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冷库安装-制冷压缩机

来源:8455新葡萄app | 发布时间:2020/4/26

 

制冷压缩机

制冷压缩机是压缩式制冷装置的主机,用来对制冷剂(工质)压缩作功,使其增加能量,得以在制冷系统中不断循环达到制冷。

制冷压缩机有容积式和离心式两大类。容积式压缩机利用活塞、气缸等结构构成可变容积,使气体压缩和输送。离心式压缩机利用高速旋转的叶轮给气体一个速度,促使气体增压通过导向器完成输气任务。冷库中广泛使用的是容积式压缩机,其中,主要有活塞式和螺杆式两类。活塞式制冷压缩机是现今冷库中使用多的,螺杆式制冷压缩机是正在发展中新型压缩机。

一、活塞式制冷压缩机的工作原理  活塞式制冷压缩机由机体、曲轴、连杆、气缸、活塞、吸、排气阀等零件构成,其结构工作原理如图3—1所示。当曲轴被电动机带动运转时,通过连杆的作用,使3活塞在气缸内作上下往复运动,并在吸、排气阀的配合下,完成对制冷工质的吸入、压缩和排出任务。

 

3—1  活塞式压缩机结构原理

1.气缸  2.曲轴  3.曲轴箱  4.连杆  5.活塞  6.排气管

7.排气腔  8.排气阀  9.吸气阀  10.吸气腔  11.吸气管

1.基本原理  制冷压缩机工作时,制冷工质在压缩机中从吸入到排出有以下四个过程:

1)压缩过程  气体在气缸内从进气时的低压升高到排气的高压的过程称为压缩过程。当活塞在下至点(下死点)时,气缸内充满了低压气体,活塞开始向上移动,吸气活门关闭,气缸内的工作容积逐渐减少,密闭在气缸内的气体受到压缩,压力和温度相应地逐渐升高,当气缸内气体的压力压缩到排气压力时,排气活门自动开启,开始排气。

2)排气过程  气体从气缸经排气阀排出的过程称为排气过程。气缸内的气体在压缩过程结束时,气体开始从排气活门排出,此时活塞继续上行,气缸内的气体压力不再升高,而是不断排气,直至活塞到达上至点(上死点)时,排气过程结束。

3)膨胀过程  活塞到达上至点后,开始向下移动,排气活门自动关闭,此时,残剩于余隙容积内的少量高压气体,压力下降,体积增大,称为膨胀过程。

4)吸气过程  活塞自上至点往下移动到一定位置,气缸内残剩气体的压力达到吸气压力,膨胀过程结束,活塞继续下行,气缸内气体压力低于吸气压力时,吸气活门自动打出,低压气体进入气缸,一直到活塞下行到下至点时为止,吸气过程结束。

压缩机工作时四个过程不断循环,不仅使制冷工质气体的压力增高,还将气体从蒸发输送到冷凝器中,完成对制冷工质气体的压缩和输送任务。

2.工作过程  为了了解压缩机的工作过程,先从理想的情况,即理论工作过程谈起。

在理论工作过程中,排除了各种能量损失和容积损失等因素,其过程如图3—2所示。

 

3—2  压缩机的理论工作过程

图上,把气缸工作容积作为横坐标,气缸内的气体压力作为纵坐标,在图上,画出了气缸内气体压力随气缸容积而变化的曲线,图上所包围的面积1—2—3—4—1即为曲轴运转一转时,气缸内压缩气体所消耗的功。

在图上,1—2为吸气过程,2—3为压缩过程,3—4为排气过程,4—1为降压过程。因为在理论工作过程中,假设没有余隙,气缸内的气体全部排出,因此排出过程结束后,马上转为进气过程,气缸内压力突然由Pk降为Po,在1—2吸气过程和3—4排气过程,气缸内的气体压力为P0和Pk保持不变,2—3压缩过程气体压力随气缸工作容积的减小而增加。

压缩机的实际工作过程与理论工作过程有很大不同,这是因为实际压缩机气缸内有余隙容积,吸、排气时活门起闭有阻力,造成压力损失,气体和气缸壁等机器零件有热交换,运动部件不严密,气体有漏泄,工作时有摩擦,消耗摩擦功。由于这些实际因素的影响,压缩机的实际输气量总是小于理论输气量,实际消耗的功率总是大于理论功率。

压缩机的实际工作过程如图3—3所示。

 

3—3  压缩机的实际工作过程

在图中,2—3为压缩过程,3—4为排气过程,4—1为膨胀过程,1—2为吸气过程,△P0为进气过程的压力损失,△Pk为排气过程的压力损失。

1)输气系数  实际工作过程的输气量Vs与理论工作过程的输气量Vp的比值称为输气系数,也称供给系数,容积效率,以λ表示,即

λ=Vp(Vs)

压缩机的输气系数总是小于1,它表示实际工作过程中,实际因素对输气量影响的程度,也表示气缸工作容积的利用程度,所以也称为容积效率。

影响输气系数的因素很多,主要有以下一些。

2)余隙容积  在活塞式制冷压缩机中,活塞在上至点位置时,活塞顶和气缸盖之间必须有一定的间隙,以免工作时互相碰撞(工作中,活塞还会因受热膨胀的延伸),排气活门的通道也占据一定的容积,吸气活门的升高限制器也有一些不大的空间,第一道活塞环上面还有一个小的环形空间,所有这些容积便构成了压缩机的余隙容积。

由于余隙容积的存在,在排气过程结束时不可能将气缸内的气体全部排净,不然有一部分压缩气体残留在余隙容积内,这部分气体在进气过程开始之前膨胀减压,容积增大,占据了部分工作容积促使进气量减少,当气缸容积和吸、排气压力变时,余隙容积越大,吸气量越少得越多。

余隙容积的存在,虽然使输气量减少,但能适当防止制冷压缩机湿冲程时遭受液击,也可免除排气过程和吸气过程之间的压力突然变化,使压缩机的运转比较平稳。

3)吸、排气活门  由于吸、排气活门有阻力,气体流过时,有压力损失。因此,排气时其排气压力必须高于排气管内的压力;吸气时,其吸气压力必须低于吸气管内的压力;这种排气压力的提高,使余隙容积对输气量减少的影响加大,由于吸气压力的降低,使吸、排气压力比增大,进气压力损失的影响更为明显。

4)气体和压缩机的热交换  气体在气缸内被压缩后,气体被加热,温度升高,比容增大,使输气量降低。

5)气体的泄漏  在活塞与气缸之间,不可能十分密封,高压气体会向低压泄漏,此外,吸、排气活门关闭不严或关闭滞后也会造成气体泄漏,气体的泄漏直接使压缩机的输气量减小。

在实际工作中,影响输气量的因素很多,也比较复杂,实践经验表明,压缩机的压缩比(排气压力与吸气压力之比值)对输气系数的影响比较明显,因此,一般把输气系数整理成与压缩比有关的函数关系或曲线分析、计算时应用。

压缩机的输气系数随制冷工质 、机器型号和工况不同而异,对于高速立式制冷压缩机(转速n≥720转/分,余隙容积c=3—4%)可用下列经验公式计算:

λ=0.94-0.085((Po(Pk)m(1)-1

式中:Pk—冷凝压力  公斤/厘米2()

      P0—蒸发压力  公斤/厘米2()

      m—多变指数  氨m=1.28  氟利昂12 m=1.13  氟利昂22 m=1.18

立式和V型W型单作用氨压缩机的输气系数也可用按表3—1进行选用。

3—1  立式和V型W型单作用氨压缩机输气系数

蒸发温度(℃)

冷凝温度(℃)

+15

+20

+25

+30

+35

+40

+10

-

-

-

0.88

0.85

0.82

+5

-

-

-

0.85

0.82

0.79

±0

0.90

0.87

0.84

0.81

0.78

0.74

-5

0.86

0.83

0.80

0.77

0.73

0.69

-10

0.82

0.79

0.76

0.72

0.68

0.64

-15

0.78

0.74

0.70

0.66

0.62

0.57

-20

0.72

0.68

0.64

0.59

0.54

0.49

-25

0.66

0.61

0.56

0.51

0.45

0.39

双级压缩的低压级制冷压缩机的输气系数可用下列经验公式计算(转速n≥720转/分,余隙容积C=3—4%)

λ=0.94-0.085((Po-0.1(Pm)m(1)-1

式中:Pm—中间压力  (公斤/厘米2())

      Po—蒸发压力  (公斤/厘米2())

      m—多变指数  氨m=1.28  氟利昂12 m=1.13  氟利昂22 m=1.18

双级压缩的低压缩机的输气系数也可按表3—2选用。

蒸发温度(℃)

中间冷却温度(℃)

-15

-10

-5

±0

+5

+10

-25

0.89

0.86

0.82

0.78

0.75

0.71

-28

0.86

0.83

0.79

0.75

0.71

0.66

-30

0.84

0.81

0.77

0.73

0.68

0.63

-33

0.81

0.77

0.73

0.68

0.63

0.58

-35

0.78

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

-40

0.72

0.67

0.62

0.56

0.50

0.43

 

6)指示效率  压缩机实际工作过程中所消耗的压缩功总是大于理论过程的压缩功。理论压缩功No与指示功图上得到的指示功N1的比值称为指示效率,以符号ηi表示,即

ηi=Ni(No)

指示效率ηi可按下面的经验公式计算:

ηi=Tk(To)+bto

式中:To—蒸发温度(K)

      Tk—冷凝温度(K)

      to—蒸发温度(℃)

a— 常数  立式或V型氨压缩机b=0.001

                    立式或V型氟利昂压缩机b=0.0025

7)机械效率  压缩机实际消耗的功率称为轴功率,以符号Ne表示,轴功率由压缩气体需用的指示功Ni和消耗于运动零件摩擦的摩擦功率Nm组成,即

Ne=Ni+Nm

指示功率和轴功率的比值称为机械效率,以符号ηm表示,即

ηm=Ne(Ni)

指示效率和机械效率的乘积称为压缩机的总效率,以符号ηe表示,即

ηei·ηm

通常制冷压缩机的机械效率ηm=0.8—0.9,总效率ηm=0.65—0.72.

二、活塞式制冷压缩机的种类  活塞式制冷压缩机的种类很多,可以从许多方面进行分类,现就几个反面加以分类如下:

1.以使用工质分类  制冷压缩机按使用工质不同可分为氨压缩机,氟利昂压缩机和其他压缩机,也有氨、氟利昂12、氟利昂22三种工质通用的压缩机(更换少数零件),我国现今生产的系类化的中、小型活塞式制冷压缩机大都为氨、氟利昂12、氟利昂22三种工质通用。

2.按活塞运动形式分类

1)往复式压缩机  此类压缩机的活塞在气缸内作往返运动。曲轴连杆机构传动的压缩机和斜盘式压缩机属于此类。

2)回转式压缩机  此类压缩机的活塞在气缸内作旋转运动。刮片式制冷压缩机属于此类。

3.按能力分类

1)小型压缩机  压缩机的制冷量在50000千卡/时以下。

2)中型压缩机  压缩机的制冷量为50000千卡—400000千卡 /时。

3)大型压缩机  压缩机的制冷量在400000千卡/时以上。

4.按气缸布置方式分类

1)立式压缩机  压缩机的气缸呈垂直排列。

2)卧式压缩机  压缩机的气缸为水平布置。

V型W型S(VV)型压缩机  压缩机的气缸既不垂直,也不水平,是呈一定的倾斜角度排列。

5.按气缸数量分类

1)单缸压缩机  压缩机只有一只气缸。一般多属小型。

2)双缸压缩机  压缩机有两只气缸。中型压缩机采用。

3)多缸压缩机  气缸数量在三个以上。可以是三缸、四缸、六缸和十六缸等。

单缸和双缸压缩机常为立式或卧式,多缸压缩机大都采用V型、W型或VV型,但也有采用立式的。

6.按压缩机及数分类

1)单级压缩机  压缩机各个气缸的压力相同。

2)双级压缩机  压缩机的不同气缸或每个气缸中有两个不同的工作压力,部分气缸(或气缸的一部分)为吸入低压气体排出中压气体,另几个气缸(或气缸的另一部分)吸入中压气体,排出高压气体。

7.其他分类

1)按制冷剂在气缸内的流动状况,有顺流式和非顺流时。制冷剂进入气缸及气缸排出去循同一方向运动的称为顺流式,制冷剂进、排气循同一方向流动的称为非顺流式。

2)按压缩方式有单作用和双作用两种。活塞在气缸内只向一侧压缩机时为单作用,向两侧轮流往复压缩时为双作用。

3)按机器转速不同可分为低速压缩机和高速压缩机。

4)按机器与电动机的联接方式,有皮带传动和联轴器传动。一般低速压缩机常用皮带传动,高速压缩机常用联轴器转动。

5)压缩机可以是单独设置,也有与辅助设备装在一起形成机组,小型的制冷压缩机常装成机组型式。

6)制冷压缩机还有开启式、半封闭式和全封闭式之分,开启式压缩机曲轴功率输入端延伸出机体外,用轴封装置密封,电动机也暴露在大气中,可以用普通电动机传动,制冷能力较大的压缩机大都为此类。半封闭式压缩机的机体和电动机外壳连城一体,构成一密封机壳,压缩机和电动机功用一根轴,由电动机直接带动压缩机,电动机与制冷工质接触并受冷却,小型氟利昂压缩机属于此类。全封闭式压缩机把压缩机和电动机共同封闭在一个罩壳内,罩壳接缝焊死制成一体,平时不能拆卸,要求机器能连续使用数十年而不修理。封闭式压缩机的优点是密封良好,基本消除了漏泄现象,现代小型空调器、小型冰箱等普通采用这种型式。

三、冷库常用的制冷压缩机  制冷压缩机的种类虽然很多,但我国冷库现今常用是我国自行设计制造的,标准制冷能力为44万千卡/时以下系列化的中、小型活塞式制冷压缩机。

1.特点  这类压缩机大都为高速、多缸、单作用、逆流式、开启式。与老式压缩机相比较,机器具有体积小、重量轻、结构紧凑、耗钢量小,效率高、质量好、使用方便等优点,并已基本上实现系列化,互换性强,通用性高,零件可以相互通用。这类制冷压缩机还具有氨、氟利昂—12、氟利昂—22三种工质通用的特点,使用不同工质时,只需要更换少数零件。但这类压缩机也与其他活塞式压缩机一样,仍有零部件较多、易损件多、维护比较复杂,一次投资大等缺点。

这类制冷压缩机大都为单级压缩机,也有单机双级压缩的。按气缸数量及布置有V型(2.4缸),W型(3.6缸),VV型(8.16缸)等数种。按气缸直径不同有50毫米,70毫米,100毫米,125毫米,170毫米,250毫米等数种。

这类制冷压缩机运转平衡性好,振动小,常与电动机直联,占地面积小,机器大都装有能量调节装置,用油压控制,手动和自动调节,其作用一方面可以保证空载启动,这就允许采用启动力矩较小的电动机,另一方面在机器正常运转中,可以根据热负荷变化情况,以调整压缩机投入工作的气缸数量,来达到调节压缩机制冷量的目的,这样,既保证了机器正常运转和使用的经济性,而且有可能实现自动控制。

2.基本形状  我国现今冷库中常用的新系列活塞式制冷压缩机的外形见图3—4、3—5、3—6、3—7.

3.限定使用条件  制冷压缩机的限定使用条件见表3—3,标准和空调工况见表3—4.

3—3   制冷压缩机的限定使用条件

工质

工作条件

F12

F22

蒸发温度to(℃)

+5 — -30

+10 — -30

-5 —-40

冷凝温度tk(℃)

≤40

≤50

≤40

压缩比Pk/Po

≤8

≤10

≤10

压缩差Pk-Po(公斤/厘米2)

≤14

≤12

≤14

压缩机吸气温度tq(℃)

蒸发温度+(5—8)

+15

+15

压缩机排气温度tp(℃)

≤150

≤130

≤150

安全阀开启压力差(公斤/厘米2)

16

14

16

油压高于曲轴箱压力(公斤/厘米2)

1.5—3

1.5—3

1.5—3

油温(℃)

≤70

≤70

≤70

注:该工作条件系指单级压缩

3—4  制冷压缩的标准和空调工况

       工质

工况

F12

F22

标准

冷凝温度tk(℃)

30

30

30

蒸发温度to(℃)

-15

-15

-15

过冷温度tg(℃)

25

25

25

吸气温度tq(℃)

-10

15

15

空调

冷凝温度tk(℃)

40

35

35

蒸发温度to(℃

5

5

5

过冷温度tg(℃)

35

30

30

吸气温度tq(℃)

10

15

15

4.制冷压缩机的型号及其含义  新系列制冷压缩机的型号一般以四个数字、字母表示。

对于单级压缩机,第一位用数字来表示气缸的数量,第二位用字母来表示气缸的布置型式,2缸立式用Z表示,斜形用V表示,3缸6缸用W表示,8缸扇形用S表示。第三位用数字表示气缸的直径,以厘米作单位,第四位用字母表示机器的传动方式,“A”表示直接传动,“B”表示皮带传动。

例如4V—12.5A表示机器为4缸,气缸布置为V型,气缸直径125毫米,直接传动。

有时为了表示机器适用何种工质,在缸数后面加一个字母“A”或“F”,“A”表示使用工质为氨,“F”表示使用工质为氟利昂。目前我国制冷能力较大的制冷压缩机,大都使用氨工质,故也有不表示的。在直接传动时,后一位的字母A也有省略不用的,例如6AW—17表示机器为6缸,使用工质为氨,气缸布置W型,气缸直径170毫米,直接传动。

对于半封闭式压缩机,后一个字母也用“B”表示,并非表示皮带传动,例如4FS7B表示4缸,使用工质为氟利昂,扇形,气缸直径70毫米,半封闭式。

对于单级双级压缩机,第一位用字母“S”表示双级,第二位用数字表示气缸数目,第三位、第四位表示方法与单级压缩机相同。

例如,S8—12.5A,表示双级,8缸,气缸直径125毫米,直径传动。

也有表示方法与单级基本相同,在气缸布置型式的字母后面加一个字母“J”表示双级,例如8ASJ—17表示8缸,使用工质为氨,气缸布置扇形,双级,气缸直径170毫米。

5.常用制冷压缩机的主要技术数据  我国冷库现在多采用气缸直径为100毫米、125毫米和170毫米的2缸到8缸的系列化的单级压缩机和S8—12.5,S8ASJ—17等单机双级压缩机。其主要技术数据见表3—5,3—6,3—7,3—8.

四、活塞式制冷压缩机的基本构造  我国冷库中使用的中、小型活塞式制冷压缩机,虽然型号、规格较多,制冷量不同,缸径、缸数有异,但其结构基本相同。机器主要由机体、曲轴、连杆、活塞、气缸套、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统、联轴器、安全阀、吸排气阀等零部件组成。以上海第一冷冻机厂生产的125系列制冷压缩机为例,其基本构造如图3—8所示。现将各部分述如下。

1.机体  机体是压缩机的主要零件之一。由于机体形状复杂,工作时承受内压,因此,采用强度较高的铸铁整体铸成。为了防止变形及留存内应力,机体铸件要经过回火处理。

按照机器型号不同,机体上部有2—8个气缸孔,布成数列,机体上铸有吸气腔,装有容易拆卸清理的滤网,以滤除吸入制冷工质气体中可能带有的机械杂质。吸气滤网用弹簧压紧,吸气腔的低处均开有回油孔,便于吸气所带的油滴和能量调节装置的油缸中漏出的油流回到曲轴箱。

机体的排气腔四周铸有冷却水套,当使用氨工质时,可以接通水源冷却高压气体,降低排气温度。当使用氟利昂12和氟利昂22工质时,可以利用空气自然冷却,不需要接通水源。水套两侧低处装有旋塞,可供必要时放除水套内存水。

机体顶部有一长方形法兰,内装安全阀,当排气压力超过额定压力时,安全阀自动开启,使高压气体回入低压侧。

机体下部为曲轴箱,箱内容纳曲轴,箱底存放润滑油,曲轴箱两侧各有一块大的侧盖,供安装和检修机件使用。在一块侧盖上装有两块指示油面的玻璃(4V型机为一块油面玻璃);正常油面应在两块油面玻璃中心线之间,或一块油面玻璃的上、下边之间。

曲轴箱两端装主轴承,主轴承为滑动轴承,采用经过精密加工的钢背耐磨合金轴衬。

在机体的吸、排气弯管上和油路中装有带保护罩的玻璃温度计,操作人员可以方便地观察吸、排气温度和润滑油温度。

在曲轴箱底部装有油冷却管,可以根据需要,接通水源以冷却曲轴箱内的润滑油,防止油温过高,润滑不良。

2.曲轴  曲轴的作用在于使电动机的回转运动转变为活塞的往复直线运动。曲轴受到气缸内压缩气体的压力,往复运动的惯性力和回转运动的扭力,受力种类多,变化大。因此,曲轴采用QT60—2高强度球墨铸铁制成,具有良好的耐磨性。各轴承颈经过准确加工,具有光滑的表面。为了保证机器运转的平稳性,曲轴制造时,均须经过平衡校正。为了保证机器运转的平稳性,曲轴制造时,均须经过平衡校正。为了保证曲轴上主轴颈及连杆轴颈摩擦部分的供油,曲轴内有油孔,润滑油可以从油泵端和轴封端的进油孔双端进油,以保持各连杆进油的油压均匀一致。

3.连杆  连杆图3—9是活塞与曲轴的连接部件。连杆受气缸内压缩气体的压力及惯性力的作用。连杆一般用QT45—5球墨铸铁或35—45号碳素钢制成,一端为大头,另一端为小头,中部为杆身。大头为对开式,衬套可以更换,有精密加工的钢背耐磨合金薄壁轴瓦与曲轴连接。连杆螺栓用40Cr合金钢制成,小头为整体式,装有磷青铜轴衬以活塞销与活塞连接。杆身具有工字形断面。连杆的大、小头之间有油孔相通,从曲轴颈油孔中输出的油经过杆身上油孔道可以送至连杆小头,以润滑轴衬与活塞销。

4.活塞  活塞(图3—10)在高压高温下作高速运动,要求有良好的机械性能,膨胀系数要小,易于浇灌及机械加工,重量要轻。因而,活塞采用钢硅铝合金冷浇铸制成。活塞表面经过阳极氧化处理,以增加其耐腐蚀性。顶部制成凹形,当活塞运动至上死点时,活塞的凸出部分嵌入内、外阀座之间,减小了机器的余隙容积,从而提高了机器效能。活塞上装有两道表面镀铬的活塞环和一道油环。活塞环和油环具有弹性,在气缸内与气缸接触,活塞环起气密作用,用来防止压缩后的高压气体漏回到低压部分,同时避免了活塞与气缸的直径摩擦。活塞环用合金铸铁制作,其硬度比气缸略低,因活塞环磨损后,更换较为方便。活塞环都为开口式,以便拆卸和更换。油环用来刮去气缸壁上多余的润滑油,减少润滑油的消耗。

活塞销是用低碳合金钢制成,外表面经渗碳热处理以增加硬度,具有高度的耐磨性。

5.气缸套  气缸套(图3—11)用HT22—44合金铸铁铸成,内表面经过精密加工及珩磨。气缸套内装有活塞,不断作往复运动,随着活塞的运动,制冷工质(制冷剂)在气缸内由低温、低压的气体压缩成为高温、高压的气体,因此,各部分气缸壁上的温度压力均布相同,变化较大,故对气缸有较高的要求。以往,老式的制冷压缩机、气缸与机体大都连成整体,不仅机械加工不便,气缸使用磨损后,修理、更换也很麻烦,现今新型机器均已改为采用气缸套,有利于机械制造和维修。

气缸套的顶面即为吸气阀座,气缸套的外部装有一个可转动的环,环上开有六个斜面缺口,与六个缺口相对应的有六根顶杆,装在斜面与吸气阀门之间,当转动环转动时,顶杆下的端面随斜面的移动而改变位置,顶杆产生上、下动作,此时,吸气阀片被相应地顶开或放下。

6.阀门(图3—12)  压缩机吸、排气阀门均采用单环阀,吸气阀阀座由气缸套顶部构成,在两条阀座密封线之间的凹槽内有许多气流孔,制冷工质气体即由此进入气缸。吸气阀片呈环状,厚1.2毫米,吸气阀升高限制器上有六个孔,其中各装一个圆柱形小弹簧,吸气阀片的开启度为2毫米。

排气阀阀座分内、外两块,外圈阀座密封线位置在吸气阀升高限制器的同一体上。内圈阀座密封线位在一凸形圆板上,该板用螺栓与排气阀升高限制器(假盖)固紧,假盖的外圈又搁在外圈阀座上,因而形成了内、外圈阀座构成的排气阀。排气阀片厚度为1.2毫米,排气阀上也装有与吸气阀通用的圆柱形小弹簧,排气阀片的开启度为1.5毫米。

排气阀升高限制器与内阀座固紧的螺栓上有一钢碗,用作安全弹簧定位。假盖上的安全弹簧用来保护压缩机,在遭受液击时,可将假盖顶起,起安全保护作用,避免机器损坏。

吸、排气阀片采用30CrMnSiA和4Cr13Mo优质合金钢制成。气阀弹簧采用I—0.7优质弹簧钢丝制成,排气阀阀座的外圈采用HT24—44优质合金铸铁制成,内圈采用特殊铸铁制成。

7.轴封  轴封是压缩机的重要部件,要求有良好的密封性,以防止机体内工质沿曲轴漏出机外,同时也防止曲轴箱内压力低于大气压力时,外界大气漏入机内。轴封还应保证曲轴运转时不会严重发热磨损。高速制冷压缩机由于曲轴转速高,轴封的密封面会摩擦发热,容易损坏。现今,压缩机的轴封大都采用机械式轴封(图3—13)。由活动环、固定环、弹簧座、耐油橡胶圈和弹簧等组成。活动环、橡胶圈以弹簧压紧在曲轴上,随曲轴转动;固定环状在机体上,以固定环与活动环之间的两个摩擦面来密封,所以接触面需要经过仔细研磨。活动环用经过表面渗碳硬化处理的钢制成,具有良好的密封性和耐磨性。固定环用青铜制成。活动环与轴间用橡胶圈予以密封。

机械性轴封装置阻力小,曲轴不易磨损,开车、停车不需要调整,效果比填料式好。

8.能量调节装置(图3—14)  压缩机在正常运转中,如果热负荷减少,蒸发温度和蒸发压力就会降低。为了保证机器的正常使用和经济合理性,制冷压缩机上大都装有能量调节装置,必要时,可以使机器的某几个气缸不进行压缩工作,从而达到压缩机制冷能力的逐级调节。8S行机的制冷量可按0、25、50、75、100%进行调节。6W型机的制冷量可按0、33.3、66.7、100%进行调节。4V型机的制冷量可按0、50、100%进行调节。使用能量调节装置,可以实现无负荷起动。

能量调节装置由能量调节阀、油缸、油活塞和油管等组成。油缸结构如图3—15所示。当机器尚未运转时,油缸内没有油压,由于油活塞内侧弹簧的作用,使油活塞向外侧移动,这时,相对应于每两个气缸套上的转动环,由于拉杆凸圆装在转动环的缺口里,使转动环在气缸套的外圆周转动,因转动环上有六个斜面槽,此时,使六根顶杆被提升起来,吸气阀片被顶开,吸入阀处于不工作状态,实现了无负荷起动。

压缩机运转时,油泵运转,油压上升,油经过管道送至能量调节阀,而后分送至油缸内,当油压超过弹簧压力后,油活塞向内侧移动,此时,带动转动环,使顶杆沿着转动环的斜面移向下方,这时,吸气阀片由于自重及受上部的弹簧力,往下跌落,吸气阀片与吸气阀座密封面紧密接触,气缸进入了工作状态。

按照压缩机的型号不同,能量调节阀有数个能量调节接头。如8S型机有四个能量调节接头,另外有一个压力表接头。如8S型机有四个能量调节接头,另外有一个压力表接头,一个进油接头和一个回油接头。每个能量调节接头控制两个气缸。

手动能量调节阀由手柄操作,当手柄圆盘上的指针处在0位置时,压缩机为无负荷状态,对于8S型机圆盘指针指向1/4位置时,为二个气缸工作,指向1/2位置时为四个气缸工作,指向3/4位置时,为六个气缸工作,指向1位置时,即为压缩机八个气缸全部投入工作。因此,变动手动能量调节阀手柄位置,即可调节压缩机的制冷能力。

压缩机的能量调节也可以采用电磁阀等设备实现自动控制调节。

9.油循环系统  油循环系统如图3—16所示。曲轴箱内的润滑油,经过金属网过滤器被油泵吸入,油从油泵出来后,经过滤油器,一部分油进入曲轴油孔润滑后主轴承、曲轴销轴承。进入曲柄销轴承的油再通过连杆油孔到活塞销进行润滑。另一部分油送到轴封,再进入前主轴承,曲柄销和连杆小头轴承内进行润滑。气缸与活塞靠连杆两头飞溅出来的油来润滑。另有一部分油经油管送至能量调节阀。

润滑油的压力用压力表指示,油压过高、过低时,可通过油压调节阀,使油压降低或升高。

油泵采用转子油泵,大都用电动机直接传动,也有用压缩机曲轴带动的。懂电动机直接传动的油泵装在曲轴箱的近下部。转子油泵噪音小,吸空能力强,在机器工作与吸气压力较低的情况下仍能保证正常工作。

滤油器为片式过滤器。滤油片间的间隙为0.08毫米,滤油器上装有刮片,转动手柄,积在滤油片周围的污垢即可被刮除。

油泵进油管上装有加、放油阀。用来加油或放油,在机器正常运转中可以不停车加油,在机器检修时,可通过此阀将曲轴箱内的油放出。

压缩机的曲轴箱底部大都装有蛇形管冷却器,管内通冷却水,以降低润滑油的温度,使油保持良好的润滑性能。

10.传动装置  高转速制冷压缩机大都采用联轴器直联传动。联轴器结构如图3—17所示为弹性连接结构,体积小。重量轻。能适应较大的变形,因此传动比较平稳,在检修压缩机时,不必移动电动机或压缩机,即可拆卸联轴器。

有些制冷压缩机也有采用皮带传动的,不同型号的机器采用相应的某种型号和一定数量的三角皮带传动。皮带传动的效率比联轴器差,且使曲轴受到侧向拉力,机器占据的位置也增大,但采用联轴器传动,电动机的转速必需与压缩机的核定转速相同,而采用皮带传动后,可以使用不同转速的电动机。

五、螺杆式制冷压缩机  螺杆式制冷压缩机是一种新型的高转速的压缩机,它是利用两根互相啮合的螺杆作相对旋转运动来压缩气体,螺杆式压缩机没有活塞式压缩机所具有的气阀、活塞、活塞环、气缸套等易损部件,机器结构紧凑、体积小、重量轻,大小制冷能力均可采用,排气温度低,没有余隙容积,少量液体进入机内,无液击危险,可以利用滑阀进行10—100%的无级能量调节。气流均匀,振动小,运行平稳可靠,操作方便,易作遥控,维修次数少,运行可靠耐久。由于使用润滑油使机器的冷却作用和密封性能得到改善,排气温度降低,即蒸发温度较低(-40℃)和压缩比较高(可达25)仍然可以单级压缩运行。但是,螺杆式制冷压缩机的加工要求较高,效率较低,有很大的噪音,在一般情况下,需加装消音或隔音设备,在制冷压缩时,需要喷入大量的润滑油,因而需要有油泵,油冷却器,油回收器等较多的辅助设备。

螺杆式制冷压缩机优点显著,缺点在不断地加以克服,在我国的冷库中已经得到使用,随着产品的增加,应用将会逐步增多。

1.工作原理  螺杆式制冷压缩机也是一种容积式压缩机,它的主要部件是一对互相啮合的螺旋形转子,具有四个凸齿的转子的主动转子(阳转子),有六个凹齿的转子是从动转子(阴转子),转子具有特殊的螺旋齿形,转子的两端置于轴承上,转子两端适当配置有进气口和排气口,主动转子一端伸出机外与电动机相连。

螺杆式制冷压缩机的工作原理如图3—18所示。

在电动机的带动下,主动转子与电动机一起旋转,此时,啮合的从动转子也跟随相向运转,在转子运动中,当主动转子和从动转子的一对啮合的沟槽与吸气管道连通时,即进行充分吸气,当转子继续旋转,这对吸气的沟槽在吸气端面上离开了吸气孔口,吸、排气端座所封闭的齿槽内的气体,被机壳与外界隔绝,并开始被压缩,主动、从动转子继续旋转,主动转子的齿峰连续也不断地向从动转子的齿谷(即沟槽)中填塞,同样,从动转子的齿峰也不断地填塞对应的主动转子的齿谷,这样互相填塞的结果,使各自转子的沟槽容积逐渐减少,沟槽中的气体被逐渐压缩,当气体压力达到指定值后,转子转到沟槽与排气口相连通位置,把气体排出,如此连续不断地运转,制冷工质不断被压缩后从螺杆压缩机排出。

螺杆式制冷压缩机的转子有两种齿形,一位对称齿形,另一种为非对称齿形,对称齿形内部漏泄较大,为了提高效率,发展了非对称齿形,费对称齿形大部分由圆的包络线和次摆线所组成。非对称齿形的转子比对称齿形加工更复杂,制造更加困难。

螺杆式制冷压缩机在压缩过程中喷入大量的油,以带走压缩过程中产生的热量,同时用油膜来密封阴、阳转子之间的间隙及转子与气缸之间的间隙,使内部泄漏损失减少,另外,也使阴,阳转子得到润滑,并且使噪音减少。

螺杆式制冷压缩机有滑阀式能量调节装置,可对负荷作无级调节,滑阀与固定部分紧接一起时为全负荷运行,当滑阀向排气侧移动,滑阀与固定部分出现通路使一部分不受压缩而回到吸气侧,这等于使转子的有效长度缩短,因而排气量减少,这是螺杆式压缩机特有的结构。

2.基本结构  螺杆式制冷压缩机的结构如图3—19所示。

主要由以下部件组成:

1)机体  用高强度铸铁铸成,它由机体及与它前后相连的排气端坐、吸气端坐等主要部件所组成。

吸、排气端座各装有为了支承转子的轴承,在排气端坐的端面铸有排气孔,回油孔,滑阀位移腔,排气法兰。机体是封闭转子的外壳,转子准确地装在机体内。在机体内钻有回油孔,由排气端座轴承流出的润滑油可通过此孔回到吸入端座,而后经转子排出到油分离器。吸气端座设有为了移动滑阀的油缸及平衡转子轴向力的平衡活塞缸,回油孔,吸气口法兰。

2)转子  由一个具有四个头右旋的阳螺杆与一个具有六个头左旋的阴螺杆所组成。一般用球墨铸铁制成,要求有较高的加工精度,并经过动平衡试验,以减少运转时的振动。

3)轴承  主轴承是经精密加工的钢管耐磨合金轴承,有进油孔、油槽及泄油槽,正确地装在吸、排气端座,并且用柱销固定它的位置。

转子运动中有轴向推力,由转子上的平衡活塞和止推轴承来抵消,止推轴承是单列向心推力球轴承,装在排气侧,在阴、阳螺杆上各装两只,为了使转子的排气端面与排气端座之间留有一定间隙,在止推轴承的一侧装有调整块。

平衡活塞装在主动螺杆上,用来减轻由于排气压力与吸气压力之差所引起对止推轴承的负荷。

4轴封  是机械密封结构,采用标准产品,装在阳螺杆上,它是由随轴转动的活动圈(不锈钢制)与装在轴封盖的固定圈(石墨制)以弹簧力相互摩擦作为轴在转动时的一次密封。聚四氟乙烯及耐橡胶圆环为两次密封。

5)能量调节装置  主要有滑阀、油缸、油活塞、四通电磁换向阀(或称能量换阀)、油管路、油量指示器所组成。滑阀用铸铁制成,装在转子与机体下部之间,在滑阀内装有与油活塞相连的喷油管,通过滑阀上的四个小孔,使油喷在转子腔。四通电磁阀装在靠近压缩机吸气端座的机器上,阀的一侧两个接头接进油和排油,另一侧的两个接头接油缸的两端。能量指示器由磁铁缸及与油活塞相连的磁铁连杆、磁铁、指示牌、铁圈等所组成。

6)联轴器  用球墨铸铁制成,装在电动机轴承端的联轴节孔是直孔,装在压缩机轴端的是锥形孔,中间套与电动机联轴节的连接用柱销及橡胶弹性圈,中间套与压缩机联轴节用螺栓精密配合,并用弹簧垫圈防止松动。

7)辅助设备  有一次油分离器、二次油分离器,油冷却器、油过滤器,油压调节器,油泵,吸气过滤器,止回阀,安全阀等。

3.25CF螺杆压缩机  我国生产的25CF螺杆压缩机组如图3—20所示,由螺杆压缩机与许多辅助设备组成,主要的辅助设备有:

1)油分离器  机组有两个油分离器。一次油分离器兼作油箱使用,是一个钢板制作的直径为φ600毫米的卧式容器,底部有一个油包,容器一段上部焊有进气口,另一端封头上焊有排气口,其下面有油面指示器。容器上部还有安全阀。放气、排空气、回油等接头及温度计插座,容器内焊有消音器及不锈钢气液网。

二次油分离器为钢板制作的直径为φ500毫米的立式容器,排气管伸入容器内,容器内的排气管钻有许多孔,周围是不锈钢气液网,气体从容器下部进入,上部排出,在容器下部焊有圆形油面指示器及回油接头。

2)油冷却器  是一个钢制的卧式冷却器,冷却器筒体用钢板制成,外形尺寸为φ426×3500毫米,筒体内装有φ20×2毫米无缝钢管138跟,冷却面积为30米2,冷却管两端胀紧在管板上,冷却器内装有若干块折流板,油自桶体上部的一端进油口进入,借折流板的转折,使油再筒体与冷却管间流过,在容器内能较好换热,然后在筒体上部的另一端排出口排出。

油冷却器两端都有封盖,封盖内焊有隔板,把冷却管分隔成若干通路,冷却水在管内流过,可增加流速。在一个封盖上焊有进、出水管口及盖板一块,这样可以不必拆动进、出水接管,即可对冷却管进行清洗工作。在另一封盖上装有放空气、防水旋塞。油冷却器的底部设有放油及备用接头。

3)油过滤器  有粗过滤器和精过滤器各一个。粗过滤器装在油泵吸入口前,除去铁屑杂质,保护油泵。粗过滤器用φ219毫米钢管及钢法兰制作,焊有进油、出油管接头及压力表、放油、放空气接头。过滤器内装50目/英寸的不锈钢丝布滤网胆,在网胆内装有三组永久磁铁,油从网胆外表进入,然后从网胆孔口出去,粗过滤器出口与油泵吸入口连接。

精过滤器的外形与接管、粗过滤器相同,内装有100目/英寸的不锈钢丝布滤网胆,在网胆内也装有三组永久磁铁,以便油中铁屑杂质,油从网胆外部进入,由网胆孔口排出,精过滤器的进口与油冷却器连接,其出口接供油总管。

4)油泵  装在机组下方的主油泵为2Cy—18/3.6I型齿轮油泵,其主要性能为:出油量18米3/时  油压差3.6公斤/厘米2  吸油管通径80毫米  排油管通径70毫米  转速960转/分  电动机功率5.5千瓦。

5)吸气过滤器  系钢管焊制外壳,除气体进出口外,在顶部设有回气、放空气、加油等接头。过滤器内装置100目/英寸的不锈钢丝过滤网胆,气体进入网胆内面,过滤后由网胆外表排出,过滤器排气口与压缩机吸入口连接,防止焊渣、氧化皮及其他杂物进入压缩机。

6)止回阀  有吸气止回阀和排气止回阀,均为立式结构,吸气止回阀的阀头密封材料为聚四氟乙烯,排气止回阀的发头是不锈钢堆焊,为防止止回阀开启时,阀头背部的撞击而发出异常响声,在吸、排止回阀阀头的背部均另外装用聚四乙烯制作的衬圈。

7)安全阀  在一次油分离器装置有弹簧式安全阀,整定起跳压力为18公斤/厘米2()。安全阀的出口可以排向大气或接到低压系统。

25CF螺杆压缩机适用氨或氟利昂22制冷剂,制冷剂气体从蒸发器来,经过吸气过滤器和吸气止回阀进入压缩机,经压缩机压缩后,从排气孔出来,经过伸缩管,通入装在压缩机下面的一次油分离器内,此时气体流速降低,气体中的油大部分分离出来,沉降在一次油分离器内,而后,气体和少量未分离的油,经过排气止回阀进入二次油分离器、使油再行分离。制冷剂气体经过两次分离油后,去冷凝器冷凝。

吸气止回阀用来防止压缩机停车时,由于转子前后的压差(排气与吸气压差),气体倒流引起转子倒转。吸气止回阀装在压缩机的吸入口上,以尽量减少回流容积,使停车后压差迅速得到平衡。排气止回阀的作用为防止高压气体倒流造成机组内停车后呈高压状态。机组上装有旁通电磁阀,当机组停车后,旁通电磁阀即行开启,使机内较高压力的气体经此阀泄至蒸发系统,使机组处于低压状态,便于起动。

为了提高机器效率,降低排气温度,减少噪音,对机器转子进行喷油冷却,因而有一套油路系统。贮存在一次油分离器下部的油,从底部油包出来,经油粗过滤器过滤后,被齿轮油泵吸入,油从油泵排出,先输送到油冷却器内,冷却降温后经过油精过滤器至供油总管,由此再分送入轴封装置、前后主轴承、平衡活塞、四通电磁换向阀、喷油管。送至轴封装置,前后主轴承,四通电磁换向阀的油,经机体内油孔回到吸气腔,转子腔,再后排出至一次油分离器内。送至喷油管的油经滑阀上喷油孔,转子腔回入一次油分离器。在油精过滤器与一次油分离器之间装有一个油压调节器,用来调节油压,使油泵供油压力较排气压力高1—3公斤/厘米2,多余的油可经此阀回入一次油分离器。二次油分离器所分离的油可经过电磁阀(停车时关闭)回入压缩机。

压缩机的冷却水有两路,一路用于油冷却器冷却冷冻机油,另一路用来冷却电动机,电动机上部装有水—空气冷却器,利用水将空气冷却,并由电动机转子两端的轴流风机使空气在机壳内循环,使电动机定子线圈得到冷却。

压缩机的能量调节装置由装在压缩机内的滑阀、油缸、油活塞和装在机旁的能量指示器、油管路、四通电磁换向阀(由四个电磁阀组成)等所组成。当能量不变时,电磁阀均处于关闭状态,当增加能量时,手动或自动接通电源开启二个电磁阀,供油总管来的油经一个电磁阀送入油缸,在一定油压下推动油活塞与滑阀向吸气端移动,另一个电磁阀开启,可使油缸内油活塞另一端的油经电磁阀回入压缩机吸气口。当减少能量时,手动或自动接通电源开启另二个电磁阀,供油总管来的油经一个电磁阀送入油缸,在一定油压下推动油活塞一端,使滑阀向排气端移动,而油缸内油活塞另一端的油则被压出,经另一个电磁阀回到压缩机吸入口。为了放慢加载速度,使与减载速度相一致,在油管路中间加装一个10毫米止回阀,在止回阀头上钻2毫米孔至油缸,这样油只能少量通过,从而使加载速度减慢,当减载时,止回阀是全开的。

压缩机组上还装有排气压力控制器、压力调节器、油精过滤器前后压差控制器、喷油压差控制器、油温控制器、安全阀、压力表、温度表等安全装置、控制仪表。

螺杆压缩机的使用条件如表3—10所示。

第二节  冷凝器

冷凝器是一种将制冷剂的热量传递给周围介质—水或空气的热交换器。在制冷系统中,位于压缩机油氨分离器与贮液器之间。冷凝器接受压缩机来的高压、高温气体,使其冷凝液化成为液体,同时将热量传递给水或空气。

冷凝器需要有一定的冷却面积和较高的传热效率,同时,冷凝要承受一定的压力,在制冷系统中属于高压设备,因此,要求坚固、可靠,有足够的强度和可靠的气密性,此外,冷凝器也应该结构简单,制造和操作便利,价格低廉。

氨冷凝器用来使氨气冷凝成为氨液,一般采用水作冷却剂,一定温度的水通过冷凝器管壁与氨气进行热交换,高温氨气首先被冷却到与冷凝压力相当的冷凝温度,成为饱和气体,进一步被水冷却,饱和氨气放出潜热,冷凝成为液体,如果水温较低,氨液继续被冷却,则成为过冷液体。与此同时,冷却水吸取了氨气热量后,温度上升失去冷却能力。因而氨冷凝器需要用大量的冷却水。

氨冷凝器有多种型式,冷库中常用的主要有立式冷凝器、卧式冷凝器、淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器等。近年来,螺旋板式冷凝器在制冷工业中也得到了应用。

一、立式冷凝器  立式冷凝器也称立式壳管式冷凝器,有一直立的圆筒形外壳,上、下两端用管板封闭,在上、下管板之间,以胀管法或焊接法装有管径通常为φ38—57毫米的多根无缝钢管。圆筒直径的大小和无缝钢管的多少,按设备冷却能力而定。氨气从外壳的上部进入圆筒,在圆筒内的管间隙处,被管内壁流水冷凝成为液体,从壳体下部出液管排出。冷凝器处了进、出氨口外,还有放空气、放油接头,并装有安全阀及压力表,还有供各冷凝器之间和冷凝器与贮液器之间压力平衡用的接头,有是在筒体下部还装有液面计。

冷凝器的定都装有水套、水流子等配水装置,使冷却水能均匀配给各冷却管,并能沿着各冷却管内壁以螺旋形薄层状往下流动,以提高传热效率,节约用水。冷却水从顶部进入冷凝器,吸取了管间氨气的热量,从下部流出。

立式冷凝器一般装在槽形的混凝土基础上,冷凝器出来的水落入冷凝器池,从下水道排走或送到冷却塔冷却后循环使用。

立式冷凝器室内、外均可安装,占地面积小,冷却效果好,清洗方便。清洗时,不需要停产,对水质要求不高。但制造比较困难,设备连成一体,不能拆卸,比较笨重,运输、安装困难,管子容易锈烂,漏氨不易发现,修理比较困难。

立式冷凝器的形状和构造如图3—21所示。其型号及尺寸见表3—11。

二、卧式冷凝器  卧式冷凝器也称卧式壳管式冷凝器,其结构与立式冷凝器基本相同,水平放置,氨气由上部进入,从下部排出。卧式冷凝器上装有立式冷凝器相同的各种氨管接头。供水情况与立式略有不同。卧式冷凝器,左右两端均用封盖封闭,两端封盖上有改变水流方向的隔板,水从封盖下部进入冷凝器冷却管中,沿着几道通程返流过,在封盖的上部流出,故供水是封闭式,水有压力,水流充满管内空间。

卧式冷凝器一般均装在室内,具有效率高,水与大气接触少,冷凝器水垢少等优点,但清洗机修理不便,对冷却水质要求高,漏氨不易发现。

卧式冷凝器的形状和构造,如图3—22所示,其型号及尺寸见表3—12.

三、淋水式冷凝器  冷水式冷凝器也称淋浇式冷凝器,由数组冷凝盘管组成,每组冷凝盘管一般由14根φ57×3.5毫米的无缝钢管制作,管端转弯用斜角焊接加以联接。氨气从下部进入冷凝盘管,在盘管内自下往上流动,冷凝后的液体,分路从盘管端部支路流出,汇入液管排入贮液器。冷却水由水箱分配给三角形截面的配水槽,配水槽有锯齿形缺口,槽内装满水时,水沿锯齿形缺口溢出,经过斜形挡板,往下浇淋在冷凝排管上,沿冷凝管外表面从上往下流过每根管子,并吸取管内氨气的热量使它冷凝,吸热后的水落入底部集水池内排入下水道或送冷却塔冷却循环使用。按照能力不同,冷凝器可以由2—6组冷凝盘管组成,每组冷凝盘管由数根直立角钢支撑,各组冷凝管之间有角钢固定相互间距,组成具有一定冷却面积的冷凝器。

由于氨气体在冷凝器内主要在上部管子冷凝,这些管子几乎部位润滑油污染,冷凝的液体能够及时排走,因此,冷凝器管子有较好的冷却表面。同时冷却水往下淋浇时,如果通风良好。因而,淋水式冷凝器有较高的传热效率,而且结构简单,制造、清洗、修理、运输、组装均很方便。但占用场地较大,一般装在厂房外面,屋顶上或比较空旷的场所。

淋水式冷凝器的形状及构造如图3—23所示,其型号及尺寸见表3—13.

四、蒸发式冷凝器  蒸发式冷凝器有一个外壳箱子,箱内装有冷凝盘管,管内通氨,管外淋水,盘管上部装有冷却水喷头,箱子底部为水池,冷却水由水泵从水池吸水,经过管道通向喷头向盘管喷淋,箱子下部装有通风机,在通风机作用下,外界冷空气由下部进入箱子,经过盘管间隙与冷却水对流而上,在上部排出箱外。

冷凝器工作时,水泵和通风机同时开动,盘管内的氨气被水喷淋冷却,而水在喷淋时,受通风影响,部分水分蒸发,吸取气化潜热,把水的热量带走,使管内氨气冷凝成为液体,在稳定的工作条件下,剩余的水温不变,流回底部水池,循环使用。

蒸发式冷凝器的构造见图3—24,其型号尺寸见表3—14.

蒸发式冷凝器的特点是耗水量甚少,对于每1000千卡/时的热负荷,循环水量约为60—80升,水的补充量约为3—5升,故消耗水量,包括泡沫飞溅损失在内,仅为其他类型冷凝器的7—10%因此,蒸发式冷凝器特别适用于缺水地区,尤其是气候较干燥时,蒸发式冷凝器更加有效。风速为3—5米/秒,每1000千卡热负荷需用的风量约为100—200立方米。

蒸发式冷凝器一般在露天或机房屋顶上。

五、螺旋板式冷凝器  螺旋板式冷凝器是一种新型高效率的热交换器,在化工、制药、炼金等工业部门已广泛使用,它具有传热效率高,体积小,能用板材代替管材,节省无缝钢管,成本低,便于制造等一系列优点。

螺旋板式氨冷凝器(图3—25),由两块金属薄钢板(厚度为4—5毫米)在专用的卷床上,卷成螺杆形,然后焊接在一块分隔板上构成,为了保证管道一定的间距,并增加螺旋板的刚度,在卷板以前,先焊上定距撑,定距撑一般采用直径为3—10毫米的圆钢。

冷凝器内有两个螺旋形通道,氨气从侧部进入一个螺旋形通道,在壁面上凝结后,由4底部的氨液管引出,冷却水从冷凝器的上部进入另一个螺旋形通道,沿与氨气相反的方向流动,后由中间管子流出,水与氨气呈逆向流动。

螺旋板式冷凝器与立式领凝器比较,体积可减少60%,由于传热系数较高,冷凝面积减少40%,重量减轻40%,材料和成本可节约50%。

螺旋板式冷凝器的不足之处是承压能力有一定限制,水侧的流动阻力较大,压力降较大,设备的维修与清洗都比较困难,漏氨很难发现,发现后也难于修理,因而对水质和水温均有较严格的要求。

六、冷却塔  冷凝器需要大量的冷却水,但是随着社会主义建设的发展,工农业生产对水的需要越来越多,水源不足的矛盾经常出现,在城市中,这一矛盾更为突出。水经冷凝器使用后,温度仅升高2—4℃,全部废弃,浪费较大。因此,为了节约用水,许多冷库均采取循环用水,冷却塔即为循环水的冷却降温设备,循环水通过冷却塔降温后,即可供冷凝器使用。

冷库中常用的冷却塔有空气自然流通式和机械通风式两类。

1.空气自然流通式冷却塔  空气自然流通式冷却塔,也称大气式冷却塔,其装置系统如图3—26所示,由上水管道、喷头、集水池、通风百叶窗等构成,冷凝器用过的水用水泵经管道送入冷却塔,经过塔顶上均匀分布的喷头,四散下落喷淋,而后集积在集水池内。水在喷淋过程中,由于受冷却塔周围大气对流和风吹的影响,与大气进行了热交换,把热量传给了空气,使水温降低,在喷淋时,有少量水分蒸发吸热,使剩留的水温下降。喷淋冷却后的水即可送冷凝器使用。

大气式冷却塔的水泵大都采用普通BA型离心水泵,水泵扬程根据冷却塔高度进行选用,喷水可采用杯式喷头,水流经喷头后能形成涡流从喷嘴喷出,有较大的洒落面积,使水与空气的接触面较多,且水滴不会太细,壁面被风吹走,喷嘴应有5米左右水柱的水头,配水管径为φ40毫米、喷嘴直径为φ20毫米的喷头,每小时的喷水量约为4—5立方米,喷头的数量和冷却塔的面积根据冷却水量而定,一般每10平方米水平面积装喷头2.5—3只。为了减少喷水飞散损失,并保持良好通风,冷却塔四周均做百叶窗,百叶窗一般与水平线呈45°角度,冷却塔顶部一般均无遮盖。

为了充分发挥冷却塔的效能,冷却塔应装设在空旷的地方,一般均装在屋顶上,冷却塔处理后的水可以自流送入冷凝器使用。

大气式冷却塔初置费小,管理方便,使用可靠,对于风力较多的地区效果甚好,但在气温较高和空气湿度较大时,冷却效果受到影响,冷却塔占据的面积也比较大。

2.机械通风式冷却塔  由于大气式冷却塔占地面积大,在气温较高或湿度较大时效果较差,因此,机械通风式冷却塔在冷库使用较多。

冷库哟个机械通风式冷却塔大都采用逆流式(圆形)玻璃钢冷却塔(图3—27),由风筒、塔体、填料、风机、布水器和支架等组成。风筒和塔体为圆筒形,用玻璃钢制作,塔体内装有斜交错填料,用0.3毫米聚氯乙烯塑料薄片或聚丙烯薄片,每层填料厚度为250毫米,冷却塔按能力不同斜交错分层铺设2—5层填料,填料波距为35毫米,波峰15毫米,交叉角60°。填料上面有旋转布水器,有六根φ32毫米或φ50毫米的布水管,管上钻有多个φ8毫米或φ10毫米孔,布水器旋转速度为6—9转/分。冷却塔上部装有风机,下部有进风口,底部有进、出水管、集水盘和支架。

需要冷却的水从进水管进入布水器往填料喷淋,在填料内与空气热交换后,温度降低,往下流入底部集水盘经出水管出去,空气由于风机拉风,从下部进风口进入塔内,经过填料吸取水的热量,经过风筒由风机排出塔体外,空气与水呈逆流运动。

机械通风式冷却塔,不受大气风力影响,冷却效果稳定可靠,重量轻,体积小,占地少,安装方便,已得到广泛采用。冷库中常用的机械通风式冷却塔的规格、性能和外形尺寸如表3—15所示。

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