蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)

關(guān)于蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日一.氟利昂系統(tǒng)的典型流程（圖6-1）第一節(jié)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的典型流程回?zé)釋?duì)R12、R22、R134a、R502、R290、R600a，有利（ε↑，qv↑）；對(duì)R11、NH3不利作用：（1）防“冰塞”（2）防腐蝕（1）蒸發(fā)器多為非滿液式；（2）R22系統(tǒng)低溫時(shí)，可采用滿液式（R22與油分層：油上，R22下），但必須采取措施保證回油（設(shè)熱交換器）作用：分離壓縮機(jī)排氣中所含的潤(rùn)滑油；說明：氟利昂壓縮機(jī)曲軸箱（或油箱）應(yīng)裝有電加熱器，防止壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，從油中分離出來的氟利昂產(chǎn)生大量泡沫，影響油泵正常供油說明：對(duì)小型系統(tǒng)或內(nèi)設(shè)油分離器的壓縮機(jī)時(shí)可不設(shè)。壓縮機(jī)開，閥8開；壓縮機(jī)停，閥8自動(dòng)關(guān)閉，防止液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，再次開機(jī)時(shí)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)，造成濕壓縮第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日二.氨系統(tǒng)的典型流程（圖6-2）——四種管道系統(tǒng)（制冷劑、潤(rùn)滑油、冷凍水、冷卻水)1.制冷劑管道系統(tǒng)（紅色）；2.潤(rùn)滑油管道系統(tǒng)（綠色）；3.冷凍水管道系統(tǒng)（1）設(shè)置場(chǎng)合：間接供冷系統(tǒng)；（2）分類：①按系統(tǒng)與外界的接觸情況：開式，閉式第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日②按調(diào)節(jié)特征，分為3.冷凍水管道系統(tǒng)（間接供冷）（2）分類：定水量系統(tǒng)變水量系統(tǒng)一級(jí)泵系統(tǒng)（圖6-19）二級(jí)泵系統(tǒng)（圖6-20）第一節(jié)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的典型流程一次環(huán)路：定流量二次環(huán)路：變流量注：冷水機(jī)組在減少一定水量下可正常運(yùn)行時(shí)，可不設(shè)旁通管路：整個(gè)系統(tǒng)變流量運(yùn)行。組成簡(jiǎn)單，控制容易，運(yùn)行管理方便，廣泛采用能分區(qū)分路向用戶供水，適用大型系統(tǒng)機(jī)組側(cè)：定流量；用戶側(cè)：變流量第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日4.冷卻水管道系統(tǒng)（1）水溫要求：為保證tk不超過壓縮機(jī)允許工作條件，一般要求冷卻水進(jìn)水溫度≯32℃（2）水系統(tǒng)型式（三種）①直流式③循環(huán)式②混合式（圖6-21）：用完直接排走，適用于水源充足地區(qū)；自然通風(fēng)冷卻循環(huán)系統(tǒng)（圖6-22）；機(jī)械通風(fēng)冷卻循環(huán)系統(tǒng)（圖6-23）；第一節(jié)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的典型流程可節(jié)約深井水用量，且不降低冷凝器的傳熱效果第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（兩方面）設(shè)備的選型（四大件+輔助設(shè)備）管路的設(shè)計(jì)一.管路的布置原則1.管材氟利昂：銅管；容量大時(shí)可用無縫鋼管；氨：無縫鋼管；禁用銅或銅合金管及管件。2.布管原則配管短而直（減少管道和制冷劑充灌量及系統(tǒng)壓降）管道的布置應(yīng)不妨礙對(duì)壓縮機(jī)及其他設(shè)備的正常觀察和管理，不妨礙設(shè)備的檢修和交通通道以及門窗的開關(guān)；管道與墻和頂棚以及管道與管道之間應(yīng)有適當(dāng)距離，以便安裝保溫層管道穿墻、地板和頂棚處應(yīng)設(shè)有套管，套管直徑應(yīng)能安裝足夠厚度的保溫層。第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日（一）壓縮機(jī)排氣管i≮0.011.坡度≮0.01，坡向油分離器和冷凝器；注：對(duì)不設(shè)油分離器的氟系統(tǒng)，冷凝器高于壓縮機(jī)時(shí)，排氣管應(yīng)設(shè)U形彎（圖6-3）防止冷凝液及潤(rùn)滑油返流回壓縮機(jī)壓縮機(jī)停車時(shí)，起存液彎作用，防止制冷劑自冷凝器蒸發(fā)而流回到排氣管中，再開車時(shí)造成“液擊”事故2.多臺(tái)氟壓縮機(jī)并聯(lián)，各壓縮機(jī)曲軸箱之間的上部裝均壓管，下部裝均油管，以保證潤(rùn)滑油的均衡。3.對(duì)有容量調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)，應(yīng)考慮在系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)，能將潤(rùn)滑油從排氣立管中帶走，采用雙排氣立管（圖6-4）。小管徑立管，保證最低負(fù)荷時(shí)氣流能把潤(rùn)滑油帶走大管徑立管，保證系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)，蒸氣能把雙排氣管內(nèi)的潤(rùn)滑油帶走，且排氣管道壓力降應(yīng)在允許范圍內(nèi)集油彎管第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日4.并聯(lián)的氨壓縮機(jī)排氣管上或油分離器的出口處應(yīng)設(shè)止回閥（圖6-5）防止不工作壓縮機(jī)處較多氨氣冷凝為液態(tài)，啟動(dòng)時(shí)造成沖缸事故（二）壓縮機(jī)吸氣管氟利昂系統(tǒng)，為回油，設(shè)坡度≮0.01，坡向壓縮機(jī)(圖6-6a)；注：當(dāng)蒸發(fā)器高于壓縮機(jī)時(shí)，蒸發(fā)器的出氣管應(yīng)先向上彎，再向下通至壓縮機(jī)（圖6-6b）第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.并聯(lián)氟壓縮機(jī)吸氣管的安裝（圖6-7）3.對(duì)有容量調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)，采用雙吸氣立管（圖6-8）。使系統(tǒng)在低負(fù)荷時(shí)，能將潤(rùn)滑油從吸氣立管中帶回壓縮機(jī)。4.氨壓縮機(jī)的吸氣管坡度≮0.005，坡向蒸發(fā)器，防止液滴進(jìn)入氣缸。（三）從冷凝器至儲(chǔ)液器的液管注：蒸發(fā)式冷凝器單獨(dú)一臺(tái)與儲(chǔ)液器相連時(shí)，兩者的高差>300mm多臺(tái)并聯(lián)后與儲(chǔ)液器相連時(shí)，兩者的高壓氣管間應(yīng)設(shè)均壓管，且高差>600mm，液管流速<0.5m/s第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)防止未工作壓縮機(jī)吸氣口積存潤(rùn)滑油，啟動(dòng)時(shí)造成（油）“液擊”沖缸第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日（四）從儲(chǔ)液器或冷凝器至蒸發(fā)器的給液管當(dāng)冷凝器高于蒸發(fā)器時(shí)，給液管至少應(yīng)抬高2m以后再通至蒸發(fā)器（圖6-9），若膨脹閥前設(shè)有電磁閥時(shí)，其連接不做要求。2.當(dāng)蒸發(fā)器上下布置時(shí)，為防止閃發(fā)形成的蒸氣集中進(jìn)入最上層蒸發(fā)器時(shí)，給液管配置如圖6-10注：當(dāng)數(shù)個(gè)高差較大的蒸發(fā)器由一根給液立管供液時(shí)，為使閃發(fā)均勻分配，蒸氣配管如圖6-11，第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3.氨制冷系統(tǒng)的給液管，為防止積油影響供液，在給液管路的低點(diǎn)和分配器的低點(diǎn)應(yīng)設(shè)有放油閥，如圖6-12二.制冷劑管道管徑的確定（一）考慮因素1.系統(tǒng)的管路壓力降ΔP2.氟利昂系統(tǒng)的回油問題3.經(jīng)濟(jì)方面（二）規(guī)定1.系統(tǒng)的管路壓力降ΔPNH3:ΔP≯tk升高或t0降低0.5℃對(duì)應(yīng)的壓力差；氟：ΔP≯tk升高或t0降低1℃對(duì)應(yīng)的壓力差；液管：v<0.5m/s液管：一般再冷度為3~5℃，取v=0.5~1.25m/s

且ΔP≯0.5bartkt0第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.氟利昂系統(tǒng)的回油問題（1）吸、排氣管路①水平或向下的吸、排氣管，潤(rùn)滑油可借助坡度敷設(shè)靠重力返回壓縮機(jī)（圖6-5和圖6-6a）②上升立管，必須氣流速度>最低帶油速度方可返回壓縮機(jī)（氟利昂的最低帶油速度見圖6-13）注：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，最低帶油速度取圖中所對(duì)應(yīng)數(shù)值的1.25倍（2）對(duì)變負(fù)荷工況，應(yīng)能保證最小負(fù)荷時(shí),潤(rùn)滑油仍能從蒸發(fā)器順利返回壓縮機(jī)（v≥vmin)兩種措施①設(shè)計(jì)時(shí)，加大水平或下降吸氣管管徑，同時(shí)減小上升吸氣管徑，以保證ΔP及v≥vmin

兩方面要求；②采用雙上升吸氣立管（圖6-8）第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日（三）制冷劑管徑的計(jì)算

1.計(jì)算方法：當(dāng)量長(zhǎng)度法——將管段的局部損失折合成管段的沿程損失來計(jì)算（常用管件當(dāng)量長(zhǎng)度表6-1）管件名稱Ld/di管件名稱Ld/di閥門直通截止閥（全開）角閥直通閘閥（全開）止回閥（全開）340170880漸擴(kuò)變徑管d/D=1/4d/D=1/2d/D=3/4302017絲扣彎頭90°45°3014焊接彎頭45°60°90°（二節(jié)）90°（三節(jié)）90°（四節(jié)）1530602015漸縮變徑管d/D=1/4d/D=1/2d/D=3/415117常用管件當(dāng)量長(zhǎng)度與管內(nèi)徑比值（Ld/di）表6-1第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.阻力損失計(jì)算公式第二節(jié)制冷劑管路的設(shè)計(jì)第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日ACBD舉例：R22，允許壓力降ΔP/(L+Ld)=490Pa/m,t0=-10℃,Mr=0.06kg/s時(shí)，管徑的確定如圖所示第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日舉例：NH3液，允許壓力降ΔP/(L+Ld)=98Pa/m,Mr=0.25kg/s時(shí)，管徑的確定如圖所示di=第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日第四節(jié)制冷機(jī)組（自學(xué)）第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日第五節(jié)制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)步驟（一）確定制冷機(jī)房的總負(fù)荷Q總=Q需+Q損（直冷5~7%；間冷7~15%）（二）確定制冷機(jī)組類型（制冷方式，制冷劑種類，冷凝器的冷卻方式）1.制冷方式一般：從單位制冷量消耗一次能源的角度，吸收式制冷的能耗>電制冷的能耗制冷方式的選擇要考慮能耗、單機(jī)容量和調(diào)節(jié)等因素——電制冷、吸收式制冷直接供冷系統(tǒng)或?qū)πl(wèi)生安全要求較高的用戶，采用氟利昂；間接供冷系統(tǒng)或?qū)πl(wèi)生安全要求不高的大中型系統(tǒng)，采用氨蒸發(fā)式——缺水，干燥地區(qū)2.制冷劑種類3.冷凝器的冷卻方式

水冷——水源充足地區(qū)（直流、混合、循環(huán)式）風(fēng)冷——嚴(yán)重缺水地區(qū)；電制冷冷水機(jī)組類型選擇若單機(jī)名義工況制冷量>1758kw,宜選離心式；=1054~1758kw,宜選離心或螺桿式=700~1054kw,宜選螺桿式=116~700kw,宜選螺桿或往復(fù)式<116kw,宜選活塞或渦旋式優(yōu)先采用：電制冷第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日（三）確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況1.tk—據(jù)冷凝器的冷卻方式和冷卻介質(zhì)的溫度確定。tk立式、臥式殼管式：tk=t冷卻水出口+（2~4℃）蒸發(fā)式冷凝器：tk=ts設(shè)+（5~10℃）風(fēng)冷式冷凝器：tk=t空氣進(jìn)口+（10~16℃）2.t0—據(jù)用戶使用溫度確定。t0間接供冷（水做載冷劑）：t0=t冷凍水供+（2~3℃）直接供冷：t0=t送風(fēng)+（6~8℃）直接供冷的冷藏庫、冷排管：t0=t庫+（5~10℃）（四）確定制冷機(jī)容量和臺(tái)數(shù)1.臺(tái)數(shù)：不宜過多，一般選2~3臺(tái)、同型號(hào)制冷機(jī)組，2.備用：一般不考慮，特殊情況除外。第五節(jié)制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日（五）設(shè)計(jì)水系統(tǒng)1.確定冷凍水（閉式、開式；定流量、變流量）和冷卻水系統(tǒng)(直流式、循環(huán)式、混合式）形式2.選冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔的規(guī)格和臺(tái)數(shù)；3.管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。二.制冷機(jī)房（一）對(duì)制冷機(jī)房的要求（P150)（二）制冷機(jī)房的設(shè)備布置（P150)三.制冷設(shè)備的保溫（一）保溫范圍（二）保溫材料——導(dǎo)熱系數(shù)小，濕阻因子大，吸水率低，密度小，安全（可燃性，毒性），價(jià)廉易得，易于加工敷設(shè)。常用保溫材料P151表6-21.壓縮機(jī)吸氣管路；2.膨脹閥后的供液管；3.間接供冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器、冷凍水管和冷凍水箱等；第五節(jié)制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日（三）保溫層厚度（四）保溫結(jié)構(gòu)（由里到外)1.防銹層（又名：防腐層）2.保溫層3.防潮隔汽層（油氈，塑料布等）4.保護(hù)層（鋁箔，鐵皮，玻璃絲布等）5.識(shí)別層（又名：色層）第五節(jié)制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日管道名稱油漆顏色管道名稱油漆顏色高壓氨氣管低壓回氣管高壓氨液管低壓氨液管放空氣管深紅色藍(lán)色深黃色黑色紅色冷卻給水管冷卻回水管冷媒供水管冷媒回水管平衡管緊急泄氨管天藍(lán)色淡紫色綠色棕色淡綠色深黃色氨制冷系統(tǒng)各管段選用油漆顏色參考表第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日制冷系統(tǒng)常用設(shè)計(jì)圖例名稱圖例名稱圖例氟氣管氟液管氨氣管氨液管平衡管放油管放空氣管緊急泄氨管熱氨沖霜管冷卻給水管冷卻回水管冷媒給水管冷媒回水管FQFYAQAYPYKjasLG1LG2L1L2截止閥閘閥安全閥止回閥電磁閥膨脹閥熱力膨脹閥浮球閥壓力表溫度計(jì)角閥制冷壓縮機(jī)冷水機(jī)組第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日本章重點(diǎn)內(nèi)容1.概念：“冰塞現(xiàn)象”；最低帶油速度；2.蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的典型流程里有哪幾種管道系統(tǒng)，分別是什么？3.為什么氟利昂系統(tǒng)通常要設(shè)干燥器？4.制冷劑管道管徑的確定，需要考慮哪些因素？5.對(duì)液態(tài)和氣態(tài)制冷劑管路系統(tǒng)，其管徑的確定參數(shù)有何不同？6.據(jù)用戶需要情況不同，冷凍水系統(tǒng)有哪幾種形式，其各自特點(diǎn)是什么？7.據(jù)調(diào)節(jié)特征不同，冷凍水系統(tǒng)有哪幾種形式，畫圖表示之，并說明其各自特點(diǎn)8.冷卻水系統(tǒng)有哪幾種形式，各有何特點(diǎn)？9.制冷系統(tǒng)中都何處需要保溫？保溫結(jié)構(gòu)怎樣的？第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日第四節(jié)

制冷機(jī)組（自學(xué)）

制冷機(jī)組壓縮冷凝機(jī)組（輸出液態(tài)制冷劑）冷（熱）水機(jī)組（輸出冷熱水）空氣調(diào)節(jié)機(jī)組（輸出冷熱風(fēng)）第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日第四節(jié)

制冷機(jī)組（自學(xué)）

一、

（一）

單冷型熱泵型活塞（渦旋式）式冷水機(jī)組螺桿式冷水機(jī)組

離心式冷水機(jī)組冷（熱）水機(jī)組冷水機(jī)組風(fēng)冷（缺水地區(qū)、小設(shè)備）

水冷（常用形式）空氣源熱泵水源熱泵第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日活塞式冷水機(jī)組第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日離心式冷水機(jī)組第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日（二）熱泵冷（熱）水機(jī)組

按熱源不同空氣源熱泵水源熱泵按壓縮機(jī)類型不同活塞式（渦旋式）螺桿式離心式空氣-空氣熱泵空氣-水熱泵水-空氣熱泵水-水熱泵第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日螺桿式熱泵冷熱水機(jī)組第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日多機(jī)頭雙回路活塞式冷水機(jī)組第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日多機(jī)頭雙回路螺桿式冷水機(jī)組第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日19XR離心式冷水機(jī)組

第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日●

高效渦旋式壓縮機(jī)，僅三個(gè)動(dòng)力部件，運(yùn)轉(zhuǎn)寧靜可靠●

世界首臺(tái)專為HFC-407C優(yōu)化設(shè)計(jì)的風(fēng)冷熱泵機(jī)組，經(jīng)濟(jì)節(jié)能與環(huán)境優(yōu)先兼顧●

充分利用HFC-407C非共沸性的逆流式釬焊板式換熱器，效率不打折扣●

開利專利第三代“飛鳥”風(fēng)扇，雙速風(fēng)機(jī)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)超靜運(yùn)行●

內(nèi)置水力模塊：含水泵、過濾器、安全閥、膨脹水箱、壓力表、放氣閥、流量開關(guān)、流量調(diào)節(jié)閥等所有系統(tǒng)必要水力組件，安裝簡(jiǎn)單快捷

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運(yùn)行工況范圍寬廣：0oC~46oC

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接風(fēng)管型機(jī)組30RY040A-080A，風(fēng)機(jī)余壓150Pa

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雙泵，高揚(yáng)程泵等

（Pro-DialogPlus微電腦控制系統(tǒng)）第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日30RQ系列渦旋式風(fēng)冷熱泵

第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日螺桿式風(fēng)冷熱泵冷（熱）水機(jī)組第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日制冷、制熱、衛(wèi)生熱水”型空氣源熱泵系統(tǒng)

第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、空氣