制冷与低温工艺作者程有凯.pptx
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1、在线教务辅导网:在线教务辅导网:http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址:或者直接输入下面地址:http:/2024/8/11 周日2第一章第一章 冷库制冷工艺冷库制冷工艺2024/8/11 周日3第二节 制冷设备的选型与计算2024/8/11 周日4 设备选型设备选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算节流阀选型计算节流阀选型计算节流阀选型计算节流阀选型
2、计算辅助设备选型设计辅助设备选型设计辅助设备选型设计辅助设备选型设计1.压缩机类型2.压缩机数量3.压缩机级数4.压缩机制冷量1.冷凝器类型2.冷凝器传热面积3.冷凝器数量1.蒸发器类型2.蒸发器传热面积1.节流阀的类型:手动节流阀 浮球节流阀 热力膨胀阀 热电膨胀阀1.中间冷却器 2.高压贮液器 3.气液分离器 4.低压循环桶5.排液桶 6.过滤器 7.干燥器2024/8/11 周日5一、基本参数的确定1.蒸发温度蒸发温度t0的确定的确定蒸发温度主要取决于被冷却环境或介质所要求的温度。间接冷却系统:蒸发温度比载冷剂温度低5 左右;直接冷却系统:排管:蒸发温度比冷藏间温度低10 左右;冷风机:
3、蒸发温度比冷藏间温度低8 左右;对于要求温度变化幅度小的冷藏间,蒸发温度比冷藏间温度低78。若冷却物冷藏间对相对湿度要求比较严格,按下面选取:相对湿度:90,温差56;相对湿度:80,温差67;相对湿度:75,温差79;2024/8/11 周日62 冷凝温度冷凝温度tk的确定的确定 冷凝温度主要取决于冷凝器的型式、冷却方式和冷却介质温度,以及制冷压缩机允许的排气温度和压力。R22、R717系统:一般冷凝温度不得超过40;R12系统:冷凝温度允许到50,一般应控制在45 以下;当冷凝器型式及冷却方式确定以后,冷凝温度tk主要取决于冷却介质的温度。(1)立式、卧式、淋浇式冷凝器冷凝温度的确定)立式
4、、卧式、淋浇式冷凝器冷凝温度的确定 立式、卧式、淋浇式冷凝器的冷却介质主要为冷却水,冷却水在流过冷凝器的整个过程中其温度是变化的.传热温差采用对数平均温差进行计算:2024/8/11 周日72024/8/11 周日8(2)蒸发式冷凝器)蒸发式冷凝器tk的确定的确定 在蒸发式冷凝器中,光滑管或翅片管湿润表面使得水分蒸发而引起的换热约占全部换热量的80左右,因此水分蒸发的快慢直接与冷凝温度有关。在一定风速下,水分蒸发速度取决于室外空气的相对湿度,因此以湿球温度为基准,考虑温差确定tk:tkts(510)ts与室外温度计算相对应的夏季湿球温度。(3)空气冷却式冷凝器)空气冷却式冷凝器tk的确定的确定
5、 空冷式或风冷式冷凝器是以空气作为冷却介质的冷凝器。制冷剂在冷却管内流动,而空气则在管外掠过,吸收冷却管内制冷剂热量,把它散发于周围大气中。采用加肋和通风机来强化传热。同样采用对数平均温差计算传热温差,得到冷凝温度。2024/8/11 周日93 中间冷却温度中间冷却温度tzj的确定的确定 中间冷却温度是由中间压力所决定的,它与双级压缩机的低压级汽缸容积和高压级汽缸容积之比以及蒸发温度和冷凝温度有关。最佳中间压力:两级压缩所消耗的总功率最小的中间压力。最佳中间温度:两级压缩所消耗的总功率最小的中间温度。(1)由理想的中间压力确定)由理想的中间压力确定求得中间压力后,根据制冷剂性质表,得到中间温度
6、。2024/8/11 周日10(2)由利用拉赛经验公)由利用拉赛经验公式确定式确定 在温度范围为4040以内的氨制冷系统中,可用拉赛公式确定最佳中间温度。tzj0.4tk0.6t03(3)图解法)图解法 根据t0和tk由图查得tzj。2024/8/11 周日114 吸气温度吸气温度tx的确定的确定 吸气温度主要受下列几个方面因素的影响:(1).由于吸气管受周围气温的影响,压缩机吸入气体的温度较蒸发温度都有不同程度的提高,其幅度随吸入管道的长短和环境温度的高低以及蒸发温度的高低等而不同。(2).与制冷系统的供液方式有关。在氨液泵供液系统中,从冷分配设备至低压循环桶的回汽管内为汽液两相流体,在正常
7、情况下不会产生过热。在氨重力供液系统中,冷分配设备至汽液分离器的回汽管内可能会产生过热。(3).直接膨胀供热对管道过热的要求,在氟系统中,采用内平衡热力膨胀阀来控制蒸发器出口过热度。氨压缩机的允许吸气温度按照下表选取。2024/8/11 周日125 排气温度的确定排气温度的确定 排气温度取决于制冷剂的蒸发压力、冷凝压力以及吸入气体的干度和缸套冷却介质温度。排气温度的高低同吸排气压力之比成正比,同吸气 温度过热度成正比。排气温度还和压缩机的性能和操作有关,且与运行工况的变化有直接关系。氨压缩机:排气温度应150 ,正常运行时一般在100130。2024/8/11 周日136 过冷温度的确定过冷温
8、度的确定 制冷剂液体在冷凝压力下冷却到低于饱和温度后的温度,称为过冷温度。制冷剂液体在节流阀前经过过冷后,其单位重量制冷量有所增加。对于两级制冷压缩机,液体制冷剂经过中间冷却器的冷却盘管过冷后,一般较中间温度高35 。2024/8/11 周日14二二 制冷压缩机的选择与计算制冷压缩机的选择与计算 表72 活塞式制冷压缩机的基本参数表。2024/8/11 周日152024/8/11 周日162024/8/11 周日172024/8/11 周日181 选型的一般原则选型的一般原则压缩机的制冷量应能满足冷库生产旺季高峰负荷的要求。选择压缩机应考虑季节修正系数。对于生活服务性小冷库,压缩机可选用单台。
9、对于较大容量的冷库、较大加工能力的冻结间,压缩机台数不宜少于两台。尽可能采用相同系列的压缩机,以利于机械零件的互换和操作管理的方便。为不同蒸发温度系统配备的压缩机,应适当考虑机组之间有互相备用的可能性。压缩机自身的能量调节功能,只适宜用作运行中负荷波动的调节,不易用作季节性负荷变化的调节。氨:氟:2024/8/11 周日192 蒸发温度系统的划分蒸发温度系统的划分 根据各种不同的库房温度和相对湿度要求合理划分蒸发温度系统,是制冷工艺设计的主要内容之一。划分蒸发温度系统首先要考虑的是保证食品的冷加工质量,其次是尽量简化制冷系统,降低运行管理费用。(1)冷库生产工艺根据冷库性质不同略有差别。对不同
10、冷库,可以 根据生产工艺的需要,分别采用三个或两个蒸发温度系统。水产:冻结、冻结物冷藏、制冰 肉类:冻结、冻结物冷藏、冷却、冷却物冷藏 果蔬、蛋品:冷却、冷却物冷藏 一般情况下,冻结间温度与冷藏间温度如果相差较小,或冻结加工能力小,冷藏容量大时,可以冻结物及冻结物冷藏共用一个蒸发温度系统。冷却与冻结、冷却物与冻结物冷藏不能共用一个蒸发温度。2024/8/11 周日20(2)水果鲜蛋等的冷却冷藏制冷系统应与制冰系统分开,以确保货物的冷藏质量。(3)以生产冻肉、冻鱼为主的小冷库,有的要求附带冷藏少量的鲜蛋和果蔬,可以利用自动控制元件进行一机两库控制。蒸发温度系统确定后,按不同蒸发温度系统计算蒸发温
11、度系统确定后,按不同蒸发温度系统计算压缩机的产冷量,然后分别选用压缩机。压缩机的产冷量,然后分别选用压缩机。2024/8/11 周日21式中:式中:Qj该蒸发温度系统压缩机总负荷,该蒸发温度系统压缩机总负荷,W;v2吸入气体的比体积,吸入气体的比体积,m3/kg;h1蒸发器出口干饱和蒸气的焓值,蒸发器出口干饱和蒸气的焓值,kJ/kg;h5节流阀后制冷剂液体的焓值,节流阀后制冷剂液体的焓值,kJ/kg;压缩机吸气系数;压缩机吸气系数;qz制冷剂单位容积制冷量,制冷剂单位容积制冷量,kJ/m3;3.61kJ/h化为化为1W的系数。的系数。图图7-27-22024/8/11 周日223 选型计算选型
12、计算(一)单级压缩机的选型(一)单级压缩机的选型 单级压缩机的选型方法:单级压缩机的选型方法:(1)以理论排气量选型;)以理论排气量选型;在选配压缩机时,压缩机制冷量应和计算所得的压缩机总负荷Qj相匹配。根据制冷和需冷的平衡关系,求出压缩机理论排气量,然后选型。图图7-7-2 22024/8/11 周日23压缩机吸气系数压缩机吸气系数:按照制造厂给定按照制造厂给定 值选用;值选用;利用表或图查得;利用表或图查得;利用公式计算。利用公式计算。注意:公式中的压力值全部是绝对压力。注意:公式中的压力值全部是绝对压力。2024/8/11 周日242024/8/11 周日25 (2)以压缩机的标准工况制
13、冷量选型)以压缩机的标准工况制冷量选型 压缩机的制冷量、功率消耗及其它特性均与工作条件(即蒸发温度和冷凝温度的高低)有关系,同一台压缩机在不同的工作条件下,制冷量是不同的。为了比较压缩机的性能,规定了压缩机名义工况、最大压差工况、空调工况、标准工况、试验工况、运行工况等多种工况,在冷库制冷系统中,常用标准工况来比较压缩机的制冷能力。压缩机在标准工况下的制冷量即为标准工况制冷量。表表7-9 7-9 活塞式制冷压缩机标准工况活塞式制冷压缩机标准工况工况工况 制冷剂制冷剂氨氨R22R22R12R12冷凝温度冷凝温度tk tk/303030303030蒸发温度蒸发温度t0/t0/15151515151
14、5过冷温度过冷温度/252525252525吸气温度吸气温度/1010151515152024/8/11 周日26 标准工况的制冷量用Q标表示。根据耗冷量计算所求得的压缩机总负荷Qj,是设计工况下所需的制冷量,而不是标准制冷量。需要将Qj折算成标准工况下的制冷量进行选型。标准工况下:Q标Vp q标qr标 设计工况下:Q计Vp q计qr计 由于同一压缩机的Vp是一定的,得到设计制冷量和标准制冷量的换算公式:2024/8/11 周日27 用上述两种方法求得压缩机需要的制冷量后,再根据压缩用上述两种方法求得压缩机需要的制冷量后,再根据压缩机产品样本中的技术数据,选择合适型号和数量的压缩机。机产品样本
15、中的技术数据,选择合适型号和数量的压缩机。2024/8/11 周日28(二)两级压缩机的选型(二)两级压缩机的选型 选择两级压缩机时,首先要确定中间温度。中间温度又与高低压级压缩机的气缸容积比直接有关。两级压缩机的选择需要通过试算才能最后确定,步骤如下:1.根据已知的冷凝温度和蒸发温度,计算最佳中间温度tzj;2.以tzj5假定两个中间温度,作出在压焓图上的过程线,并查出各状态点的有关参数;2024/8/11 周日292024/8/11 周日303.分别求出高低压缩机在假定中间温度下的吸气系数;4.按照试算表的格式,对照压焓图进行试算;5.以中间温度为纵坐标,以气缸容积比为横坐标,根据试算表计
16、算所得的两组数据,作反映气缸容积比和中间温度之间关系的直线。6.在坐标图中求出在最佳中间温度下的气缸容积比,参照选择高、低压级压缩机,使实际的气缸容积比尽可能与之接近,然后按照实际气缸容积比求解其相应的中间温度。7.以求得的中间温度作压焓图,查出各状态点的参数,复核两级压缩机的产冷量,并计算各级电动机的功率。2024/8/11 周日312024/8/11 周日322024/8/11 周日33例1:蒸发温度t0=30,冷凝温度tk=35,压缩机总负荷Qj93kW,试为该两级制冷系统选配高、低压级压缩机。解:(1)根据已知的冷凝温度和蒸发温度,用拉赛公式计算最佳中间温度tzj;(2)以tzj5假定
17、两个中间温度;(3)确定过冷温度,吸气温度,作出制冷循环压焓图;2024/8/11 周日34吸气温度根据蒸发温度查表:吸气温度根据蒸发温度查表:2024/8/11 周日352024/8/11 周日36(4)求高低压缩机在假定中间温度下的吸气系数;2024/8/11 周日372024/8/11 周日38(5)根据试算表进行计算,得到两组数据;2024/8/11 周日39(6)做坐标图)做坐标图;当中间温度为当中间温度为1时,时,相应的低高压级气缸相应的低高压级气缸容积比为容积比为2.7。参照比数及低压级气参照比数及低压级气缸容积为缸容积为 346390m3/h之间选用高低压级压之间选用高低压级压
18、缩机。缩机。2.1 3.52024/8/11 周日402024/8/11 周日41 (7)选用三台4AV10型压缩机作低压级压缩机;比数2.7;低压级气缸容积为346390m3/h之间。从图中看出,对应的中间温度为0.13。(8)以中间温度为0.13作压焓图,并查出各点的参数,及高低压级压缩机的吸气系数,校核低压级压缩机的制冷量。2024/8/11 周日422024/8/11 周日43 设备选型设备选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型制冷压缩机选型冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷却设备选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算冷凝器选型计算节流阀选型计算节流
19、阀选型计算节流阀选型计算节流阀选型计算辅助设备选型设计辅助设备选型设计辅助设备选型设计辅助设备选型设计1.压缩机类型2.压缩机数量3.压缩机级数4.压缩机制冷量1.冷凝器类型2.冷凝器传热面积3.冷凝器数量1.蒸发器类型2.蒸发器传热面积1.节流阀的类型:手动节流阀 浮球节流阀 热力膨胀阀 热电膨胀阀1.中间冷却器 2.高压贮氨器 3.气液分离器 4.低压循环桶5.排液桶 6.过滤器 7.干燥器2024/8/11 周日44三三 冷凝器的选型冷凝器的选型 制冷剂在冷凝器中放出的热量包括三部分:(1)蒸发器里低温低压制冷剂液体沸腾时吸收的热量;(2)制冷剂蒸气在管道中的过热热量;(3)制冷剂蒸气在
20、压缩机气缸中被压缩而消耗的机械功转化成的热量。制冷剂与冷却介质的换热主要影响因素:(1)制冷剂侧和冷却介质侧的换热系数;(2)制冷剂传热面上油膜和冷却介质侧污垢的影响;(3)冷凝器的传热面积;(4)制冷剂和冷却介质的温差。2024/8/11 周日45 冷凝器的形式冷凝器的形式 1.水冷式冷凝器 水冷式冷凝器可以获得较低的冷凝温度,有利于提高制冷系统的制冷能力,降低运行费用,被广泛应用。(1)立式冷凝器氨气氨气氨液氨液混合气混合气冷却水冷却水2024/8/11 周日46(2)卧式冷凝器卧式冷凝器2024/8/11 周日47(3)淋激式冷凝器淋激式冷凝器2024/8/11 周日48(4)套管式冷凝
21、器套管式冷凝器2024/8/11 周日492.空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器2024/8/11 周日503.蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器2024/8/11 周日51冷凝器的选择计算冷凝器的选择计算 1.冷凝器的负荷冷凝器的负荷(1)单级压缩系统 QkG(h3-h4)/3.6 W式中:G压缩机氨循环量,kg/h;h3等熵压缩后制冷机排气的焓,kJ/kg;h4冷凝压力下饱和氨液的焓,kJ/kg;为了计算方便,也可以用下式计算:QkQck式中:Qk冷凝器负荷,W;Qc单级压缩机制冷量,W;k单级压缩机冷凝负荷系数。图720。图图7-2 7-2 单级压缩制冷循环单级压缩制冷循环2024/8/11 周日5
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- 制冷 低温 工艺 作者 程有凯
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