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    制冷機制造原理及發展史

    發布日期:2024-02-19 內容來源于:http://www.pjtps.com/

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    制冷機(refrigerating machine) 將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉移給環境介質從而獲得冷量的機器。從較低溫度物體轉移的熱量習慣上稱為冷量。制冷機內參與熱力過程變化(能量轉換和熱量轉移)的工質稱為制冷劑。制冷的溫度范圍通常在120K以上,120K以下屬深低溫技術范圍。制冷機廣泛應用于工農業生產和日常生活中。 [1]

    發展史

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    制冷機
    1834年,英國的雅可比·珀金斯試制成功人力轉動的用乙醚為工質的可以連續工作的制冷機。1844年,美國的J.戈里試制了用空氣為工質的制冷機,用在醫院中制冰和冷卻空氣。1872~1874年,D.貝爾和C.von林德分別在美國和德國發明了氨壓縮機,并制成了氨蒸氣壓縮式制冷機,這是現代壓縮式制冷機的發端。19世紀50年代,法國的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水為工質的吸收式制冷機和氨水吸收式制冷機。1910年出現了蒸汽噴射式制冷機。1930年出現了氟利昂制冷劑,促進了壓縮式制冷機的迅速發展。1945年,美國研制成功溴化銀吸收式制冷機。

    原理

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    壓縮式制冷機。依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現制冷循環,按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(以液壓蒸發制冷為基礎,制冷劑要發生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷機(以高壓氣體膨脹制冷為基礎,制冷劑始終處于氣體狀態)兩種,現代制冷機以蒸氣壓縮式制冷機應用最廣。②吸收式制冷機。依靠吸收器-發生器組(熱化學壓縮器)的作用完成制冷循環,又可分為氨水吸收式、溴化鋰吸收式和吸收擴散式3種。③蒸汽噴射式制冷機。依靠蒸汽噴射器(噴射式壓縮器)的作用完成制冷循環。④半導體制冷器。利用半導體的熱-電效應制取冷量。
    制冷機的主要性能指標有工作溫度(對蒸氣壓縮式制冷機為蒸發溫度和冷凝溫度,對氣體壓縮式制冷機和半導體制冷器為被冷物體的溫度和冷卻介質的溫度),制冷量(制冷機單位時間內從被冷卻物體移去的熱量)、功率或耗熱量、制冷系數(衡量壓縮式制冷機經濟性的指標,指消耗單位功所能得到的冷量)以及熱力系數(衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經濟性的指標,指消耗單位熱量所能得到的冷量)等。 [2]

    種類

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    制冷機可分為:壓縮式制冷機、吸收式制冷機、蒸汽噴射式制冷機,半導體制冷。其中蒸汽壓縮式制冷機(活塞式、回轉式、螺桿式、離心式)、吸收式制冷機和蒸汽噴射式制冷機應用較為廣泛。我國除少數大冷量和特殊用途的冷凍機外,一般用途的活塞式、離心式、螺桿式、渦旋式 、溴化鋰吸收式、蒸汽噴射式制冷機,以及冷凍、冷藏、低溫試驗等設備都能自己制造。
    各種類型制冷機主要特點如下:
    1.壓縮制冷
    壓縮式制冷機
    1)螺桿式制冷機:結構簡單、易損件少、使用壽命長、單級壓縮比高,在大中型制冷量范圍內有取代活塞式的趨勢。
    2)活塞式制冷機:技術發展比較成熟,效率高,使用溫度范圍廣,可制成大中小型各種規格產品,是各種制冷機中應用最廣的機種。
    3)離心式制冷機:利用高速旋轉的葉輪使制冷劑氣體獲得動能,然后通過擴壓器提高其壓力并冷卻液化,節流而制冷。具有結構緊湊,單機制冷量大,可進行能量調節等特點。用于空調的機器多采用R11、R12制冷劑。
    2.吸收制冷
    利用吸收劑對制冷劑的吸附作用使制冷劑蒸發而制冷。常用的有氨——水吸收式制冷機和溴化鋰——水吸收式制冷機,用熱源作為動力,消耗電力少,運轉平穩,易損件少,能量調節范圍大,是一種新發展起來的制冷機品種。 [3]

    容量變化

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    制冷機容量應該與庫房的熱負荷相匹配。這點可以通過合理的配機和利用能量調節裝置等方法達到。當然,最主要是要有比較好的冷庫安裝節能措施。如果庫房的熱負荷不變,而壓縮機的容量大時,就會使系統蒸發溫度降低,或使壓縮機倒霉,這是很不好調整的制冷系統,制冷裝置穩定性也差。反之,如果制冷機容量減小時,由于機器未能及時吸回蒸發器內形成的制冷劑氣體,又會使蒸發器溫度升高、庫房降溫困難。
    當庫房熱負荷及制冷機容量不變時,如蒸發器蒸發管內表面有油膜或管外表面有霜層,也會影響冷卻效果,庫房降溫困難。蒸發溫度較設計要求過高或過低都是不正確的,過高不能滿足食品加工工藝要求,過低使制冷機的能量指標與運轉經濟性變壞。具體表現如下:
    ①蒸發溫度降低,使制冷機制冷量減少,這是由于蒸發器內的氣體比容增大,單位容積制冷量減少,因而,制冷機每小時循環的制冷劑質量液減少;
    ②蒸發溫度降低,壓縮每公斤氣體所消耗的功能增加。

    節能方法

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    離心式制冷機節能方法 1.制冷機節能原則:提高蒸發溫度,降低冷凝溫度。在滿足設備安全和生產需求的前提下,盡量提高蒸發溫度和降低冷凝溫度。為此加大了冷卻塔的改造,以保證冷卻水效能。
    2.防止和減少管道結垢以提高冷凝器和蒸發器的換熱效率補充水如果水處理做的不好,碳酸氫鈣碳酸氫鎂受熱產生的碳酸鈣碳酸鎂會沉積在管道上。使導熱性能下降,影響冷凝器和蒸發器的換熱效率,并使設備運行電費大幅度上升。此時除了采用水處理技術外,還可以利用管道定期自動清洗設備進行管道清洗。
    3.調整制冷機設備合理的運行負載
    在保證設備安全運行的情況下,制冷主機運行在70%-80%負載比運行在100%負載時,單位冷量的功耗更小。運用此方式開機要結合水泵、冷卻塔的運行情況綜合考慮。
    4.采用制冷機變頻裝置,調節離心制冷機壓縮機的轉速低壓的冷媒經過離心機后,壓力升高。離心機的轉速越大,壓力升得越高。在實際運行中,設備大多是在非滿負荷運行。固定轉速的離心機在設備小負荷運行時,造成能源浪費。而變頻離心制冷機可以依據負荷的變化,自動調節壓縮機轉速,節能空間比較大。

    日常維護

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    1、加油
    1)當油位低于視鏡1/4時,應及時補充潤滑油
    2)將加油管一端連接壓縮機進氣端的加油閥,微開加油閥,利用系統中的壓力將加油管內的空氣排出,另一端插入油桶內
    3)適當關小系統制冷劑供液閥,并調整吸氣低壓報警設置,以免因壓力過低而停車
    4)當吸氣壓力低于大氣壓時,打開加油閥,油會自動進入壓縮機內
    5)當油位超過視鏡5/6時,應停止加油操作:先關加油閥,再打開系統供液閥,恢復正常
    2、補充制冷劑
    1)當判斷系統缺液時,應及時給系統加氟
    2)將加氟管一端與系統加氟口相連,另一端與氟瓶相連,通過加氟軟管趕出管內的空氣
    3)先打開氟瓶的閥門,確認無泄漏后再開加氟口處的閥門
    4)R23系統應將瓶口朝上,而R404A系統應將瓶口朝下,以保證迅速加氟
    5)加氟結束時,應先關閉氟瓶的閥門,再關加氟口的閥門
    6)制冷劑添加一次不可過多,以免排氣壓力過高。如一次添加不足,可重復進行
    7)判斷系統液位正常的依據是,R23系統為停車均壓后的壓力值在6~8bar之間,R404A系統運行中冷凝器的液位在視鏡的1/5~2/5處
    3、放空氣
    1)當系統壓力明顯高于相應溫度下的飽和壓力時,應考慮放空氣
    2)由于空氣只集中在高壓部分,所以應通過冷凝器的排空閥操作
    3)高溫系統應在停車時進行,低溫系統最好在運行時進行
    4)具體操作要精心,絲堵不要開啟過大,也不要遠離現場
    5)空氣操作應分幾次進行,不可一次放氣太多,以免放出過量的制冷劑 [4]

    腐蝕保護

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