制冷设备的选择（PPT34页)

四、制冷设备的选择.第一讲.制冷压缩机的选型计算第二讲.冷分配设备的选型计算.................•制冷压缩机犹如制冷装置的心脏，它在整个制冷系统中起着举足轻重的作用，压缩机的费用占全部设备费用的较大比重。而压缩机的运转费用（主要指电耗）又是冷库经营管理费用中最主要的一项。因此，如何合理的选配压缩机的型号，台数，将对整个制冷装置的设备费和运转费用有重大影响，甚至关系到冷库的正常生产。back1.一般原则•所选用压缩机的制冷量应满足对应的不同蒸发温度的压缩机总负荷，以便确保冷间所要求的低温环境。•制冷压缩机总负荷Q较大的冷库尽量选用大型压缩机，以减少机器台数，简化系统，便于操作。•不同蒸发系统的压缩机应考虑到各系统之间相互代替的可能性，同一机器组内宜采用同系列压缩机，以便个零部件的互换使用。•选用压缩机应按其制造厂规定的技术条件采用。•制冷系统压力比的选择和运用（见课本举例)2.计算中几个主要参数的确定•在压缩机的选型计算中尚需要了解实际工作时的一些具体参数，这些参数确定得合理与否，将直接关系到所选配的压缩机制冷量与制冷压缩机总负荷是否相适应。现将几个主要参数确定过程介绍如下。•（1）蒸发温度t0的确定为了满足制冷剂液体蒸发时所需的热量，必须有一个恒定温度的热源向冷分配设备供热。这一热源是库内空气或载冷剂，恒定温度即指库房温度或载冷剂温度。要保证氨液蒸发正常进行，蒸发温度与库温或载冷剂温度之间也必须要有温差。在氨直接冷却系统中，蒸发温度一般比库温低10℃左右；在间接冷却系统中，蒸发温度比要求的载冷剂温度低5℃.•（2）冷凝温度tk的确定制冷剂蒸汽的冷凝温度不得超过规定的最高冷凝温度，即小于等于40℃，设计时可控制在38-39℃以下。当冷凝器型式及冷却方法确定后，冷凝温度主要取决于冷却介质的温度。•立式，卧式，淋浇式冷凝器tk的确定：立式，卧式，淋浇式冷凝器的冷却介质主要为冷却水，考虑到冷却水在流过冷凝器的整个过程中其温度是变化的，可采用以下公式计算其对数平均温度差△tm(℃)•△tm=[(tk-t1)-(tk-t2)]/{2.31[lg(tk-t1)/(tk-t2)}•式中:tk:冷凝温度(℃)；t1：冷凝器进水温度（可由当地水文资料查得℃）；t2：冷凝器出水温度(℃)•在水冷式氨系统中，△tm一般取5~7℃.•在水冷式冷凝器中，由于△tm较小，为了简化计算，多采用算术平均温度差△tm′(℃)•△tm′=tk-(t1+t2)/2•整理，得：tk=△tm′+(t1+t2)/2•式中，△tm′：算术平均温度差（一般为5~7℃，冷却水进出口温差较大时较大值）；t1：冷凝器进水温度（可由当地水文资料查得℃）；t2：冷凝器出水温度(℃)•（3）吸气温度tk的确定由于吸入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（即气体过热），其幅度随吸入管道的长短和环境温度的高低而不同，且与系统的供液方式有关。在氨泵供液系统中，从冷分配设备至低压循环桶的回气管内为气液两相流体，正常情况下是不会产生过热的，只有在低压循环桶至压缩机的吸入管上才有可能产生过热，吸入管短，过热度就小。•在重力供液系统中，回气管内就有可能出现过热，氨液分离器距压缩机又较远，吸入管内的过热度相对较大。表6-57列出了氨压缩机的允许吸气温度，一般情况下可参照表6-58确定吸气温度。表6-58氨压缩机的允许吸气温度（℃）t00-5-10-15-20-25-28-30-33-40tx+1-4-7-10-13-16-18-19-21-25•（4）排气温度Tp的确定排气温度可由下式求得Tp=Tx(Pp/Px)(K-1)/K式中，Tp：压缩机排气力学温度（K）;Tx:压缩机吸气热力学温度（K）；Pp:压缩机排气压力（Pa）;Px:压缩机吸气压力（Pa）；K：制冷剂绝热指数。上式中：tp=Tp-273（℃）•实际上，排气温度还与压缩机的性能和操作的合理与否有关，且与工况的变化有直接关系。•（5）最佳中间温度tzj′的确定中间温度是由中间压力决定的，它与压缩机的高低压机的理论排气量之比Vpg、Vpd及蒸发温度t0、tk，冷凝温度有关。在选配压缩机时，希望两级压缩机所消耗的总功率最小，此时的中间温度及中间压力称为最佳中间温度和最佳中间压力。最佳中间温度可用下述几种方法求得。pkpo•由中间压力确定公式：pzj′=•式中，pzj′：理想中间压力（Pa）p0:蒸发压力（以绝对压力计，Pa）;pk:冷凝压力（以绝对压力计，Pa）pkp0pkpo②利用拉塞经验公式确定在温度范围为+40~-40℃以内的氨制冷系统中，可用拉塞经验公式确定最佳中间温度，公式为：tzj′=0.4tk+0.6t0+3确定最佳中间压力、温度的线图③图解法：图解法是根据t0和tk由图6-38中查得tzj′。该图的使用方法为：由已确定的t0、tk得出t0、tk两条线的交点，从交点引垂线与图中点画和横坐标相交于两点，与横坐标交点处的数值为tzj′，由点画线上的交点引水平线与纵坐标交点处的数值为最佳中间压力。确定tzj′后可据此假定两个中间温度，求两组高低压机理论排气量之比，并考虑其他因素来选定高低压级压缩机，然后再根据实际选定的高低压机的理论排气量之比，用图解法求得中间温度tzj.•（6）过冷温度tg的确定在一些建造较早的冷藏库中，为了提高制冷效果，使用过冷器对高压制冷剂液体再冷却，这时液体的过冷温度比过冷器的进水温度高3℃。近年来设计的冷藏库中，由于受冷却水温，水质，水量等条件的限制，为简化系统和操作，一般已不再专设过冷器了。3.选型计算•选型计算是根据压缩机总负荷为各蒸发系统选配压缩机的集体计算方法。•(1)单级压缩机的选型计算：（p266）•以压缩机的理论排气量选型•下图为单级压缩机的制冷装置示意图和该制冷循环在压焓图上的表示。图6-39单级压缩机的制冷装置（左）及其压焓图（右）•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。因此，利用制冷和需冷的平衡关系，即可求得压缩机理论排气量Vp(m³/h),公式如下：•Vp=Qj·v2/(i1-i5)q•式中•，Qj：该蒸发系统压缩机总负荷（kJ/h）;v2:吸入气体的比体积(m³/kg);•i1:蒸发器出口处饱和蒸汽的焓值（kJ/kg）;•i5:节流阀后制冷剂液体的焓值（kJ/kg）;q:压缩机吸气系数。•以压缩机的标准工况制冷量选型：压缩机的制冷量随工况的变化而不同，在标准工况（t=-15℃,tx=-10℃,tk=30℃,tg=25℃）下的制冷量即为标准工况制冷量Q标。由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，不是Q标，因此，不能用Qj直接选取压缩机，而应把Qj折算成标准工况下的制冷量Q标。•同一台压缩机在标准工况、设计工况下的制冷量可分别按Q标=vpq标qr标和•Q计=vpq计qr计求出。由于同一台压缩机的vp是一定的，因此，可得出设计制冷量与标准制冷量的换算公式；Q标ˊ=q标qr标Q计/q计qr计式中，Q标ˊ：折算成标准工况制冷量（kJ/h）；Q计：设计工况制冷量（kJ/h）；q标：标准工况下的吸气系数：q计：设计工况下的吸气系数：qr标：标准工况下的单位容积制冷量（kJ/m³）；qr计：设计工况下的单位容积制冷量（kJ/m³）。•作为制冷换算，也可直接按下式进行：•Q标ˊ=Q计/A式中，A：制冷量换算系数。这样，把设计工况下的制冷量换算成Q标ˊ后，就可直接选配压缩机。用上述两种方法求得的压缩机所需的理论排气量和标准制冷量往往与压缩机的基本参数不一致。因此，可从产品样本、制冷设备手册及有关资料中按与计算得到的理论排气量或标准制冷量相近或稍大一些的原则选取压缩机。如计算所得理论排气量或标准制冷量较大，则可考虑有关原则要求，选用一台或几台压缩机。（2）双级压缩机的选型计算•双级压缩机的选型计算也是利用双级压缩制冷循环图，通过试计算求得中间温度后，再结合蒸发温度和冷凝温度做出实际制冷循环图，查出各有关状态点的参数，以便复核双级压缩机的制冷量，进行双级压缩机的选型。（二）冷分配设备的选型计算•冷分配设备室制冷系统中产生和输出冷量的设备。如果冷分配设备配备不当，即使压缩机及其他辅助设备选配适宜，整个制冷装置也难以收到应有的效果。为此，冷分配设备的合理选配也应予以重视。back•1.冷分配设备传热面积的确定冷风机，排管，蒸发器等冷分配设备是冷库的主要降温设备。为维护食品冷加工所需的最低环境，冷分配设备的能力应与库房计算所得的总冷量负荷相匹配。其传热面积可由下式求得:F=Qk/K△t式中，F—冷分配设备传热面积（㎡）；Qk——库房冷分配设备总冷量负荷（KJ/h）;K—冷分配设备传热系数[kJ/(㎡·h·℃)];△t—蒸发温度与库房温度差（℃）。•2.冷分配设备传热系数k的确定冷分配设备传热系数k与很多因素有关，如管内制冷剂流速，管外空气流动状态，蒸发温度与库房温度差，设备型式，结霜及油污的影响等。在冷库设计中，一般可从编制的表格中选用传热系数。•3.蒸发温度与库温之差△t的确定•蒸发温度与库温之差△t，是指冷分配温度设备内氨液平均蒸发温度与库内空气平均温度之差。氨液的平均蒸发温度因各种型式冷分配设备的流动阻力，液柱静压影响及供液方式的不同而异，而各类食品的冷加工对工艺条件的要求也不一样，这就造成了△t的差异。•△t的确定还要考虑以下因素的影响•食品在冷加工过程中的干耗，除与库内空气的相对湿度、空气流速、加工方法、堆放形式等有关外，还与△t有关。对一些冷却物冷藏间的分析测定表明，缩小△t有助于减少食品的干耗。•增大△t对冷分配设备的传热有利，传热系数随之加大，而冷分配设备所需的冷却面积则可因此减少，这样可选用较小的冷分配设备，设备费用得以降低。•库温由食品冷加工工艺要求所决定，是一个定值，所以要增大温差就得降低蒸发温度，这样就使压缩机的制冷量减少，功耗增加，制冷系数变小。因此从减少功耗来说，又希望适当缩小△t。•蒸发系统是由不同的蒸发温度划分的。一个蒸发系统同时满足几种蒸发温度的工作要求，可以利用自控器件或采用其他控制方法来达到。但是，这将导致蒸发温度较高的制冷系统能量损失。如果每种蒸发温度的冷间都由各自的蒸发系统降温，则将使整个制冷系统复杂化，不便操作管理。为此，有关部门根据保证食品质量、简化制冷系统和降低经营管理费用的原则，对不同类型的冷库做了这样的原则规定：1000t以上的冷库不超过3个蒸发系统，1000以下的冷库允许采用两个蒸发系统。因此，要使每个蒸发系统都以合适的温差进行工作就不太可能，必然会出现两个或多个不同的库温的冷间合用一个蒸发系统的情况，使一些蒸发系统的温差偏离合适的温差。•4.冷分配设备的选型•冷分配设备的选型主要是根据求出的冷却面积F选择冷分配设备的型号及所需组（台）数。