第五章冷热源设备

第六章冷热源设备第一节热源•为空调系统提供必要的冷量和热量•常见的热源有：•余热利用•自然热源：地热、太阳能等•锅炉第二节冷源•一、冷源的种类•两类：人工冷源与天然冷源•人工制冷：压缩式制冷和吸收式制冷–压缩式制冷：活塞式、螺杆式和离心式等–吸收式制冷：蒸汽型、直燃型和热水型等二、冷水机组•将制冷系统与附属设备、仪表等组装成一个整体机组，机组运到现场后只需简单安装，接上水、电即可投入运转。•特点：结构紧凑、外形美观、配件齐全、制冷系统的流程简单等。与分散式设备相比，选型设计和安装调试大为简捷、节省占地面积、操作管理方便、提高了设备运行的可靠安全性和经济性。三、压缩式制冷机1、制冷原理2、活塞式冷水机组•1）结构：活塞式制冷压缩机、辅助设备及附件•2）活塞式制冷压缩机的构造•活塞式制冷压缩机是用活塞在汽缸中的往复运动来压缩制冷剂气体的。活塞式制冷机的制冷量较小，活动部件易磨损，阀片寿命较低。3）活塞式多机头冷水机组•定义：配2台以上压缩机的称为多机头冷水机组。目前，活塞式冷水机组配用压缩机的台数大多数为l台。多机头冷水机组最多可配8台压缩机。•特点：–节能。机组在部分负荷时仍有较高的效率。而且，机组起动时，可以实现顺序起动各台压缩机，每台压缩机的功率小，对电网的冲击小，能量损失小。–延长使用寿命。启动时可以任意改变各台压缩机的起动顺序，使各台压缩机的磨损均衡。配置多台压缩机的机组机的机组–灵活、可靠。整个机组分设两个独立的制冷剂回路，这两个独立回路可以同时运行，也可单独运行，起到互为备用的作用，提高了机组运行的可靠性。3、螺杆式冷水机组•1）结构：螺杆制冷压缩机、冷凝器、蒸发器以及自控元件和仪表等。•2）特点：结构紧凑、体积小、重量轻、占地面积小、操作维护方便、运转平稳等。3）螺杆制冷压缩机•结构：螺杆式制冷压缩机是依靠两个螺杆——阴阳转子的旋转运动来压缩制冷剂气体。•特点：体积小，易损件少，但噪声较大4）单螺杆压缩机•结构：主要零件有单螺杆转子、星轮和机壳。螺杆螺槽、机壳内壁和星轮齿面构成封闭的基元容积。•行程：运转时，动力传到螺杆轴上，由螺杆带动星轮齿在螺槽内相对移动，这种相对移动相当于往复式压缩机的活塞（星轮）在汽缸（螺杆槽与机壳内壁形成的基元容积）中移动。随着星轮齿的移动，封闭的基元容积发生变化，相应的气体由吸气腔进入螺杆齿槽空间，经压缩后达到设计压力值，由开在壳体上的排气三角口排至油气分离器内。工作行程•通常：螺杆有6个螺槽，由两个星轮将各螺槽分隔成上下两个空间，各自实现吸气、压缩和排气过程，因此单螺杆相当于一台六缸双作用的往复式压缩机。特点：单螺杆压缩机除具备回转式压缩机的结构简单、紧凑单位容积利用率较高和无气阀组件等优点外，因其星轮对称地配置于螺杆的两侧，还具有下独特的优点。•（1）结构合理，具有理想的力平衡性单螺杆压缩螺机在螺杆两端间开有引气通道，流至高压侧的气体将通过引气通道回流至低压侧，从而使螺杆两端面上的气体力相互平衡。由于星轮在螺杆轴线两侧对称配置，作用于螺杆上的气体径向力相互抵消。作用于螺槽内的气体轴向力也相互抵消。因此作用在螺杆轴支撑轴承上载荷就小，轴承寿命长，星轮齿上所受的气体力，只有活塞式压缩机或双螺杆压缩机的1/30左右。故该机器能平稳的无振动的在高工作转速下运转，而无需特别的基础，仅需安放在水平的地面上，省去了基础费用。•（2）单机容量大，无余隙容积由于单螺杆压缩机运行时，螺杆每转一周，每一个螺槽均工作两次，螺槽空间得到充分利用，因此与其它回转式压缩机相比，结构尺寸相同时排气量较大，排气量相同时，结构尺寸较小。以3000r/min的单螺杆压螺机为例，每分钟压缩次数为3000X12=36000次。此外，螺杆的螺槽深度随压力的增高而减少，在排气结束、星轮齿脱离螺槽时，深度为零，故理论上不存在余隙容积，因而，容积效率较高。•3）由于高速（一般为3000r/min）轻载，啮合副型线设计先进合理，任一瞬时啮合的两共轭曲线都能形成收敛锲隙，且间隙适当，容易在螺槽与星轮之间的间隙中建立流体动力润滑油膜，确保螺杆星轮处于湿摩擦状态，从而有效地减少星轮的摩损，降低气体泄露提高了机器的效率和寿命，保障了运行安全可靠。因此，这种压缩机的寿命仅取决于轴承的耐久性，即使采用滚动轴承，寿命也可达到二万至三万工作小时。但压缩机在启动和停机的过程中，由于转速较低，建立流体动力润滑的条件受到损坏，在很短时间内会出现啮合的摩擦表面的直接摩擦，为了减少由此引起的摩擦，需要选取适当的摩擦副材料，以便得到较小的摩擦系数。另外，由于转速较高，可直接选用价格便宜的电机，无需装设减速器，且还相应带来重量轻、体积小、占地面积省等优点。•（4）操作维修简便，易损件少，控制系统完美，排气均匀。4、离心式冷水机组•1）结构：离心式制冷压缩机、配套的蒸发器、冷凝器、节流控制装置、电气仪表等•2）特点•(1)单机制冷量大。国产空调用离心式制冷机组的制冷量在580一2800kw，国外最大机组的制冷量为28000kw。•(2)结构紧凑、重量轻、尺寸小，因而占地面积小。相同的制冷工况及制冷量，活塞式制冷压缩机比离心式制冷压缩机(包括齿轮增速器)重5—8倍，占地面积多一倍左右。•(3)没有气阀、填料、活塞环等易损件，因而工作可靠，操作方便。维护费用低，为活塞式压缩机的l／5•(4)运转平稳、振动小、噪声低。运转时制冷剂中不混有润滑油，因此蒸发器和冷凝器的传热性能好。•(5)能够经济地进行调节。当采用入口导流叶片调节器和改变扩压器宽度调节装置时，可使机组的负荷在30％一100％范围内进行高效率的调节。•(6)能够经济合理地使用能源，即可用多种类型的驱动机来带动。石油化工厂中的大型离心式制冷机，可用工业装置中自身产生的蒸汽或余热为能源，应用蒸汽轮机或燃气轮机直接驱动，使全厂的能源得到综合利用。•(7)易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。•(8)缺点：单机制冷量不宜过小；不宜采用较高的冷凝压力；离心式制冷压缩机的效率稍逊于活塞式制冷压缩机；变工况适应能力不强、制造加工精度要求较高3）离心式压缩机5、涡旋式制冷机•1）特点：与活塞压缩式制冷机相比，具有以下特点：–高效节能、低噪音、微振动，寿命长；–金属材料节约、环境污染减少2）涡旋式压缩机•（1）工作原理：装置于机壳内的一对具有特殊渐开型线的动、定涡旋，由偏心轴驱动动涡旋与定涡旋作相对圆形平动，形成容积变化，实现其吸气、压缩、排气过程，涡旋型线之间，通过初始磨合，形成理想啮合间隙后，永不磨损。•（2）外形及内部结构内部结构主要由机构部四大件（动盘、定盘、机架、曲轴）与电机组成。结构紧凑、零部件少、具有高可靠性。•（3）特点•与其它形式压缩机相比–容积效率高。涡旋式压缩机无余隙容积–可靠性高。动盘旋转一周时，吸气、压缩、排气过程是连续进行的，而且,各级压力腔对称分布,因此，其旋转一周时的压缩扭力变化很小；同时，不需吸、排气阀，从而无阀故障（压缩不良），因此具有很高的可靠性。–振动低/噪音低。加工精密；扭力变化很小四、吸收式制冷机•1、原理•以热能为动力，以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂，制取0℃以上冷冻水，为空调或生产工艺过程服务。发生器冷凝器蒸发器吸收器高温水或蒸汽冷却水冷冻水浓溶液稀溶液冷剂水2、特点•1）以热能为动力．故耗电少。•2）有利于热源的综合利用，可利用各种低势热能和废汽、废热等，如高于20kPa的饱和蒸汽、高于75℃的热水、地热水和太阳能等。•3)无公害。以水为制冷剂、溴化锂水溶液为吸收工质，不破坏大气臭氧层。•4）振动小、噪声低、运行乎稳。溴冷机的电动部件只有功率很小的屏蔽泵•5)冷量调节范围宽。随着外界负荷变化，机组可在l0％一100％的范围内进行冷量的无级调节。3、分类•1）单筒单效：将蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器全都布置于单一简体内的机组。•2）双筒单效：将蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器四种换热器分别布置在上、下两个简体内。布置方式多种多样，但最常见的是将冷凝器和发生器布置在上简(高压筒)，而将蒸发器和吸收器布置在下简(低压简)。•3）双筒双效：在单筒单效的基础上增加一个高压发生器，并单独设置一个筒。•4）三筒双效：在双筒单效的基础上增加一个高压发生器，并单独设置一个筒。4、直燃机•包括：燃油、燃气机组•特点：将燃烧设备与制冷机组合并，利用燃油、燃气产生的热量驱动发生器。第三节风冷机组与热泵机组•一、风冷机组与水冷机组•按照冷凝器冷却方式冷凝器冷却水冷却塔水冷机组空气制冷剂冷凝器风冷机组空气制冷剂二、单冷机组与热泵机组•1、单冷机组2、热泵机组蒸发器压缩机节流阀冷凝器