冷库及制冷工艺设计_第3章之3 制冷压缩机和辅助设备选型计算

第五节氟利昂系统机器设备选型计算第五节氟利昂系统机器设备选型计算一、氟利昂制冷系统的特点㈠回热循环，设回热器。㈡与油相溶。从设备布置,供液方式,管道设计等方面采取回油措施。㈢不溶于水。须设干燥器，以防冰塞。㈣氟双级压缩循环采用一级节流、中间不完全冷却、节流前液体过冷、带回热的循环。㈤直接膨胀供液，液泵供液。㈥氟渗透力强，密封性要求高。用氟专用阀门。二、压缩机的选型计算㈠选型原则⒈氟压机容量＝机械负荷×运行时间系数运行时间系数－－查表３－２８。不设备用机。⒉压力比＞10，用双级；压力比≤10，用单级。⒊工作条件不得超过厂家规定的允许条件，见表３－２９和表３－３０。⒋各台机制冷量宜大小搭配。⒌辅助设备应与压机制冷量匹配。⒍对于５～100吨小冷库运行时间可用12～16h/day。二、压缩机的选型计算㈡工作参数的确定⒈蒸发温度与氨系统相同。⒉冷凝温度◆卧式和组合式：tl比冷却水进出口平均温度高７℃。◆风冷式：tl比进风温度高10℃～15℃。◆蒸发式：tl比夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度高10℃～15℃。⒊蒸发器出口气体温度用热力膨胀阀时，比蒸发温度高３℃～８℃。⒋压缩机吸气温度单级：不超过15℃；双级：低压级——比t0高30~40℃高压级——不超过15℃⒌节流阀前液体过冷温度的确定单级:在回热器或直接蒸发式热交换器中过冷，一般过冷度取5℃。双级：两次过冷，中冷器出液温度比中间温度高５℃～７℃；在气液热交换器中再过冷５℃。㈢氟利昂压缩机选型计算⒈单级氟压机的选型计算与氨压机相同。输气系数，查图３－１２和３－１３。单位容积制冷量，查表3-32和表3-33。开启式—表3-34；半封闭式—表3-35或查性能曲线；Ｓ系列半封闭式—表3-36或查性能曲线。qvcjqvqQQq地地地标标标注：对于半封闭式和全封密式压缩机，∵先经电机，vxi增大。∴只能按性能曲线来选型。㈢氟利昂压缩机选型计算⒉双级氟压机的选型计算参照氨机选型方法：由高、低压级理论排气量或性能曲线来选型。中间温度的确定氨机不同，采用图解法。步骤如下：⑴任选４～６个中间温度。ζ＝１／３时，可在5～-10℃内选用。⑵根据各个中间温度和热平衡原理求Gg和Gd之比α1，用式（3-34）。7957435'()'()'dgdgdGGGGhhGhhGhGhGh39147gdGhhGhh22244ggpgpgpddpdpdpGVGV⑶根据各个中间温度，查图3-12,13得高、低压机的输气系数。⑷用输气系数及ζ，求出Gg和Gd之比α2，用式(3-35)。⑸作坐标图。绘出t中间－α1曲线和t中间－α2曲线，两者交点所对应t中间即为所求的t中间。见图3-15。三、冷凝器选型计算㈠冷凝器热负荷计算l—查图3-19。㈡冷凝器冷却面积计算由冷却面积Ｆl来选型。所选冷凝器冷却面积≥Fl1000ljsljlQQPQQllAQFq㈢水冷式卧式冷凝器冷却水用量计算㈣风冷式冷凝器的风量计算V风＝3600Aω或风量＝压机功率×（18～26m3/min·kW）33.6(/)1000lQVmhCt水＝四、蒸发器选型计算介绍壳管式蒸发器的选型。蒸发器传热面积计算：式（３－４１）。由传热面积Ｆ来选型。qqmAQQFKtq所选蒸发器冷却面积≥F五、辅助设备的选型计算㈠贮液器的选型计算■当采用卧式壳管式的冷凝器及采用冷风机的冷间用热力膨胀阀供液时，可不另设贮液器。■如采用排管或采用蒸发式、空冷式冷凝器时，应设贮液器。■贮液器容积计算：由贮液器容积ＶＺＦ来选型。0.7ZFGV㈡油分离器一般由机组配带，不用另选。如需选择，按直径大小选型，直径计算用式(3-43)。台数：一机一台。型式：干式（带滤网）。㈢中冷器选型计算（中间不完全冷却）由直径和盘管冷却面积来选型。冷却面积和直径的计算用式(3—44)～式(3～46)等。㈣干燥器选型按管道公称直径进行选配。设在冷凝器与节流阀之间，其两侧设控制阀门，以便更换之。0.0188pVD㈤过滤器选型按接管公称直径选用。结构型式见后页㈥回热式热交换器的选型三种型式：⒈供液管和吸汽管绑或焊在一起。用于小型系统。⒉套管式。其长度按表３－４５中选用。⒊盘管式。按传热面积大小来选型。传热面积的计算用式(3—48)～(3—49)。㈦热力膨胀阀选型●型式内平衡式外平衡式用于压力损失超过表3-46的数值或装有分液器的蒸发器。●选型方法：根据设计工况的制冷量大小进行选型。但要注意：带分液器的蒸发器注意：⒈把膨胀阀的制冷量换算成设计工况的制冷量再选用。然后进行不同蒸发温度对制冷量的修正。修正系数见表3-49。⒉再进行不同阀前后压差对制冷量的修正。阀前后压差的计算：ΔP=Pt－ΔPl－ΔP2－ΔP3－ΔP4－Pz（Pa）压差修正系数见表３－５０。⒊所选的热力膨胀阀的容量要大于蒸发器冷负荷。冷负荷较稳定时，加大20%～30%;冷负荷波动较大时，加大70%～80%。思考：如果已知一台蒸发器在设计工况下的制冷量Qq，请问何如为它选配一个热力膨胀阀？？？？作业：某R22空调装置，制冷量Q0＝14kW，蒸发温度t0＝5℃，冷凝温度tk＝40℃，蒸发器分六路供液，供液管内径di＝13mm，供液管长度l=30m，蒸发器安装在贮液器上方，高度差H＝6m，试问应选配什么型号的膨胀阀？㈧热电膨胀阀简介是一种新型膨胀阀，结构如图→它是由感温元件和阀体两部分组成，用电来控制阀孔开度，调节制冷剂流量，而电流的大小则由制冷剂蒸气的温度通过热敏电阻来控制。热力膨胀阀存在的问题：调节品质不高、调节系统无法实施计算机控制、工作温度范围窄、温包传感慢引起反应迟后和调节波动，特别在低温装置中，调节振荡比较突出。控制原理图：蒸发器出口处制冷剂蒸气温度↑，热敏电阻阻值↓，电流增大↑，双金属片变形加剧，阀芯↑，阀孔开度增大，制冷剂流量↑。特点：调节迅速，结构简单，安装方便，蒸发器内的压力降对阀的控制特性不产生影响，而且可以始终保持制冷剂蒸气过热度为0℃的控制特性，使蒸发器的面积得到充分利用。但阀的加工制造精度要求较高。目前仅用于某些小型制冷装置。（九）其它型式电子膨胀阀电磁式膨胀阀●图a（见后页）。通电前—全开。通电后—柱塞被吸上→阀开度变小。阀开度大小：取决于线圈上的电压（或电流）。∴改变电压调节流量。见图b。特点：结构简单，动作响应快，但工作时需一直供电。●另一种电磁式膨胀阀：内置节流孔，通电开，线圈入施加固定周期的电压脉冲。阀交替打开和关闭。脉宽大，流量大；脉宽小，流量小。会产生压力波动。电动式膨胀阀用电动机驱动（四相永磁式步进电动机），分为：★直动型—电机直接驱动阀杆，见下图。★减速型—电机通过减速齿轮驱动阀杆。阀针移动距离由输入的脉冲次数来决定，脉冲信号可以控制电机正、反方向转动，从而改变阀的开度。直动型电动式减速型电子膨胀阀优点：⑴流量调节不受冷凝压力变化的影响。⑵对阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。⑷动作快、准，避免振荡。⑸将蒸发器出口过热度控制到最小。⑹在运行温度范围内，可有相同的过热度设定值。⑺可根据实际情况决定调节规律。⑻具有自适应控制。控制器本身能够在各种工况下找出相应的过热度最佳值，作为控制的期望值，并实现控制。⑼可扩展其他功能：最高工作压力（ＭＯＰ）控制、制冷温度控制、显示和报警等。⑽还允许流动方向可逆。（十）毛细管的选择⒈实测法⒉图解法⒊计算法⒋类比法⒌统计法在工况变化时，毛细管只能使流量有微小变化。确定毛细管的内径和长度，方法有：⒈实测法实测法是将几台经过实测和证实符合设计要求工况工作的制冷系统作为样机，拆除该机的毛细管作为标准品，作为被测毛细管的测定依据。⑴液体流量测定法如图：→在钢瓶内盛的液体（酒精、水或四氯化碳）用空气压缩机加压，在气体流量控制阀的控制下，瓶内的压力保持在表压力1MPa，每分钟通过毛细管的液体是，就是该毛细管的流量。⑵气体流量测定①方法一：一般用压缩机为排气动力，进行氮气(空气)流量测定。在压缩机吸、排气侧连接低压、高压阀门和压力表，低压阀门处于全开状态，把毛细管一端焊在干燥过滤器出口上，另一端暂不焊入蒸发器。压缩机启动运行后，氮气或空气从低压阀门吸入，直到低压吸入压力与大气压力相等时，高压表指示压力应稳定在1～2MPa的数值上。如高压超过，说明流量过小，可截去一段毛细管，边截边试，直到压力值合适为止。如压力过低，说明流量过大，要更换长一些的毛细管或加大毛细管的阻力，如增加毛细管盘成小圈的圈数等。②方法二：如下图将被测毛细管两端分别与减压器和气体流量计相连，若在毛细管入口压力相同时，流量计的读数与先用标准毛细管测试的读数相同，则被测毛细管合格。⑵气体流量测定③压差法：如图在被测毛细管与稳压罐之间串接两支并联的、流量相同的基准毛细管，被测毛细管另端通大气。在并联的两支基准毛细管两端各连接一个精度较高的压力表，显示基准管两端的压差Δp。由于基准管和毛细管的阻力损失之和等于稳压罐与大气压力之差，所以，当被测毛细管的阻力大（或小）时，基准管两端的压差Δp就小（或大）。若对相同的稳压罐压力，基准管两端的压差值，在基准管后分别连接被测管和标准毛细管时相同，则被测毛细管合格。⑵气体流量测定⒉图解法线图之一：在进口温度为46.1℃，蒸发压力p0小于或等于临界压力时，制冷剂R12、R22的毛细管初步选择线图。例如当R12装置Q0＝233W，Ga＝7kg/h时，即可在图中找到A、B、C三点，得到三种长度和内径的毛细管：从三种规格中选取一种。对一定输气量的压缩机，当蒸发温度和冷凝温度一定时，使用R134a时的容积流量仅为R12的容积流量的80％，因此使用R134a时的毛细管阻力比R12时要大，对相同管径的毛细管要加长约10％～20％。⒉图解法线图之二：基本长度×修正系数⒉图解法线图之三：图A是内径di=1.625mm、长度L＝2030mm的标准毛细管在专门的试验装置中试验而得到的毛细管进口状态（压力p1和过冷度Δtg或干度x）与通流量qma的关系图。当采用其它尺寸的毛细管时，首先应计算毛细管的相对流量系数φ，φ=qm/qma。求得φ值后即可利用图B找到相应的毛细管的内径di及长度L的数值。⒊计算法公式一：Δp—毛细管进、出口之间压力差，Pa；Re—雷诺数；L—毛细管长度，m；ω—制冷剂流速，m/s；ρ—制冷剂密度，kg/m3；d—毛细管内径，m。公式二：G—制冷剂流量（g/s）;0.252Re0.1582pdL0.5712.715.44(/)GpLd⒋类比法所谓类比法即是参考比较成熟的同类产品进行类比来选择新产品所需要的毛细管的几何尺寸。根据制冷原理的热力计算可知，制冷量Q0＝qmq0，对于两台制冷剂和工况相同而制冷量不同的空调器，由于两者的q0相同，则有当毛细管长度一定时，流量qm又与毛细管的流通截面A成正比，即于是：011022mmQqQq01110222mmQqAQqA022211011mmQqAAAQq在Q01、A1、Q02或qm1、A1、qm2已知的情况下，即可根据此式求出所需毛细管的截面积A2。⒌统计法根据多数厂家长期的实践经验数据选用毛细管。见下表：应该指出，由于毛细管内的流动过程复杂，而且毛细管的实际内径与名义内径之微小偏差对毛细管的长度影响较大，因而无论是通过图解法或类比法求得的毛细管尺寸和根数，都要经过在实际装置中的运行试验，经校验和修正后，才能获得毛细管的最佳尺寸。第三章总结不同制冷循环方案的比较氨单、双级压缩机选型压机电动机功率校核计算氨制冷系统辅助设计选型氟单、双级压缩机选型氟系统其它设备选型电子膨胀阀介绍毛细管选择