培训_第2章-冷库设计-制冷系统方案设计复习课程.ppt
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1、培训_第2章-冷库设计-制冷系统方案设计制冷系统方案设计的原则制冷系统方案设计的原则(1 1)满足食品冷加工工艺要求;)满足食品冷加工工艺要求;(2 2)系统要运行可靠,操作管理方便,有安全保障;)系统要运行可靠,操作管理方便,有安全保障;(3 3)系统应优先采用新设备、新工艺及新技术;)系统应优先采用新设备、新工艺及新技术;(4 4)要考虑经济性。)要考虑经济性。制冷系统方案确定制冷系统方案确定制冷方案设计的内容制冷方案设计的内容(1 1)供液系统)供液系统(2 2)蒸发冷却系统)蒸发冷却系统(4 4)融霜系统)融霜系统(3 3)压缩冷凝系统)压缩冷凝系统氨制冷系统氨制冷系统氟利昂制冷系统氟
2、利昂制冷系统单级压缩制冷系统单级压缩制冷系统双级压缩制冷系统双级压缩制冷系统按制冷剂不同按制冷剂不同按压缩级数不按压缩级数不同同2.2 2.2 制冷系统制冷系统 冷库的制冷装置大多采用蒸汽压缩式制冷系冷库的制冷装置大多采用蒸汽压缩式制冷系统。本课程只限于该种系统的设计。统。本课程只限于该种系统的设计。1 1、单级压缩制冷系统、单级压缩制冷系统蒸发器蒸发器压缩机压缩机冷凝器冷凝器节流阀节流阀蒸发器蒸发器2 2、双级压缩系统、双级压缩系统为获得为获得20204040以下的低温,采用以下的低温,采用双级压缩双级压缩系统系统。要求:氨制冷系统压比要求:氨制冷系统压比8 8,最低蒸发温度,最低蒸发温度-
3、25-25;氟利昂制冷系统压比氟利昂制冷系统压比1010;蒸发温度;蒸发温度-37-37 氨泵供液的双级压缩制冷循环氨泵供液的双级压缩制冷循环3 3单、双级综合系统单、双级综合系统 单级系统与双级系统共用同一个油分离器、冷凝器、单级系统与双级系统共用同一个油分离器、冷凝器、高压贮液桶,经高压调节站分配。高压贮液桶,经高压调节站分配。单、双级综合制冷系统流程冷库制冷系统原理图2.3 2.3 制冷系统方案设计制冷系统方案设计一、提高制冷效率的基本措施一、提高制冷效率的基本措施1 1、润滑油的分离与回收、润滑油的分离与回收 1 1)润滑油的作用:润滑、降温、密封、提供动力。)润滑油的作用:润滑、降温
4、、密封、提供动力。2 2)回收润滑油的原因:)回收润滑油的原因:积存于设备、管道中,占用工作容积;积存于设备、管道中,占用工作容积;与污物杂质结合为胶状物,堵塞管道、阀门;与污物杂质结合为胶状物,堵塞管道、阀门;附在热交换器壁面,使传热恶化;附在热交换器壁面,使传热恶化;压缩机需要润滑油。压缩机需要润滑油。I I)分离)分离 在压缩机和冷凝器之间设置在压缩机和冷凝器之间设置油分离器油分离器使大部分油被分使大部分油被分离;离;在冷凝器出液管设在冷凝器出液管设液油分离器液油分离器;在贮液器、中冷器、低压循环桶、汽液分离器、蒸发在贮液器、中冷器、低压循环桶、汽液分离器、蒸发器的底部设置器的底部设置放
5、油管道放油管道。(氨比油轻,油下沉)。(氨比油轻,油下沉)。IIII)回收)回收 经经集油器集油器升温、降压,除去氨气,再经升温、降压,除去氨气,再经油处理设备油处理设备再生再生处处 理(抽除氨气、过滤油污、蒸发水分)。理(抽除氨气、过滤油污、蒸发水分)。3 3)方法)方法4 4)油分离器)油分离器 (1 1)作用:)作用:分离制冷剂中携带的润滑油分离制冷剂中携带的润滑油(2 2)类型:)类型:过滤式过滤式 油分离器类型油分离器类型 洗涤式洗涤式 离心式离心式 填料式填料式 洗涤式油分离器洗涤式油分离器 方法:排气减速、改变流动方向、在液氨中冷却洗方法:排气减速、改变流动方向、在液氨中冷却洗涤
6、。涤。效率不高,已少用。效率不高,已少用。(3 3)结构及工作原理)结构及工作原理 离心式油分离器离心式油分离器 过滤式及填料式油分离器过滤式及填料式油分离器通常用于小型氟里昂制冷系统中通常用于小型氟里昂制冷系统中2 2不凝气体的分离不凝气体的分离 系统含系统含O O2 2、N N2 2 、ClCl2 2 、水汽和其它碳氢化合物不、水汽和其它碳氢化合物不凝气体。凝气体。金属材料的腐蚀,润滑油的分解、制冷剂不纯与污金属材料的腐蚀,润滑油的分解、制冷剂不纯与污物接触后分解,系统不严密或手动加油吸入空气。物接触后分解,系统不严密或手动加油吸入空气。危害:冷凝压力升高,传热效果差,加剧金属材料的腐危害
7、:冷凝压力升高,传热效果差,加剧金属材料的腐蚀,润滑油的氧化。蚀,润滑油的氧化。方法:设置空气分离器(冷凝、回收不凝气体中的制冷方法:设置空气分离器(冷凝、回收不凝气体中的制冷剂)。放空气管从剂)。放空气管从冷凝器的下部出口处和顶部及贮液器冷凝器的下部出口处和顶部及贮液器的顶部的顶部引出接至空气分离器。引出接至空气分离器。空气比氨气重;空气比氨液轻。空气比氨气重;空气比氨液轻。空气分离器结构原理图空气分离器结构原理图空气分离器空气分离器3 3、高压制冷剂液体的过冷、高压制冷剂液体的过冷作用:避免冷凝器后的供液作用:避免冷凝器后的供液管出现闪气;减少节流后的管出现闪气;减少节流后的闪气,提高单位
8、容积制冷量。闪气,提高单位容积制冷量。方法:设置中间冷却器。如方法:设置中间冷却器。如图示。图示。融霜方法融霜方法人工扫霜人工扫霜热蒸气融霜热蒸气融霜 水冲霜水冲霜电热融霜电热融霜4 4、蒸发器的除霜和排液、蒸发器的除霜和排液(1 1)除霜)除霜 作用:减少蒸发器传热热阻。作用:减少蒸发器传热热阻。措施:措施:人工扫霜;简单、库温波动小、无融霜滴水。人工扫霜;简单、库温波动小、无融霜滴水。水冲霜;融霜速度快。冷量损失大,起雾、顶水冲霜;融霜速度快。冷量损失大,起雾、顶棚滴水,若水盘泄水口冰堵,水满溢,造成棚滴水,若水盘泄水口冰堵,水满溢,造成冷间地坪结冰。冷间地坪结冰。制冷剂热蒸汽融霜;、制冷
9、剂热蒸汽融霜;、电热融霜;简单,初投资少,耗电量大。电热融霜;简单,初投资少,耗电量大。搁架式排管及墙、顶排管搁架式排管及墙、顶排管:用人工扫霜制冷剂热蒸汽:用人工扫霜制冷剂热蒸汽融霜。隔融霜。隔8 81010周(翅片排管)或半年以上(光滑排管)周(翅片排管)或半年以上(光滑排管)用一次热蒸汽融霜。一般是低温冷藏间。用一次热蒸汽融霜。一般是低温冷藏间。干式冷风机:干式冷风机:水冲霜、制冷剂热蒸汽融霜。一般为冻结水冲霜、制冷剂热蒸汽融霜。一般为冻结间、高温库。间、高温库。小型制冷机组:小型制冷机组:电热融霜。如电冰箱。电热融霜。如电冰箱。一台压缩机配多台蒸发器的热气融霜一台压缩机配多台蒸发器的热
10、气融霜 (2 2)排液)排液原因:原因:除霜前,停止向蒸发器供液,同时排掉其中的制冷除霜前,停止向蒸发器供液,同时排掉其中的制冷剂液体,以发挥除霜效果。剂液体,以发挥除霜效果。除霜时,将热蒸汽冷凝下的液体排出。除霜时,将热蒸汽冷凝下的液体排出。方案:方案:A A、引至其它冷间正在使用的蒸发器。用于小型冷库。、引至其它冷间正在使用的蒸发器。用于小型冷库。B B、至排液桶。放油、加压回高调站。用于重力及液、至排液桶。放油、加压回高调站。用于重力及液泵供液系统。泵供液系统。C C、至低压循环桶。用于液泵供液系统。、至低压循环桶。用于液泵供液系统。排液桶排液桶5 5设置高压贮液器设置高压贮液器作用:作
11、用:1 1)调节和平衡热负荷与制冷剂循环量的)调节和平衡热负荷与制冷剂循环量的 供需关系。供需关系。2 2)在高压和低压段间形成液封。防止高压气体窜)在高压和低压段间形成液封。防止高压气体窜入供液管道,破坏正常的制冷循环。入供液管道,破坏正常的制冷循环。二、制冷系统的安全保护措施二、制冷系统的安全保护措施1 1、压缩机的安全保护、压缩机的安全保护 1 1)安全保护装置)安全保护装置 高低压保护,油压、油温保护,排气温度保护,水高低压保护,油压、油温保护,排气温度保护,水套套 断水保护等。断水保护等。2 2)防湿冲程措施)防湿冲程措施 措施:对蒸发器回气进行充分的气液分离。具体为:措施:对蒸发器
12、回气进行充分的气液分离。具体为:A A、重力供液系统,在氨液分离器设液位控制器。、重力供液系统,在氨液分离器设液位控制器。B B、液泵供液系统,在低压循环桶设液位控制器。、液泵供液系统,在低压循环桶设液位控制器。C C、直流供液系统,在回气管设回气桶。、直流供液系统,在回气管设回气桶。3 3)压缩机安全启动)压缩机安全启动-设压缩机卸载启动装置。设压缩机卸载启动装置。2 2液泵的安全保护液泵的安全保护 1 1)低压循环桶正常液位控制及)低压循环桶正常液位控制及设置加压管,设置加压管,“净正吸入压头净正吸入压头”防气蚀。防气蚀。2 2)液泵装抽气管和压差控制器,)液泵装抽气管和压差控制器,防气蚀
13、。防气蚀。3 3)泵出口处设自动旁通阀和止)泵出口处设自动旁通阀和止逆阀,防止液体倒流。逆阀,防止液体倒流。1 1)设置安全阀)设置安全阀2 2)安全熔塞小型制冷系统的压力容器)安全熔塞小型制冷系统的压力容器3 3、压力容器的安全装置、压力容器的安全装置4 4、制冷装置的紧急泄液、制冷装置的紧急泄液 突发事件时(火灾、空袭)突发事件时(火灾、空袭)排放制冷剂液体排放制冷剂液体5 5设备液面的控制和显示设备液面的控制和显示液面控制为了正常的制冷循环和安全生产。液面控制为了正常的制冷循环和安全生产。如中冷器、汽液分离器、低压循环桶等。用浮球如中冷器、汽液分离器、低压循环桶等。用浮球阀或液位控制器。
14、阀或液位控制器。液面显示用液位指示器液面显示用液位指示器 1 1、供液方式供液方式 直流供液直流供液 重力供液重力供液 液泵供液液泵供液 气泵供液气泵供液三、制冷系统供液方式的确定三、制冷系统供液方式的确定直流供液直流供液重力供液重力供液液泵供液液泵供液利用冷凝压力和蒸发压力之间的压力差,利用冷凝压力和蒸发压力之间的压力差,将液态制冷剂经节流阀膨胀后直接供给将液态制冷剂经节流阀膨胀后直接供给蒸发器蒸发器。在蒸发器与节流阀之间增设一个气液分在蒸发器与节流阀之间增设一个气液分离器,使其中的液面高于冷却设备的工离器,使其中的液面高于冷却设备的工作液面,借助液柱的静压力来克服流动作液面,借助液柱的静压
15、力来克服流动阻力,使液态制冷剂流入冷却设备。阻力,使液态制冷剂流入冷却设备。借助泵的压力克服制冷剂在管道,阀门借助泵的压力克服制冷剂在管道,阀门及冷却设备中的各种流动阻力而向冷却及冷却设备中的各种流动阻力而向冷却设备强制供液设备强制供液.2 2、各供液方式的原理及特点、各供液方式的原理及特点 1 1)直流供液)直流供液直流供液特点:特点:系统简单系统简单 闪气进入蒸发器影响传热;闪气进入蒸发器影响传热;两相流体不易均匀分配到并联的蒸发器中,两相流体不易均匀分配到并联的蒸发器中,造成制冷量不足或因供液量过大使压缩机液造成制冷量不足或因供液量过大使压缩机液击;击;当冷凝温度变化或冷库负荷变化时,节
16、流当冷凝温度变化或冷库负荷变化时,节流阀需人工调节开启度阀需人工调节开启度。直流供液适用于负荷较稳定的小型制冷装置。直流供液适用于负荷较稳定的小型制冷装置。2 2)重力供液系统)重力供液系统特点:特点:能实现配液均匀;能实现配液均匀;实现汽液分离,避实现汽液分离,避免免 压缩机液击;压缩机液击;为保证足够的静液为保证足够的静液柱差柱差HH,重力桶需,重力桶需一定的安装高度,一定的安装高度,对单层冷库要加建对单层冷库要加建阁楼。阁楼。3 3)液泵供液系统)液泵供液系统特点:特点:制冷剂供液量大,流速高,传制冷剂供液量大,流速高,传热效果好;热效果好;蒸发器的供液量数倍于蒸发量,蒸发器的供液量数倍
17、于蒸发量,蒸发器面积得到充分利用,压蒸发器面积得到充分利用,压缩机吸气过热度小,提高了制缩机吸气过热度小,提高了制冷系数;冷系数;融霜装置和操作简单,易实现融霜装置和操作简单,易实现自动化;自动化;设备费、维修费、耗电量增加设备费、维修费、耗电量增加。3 3、方案选择、方案选择小型制冷装置采用直流供液;小型制冷装置采用直流供液;盐水制冰采用重力供液;(不需建阁楼,省盐水制冰采用重力供液;(不需建阁楼,省电,易管理)电,易管理)大中型冷库采用液泵供液;(热交换好,易大中型冷库采用液泵供液;(热交换好,易实现集中和自动化控制)。实现集中和自动化控制)。四、冷间冷却方式四、冷间冷却方式1 1、直接冷
18、却方式直接冷却方式 制冷剂在冷间的蒸发制冷剂在冷间的蒸发器中直接蒸发。传热效率器中直接蒸发。传热效率高,但对系统密封性要求高,但对系统密封性要求高。普遍应用。高。普遍应用。2 2、间接冷却方式间接冷却方式 由载冷剂通过冷间由载冷剂通过冷间的冷却设备冷却冷间。的冷却设备冷却冷间。传热效率低,费用大。传热效率低,费用大。目前仅盐水制冰采用。目前仅盐水制冰采用。五、制冷系统供冷方式五、制冷系统供冷方式1 1集中供冷:集中供冷:机器、设备集中设置,通过管道与各库房的冷却设备机器、设备集中设置,通过管道与各库房的冷却设备相连接。相连接。优点:优点:1 1)一套设备向不同的用冷设施同时供冷;)一套设备向不
19、同的用冷设施同时供冷;2 2)冷量可互相调剂,设备利用率高。)冷量可互相调剂,设备利用率高。缺点:建库周期长,费用高;设计、安装影响效率;库缺点:建库周期长,费用高;设计、安装影响效率;库房间相互影响。房间相互影响。2 2分散供冷分散供冷 制冷机组成套设备可直接现场安装。一套制冷机组负责制冷机组成套设备可直接现场安装。一套制冷机组负责一间库房。一间库房。优点:优点:1 1)互不干扰,控温准确;)互不干扰,控温准确;2 2)建库周期短。)建库周期短。缺点:设备利用率低。缺点:设备利用率低。六、蒸发温度回路的确定六、蒸发温度回路的确定1 1蒸发温度的确定蒸发温度的确定 蒸发温度与库温存在温差,温差
20、值蒸发温度与库温存在温差,温差值t=tt=tn n-t-te e。tt取取决于:决于:1 1)冷却设备的一次投资;)冷却设备的一次投资;tt小,投资大;小,投资大;2 2)压缩机运转费;)压缩机运转费;tt小,压缩机功率小,运转费低;小,压缩机功率小,运转费低;3 3)食品贮藏要求的相对湿度。)食品贮藏要求的相对湿度。tt大,食品干耗大。大,食品干耗大。冻结间、低温冷藏间、冰库:冻结间、低温冷藏间、冰库:t=10t=10 如鱼、肉类冻结间如鱼、肉类冻结间 t tn n=-23 t=-23 te e=-33=-33 鱼、肉类冷藏间鱼、肉类冷藏间 t tn n=-18 t=-18 te e=-28
21、=-28 贮冰间贮冰间 t tn n=-4=-4-6 t-6 te e=-15=-15 果蔬贮藏间:果蔬贮藏间:t=5t=588 2 2蒸发温度回路蒸发温度回路1 1)回路)回路 一个制冷系统若存在几个不同的蒸发温度,一个制冷系统若存在几个不同的蒸发温度,通常要用不同的压缩机来升压,用不同的节流阀通常要用不同的压缩机来升压,用不同的节流阀来降压,即不同蒸发温度的制冷剂循环的路径不来降压,即不同蒸发温度的制冷剂循环的路径不同,其路径称为同,其路径称为“回路回路”。某种蒸发温度的制冷剂所对应的回路称为这某种蒸发温度的制冷剂所对应的回路称为这种种蒸发温度的回路。蒸发温度的回路。2 2)蒸发温度的回路
22、的合并:)蒸发温度的回路的合并:为简化系统,把蒸发温度相差不大的的制冷剂共用为简化系统,把蒸发温度相差不大的的制冷剂共用一种压缩机升压。一种压缩机升压。为保证各自的蒸发温度,在蒸发压力较高的蒸发器为保证各自的蒸发温度,在蒸发压力较高的蒸发器出口处设置出口处设置气体降压阀气体降压阀。压缩机的吸气压力是蒸发温度低的蒸发器的制冷剂压缩机的吸气压力是蒸发温度低的蒸发器的制冷剂压力。所以以最低的蒸发温度命名合并后的回路。压力。所以以最低的蒸发温度命名合并后的回路。3 3蒸发温度回路的划分方案蒸发温度回路的划分方案 冷库常用的蒸发温度回路的划分方案:冷库常用的蒸发温度回路的划分方案:1 1)制冰、贮冰间的
23、制冷系统设计为同一蒸发温度回路;)制冰、贮冰间的制冷系统设计为同一蒸发温度回路;果蔬、蛋冷藏间的制冷系统设计为同一蒸发温度回果蔬、蛋冷藏间的制冷系统设计为同一蒸发温度回路;路;规模小的冻结间和冻藏间的制冷系统设计为同一蒸规模小的冻结间和冻藏间的制冷系统设计为同一蒸发温度回路。发温度回路。2 2)果蔬、蛋等的冷却和冷藏不能与制冰共用同一)果蔬、蛋等的冷却和冷藏不能与制冰共用同一蒸发温度回路。原因:蒸发温度回路。原因:果蔬冷却和冷藏对相对湿度要求高。大温差果蔬冷却和冷藏对相对湿度要求高。大温差tt使食品干耗严重;所以制冰的蒸发温度低于使食品干耗严重;所以制冰的蒸发温度低于果蔬冷却和冷藏蒸发温度。果
24、蔬冷却和冷藏蒸发温度。果蔬冷却和冷藏要求蒸发温度稳定,而制冰果蔬冷却和冷藏要求蒸发温度稳定,而制冰热负荷很不稳定。热负荷很不稳定。总调节站压缩机部分高压侧部分汽液-28压缩机部分汽液-33压缩机部分汽液-10压缩机部分汽液-15蒸发温度回路蒸发温度回路总调节站汽液-15压缩机部分高压侧部分汽液-28汽液-10压缩机部分压缩机部分汽液-33蒸发温度回路合并蒸发温度回路合并 3 3)对冷库中冷量要求少的加工车间,采用以下方)对冷库中冷量要求少的加工车间,采用以下方案:案:o合并在制冰,冷却物冷藏回路;(单级压合并在制冰,冷却物冷藏回路;(单级压缩)缩)o合并在双级压缩机的高压级回路;合并在双级压缩
25、机的高压级回路;o利用恒压阀,控制空调器蒸发温度。利用恒压阀,控制空调器蒸发温度。七制冷系统自控方案七制冷系统自控方案1 1、手动式、手动式 机器、设备、工艺流程手动控制。机器、设备、工艺流程手动控制。2 2、半自动式、半自动式o制冷系统的安全保护;制冷系统的安全保护;o局部回路的自控(液泵、冻结间、冷藏间回路);局部回路的自控(液泵、冻结间、冷藏间回路);o压缩机指令开停机,库房内的冷却设备在机房的遥压缩机指令开停机,库房内的冷却设备在机房的遥控和库温遥测;控和库温遥测;3 3、全自动式、全自动式n压缩机自动开停机和能量调节;压缩机自动开停机和能量调节;n辅助设备自控;辅助设备自控;n电脑进
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