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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(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機器。從較低溫度物體轉(zhuǎn)移的熱量習慣上稱為冷量。制冷機內(nèi)參與熱力過程變化(能量轉(zhuǎn)換和熱量轉(zhuǎn)移)的工質(zhì)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(shù)范圍。制冷機廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。 [1]
- 制冷機
- refrigerating machine
- 英國
- 壓縮制冷和吸收制冷
- 冷量
- 制冷劑
發(fā)展史
編輯1834年,英國的雅可比·珀金斯試制成功人力轉(zhuǎn)動的用乙醚為工質(zhì)的可以連續(xù)工作的制冷機。1844年,
美國的J.戈里試制了用空氣為工質(zhì)的制冷機,用在醫(yī)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(fā)明了氨壓縮機,并制成了氨蒸氣壓縮式制冷機,這是現(xiàn)代壓縮式制冷機的發(fā)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(zhì)的吸收式制冷機和氨水吸收式制冷機。1910年出現(xiàn)了蒸汽噴射式制冷機。1930年出現(xiàn)了氟利昂制冷劑,促進了壓縮式制冷機的迅速發(fā)展。1945年,美國研制成功溴化銀吸收式制冷機。
原理
編輯①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(xiàn)制冷循環(huán),按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(以液壓蒸發(fā)制冷為基礎(chǔ),制冷劑要發(fā)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(chǔ),制冷劑始終處于氣體狀態(tài))兩種,現(xiàn)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(fā)生器組(熱化學壓縮器)的作用完成制冷循環(huán),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(huán)。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(fā)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(zhì)的溫度),制冷量(制冷機單位時間內(nèi)從被冷卻物體移去的熱量)、功率或耗熱量、制冷系數(shù)(衡量壓縮式制冷機經(jīng)濟性的指標,指消耗單位功所能得到的冷量)以及熱力系數(shù)(衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經(jīng)濟性的指標,指消耗單位熱量所能得到的冷量)等。 [2]
種類
編輯制冷機可分為: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(zhuǎn)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(shù)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(shè)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
2)活塞式制冷機:技術(shù)發(fā)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(guī)格產(chǎn)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(zhuǎn)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(jié)流而制冷。具有結(jié)構(gòu)緊湊,單機制冷量大,可進行能量調(diào)節(jié)等特點。用于空調(diào)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(fā)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(zhuǎn)平穩(wěn),易損件少,能量調(diào)節(jié)范圍大,是一種新發(fā)展起來的制冷機品種。 [3]
容量變化
編輯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(diào)節(jié)裝置等方法達到。當然,最主要是要有比較好的冷庫安裝節(jié)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(tǒng)蒸發(fā)溫度降低,或使壓縮機倒霉,這是很不好調(diào)整的制冷系統(tǒng),制冷裝置穩(wěn)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(fā)器內(nèi)形成的制冷劑氣體,又會使蒸發(fā)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(fā)器蒸發(fā)管內(nèi)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(fā)溫度較設(shè)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(zhuǎn)經(jīng)濟性變壞。具體表現(xiàn)如下:
當庫房熱負荷及制冷機容量不變時,如蒸發(fā)器蒸發(fā)管內(nèi)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(fā)溫度較設(shè)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(zhuǎn)經(jīng)濟性變壞。具體表現(xiàn)如下:
①蒸發(fā)溫度降低,使制冷機制冷量減少,這是由于蒸發(fā)器內(nèi)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(huán)的制冷劑質(zhì)量液減少;
②蒸發(fā)溫度降低,壓縮每公斤氣體所消耗的功能增加。
節(jié)能方法
編輯離心式制冷機節(jié)能方法 1.制冷機節(jié)能原則:提高蒸發(fā)溫度,降低冷凝溫度。在滿足設(shè)備安全和生產(chǎn)需求的前提下,盡量提高蒸發(fā)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(jié)垢以提高冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率補充水如果水處理做的不好,碳酸氫鈣和碳酸氫鎂受熱產(chǎn)生的碳酸鈣和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(fā)器的換熱效率,并使設(shè)備運行電費大幅度上升。此時除了采用水處理技術(shù)外,還可以利用管道定期自動清洗設(shè)備進行管道清洗。
3.調(diào)整制冷機設(shè)備合理的運行負載
在保證設(shè)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(jié)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(diào)節(jié)離心制冷機壓縮機的轉(zhuǎn)速低壓的冷媒經(jīng)過離心機后,壓力升高。離心機的轉(zhuǎn)速越大,壓力升得越高。在實際運行中,設(shè)備大多是在非滿負荷運行。固定轉(zhuǎn)速的離心機在設(shè)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(jù)負荷的變化,自動調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速,節(jié)能空間比較大。
日常維護
編輯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(tǒng)中的壓力將加油管內(nèi)的空氣排出,另一端插入油桶內(nèi)
3)適當關(guān)小系統(tǒng)制冷劑供液閥,并調(diào)整吸氣低壓報警設(shè)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(nèi)
5)當油位超過視鏡5/6時,應停止加油操作:先關(guān)加油閥,再打開系統(tǒng)供液閥,恢復正常
2、補充制冷劑
1)當判斷系統(tǒng)缺液時,應及時給系統(tǒng)加氟
2)將加氟管一端與系統(tǒng)加氟口相連,另一端與氟瓶相連,通過加氟軟管趕出管內(nèi)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(tǒng)應將瓶口朝上,而R404A系統(tǒng)應將瓶口朝下,以保證迅速加氟
5)加氟結(jié)束時,應先關(guān)閉氟瓶的閥門,再關(guān)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(tǒng)液位正常的依據(jù)是,R23系統(tǒng)為停車均壓后的壓力值在6~8bar之間,R404A系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)應在停車時進行,低溫系統(tǒng)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(xiàn)場
腐蝕保護
編輯制冷機等換熱器在制作時,管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊,焊縫形狀存在不同程度的缺陷,如凹陷、氣孔、夾渣等,焊縫應力的分布也不均勻。使用時管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸,而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會構(gòu)成對管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學腐蝕。研究表明,工業(yè)水無論是淡水還是海水,都會有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,金屬結(jié)構(gòu)的復雜程度也會影響腐蝕形態(tài)。因此,管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看,管板表面會有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物,分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時,還會產(chǎn)生電偶腐蝕。化學腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕,換熱器管板接觸各種各樣的化學介質(zhì),就會受到化學介質(zhì)的腐蝕。另外,換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處于腐蝕介質(zhì)的沖蝕中。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應力, 管板與換熱管聯(lián)接處極易泄漏,導致?lián)Q熱器失效。
綜上所述,影響制冷機腐蝕的主要因素有:
(3)溫度:腐蝕是一種化學反應,溫度每提升 10℃,腐蝕速度約增加1~3倍,但也有例外;
(4)ph值:一般ph值越小,金屬的腐蝕越大;
(5)流速:多數(shù)情況下流速越大,腐蝕也越大。
可采用高分子復合材料對制冷機管板進行防腐保護,其中應有比較成熟的有美嘉華技術(shù)產(chǎn)品,其具有優(yōu)異的粘著性能及抗溫、抗化學腐蝕性能,材料為100%固體,沒有可揮發(fā)性物質(zhì),在封閉的環(huán)境里可以安全使用而不會收縮,特別是材料良好的隔離雙金屬腐蝕和出色的耐沖刷性能,優(yōu)異的防腐性能,從根本上杜絕了修復部位的腐蝕滲漏,可以為部件提供一個長久的保護涂層。
操作工藝:
1、工具及設(shè)備:噴砂設(shè)備、保護用的帆布或塑料布、軟木塞、酒精或丙酮、刮刀、螺旋器、垃圾袋、手電鉆、工作電源、橡膠手套、安全帽、防護眼鏡、擦布、毛刷。
2、步驟
第一步:打開制冷機冷凝器端蓋
用吹風機和鼓風機吹干管子表面和里面的水,然后用軟木塞塞住管口并遮擋住翻邊,以確保噴砂處理時不損傷管口。
第二步:噴砂處理:在噴砂處理時用帆布和其它等遮擋一下,以免噴出的砂粒弄臟其它設(shè)備。噴砂時使用石英砂或金剛砂,它可以產(chǎn)生4密耳的表面而不會產(chǎn)生更多的灰塵,要一直打出基材金屬本色。噴砂完畢后將軟木塞取出。
第三步:溶液清洗:用丙酮把金屬表面的雜質(zhì)及油污清洗干凈。
第四步:涂抹材料:先用美嘉華高分子修復材料金屬修復材料把冷凝器管板內(nèi)壁有坑的部位進行填平,以免在工作時水產(chǎn)生渦流,直至達到要求平面為準。然后把高分子流體保護材料均勻涂至整個被修復面。尤其注意面板與管子的接合處,以達到密封、堵漏的目的。
第五步:固化:按照材料的固化要求進行固化,固化完畢后即可投入生產(chǎn)運行 [4]