虹吸罐的作用.docx

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虹吸罐的作用

虹吸罐的作用与工作原理

油冷却器的冷却除了常见的水冷壳管、套管式油冷却器外，还有一

种新型的冷却方式——热虹吸式制冷循环（又称热环流式制冷循环）

应用于螺杆压缩式制冷系统。

热虹吸式制冷循环设有一虹吸器（也就是辅助储液器）。

来自冷凝

器的冷凝液体流入虹吸器后分两路，主要部分从虹吸器溢流口流入

储液器，进而向蒸发器供液；另一部分则从虹吸器底部借重力供给

卧式壳管式油冷却器，将油冷却，蒸发所产生的高压蒸汽再回流入

虹吸器，气液分离后的气体在压缩机排气所形成的虹吸作用下进入

冷凝器继续循环。

热虹吸式制冷循环最合适于水质较差的地区或采用蒸发式冷凝器的

系统。

其特点：

机组体积小、油冷却可靠，冷却后的油温一般比冷

凝温度高 10℃—20℃。

与水冷式相比，不需要冷却水、简化了水路

系统；不存在换热管结垢影响油冷却器换热的问题，可提高冷却效

率；对压缩机的排气量和功耗也无影响。

同时，可多台机组公用一

台虹吸器，简化了系统设计。

综上所述，热虹吸式制冷循环是最近发展起来的用以冷却冷冻机油

的一种节能型制冷系统。

目前国外采用较多。

总的来说，虹吸器的作用就是使一部分来自冷凝器的制冷剂到油冷

却器，将油冷却

我们选型是按照虹吸罐内制冷剂储存量大于油冷却器换热所需的制

冷剂流量百分之十五

虹吸贮液器与热虹吸油冷却机组配套使用。

热虹吸油冷却系统一般

用于缺水或水质极差的地区及采用蒸发式冷凝器的氨系统中， 热虹

吸贮液器是利用虹吸原理，将油冷却器内的气液混合制冷剂吸至热

虹吸贮液器内分离。

热虹吸油冷却是喷油螺杆式制冷压缩机间接冷

却润滑油的一种方式，与水冷却润滑油方式不同，它依靠制冷剂的

蒸发冷却润滑油，将冷却油的热负荷转移到冷凝器中。

该种油冷却

方式能很好地控制油温，不存在换热管结垢影响油冷换热的问题，

对压缩机的排气量和功耗也无影响；最适合水质较差地区或采用蒸

发式冷凝器的制冷系统。

采用热虹吸油冷的 HCFC 制冷系统

核心提示：

 以往，热虹吸油冷却器见于氨制冷系统中。

近来由于大

型螺杆并联机组的 HCFC 系统越来越多的使用，热虹吸油冷却器也随

之在中大型的 HCFC 系统中得以应用，比如在我们最近的项目中，新

近完成的一个多个-25℃中大型储存库组合的冷库系统，就是一个由

多台“富士豪”螺杆压缩机的并联机组且共用一个热虹吸油冷却的

中大型制冷系统。

以往，热虹吸油冷却器见于氨制冷系统中。

近来由于大型螺

杆并联机组的 HCFC 系统越来越多的使用，热虹吸油冷却器也随之在

中大型的 HCFC 系统中得以应用，比如在我们最近的项目中，新近完

成的一个多个-25℃中大型储存库组合的冷库系统，就是一个由多台

“富士豪”螺杆压缩机的并联机组且共用一个热虹吸油冷却的中大

型制冷系统。

热虹吸油冷却器的结构与水冷的油冷却器类同，常常为卧式

壳管式。

 一般油在管外的结构形式。

经冷凝器冷凝后流出的制冷剂

液体流入贮液器后分流出一路液体进入热虹吸油冷却器，吸收管外

高温油的热量而蒸发为气液混合物或气体。

制冷剂在蒸发过程中密

度逐渐减小，油冷却器回气管中的气液混合物的密度要低于油冷却

器供液管中液体的密度，这种密度的差就生成了一个压力差，使液

态制冷剂不断流入油冷却器中，不断吸收油的热量，实现油的冷却。

换句话讲，热虹吸油冷却器可以叫做一个特殊的高压高温的“蒸发

器”。

制冷剂流动的动力来源于油冷却器中的高温的油所“提供”

的热能，一般来讲，一旦压缩机停止运行不“产”热油了，热虹吸

油冷却器中制冷剂的流动也随之停了。

热虹吸系统安装时，热虹吸

贮液器的位置应离机组近一点，贮液器中的液面应比油冷却器中心

线（具体高度需计算而得）高，以克服管路中的压力损失，其所需

的高度差要大于 H（H 的值与压降成正比、与此时的制冷剂的密度和

重力加速度成反比）。

同样，冷凝器的安装高度也需合理，以满足

系统正常运行。

经热虹吸油冷却器冷却后的油温一般比冷凝器温度

高 8～20℃。

热虹吸油冷却器的选择，要在有一定安全系数下满足最大负

荷时油冷却的热负荷（需根据各压缩机的工况和特性，常以 80 度的

DGT 来计）。

需流经热虹吸油冷却器的制冷剂的质量与热负荷成正比、与

此时此刻制冷剂汽-液的焓之差成反比。

根据不同的制冷剂的特性，

选择液态制冷剂在热虹吸油冷却器中的流速和回气管路中的流速以

及循环倍率（HCFC 或可取 2），同时根据热虹吸油冷却器本身的技

术参数来设计系统、所需的管路尺寸和管路布置，以及选择合适的

热虹吸油冷却器。

采用热虹吸油冷却器的制冷压缩机组，冷凝器的选择和冷凝

器的大小十分重要，要选择冷凝温度相对较低的冷凝形式，因为油

冷却的效果与冷凝温度有着密切的关系。

因此，蒸发式冷凝器是用

热虹吸油冷却器的系统的常常选择的冷凝形式（在环境条件十分好

的情况下，也可选择风冷）。

如前面所说，经热虹吸油冷却器冷却

后的油温一般比冷凝器温度高 8～18℃，而良好的系统设计与冷凝

效果（蒸发式冷凝器）保证了较低的冷凝温度，这使得冷却后的油

温满足了我们想要的结果。

如上图（选自丹佛斯图例）所示，为了满足想要的压缩机回

油温度，我们在油的回路进行了这样的设计，即回压缩机的油由部

分油冷却器冷却后的油与部分直接来自油分离器的油经三通阀混合

到想要的压缩机回油温度再送入压缩机。

这样就保证了压缩机的润

滑油在一个可控的温度下，保证了压缩机运行在最佳的运行工况。

设计中有采用内置温度调节的机械式恒温三通阀，也有采用温度控

制的电动三通调节阀。

用热虹吸贮液器及热虹吸油冷却器装置的机组系统紧凑，

设备占用面积小，油冷却相对可靠 （它被戏称为“永动机”，即系

统正常运行其就运行，无需其他运动部件如泵等的动力）。

还有一个

特点是它无需额外的其他的介质来冷却油，比如风、水等，这也使

得系统的要素“简化”了。

对比热虹吸油冷却器与以往的水冷的油冷却器常用工况（进／

出油温度为：

85／50℃ 、冷凝温度：

40℃） 两个不同的系统，可以

看见，热虹吸贮液器传热系数 K 或许可能只比水冷的油冷却器高 10%，

但热虹吸贮液器的“温差”大，冷却的效率就比水冷的油冷却器大，

所以换热面积可大幅减小。

热虹吸油冷系统的特点：

1）效率高，体积小，对于大系统、低温工况更适合

2）无需水，空气等其他冷却介质

3）需要特殊的系统管路设计与布置

4）冷凝器、储液器和热虹吸油冷却器安装位置需一定的高度

要求

5）制冷剂的充注量可能增加

6）由于系统各有差异，每个系统需分别设计与计算、管路布

置的设计，技术难度相对较高。

7）因要满足油冷的需求（油冷却负荷）冷凝器相对较大

为一个我们近期建成的一个多个-25℃中大型储存库组合的冷

库系统，根据客户、尤其是对油冷却系统的想法和结合现场的环境，

拟定了设计方案，在得到客户的认可后进行了深化设计。

采用热虹吸油冷却的制冷系统

该系统的制冷机组设计为并联螺杆机组，系统由多台意大利

“富士豪” （Frascold） 螺杆压缩机、储液器、热虹吸油冷却器和

蒸发式冷凝器等组成，采用 R404A 环保制冷剂。

机组的控制系统采

用了 Pco 可编程控制器，机组的压缩机、冷凝器根据吸气压力和冷

凝压力的变化以及变化趋向进行能量调节，同时对 ECO 以及回油温

度等进行控制，并且设有吸气压力、冷凝压力、油温、压缩机以及

冷凝器故障等等的报警输出和输入。

同时，该控制系统又与冷库的

控制系统 PlantVisorPRO（如蒸发器运行、库温监控等）联网，实

现了整个冷库的集中控制管理。

为保证系统运行正常，管路的安装（比如一定的坡度）以及

管道的接入口的位置和形式应在安装中特别注意。

同时，系统设计

时，应考虑系统较长时间无运行后（尤其是冬季），油粘度增加对

再度开机的影响。

采用温度调节的恒温三通阀一个方面可以一定程

度上避免这一现象。

该系统安装良好，调试完毕。

经过特殊设计的热虹吸油冷却

器满足 HCFC 系统运行的要求，热虹吸油冷却系统运行正常，油冷却

效果很好，满负荷运行时压缩机回油温度约 50℃，达到的理想的数

值。

冷库现已投入正常运行多月，冷库温度正常、机组随负荷变化

之能量调节稳定、设备运行可靠，能耗低，完全达到设计和使用要

求。

氨制冷系统与氟制冷系统比较

2012-3-2 16:

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kxzl 浏览：

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㈠制冷剂

氨和氟（针对 R22）都是中温制冷剂，在常温下的冷凝压力和单

位容积制冷量相差不大，但为提高制冷量，制冷剂在节流以前一般

均需要过冷，实验表明，当冷凝温度 tk=30℃, 蒸发温度 to=-15℃时，

每过冷 1℃制冷系数 R22 增加 0.85%，而 R717 为 0.46%.

氨对人体有毒，氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味。

一旦泄漏

将污染空气、食品，并刺激人的眼睛、呼吸器官。

氨液接触皮肤会

引起“冻伤”。

如果空气中氨的容积浓度达到 0.5～0.6%时，人在

其中停留半个小时即可中毒，浓度达到 11～14%时即可点燃，当浓

度达到 16～25%会引起爆炸（系统中氨所分离的游离氢积累到一定

的程度，遇空气引起强烈爆炸），江浙和福建等地曾多次发生氨压

缩机或制冷系统爆炸事故，导致设备毁坏和人员伤亡的惨重损失。

而且，我国已明确规定在人口稠密的场合，不能使用易燃、易爆的

有毒制冷剂。

氨在润滑油中的溶解度很小，因此氨制冷剂管道及换热器的表面

会积有油膜，影响传热效果。

氨液的比重比润滑油小，在贮液器和

蒸发器中，油会沉积在下部，需要定期放出。

因氨压力在 0 公斤时，蒸发压力为-33.4℃，为避免制冷系统在

负压下工作，目前氨主要用于蒸发温度在-34.4℃以上的大型或中型

制冷系统中。

因此，从安全、方便、卫生等方面考虑，特别是对空调、贮藏、

-34℃以下制冷系统氨机不理想。

氟里昂是一种常用的高、中、低温制冷剂。

它无色，无味，不燃

烧，不爆炸，化学性能稳定。

基本无毒（我国国家标准 GB7778-87

综合考虑制冷剂的燃烧性、爆炸性、对人体的直接侵害三个方面的

因素，对制冷剂进行安全分类，R22 被列为第一安全类，而 R717 被

列为第二安全类），又可适用于高温、中温、和低温制冷机，以适

应不同制冷温度的要求，能制取的最低蒸发温度为-120℃

氟里昂能不同程度的溶解润滑油，不易在系统中形成油膜，对传

热影响很小。

同时，氟里昂制冷机组在设计时还考虑到了工质的替

代问题,即在使用新工质时,无须对系统进行改动。

（二）制冷系统

氨制冷压缩机本身的特点，蒸发温度低于-28℃时要采用双级压

缩，且氨机需提供泵供液系统及复杂的回油机构，致使系统庞大、

辅机多、管路复杂，阀门多，施工安装程序复杂，施工周期长。

同

时会带来故障隐患的增加（江浙和两广等地，氨系统曾发生多起蒸

发管道和加氨管道、阀门破裂、脱开等引起跑氨事故，氨阀阀芯脱

落，陷入阀体内卡死的事故更是频繁发生）。

由于氨具有较大的毒

性,机房向外开启的门不允许同向生产性厂房, 氨制冷系统的设备间

不宜布置在其它厂房的共同建筑之内。

而且氨机运行时噪音大，振

动较大，产生的动载荷大，对库体的影响不可忽略。

因此必须单独

设置机房。

且氨系统中阀门均为开启式阀门，制冷剂的微量泄漏是

无法避免的。

氟里昂的特性决定了氟系统管路较氨系统简单的多。

氟里昂机组

的配置已经非常完备，只需简单的接管即能投入运行。

且氟机组体

积小，占地少，不需单独设机房，大大节省了空间，机组噪音低，

所有阀件为全封闭阀件，无工质泄漏等问题。

（三）控制系统

氨系统无法完全实现自动控制。

其开、停机及供液调节等工作必

须由人工操作完成，需设专业人员对氨机进行 24 小时管理，且保护

装置不完备。

氟系统可实现完全自动控制，无需专人看管。

保护装置完备，机

组配有电压保护、温度保护、电流保护、压力保护等完备的保护措

施，并可实现计算机控制，能量调节范围广。

（四）经济性

☆设备投资比较：

对于相同的制冷量、相同的温度范围，不同的

制冷机初期投资是不同的。

大型工程从设备投资来看，氨制冷系统

的整体设备投资比氟里昂低。

氨系统包括的设备较多，主要有压缩机、冷风机、冷凝器、油分

离器、高低压贮液桶、中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压

循环桶、紧急泄氨器、放空气器、集油器、氨泵及相应的阀件和旁

通阀等。

氨对钢铁不起腐蚀作用,但当含有水分时，腐蚀锌、铜、青

铜及其铜合金，只有磷青铜不被腐蚀。

一般氨系统管路不用铜和铜

合金材料而采用无缝钢管,只有连杆衬套、密封环等零件才允许使用

高锡磷青铜，无缝钢管比铜管造价要低,但其传热性能要比铜管差。

氟包括的主要设备有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、气液

分离器、集油器、贮液器及相应的阀件等，一般氟系统采用铜管，

而且氟系统旁通管少，管路用量要比氨系统的少。

总之，从大型项

目设备投资来看，氨系统要比氟系统低。

☆安装施工投资比较：

由于氨系统结构复杂，安装施工工程量比

较大，因而，工程的安装施工投资也是不可忽略的，显然，氨系统

的安装施工投资要比氟系统的大。

氨系统设备较多，管路及旁通阀连接较复杂，因此，安装施工必

须有专业人员现场指导，所需人力物力较多，相应的安装施工费用

也多。

氟设备比较简单，系统管路、旁通阀件及辅助制冷设备较少，因

此安装施工方便。

☆安装调试比较

氨系统阀件较多，安装调试较困难，安装调试人员必须对于氨系

统相当熟悉，调试中对各阀件进行认真调节，直到系统运行稳定为

止。

氟系统的安装调试比起氨系统要简单的多，只要对于氟系统比较

了解，有一定现场经验的施工人员即可进行系统的调试。

☆ 运行费用比较：

1、对于制冷量大，全年运行时间长的制冷装置，显然运行管理

费的高低极其重要，甚至比初期投资更加重要。

因而，我们应该针

对实际工程做出比较全面的考虑，从而选择合适的制冷机。

氨系统由于很难实现自动控制，因而，不能达到最佳运行工况调

节，导致制冷效率低，能量损失较多。

氟系统可以完全实现自动控制，包括最佳运行工况的调节、蒸发

器供液量调节、冷间温度及蒸发温度的调节、自动融霜、冷凝压力

自动调节、制冷机自动启停及能量调节、制冷辅助设备的自动控制

等，这就使的氟机可以根据实际情况进行能量的调节和机组启停的

自动化控制管理，这大大提高了制冷效率，同时也使运行费用降低。

小的温差对降低库房储藏食品的干耗也是极为有利的。

因为小的

温差能使库房获得较大的相对湿度，能减缓库房内空气中热质交换

程度，从而达到减少储藏食品的干耗。

氨制冷系统由于难于实现自

动控，库房温度波动幅度较大，容易引起食品干耗；而氟制冷可以

实现制冷工况自动调节，库房温度稳定，从而达到减少或避免温差

所带来的干耗现象。

当制冷系统负荷不稳定时，因氟系统制冷机组为多机头构成，机

组会根据系统负荷自动开停部份压缩机和冷却水泵及冷凝风扇。

因

此当制冷系统负荷不稳定时，氟系统比氨系统节省电力。

在设备运

行过程中，随着外界外界负荷大幅度的变化，虽然螺杆式压缩机可

以采用滑阀来调节其输气量，调节中气体的压缩功随着输气量的减

少而成正比地减少，但作为整台压缩机来说，运转中的机械损耗几

乎仍然不变。

因此在同一系统中采用多台螺杆式压缩机并联来代替

单台机运行，在调节工况时，可以节省功率，特别是在较大输气量

的系统中尤为有利，比如在四台主机的并联机组中，当制冷量调节

至 75%时，主机可以停开一台，这时四台主机组成的并联机组比单

台机组节能 42%.

多台主机并联运行机组不但对工况调节带来好处，同时也带来其

它一系列的优点：

其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的需

要，便于制造厂生产，降低成本；其二是使用时可以逐台启动主机，

对电网冲击小；其三是运转效率可以提高，当其中某一台主机出现

故障时，可以单独维修而系统仍可以维持运转，不影响生产。

☆系统无效制冷消耗比较：

氨系统设置在常温环境的低温设备较

多，主要有中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、集

油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀、供液、回汽管路；氟系统设置

在常温环境的只有回汽管路、分液器，且氟系统为完全蒸发，氨系

统为不完全蒸发，同样大小的系统，氨系统管路比氟系统管路通径

大 4～5 倍，分液器容积氨系统比氟系统大 50 倍以上。

同时由于氨的毒性特性，一旦泄漏时，会危及人身安全或使食品

受损，所以氨制冷系统不能采用直接冷却方式，只能采用间接冷却

方式，间接冷却方式是冷间的空气不直接与制冷剂进行热交换，而

是与冷却设备中的载冷剂进行热交换，然后，带有一定热量的载冷

剂再与制冷剂进行热交换的冷却方式。

间接冷却系统常用的冷媒是

盐水、水。

间接冷却方式的装置较多，费用高；且盐水对金属有腐

蚀作用。

由于存在二次传热温差，即制冷剂冷却载冷剂，载冷剂再

冷却库房内的空气或货物，热交换效率较低，能量损失大。

使经济

性下降，因此只有在特定情况下，不宜直接使用制冷剂的地方（如

盐水制冰、空调系统中）使用。

直接冷却方式是指冷却设备在库房内，制冷剂在冷却设备中直接

吸收库内热量而蒸发，从而使库温下降的冷却方式。

直接冷却方式

的特点是：

!

制冷剂在蒸发器内直接蒸发吸热，发生相态变化，传热

温差只有一次，能量损耗小；"与间接冷却方式比较，系统简单，操

作管理方便，投资及运行费用都较低。

☆系统操作维护管理费用比较：

不同的制冷机，它们的操作调节

和日常维护的方便性也各不相同。

显然，应该尽可能选择操作维护

方便的制冷装置，以减少操作维护管理的人员和工作量。

氨系统的很多操作管理都必须靠人工实现，因而，现场必须有专

业操作人员进行 24 小时值班，这使得现场的操作维护管理人员和工

作量增加，相应的操作维护管理费用也增加。

氟机由于可以实现完全自动化控制，因而，使得现场的操作维护

管理人员和工作量减少，可以实现 24 小时无需专人监控，而机组能

够安全可靠的运行。

同时随着自动控制程度的提高，控制精度提高，

制冷的产品质量提高，产品成本将得到控制并降低。

在制冷装置的设计中，控制方式的选择是一个重要课题。

从节能

的角度，自动控制的水平越高，制冷装置节能降耗的水平越高。

在

《冷库冷藏冷冻新技术新工艺实用手册》一书中，国内有关专家在

经过实际测试得出结论，与手工操作相比，自动控制的最大节电效

果达 44%。

同时，随着自动控制程度的提高，控制精度提高，制冷

的产品质量提高，产品成本降低。

另一方面，自动控制可以明显防

止事故发生，保障操作人员人身安全。

自动控制使操作调节的劳动

强度和工作量大大减少，可以减少操作人员，因此有条件时可以选

用较高程度的自动控制方式。

☆维修费用比较：

对于大型工程，设备的维修费用也是不可忽略

的一部分。

氨系统阀件及辅助设备较多，易漏点也就增多，这就无疑增加了

系统的维修管理费用。

氨系统设备的检修周期为一年（更换易损零

部件），大修周期一般为三年（对整个设备进行维修）。

设备的检

修和维修的工作量和时间较长。

这样长的维修期，一方面会增加支

出，另一方面也可能影响正常的生产。

氟系统压缩机的使用寿命一般为 10-15 年，无易损件，在使用期

间，除日常的维护保养，不需要进行大的维修，这样就节省了大量

的维修费和管理费。

☆运行的可靠性比较：

根据制冷对象的不同，对制冷过程的可靠

性要求也不同。

对于制冷降温过程不允许中断的重要场合，显然应

选择可靠性高的制冷机，防止由于维修等原因造成重大经济损失。

氨系统辅助设备较多，管路比较复杂，因而，易损件也多，一旦

某个部件出现故障，将会影响整个氨系统的制冷效果，严重时甚至

会导致整个制冷系统的瘫痪。

氟系统比起氨系统要简单的多，易损件也少，因而，氟机并联机

组运行可靠，即使某个部件或一台压缩机出现故障，也不会影响到

整个制冷系统，其维修期较短。

☆ 配属项目投资比较：

配电要求：

氨压缩机单机装机功率大，启动电流大，配电要求高；

氟压缩机单机装机功率小，启动电流小，配电要求低。

制冷机房配置：

因氨为剧毒、易燃、易爆工质，氨机房防震等级

为 10 级；氟机房标准无要求，室内室外均可。

因氨系统附属设备大

且多，设备占地面积比氟机大 5～10 倍。

从很多实际工程来比较，大型工程从设备投资来看，氨制冷系统

的整体设备投资比氟里昂略低。

但从附属设施投资及长期使用及维

修、管理费用来看，氨制冷系统的投资并不低于氟里昂制冷系统的

投资。

而中小型工程的投资氨系统则明显高于氟里昂系统