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复叠制冷机组设计的问题

复叠制冷机组设计的问题
复叠制冷机组设计的问题

R717-R744复叠式制冷系统的热力学分析

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

R22_R23自动复叠制冷循环的特性研究_陆向阳

R22/R23自动复叠制冷循环的特性研究 陆向阳 张 华 黄 森 刘训海 (上海理工大学制冷技术研究所 200093 上海) 摘 要 通过一个两级自动复叠制冷循环系统来研究R22/R23混合工质的循环特性,在一系列合理简化的基础上讨论了其组分的充注比例和循环比例的关系,分析了循环比例的计算方法,并给出了循环系统中各点参数的计算结果和空间压焓图。 主题词 非共沸混合工质 自动复叠 充注比例 循环比例 空间压焓图 修改稿于2004年8月26日收到。陆向阳,男,26岁,硕士研究生。 1 引 言 自动复叠制冷循环(Auto -Cascade Refrigeration Cycle)采用单压缩机和混合工质制取低温环境,具有结构简单,可靠性高,寿命长等一系列优势[1] ,无疑成为-60e ~-196e 温区中小型低温制冷设备最佳的实现途径。非共沸混合工质在自动复叠循环过程中的应用有其独特性的一面[2] :自动实现各组分的分离和混合。这种特性要求严格的选择混合工质的组分和配比。 图1为一个冷柜采用的两级自动复叠制冷循环示意图,制冷剂采用R22/R23混合工质。工作原理如下:混合工质经压缩机A 压缩并排入冷凝器B,在冷 凝器中进行变温冷凝,其中R22基本上冷凝为液体,而R23基本上仍然保持气态。从冷凝器出来的气液混合物进入气液分离器C 在重力的作用下实现自动分离,富含R22的液体经气液分离器底部送至节流装置D 节流;富含R23的气体经汽液分离器的上部进入分凝器E 进一步降温,在降温过程中R23气体的纯度进一步提高,分凝器E 底部得到的冷凝液回流到气液分离器C 中。纯度较高的R23气体经蒸发冷凝器F 冷凝,冷凝液体经节流装置G 节流后在蒸发器H 中蒸发。自蒸发器H 中流出的R23气体和自节流装置D 流出的R22气液混合物汇合,依次经过换热器F,换热器E,气液分离器I 回到压缩机,完成整个循环。 A 1压缩机; B 1水冷冷凝器; C 1气液分离器; D 1节流装置; E 1分凝器; F 1蒸发冷凝器; G 1节流装置;H 1蒸发器;I 1气液分离器;J 1汇合点;K 1视液镜。 图1 两级自动复叠制冷循环示意图 2004年第6期 总第142期 低 温 工 程 C RYOGENIC S No 16 2004Sum No 1142

水冷螺杆式低温冷冻机组详解

KDSL系列水冷螺杆式低温冷冻机组是凯德利公司针对钢铁、医药、电子、化工、食品等特殊行业,根据多年工业用冷冻机组设计经验,综合国内外先进技术精心设计研发的新一代低温冷冻设备,其温度范围可在 -30℃ ~ 0℃之间任意调节,压缩机采用国际知名品牌的新型螺杆压缩机,比一般压缩机能效高出20%~30%,并获得欧美多国专利和ISO9001国际品质认证。系统零部件及电气控制元件均采用国际著名品牌,性能稳定可靠,控制系统采用PLC触摸屏控制,使操作更为简便。可根据客户需求订制各种使用工况的冷冻设备。

凯德利牌双级复叠机组是以酒精或盐水作为载冷剂的低温冷冻机机组由两台压缩机组成二元复叠式制冷系统,高温级采用R22/R404A为工质,低温级采用R23为工质,其工作过程如下: 1、高温级 R22/R404A循环系统:被压缩的R22/R404A高压制冷剂蒸汽从压缩机排出,经过油分离器,进入冷凝器,在冷凝器中通过不断流动的冷却水带走热量,凝结成高压R22/R404A液体。液态R22/R404A制冷剂由冷凝器出来后,经过干燥过滤器、电磁阀等,进入膨胀阀节流降压为低压液体。然后进入冷凝—蒸发器,在冷凝—蒸发器内吸收R23的热量,蒸发成低压蒸汽后流入压缩机中。制冷剂R22/R404A不断重复上述循环,保证了低温级 R23循环系统的正常运行。 2、低温级 R23循环系统:被压缩的R23高压制冷剂蒸汽从压缩机排出,经过油分离器与油过滤器,进入冷凝—蒸发器,在冷凝—蒸发器中通过吸收 R404A级冷量,凝结成R23高压液体。液态R23制冷剂由冷凝—蒸发器出来后,经过干燥过滤器等,进入膨胀阀节流降压为低压液体。然后进入蒸发器,在蒸发器中R23吸收载冷剂热量,汽化蒸发为低压蒸汽后流入压缩机中。制冷剂 R23不断重复上述循环,为用户提供低温载冷剂。

制冷系统设计经验

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;

23自动复叠式制冷循环-9.6-WYL

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。

三级自动复叠制冷系统的试验研究.

三级自动复叠制冷系统的试验研究< 0 引言 自动复叠循环制冷机结构紧凑,可靠性高,操作简便,在能源、军工、空间、 生物、医疗和生命科学等高科技领域内有着广泛的应用。国内外学者纷 纷对自动复叠制冷技术展开了新的研究。目前,自动复叠制冷循环呈现出新 的发展特点[2-3],对其研究主要集中在两个方面:一方面是对原有的制冷循环 流程的改进,包括采用新型换热器和高效气液分离器;另一方面则是采用新型 的制冷工质,包括二元工质和多元工质,以满足环保和制取低温的要求。 1 三级自动复叠制冷系统 针对本课题-100℃的制冷温度,选择单级压缩、两级分凝的制冷循环作为本课 题的方案,原理性方案如1所示。 图1 三级自动复叠制冷循环实际系统示意图 A- 压缩机; B-冷凝器; C-干燥过滤器; D-高温级气液分离器; E-高温级节流阀; F-分凝换热器; G-高温级蒸发冷凝器; H-中温级气液分离器; I-中温级节流阀; J-分凝换热器; K-低温级蒸发冷凝器; L-低温级节流阀; M-蒸发器; N-膨胀容器; P-汇合点; Q-汇合点; 1~30-测点 膨胀容器的作用在于降低机组停机后的平衡压力。低温、中温工质(如R14/R23)在常温下已经超过其临界温度,全部以气态形式存在,这会导致 管道内平衡压力非常高,平衡压力过高带来如下后果:制冷管路破裂的可能性 增大。压缩机启动时“油击”的几率增大。启动压力过高。分凝换热器的主要 作用两个:一是进一步提纯低温组分的纯度,另一个是实现润滑油的分离。混 合工质饱和气体的组分和温度的高低密切相关,温度越低其低温工质组分含量 越高。 2 制冷剂的选择 用于自动复叠循环的非共沸混合工质在循环过程中有其独特性的一面:自动实 现各组分的分凝、分离和混合的过程,这决定了其循环过程完全不同于用于节 能和环保目的的一般混合工质。

【免费下载】制冷机组的组成

制冷机组的组成: 压缩机、冷凝器、膨胀阀,蒸发器和控制系统等 1、制冷压缩机的作用  制冷压缩机是制冷装置中最主要的[wiki]设备[/wiki],通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送,都是借助于制冷压缩机的工作来完成的,也就是说,制冷压缩机的作用是: 1、从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。 2、提高压力,将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气,以创造在较高温度(如夏季35℃左右的气温)下冷凝的条件。 3、输送并推动制冷剂在系统内流动,完成制冷循环。 2、根据冷却介质种类的不同,冷凝器可归纳为四大类,其作用如下: ⑴水冷却式:在这类冷凝器中,制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用,也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种。 ⑵空气冷却式(又叫风冷式):在这类冷凝器中,制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流,也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。⑶水—空气冷却式:在这类冷凝器中,制冷剂同时受到水和空气的冷却,但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发,从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化[wiki]潜热[/wiki],空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少,对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。 ⑷蒸发—冷凝式:在这类冷凝器中系依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应去冷却传热间壁另一侧的制冷剂蒸汽,促使后者凝结液化。如复叠式制冷机中的蒸发—冷凝器即是。 3、膨胀阀的作用: 膨胀阀起节流降压的作用,经冷凝器冷凝后的高压制冷剂液体经过节流阀时,因受阻而使压力下降,导致部分制冷剂液体气化,同时吸收气化潜热,其本身温度也相应降低,成为低温低压的湿蒸汽,然后进入蒸发器。 4、蒸发器的作用 蒸发器也是一种热交换器,是使低压、低温制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质(空气、水、盐水或其他载冷剂)的热量,从而达到制冷的目的。

一种五级自动复叠制冷系统的初步试验研究

文章编号:0253-4339(2011)01-0028-05 DOI编码:10.3969/j.issn. 0253-4339. 2011. 01. 028 一种五级自动复叠制冷系统的初步试验研究 赵巍张海东张华 (上海理工大学制冷技术研究所上海 200093) 摘要提出了一种五级自动复叠制冷循环,根据不同的系统采用不同的制冷工质和不同的混合配比,可以获得不同的蒸发温度,分析了非共沸混合工质的组分选取原则并选取了组分,探讨了适用于自动复叠制冷系统混合工质计算的方法,根据要求选择了R22、R23、R14、R740和R728五种制冷工质作为系统循环工质,对混合工质的配比进行了模拟计算,得出了理论模拟最优配比并通过试验研究加以比较确定。 关键词热工学;自动复叠制冷;混合工质;组分选取;模拟计算;最优配比 中图分类号:TB657; TB61+5 文献标识码:A The Exploratory Research on Mixed Refrigerants of A Five-Stage Autocascade Refrigeration System Zhao Wei Zhang Haidong Zhang Hua (Institute of Refrigeration Technology ,University of Shanghai for Science and Technology , ShangHai, 200093) Abstract A five-stage Auto-cascade refrigeration cycle (ARC) is brought forward. According to the experiences that different systems with different components and proportion of mixed refrigerants can result in different evaporating temperature, the components selecting principle of non-azeotropic mixed-refrigerants is analyzed and the components are selected. The calculated methods of mixtures in ARC system is discussed. R22, R23, R14, R740 and R728 are selected as refrigerants in this system based on the requested conditions. Numerical simulation has been done to get an optimization ratio of mixture, which is validated by further comparison through the experimentation. Keywords Auto-cascade refrigeration; Mixed-refrigerants; Components selecting; Numerical simulation; Optimization ratio 自动复叠制冷系统采用非共沸混合工质,通过单台压缩机可以制取-60℃以下的低温,具有结构简单、高可靠性、长寿命等一系列的优势,并广泛应用于低温电子、低温医学、低温生物、军工、红外线探测等方面[1, 2]。一般-40~-80℃采用双级自动复叠制冷系统;-80~-120℃采用三级自动复叠制冷系统;-100~-160℃采用四级自动复叠制冷系统[3]。而制取的温度越低,系统运行的压力越高,对工质选择要求也越高,不仅要考虑其蒸发温度、凝固点温度、化学稳定性、毒性等,而且要考虑到系统运行的稳定性;本文针对为了获得液氮温区的制冷温度,选择单级压缩、四级分凝、五级复叠制冷循环作为本课题的方案,如图1所示,在进行进一步的试验研究前的首要问题就是确定混合工质的组分与配比的计算。 1 混合工质组分的选择与配比的初步模拟计算 目前,有关ARC循环的混和工质的理论方面仍处于探索阶段,其组分选择和最佳配比大多依靠试验来确定,操作成本较高。根据前期的设计经验和实验结果,结合ARC循环的特点,尝试适合本课题制冷温区的混和工质的确定方法。 1.1 混合工质组分的选择 用于ARC循环的非共沸混合工质在循环过程中有其独特性的一面:自动实现各组分的分凝、分离和混合的过程。 在选取制冷工质要结合其特点进行选择的同时考虑到碳氢化合物的可燃性以及运行压力高等因素,结合液氮温区的制冷温度,选择了符合上述要求的六种工质:R134a、R22、R23、R14、R740、R728,其中不含有碳氢化合物以及被禁用的氟利昂制冷剂,主要热物性质通过NIST模拟以及coolpack软件查得如表1所示。 适用于系统的混合工质存在两种组合:R134a/ R23/R14/R740/R728,R22/R23/R14/R740/R728。这 收稿日期:2010年4月21日 28

氨二氧化碳复叠制冷系统的优越性

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

自然复叠系统与低温制冷_韩润虎

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/a92092749.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

高低温试验箱复叠式制冷系统的故障判断

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

7.5HP制冷机组设计计算

7.5HP制冷机组设计计算

30HP制冷机组设计计算 3.制冷机组技术参数的计算 该试验箱所需最低制冷温度为-65℃,蒸发器、冷凝蒸发器的传热温差都取为5℃,水冷凝器的传热温差取为7℃,即蒸发温度=-70℃。 冷凝器用水冷,环境温度取为32℃,冷凝温度Tk=40℃ 3.1中间温度的确定: 中间温度即复叠制冷机组冷凝蒸发器的平均温度,其表征高温级工质蒸发温度和低温级工质冷凝温度的大小。中间温度的选取直接影响高温级和低温级部分的效率,也直接关系到整个复叠机组的制冷效率。中间温度的确定应根据制冷系数最大和各个压缩机压力比大致相等的原则。前者对能量利用最经济,后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高。按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度,根据迈勒普拉萨特公司,低温复叠机组的中间温度(低温段冷凝温度):T m=(T c*T e)0.5-0.5ΔT+0.125ΔT2/(T c*T e)0.5 其中,ΔT-冷凝蒸发器传热温差,K; T c-冷凝温度,K; T e-蒸发温度,K; 所以:T m=(203*313)0.5-0.5*8+0.125*82/(203*313)0.5=-24℃. 选择高温级蒸发温度为-25℃,低温级的冷凝温度取为-20℃。

R23:蒸发温度:-70℃;冷凝温度:-20℃;吸气温度-30℃,过热度40℃R404a:蒸发温度:-25℃;冷凝温度:40℃;吸气温度-15℃,过热度10℃ 3.2 制冷系统制冷量计算 3.2.1 R23单位制冷量q0=h1-h4 在-70℃时,蒸发压力为0.194MPa,h1=330.62 KJ/kg;

-20℃时,冷凝压力为1.4015 MPa,h4=h3=168.76 KJ/kg; q0=330.62 KJ/kg-168.76 KJ/kg=161.86 KJ/kg。 查得-30℃,0.194 MPa条件下,质量体积v1=0.14419 m3/kg,h1a=358.33 KJ/kg 单位容积制冷量q v = q0 / v1 = 161.86 / 0.14419 m3/kg = 1122.55KJ/m3 R23的冷凝热负荷: Q k=q k*q m 本机组要求制冷量为15kw,则: 质量流量q m=Q/(h1-h4)=15kw/161.86 KJ/kg=0.0927kg/s 单位冷凝热负荷:q k=h2a-h3 h2a=398.94 KJ/kg(40℃,1.4015 MPa) q k=h2a-h3=398.94 KJ/kg-168.76 KJ/kg=230.18 KJ/kg R23冷凝热负荷: Q k= q k* q m =230.18 KJ/kg *0.0927kg/s=21.34kw 由1到1a过热过程中, Q回热=(h1a-h1)*q m =(358.33-330.62)KJ/kg * 0.0927kg/s=2.57kw 所以,需要高温级压缩机提供的冷量为: Q冷凝=21.34-2.57=18.77kw R23的logP-h图上查的,P1=0.194Mpa,由P1=0.194Mpa的延长线与t1= -30℃的等温线的交点即为压缩机吸入状态1a的状态,此时熵值S1=1.847 KJ/kg,压缩机出口状态由1a的等熵线与P3=P2=1.4015 MPa的交点得出。h2=423.54 KJ/kg。

(完整版)氟利昂制冷机组原理

氟利昂制冷机组原理? 一、氟利昂的特性: 氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、[wiki]爆炸[/wiki]和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大,可适用于高温、中温和低温制冷机,以适应不同制冷温度的要求。 氟利昂对水的溶解度小,制冷装置中进入水分后会产生酸性物质,并容易造成低温系统的“冰堵”,堵塞节流阀或管道。另外避免氟利昂与天然橡胶起作用,其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 常用的氟利昂制冷剂有R12、R22、R502及R1341a,由于其他型号的制冷剂现在已经停用或禁用。在此不做说明。 氟利昂12(CF2CL2,R12):是氟利昂制冷剂中应用较多的一种,主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能,冷藏压力较低,采用风冷或自然冷凝压力约0.8-1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29℃,属中温制冷剂,用于中、小型活塞式压缩机可获得-70℃的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。 氟利昂22(CHF2CL,R22):是氟利昂制冷剂中应用较多的一种,主要以家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8℃,通常冷凝压力不超过1.6MPa。R22不燃、不爆,使用中比氨安全可靠。R22的单位容积比R12约高60%,其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用R134a来代替。 氟利昂502(R502):R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能,更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃,正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大,但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置,其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。 氟利昂134a(C2H2F4,R134a):是一种较新型的制冷剂,其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似,不会破坏空气中的臭氧层,是近年来鼓吹的环保冷媒,但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。 氟利昂与水的关系:氟利昂和水几乎完全相互不溶解,对水分的溶解度极小。从低温侧进入装置的水分呈水蒸气状态,它和氟利昂蒸气一起被压缩而进入冷凝器,再冷凝成液态水,水以液滴壮混于氟利昂液体中,在膨胀阀处因低温而冻结成冰,堵塞[wiki]阀门[/wiki],使制冷装置不能正常工作。水分还能使氟利昂发生水解而产生酸,使制冷系统内发生“镀铜”现象。 氟利昂与润滑油的关系:一般是易溶于冷冻油的,但在高温时,氟利昂就会从冷冻油内分解出来。所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器,保持在一定的温度来防止氟里昂的溶解。 二、制冷机组的组成: 压缩机、冷凝器、膨胀阀,蒸发器和控制系统等 1、制冷压缩机的作用 制冷压缩机是制冷装置中最主要的[wiki]设备[/wiki],通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送,都是借助于制冷压缩机的工作来完成的,也就是说,制冷压缩机的作用是: 1、从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。

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