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制冷機(jī)制造原理及發(fā)展史

發(fā)布日期: 2024-02-19 內(nèi)容來源于: http:///

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制冷機(jī)(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(jī)器。從較低溫度物體轉(zhuǎn)移的熱量習(xí)慣上稱為冷量。制冷機(jī)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(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。 [1]

發(fā)展史

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制冷機(jī)
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(jī)。1844年,美國的J.戈里試制了用空氣為工質(zhì)的制冷機(jī),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(jī),并制成了氨蒸氣壓縮式制冷機(jī),這是現(xiàn)代壓縮式制冷機(jī)的發(fā)端。19世紀(jì)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(jī)和氨水吸收式制冷機(jī)。1910年出現(xiàn)了蒸汽噴射式制冷機(jī)。1930年出現(xiàn)了氟利昂制冷劑,促進(jìn)了壓縮式制冷機(jī)的迅速發(fā)展。1945年,美國研制成功溴化銀吸收式制冷機(jī)。

原理

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壓縮式制冷機(jī)。依靠壓縮機(jī)的作用提高制冷劑的壓力以實(shí)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(jī)(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(jī)(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(jī)以蒸氣壓縮式制冷機(jī)應(yīng)用最廣。②吸收式制冷機(jī)。依靠吸收器-發(fā)生器組(熱化學(xué)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(kuò)散式3種。③蒸汽噴射式制冷機(jī)。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(dǎo)體制冷器。利用半導(dǎo)體的熱-電效應(yīng)制取冷量。
制冷機(jī)的主要性能指標(biāo)有工作溫度(對蒸氣壓縮式制冷機(jī)為蒸發(fā)溫度和冷凝溫度,對氣體壓縮式制冷機(jī)和半導(dǎo)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(jī)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(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo),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(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo),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(jī)可分為:壓縮式制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)、蒸汽噴射式制冷機(jī),半導(dǎo)體制冷。其中蒸汽壓縮式制冷機(jī)(活塞式、回轉(zhuǎn)式、螺桿式、離心式)、吸收式制冷機(jī)和蒸汽噴射式制冷機(jī)應(yīng)用較為廣泛。我國除少數(shù)大冷量和特殊用途的冷凍機(jī)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(jī),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(jī)主要特點(diǎn)如下:
1.壓縮制冷
壓縮式制冷機(jī)
1)螺桿式制冷機(jī):結(jié)構(gòu)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(nèi)有取代活塞式的趨勢。
2)活塞式制冷機(jī):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(jī)中應(yīng)用最廣的機(jī)種。
3)離心式制冷機(jī):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(kuò)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(jī)制冷量大,可進(jìn)行能量調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。用于空調(diào)的機(jī)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(jī)和溴化鋰——水吸收式制冷機(jī),用熱源作為動力,消耗電力少,運(yùn)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(jī)品種。 [3]

容量變化

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制冷機(jī)容量應(yīng)該與庫房的熱負(fù)荷相匹配。這點(diǎn)可以通過合理的配機(jī)和利用能量調(diào)節(jié)裝置等方法達(dá)到。當(dāng)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(fù)荷不變,而壓縮機(jī)的容量大時,就會使系統(tǒng)蒸發(fā)溫度降低,或使壓縮機(jī)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(jī)容量減小時,由于機(jī)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(dāng)庫房熱負(fù)荷及制冷機(jī)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(jī)的能量指標(biāo)與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性變壞。具體表現(xiàn)如下:
①蒸發(fā)溫度降低,使制冷機(jī)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(jī)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

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離心式制冷機(jī)節(jié)能方法 1.制冷機(jī)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(bǔ)充水如果水處理做的不好,碳酸氫鈣碳酸氫鎂受熱產(chǎn)生的碳酸鈣碳酸鎂會沉積在管道上。使導(dǎo)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(yùn)行電費(fèi)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(jìn)行管道清洗。
3.調(diào)整制冷機(jī)設(shè)備合理的運(yùn)行負(fù)載
在保證設(shè)備安全運(yùn)行的情況下,制冷主機(jī)運(yùn)行在70%-80%負(fù)載比運(yùn)行在100%負(fù)載時,單位冷量的功耗更小。運(yùn)用此方式開機(jī)要結(jié)合水泵、冷卻塔的運(yùn)行情況綜合考慮。
4.采用制冷機(jī)變頻裝置,調(diào)節(jié)離心制冷機(jī)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速低壓的冷媒經(jīng)過離心機(jī)后,壓力升高。離心機(jī)的轉(zhuǎn)速越大,壓力升得越高。在實(shí)際運(yùn)行中,設(shè)備大多是在非滿負(fù)荷運(yùn)行。固定轉(zhuǎn)速的離心機(jī)在設(shè)備小負(fù)荷運(yùn)行時,造成能源浪費(fèi)。而變頻離心制冷機(jī)可以依據(jù)負(fù)荷的變化,自動調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,節(jié)能空間比較大。

日常維護(hù)

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1、加油
1)當(dāng)油位低于視鏡1/4時,應(yīng)及時補(bǔ)充潤滑油
2)將加油管一端連接壓縮機(jī)進(jìn)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(dāng)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(dāng)吸氣壓力低于大氣壓時,打開加油閥,油會自動進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)
5)當(dāng)油位超過視鏡5/6時,應(yīng)停止加油操作:先關(guān)加油閥,再打開系統(tǒng)供液閥,恢復(fù)正常
2、補(bǔ)充制冷劑
1)當(dāng)判斷系統(tǒng)缺液時,應(yīng)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(rèn)無泄漏后再開加氟口處的閥門
4)R23系統(tǒng)應(yīng)將瓶口朝上,而R404A系統(tǒng)應(yīng)將瓶口朝下,以保證迅速加氟
5)加氟結(jié)束時,應(yīng)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(fù)進(jìn)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(yùn)行中冷凝器的液位在視鏡的1/5~2/5處
3、放空氣
1)當(dāng)系統(tǒng)壓力明顯高于相應(yīng)溫度下的飽和壓力時,應(yīng)考慮放空氣
2)由于空氣只集中在高壓部分,所以應(yīng)通過冷凝器的排空閥操作
3)高溫系統(tǒng)應(yīng)在停車時進(jìn)行,低溫系統(tǒng)最好在運(yùn)行時進(jìn)行
4)具體操作要精心,絲堵不要開啟過大,也不要遠(yuǎn)離現(xiàn)場
5)空氣操作應(yīng)分幾次進(jìn)行,不可一次放氣太多,以免放出過量的制冷劑 [4]

腐蝕保護(hù)

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