制冷机技术原理及应用.docx

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制冷机技术原理及应用

目录

第一章基础知识

1．基本原理

2．吸收式制冷机工作原理

3．吸收式制冷的特点

4．空调系统的组成

第二章吸收式制冷机结构简介

1．直燃型吸收式冷温水机

2．蒸汽型吸收式制冷机

第三章吸收式制冷机的主要组成部件简介

1．屏蔽泵（溶液泵、冷剂泵）

2．真空泵及钯管

3．燃烧器

4．蒸汽调节阀

第四章吸收式制冷机的性能

1．外界条件变化对机组性能的影响

1.1．冷水出口温度的影响

1.2．冷却水进口温度的影响

1.3．冷却水量的影响

1.4．冷水量的影响

1.5．热源温度的影响

2．其他影响性能的因素

2.1．污垢系数的影响

2.2．不凝性气体的影响

2.3．表面活性剂的影响

2.4．冷剂水污染的影响

第五章吸收式制冷机的控制

1．安全保护系统

2．能量调节系统

3．微机控制系统

第六章吸收式制冷机组的常见故障

1．溶液结晶

2．冷水及冷剂水结冰

3．冷剂污染

第七章吸收式制冷机组机房附属设备的选用

1．冷却塔

2．水泵

3．水处理设备

4．贮油罐

5．蒸汽减温减压装置

附录常用单位的换算

第一章基础知识

1.基本原理

众所周知，能量既不会无端产生，也不会无端消失，它只不过是以不同的形式存在着，

并且从一处转移到另外一处。

所谓制冷，就是从低于环境温度的物体中吸收一定的热量，然后将其转移给环境介质的

过程。

而制热，则与制冷的过程截然相反。

由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此，要实现制冷（热量不断从低温物体传给高温物体）必须做功，即消耗能量（如电能、热能、太阳能等）。

能实现制冷的方法很多，但在空调制冷应用范围内最常用的还是汽—液相变制冷，即利用液体在低温下的蒸发吸热过程来吸收被冷却物体中的热量，从而达到制冷的目的。

其中，发生相变的液体称为制冷剂，目前常用的制冷剂主要有电制冷机组中的氨（R717）、R12、R22、R134a、以及溴化锂吸收式制冷机中所用的水等。

2.吸收式制冷机工作原理

2.1、溴化锂溶液的物理性质

溴化锂是由碱金属元素锂（Li）和卤族元素（Br）两种元素组成，其一般性质和食盐大体类似，是一种稳定的物质，在大气中不变质、不挥发、不分解、极易溶解于水，20℃时在水中的溶解度约为食盐的溶解度的3倍左右。

常温下是无色粒状晶体，无毒、无臭、有咸苦味。

一定温度下的溴化锂饱和水溶液，当温度降低时，由于溴化锂在水中溶解度的减小，就会形成结晶现象。

作为机组的工质，溴化锂溶液应始终处于液体状态，无论是运行或停机期间，都必须防止溶液结晶，这一点非常重要。

溴化锂溶液的吸湿性很强，具有吸收比其温度低得多的水蒸气的能力，因此选用溴化锂溶液作为吸收式制冷机的工质对。

溴化锂溶液对金属材料具有腐蚀作用，氧是促进腐蚀发生的主要因素，因此在溴化锂吸收式机组中，隔绝氧气是最根本的防腐措施。

其他影响溴化锂溶液对金属材料腐蚀的几个因素有溶液的浓度、溶液的温度、溶液的碱度。

这其中，溶液的温度对腐蚀作用的影响最大。

当温度低于165℃时，溶液温度对腐蚀的影响不大，而当温度超过165℃，腐蚀率急剧增大。

实际使用中，在溴化锂溶液中添加适量的缓蚀剂。

目前常用的缓蚀剂有钼酸锂（Li2MoO4）及铬酸锂（Li2CrO4）。

其中钼酸锂为环保型制冷剂，而铬酸锂对环境则是有害的。

2.2、双效溴化锂吸收式制冷循环

以蒸汽型溴化锂吸收式制冷机为例。

冷剂在蒸发器内蒸发从而制出冷水。

蒸发了的冷剂被吸收器内的浓溶液所吸收。

吸收了冷剂而变稀的溶液（稀溶液）由溶液泵经过热交换器分别进入高温发生器和低温发生器。

稀溶液在高温发生器内被蒸汽加热变为浓溶液。

低温发生器内的稀溶液被高温发生器产生的冷剂蒸汽加热而变为中间浓度溶液。

浓溶液经过高温热交换器与中间浓度溶液汇合，经过低温热交换器进入吸收器，吸收在蒸发器中蒸发的冷剂蒸汽。

低温发生器产生的冷剂，在冷凝器内被冷却水冷却、冷凝后，返回蒸发器。

（流程如下图所示）

直燃机除供入机组的能源形式不同外，其他与蒸汽型溴化锂吸收式制冷机基本相同。

采暖时，冷剂泵停止工作。

高温发生器产生的冷剂蒸汽进入蒸发器加热温水而凝缩。

冷剂液体与来自高温发生器的中间浓度溶液和来自从低温发生器的溶液相混合而成为稀溶液。

稀溶液由溶液泵送至高温发生器，被加热浓缩后，再次产生冷剂蒸汽。

3.吸收式制冷的特点

溴化锂吸收式制冷机的特点：

1、主要优点

1利用热能为动力，不但能源利用范围广，而且具有两个重要特点：

a.能利用低势热能（余热、废热、排热），使溴化锂吸收式技术可以大量节约能耗；

b.以热能为动力，溴化锂吸收式制冷机比利用电能为动力的压缩式制冷机可以明显节约电耗。

2整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运动部件，运转安静。

3以溴化锂水溶液为工质，无味、无毒，有利于满足环保要求，特别是蒙特利尔协议书签订后，国际上禁用氟氯烃化合物，迫切要求寻找代用工质。

除对新工质的开发研究外，对不含氟氯烃化合物的溴化锂吸收式制冷机的发展更为重视。

4制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠。

5制冷量调节范围广，一般可在20%～100%的负荷内进行冷量的无级调节，并且随着负荷的变化调节溶液循环量，有着优良的调节特性。

6对外界条件变化的适应性强，可在加热蒸汽压力0.2～0.8MPa（表压）,冷却水温度20～35℃,冷媒水出水温度5～15℃的范围内稳定运转。

7对安装基础的要求低，无需特殊的机座，可安装在室内、室外，甚至地下室、屋顶上。

8对于直燃型吸收式冷温水机来说，还具有以下优点：

a.燃烧效率高,对大气环境污染小。

b.一机多能。

可以夏季制冷,冬季采暖。

c.体积小,用地省。

与蒸汽型冷水机组相比，可省去锅炉房，减少了基建费用。

d.可实现能源消耗的季节平衡。

夏天空调用电紧缺而煤气消耗降低，采用燃气型冷温水机组，可减少夏季的电耗，增加煤气耗量，弥补季节能耗的不平衡。

2、主要缺点

1腐蚀性强。

溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性，不仅影响到机组的性能与正常运行，而且影响到机组的寿命。

2气密性要求高。

对机组气密性的保持以及抽气系统的高效工作要求比较高。

4.空调系统的组成

如下图所示，空调系统主要由以下几部分组成。

制冷机制出冷水并通过循环水泵送至空调末端，同时由冷却设备将热量散发至环境中去。

其中，核心部分的制冷机的种类多种多样，主要可分为吸收式制冷和压缩式制冷两大类。

前者有蒸汽型、直燃型和热水型三种主要类型，后者有螺杆式、活塞式和离心式三种主要类型。

空调末端设备根据空调系统的不同也千差万别，常见的有将空气集中处理的空气处理箱及分散处理的风机盘管等设备。

具体的配置要根据各空调区域的实际情况进行。

常用的冷却设备一般是冷却塔，它将冷却水中的热量散发至大气中；近来将热量排至土壤或地下水中的做法也越来越多，采用这种办法需要在土壤中埋管或挖掘地下深井。

机房内除机组外的其他附属设备有循环水泵、冷却水泵、水处理设备、补水设备、定压设备、热交换器、贮油罐及日用油箱等，详细配置方法参见第六章的说明。

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烟台荏原产品分类

RCD、RED、RFD、RCP系列——直燃机

RCW、RAW、REW、RFW系列——双效蒸汽型

16JH、RCH、RFH系列——单效蒸汽型、热水型

第二章吸收式制冷机结构简介

1、直燃型吸收式冷温水机

高温发生器：

本体包括炉筒、液管式对流换热器和气液分离器等。

燃料和空气由燃烧器送入炉筒，并在炉筒中燃烧。

所产生的高温烟气，通过炉筒和液管式对流换热器（管材一般为锅炉钢管）加热溴化锂溶液后，经烟囱排出。

溶液被加热浓缩时产生的冷剂蒸汽，经挡液装置分离后，流向低温发生器。

低温发生器：

低温发生器内部为喷淋式结构。

稀溶液被喷淋至换热管外表面，由高温发生器产生的冷剂蒸汽在换热管内流动，加热稀溶液，同时并与产生的冷剂蒸汽一道流向冷凝器。

冷凝器：

由发生器过来的冷剂蒸汽在换热管表面凝结成冷剂水，释放的热量被换热管内流动的冷却水带走。

蒸发器：

内部为喷淋式结构，换热管为铜翅片管。

冷剂水被冷剂泵喷淋至换热管的外表面并不断蒸发，吸收管内循环水的热量，使其温度下降。

吸收器：

内部为喷淋式结构，换热管为铜翅片管。

由蒸发器通过挡液板过来的冷剂蒸汽被喷淋的浓溶液所吸收，浓溶液变成稀溶液，同时释放出热量。

热量被换热管内流动的冷却水带走。

热交换器：

为壳管式换热器，管程为低温的稀溶液，壳程为高温的浓溶液。

两种溶液互相混合，使能量得以充分利用，提高机组效率。

控制盘：

是整个机组控制系统的核心。

具有数据显示、参数设定、分析采集数据并控制相应执行机构执行的功能。

燃烧器：

根据负荷的变化，适时调节燃料燃烧以满足机组的工作要求。

燃烧器根据燃料种类的不同主要可以分为燃油、燃气、燃油气两用型；根据调节方式的不同，可分为分段调节式和连续调节式两种。

2、蒸汽型溴化锂吸收式制冷机

蒸汽型溴化锂吸收式制冷机除高温发生器部分与直燃型机组有较大差别外，其他部分基本相同，这里不再赘述。

蒸汽型机组的高温发生器内通入的是高温高压的饱和蒸汽，其凝水通过凝水热交换器被进一步利用后或排放或回至锅炉。

第三章吸收式制冷机的主要组成部件简介

1、屏蔽泵（溶液泵、冷剂泵）

屏蔽泵再机组中起着输送介质的作用。

输送溶液的屏蔽泵称为溶液泵，输送冷剂水的屏蔽泵称为冷剂泵。

屏蔽泵是机组中极其重要的运动部件，可以形象地称之为机组的“心脏”。

机组中所选用的屏蔽泵要具有以下特点：

1、泄露率应远低于机组的泄露率；

2、采用耐溴化锂溶液腐蚀的材料；

3、依靠自身输送的介质润滑和冷却；

4、具有较低的必需气蚀余量；

5、电动机设置过热保护装置；

6、直燃机用屏蔽泵，输送介质温度要高于采暖运转工况输送介质。

2、真空泵及钯管

真空泵是用来对密封容器抽除气体获得真空的基本设备，它在机组制造、调试、检修和保养过程中起着重要的作用。

对于小冷量的机组，日常运转中，保持机组内部真空度的主要办法是通过钯管进行的。

机组在运行中，由于溶液对金属材料的腐蚀作用，会产生一定量的氢气。

如果机组的气密性良好，则产生的氢气将是机组中不凝性气体的主要来源。

钯管排氢装置通常装在自动抽气装置的集气室上。

钯及其合金对氢气具有选择透过性，可将机组内部产生的氢气排到机外，而外界的空气不泄露至机内。

钯管排氢装置在工作时，必须保持300℃左右的温度。

因此，需要利用加热器进行加热。

除长期停机外，一般不切断加热器的电源。

3、燃烧器

燃烧器是直燃机中重要的配套设备。

主要分燃油燃烧器和燃气燃烧器两种。

燃油燃烧器喷油量的调节方法主要是回油式调节。

不需要的油，通过油量调节阀回流，这样可以在喷油压力变化不大的情况下，根据负荷来调节燃烧的油量。

借助于电动机，随着油量调节阀的开度自动调节风门至相应的开度，以保证燃烧所需的风量。

燃油燃烧器的负荷调节分为启停式、滑动式和比例调节式。

启停式中又有单级火力、两级火力和三级火力之分。

单级是简单启停，适用于小型机组；二级和三级适用于中型机组；大型机组和控制精度要求比较高的机组，应选用比例调节式。

它采用回油喷嘴和慢速伺服电动机，负荷信号指挥伺服电动机带动燃油调节器，对燃油量作比例调节。

此时，助燃空气量与燃油量是同时调节的，以保证最佳的燃烧效率。

燃气燃烧器设有主燃烧器和点火燃烧器。

主燃烧器由燃烧头、燃烧器风道、风机、电动机、风门、燃气管及点火用变压器等组成。

随着负荷的变化，空气量和燃气量也要变化