大连理工大学
硕士学位论文
二氧化碳和氨复叠制冷的分析与研究
姓名：张术学
申请学位级别：硕士
专业：动力工程
指导教师：徐士鸣
20090601
C O2在冷库制冷系统的应用 辽宁石油化工大学汤玉鹏一、C O2作为制冷剂的发展历史 在19世纪末至20世纪30年代前，C O2（R744），氨（R717），S O2（R764），氯甲烷（R40）等曾被广泛应用。 1850年，最初是由美国人A l e x a n d e r T w i n i n g提出在蒸汽压缩系统中采用C O2作为制冷剂，并获英国专利[1]。 1867年，T h a d d e u s S C L o w e首次成功使用C O2应用于商业机，获得了英国专利。于1869年制造了一台制冰机。 1882年，C a r l v o n L i n d e为德国埃森的F K r u p p公司设计和开发了采用C O2 作为工质的制冷机。 1884年，WR a y d t设计的C O2压缩制冰系统获得了英国15475号专利。澳大利亚的J Ha r r i s o n设计了一台用于制冷的C O2装置获得了英国1890号专利。 1886年，德国人F r a n z Wi n d h a u s e n设计的C O2压缩机获得了英国专利。英国的J&E Ha l公司收购了该专利，将其改进后于1890年开始投入生产。 19世纪90年代美国开始将C O2应用于制冷。 1897年K r o e s c h e l B r o s锅炉公司在芝加哥成立了分公司，生产C O2压缩机。 1919年前后，C O2制冷压缩机才被广泛应用在舒适性空调中。 1920年，在教堂的空调系统中得到应用。 1925年，干冰循环用于空气调节。 1927年，在办公室的空调系统中得到使用。 1930年，在住宅的空调系统中得到使用，后来又被用于各种商业建筑和公共设施的空调制冷系统。 C O2制冷曾经达到很辉煌的程度。据统计，1900年全世界范围内的356艘船舶中，37%用空气循环制冷机，37%用氨吸收式制冷机，25%使用C O2蒸气压缩式制冷机。发展到1930年，80%的船舶采用C O2制冷机，其余的20%则用氨制冷机。由于当时的技术水平比较差，C O2较低的临界温度（31.1℃）和较高的临界压力(7.37MP a)，使得C O2系统的效率较低。加上其冷凝器的冷却介质多采用温度较低的地下水或海水，基本属于亚临界循环。当水温较高时（如热带海洋上行驶的轮船其冷却水的温度可接近30℃），其制冷效率会更加下降。所以C O2制冷技术并没有进一步开发运用于汽车空调、热泵等。
R744-R717复叠式制冷系统的热力学分析 摘要：本文对R744-R717复叠式制冷系统的热力学特性进行了分析，目的是优化该系统的设计和工艺参数。本文中考虑的设计和工艺参数包括（1）高温氨循环中的冷凝温度、过冷度、蒸发温度和过热度；（2）复叠式换热器中的换热温差；（3）低温二氧化碳循环中的蒸发温度、过热度、冷凝温度和过冷度。基于过冷度、过热度、蒸发温度、冷凝温度和复叠式换热器中的温差建立了多线性的数学表达式，旨在得到最大的COP值，同时，得到了最优化的高温循环蒸发温度和R717与R744的质量流量的比率。 关键词：制冷系统；压缩系统；复叠式系统；氨；二氧化碳；R744；计算；性能；优化1.引言 两级式复叠式制冷系统（见图1）适合于工业应用，尤其适合于食物冷冻间蒸发温度在-30℃—-50℃的超市制冷工业。在此系统中，两个单独的制冷系统由复叠式冷凝器连接在一起。复叠式制冷系统的高温级制冷剂可以由氨（R717）、丙烷（R290）、丙烯（R1270）、乙醇或者R404A来充当。相反，二氧化碳被用于低温级循环。氨是一种易得的自然工质，但是由于其可燃性和毒性，限制了它的应用。丙烷、丙烯和乙醇的缺点是他们具有高度的可燃性。乙醇的蒸发和冷凝压力均低于环境压力，这会导致气体泄露进系统内部。然而，毒性和可燃性所带来的风险可以通过选取合适的用于超市和厂区的高温循环温度将这些风险降到最低。二氧化碳的缺点是当临界温度在31℃时，它的压力就高达7.4MPa，这为管道的设计带来了难度。因此，将二氧化碳用于低温级循环是经济可行的。 传统的直接膨胀低温制冷系统在冷凝器和蒸发器之间存在大的压差，这直接导致压缩机的压缩效率和容积效率的下降。另外，全球变暖所带来的一系列问题促使超市所有者必须采取环保的，能提供更低温度的制冷系统。因此，自然工质在超市制冷工业中的应用引起了大家的注意，尤其是以二氧化碳为低温级循环制冷剂的复叠式制冷系统最为被大家看好。例如，新西兰的奥克兰市将二氧化碳-丙烯复叠式制冷系统用于低温储存食品，虽然复叠式式制冷系统的最初安装费用要比传统R404A的单循环制冷系统高10%，但是这与复叠式系统运行中所带来的经济效益和环境效益相比是微不足道的。很重要的一点是，复叠式制冷系统能够大幅度的降低高温循环段的压缩机排气温度，因而可以增加热效率。同时，如果换热器的尺寸
氨双级与二氧化碳压缩制冷系统 NH３双级＋CO２压缩制冷系统中CO２是作为载冷剂向设计冷库、食品冷冻等人工环境输送冷量。与CO２／NH３复叠式不同，NH３双级＋CO２系统在CO２循环过程中无压缩机，CO２工质只是作为载冷剂在内部流动，由CO２循环水泵或者自然循环提供动力即可。 CO２载冷剂在循环中进行相变换热，与一般的载冷剂相比可以大大减少流量，并且在低温下仍然具有较大传热系数和较小的运动黏度。该制冷系统相比于普通的NH３双级压缩制冷系统可以大大减少NH３的充注量，并且用CO２代替NH３向外界供冷，使得氨制冷系统可以远离公共场所和人群密集的区域。 NH３双级＋CO２制冷系统热力循环过程即由一个NH３双级制冷循环和一个CO２载冷剂的循环组成，NH３双级＋CO２制冷系统一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环压焓图，内部制冷工质为NHCO２／NH３复叠式系统与NH３双级＋CO２系统在原理上有着根本不同,CO２／NH３复叠式系统的为两个不同工质的制冷循环，即使蒸发冷凝器中的热量传递无任何外界损耗，两种工质仍然存在６℃左右的换热温差，这使得该系统的COＰ偏小；NH ３双级＋CO２系统的制冷工质为氣，在一个大气压下其蒸发温度为239.56Ｋ（-33.59Ｃ），若要获得更低的蒸发温度，则蒸发器内形成负压，容易造成空气渗入使制冷剂变质的现象，这就限制了该系统的最低蒸发温度；NH３双级＋CO２系统的蒸发冷凝器存在６℃左右的换热温差，在相同的供冷温度下，会要求比CO２／NH３复叠式系统更低的蒸发温度，使得系统COＰ的下降。 上海冰函制冷科技有限公司（简称冰函制冷）位于中国第一大城市上海，集中美德技术为一体的合资企业。德国工业化进程已日趋完善，工业4.0也已经进入中德合作新时代，冰函制冷拥有国际上最先进的低温传热科研技术和德国工业的实践印证。冰函制冷将会以优秀的研发团队、完善的管理团队和无微不至的售后服务体系为中国工业4.0做出贡献。冰函制冷研发中心依托于德国工程院和德国马普研究院，联合研发了适合中国现阶段工业发展的低温传热介质（简称冰函载冷剂），现有产品30余种，可满足-150-350C的工况使用，产品无任何腐蚀，低温粘度小、高温性能稳定、比热大、安全环保，适用于医药、化工、食品等工业生产和冷库间接制冷等工艺的载冷需求。
近期论坛高质量文章不多，人气下降明显，版主积极性明显下降。本人正在进行硕士毕设论文阶段， 目前随着写作的进展，特分享一些里面的经验内容供各位看官评论，希望能尽一份力，为我们的论坛。由于之后本人不再从事本行业，7年来本人经验由论坛来，如今经过思索提炼正在草拟论文，想尽量 把相关精彩之处都借助论文这个方式写出来，写到精彩之处不由得想与论坛各位坛友分享。 （1）知识和经验二者之间的关系。本人毕业后从事制冷设计工作7年，校内时书本上学的各个关键理论好比一个个知识点，而实践经验相当于线。随着毕业后时间的推移，往往各个知 识点会逐渐遗忘，相信记忆再好的人，如果毕业2年内不搞相关工作，最后也仅剩下印象， 甚至忘的精光，因为没有实践经验支撑的理论早晚是会被遗忘的。而随着相关工作的进行， 在实践中，你会发现在研发设计，试验甚至失败中印证了课本上所学的一个个内容，于是 重新捡起来，回归课本、经过思考，才能真正被消化。久而久之，各个关键参数和公式算 法通过实践这条线连成串，经过自己大脑的联想、列举、归纳又横向交织成网，相互验证， 也就形成自己的一套理论体系，很难遗忘了。 （2）（2）蒸发、冷凝温度的确定。有很多人在论坛上问过我蒸发温度和冷凝温度是如何限定的，与环温的关系又是怎样的。很多从事了多年维修的师傅由经验反推理论，常常关注蒸 发、冷凝温度，根据表测得的参数去反推进行系统设计，这其实是错误的。制冷系统的蒸 发温度和冷凝温度是根据热源和热汇温度确定的，而不是相反。而热源、热汇的温度并不 是人为规定的，热源是由被冷却物质所需要的温度决定的，热汇是由放热端所处的环境温 度（冷却水温度）决定的。而我们所能做的，就是根据以上条件设计制冷系统，即根据允 许的换热面积和氟、水、空气侧状况匹配经济性温差进而求得蒸发、冷凝温度。由于很多 种热源、热汇温度下又存在关联或相似性区间，所以我们又把各个热源热汇划分出区间进 行归纳，方便不同区间相关配件的选配，如T1、T2、T3等工况。这里举个例子就是由卡 诺定理，理论上制冷系统的制冷系数为： Snap1.jpg(2.37 KB, 下载次数: 112) 可以看出低温热源温度越高，高温热汇和低温热源温差越小，制冷系数越大。某些厂家为 了提高制冷系数，随意改变工况或为了使蒸发、冷凝温度更接近热源、热汇温度，不惜成 本的成倍加大换热面积从而减小换热温差，这也就是目前小压缩机配大换热器的例子比比 皆是的原因。需要说明的是，确定热源、热汇温度后综合考虑经济性温差进而合理的匹配 换热面积才符合我们科学设计的原则。 （3）压缩机汽缸容积与系统制冷量的关系。在给定的制冷系统里，很多参数都是随着工况变化的，很多人问我设计的根源是什么，从哪出发。这就要首先找到一个不变量。对于一台已有的制冷压缩机来说，在制冷系统中，理论输气量Vh为定值，它也是我们确定工况后进行系统设计的出发点。 Snap1.jpg(2.58 KB, 下载次数: 36) 其中n为压缩机电机转速，对于50Hz的两极电动机来说，转数在2830rpm，i指压缩机汽缸数，Vp为 汽缸容积。具个例子，已知某汽缸标称容积为7.4cc的转子压缩机在T1工况下（To=7.2℃、过热11K;
空气调节用制冷技术习题 绪论 1. 什么是制冷？ 2. 人工制冷的方法都有哪些？空气调节领域最常用的两种制冷方法是什么？ 3. 什么液体汽化制冷？ 第一章 蒸气压缩制冷的热力学原理 1. 蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？ 2. 在图示有液体过冷，又有回汽过热的制冷循环中，写出各热力设备名称、其 中发生的热力过程及制冷剂在各热力设备前后所处的状态（温度、压力、物态） 压缩机 1 2 3 4 （ ） （ ） （ ） 绝热压缩 高温高压过热气体 3. 制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的？ 4. 试画出单级蒸气压缩式制冷理论循环的lg p -h 图，并说明图中各过程线的含 义。 5. 已知R22的压力为0.1MPa ，温度为10℃。求该状态下R22的比焓、比熵和 比体积。 6. 已知工质R134a 参数值如下表所示，请查找lg p -h 图填入未知项。 7. 什么单位容积制冷能力、跨临界循环 8. 有一个单级蒸气压缩式制冷系统，高温热源温度为30℃，低温热源温度为 -15℃，分别采用R22和R717为制冷剂，试求其工作时理论循环的性能指标。 9. 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环有何区别？试说明针对这些区别 应如何改善理论循环。 10. 什么是回热循环？它对制冷循环有何影响？ 11. 某空调用制冷系统，制冷剂为氨，所需制冷量为48kW ，空调用冷水温度
tc=10℃，冷却水温度tw=32℃，试进行制冷剂的热力计算。计算中取蒸发器端部传热温差δt0=5 ℃，冷凝器端部传热温差δtk=8 ℃，节流前制冷剂液体过冷度δtsc=5 ℃，吸气管路有害过热度δtsh=5 ℃，压缩机容积效率ηv =0.8，指示效率ηi=0.8。 12.在同一T-S图上绘出理想循环(逆卡诺循环)与理论循环的循环过程，比较两 种循环，指出理论循环有哪些损失（在图中用阴影面积表示）。针对这些损失，说明如何改善蒸汽压缩制冷的理论循环。 13.活塞式压缩机，制冷量为1120kw，各状态点参数如下：h1=1780kJ/kg，ν 1=0.25m3/kg，h2=1950kJ/kg，h4=650kJ/kg，计算q0、qk、qv、wc、Mr、φk、Pth、εth。 14.液体过冷对循环各性能参数有何影响？ 15.如何确定双级压缩制冷循环的最佳中间压力？ 16.什么叫中间完全冷却、中间不完全冷却？ 17.什么是复叠式制冷循环？为什么要采用复叠式制冷循环？ 18.制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁? 19.压缩机吸气管道中的热交换和压力损失对制冷循环有何影响？ 20.请说明制冷剂的单位质量制冷能力q0和单位容积制冷能力q v的关系；在相同的工作条件下，不同制冷剂的q0与q v是否相同，为什么？ 21.热泵循环的供热系数μ与制冷循环的制冷系数ε有何区别，二者之间有无关系？ 22.某R22制冷循环，其蒸发温度为0℃，冷凝温度为35℃，膨胀阀前的液体温度为30℃，压缩机吸入干饱和蒸汽，试计算该理论循环的制冷系数εth及制冷效率ηR。 23.将一级节流、中间不完全冷却的双级压缩制冷循环表示在lgp-h和T-s图上，并推导该循环的理论制冷系数εth的计算公式。 24.在图1-27所示的R22一级节流、中间不完全冷却双级压缩式制冷循环中，其冷凝温度为35℃，蒸发温度为-38℃，膨胀阀2前的液体温度为30℃，膨胀阀1前的液体温度为0℃，低压级压缩机的吸气过热度为5℃。 （1）请画出如图所示制冷系统的压焓图。 （2）请问中间压力取多少较为适宜？ （3）欲获得10Rt（冷吨，1Rt≈3.86kW）的制冷量，请问：高、低压级压缩机的实际输气量各为多少m3/s？
二氧化碳制冷技术 二氧化碳具有高密度和低粘度，其流动损失小、传热效果良好，并且通过对传热作用的强化，可以弥补其循环不高的缺点。同时二氧化碳环境表现优良、费用低易获取、稳定性好、有利于减小装置体积。最重要的是，其安全无毒，不可燃，这一点比R290具有明显的优势。 当然，采用二氧化碳为制冷剂也有缺点，二氧化碳高的临界压力和低的临界温度也给它做制冷剂带来了许多难题。无论亚临界循环还是跨临界循环，二氧化碳制冷系统的运行压力都将高于传统的制冷空调系统，这必然会给系统及部件的设计带来许多新的要求。同时现阶段还存在二氧化碳制冷系统的效率相对较低的问题。 目前二氧化碳的研究和应用主要集中于三个方面： 一方面是汽车空调领域，由于制冷剂排放量大，对环境的危害也大，必须尽早采用对环境无危害的制冷剂； 第二方面是热泵热水器，二氧化碳在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移，有利于将热水加热到一个更高的温度； 第三方面是考虑到二氧化碳良好的低温流动性能和换热特性，采用它作为复叠制冷循环低温级制冷剂。
在复叠式制冷系统中，二氧化碳循环在亚临界条件下运行。此时二氧化碳用作低压级制冷剂，高压级用NH3作制冷剂。与其它低压制冷剂相比，即使处在低温，二氧化碳的粘度也非常小，传热性能良好，因为利用潜热，其制冷能力相当大。 目前，欧洲在超市中已建立了几个这种用二氧化碳作低温制冷剂的复叠式制冷系统，运行情况表明技术上是可行的，这种系统还适用于低温冷冻干燥过程。 当前关于R22制冷剂的替代国际上主要有两种技术方案： 一种是以北欧国家和韩国为代表，其主张采用天然工质作为替代物，如纯工质R290、R1270、R744、R600a、R600、R717等，以及HCs类的混合物； 另一种是以美国和日本为代表的采用HFCs作为替代物，如美国联合信号公司的非共沸混合物R410A、杜邦公司和I.C.I公司的混合物R407C，以及R32和R152a等，这些制冷剂的ODP均为0，能够达到保护臭氧层的目的，但是会产生温室效应。 目前看来，二氧化碳在国内市场的前景，还有点像“雾里看花”，就像王立群所言，他们都了解它的好，但真正用的少。国内空调行业暂时看不到二氧化碳发展的影子，其在国内冷冻冷藏市场也才刚刚迈步，但在热
双级压缩式制冷循环 2．5两级压缩及复叠式制冷原理 2．5．1采用两级压缩的原因 单级压缩在选用合适的制冷剂时，其蒸发温度只能达到-25～-35℃，原因是压缩比0 p p k 不能再提高了。因为： （1）↑↓ ↓→ ↓→00p p p T k o ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0 p p k 压缩机排气温度↑(↑=↑RT pv )↑v →吸气量↓ 例如：当蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃时，单级氨压缩机排气温度可达160℃以上。必须作如下限制： ① 单级氨压缩机排气温度＜140℃ ② 单级氟压缩机（R12）排气温度＜100℃ ③ 单级氟压缩机（R22）排气温度＜115℃ （3） ↑→0 p p k 偏离理想等熵压缩机过程的程度↑→压缩机效率↓ 我国规定：R717： 0p p k ≤8 R12、R22：0 p p k ≤10 （P38表2-3） 要获得-30～-65℃的蒸发温度，又要符合合适的压缩比，则需要两级压缩制冷。 2．5．2两级压缩制冷循环 1．两级压缩制冷循环的类型 k m p p p p 压缩 压缩 （中间冷却器冷却后）→→→0201 总压缩比02 01p p p p k m ?= 每一级压缩比≤8～10以下 可分为???一级节流两级节流 ? ??中间不完全冷却中间完全冷却 * 两级节流：冷凝压力k p 节流到m p 中间压力，再节流到蒸发压力0p
* * 两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。 ①中间完全冷却——低压级排气温度 （过热蒸汽） ②中间不完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽） 被冷却降低了温度， 2．一级节流中间完全冷却循环 这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所采用。Array如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却 3 器吸热，使中间冷却器中来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体 从图（b）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液 体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。另一个循环1—2—3
氨/二氧化碳复叠制冷系统的优越性 CO2制冷剂 CO2属于天然工质，常温下是一种无色、无味的气体。作为制冷工质，CO2具有许多优势。首先，从环境保护的角度讲，CO2的ODP为0，GWP为1，远远小于CFCs和HFCs的，并且在实际中所用的CO2大多为化工副产品，用CO2作制冷剂等于延迟了这些废气的排放，这对环境是有利的。因此，CO2是一种环境友好型工质。其次，从工质的热物理性质来看，CO2与制冷循环和设备相适应。这主要表现在：①CO2的蒸发潜热大，单位容制冷量高(0℃时达到22．6MJ／m)，约为传统制冷剂的5～8倍。②CO2的运动黏度小，并且在低温时也非常小。③导热系数高，液体密度和蒸气密度的比值小，节流后各回路间制冷剂能够分配得比较均匀。CO2这些优良的流动和传热性能，可显著缩小压缩机和系统的尺寸，使整个系统非常紧凑。另外，CO2化学稳定，无毒无害，不可燃，高温下也不会分解出有毒气体，并且CO2价格便宜，容易获取，具有优良的经济性。 NH3制冷剂 NH3与CO2同属于天然工质，其在制冷工业中的使用直至今日已达120年之久。NH3作为制冷剂的优点可以归纳为：①对环境友
好，0DP=0，GWP=0。②具有优良的热力学性质，其单位容积制冷 量较传统的氟利昂制冷剂大，0℃时达到4360 kJ／，这就意味着获得相同冷量的氨制冷系统可以采用较小尺寸的压缩机和换热器，功率消耗也较小。③价格便宜，容易检漏。NH3 制冷剂的最大不足之处是具有中等程度的毒性并且可燃。但由于氨 有强烈的刺激性气味，当空气中浓度达5×10时就能闻到。因此，一旦有微小泄漏就会被及时发现，并且这一浓度远低于氨的着火浓度。另外，氨比空气轻，很容易上升从建筑物顶部逸出室外，氨溶 于水，能很快被水吸收，这一性质可用来消除空气中的氨蒸气，大 大减少事故的发生率。100多年的历史经验表明，氨的事故率是很 低的。其次，氨和普通润滑油不相溶，这给氨制冷机的润滑带来了 困难。蒸发器须采用满液式蒸发器，导致NH的充注量增加。为了解决这一问题，目前已研制出能溶于氨的合成润滑油。 NH3／CO2复叠式制冷系统热力性能分析 NH3/CO2复叠式制冷循环的性能系数C0P与冷凝温度、蒸发温度以及中间温度有关。所谓中间温度是指高温级的蒸发温度和低 温级的冷凝温度，即蒸发冷凝器的平均温度。若低温级的冷凝温度 降低，则低温级的性能系数增大，而高温级的性能系数减小。目前，国内所进行的关于NH3/CO2复叠式制冷系统的热力学模拟计算表明：在同一冷凝温度和蒸发温度下，复叠式两级低温制冷系统存在一个
制冷与低温技术原理
自复叠式制冷循环
自复叠制冷系统是种采用多元混合工质的制冷系统， 它使用单台压缩机，通过自行分离、多级复叠的方法， 在高沸点组分和低沸点组分之间实现了复叠，达到了制 取低温的目的。自复叠的基本流程： 自复叠循环 系统中的制冷剂为R22和R23 它实质上是混合制冷剂的多级分凝循环。自复叠系统最基本的流程是采用非共沸二元混合物 制冷剂一级分凝循环。 气液两相制冷剂从冷凝器进入气液分离器后，高沸点 组分节流产生冷量冷却低沸点组分至饱和或过冷状态，而 后低沸点制冷剂节流并在蒸发器内蒸发。在现有自复叠系统中，高沸点组分通常采用R600a ，R134a ，R22和NH 3，等，低沸点组分通常采用R23，R744和R14等。
自复叠制冷方式的特点 (1) 采用单台压缩机工作, 可靠性高, 造价低, 系统简单, 控制方便。 (2) 蒸发与冷凝过程温度有一定的滑移, 使冷却介质及被冷却介质的温度变化容易与制冷剂的冷凝温度和蒸发温度同步, 减小了传热温差, 提高了制冷循环的效率。 (3) 低温端没有压缩机等运动部件, 使其振动很小, 结构简单紧凑。 (4) 高沸点组分在较高温度形成液体经节流回到低压通道, 避免了其在低温下有固相析出, 堵塞节流元件, 进一步提高了系统的可靠性, 也使得下一级换热器负荷减少, 可以减少循环中高沸点组分在低温段带来流动损失和回热损失。 (5) 采用混合物工质, 可以使节流运行压力大大降低。 (6) 由于混合物工质热物性的特点, 使其具有优于其他低温制冷器的许多优点, 在80K 以上的温区都具有较高的热效率。
高低温试验箱复叠式制冷系统的故障判断 1复叠式制冷机组的快速故障判断 1.1 复叠式制冷循环 工业生产和科学实验要求的-60℃～-100℃的低温环境，一般通过复叠式制冷机组实现。图l所示为采用R404A和R23的复叠式制冷系统示意图。它由两个单级压缩系统组成，高温级采用R404A，低温级采用R23为制冷剂，高温级制取了冷量供低温制冷循环冷凝用。可见，复叠式制冷系统是由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及许多的设备附件所组成的相互联系而又相互影响的两套的复杂系统。因此，一旦制冷设备出现了故障．不应把注意力仅仅集中在某一个局部或某一级上，而是要对整个系统进行全面检查和综合分析。这就需要实践经验的积累和理论的指导。通过长期实践的总结，摸索出不少检查故障的经验，归纳成复叠式制冷机组的“一看、二听、三摸”快速检修基本方法。 1.2“一看、二听、三摸”的内容 1.2.1一看 就是看压力表和温度表的指示值，看润滑油量看蒸发器与吸气管的结霜情况。 在风冷机组中，高温级高压表指示值为：10~14bar；低压表指示值为：0.5～lbar。低温级高压表指示值为：10～14bar；低压表指示值为；0.8～-0.8bar。在水冷机组中，高温级高压表指示值为：8～12bar；低压表指示值为：0.8～0.5bar。低温级高压表指示值为：lO～14bar；低压表指示值为：0.8~0.5bar。看压缩机曲轴箱内的润滑油应处在油面指示值所规定的范围内波动。 压缩机组的回霜：高低温试验箱工作室内温度在0℃左右时，高级压缩机组的回霜以回到压缩机迸气截止阀时为正常；当温度箱工作室内温度降到-25℃左右时，低级压缩机组的回霜以回到压缩机进气截止阀时为正常，如有差异表明氟利昂注入量少。 高低温试验箱工作室内降温速度，若降温速度比平时正常运转时有显著的减慢则属不正常现象。高温级膨胀阀，从进液口到出液口，中间有明显的霜分界线为正常；分界线在进液口处膨胀阀有堵塞，要对膨胀阀的过滤器进行清洗。 低温级膨胀阀，从进液口到出液口，无中间霜分界线，但霜颗粒细白为正常，霜颗粒粗大为不正常。管路上的尘土，尘土灰白色为正常，尘土中有黑色区，说明有漏油漏气点，要进行维修。视液镜，油箱内液体为白色，说明氟利昂注 入量少，影响降温速度，有少量气泡和无气泡为正常。 1.2.2 二听 是听反映压缩机组的运行情况和反常现象，听压缩机运行的噪音情况，昕膨胀阀的喷流声。冷系统启动和正常运转时，系统发出各种声音，我们可以根据声音的不同，发现系统的故障。 1)在压缩机运转时，可以根据运行声音大小，判断压缩机的负荷大小，冷却是否正常。声音不正常时，及时停机减少故障。 2)在气缸头可以听到阀片的轻微“滴滴”的敲击声和轻微且均匀的“嚓嚓”的摩擦声为正常。 3)“通通”是压缩机液击声，即有大量制冷剂的湿蒸汽或冷冻油进入汽缸，对压缩机害处最大。 4)“嗒嗒”是压缩机内部金属撞击声。压缩机的敲击声从气缸里传出，原因主要有： (1)活塞撞击阀板； (2)活塞销与连杆小头或活塞销座之间的间隙增大； (3)阀片断裂后落在气缸中。 压缩机敲击声从曲轴箱传出有四种可能性。 (1)连杆大头轴瓦与曲轴销之间的配合间隙囚磨损而过大。 (2)前后主轴承与主轴颈之间的配合因磨损而过大。 (3)连杆螺钉螺母松动。 (4)油泵齿轮磨损后有松动。 听膨胀阀内制冷剂流动声，正常时是连续而轻微的“咝咝”声，不连续声音有强有马弓有跳动说明制冷剂量少；没有声音膨胀阀堵死，堵死后停机用开水浇阀，1~2分钟后发出爆发的“咝咝”声为冰堵，制冷剂中有水；没有声音为脏堵或膨胀阀已经坏。 1.2.3 三摸
自然复叠系统与低温制冷 韩润虎 (美国通用信号实验设备公司上海代表处 上海200233) 摘要 自然复叠制冷系统采用混合工质,用一个普通压缩机实现了-150℃甚至更低的温度。与以往采用三级复叠制冷系统的-150℃低温冰箱相比,采用自然复叠系统的低温冰箱减少了两个压缩机及相应的油分离器、干燥过滤器等附件,并使控制系统大为简化,从而提高了系统的整体可靠性。本文将详细介绍自然复叠制冷系统的原理和应用。关键词 自然复叠系统 复叠系统 混合工质 制冷 低温 Autocascade System and Low Temperature Refrigeration Abstract Autocascade refrigeration s ystems are able to make-150℃or even lower temperature with multi-refrigerants and a common https://www.doczj.com/doc/5913208332.html,pared with the similar freezers ever used em-ploying a3-stage cascade systems,-150℃freezers employing autocascade systems cut down two compressors and the related oil separators and drierstrainers,and therefore s implify the control sys-tems and i mprove the reliability of the whole systems.Detailed introduction of the autocascade sys-tems and its application is given in the paper. 一 引言 通常,为了制取-70℃以下的低温,人们选用两级复叠(Cascade)制冷系统(图1 -a)。两级复叠制冷系统将第一级的蒸发器与第二级的冷凝器“复叠”在一起,使第二级的低温制冷剂在-35℃左右冷凝,在-80℃左右蒸发,以获得-80℃左右的温度。同理,人们曾采用三级复叠系统(图1 -b)制取-120℃以下的低温。从理论上讲,可以不断复叠下去,达到人们需要的任意低温。但随着复叠级数的增加,系统的复杂性成倍增加,而效率却在迅速下降。 自然复叠(Autocascade)制冷系统巧妙地利用了多级复叠的制冷原理,用一个普通压缩机在一个系统内实现了-150℃甚至更低温度的制冷,使多级复叠制冷系统大为简化。自然复叠制冷系统也叫多工质制冷系统(MFS,Multi-Refrigerants Sysytem),是本世纪70年代提出的,80年代末美国REVC O公司据此原理研制成功-140℃和-150℃的低温冰箱,并于90年代初投放市场。我国的一些科研单位、大学和医院陆续进口了这种低温冰箱。由于我国的制冷专业教课书等至今未见有关自然复叠制冷系统的系统介绍,影响了自然复叠制冷系统在我国的开发和应用,而RE VCO公司的技术和工艺受到专利保护,因而给这种“采用一个压缩机的-150℃低温冰箱”笼罩了神秘的面纱。 · 59 · 4/1999 制冷学报
北大荒宝泉岭农牧发展有限公司白羽鸡屠宰项目 技 术 方 案 书 编制单位：烟台冰轮股份有限公司 编制日期：2013年9月
一、方案设计依据 ........................................ 错误!未定义书签。 1、建设规模：...................................... 错误!未定义书签。 2、室外设计参数（参考黑龙江鹤岗市）................ 错误!未定义书签。 3、设计依据........................................ 错误!未定义书签。 二、制冷系统方案设计说明 ................................ 错误!未定义书签。 1、制冷负荷........................................ 错误!未定义书签。 2、系统划分：...................................... 错误!未定义书签。 3、CO2制冷系统选型说明............................. 错误!未定义书签。 1）、CO2系统介绍 ................................ 错误!未定义书签。 2）、1～5#冷藏库二氧化碳载冷系统（含冰鲜间） .... 错误!未定义书签。 3）3～6#速冻间二氧化碳复叠系统 ................. 错误!未定义书签。 4）隧道式单冻机二氧化碳复叠系统 ................ 错误!未定义书签。 5）智能冷却设备二氧化碳复叠系统 ................ 错误!未定义书签。 6）、二氧化碳复叠、载冷系统末端蒸发器 ........... 错误!未定义书签。 7）、二氧化碳系统的安全 ......................... 错误!未定义书签。 8）、二氧化碳系统配置 ........................... 错误!未定义书签。 4、NH3制冷系统选型说明............................. 错误!未定义书签。 1）、CO2复叠、载冷系统高温级主机 ................ 错误!未定义书签。 2）、车间空调氨系统 ............................. 错误!未定义书签。 3）、预冷水氨系统 ............................... 错误!未定义书签。 3）、氨系统其它辅机 ............................. 错误!未定义书签。 4）、氨系统配置 ................................. 错误!未定义书签。 三、电气系统方案设计说明 ................................ 错误!未定义书签。 1.方案设计依据..................................... 错误!未定义书签。 2.方案设计内容..................................... 错误!未定义书签。 3.电源要求......................................... 错误!未定义书签。 4.设备安装......................................... 错误!未定义书签。 5.线路敷设......................................... 错误!未定义书签。 6、方案设计概述.................................... 错误!未定义书签。 7、自动控制系统.................................... 错误!未定义书签。