溴化锂吸收式制冷机组主要部件的结构制冷与空调技术.docx

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溴化锂吸收式制冷机组主要部件的结构制冷与空调技术

溴化锂吸取式制冷机组主要部件的结构-制冷与空调技术

1、高压发生器（如图1）

在蒸汽两效溴化锂吸取式制冷机中，高压发生器的作用是将0.2～0.8MPa（表压）工作蒸汽通入传热管内，加热管外的溴化锂溶液，使之沸腾并产生冷剂蒸汽；所产生的冷剂蒸汽则作为低压发生器的热源，用以加热低压发生器中的溴化锂溶液，产生其次股冷剂蒸汽。

这就是两效的含意。

由于能源得到了两次利用，所以蒸汽耗量降低，达到了节能效果。

图1高压发生器的结构

a）高压发生器的布置b）膨胀节结构c）浮头结构d）U型管结构高压发生器一般使用0.2～0.8MPa（表压）的工作蒸汽，其饱和温度较高，约为132～175℃。

通常高压发生器的壳体用碳钢、传热管用紫铜管或铜镍合金管制作。

这两种材料间膨胀系数相差甚大，在高温下将产生很大的热应力。

管子与管板间接受胀管联接，由于热应力，可能造成管子被“拉脱”。

所以消退热应力是设计时首先应考虑的问题。

降低或消退热应力的方法一般有下列几种。

1、接受膨胀节结构

如图1b所示，在壳体靠中间部位设置膨胀节，使壳体可以自由伸长，从而削减热应力的影响。

2、接受浮头结构

如图1c所示，将管子的一端与管板联接，另一端与一个浮动管板联接。

浮头管板、浮头室及其下面的滑板，组成一个可以自由滑动的浮头，使高压发生器的传热管一端固定，另一端可自由活动。

这样，可彻底消退热应力。

3、接受U型管结构

如图1d所示为U型管结构，是把传热管作成U型管，其进出口均联接在同一块管板上。

这样，管子热膨胀与壳体热膨胀互不相干，均可自由伸长。

这种结构的工艺性较差，弯头多，制作比较简单。

高压发生器工作时，由于工作蒸汽压力以及冷凝压力的波动，将引起高压发生器中溴化锂溶液液位的波动。

对于这种液位波动，要设法把握，否则将会造成液位过高或过低。

液位过高会增大静液柱对沸腾的影响，降低发生过程的发生效果，甚至造成冷剂污染。

液位过低会使上部传热管暴露于液体之外，引起管子的破损。

为此，结构设计时，发生器的上部必需留有一个足够大的空间和高度。

足够大的空间可降低冷剂蒸汽的流速，并防止因溶液飞溅而带液。

为防止冷剂污染，高压发生器的上部通常设有汽罩，其中装有简易的挡液装置。

实践证明，高压发生器最上一排管子与壳体顶部的距离H为280～400mm，冷剂蒸汽在最小截面处的流速不超过10m/s时，可有效防止冷剂的污染。

4、强度与稳定性

高压发生器的封盖要承受0.2～0.8MPa（表）的工作蒸汽，一般应作为压力容器考虑其强度。

高压发生器的壳体在工作时处于真空状态，其真空度约为8～40kPa。

作为受外压容器，其稳定性应予充分留意。

尤其是作为整机，在真空检漏或停机期间，它处于更高的真空状态，所以必需考虑稳定性问题。

在高压（以及低压）发生器中，使溶液适当扰动是强化传热的措施之一。

一般有左右扰动与上下扰动两种方式，如图2所示。

其中，左右扰动是一种传统的扰动方式。

依据试验争辩，上下扰动时溶液温度趋于均匀，静液柱高度对沸腾的影响较小，简洁形成汽化核心，有利于提高发生过程的传热效果。

图2溶液在发生器中的扰动方式

a）低压发生器-冷凝器的布置b）溶液左右扰动方式c）溶液上下扰动方式

2、低压发生器与冷凝器

图3示出了低压发生器-冷凝器呈上下布置的结构：

低压发生器3与冷凝器1置于同一壳体内，工作时属同一真空状态。

在蒸汽两效机中，低压发生器依靠高压发生器的冷剂蒸汽来加热，其温度较低，一般为80～98℃。

为扩大放汽范围，强化传热特殊重要，应尽可能削减静液柱高度。

阅历表明，静液柱高度以不超过200mm为宜。

管排数与管间距需要综合考虑确定，管排数以不超过15排为好。

溶液的扰动方式，在低压发生器中接受上下扰动方式比高压发生器更具有意义。

图3低压发生器-冷凝器的结构

与沉醉式换热相比，喷淋式可完全消退静液柱高度对传热的影响。

对低压发生器来说，更具有使用价值，是今后低压发生器设计的一个方向。

但在结构设计时，要充分考虑喷淋溶液在传热管上的均匀分布，避开管子局部温度过高。

冷凝器是令低压发生器产生的冷剂蒸汽与冷却水进行热交换，使之分散成冷剂水。

冷剂水汇合于冷凝器下部的水盘，再经节流装置进入蒸发器。

由于发生器与冷凝器之间有较大的温差，会消灭热量传递，这对发生过程和冷凝过程都是不利的。

为此，在水盘下方设有隔热层。

低压发生器中的压力较低，发生过程中溶液的沸腾飞溅更为严峻；同时，冷剂蒸汽的流速较大，简洁夹带液滴，造成冷剂水污染，故挡液问题更为重要。

3、蒸发器与吸取器

图4为蒸发器-吸取器的结构示意图。

蒸发器与吸取器处于同一工作压力，一般置于同一壳体之中，组成蒸发器-吸取器筒体。

在制冷机工作过程中，该部分压力最低，一般约为0.001MPa（确定压力）。

结构设计时，

强化传热与传质的问题比高、低压发生器更为突出。

图4蒸发器-吸取器结构

1、强化传质

从蒸发器蒸发出来的冷剂蒸汽，通过传热管簇及挡液装置，进入吸取器管间，由于沿途的阻力损失，其压力由p0变p0′。

若吸取器喷淋溶液的饱和蒸汽压为pa（称吸取压力），则吸取过程的传质推动力为（p′0－pa）。

由此可见，为了增大传质推动力，以便强化吸取器中的传质过程，在不转变吸取压力pa的条件下，应尽可能增大p0′，这就需要在结构上削减制冷剂蒸汽的流淌阻力损失。

2、强化传热

就结构而言，喷淋换热是强化传热的有效手段。

尤其在高真空下，对于蒸发器将消退静液柱的影响，使蒸发过程增加。

对于吸取器接受喷淋换热，还可增大冷剂蒸汽与喷淋溶液的接触面积，增加传热。

强化传热的结果，将使吸取器喷淋溶液的温度更接近于冷却水的温度，从而降低喷淋溶液的温度，以降低吸取液的饱和蒸汽压，达到增大传质推动力的目的。

明显，为了获得较好的传热效果，在强化喷淋侧传热的同时，还应留意提高传热管内水侧的流速。

通常取水侧的流速1.5～3.0m/s为宜。

3、溶液浓度的影响

对应于某一温度和压力，喷淋溶液有一相应的饱和浓度。

溶液达到饱和时，就不再吸取了。

若要使其进一步吸取，就需要实行措施，转变其饱和状态，使之处于不饱和，如用冷却水对溴化锂溶液进行冷却，或者提高喷淋溶液的浓度。

喷淋溶液的温度与冷却水的温度有关。

喷淋溶液的浓度除了与发生器出口浓溶液的浓度有关外，还与稀溶液的混合量有关。

因此，为了提高喷淋溶液的浓度，在结构上也有用浓溶液直接喷淋的。

但务必从结构上解决溶液在管子表面的均匀浸润及分布问题。

蒸发器与吸取器除了上下叠置以外，还有左右平行布置等方式。

不论那种布置方式，都要防止吸取器的喷淋溶液，因结构不当进入蒸发器引起污染，特殊是平行布置，更要慎重。

4、热交换器

不论是单效机型还是两效机型，热交换器都是为了回收热量以提高其经济性。

两效机比单效机还增加了一个高温热交换器和一个凝水回热器，其回收热量，提高热效率的意义比单效机更大。

溶液热交换的换热方式，一般有对流换热（图5a）和横掠管簇换热（图5b）两种。

在溶液热交换器的结构设计中，由于传热系数较低，因而换热面积较大。

此外，确定流速时，既要考虑有较高的流速，以提高传热系数；又要考虑流速上升时，不仅流淌阻力增大，而且在结构上也会给制造带来困难。

通常，管内稀溶液的流速取0.6～1.0m/s；管外浓溶液的流速取0.3～0.6m/s。

溶液热交换器一般为壳管式结构，传热管用光管或低肋片管，材质可用碳钢或紫铜。

图5溶液换热器

a）对流换热b）横掠管簇换热

5、节流装置

节流装置是一个重要部件。

它有多种型式。

可以是针状节流阀，浮球阀、U形管或小孔节流元件。

溴化锂吸取式制冷机中最常用的是U形管和小孔节流元件。

1、U形管节流装置

U形管节流装置结构简洁、工作牢靠、流量调整幅度宽，是溴化锂吸取式制冷机中应用最早、最广的节流装置。

我国生产的单效机或两效机都接受这种节流方式。

由图6可知，U形管的高度是保证节流的关键，其值与冷凝器、蒸发器间的压力差（pk－pO）有关。

一般状况下，冷凝器与蒸发器的压差大约为9.8kPa，因此，U形管的高度略高于1m即可。

其管径则是依据机组的制冷量而定。

这种节流装置的缺点是外形尺寸较大，结构不够紧凑，对于压差较大的两侧，如高压发生器与冷凝器之间不宜接受。

图6U形管节流装置

2、小孔节流装置

该装置是在冷凝器通往蒸发器的管道中，设置一个节流小孔，如图7所示。

这种节流方式结构紧凑，特殊适宜于单筒型结构的机器。

小孔节流装置的缺点是自平衡力量较差。

小孔的通径是保证节流的关键。

通径过大，在低负荷时难于形成液封，可能使凹凸压两侧相通，影响制冷机正常运行。

通径过小，中高负荷时无法保证足够的流量，使制冷机的制冷量受到限制。

所以设计这种节流装置时，应充分考虑凹凸压侧的压力差，最高或最低负荷时的流量范围等因素。

图7小孔节流装置

6、抽气装置

溴化锂吸取式制冷机是在高真空状态下工作的，空气极易通过密封不良的联接处渗漏到机中。

同时，由于溴化锂溶液对金属材料的腐蚀，机器本身也会产生如氢气等不凝性气体。

这些不凝性气体的存在，不仅损害了机器的性能，严峻时将使机器无法运转。

同时，空气的存在，还会加剧溴化锂溶液对金属材料的腐蚀，影响机组的寿命。

为此，机组中必需装设抽气装置，准时将聚集在机组中的不凝性气体及漏入机内的空气抽除掉。

常用的抽气装置有如下几种：

1、机械真空泵抽气装置

如图8所示为机械真空泵抽气装置。

它由制冷剂分别器、阻油器、真空泵及连接管件、阀门等组成。

从冷凝器或吸取器中抽出的不凝性气体，夹带着肯定量的制冷剂蒸汽。

若将制冷剂蒸汽抽出机外，不仅会使机组中的制冷剂削减，影响机器的性能；而且制冷剂蒸汽进入真空泵后，还会使真空泵油乳化，粘度降低，抽气效果恶化，甚至丢失抽气力量。

为此设有制冷剂分别器1。

制冷剂分别器一般为一圆筒形容器，其中装设有冷却盘管与喷嘴。

冷却盘管中通以冷媒水或从蒸发器泵排出的冷剂水，以造成比吸取器更好的吸取条件。

带有制冷剂蒸汽的不凝性气体由制冷剂分别器1的底部进入，其中的制冷剂蒸汽被喷淋溶液吸取。

吸取了制冷剂蒸汽的溶液，重新回流到吸取器。

不凝性气体经抽气管、截止阀2、电磁阀3与阻油器4进入真空泵5，被真空泵排出。

阻油器为一圆筒形容器，其中装有两块阻油挡板，以防止真空泵停止运转时，将真空泵油压入机内，引起油对溶液的污染。

电磁阀3与真空泵5接同一电源。

真空泵5停止运转时，电磁阀3动作，一方面切断制冷机的通气口，另一方面使真空泵的抽气口与大气相通，防止真空泵油倒流到阻油器或抽气管中。

图8机械真空泵抽气装置

1—冷剂分别器2—手动截止阀3—电磁阀4—阻油室

5—真空泵6—电动机

2、自动抽气装置

自动抽气装置的型式有多种，但基本原理大致相同，如图5-14所示，都是利用溶液泵6排出的高压液流作为引射抽气的动力。

这种装置的抽气量比较小，但在机器运转中能自行连续不断地抽气，操作便利。

随着机器密封性能的提高及防腐措施的加强，机器内部不凝性气体大为削减，供应了使用这种抽气装置的可能性。

从图9所示自动抽气装置原理图可知，溶液泵6排出端引出的稀溶液，进入引射器3，在喷嘴喉部速度上升，压力降低，形成低压区，以抽出吸取器中的不凝性气体。

被抽出的不凝性气体伴同溶液进入储气室2，并与溶液分别后上升至储气室顶部，溶液则经过回流阀5回到吸取器。

当不凝性气体在储气室2上部愈积愈多时，关闭回流阀5。

依靠溶液泵6的压力，将不凝性气体压缩，使压力上升。

当不凝性气体被压缩到高于大气压时，打开放气阀1，即可将不凝性气体排出机外。

图9自动抽气装置原理图

1-放气阀2-储气室3-引射器4-抽气管5-回流阀6-溶液泵

自动抽气装置的抽气量都比较小，只能在机组正常运转时使用。

因此无论选用何种自动抽气装置，均需配置一套机械真空泵抽气系统，在机组初始抽真空或长时间停机后第一次启动或应急时使用。

1.电缆金属护层腐蚀的种类

（1）化学腐蚀：

这种腐蚀是使电缆的金属元素变成化合物的过程。

（2）电化学腐蚀：

这种腐蚀是在电缆金属外皮损坏的同时存在有电流。

（3）晶间腐蚀：

电缆的金属护层沿结晶边缘裂开，在这些裂缝处，由于与空气接触而产生氧化物，促使裂痕增大，再加上土壤的电化学作用，使电缆的金属护层腐蚀猛烈进展，严峻时可使金属皮裂成碎块，这就是晶间腐蚀。

（4）微生物腐蚀：

微生物的新陈代谢活动直接或间接地破坏电缆金属外皮称为微生物腐蚀。

2.电缆金属护层的防蚀措施

（1）化学腐蚀：

主要接受金属护套不与腐蚀介质直接接触，使用绝缘防护层。

（2）电化学腐蚀及漏泄电流腐蚀：

现在应用最广泛的方法是使用绝缘防护层。

（3）晶间腐蚀和微生物腐蚀：

它们对电缆的腐蚀最终靠化学和电化学腐蚀来完成的。

因此，接受塑料护套能够减弱此两种腐蚀。

综上所述，塑料电缆对腐蚀的防腐性能较好，但假如塑料护套损坏，则电缆的金属护层将会消灭腐蚀问题。

因此爱护好塑料电缆的塑料护套成了塑料电缆防蚀的关键。

3.白蚁、鼠类的危害与防护

（1）白蚁对地下电缆的危害与防护方法

①白蚁的危害：

白蚁蛀咬电缆外皮，因此能对地下电缆造成极大的危害。

②白蚁防护方法

●接受药物型防蚁电缆。

●接受机械爱护型防蚁电缆。

●路由选择时应避开白蚁孳生地。

●改地下电缆为架空电缆。

●接受深埋或填砂的方法。

●接受水泥砂浆封包。

但这种措施成本高修理困难。

●在电缆四周土壤中渗入肯定量的防蚁剂。

●毁灭白蚁。

（2）鼠类对电缆的危害与防护措施

①鼠类的危害：

老鼠能咬坏电缆的外皮材料，因此能对地下电缆造成极大的危害。

②鼠类防护方法

●接受硬护套防鼠塑料电缆

●接受机械爱护型防蚁电缆。

●路由选择时应避开白蚁孳生地。