制冷設(shè)備的選擇

1、四、制冷設(shè)備的選擇 . 第一講.制冷壓縮機(jī)的選型計算 第二講.冷分配設(shè)備的選型計算 . . 制冷壓縮機(jī)猶如制冷裝置的心臟， 它在整個制冷系統(tǒng)中起著舉足輕 重的作用，壓縮機(jī)的費(fèi)用占全部 設(shè)備費(fèi)用的較大比重。而壓縮機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用（主要指電耗）又是 冷庫經(jīng)營管理費(fèi)用中最主要的一 項。因此，如何合理的選配壓縮 機(jī)的型號，臺數(shù)，將對整個制冷 裝置的設(shè)備費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用有重大 影響，甚至關(guān)系到冷庫的正常生 產(chǎn)。back 1.一般原則 所選用壓縮機(jī)的制冷量應(yīng)滿足對應(yīng)的 不同蒸發(fā)溫度的壓縮機(jī)總負(fù)荷，以便確 保冷間所要求的低溫環(huán)境。 制冷壓縮機(jī)總負(fù)荷Q較大的冷庫盡量選 用大型壓縮機(jī)，以減少機(jī)器臺數(shù)，簡化 系統(tǒng)，便于

2、操作。 不同蒸發(fā)系統(tǒng)的壓縮機(jī)應(yīng)考慮到 各系統(tǒng)之間相互代替的可能性，同 一機(jī)器組內(nèi)宜采用同系列壓縮機(jī)， 以便個零部件的互換使用。 選用壓縮機(jī)應(yīng)按其制造廠規(guī)定的 技術(shù)條件采用。 制冷系統(tǒng)壓力比的選擇和運(yùn)用 （見課本舉例) 2.計算中幾個主要參數(shù)的確定 在壓縮機(jī)的選型計算中尚需要了解實 際工作時的一些具體參數(shù)，這些參數(shù) 確定得合理與否，將直接關(guān)系到所選 配的壓縮機(jī)制冷量與制冷壓縮機(jī)總負(fù) 荷是否相適應(yīng)。現(xiàn)將幾個主要參數(shù)確 定過程介紹如下。 （1）蒸發(fā)溫度t0的確定 為了滿足制冷劑 液體蒸發(fā)時所需的熱量，必須有一個恒定溫 度的熱源向冷分配設(shè)備供熱。這一熱源是庫 內(nèi)空氣或載冷劑，恒定溫度即指庫房溫度或 載

3、冷劑溫度。要保證氨液蒸發(fā)正常進(jìn)行，蒸 發(fā)溫度與庫溫或載冷劑溫度之間也必須要有 溫差。在氨直接冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)溫度一般 比庫溫低10左右；在間接冷卻系統(tǒng)中，蒸 發(fā)溫度比要求的載冷劑溫度低5 . （2）冷凝溫度tk的確定 制冷劑蒸 汽的冷凝溫度不得超過規(guī)定的最高冷 凝溫度，即小于等于40，設(shè)計時可 控制在38-39以下。當(dāng)冷凝器型式 及冷卻方法確定后，冷凝溫度主要取 決于冷卻介質(zhì)的溫度。 立式，臥式，淋澆式冷凝器tk的確定：立式， 臥式，淋澆式冷凝器的冷卻介質(zhì)主要為冷 卻水，考慮到冷卻水在流過冷凝器的整個 過程中其溫度是變化的，可采用以下公式 計算其對數(shù)平均溫度差tm() tm= (tk-t1)-

4、(tk-t2)/2.31lg(tk-t1)/ (tk-t2) 式中:tk:冷凝溫度() ；t1：冷凝器進(jìn) 水溫度（可由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得 ）； t2：冷凝器出水溫度() 在水冷式氨系統(tǒng)中， tm一般取57 . 在水冷式冷凝器中，由于tm較小， 為了簡化計算，多采用算術(shù)平均溫度 差tm () tm=tk-(t1+t2)/2 整理，得：tk=tm+ (t1+t2)/2 式中，tm：算術(shù)平均溫度差（一般 為57 ，冷卻水進(jìn)出口溫差較大時 較大值）；t1：冷凝器進(jìn)水溫度（可 由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得 ）； t2：冷凝器 出水溫度() （3）吸氣溫度tk的確定 由于吸入 管受周圍氣溫的影響，壓縮機(jī)吸入氣 體的溫

5、度較蒸發(fā)溫度都有不同程度的 提高（即氣體過熱），其幅度隨吸入 管道的長短和環(huán)境溫度的高低而不同， 且與系統(tǒng)的供液方式有關(guān)。在氨泵供 液系統(tǒng)中，從冷分配設(shè)備至低壓循環(huán) 桶的回氣管內(nèi)為氣液兩相流體，正常 情況下是不會產(chǎn)生過熱的，只有在低 壓循環(huán)桶至壓縮機(jī)的吸入管上才有可 能產(chǎn)生過熱，吸入管短，過熱度就小。 在重力供液系統(tǒng)中，回氣管內(nèi)就有可能出 現(xiàn)過熱，氨液分離器距壓縮機(jī)又較遠(yuǎn)，吸 入管內(nèi)的過熱度相對較大。表6-57列出了 氨壓縮機(jī)的允許吸氣溫度，一般情況下可 參照表6-58確定吸氣溫度。 表6-58氨壓縮機(jī)的允許吸氣溫度（） t0 0-5-10-15-20-25-28-30-33-40 tx +1

6、-4-7-10-13-16-18-19-21-25 （4）排氣溫度T p的確定 排氣溫度可由下式求得 T p=T x(Pp/Px)(K-1)/K 式中， T p：壓縮機(jī)排氣力學(xué)溫度 （K）; T x:壓縮機(jī)吸氣熱力學(xué)溫度 （K）；Pp :壓縮機(jī)排氣壓力（Pa）; Px :壓縮機(jī)吸氣壓力（Pa）； K：制 冷劑絕熱指數(shù)。上式中：tp=Tp-273 （） 實際上，排氣溫度還與壓縮機(jī)的性能 和操作的合理與否有關(guān)，且與工況的 變化有直接關(guān)系。 （5）最佳中間溫度tzj的確定 中間溫度是由中間壓力決定的， 它與壓縮機(jī)的高低壓機(jī)的理論排 氣量之比Vpg 、Vpd及蒸發(fā)溫度t0、 tk，冷凝溫度有關(guān)。在選配

7、壓縮 機(jī)時，希望兩級壓縮機(jī)所消耗的 總功率最小，此時的中間溫度及 中間壓力稱為最佳中間溫度和最 佳中間壓力。最佳中間溫度可用 下述幾種方法求得。 pkpo 由中間壓力確定 公式： pzj= 式中， pzj：理想中間壓力（Pa） p0:蒸發(fā)壓力（以絕對壓力計， Pa ）;pk:冷凝壓力（以絕對壓力計， Pa ） pkp 0 pkpo 利用拉塞經(jīng)驗公式確定 在溫度范圍為 +40-40以內(nèi)的氨制冷系統(tǒng)中，可用拉 塞經(jīng)驗公式確定最佳中間溫度，公式為： tzj=0.4tk+0.6t0+3 確定最佳中間 壓力、溫度 的線圖 圖解法：圖解法是根據(jù)t0和tk由圖6-38中查 得tzj。該圖的使用方法為：由已確

8、定的t0、 tk得出t0、tk兩條線的交點，從交點引垂線與 圖中點畫和橫坐標(biāo)相交于兩點，與橫坐標(biāo)交 點處的數(shù)值為tzj，由點畫線上的交點引水平 線與縱坐標(biāo)交點處的數(shù)值為最佳中間壓力。 確定tzj后可據(jù)此假定兩個中間溫度，求兩組 高低壓機(jī)理論排氣量之比，并考慮其他因素 來選定高低壓級壓縮機(jī)，然后再根據(jù)實際選 定的高低壓機(jī)的理論排氣量之比，用圖解法 求得中間溫度tzj. （6）過冷溫度tg的確定 在一些建造 較早的冷藏庫中，為了提高制冷效果， 使用過冷器對高壓制冷劑液體再冷卻， 這時液體的過冷溫度比過冷器的進(jìn)水溫 度高3。近年來設(shè)計的冷藏庫中，由 于受冷卻水溫，水質(zhì)，水量等條件的限 制，為簡化系統(tǒng)

9、和操作，一般已不再專 設(shè)過冷器了。 3.選型計算 選型計算是根據(jù)壓縮機(jī)總負(fù)荷為各蒸 發(fā)系統(tǒng)選配壓縮機(jī)的集體計算方法。 (1)單級壓縮機(jī)的選型計算 ：（p266） 以壓縮機(jī)的理論排氣量選型 下圖為單級壓縮機(jī)的制冷裝置示意圖和 該制冷循環(huán)在壓焓圖上的表示。 圖6-39單級壓縮機(jī)的制冷裝置（左）及其壓焓 圖（右） 在選配壓縮機(jī)時，壓縮機(jī)制冷量應(yīng)和計算所 得的壓縮機(jī)總負(fù)荷Qj相匹配。因此，利用制 冷和需冷的平衡關(guān)系，即可求得壓縮機(jī)理論 排氣量Vp(m/h),公式如下： Vp= Qjv2/(i1-i5) q 式中 ，Qj：該蒸發(fā)系統(tǒng)壓縮機(jī)總負(fù)荷（kJ/h）; v2: 吸入氣體的比體積(m/kg); i1

10、: 蒸發(fā)器出口處飽和蒸汽的焓值（kJ/kg）; i5: 節(jié)流閥后制冷劑液體的焓值（kJ/kg）; q: 壓縮機(jī)吸氣系數(shù)。 以壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量選型：壓縮 機(jī)的制冷量隨工況的變化而不同，在標(biāo)準(zhǔn) 工況（t=-15,tx=- 10,tk=30,tg=25）下的制冷量即為 標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量Q標(biāo)。由耗冷量計算所求得 的壓縮機(jī)總負(fù)荷Qj，是設(shè)計工況下所需的 制冷量，不是Q標(biāo)，因此，不能用Qj直接 選取壓縮機(jī)，而應(yīng)把Qj折算成標(biāo)準(zhǔn)工況下 的制冷量Q標(biāo)。 同一臺壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工況、設(shè)計工況下的制 冷量可分別按Q標(biāo)=vpq標(biāo)qr標(biāo)和 Q計=vp q計qr計求出。由于同一臺壓縮機(jī) 的vp是一定的，因此，可得出設(shè)計

11、制冷量與 標(biāo)準(zhǔn)制冷量的換算公式； Q標(biāo)= q標(biāo)qr標(biāo)Q計/ q計qr計 式中， Q標(biāo)：折算成標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量 （ kJ/h）； Q計：設(shè)計工況制冷量 （ kJ/h）； q標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)工況下的吸氣系數(shù)： q計：設(shè)計工況下的吸氣系數(shù)： qr標(biāo)：標(biāo) 準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量（ kJ/m）； qr計：設(shè)計工況下的單位容積制冷量 （ kJ/m）。 作為制冷換算，也可直接按下式進(jìn)行： Q標(biāo)= Q計/A 式中，A：制冷量換算系數(shù)。 這樣，把設(shè)計工況下的制冷量換算成Q標(biāo)后， 就可直接選配壓縮機(jī)。 用上述兩種方法求得的壓縮機(jī)所需的理論排 氣量和標(biāo)準(zhǔn)制冷量往往與壓縮機(jī)的基本參數(shù) 不一致。因此，可從產(chǎn)品樣本、制冷設(shè)備手

12、冊及有關(guān)資料中按與計算得到的理論排氣量 或標(biāo)準(zhǔn)制冷量相近或稍大一些的原則選取壓 縮機(jī)。如計算所得理論排氣量或標(biāo)準(zhǔn)制冷量 較大，則可考慮有關(guān)原則要求，選用一臺或 幾臺壓縮機(jī)。 （2）雙級壓縮機(jī)的選型計算 雙級壓縮機(jī)的選型計算也是利用雙級壓 縮制冷循環(huán)圖，通過試計算求得中間溫 度后，再結(jié)合蒸發(fā)溫度和冷凝溫度做出 實際制冷循環(huán)圖，查出各有關(guān)狀態(tài)點的 參數(shù)，以便復(fù)核雙級壓縮機(jī)的制冷量， 進(jìn)行雙級壓縮機(jī)的選型。 （二）冷分配設(shè)備的選型計算 冷分配設(shè)備室制冷系統(tǒng)中產(chǎn) 生和輸出冷量的設(shè)備。如果 冷分配設(shè)備配備不當(dāng)，即使 壓縮機(jī)及其他輔助設(shè)備選配 適宜，整個制冷裝置也難以 收到應(yīng)有的效果。為此，冷 分配設(shè)備的

13、合理選配也應(yīng)予 以重視。 back 1.冷分配設(shè)備傳熱面積的確定 冷風(fēng)機(jī)，排 管，蒸發(fā)器等冷分配設(shè)備是冷庫的主要降溫 設(shè)備。為維護(hù)食品冷加工所需的最低環(huán)境， 冷分配設(shè)備的能力應(yīng)與庫房計算所得的總冷 量負(fù)荷相匹配。其傳熱面積可由下式求得: F=Qk/Kt 式中，F(xiàn)冷分配設(shè)備傳熱面積（）； Qk庫房冷分配設(shè)備總冷量負(fù)荷 （KJ/h）; K冷分配設(shè)備傳熱系數(shù) kJ/(h ); t蒸發(fā)溫度與庫房溫度差（ ）。 2.冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)k的確定 冷 分配設(shè)備傳熱系數(shù)k 與很多因素有 關(guān)，如管內(nèi)制冷劑流速，管外空氣 流動狀態(tài)，蒸發(fā)溫度與庫房溫度差， 設(shè)備型式，結(jié)霜及油污的影響等。 在冷庫設(shè)計中，一般可從編制

14、的表 格中選用傳熱系數(shù)。 3.蒸發(fā)溫度與庫溫之差t的確定 蒸發(fā)溫度與庫溫之差t，是指冷分配溫 度設(shè)備內(nèi)氨液平均蒸發(fā)溫度與庫內(nèi)空氣平 均溫度之差。氨液的平均蒸發(fā)溫度因各種 型式冷分配設(shè)備的流動阻力，液柱靜壓影 響及供液方式的不同而異，而各類食品的 冷加工對工藝條件的要求也不一樣，這就 造成了t的差異。 t的確定還要考慮以下因素的影響 食品在冷加工過程中的干耗，除與庫內(nèi)空 氣的相對濕度、空氣流速、加工方法、堆放 形式等有關(guān)外，還與t有關(guān)。對一些冷卻物 冷藏間的分析測定表明，縮小t有助于減少 食品的干耗。 增大t對冷分配設(shè)備的傳熱有利，傳 熱系數(shù)隨之加大，而冷分配設(shè)備所需的 冷卻面積則可因此減少，這樣可選用較 小的冷分配設(shè)備，設(shè)備費(fèi)用得以降低。 庫溫由食品冷加工工藝要求所決定， 是一個定值，所以要增大溫差就得降低 蒸發(fā)溫度，這樣就使壓縮機(jī)的制冷量減 少，功耗增加，制冷系數(shù)變小。因此從 減少功耗來說，又希望適當(dāng)縮小t。 蒸發(fā)系統(tǒng)是由不同的蒸發(fā)溫度劃分的。一個蒸發(fā) 系統(tǒng)同時滿足幾種蒸發(fā)溫度的工作要求，可以利 用自控器件或采用其他控制方法來達(dá)到。但是， 這將導(dǎo)致蒸發(fā)溫度較高的制冷系統(tǒng)能量損失。如 果每種蒸發(fā)溫度的冷間都由各自的蒸發(fā)系統(tǒng)降溫， 則將使整個制冷系統(tǒng)復(fù)雜化，不便操作管