蒸气压缩式制冷系统(管道设计)

1、第24讲 蒸气压缩式制冷系统（2）.带有回热装置的制冷系统右图为带有回热装置的制冷系统。其中，液体-气体热交换器的功能是使由冷凝器到膨胀阀的液体和由蒸发器到压缩机的气体，进行热交换，液体被降温而具有了一定的过冷温度，气体被加热而具有了一定的过热度。从制冷效果看，大大提高了制冷量；而气体因为具有一定的过热度，即保证压缩机吸入的气体干燥，避免了液击现象的发生。 带有回热装置的单级压缩系统1-压缩机；2-冷凝器；3-蒸发器； 4-膨胀阀；5-回热器；6-干燥器 二、二、 蒸气压缩式氟里昂制冷系统蒸气压缩式氟里昂制冷系统lgp-h的分析下图为具有回热装置的制冷系统的lgp-h图。由于液体具有了一定的过

2、冷度，使单位质量制冷量增加，因而机器制冷量有所增加。图中循环1-2-3-4-1为具有回热的系统，并可以看出液体有一定的过冷，气体具有较大的过热度，从理论上应认为h1h1h3h3，这正是在气液换热器里实现的换热过程。这个循环的单位质量制冷量q0h1h4 二个循环相比q0大于q0，大于的量应为（h4h4）+（h1h1）。这部分冷量的收益就是由于增加了换热器的结果。下图为实用的带回热装置的氟库单级制冷系统。图中循环1-2-3-4-1为基本系统的循环，可以看出液体是无过冷，气体有过热。单位质量制冷量q0=h1-h4冷藏库的单级制冷系统1-压缩机；2-分油器；3-冷凝器；4-干燥器；5-换热器；6-蒸发

3、压力调节阀；7-电磁阀； 8-膨胀阀；9-冷风机 2 采用一次节流不完全中间冷却的双级压缩系统为获取较低的蒸发温度，例如快速冻结装置或其他低温装置，使用单级压缩系统会使压缩比超过10以上，则应采用双级压缩或多级压缩系统。实际应用的双级压缩制冷系统1-双级压缩机 2-冷凝器 3-干燥器 4-冷风机 5-膨胀阀1 6-电磁阀 7-中冷器 8-膨胀阀2 9-过滤器下图为使用一次节流不完全中间冷却制冷系统的冷藏库，制冷剂为R22。3 氟库的管道配置氟库的热负荷计算与氨库一样，氟库的制冷主机和制冷设备的选用也和氨库的基本一样。氟库的管道配置与氨库在计算上类似，但在连接和安装上有着自己的特征。（1）吸气管

4、道）吸气管道吸气管道是比较重要的，在设计及安装时应引起足够的注意。吸气管管径的选择，应按蒸发器满负荷时的允许压力降来计算。通常选择吸气管径，应使压力总损失不大于相当蒸发温度降低1时的压差。选择吸气管管径时应注意保证蒸发器在最小负荷时，其中的润滑油能顺利返回压缩机。吸气管径过大或过小均是不适宜的，管径过大不仅增加初置费用，而且会使气体流速过低，使蒸发器中的油不能返回压缩机曲轴箱内，导致润滑不良。反之，管径选择过小，气体流速大，使有效制冷量下降。吸气管的布置要有利于防止压缩机产生液击事故，对氟利昂系统应保证润滑油随同制冷剂蒸气一同回到压缩机。由于氨系统中氨与润滑油不溶解，故不存在回油问题，为了防止

5、氨液流入压缩机而产生液击事故，一般要求水平回气管带有0.1%0.3%的坡度坡向低压循环桶。 要保证氟利昂系统回油，压缩机的吸气管应设有1%坡度坡向压缩机，如下图所示。在吸气立管之前设立U形管，可以阻止大量的氟利昂液体及润滑油冲入压缩机，也可防止安放膨胀阀感温包的地方因管道中聚集液体而影响感温包的正确反映 。 蒸发器与压缩机同高度时吸气管的布置蒸发器布置在压缩机上面时，应在蒸发器上侧设置倒U型管，如图3-115所示，以防开车时液体进入压缩机而引起液击。但对全封闭式、半封闭式压缩机来说，由于液体进入压缩机后，先经吸气腔予以汽化过热，再进入汽缸，因而可不设倒U形管。 蒸发器高于压缩机的吸气管布置集油

6、弯，如右下图所示。集油弯的布置吸气口布置当蒸发器布置在压缩机下面时，为了改善回油，应每隔10m左右设置一个在压缩机吸入口附近的吸气管上不要设置集油弯，以防止启动时润滑油冲缸事故，如下图所示。 进出，则应保证从上进下出盘管出来的制冷剂为湿蒸气，以便把油带走。 排最好是下进上出，这样顺着气体的流向，蒸发效果好；若用隔排上下更换对串联的蒸发盘管，最后一排应是上进下出，前面几多台蒸发器并联时的接管两台并联压缩机的吸气管布置近乎相等，同时也使回油均匀，如图所示。吸气管处要设置积油弯，以防一台压缩机停止工作时，油流积到另一台压缩机里去。压缩机曲轴箱油面上部与油面下部均应装均压和均油管，在这些管上应设阀门。

7、两台并联的压缩机的吸气管应尽量对称布置，使各台压缩机的压力负荷变化或停止运行时影响其他蒸发器的正常工作，可用右图接法。 当多台蒸发器并联时，为了不因某台或某几台蒸发器的双上升回气立管。双上升立管见下图。双立管是为适应制冷负荷变化较大的系统而安设的，特别对于能进行能量调节的制冷系统更需按此方式安设。配管原则及工作原理是：双立管中A管为细管，按最低负荷选管径，A和B管的截面积之和应能满足全负荷时的要求，压力降既不可过大，并又能使回油速度处于规定范围之内。以致A和B管同时投入工作。存油弯的设计不可过大，如存油太多要影响曲轴箱的油量，也会使消除存油的时间太长和瞬时回油太多。为防止低负荷工作时内A管上升

8、的油又滑入B管内，故在两立管与水平管连接处都做一个向上的弯头。 双上升回气管不能把油带走，油流入存油弯内，并形成油束堵住B管，只有A管工作，管内流速增高，使低负荷回油得到保证；当转入全负荷工作时，开始因A管工作流速很高，接着B管也逐渐有气体流过把存油弯的油带走，使B管通畅，按此原则决定B管直径：低负荷工作时，开头是双管都工作，但因流速低， （2）排气管道）排气管道排气管道是指压缩机出口到冷凝器入口的制冷剂管道。排气管道对制冷系统制冷量的影响没有吸气管道那么大，但它却影响着压缩机的耗功。如排气管道的压力损失变大会引起排气压力和温度的升高，亦即增加了压缩机的耗功。一般对排气管压力降控制在相当于与冷

9、凝温度相差0.5的范围内。与冷凝温度相差0.5的压力差值，R12为0.012MPa，R22的压力差为0.020MPa。在排气管道布置时应注意到：为防止压缩机停车后，排气管道的氟利昂液化而流回压缩机，造成起动时的液击现象，压缩机排气管道应有一定坡度，此坡度应坡向冷凝器方向，数值为用1%-2%。排气管路和吸气管路一样，应尽量缩短，以减少压力损失。冷凝器位置在压缩机之上，且排气立管较长者，建议每8m，设置一个U型存油弯，以防液击。放空气的排气阀可直接设在排气管的最高点处。为防止压缩机停车后排气管内的润滑油及制冷剂气体凝结成液体返回压缩机而造成起动时出现液击事故，则氟系统的排气管向 或冷凝器有1%-2

10、%的坡度，如右图。对不设油分离器的压缩机冷凝机组，当压缩机低于冷凝器2.53m时，压缩机排气管可以不设U形弯头，如左下图；当高差大于2.53m时，压缩机排气管应装U形弯头，如右下图。两台压缩机合用一个冷凝器，而冷凝器位置又高于压缩机时，排气管可按右图布置。对两台压缩机分别用两台冷凝器，而其管道又要相互连接的时候，可按右图方式布置。当冷凝器位置低于压缩机时，可按下图布置排气管道。装均油管的目的是使两台压缩机的油面在同一水平面上，均压管是使两台压缩机的曲轴箱具有相同的压力。 双机排气管的布置（冷凝器位置低于压缩机）（a）回气管合并进冷凝器；（b）回气管分别进冷凝器a）b） （3）液体管道）液体管道

11、氟利昂液体能与油互溶，在液体管路上没有设置回油管路。液体管路要解决的主要问题是防止产生闪发气体。具有冷凝温度的氟利昂液体在阻力很大的管道中流动时，由于压力下降和摩擦生热，会使部分液体汽化生成部分气体，这就是所谓的闪发气体。高压液管是指贮液器到膨胀阀前的液管，如无贮液器则是由冷凝器到膨胀阀前的那段液管。当这段管子阻力大或周围环境温度高的时候，会产生闪发气体致使膨胀阀供液不良，这将大大降低制冷量，因此一般把高压液管的压降控制在0.02MPa以下。 对于过流式冷凝器，如下图（a）所示，为了保证液体靠自重流入贮液器内，冷凝器的底部与贮液器进液阀之间的间距应大于200mm，进液管流速应低于0.5m/s。

12、 对于补充式贮液器，如下图 （b）所示，冷凝器直接向蒸发器供液，贮液器在系统中起调节制冷剂的作用，因此冷凝器与贮液器加设均压管。同时冷凝器的输液阀门应低于贮液器。贮液器的进液管流速一般取0.8m/s。冷凝器与贮液器之间的连接（a）过流式；（b）补充式低压液管。低压液管是指从节流后至蒸发器段管道，这段管道越短越好，应使膨胀阀尽量靠近蒸发器。最好这段管道要包隔热层和防潮层。 这段管道的最大问题是供液分配。当一个膨胀阀供给多组并联的蒸发器液体时，需设液体分配器，小型系统可直接购买液体分配器（俗称莲蓬头）。当系统稍大点，可按下图制作液体分配器。下图的分配器均有一锥形体，当液体进入后与它相碰，并且碰后具有一定的流速，这就使液体夹裹着气体，分别进入各个支管。由于阻力相同所以各支管的液体进入量是相同的，可以达到均匀分布的作用。 液体分配器冷藏库的库温低于0以下时，蒸发器表面就会结霜，时间一长就在管子表面形成一个厚厚的霜雪壳，这将使传热效率大为降低，导致库温回升。蒸发器如用肋片式管子，霜层将在肋片间聚集，堵死肋片间隙。排气热融霜系统右图为常用的排气热融霜系统。制冷循环中压缩机的排气温度比较高，氟系统排气接近100的温度，把这部分热量引入可融化蒸发器的霜层。工作过程：当蒸发器W2需融霜时，关闭阀D打开阀B，此时压缩机的排气沿排气管通过阀B进入蒸发器W