制冷設(shè)備的選擇

1、四、制冷設(shè)備的選擇.第一講.制冷壓縮機(jī)的選型計算 第二講.冷分配設(shè)備的選型計算. 制冷壓縮機(jī)猶如制冷裝置的心臟，它在整個制冷系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，壓縮機(jī)的費用占全部設(shè)備費用的較大比重。而壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)費用（主要指電耗）又是冷庫經(jīng)營管理費用中最主要的一項。因此，如何合理的選配壓縮機(jī)的型號，臺數(shù)，將對整個制冷裝置的設(shè)備費和運轉(zhuǎn)費用有重大影響，甚至關(guān)系到冷庫的正常生產(chǎn)。1.一般原則 所選用壓縮機(jī)的制冷量應(yīng)滿足對應(yīng)的不同蒸發(fā)溫度的壓縮機(jī)總負(fù)荷，以便確保冷間所要求的低溫環(huán)境。 制冷壓縮機(jī)總負(fù)荷Q較大的冷庫盡量選用大型壓縮機(jī)，以減少機(jī)器臺數(shù)，簡化系統(tǒng)，便于操作。 不同蒸發(fā)系統(tǒng)的壓縮機(jī)應(yīng)考慮到各系統(tǒng)之間相

2、互代替的可能性，同一機(jī)器組內(nèi)宜采用同系列壓縮機(jī)，以便個零部件的互換使用。 選用壓縮機(jī)應(yīng)按其制造廠規(guī)定的技術(shù)條件采用。 制冷系統(tǒng)壓力比的選擇和運用 （見課本舉例)2.計算中幾個主要參數(shù)的確定 在壓縮機(jī)的選型計算中尚需要了解實際工作時的一些具體參數(shù)，這些參數(shù)確定得合理與否，將直接關(guān)系到所選配的壓縮機(jī)制冷量與制冷壓縮機(jī)總負(fù)荷是否相適應(yīng)。現(xiàn)將幾個主要參數(shù)確定過程介紹如下。 （1）蒸發(fā)溫度t0的確定 為了滿足制冷劑液體蒸發(fā)時所需的熱量，必須有一個恒定溫度的熱源向冷分配設(shè)備供熱。這一熱源是庫內(nèi)空氣或載冷劑，恒定溫度即指庫房溫度或載冷劑溫度。要保證氨液蒸發(fā)正常進(jìn)行，蒸發(fā)溫度與庫溫或載冷劑溫度之間也必須要有溫

3、差。在氨直接冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)溫度一般比庫溫低10左右；在間接冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)溫度比要求的載冷劑溫度低5 . （2）冷凝溫度tk的確定 制冷劑蒸汽的冷凝溫度不得超過規(guī)定的最高冷凝溫度，即小于等于40，設(shè)計時可控制在38-39以下。當(dāng)冷凝器型式及冷卻方法確定后，冷凝溫度主要取決于冷卻介質(zhì)的溫度。 立式，臥式，淋澆式冷凝器tk的確定：立式，臥式，淋澆式冷凝器的冷卻介質(zhì)主要為冷卻水，考慮到冷卻水在流過冷凝器的整個過程中其溫度是變化的，可采用以下公式計算其對數(shù)平均溫度差tm() tm= (tk-t1)-(tk-t2)/2.31lg(tk-t1)/ (tk-t2) 式中:tk:冷凝溫度() ；t1：冷凝器

4、進(jìn)水溫度（可由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得 ）；t2：冷凝器出水溫度() 在水冷式氨系統(tǒng)中， tm一般取57 . 在水冷式冷凝器中，由于tm較小，為了簡化計算，多采用算術(shù)平均溫度差tm () tm=tk-(t1+t2)/2 整理，得：tk=tm+ (t1+t2)/2 式中，tm：算術(shù)平均溫度差（一般為57 ，冷卻水進(jìn)出口溫差較大時較大值）；t1：冷凝器進(jìn)水溫度（可由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得 ）； t2：冷凝器出水溫度() （3）吸氣溫度tk的確定 由于吸入管受周圍氣溫的影響，壓縮機(jī)吸入氣體的溫度較蒸發(fā)溫度都有不同程度的提高（即氣體過熱），其幅度隨吸入管道的長短和環(huán)境溫度的高低而不同，且與系統(tǒng)的供液方式有關(guān)。在氨泵

5、供液系統(tǒng)中，從冷分配設(shè)備至低壓循環(huán)桶的回氣管內(nèi)為氣液兩相流體，正常情況下是不會產(chǎn)生過熱的，只有在低壓循環(huán)桶至壓縮機(jī)的吸入管上才有可能產(chǎn)生過熱，吸入管短，過熱度就小。 在重力供液系統(tǒng)中，回氣管內(nèi)就有可能出現(xiàn)過熱，氨液分離器距壓縮機(jī)又較遠(yuǎn)，吸入管內(nèi)的過熱度相對較大。表6-57列出了氨壓縮機(jī)的允許吸氣溫度，一般情況下可參照表6-58確定吸氣溫度。表6-58氨壓縮機(jī)的允許吸氣溫度（）t00-5-10-15-20-25-28-30-33-40tx+1-4-7-10-13-16-18-19-21-25 （4）排氣溫度T p的確定 排氣溫度可由下式求得 T p=T x(Pp/Px)(K-1)/K 式中， T

6、 p：壓縮機(jī)排氣力學(xué)溫度（K）; T x:壓縮機(jī)吸氣熱力學(xué)溫度（K）；Pp :壓縮機(jī)排氣壓力（Pa）; Px :壓縮機(jī)吸氣壓力（Pa）； K：制冷劑絕熱指數(shù)。上式中：tp=Tp-273 （） 實際上，排氣溫度還與壓縮機(jī)的性能和操作的合理與否有關(guān)，且與工況的變化有直接關(guān)系。（5）最佳中間溫度tzj的確定 中間溫度是由中間壓力決定的，它與壓縮機(jī)的高低壓機(jī)的理論排氣量之比Vpg 、Vpd及蒸發(fā)溫度t0、 tk，冷凝溫度有關(guān)。在選配壓縮機(jī)時，希望兩級壓縮機(jī)所消耗的總功率最小，此時的中間溫度及中間壓力稱為最佳中間溫度和最佳中間壓力。最佳中間溫度可用下述幾種方法求得。pkpo由中間壓力確定公式： pzj=

7、式中， pzj：理想中間壓力（Pa） p0:蒸發(fā)壓力（以絕對壓力計， Pa ）;pk:冷凝壓力（以絕對壓力計， Pa ）pkp 0pkpo利用拉塞經(jīng)驗公式確定 在溫度范圍為+40-40以內(nèi)的氨制冷系統(tǒng)中，可用拉塞經(jīng)驗公式確定最佳中間溫度，公式為：tzj=0.4tk+0.6t0+3確定最佳中間壓力、溫度的線圖圖解法：圖解法是根據(jù)t0和tk由圖6-38中查得tzj。該圖的使用方法為：由已確定的t0、tk得出t0、tk兩條線的交點，從交點引垂線與圖中點畫和橫坐標(biāo)相交于兩點，與橫坐標(biāo)交點處的數(shù)值為tzj，由點畫線上的交點引水平線與縱坐標(biāo)交點處的數(shù)值為最佳中間壓力。 確定tzj后可據(jù)此假定兩個中間溫度，

8、求兩組高低壓機(jī)理論排氣量之比，并考慮其他因素來選定高低壓級壓縮機(jī)，然后再根據(jù)實際選定的高低壓機(jī)的理論排氣量之比，用圖解法求得中間溫度tzj. （6）過冷溫度tg的確定 在一些建造較早的冷藏庫中，為了提高制冷效果，使用過冷器對高壓制冷劑液體再冷卻，這時液體的過冷溫度比過冷器的進(jìn)水溫度高3。近年來設(shè)計的冷藏庫中，由于受冷卻水溫，水質(zhì)，水量等條件的限制，為簡化系統(tǒng)和操作，一般已不再專設(shè)過冷器了。3.選型計算 選型計算是根據(jù)壓縮機(jī)總負(fù)荷為各蒸發(fā)系統(tǒng)選配壓縮機(jī)的集體計算方法。 (1)單級壓縮機(jī)的選型計算 ：（p266） 以壓縮機(jī)的理論排氣量選型 下圖為單級壓縮機(jī)的制冷裝置示意圖和該制冷循環(huán)在壓焓圖上的表

9、示。圖6-39單級壓縮機(jī)的制冷裝置（左）及其壓焓圖（右） 在選配壓縮機(jī)時，壓縮機(jī)制冷量應(yīng)和計算所得的壓縮機(jī)總負(fù)荷Qj相匹配。因此，利用制冷和需冷的平衡關(guān)系，即可求得壓縮機(jī)理論排氣量Vp(m/h),公式如下： Vp= Qjv2/(i1-i5) q 式中 ，Qj：該蒸發(fā)系統(tǒng)壓縮機(jī)總負(fù)荷（kJ/h）; v2: 吸入氣體的比體積(m/kg); i1: 蒸發(fā)器出口處飽和蒸汽的焓值（kJ/kg）; i5: 節(jié)流閥后制冷劑液體的焓值（kJ/kg）; q: 壓縮機(jī)吸氣系數(shù)。以壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量選型：壓縮機(jī)的制冷量隨工況的變化而不同，在標(biāo)準(zhǔn)工況（t=-15,tx=-10,tk=30,tg=25）下的制冷量即

10、為標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量Q標(biāo)。由耗冷量計算所求得的壓縮機(jī)總負(fù)荷Qj，是設(shè)計工況下所需的制冷量，不是Q標(biāo)，因此，不能用Qj直接選取壓縮機(jī)，而應(yīng)把Qj折算成標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量Q標(biāo)。 同一臺壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工況、設(shè)計工況下的制冷量可分別按Q標(biāo)=vpq標(biāo)qr標(biāo)和 Q計=vp q計qr計求出。由于同一臺壓縮機(jī)的vp是一定的，因此，可得出設(shè)計制冷量與標(biāo)準(zhǔn)制冷量的換算公式；Q標(biāo)= q標(biāo)qr標(biāo)Q計/ q計qr計式中， Q標(biāo)：折算成標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量（ kJ/h）； Q計：設(shè)計工況制冷量（ kJ/h）； q標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)工況下的吸氣系數(shù)： q計：設(shè)計工況下的吸氣系數(shù)： qr標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量（ kJ/m）； qr計：設(shè)計

11、工況下的單位容積制冷量（ kJ/m）。 作為制冷換算，也可直接按下式進(jìn)行： Q標(biāo)= Q計/A式中，A：制冷量換算系數(shù)。這樣，把設(shè)計工況下的制冷量換算成Q標(biāo)后，就可直接選配壓縮機(jī)。 用上述兩種方法求得的壓縮機(jī)所需的理論排氣量和標(biāo)準(zhǔn)制冷量往往與壓縮機(jī)的基本參數(shù)不一致。因此，可從產(chǎn)品樣本、制冷設(shè)備手冊及有關(guān)資料中按與計算得到的理論排氣量或標(biāo)準(zhǔn)制冷量相近或稍大一些的原則選取壓縮機(jī)。如計算所得理論排氣量或標(biāo)準(zhǔn)制冷量較大，則可考慮有關(guān)原則要求，選用一臺或幾臺壓縮機(jī)。（2）雙級壓縮機(jī)的選型計算 雙級壓縮機(jī)的選型計算也是利用雙級壓縮制冷循環(huán)圖，通過試計算求得中間溫度后，再結(jié)合蒸發(fā)溫度和冷凝溫度做出實際制冷循環(huán)

12、圖，查出各有關(guān)狀態(tài)點的參數(shù)，以便復(fù)核雙級壓縮機(jī)的制冷量，進(jìn)行雙級壓縮機(jī)的選型。（二）冷分配設(shè)備的選型計算冷分配設(shè)備室制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生和輸出冷量的設(shè)備。如果冷分配設(shè)備配備不當(dāng)，即使壓縮機(jī)及其他輔助設(shè)備選配適宜，整個制冷裝置也難以收到應(yīng)有的效果。為此，冷分配設(shè)備的合理選配也應(yīng)予以重視。 1.冷分配設(shè)備傳熱面積的確定 冷風(fēng)機(jī)，排管，蒸發(fā)器等冷分配設(shè)備是冷庫的主要降溫設(shè)備。為維護(hù)食品冷加工所需的最低環(huán)境，冷分配設(shè)備的能力應(yīng)與庫房計算所得的總冷量負(fù)荷相匹配。其傳熱面積可由下式求得: F=Qk/Kt式中，F(xiàn)冷分配設(shè)備傳熱面積（）； Qk庫房冷分配設(shè)備總冷量負(fù)荷（KJ/h）; K冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)kJ/(h

13、); t蒸發(fā)溫度與庫房溫度差（ ）。2.冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)k的確定 冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)k 與很多因素有關(guān)，如管內(nèi)制冷劑流速，管外空氣流動狀態(tài)，蒸發(fā)溫度與庫房溫度差，設(shè)備型式，結(jié)霜及油污的影響等。在冷庫設(shè)計中，一般可從編制的表格中選用傳熱系數(shù)。 3.蒸發(fā)溫度與庫溫之差t的確定 蒸發(fā)溫度與庫溫之差t，是指冷分配溫度設(shè)備內(nèi)氨液平均蒸發(fā)溫度與庫內(nèi)空氣平均溫度之差。氨液的平均蒸發(fā)溫度因各種型式冷分配設(shè)備的流動阻力，液柱靜壓影響及供液方式的不同而異，而各類食品的冷加工對工藝條件的要求也不一樣，這就造成了t的差異。 t的確定還要考慮以下因素的影響 食品在冷加工過程中的干耗，除與庫內(nèi)空氣的相對濕度、空氣流速、

14、加工方法、堆放形式等有關(guān)外，還與t有關(guān)。對一些冷卻物冷藏間的分析測定表明，縮小t有助于減少食品的干耗。 增大t對冷分配設(shè)備的傳熱有利，傳熱系數(shù)隨之加大，而冷分配設(shè)備所需的冷卻面積則可因此減少，這樣可選用較小的冷分配設(shè)備，設(shè)備費用得以降低。 庫溫由食品冷加工工藝要求所決定，是一個定值，所以要增大溫差就得降低蒸發(fā)溫度，這樣就使壓縮機(jī)的制冷量減少，功耗增加，制冷系數(shù)變小。因此從減少功耗來說，又希望適當(dāng)縮小t。 蒸發(fā)系統(tǒng)是由不同的蒸發(fā)溫度劃分的。一個蒸發(fā)系統(tǒng)同時滿足幾種蒸發(fā)溫度的工作要求，可以利用自控器件或采用其他控制方法來達(dá)到。但是，這將導(dǎo)致蒸發(fā)溫度較高的制冷系統(tǒng)能量損失。如果每種蒸發(fā)溫度的冷間都由各自的蒸發(fā)系統(tǒng)降溫，則將使整個制冷系統(tǒng)復(fù)雜化，不便操作管理