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蒸汽压缩式制冷系统制冷剂管道直径的确定

2014-01-27 02:01:46 2096

制冷剂管道直径的确定应综合考虑经济、压力降和回油三个因素。例如,从投资上看,当然希望管径越小越好,但是,这将造成较大的压力损失,引起压缩机吸气压力的降低和排气压力的增高,降低该制冷系统的制冷能力,并且提高了单位制冷量所消耗的电能。又如,对于氟利昂制冷系统来说,如果吸气管管径选择不当,会造成润滑油回油不良,使系统的运行和制冷能力的充分发挥受到影响。

(一)管道的压力降

制冷压缩机吸气管路和排气管路的压力损失将引起该制冷系统的制冷能力降低和单位制冷量的耗电量增加。以氟利昂12制冷系统为例,当吸气管路和排气管路的压力损失相当于蒸发温度降低1或2℃以及相当于冷凝温度升高1或2℃时,对制冷压缩机性能的影响如右表。

因此,不希望管路的压力损失过大,特别是吸气管。一般,氨制冷系统的吸气管路和排气管路的压力损失希望不超过相当于蒸发温度降低0.5℃或冷凝温度升高0.5℃。对于氟利昂制冷系统,其吸气管路和排气管路的压力损失希望不超过相当于蒸发温度降低1℃或冷凝温度升高1℃。例如,氟利昂12制冷系统,蒸发温度为0℃时,吸气管路的压力损失应不超过0.1bar;冷凝温度为30℃时,排气管路的压力损失应不超过0.2bar。

从冷凝器至贮液器的液管,是靠重力使液态制冷剂自流进入贮液器,管中液体流速应小于0.5m/s。

从贮液器至膨胀阀的液管的压力损失,没有吸气管或排气管的压力损失那样大的危害,但是,压力降也不应过大,以免引起液态制冷剂在管内发生气化,造成膨胀阀供液量不足,降低系统的制冷能力。一般,液态制冷剂离开冷凝器时均有3~5℃的再冷度,管内流速可取0.5~1.25m/s,压力损失应不大于0.5bar。如果膨胀阀高于贮液器达4m时,需有5℃的再冷度。

(二)氟利昂制冷系统的吸气管

氟利昂制冷系统的吸气管径除应满足上面提出的要求以外,还有一个重要问题必须注意,就是应能保证润滑油可以顺利返回制冷压缩机。

活塞式压缩机工作时,必定有一小部分润滑油连续地从气缸中与排气一起被压出,因此,必须有同等数量的润滑油返回压缩机,才能保证机器的正常工作。

虽然靠油分离器可以将排气带出的润滑油分离出一部分,并直接返回压缩机的曲轴箱,但是,还会有些润滑油被带入冷凝器,并溶解在液态氟利昂内,这样,润滑油就会通过液管到达蒸发器。然而,在蒸发器中,由于液态氟利昂吸热,蒸发变成气态,而润滑油仍为液态,就是说润滑油与氟利昂几乎完全分离,低压气态制冷剂的过热度越大,分离就越完全。因此,设计压缩机的吸气管路时,应考虑如何保证分离出的润滑油顺利返回压缩机这一问题。向下的吸气管或水平吸气管,润滑油可靠重力流回压缩机。对于上升的吸气管(上升立管)来说,只有当管中气流速度足够高时,才能把润滑油带回压缩机内。为了携带润滑油,氟利昂12和22上升立管的最低气流速度见图6-12和6-13。实际设计时,上升立管的气流速度应为图中所列数值的1.25倍。

对于变负荷工作的氟利昂制冷系统,为了保证最低负荷时,润滑油也能从蒸发器顺利返回压缩机,就应缩小上升吸气管的管径,以使在最低负荷时管内气流速度也能高于最低带油流速。这样,为了在满负荷运行时,全部吸气管路的压力损失还能不超过希望的数值,有时就需要加大水平吸气管和下降吸气立管的管径。如果采用加大水平管和下降立管管径仍不能满足要求时,可采用双上升吸气立管。

图6-14为双上升吸气立管布置图。其中A管为小口径管道,它应保证最低负荷时能够携带润滑油。A和B两根立管同时工作,保证满负荷运行,此时,全部吸气管的压力损失应不超过希望的限度,同时又能保证带油。在变负荷情况下运行,两个立管同时工作,气流速度不足以带油上升时,B管下部的油封将逐渐被充满,直至B管被隔断,仅靠A管工作。为了避免单管工作时,可能有润滑油不断地进入未工作的立管,两管均应从上部与水平管相接。

最后指出,制冷压缩机排气管路的设计也应考虑携带润滑油问题,氟利昂12和22排气管路的最低带油流速见图6-12和图6-13。