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制冷压力设备的创新研究与分析

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-23 8:32:32 人气: 标签:

  国内生产的氨用制冷压力容器,由于种种原因,基本上是多年不变,各生产厂家生产的同类压力容器除了在尺寸上有所不同外,其功能上很少有创新的内容。在20世纪90年代初,一些生产厂家为了适应制冷工艺对压力容器的自动化需求,对压力容器的接管与外观作了改进,但在选型参数及使用功能方面没有实质性的变化。因此,多年来氨制冷工艺设计的变化不大,尤其是没有对压力容器的应用功能进行拓展和研发,造成在设计中压力容器的设置改进进展不大,使制冷工艺复杂化,工艺与设备没能进一步精简与高效。

  近几年,通过外资工程引进了一些国外氨用制冷压力容器,其使用功能有新的发展,本文根据笔者近几年通过参与外资工程及通过实际应用,结合实例,探讨了两类氨制冷压力容器中间冷却器和高压贮液器的新功能,以及设计与使用的经验体会,供参考。

  1多功能的中间冷却器中间冷却器在一般的国内专业书中对它的功能定义为:(1)用于冷却低压级压缩机所排出的过热蒸气,使过热蒸气冷却到中压下的饱和汽体状态;( 2)利用中间冷却器内氨液与盘管的热交换,使去冷却设备的氨液在膨胀阀之前得到过冷;(3)分离低压级压缩机排气中的润滑油。

  目前通常应用中间冷却器的场合是:活塞压缩机或螺杆压缩机的单机配打或单机双级的中间冷却设备,另外也可以代替单级螺杆压缩机的经济器作为补气装置,这些都是我们早已熟悉的功能。但除了这些功能外,中间冷却器还有着以下的新功能:1 1作为过冷的二次供液容器这种中间冷却器通常不带冷却盘管,而是利用容器内已节流冷却的部分氨液经过膨胀阀直接向低

  压循环桶或低温系统(冷风机)供液,由于这些已冷却的氨液比经过盘管热交换但未节流的氨液压力低得多,温度也要低,因此这些由中间冷却器送出的氨液经过膨胀阀后所产生的闪发气体也少得多,效率更高。特别适用于单个库体负荷不是特别大而采用重力或直接膨胀供液的低温库系统,这种设置,既节省了桶泵装置,系统也简化。采用中间冷却器直接供液的方式的条件是要求系统的压缩机的油分离器的分离效果好,否则排到中间冷却器的润滑油会进入到低温系统中,产生许多不利的影响。

  1 2作为低温库热氨融霜的排液桶在国内,低温库使用的冷风机采用热氨融霜方式的排液通常是直接排到低压循环桶或与其并联的排液桶中。这种做法除了由于压差大、能量损失大以外,还会使低压循环桶的压力波动大,从而影响其他非融霜系统的正常运行,甚至会造成压缩机着霜,因此不是一种理想的方式。

  而中间冷却器内的压力通常比低压循环桶要高0 16 0 28 MPa,若融霜排液排到中间冷却器,压力损失会大大减小,而且中间冷却器的主要功能是使热蒸气冷却,因此排出的液氨可补充这种功能,起到互补的作用,提高了热效率,因此,中间冷却器兼作融霜排液桶是一种比较合适的方式。

  具有过冷的二次供液及用中间冷却器作为排液功能的制冷原理图(局部)1 3兼作汽液分离器或中压循环桶在双级压缩制冷系统中,并且系统既包括低温也包括高温的工况下,中间冷却器也可兼作高温系统的汽液分离器或中压循环桶。

  由于中间冷却器的温度通常控制在- 15 - 5之间,而蒸发温度在这个温度区间的制冷系统,就可把中间冷却器兼作汽液分离器,这样做的优点是中间冷却器既满足了低温系统的中间冷却作用,同时也满足了高温系统的汽液分离器或中间冷却器的作用,从而减少了桶泵设备,减小了系统的复杂性,使设备更简化。

  对于工况波动不大的高温系统,可在高温系统的回汽管增设恒压阀后再接入中间冷却器的进气。

  如果制冷系统的供液采用直接供液,那么中间冷却器就成为该系统的汽液分离器;如果制冷系统采用氨泵供液,中间冷却器则成为中压循环桶,这种产品国内已有生产厂家生产。

  以上提到的中间冷却器的几种功能应根据实际情况灵活选用,在选型时,采用传统的计算方法是不够的。例如利用中间冷却器作为二次供液容器,传统的计算方法只是计算它的直径或蛇形管冷却面积,但利用中间冷却器作为二次供液容器却要计算它的消耗的能量(即供液量),除了要考虑由低压压缩机排出的负荷所消耗的液量外,还要增加中间冷却器内供向低压循环桶或低温系统的氨液量,由于这部分氨液量压力低,压差变小,能量也相应变小,忽略这点会造成供液不足的现象;另外,采用某些功能电磁阀作为低压循环桶的供液调节阀,因压差变小还需要更换专用的弹簧,以适应新的工况,如DANFOSS的PMLF系列调节阀。

  把中间冷却器兼作排液桶,需要考虑的另一个因素是:正常液位与报警液位之间的容积是否可容纳蒸发器融霜时所排出的液量,否则每次融霜排液都可能会引起液位超高报警甚至停机而影响运行。这些因素都需要在设计时(包括产品的设计)加以考虑。

  2具有双重功能的高压贮液器随着近年来对螺杆压缩机的使用越来越广泛,与螺杆压缩机配套设计已渐成熟,螺杆压缩机的油冷却方式除了国内通常采用的水冷却外,现在越来越多采用氨液冷却,这种冷却方式与水冷却相比,除了不会因管壁结垢而减弱冷却效果外,还节约部分水资源。实现这种冷却方式通常是通过在蒸发式冷凝器与高压贮液器之间增设虹吸桶来实现。但在条件许可的情况下,这个虹吸桶也可以用高压贮液器兼任,以节省设备及安装工作量。

  这种具有双重功能的高压贮液器在设计与安装上均有一定的要求。设计与安装需注意的地方有:(1)高压贮液器冷却管出液口与虹吸桶冷却进液管的高差应1 8米2)氨冷却的进液与回气管需有一定的坡向要求;(3)高压贮液器要设专用的排热总管和回汽集管,而这两管在容器上的安排是相邻的,以便使进入高压贮液器的热量尽快通过排热总管排入蒸发式冷凝器中冷却;(4)排热总管尽可能连接靠近蒸发式冷凝器的进气口。

  具有贮液与虹吸功能的高压贮液器的安装要求为:H 1 P1H 2 P2H 1高压贮液器与油冷却器之间的高差;H 2蒸发式冷凝器与高压贮液器的高差;制冷剂密度;重力系数;P 1高压贮液器与油冷却器之间的压差;P 2蒸发式冷凝器与高压贮液器的压差值得一提的是,目前国内的一些设计或安装单位在设计和安装这种氨液冷却系统时,忽略了以上的注意事项,在天气炎热的季节,出现了排到虹吸桶或高压贮液器中的热量无法及时排走的现象,开机时间一长,桶内的氨液温度升高而导致油温也高,而造成压缩机停机。

  在制冷系统的设计选型上,为了保险起见,通常富裕度选取偏大,即行业谚语:宁大莫小。但在上述工况下适得其反,容器过大,热容量也随之增大,散热更慢,造成停机的时间更长。合理选型与正确安装才是解决问题的有效途径。

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