制冷基础第7讲-压缩式制冷系统及制冷机房设计溴化锂吸收式上

1、勘察设计公用设备工程师（暖通空调）专业彭老师培训注暖专业基础班制冷第7讲压缩式制冷系统及制冷机房设计溴化锂吸收式制冷机(上)博客讲回顾点容：制冷(热泵)机组的种类及其特点。注意相近类型机组特点的比较。各类冷水(热泵)机组的主要性能参数和选择方法。重点是各类机组的名义工况；IPLV的意义及计算。熟悉各类电驱动制冷(热泵)机组的能效限定值及能效等级。其在的：发现一些学员提在上都讲过。所以，希望学员可以在课后结合课件与上课我在，多多复习并真正理解上课内容。里答疑时，很多热心学员也纷纷给出自己对问题的解答或思考。这是好事，但是由于学员这些观点不一定是正确的（我可能无法一一进行肯定或否定），所以请其他学

2、员不要将解答与其他学员的观点混起来理解，这样将使得答疑无法继续下去。由于回复之间会很多其他学员的回复或提问，所以建议将答疑内容整理到一起再看。2/53博客上上讲课后思考题3/53博客【】ABCD。对空气源热泵热水机（压缩式热泵循环及压缩机特性）的基本原理的理解。热水供回水温度不变 = 冷凝温度近似不变环境温度（蒸发器侧）升高 = 蒸发温度升高 = 蒸发压力（吸气压力）升高= 吸气比容、压比都变小 = 压缩机流量上升 = 制热量上升、压缩机功耗变化较小（不一定上升）、系统能效比上升。为什么？见上上讲课后思考题热水供回水温度不变 = 冷凝温度近似不变（条件之一）环境温度（蒸发器侧）升高，如果蒸发温

3、度不升高（考虑膨胀阀，定过热度），那么按下式前一个等号，Q0不增大，按后一个等号， Q0增大，。所以，蒸发温度升高。0 = 0 = 000m 00(a0 0)3. 蒸发温度是蒸发压力对应的饱和温度，蒸发温度升高= 蒸发压力（吸气压力）升高。4.吸气状态点2（过热气体），按理想气体状态方程做定性分析（因为与实际气体状态方程的变化趋势是一致的）22 = 2这里，T2是绝对温度(K)。典型值：T2=278K（5C）, 如果蒸发温度上升5 K，那么T2的变化量小于2%；而吸气压力p2的上升 (R22)约20%。所以，吸气比容v2主要随吸气压力（蒸发温度）变化。蒸发温度（吸气压力）上升=吸气比容、压比都

4、变小5. 根据压缩机一讲到内容，请自行获得以后的趋势：压缩机流量上升 = 制热量上升、压缩机功耗变化较小（不一定上升）、系统能效比上升。4/53博客4.4 压缩式制冷系统及制冷机房设计p.6274.4.1 蒸气压缩式制冷系统的组成制冷剂管道系统的设计制冷系统的自动控制与经济运行制冷机房设计及设备布置原则5/53博客p.627 蒸气压缩式制冷系统的组成空气调节用蒸气压缩式制冷系统的水系统由两个独立的环路系统组成：蒸气压缩式制冷机的蒸发器冷水泵空调末端装置环路系统；蒸气压缩式制冷机的冷凝器冷却水泵冷却塔（或地源水系统）环路系统。常用的冷水机组水系统的两个独立环路系统为：蒸气压缩式冷水机组冷水泵空调

5、末端装置环路系统；蒸气压缩式冷水机组十冷却水泵冷却塔（或地源水系统）环路系统。制冷剂循环所形成的系统是：蒸气压缩式制冷机冷凝器蒸发器。6/53博客4.4 压缩式制冷系统及制冷机房设计4.4.1 蒸气压缩式制冷系统的组成p.627-6314.4.2 制冷剂管道系统的设计制冷系统的自动控制与经济运行制冷机房设计及设备布置原则7/53博客p.627-628制冷剂管道系统的设计原则8/53博客p.628 制冷剂管道的材质9/53博客p.628-629能溶解定数量润滑油的制冷剂管道系统设计对于能溶解一定数量润滑油的制冷剂（除R717之外的常用制冷剂），管道系统的设计应当使得润滑油在系统内形成良好的循环。

6、吸气管道设计：2.蒸发器布置在压缩机之下时，管道设计可分成两种情况：一组蒸发器，选定适合的吸气竖管尺寸。多组蒸发器，由于制冷负荷的变化，当负荷较小时，要保证吸气竖管内制冷剂能有足够的速度，就应采吸气竖管。3.制冷系统采用两台压缩机并连接管时，吸气管道应对称布置。排气管道设计：2.两台压缩机合用一台冷凝器，且冷凝器在压缩机下方时，应将水平管道做成向下的坡度，同时在汇合处将管道做成45Y形三通连接10/53博客1.压缩机排气管道应有0.01的坡度，坡向油分离器或冷凝器。(防止回流)1.压缩机吸气管道应有0.01的坡度，坡向压缩机。(坡向是由高指向低的方向)p.628-629能溶解定数量润滑油的制冷

7、剂管道系统设计冷凝器与储液器之间的管道设计：壳管式冷凝器与储液器之间的管道设计，壳管式冷凝器中的液体是利用重力经管道流入储液器中。因而到储液器的排液管，其流速在满负荷时不应大于0.5 m/s，水平管道应有不小于0.01的坡度，坡向储液器，如在冷凝器与储液器之间的管道设计有阀门时，阀门装在距冷凝器下部出口处不少于200mm处。冷凝器或储液器至蒸发器之间的管道设计：一般按照合理的压力降来选择相应的液体管管径，同时应防止闪发气体的产生。(严格来讲，这是冷凝器或储液器至膨胀阀之间的管道)11/53博客p.629-630R717制冷剂管道系统设计氨性，有，同时润滑油不能溶解于氨液中，故氨制冷剂管道系统的

8、设计应当高度重视安全性，并处理好润滑油的排放与回收。吸气管道设计：排气管道设计：冷凝器与储液器之间的管道设计：采用卧式冷凝器，当冷凝器与储液器之间的管道不长，未设均压管时，管道内液体流速应按0.5m/s设计。采用立式冷凝器，冷凝器出液管与储液器进液阀间的最小高差为300mm。当设计两台立式冷凝器共用一台储液器时，冷凝器与储液器之间应设置均压管。12/53博客压缩机排气管道应有0.01的坡度，坡向油分离器。压缩机吸气管道应有0.003的坡度，坡向蒸发器、液体分离器或低压循环储液器，以防止停车时氨液流向压缩机液击。p.629-630R717制冷剂管道系统设计冷凝器或储液器至洗涤式氨油分离器之间的管

9、道设计：氨油分离器的进液管道，应从冷凝器或贮液器的底部接出；洗涤式氨油分离器规定液位高度应比冷凝器或储液器的出液总管低200300mm(蒸发式冷凝器除外)。不凝气体分离器（空气分离器）的管道设计：按生产厂家提供的管道尺寸设计，分离器的安装高度一般距地坪1.2m左右。储液器与蒸发器之间的管道设计：储液器至蒸发器的液体管道可以经调节阀直接进入蒸发器中，当采用调节站时，其分配总管的面积应大于各支管截面积之和。安全阀的管道设计：安全阀的管道直径不应小于安全阀的公称通径。当几个安全阀共用一根安全总管时，安全总管的面积应大于各安全阀支管截面积之和。排放管应高于周围50m内最高建筑物（冷库除外）的屋脊5 m

10、，并有防雨罩和防止雷击、防止杂物落入泄压管内的措施。13/53博客p.630 制冷剂管道直径的选择制冷剂管道直径的选择应按其压力损失相当于制冷剂饱和蒸发温度的变化值确定。制冷剂饱和蒸发温度或饱和冷凝温度的变化值，应符合下列要求：实际应用时，不能一概而论，取决于配管长度和制冷剂种类。14/53博客制冷剂蒸气吸气管，饱和蒸发温度降低应不大于1C制冷剂排气管，饱和冷凝温度升高应不大于0.5Cp.630-631制冷剂管道系统的安装制冷剂管道阀门的单体试压：制冷设备及管道的阀门，均应经单独压力试验和严密性试验合格后，再正式装至其规定的位置上；强度试验的压力为公称压力的1.5倍，保压5min应无泄漏；常温

11、严密件试验，应在最大工作压力下关闭、开启3次以上，在开启和关闭状态下应分别停留1min，其填料各密封处应无泄漏现象，合格后应保持阀体内的干燥。制剂管道安装：15/53博客p.630-631制冷剂管道系统的安装16/53宜为3.54D例题（2011年）【】D。按照三版，C也是有问题的。17/53博客例题（2010年）18/53博客【】BD。B：3.54倍 D：坡向压缩机例题（2012年）19/53博客4.4 压缩式制冷系统及制冷机房设计4.4.1 蒸气压缩式制冷系统的组成4.4.2 制冷剂管道系统的设计p.632-6334.4.3 制冷系统的自动控制与经济运行4.4.4 制冷机房设计及设备布置原

12、则20/53博客p.632 制冷系统自动控制的主要环节制冷系统的自动控制一般有以下主要环节：保护控制：冷冻水泵、冷却水泵启动后，水流开关检测水流状态，当水压过低时发出启动水泵信号，当水压过高时发出停泵信号。制冷机组自身的运行控制和保护控制目前，制冷机组（冷水机组）均配备有完善的控制系统。21/53博客(1) 联锁控制：启动：开冷却塔风机，经延时后启动冷却水泵，再经延时后启动冷冻水泵，最后经延时后启动制冷机组（现多为冷水机组）停止：启动的反过程。p.632 制冷系统自动控制的实施实施方式之一：制冷机组（冷水机组）自身配置带计算机微处理器的单元控制器，往往又都能提供专门的通讯/编程接口、开放式协议

13、及相关，可以与楼宇监控系统( BMS)兼容连接，实现系统的智能化联网，对制冷系统实施智能化管理。实施方式之二：楼宇系统( BMS)通过现场DDC（直接数宇控制系统）控制器，直接自动检测与控制制冷机组（冷水机组）、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔运行状态，控制逻辑由编程完成。22/53博客同时，所实施的自动控制方案还必须考虑一旦楼宇系统（BMS）出现故障（如计算机发作使系统瘫痪），控制回路仍能保证制冷系统的正常运行。p.632-633制冷系统的经济运行实现经济运行应遵循空调风系统运行管理规范 GB 50365和空气调节系统经济运行 GB/T 17981的有关规定。23/53博客p.632-633制冷系

14、统的经济运行24/53博客例题（2012年）25/53博客【】冷却水温过低，会造成压缩机制冷系统高低压差不够、运行不稳定、润滑油不良运行等问题，造成吸收式冷水机组出现结晶事故等，所以增加了一般冷水机组冷却水最低水位的限制（不包括水源热泵等特殊系统的冷却水）。4.4 压缩式制冷系统及制冷机房设计蒸气压缩式制冷系统的组成制冷剂管道系统的设计4.4.3 制冷系统的自动控制与经济运行p.633-6364.4.4 制冷机房设计及设备布置原则26/53博客p.633-634制冷机的选择制冷机冷凝温度的确定(1) 水冷式冷凝器，宜比冷却水平均温度高57C;风冷式冷凝器，应比夏季空气调节室外计算干球温度高15

15、C；蒸发式冷凝器，宜比夏季空气调节室外计算干球温度高815 C。制冷机蒸发温度的确定(1) 卧式壳管式蒸发器，宜比冷水出口温度低24C，但不应低于2C。注：冷水出口温度不应低于5C （干式、满液式、还是降膜式？且与目前的实际情况有些差距）水冷式冷凝器的冷却水立式壳管式冷凝器：24C ;温差（实际上可以优化）卧式壳管式、套管式和组合式冷凝器：46C风冷式冷凝器的空气温差，不应大于8C27/53博客p.633-634制冷机的选择制冷定：选择制冷机时，台数不宜过多，冷水机组的台数宜为24台，一般不考虑备用， 并应与空气调节负荷变化情况及运行调节要求相适应。小型工程只需一台机组时，宜采用多机头机型。注

16、：工艺有特殊要求必须连续运行的系统，可设置备用的制冷机。一般根据制冷量进行压缩式制冷机组的配置选型：制冷量为5281750kW的制冷机房，可选用往复式或螺杆式制冷机，其台数不宜少于两台。大型制冷机房，当选用制冷量大于或等于1160kW的一台或多台离心式制冷机时，宜同时设置一台或两台制冷量较小的离心式或螺杆式制冷机。28/53博客制冷装置和冷水系统的冷量损失附加：选择制冷机组时，对于单幢建筑的制冷系般不作附加。对于管线较长的小区，应按具体情况确定。p.634-635制冷机房设计及设备布置的原则29/53博客p.634-635制冷机房设计及设备布置的原则30/53博客p.634-635制冷机房设计

17、及设备布置的原则31/53博客例题（2012年）32/53博客【】 D，不应小于1.5m.例题（2011年）33/53博客【】 ABDC：1倍，这样才有空间更换蒸发器或冷凝器。p.635-636压缩式制冷设备和管道的保冷34/53博客p.635-636压缩式制冷设备和管道的保冷35/53博客小结1本节点包：熟悉制冷剂管道系统的设计。特别是压缩机吸气管道和排气管道。制冷系统的自动控制与经济运行。书上比较简略，要熟悉规范的相关内容。制冷机房设计及设备布置原则。重点是制冷机组与其它设施要保持好“距离”。36/53博客4.5 溴化锂吸收式制冷机p.636-6414.5.1 溴化锂吸收式制冷的工作原理及

18、其理循环溴化锂吸收式制冷机的分类、特点、主要性能参数溴化锂吸收式冷(温)水机组的结构特点及附加措施溴化锂吸收式冷(温)水机组设计选型及机房布置吸收式热泵在能量回收中的利用溴化锂吸收式冷(温)水机组的经济运行37/53博客p.636 吸收式制冷与蒸气压缩式制冷的比较吸收式制冷和蒸气压缩式制冷一样，都是利用液态制冷剂在低压低温下气化来达到制冷的目的，但两者存在两个显著不同之处：量补偿方不。 按照热力学第二定律，把低温物体的热量传递给高温物体需要消耗一定的外界能量来作为补偿。蒸气压缩式制冷靠消耗电能转变为机械功来作为能量补偿；而吸收式制冷是靠消耗热能来完成这种非自发过程。因此，在热源廉价、取用方便，

19、特别是有废热可利用的地方，吸收式制冷具有很大的优势。用不。蒸气压缩式制冷是由工质的相变完成的，所使用的工质中，除了混合工质外（沸点相差不大），均是属单一物质。吸收式制冷的工质是由两种沸 点相差较大的物质组成的二元混合物。在这种混合物中，低沸点的物质叫制冷剂，高沸点的物质叫吸收剂，因此被称为制冷剂-吸收剂工质对。常见工质对：氨-水工质对。氨为制冷剂；水为吸收剂。适用于低温，多用于生产工艺制冷。溴化锂-水工质对。水为制冷剂；溴化锂为吸收剂。主要用于空调制冷。38/53博客p.636-637吸收式制冷工质对的特性吸收冷质对分的沸点不。两种组分点沸点不同，而且要相差较大才能使制冷循环中的制冷剂纯度较高

20、，提高吸收式制冷装置的制冷效率。吸收吸收对冷有强的吸收元溶高吸收循环的率。冷质对的的质量。为吸收式制冷工质对的二元溶液，其饱和蒸气压的大小必须由溶液的温度和浓度来确定，吸收式制冷工质对二元溶液的浓度常用质量浓度来表示。对吸收式制冷常用的两种工质对，工质对指的是： = 上所说的二元溶液的质量浓度，对氨-水NH3+ NH3H2O对溴化锂-水工质对指的是：LiBrLiBr + H2O =39/53博客p.637 吸收式制冷系统制冷剂循收剂循40/53博客p.637-638吸收式制冷机的热力系数与热力完善度（吸收式制冷机的经济性常以热力系数作为评价指标。力上用了与质量浓度相同的符号）是吸收式制冷机中获

21、得的制冷量Q0与消耗的热量Qg之比。 = 0 g和蒸气压缩式制冷中逆式制冷循环中也可以求出循环的制冷系数是最大的制冷系数相对应，在可逆吸收大：0g= = maxcce 0g e式中，Tg发生器中热媒温度，K； T0蒸发器中被冷却物温度，K； Te环境温度，K；c工作在T0和Te之间的逆c工作在Tg和Te之间的循环的制冷系数；循环的热效率.41/53博客p.638 吸收式制冷机的热力系数与热力完善度0g= = maxcce 0g e由上式可知：吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在T0和Te之间的逆循环的制冷系数与工作在Tg和Te之间的循环的热效率的乘积。最大热力系数随热源温度Tg的升高、环境温度

22、Te的降低以及被冷却物质温度T0的升高而增大。吸收式制冷机与由热机直接驱动的压缩式制冷机相比，在对外界能量交换的关 系上是等效的。只要外界的温度条件相同，二者的理想最大热力系数是相同的。因此，压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩机的动力装置的热效率之后， 才能与吸收式制冷机的热力系数进行比较。热力系数与最大热力系数之比称为力完善度d = max42/53博客p.638 溴化锂水溶液由于溴化锂的沸点比水高得多，溴化锂水溶液在发生器中沸腾时只有水汽化出来，生成纯冷剂水，故不需要蒸汽精馏设备。与氨吸收机相比，系统更为简单，热力系数也较高。其主要弱点是由于以水为制冷剂，蒸发温度不能太低。由于溴化锂水溶

23、液沸腾时只有水汽化出来，溶液的蒸汽压就是水蒸气分压力。而水的饱和蒸汽压只是温度的单值函数，因此溶液的蒸汽压可以由该压力下水的饱和温度来代表。溴化锂水溶液的比焓-浓度图（不需要掌握）溴化锂吸收式制冷理论循环在比焓-浓度图上的表示（不需要掌握），但循环本身仍需要熟悉，循环计算仍须掌握。43/53博客p.640 溴化锂吸收式制冷循环在分析理论循环时假定：工质无损失，因此在热交换设备内进行的是等压过程：发生器压力pg等于冷凝压力pk，吸收器压力pa等于蒸发压力p0。发生过程和吸收过程终了的溶液状态，以及冷凝过程和蒸发过程终了的冷剂状态都是饱和状态。决定吸收式制冷热力过程的外部条件是三个温度：热源温度t

24、g，冷却介质温度tw和被冷却介质温度tc。它们分别影响着机器的各个参数：被冷却介质温度tc决定了蒸发压力p0 （蒸发温度t0 ）；冷却介质温度tw 决定了冷凝压力pk （冷凝温度tk）及吸收器内溶液的最低温度t1；热源温度tg决定了发生器内溶液的最高温度t4。进而， p0和t1又决定了稀溶液浓度w；pk和t4决定了浓溶液浓度s，等。44/53博客p.640 溴化锂吸收式制冷机的溶液循环倍率流入发生器的稀溶液流量为：3 = 2 = 13 = w浓度为：流出发生器的有：制冷剂水蒸汽，流量m7，浓度7； 饱和浓溶液，流量m4，浓度4 = s ；按守恒律，有：3 = 7 + 433 = 77 + 44= 4 7 s解得= 37774 3s w = 3ss注意：一个分子是稀溶液流量；f称为溶，显然=另一个分子是浓溶液浓度7s w称为溴化锂吸收式制冷的博客气范。45/53p.640-641溴化锂吸收式制冷的性能指标溶液的循环倍率是指制冷剂-吸收剂溶液的质量流量与制冷剂质量流量之比，表示了溴化锂吸收式制冷机产生质量流量的制冷剂水蒸气所需要循环的稀溶液质量。溶液的循环倍率越小越好。因为，稀溶液的循环量越少，设备尺寸减小，溶液泵的耗电减少，循环的经济性提高。放气范围大，溶液循环倍率小，运行经济性好，但溴化锂-水溶液浓度大，易产生结晶。因此放气范围