CO2压缩机技术及应用源自冰轮

1、1会计学CO2压缩机技术及应用源自冰轮压缩机技术及应用源自冰轮CO2作制冷工质的特点CO2 是自然工质（ODP=0， GWP=1）良好的安全性，无毒，不可燃蒸发潜热较大，单位容积制冷量高优良的流动和传热特性充注量少，轴功率消耗低良好的化学稳定性，相关材料化学反应少 操作压力较高 临界点处在较低的温度下：31.1 （88.0F） CO2比空气重,封闭空间内,产生的混合气体足以令人窒息。 TLV安全极限：NH3为25ppm而CO2为5000ppm (0.5%)CO2、NH3等压焓图比较CO2压焓图制冷剂名称制冷剂名称R744R744R717R717R134aR134aR22R22消耗臭氧潜值（消耗

2、臭氧潜值（ODPODP）0 00 00 00.0550.055全球变暖潜值（全球变暖潜值（GWPGWP）1 10 01300130071007100临界点临界点温度温度()()31.131.1133.0133.0101.7101.7112.0112.0压力（压力（MPaMPa）7.3727.37211.4211.424.0554.0554.1134.113凝固点（凝固点（）-56.55-56.55-77.7-77.7- -160-160标准沸点（标准沸点（）-78.4-78.4-33.3-33.3-26.2-26.2-40.8-40.800饱和压力（饱和压力（MPaMPa）3.493.490.

3、4290.4290.2930.2930.500.50单位容积制冷量（单位容积制冷量（kJ/mkJ/m3 3） 2260022600438443842860286043444344相对价格相对价格0.10.10.20.23-53-51 1CO2与常用制冷剂的比较 牛牛文库文档分享 CO2在制冷空调领域的应用范围 冷 冻-30 55 热 泵 65 95 作为载冷剂 传递能量5-30CO2的应用范围烟台冰轮股份有限公司产品开发部螺杆型谱制冷制冷开启单级开启单级内容积比可调内容积比可调RCV内容积比可调内容积比可调RCU开启单机双级开启单机双级RCC低压级低压级RCL高压压缩机高压压缩机RCH半封半封

4、RSH半封单机双级半封单机双级RSC空压机空压机单级单级ACS单机双级低压单机双级低压ACL 单机双级中压单机双级中压ACM增压机增压机AHC干式干式OFC工艺工艺喷油喷油OPC干式干式OFP喷液喷液OLPLG单机LG单机双级LG双机撬块BF空调半封BFD低温半封空压机工艺压缩机高压压缩机无油压缩机膨胀机VLG单机BF半封单机双机氨半封LGT单机单机双级空压机增压机八十多个规格相同制冷量，压缩机不同排量设计压力 Design pressure：5.0MPa转子刚性高 High rotor rigidity壳体强度高 High shell intensity密封压差大 High sealing

5、differential pressure 效率高 High efficiency CO2螺杆压缩机 CO2 screw compressorRCH12 RCH16 RCH20 RCH25 RCH32150 300 600 800 牛牛文库文档分享螺杆压缩机转子型线 Screw compressor rotor profile采用的组成齿曲线均为二次曲线及其共轭包络线 The tooth curves are conic and conjugated envelope效率高 High efficiency易加工 Easy to process受力均匀 Even forcing -80-60-4

6、0-20020406080-72-3603672108144180供油量大于滚动轴承，压缩机内部各泄漏通道密封好，压缩机效率高。承受大的径向力作为流体动力轴承，轴被油膜支撑起来 不存在机械磨损，无所谓轴承寿命 中心距滑动轴承轴承的选择材料选择结构设计厚度计算大压差小压比油的循环量大，效率影响较大11.522.533.544.55-55-50-45-40-35-30-2510冷凝5冷凝0冷凝-5冷凝-10冷凝-15冷凝CO2螺杆压缩机组CO2冷冻油的选择POE较强的亲水力PAO难以回油推广使用矿物油烟台冰轮股份有限公司产品开发部复叠系统流程优点：在-35以下的制冷需求中效率高减少了高温级循环的制

7、冷剂充注量，是常规系统的1/10管路尺寸极小热气除霜的效率高当需要两个制冷温区时，是很好的解决方案缺点：工作压力相对较高，特别是在热气除霜的情况下需要对系统停止运行时的压力进行有效控制需要维护两种制冷剂的制冷系统复叠系统的特点系统设计压力(饱和吸气温度):40bar(+5)安全阀设定:36bar(-10%MWP)系统应急处理设定:34bar(-1)排气压力设定:30bar(-5)CO2冷凝温度和高温制冷剂蒸发温度的差值越小，冷凝蒸发器效率越高。随着冷凝蒸发器换热温差的增加，整个制冷系统的总效率会降低。NH3/ CO2的复叠系统效率与其他制冷剂与CO2的复叠系统相比最高。CO2侧的设计参数（不采

8、用热气融霜） 冷凝蒸发器在NH3/CO2复叠制冷系统中既是NH3侧的蒸发器，又是CO2侧的冷凝器，NH3液在管程蒸发吸收热量， CO2气体在壳程被冷凝成液体。 贮液器用来贮存CO2液体 气液分离器用以分离CO2压缩制冷系统中由蒸发器出来的CO2气体中的液滴 气液分离器顶部带有辅助蒸发器，在停机后能有效防止CO2压力超高维持机组或膨胀容器CO2泵干燥过滤器、节流装置等 系统各部分设计压力采用热气融霜与其他融霜设计压力不同桶泵压力有一个压力范围，停机维持机组开机信号系统设计压力的选定CO2压缩机CO2泵CO2 气液分离器ICM阀1 ON / OFFICS阀2 ON / OFFICM阀2 ON /

9、OFFICS阀1 ON / OFFICM3 电动调节阀 CO2蒸发器冷凝蒸发器充霜蒸发器器CO2热气融霜缺点：压力高NH3热气融霜缺点： NH3进入冷库水融霜可采取的融霜方式实际实验结论 冰轮自主研发的NH3/CO2螺杆复叠制冷系统在蒸发温度为-45工况下，COP比NH3双级制冷系统（理论计算的最佳配搭）COP高8.8。CO2复叠系统的最优中间压力取决于很多参数(例如:高温制冷剂的种类，制冷负荷的类型等等)。1)具有中温区制冷负荷的系统：衡量中间负荷和复叠效率l 中间压力应当尽可能的高，以降低高温级的负载。l 中间压力的大小，由系统中中温制冷温度以及系统的压力决定。l 中间负荷的大小2)没有中

10、温区制冷负荷的系统l 中间温度由系统效率决定，l 考虑系统的承压能力。CO2复叠系统中间压力选择项目描述：假定用户需要一台公称冻结能力1200kg/h（以青刀豆计算）的流态化单体速冻装置，蒸发温度-45，冷凝温度40，则制冷量大约200kW。采用NH3/CO2复叠制冷系统，具体选型方案如下: 一、压缩机组选型：1、确定中间温度：在已知低温级蒸发温度和高温级冷凝温度的基础上需要确定低温级的冷凝温度（中间温度）。 按照用户要求，可以在样本曲线图上找到40/-45工况下的最佳中间温度-16。选型计算说明2、低温压缩机选型：低温级对应的工况为-16/-45,依据样本低温压缩机性能参数，查得该工况下制冷

11、量约比用户要求的冷量略高的压缩机机型，并计算低温级冷凝负荷3、高温压缩机选型：设定冷凝蒸发器换热温差5，可得高温压缩机的工况，可以直接从NH3制冷压缩机样本的性能参数表，按照复叠制冷系统冷量匹配原则，高温级的制冷量须略大于或等于低温级的冷凝负荷1.05倍，查得压缩机选型4、修订中间温度：由于压缩机机型已确定，理论排气量配比为定值，所以需对假设的中间温度进行修正。根据修正后的中间温度查表得其制冷量，是否可以满足低温级需求选型计算说明 CO2阀门采用danfoss电动阀，控制灵敏、精度高 CO2泵的额定流量按12倍循环倍率圆整选择 CO2泵 注意气液分离器的供液高度与泵之前的供液管路阻力对应的高度

12、之差必须大于泵的气蚀高度，避免运行时泵发生气蚀5、低温侧辅机选型（续）： CO2系统停机后，随着环境温度升高，系统压力升高，当压力升高到设定压力后，辅助制冷机组开机 选取按压缩机制冷量每1000KW,选取4KW（-15）的辅助机组 根据实际情况选用（冻结、冷库）6、配置辅助制冷机组：选型计算说明在复叠系统中，高温级压缩机必须在低温级的压缩机启动前启动。否则，低温级的压缩机可能会因为压力过高而无法工作。高温级压缩机启动条件:l高温级的负荷需求l低温级的需求对系统进行充注相同的操作顺序。l先对系统的高温级进行制冷剂充注l然后启动高温级。l将CO2充注至系统的低温级中。冷凝蒸发器的高温级膨胀阀要和高

13、温级的压缩机同时启动。系统控制注意事项与其他系统的COP比较CO2的气液比特点如果水超过在CO2系统中的溶解限制值，当温度低于0的时候，水将结冰，产生的冰晶可堵塞控制阀、电磁阀、过滤器或其他设备干燥过滤器尽量设置在低温区CO2的含水量控制急剧的温度下降会对系统材料会造成巨大的冲击，进而导致材料损坏。CO2/NH3复叠系统多数的致命泄漏发生在CO2和NH3之间的冷凝蒸发器中，CO2接触NH3时，将立即生成铵基甲酸铵，铵基甲酸铵具有腐蚀性避免急剧降温和系统泄漏丰润工程图片通过实际工程案例比较，NH3/CO2复叠制冷系统和单机双级自动螺杆制冷系统工程初投资基本持平！ 丰润工程系统运行费用1、NH3/

14、CO2复叠制冷系统对应的是流态化单冻机MVLD1500，进货温度为10，出货温度为-22，半小时产量为875kg，低温压缩机耗电量为27.9kWh，高温压缩机耗电量为39kWh，压缩机总耗电量为66.9kWh。单位质量冻品耗电量为76.45 kWh/吨。2、压缩机S8-125一台和S4-125两台对应的是流态化单冻机MVLD1000，进货温度为10，出货温度为-22，半小时产量为647.5kg，活塞压缩机耗电量为55.66kWh，单位质量冻品耗电量：86Kwh/吨。NH3/CO2复叠制冷系统比NH3双级制冷系统节电 11.1%，效果明显。 CO2单冻机同样的库温蒸发温度高3度威海久业项目屋内N

15、H3泄漏的危险度需要大量的NH3冷媒系统简单不存在屋内泄漏的危险度极少量的NH3冷媒系统复杂CO2做载冷剂CO2载冷剂的压焓图CO2换热效率（效率高、不衰减）载冷剂载冷剂 Coolant粘度粘度 Viscosity密度密度 Density比熱比熱 Specificheat流量流量 Flow泵电机泵电机 Pump motor管径管径 Pipe diametermPa skg/m3kcal/Kkgm3/hrkWA氯化钙盐水氯化钙盐水 CaCl2 brine(29.9wt%)21.113130.62948.2 11125甲酸甲酸Formate (FP-40)9.3813750.62446.4 7.5

16、125CO20.166106671.431.6 1.125/32和其他载冷剂比 Comparing with the other coolant：黏度低 Low viscosity 换热COP高 High heat exchanging COP比热大 High specific heat流量小 Low flowCO2做载冷剂 CO2 as the coolant氯化钙盐水 甲酸CO2CO2作载冷剂的管路比较不变增大 泵循环供液和直接供液组成的混合系统。复叠和载冷剂双系统烟台冰轮股份有限公司产品开发部R134a高温热泵研究制热效率曲线没有进行压缩机及换热器的个性设计，只是为了试验出变化规律，没有可以追求效率煤层气增压机组请批评指正！希望得到领导专家的帮助感谢聍听!CO2、N