氟制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/陳立金 山東省魯商冰輪建筑設(shè)計(jì)有限公司 山東濟(jì)南 250101

隨著大功率制冷壓縮機(jī)的不斷推出，大型并聯(lián)壓縮機(jī)組制造技術(shù)的日漸成熟。為了確保系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行，在設(shè)計(jì)階段就必須對(duì)機(jī)組、設(shè)備、制冷管路的管徑進(jìn)行合理的選型與計(jì)算，筆者主要對(duì)設(shè)計(jì)過程中涉及到的要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

1、并聯(lián)壓縮機(jī)組

1.1 機(jī)組的選型要求

1）一般根據(jù)冷庫(kù)的貯藏噸位進(jìn)行機(jī)組的選型，1臺(tái)機(jī)組可對(duì)應(yīng)1500～3000噸貯藏量的冷庫(kù)。通常情況下，1臺(tái)機(jī)組采用3～6個(gè)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)為同一型號(hào)。對(duì)于下列情況，為節(jié)省能耗，可在機(jī)組上配1～2臺(tái)小容量壓縮機(jī)：對(duì)于冷藏間較多且貯藏噸位大小不一的冷庫(kù)，為防止出現(xiàn)大馬拉小車的情況，可用小容量壓縮機(jī)降溫。對(duì)于氣調(diào)庫(kù)，在入貨階段由于進(jìn)貨量較為集中，機(jī)組要滿負(fù)荷運(yùn)行，但庫(kù)溫穩(wěn)定后或在較冷的季節(jié)，基本上只須平衡圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散冷量，所需的制冷量較少，可根據(jù)情況用小容量壓縮機(jī)或大、小壓縮機(jī)共用的方式為冷庫(kù)降溫。

2）對(duì)于一些既有高溫系統(tǒng)，又有低溫系統(tǒng)的冷庫(kù)，可將高溫型、低溫型壓縮機(jī)共同組裝在1臺(tái)機(jī)組上。冷凝器、貯液器為共用形式，氣液分離器分別對(duì)應(yīng)各自的系統(tǒng)。即1臺(tái)機(jī)組可對(duì)應(yīng)多個(gè)不同蒸發(fā)溫度系統(tǒng)，提高了機(jī)組的靈活性。

1.2 機(jī)組的安裝位置

1）必須在機(jī)組周圍留有足夠的操作、檢修空間，機(jī)組的前后左右空間至少留有1m距離。

2）為減少供液管、吸氣管內(nèi)的制冷劑流動(dòng)阻力損失，機(jī)組應(yīng)盡量放置在所對(duì)應(yīng)冷庫(kù)的中間位置。尤其是吸氣管，管路越長(zhǎng)，阻力損失越大。當(dāng)吸氣流經(jīng)機(jī)組的測(cè)壓點(diǎn)時(shí)，測(cè)取到的壓力值要比實(shí)際蒸發(fā)壓力低，機(jī)組的控制系統(tǒng)會(huì)誤認(rèn)為此時(shí)的蒸發(fā)溫度已達(dá)到設(shè)定值而減少壓縮機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)甚至停機(jī)。但這時(shí)蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的實(shí)際壓力（即實(shí)際溫度）還沒有達(dá)到要求的蒸發(fā)壓力（即蒸發(fā)溫度），這將會(huì)影響貯藏質(zhì)量。所以，應(yīng)盡量縮短機(jī)組與各蒸發(fā)設(shè)備的距離。

1.3 機(jī)組選型時(shí)須要注意的問題

1）機(jī)組的控制系統(tǒng)要具有累計(jì)每臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間的功能，以自動(dòng)平衡各臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，提高機(jī)組的使用壽命。在自動(dòng)控制系統(tǒng)之外還要有一套手動(dòng)控制系統(tǒng)，便于在某些情況下進(jìn)行手動(dòng)操作。

2）壓縮機(jī)目前以比澤爾和谷輪品牌較多，按運(yùn)行工況劃分，壓縮機(jī)有高溫型和低溫型2種形式。高溫型壓縮機(jī)可在－30～＋10℃的蒸發(fā)溫度之間運(yùn)行，低溫型壓縮機(jī)可在－40～－5℃的蒸發(fā)溫度之間運(yùn)行。對(duì)于蒸發(fā)溫度－10℃左右的冷庫(kù)，選用高溫型壓縮機(jī)；對(duì)于蒸發(fā)溫度－28℃左右的低溫冷藏庫(kù)和溫度更低的速凍庫(kù)，選用低溫型壓縮機(jī)。

2、冷凝器

機(jī)組有3種冷凝方式：水冷式、風(fēng)冷式、蒸發(fā)式。

1）水冷式一般采用臥式殼管冷凝器，與機(jī)組一體化安裝，其結(jié)構(gòu)緊湊，不必建造專用的冷凝器機(jī)組，但須配置水泵和冷卻塔。此外，為減少制冷管路內(nèi)的壓力損失，機(jī)組一般都放置在冷庫(kù)附近，距離水池和水泵房較遠(yuǎn)，冷卻水管路較長(zhǎng)，沿程阻力損失較大，所需的水泵揚(yáng)程也大，使能耗增加。

2）風(fēng)冷式采用風(fēng)冷冷凝器，與機(jī)組分體安裝，完全靠空氣冷凝制冷劑氣體。由于空氣的比熱容小，換熱效率低，所以，其外形尺寸較大，且冷凝溫度較高，一般在40～45℃。風(fēng)冷冷凝器通常安裝在機(jī)組的上部位置，要求四周通風(fēng)良好。但冷凝器很難避開陽(yáng)光的照射，在一些夏季溫度較高的地區(qū)，陽(yáng)光直射于冷凝器盤管上，使冷凝壓力長(zhǎng)時(shí)間居高不下，有時(shí)冷凝溫度可達(dá)到50℃以上，造成制冷量減少、冷庫(kù)降溫時(shí)間延長(zhǎng)及能耗增加等問題，嚴(yán)重時(shí)還造成壓縮機(jī)頻繁高壓保護(hù)，損壞機(jī)組。因此，選用風(fēng)冷冷凝器時(shí)，要根據(jù)使用地區(qū)，適當(dāng)加大盤管面積，盡量降低冷凝壓力。冷凝器的風(fēng)扇電機(jī)可采用變速電機(jī)，在不同的季節(jié)采用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)冷凝壓力，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3、熱力膨脹閥的選型

大型制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)設(shè)備尺寸一般都較大，制冷劑在蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的壓力降都超過相應(yīng)蒸發(fā)溫度1℃，所以均采用外平衡式熱力膨脹閥，可按以下步驟進(jìn)行膨脹閥的選?。?/p>

1）確定膨脹閥前后兩端的壓力差Δp

式中：pk為冷凝壓力；p1為制冷劑在管路內(nèi)因流動(dòng)阻力損失產(chǎn)生的壓力降；p2為上升立管內(nèi)液位差引起的壓力降；p3為制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)設(shè)備分液器產(chǎn)生的壓力降；po為蒸發(fā)壓力。

2）結(jié)合蒸發(fā)設(shè)備的制冷量、壓力差Δp，參照膨脹閥相關(guān)樣本進(jìn)行選取。選取時(shí)要注意，如果制冷劑的過冷度超過4℃，必須對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的制冷量進(jìn)行修正。修正系數(shù)可根據(jù)過冷度進(jìn)行選取，用蒸發(fā)設(shè)備的制冷量除以修正系數(shù)，即為制冷量的修正值，選取的膨脹閥制冷量要大于該值。

3）對(duì)于負(fù)荷比較穩(wěn)定的蒸發(fā)設(shè)備，膨脹閥的制冷量應(yīng)比蒸發(fā)設(shè)備的實(shí)際制冷量大20%～30%，對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)較大的蒸發(fā)設(shè)備，應(yīng)大70%～80%。

4、蒸發(fā)設(shè)備

冷庫(kù)內(nèi)的蒸發(fā)設(shè)備一般選用冷風(fēng)機(jī)，最近幾年隨著三叉型鋁排管的推廣，有的冷庫(kù)也采用這種排管作為庫(kù)內(nèi)蒸發(fā)設(shè)備。

1）冷風(fēng)機(jī)靠風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)庫(kù)內(nèi)空氣為貨物降溫，在強(qiáng)制通風(fēng)過程中必然造成貨物的水分流失，產(chǎn)生干耗現(xiàn)象。庫(kù)溫越低，干耗越大?？蓪?duì)冷風(fēng)機(jī)的面積進(jìn)行適當(dāng)加大，以提高蒸發(fā)溫度，減少干耗，而且機(jī)組的制冷效率也會(huì)隨之提高。國(guó)內(nèi)一般將冷風(fēng)機(jī)面積在滿足使用要求的基礎(chǔ)上加15%～20%的余量，即可將蒸發(fā)溫度與庫(kù)溫間的溫差由10℃減少為8℃左右。雖然初期投資有所增加，但卻縮短了機(jī)組和設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，節(jié)省了能耗，提高了貯藏質(zhì)量。在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至將溫差控制在5℃左右。

2）三叉型鋁排管采用單管＋3道外翼片組合而成，單管一般有21mm×1.75mm和32mm×2mm兩種規(guī)格，單管外表面有3條加強(qiáng)型換熱翼片，三角形布置，可大大增大單管的抗彎強(qiáng)度和有效換熱面積。制冷系統(tǒng)主要采用21mm×1.75mm型的鋁排管，為防止制冷劑腐蝕，鋁排管的鎂含量不得超過2%。這種排管的換熱面積在0.365～0.396m2／m之間，質(zhì)量在0.82kg／m左右。鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)為210W／（m?K），鋼材的在46.55～67.48W／（m?K）之間。因此，鋁排管具有較高的換熱性、輕便性。這種排管的橫擔(dān)及吊桿均可選用鋁材，耐腐蝕性和安全性更高，非常適用于高濕度環(huán)境下的冷庫(kù)。