器 液氨在其中蒸發(fā)（沸騰）變?yōu)轱柡驼魵?，吸收其周圍鹽水中的熱量，產(chǎn)生低溫鹽水。蒸發(fā)器置于鹽水箱中，是制冷系統(tǒng)輸出冷量的設(shè)備。 第47頁(yè)/共59頁(yè) 3、節(jié)流閥 節(jié)流閥的功用是使高壓液氨減壓到蒸發(fā)壓力，給液氨創(chuàng)造蒸發(fā)條件。因而節(jié)流閥又叫減壓閥。要求節(jié)流閥耐壓，密封程度好，閥體外面應(yīng)絕熱。閥前應(yīng)安關(guān)閉閥，節(jié)流閥和關(guān)閉閥之間應(yīng)安充氨管及閥門(mén)。 第48頁(yè)/共59頁(yè) 4、中間冷卻器 中間冷卻器的功用有三：冷卻來(lái)自低壓機(jī)的過(guò)熱蒸汽氨；過(guò)冷來(lái)自冷卻器的飽和液體氨；并

29、對(duì)液氨和油脂起分離作用。 作為冷卻用的飽和液體氨經(jīng)中間調(diào)節(jié)閥進(jìn)入容器。中間冷卻器下部設(shè)有蛇形管，從貯氨器來(lái)的液氨經(jīng)蛇形盤(pán)管過(guò)冷再經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器汽化，過(guò)冷的液氨比中間容器中之液氨溫度大約高5。 中間冷卻器中的液面應(yīng)高于蛇形盤(pán)管頂面150一200毫米。液面過(guò)高，易吸入高壓機(jī)，液面過(guò)低會(huì)影響冷卻效果，因此，液面高低由浮球閥自動(dòng)控制。為了防止浮球閥失靈，容器外面還裝有遠(yuǎn)距離液面指示器。中間容器中之集油要定期釋放。 第49頁(yè)/共59頁(yè) 5、油氨分離器 油氨分離器的功用是使過(guò)熱蒸汽中的潤(rùn)滑油粒分離出去，以防油粒進(jìn)入冷凝器，在冷凝器內(nèi)壁上形成油膜影響熱交換效果。 第50頁(yè)/共59頁(yè) 6、貯氨器 貯氨器的作用是貯