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第二章制冷系统方案设计1PPT课件冷库容量计算冷库耗冷量计算制冷设备选型设备安装连接制冷系统方案确定§2.1概述2PPT课件制冷系统方案设计的原则（1）满足食品冷加工工艺要求；（2）系统要运行可靠，操作管理方便，有安全保障；（3）系统应优先采用新设备、新工艺及新技术；（4）要考虑经济性。制冷系统方案确定3PPT课件制冷方案设计的内容（1）供液系统（2）蒸发冷却系统（4）融霜系统（3）压缩冷凝系统4PPT课件氨制冷系统氟利昂制冷系统单级压缩制冷系统双级压缩制冷系统按制冷剂不同按压缩级数不同氨系统循环动画.swf5PPT课件§2.2制冷系统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。1、单级压缩制冷系统蒸发器→压缩机→冷凝器→节流阀→蒸发器6PPT课件2、双级压缩系统为获得－20℃～－40℃以下的低温，采用双级压缩系统。要求：氨制冷系统压比≤8，最低蒸发温度＝-25℃；氟利昂制冷系统压比≤10；蒸发温度＝-37℃7PPT课件8PPT课件氨泵供液的双级压缩制冷循环9PPT课件3．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、高压贮液桶，经高压调节站分配。10PPT课件单、双级综合制冷系统流程11PPT课件冷库制冷系统原理图12PPT课件§2.3制冷系统方案设计一、提高制冷效率的基本措施1、润滑油的分离与回收1）润滑油的作用：润滑、降温、密封、提供动力。2）回收润滑油的原因：①积存于设备、管道中，占用工作容积；②与污物杂质结合为胶状物，堵塞管道、阀门；③附在热交换器壁面，使传热恶化；④压缩机需要润滑油。13PPT课件I）分离①在压缩机和冷凝器之间设置油分离器使大部分油被分离；②在冷凝器出液管设液油分离器；③在贮液器、中冷器、低压循环桶、汽液分离器、蒸发器的底部设置放油管道。（氨比油轻，油下沉）。II）回收经集油器升温、降压，除去氨气，再经油处理设备再生处理（抽除氨气、过滤油污、蒸发水分）。3）方法14PPT课件4）油分离器（1）作用：分离制冷剂中携带的润滑油（2）类型：过滤式油分离器类型洗涤式离心式填料式15PPT课件①洗涤式油分离器方法：排气减速、改变流动方向、在液氨中冷却洗涤。效率不高，已少用。（3）结构及工作原理16PPT课件②离心式油分离器17PPT课件③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18PPT课件19PPT课件2．不凝气体的分离系统含O2、N2、Cl2、水汽和其它碳氢化合物不凝气体。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。危害：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。方法：设置空气分离器（冷凝、回收不凝气体中的制冷剂）。放空气管从冷凝器的下部出口处和顶部及贮液器的顶部引出接至空气分离器。空气比氨气重；空气比氨液轻。20PPT课件空气分离器结构原理图21PPT课件空气分离器22PPT课件3、高压制冷剂液体的过冷作用：避免冷凝器后的供液管出现闪气；减少节流后的闪气，提高单位容积制冷量。方法：设置中间冷却器。如图示。23PPT课件融霜方法人工扫霜热蒸气融霜水冲霜电热融霜24PPT课件4、蒸发器的除霜和排液（1）除霜作用：减少蒸发器传热热阻。措施：①人工扫霜；简单、库温波动小、无融霜滴水。②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，造成冷间地坪结冰。③制冷剂热蒸汽融霜；、④电热融霜；简单，初投资少，耗电量大。25PPT课件搁架式排管及墙、顶排管：用人工扫霜＋制冷剂热蒸汽融霜。隔8～10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。干式冷风机：水冲霜、制冷剂热蒸汽融霜。一般为冻结间、高温库。小型制冷机组：电热融霜。如电冰箱。26PPT课件一台压缩机配多台蒸发器的热气融霜27PPT课件（2）排液原因：①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。②除霜时，将热蒸汽冷凝下的液体排出。方案：A、引至其它冷间正在使用的蒸发器。用于小型冷库。B、至排液桶。放油、加压回高调站。用于重力及液泵供液系统。C、至低压循环桶。用于液泵供液系统。28PPT课件排液桶29PPT课件5．设置高压贮液器作用：1）调节和平衡热负荷与制冷剂循环量的供需关系。2）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。30PPT课件二、制冷系统的安全保护措施1、压缩机的安全保护1）安全保护装置高低压保护，油压、油温保护，排气温度保护，水套断水保护等。2）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：A、重力供液系统，在氨液分离器设液位控制器。B、液泵供液系统，在低压循环桶设液位控制器。C、直流供液系统，在回气管设回气桶。3）压缩机安全启动---设压缩机卸载启动装置。31PPT课件2．液泵的安全保护1）低压循环桶正常液位控制及设置加压管，“净正吸入压头”防气蚀。2）液泵装抽气管和压差控制器，防气蚀。3）泵出口处设自动旁通阀和止逆阀，防止液体倒流。32PPT课件1）设置安全阀2）安全熔塞－小型制冷系统的压力容器3、压力容器的安全装置4、制冷装置的紧急泄液突发事件时（火灾、空袭）排放制冷剂液体33PPT课件5．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。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。液面显示－用液位指示器34PPT课件1、供液方式直流供液重力供液液泵供液气泵供液三、制冷系统供液方式的确定35PPT课件直流供液重力供液液泵供液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蒸发器。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作液面，借助液柱的静压力来克服流动阻力，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，阀门及冷却设备中的各种流动阻力而向冷却设备强制供液.36PPT课件2、各供液方式的原理及特点1）直流供液37PPT课件直流供液特点：①系统简单②闪气进入蒸发器影响传热；③两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击；④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。直流供液适用于负荷较稳定的小型制冷装置。38PPT课件2）重力供液系统特点：①能实现配液均匀；②实现汽液分离，避免压缩机液击；③为保证足够的静液柱差ΔH，重力桶需一定的安装高度，对单层冷库要加建阁楼。39PPT课件3）液泵供液系统特点：①制冷剂供液量大，流速高，传热效果好；②蒸发器的供液量数倍于蒸发量，蒸发器面积得到充分利用，压缩机吸气过热度小，提高了制冷系数；③融霜装置和操作简单，易实现自动化；④设备费、维修费、耗电量增加。40PPT课件3、方案选择•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，省电，易管理）•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）。41PPT课件四、冷间冷却方式1、直接冷却方式制冷剂在冷间的蒸发器中直接蒸发。传热效率高，但对系统密封性要求高。普遍应用。42PPT课件2、间接冷却方式由载冷剂通过冷间的冷却设备冷却冷间。传热效率低，费用大。目前仅盐水制冰采用。43PPT课件五、制冷系统供冷方式1．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相连接。优点：1）一套设备向不同的用冷设施同时供冷；2）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；库房间相互影响。44PPT课件2．分散供冷制冷机组成套设备可直接现场安装。一套制冷机组负责一间库房。优点：1）互不干扰，控温准确；2）建库周期短。缺点：设备利用率低。45PPT课件六、蒸发温度回路的确定1．蒸发温度的确定蒸发温度与库温存在温差，温差值Δt=tn-te。Δt取决于：1）冷却设备的一次投资；Δt小，投资大；2）压缩机运转费；Δt小，压缩机功率小，运转费低；3）食品贮藏要求的相对湿度。Δt大，食品干耗大。冻结间、低温冷藏间、冰库：Δt=10℃如鱼、肉类冻结间tn=-23℃te=-33℃鱼、肉类冷藏间tn=-18℃te=-28℃贮冰间tn=-4～-6℃te=-15℃果蔬贮藏间：Δt=5～8℃46PPT课件2．蒸发温度回路1）回路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“回路”。某种蒸发温度的制冷剂所对应的回路称为这种蒸发温度的回路。47PPT课件2）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出口处设置气体降压阀。压缩机的吸气压力是蒸发温度低的蒸发器的制冷剂压力。所以以最低的蒸发温度命名合并后的回路。48PPT课件3．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）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路；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。49PPT课件2）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：①果蔬冷却和冷藏对相对湿度要求高。大温差Δt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。②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。50PPT课件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51PPT课件总调节站汽液-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52PPT课件3）对冷库中冷量要求少的加工车间，采用以下方案：合并在制冰，冷却物冷藏回路；（单级压缩）合并在双级压缩机的高压级回路；利用恒压阀，控制空调器蒸发温度。53PPT课件七．制冷系统自控方案1、手动式机器、设备、工艺流程手动控制。2、半自动式制冷系统的安全保护；局部回路的自控（液泵、冻结间、冷藏间回路）；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；54PPT课件3、全自动式压缩机自动开停机和能量调节；辅助设备自控；电脑进行最佳工况调节；冷加工工艺调节；库房管理自控。我国冷库多采用半自动式。55PPT课件§2.4制冷机器、设备的配置方案冷库制冷系统分为：压缩机部分、高压侧部分、低压侧部分、独立部分。一．压缩机部分1．范围：压缩机入口～油分离器入口。2．组成:压缩机、吸排气管道、中冷器1）单级压缩机的配置形式设检修阀一台压缩机设反抽阀；（维修冷凝器时，抽除其中的制冷剂气体）吸入管设切换阀，切换不同的温度回路。56PPT课件单级压缩机的配置57PPT课件2）双级压缩机单机双级压缩机组：节省初投资、占地面积制冷效率高，便于操作管理。单级机配组形式：可合理的配置高低压输配比，工况更佳；在冬季，低温库的库温可由单级机实现；对冻结间，进货预冷时，先采用单级机，实现节能。58PPT课件配组式双级压缩机59PPT课件单机双级压缩机60PPT课件3）单、双级压缩机综合系统（普遍）单、双级压缩机不同回路相互切换。两台双级机可同时承担-28℃和-33℃回路，或分别负责。单级机同时承担-15℃和-28℃回路，或分别负责，冬季-28℃温度可用单级机实现。61PPT课件单、双级压缩机综合系统62PPT课件二、高压侧部分范围：从油分离器入口～节流阀前。组成：油分离器，冷凝器、贮液器，总调节站一）冷凝器的配置有水冷式，空冷式，蒸发式（风机冷却），淋水式（自然冷却）冷凝器1．空冷式冷凝器的配置用于小型氟制冷，与压缩机组装成机组。不需要管道设置。2．水冷式冷凝器的配置立式、卧式。63PPT课件水冷式冷凝器的配置64PPT课件3、蒸发式特点：压损大，并联时易发生排液桶不畅。（上进下出）4、淋水式（下进上出）65PPT课件蒸发式冷凝器66PPT课件蒸发式、淋水式冷凝器的配置67