制冷与低温工艺 教学课件 ppt 作者 程有凯 第八节

第八节 制冷系统管道工艺,一、管道的工艺与计算,1.制冷系统高压管道工艺要求,（1）氨制冷系统,1）氨高压气体管,排气竖管 氨制冷机排气口连接排气总管段上，一般有制冷机机头排气操作阀、止回阀、维修截止阀等附件和运行调节阀组等的排气竖管。,排气竖管是制冷机房管道安装中，工艺要求较高的：其除精度要求特别高外，排气竖管安装完毕后，要保证竖管上的应力值趋于零（这就要求排气竖管在进行焊接或法兰连接时充分考虑管道截取时的余量）。,制冷机排气竖管与排气总管连接示意,水平排气总管与竖管连接示意,制冷机排气竖管与水平排气总管的连接方式示意,多台氨油分离器与冷凝器连接,从制冷机排气总管进入氨油分离器分路时，应采用现场制作的“裤裆弯”均匀分配排气，使氨油分离器得到充分的分油效果 。,多台氨油分离器与冷凝器连接示意,其他高压气体管主要有：水平排气总管至氨油分离器和氨油分离器至冷凝器。 在管道工艺设计与安排上主要考虑各连接竖管总（净）高不得超过8m；所有管道、阀门设置本着流动阻力损失尽可能小的原则布置。,其他高压气体管,2）氨高压液体管,冷凝器泄液管与高压贮液器进液管的连接冷凝器泄液管与高压进液管的连接一般以通过式为主。,冷凝器中的高压氨气被冷凝为氨液后，直接通过短管进入高压贮液器；管内氨液流速不大于0.5m/s；泄液管（短管）的水平管道应有倾向并坡向高压贮液器；水平管道（最低处）距高压贮液器入口截止阀的高度：使用角阀应大于400mm；采用截止阀应大于700mm。,多台高压贮液器之间连接,相同型号多台高压贮液器管道连接注意在同一高度，并辅助气体、液体平衡管。,多台高压贮液桶并联示意,不同直径贮液器的安装,数台直径不同的高压贮液器并联使用时，高压贮液器的筒顶应设置在同一水平高度上，不能以高压贮液器的底部或中心线作为安装基准。,氨油分离器,洗涤式氨油分离器安装示意图,油包连接示意图,总调节站,总调节站设置应尽可能地靠近高压贮液器，主要目的也很明确：缩短高压液体管道。 总调节站设置一般考虑向各中间冷却器；冷冻、冷藏用各低压循环桶；制冰、冰库各氨重力桶等设备或各分调节站供液；同时也接收加氨站输送的氨瓶加氨（一般可通过总调节站将氨液分配到低压系统）等功能。,加氨站,用氨瓶加氨的加氨站,用氨槽车加氨的加氨站,（2）氟利昂制冷系统,1)氟利昂高压气体管,高压排气管道的布置,防止冷冻油返回制冷机顶部，排气管的水平管段应有不小于1/100的坡度并坡向冷凝器；当排气管道的竖向长度超过3m时，应在靠近制冷机处的管段上设集液弯管，并根据排气管道的竖向长度每隔8m设一集液弯管；当制冷机低于冷凝器时，制冷机的排气管应按图方式连接。,长排气竖管管道连接示意,冷凝器与贮液器之间的管道布置,冷凝器与贮液器之间的管道布置，应保证冷凝器中的液体能顺利地流入贮液器，使冷凝器保持足够的冷凝面积以获得最高效率。 冷凝器中的液体是利用重力经管道自由流入贮液器的。为保证排出畅通，冷凝器与贮液器之间应保证有一定高度差，冷凝器与贮液器之间截止阀安装位置应距冷凝器下部200mm以上，如图所示。管道中液体最高流速应不大于0.5m/s。水平管段应有不小于1/50的坡度，坡向贮液器。,壳管式冷凝器至贮液器间的管道连接,单台蒸发式冷凝器可利用液体管自身均压，管道流体流速应不大于0.5m/s，水平管应有1/50的坡度，坡向贮液器。蒸发式冷凝器出液口至水平管段的垂直距离不小于200mm；蒸发式冷凝器与贮液器之间不设均压管时，应在贮液器上安装放空气阀，如图所示 。,单台蒸发式冷凝器与贮液器连接方式,多台蒸发式冷凝器并联运行时，为防止液体倒流至压力较低的冷却排管中，应保证出液管直立管段有足够高的液柱，用以平衡各冷凝器压力差。液体总管在进入贮液器处向上弯起做一“液封”。冷凝器材出液口与贮液器水平进液管之间的垂直距离应不小于600mm。液体管道内流速应不大于0.5m/s，水平管应有1/50坡度，坡向贮液器；多台蒸发式冷凝器与贮液器之间应安装均压管，如图所示。,多台蒸发式冷凝器与贮液器的连接方式,该连接方式适用于冷却排管压力降小于或等于6.867Pa。如压力降较大时，则压降每增加6.867Pa，冷凝器出液口与贮液器水平进液管之间的垂直高度仍相应增加600mm。 如垂直管的安装高度受条件限制，无法满足要求时，可将均压管接至冷凝器出液管段上，此种连接方式就无须考虑冷却排管的压力降，只须克服管道及阀门之间的流道阻力。采用此种连接方式可降低冷凝器的安装高度，一般按此种方式连接，冷凝器出液口与贮液器水平进液管之间的垂直高度差不小于480mm，所有并联冷凝器的技术规格应完全相同。 当停用其中某台冷凝器时，必须关闭该冷凝器进出口阀，防止该台冷凝器液倒灌至排气管中。,油分离器与高压回油及其他相关问题,高压回油指高压辅助设备如油分离器自动回油技术，回油方向是制冷机的曲轴箱；低压回油例如各类气液分离器（低压循环桶、气液分离器等）、蒸发器的可控制回油技术，回油方向是制冷机的吸气缸。 在停机时，不能防止制冷剂被曲轴箱中的冷冻油大量吸收；制冷机在开机时会产生强烈地发泡效应，冷冻油随着蒸腾的制冷剂加速度地被抛出，这时制冷机曲轴箱的油位迅速下降，不能保证制冷机的工作。 油分离器必须将分离出的冷冻油，用最短的管线自动（快速）回至曲轴箱，来确保起码的安全油位；而其他的部分冷冻油则要随制冷剂流经整个制冷系统后，返回制冷机。 氟利昂制冷机的曲轴箱设有抽空管线或附加加热装置，以期减少冷冻油被制冷剂液体相互吸收。,2)氟利昂高压液体管,高压液体管一般指由冷凝器至膨胀阀之间的液体管段。在高压液管内，氟利昂制冷剂与冷冻油能够充分混合，主要考虑：根据实际允许压力降来确定液管的流动阻力损失。 从技术角度来讲，要求氟利昂高压液体管段尽量地短；但大、中型氟利昂制冷机房设备布置等原因，较长的氟利昂高压液体管设计不可避免。,冷凝器与贮液器之间的管道布置,直流式贮液器，需要考虑使冷凝器内的已经冷却制冷剂液体能够顺利地流入贮液器中：一者及时释放冷凝器冷却空间；其次有效率地汇集氟利昂高压液体供膨胀阀节流。 为了这个具体又简单的设想，保持冷凝器与贮液器之间有足够地（最小）高差是设计要点，如图所示。,直流式贮液器的连接 波动式贮液器的连接,在技术设计与布置上，冷凝器至高压贮液器管段除上述短管要求外；还应注意尽少布置弯管、弯头；在水平管段宜以1/50或更大地坡度倾向贮液器；阀门设置宜采用角阀。 根据经验，按总负荷下的流量取其流速不大于0.5m/s来选择管径时，一般可达设计要求；如管内制冷剂流速大于0.5m/s时，就应增设一根平衡管，平衡管直接的选择参见表1-40。,表1-40 平衡管管径,由冷凝器下部出来的液体，一般具有13的过冷度，采用直流式贮液器时，其过冷液体进入贮液器后将失去其过冷度。如果在贮液器的顶部装设一根平衡管，与冷凝器上部连通，使冷凝器与贮液器两者“气室”相连，制冷剂可主要靠重力更顺利地由冷凝器流入贮液器；另高压贮液器可得“辅助高压”来直接有效地控制贮液器至膨胀阀之间的流速、流量。,回热器管段工艺,关于贮液器至膨胀阀前的液管，主要保证膨胀阀的节流，所以在膨胀阀节流点前后有足够的压差，需要解决：正确选择管径、阀门和辅助配件，确定管段的总压降（流动阻力损失）；防止在液管中产生闪发气体，保证膨胀阀能正常工作。在氟利昂制冷系统中，一般设有回热式热交换器（简称回热器），使节流前的制冷剂液体获得必要的过冷。,冷凝器或贮液器与蒸发器之间的管道布置,冷凝器或贮液器与蒸发器之间的管道中，有干燥器、过滤器、电磁阀及其他附件，流动阻力较大；另外，与蒸发器与贮液器之间常有一定的静压差，因此，从贮液器至蒸发器存在阻力损失与静液柱压力损失，此段管道间有可能因热量侵入而使液态制冷剂吸收热量，故从冷凝器或贮液器与蒸发器之间的管道设计中，主要考虑的问题是如何防止制冷剂在进入膨胀阀前闪发气化。,通常采用的措施是安装回热器，用蒸发器回气对贮液器出口的液态制冷剂进行过冷。另外当液态制冷剂温度低于环境温度时，可采用隔热保温措施，以减少环境因素的影响。 蒸发器位于冷凝器和贮液器下方时，在连接管道中要设计成图1-112所示的倒U形。高度不小于2m。这种连接方式可防止制冷系统停止运行时，液体制冷剂流向蒸发器，但如液体管道上装有电磁阀时，可不设置倒U形液封。,蒸发器在冷凝器和贮液器下面时的管道连接方式,蒸发器在冷凝器和贮液器上方时的管道连接方式,2.制冷系统低压管道工艺要求,(1)氨制冷系统,1)低压循环桶与氨泵组合,低压循环桶用于氨泵强制供液制冷系统，运转时液面不应超过其高度的1/3。为保证氨泵的正常工作，低压循环桶的工作液面与氨泵中心线（严格意义上，应该是氨泵的吸入口）之间，应有一个高度差，这个高度差在氨泵吸入口处形成的静液压力，克服氨泵吸入管段的全部阻力后，还应大于氨泵的净正吸入压头，以防止氨泵的气蚀（参考本章第七节相关内容）。低压循环贮液桶的液面与氨泵中心的间距一般不小于1500mm（或按设计图纸施工）2)各分调节站 冷库内的低压系统分路很多，为了每个回路都有相近的蒸发效率和当量长度，分调节站设置就是优化每个低压回路的管道工艺或技术手段之一。,2)各分调节站 冷库内的低压系统分路很多，为了每个回路都有相近的蒸发效率和当量长度，分调节站设置就是优化每个低压回路的管道工艺或技术手段之一。 分调节站有按各蒸发温度设置，也有按各库房回路设置，更有在一个库房内设置分调节站的；不管分调节站如何分类，其实质是确保每个低压系统的当量长度尽可能一致，换句话说蒸发效率相当。,（2）氟利昂制冷系统,1)膨胀阀后管道选取,因为这段管线通常较短，故不必精确计算。一般可按热力膨胀阀出口管径或蒸发器入口管径采用；或根据液体管径加大一号选取。 必要时可按下列方法计算，即首先按高压液体管（无闪发气体）的流动阻力损失乘以低压液体管的阻力倍数，求得低压液体管的流动阻力损失，然后再确定所需管径。,2)上立管的带油措施及最小带油速度,制冷机的吸气管道应设不小于（25）/100的坡度，且必须使其坡向制冷机，用以确保停机时，冷冻油能自动流回制冷机；工作时能够连续地随制冷气体一起流回制冷机。蒸发器与制冷机布置在同一水平面上，其管道连接可设计成如图所示。,蒸发器与制冷机在相同标高管道连接,当吸气管道在蒸发器上部经过时，应将每一组的蒸发器吸气管道上设计一个U形弯。为了防止放置感温包处管段内积存液体时，影响膨胀阀正常工作，应在此U形弯与蒸发器间的水平管段上放置膨胀阀的感温包。每一吸气支管道在顶部与主管道连接，如图所示。,三台相同标高的蒸发器管道连接之一,蒸发器布置在制冷机之上，通常应在蒸发器的上部设计成一个倒U形弯，用以防制冷机停止运行时，液体流向制冷机，从而引起再起动产生“液击”现象。其管道连接形式如图所示。,单台蒸发器管道连接 两台不同标高的蒸发器管道连接,三台相同标高的蒸发器管道连接之二 双吸气竖管连接,向上吸气竖管通常是按制冷机的最大工作容量设计成单管，其管道直径要满足在该工况下能将油带回制冷机。但是对于有能量调节的制冷机，在实际运用中需要调整制冷机的工作容量，因此对于其吸气管道的设计，不仅要满足其最大工作容量，而且还必须满足其最小工作容量。 如果按制冷机需要投入最小负荷运行时，气体流速降低就不能将油在竖管中垂直向上带回制冷机。 如果将吸气竖管按制冷机的最小工作容量设计，虽然可以将冷冻油连续地返回制冷机，但是当制冷系统全负荷运行时，这部分的压力降变得非常大，为了防止这种现象的发生，可以用双吸气竖管，以保证压力损失在允许的范围之内，并使冷冻油能被气流带回制冷机（低压吸气腔），如图所示。,3.制冷管道的材料与选择,通常氨制冷系统采用A10或A20碳素钢无缝钢管，而不能用铜管或其它管材代替，内壁不得镀锌 。 氟利昂制冷系统可用铜管或无缝钢管，一般公称直径在25mm以下的用铜管，25mm以上的用无缝钢管，内壁不得镀锌。 冷却水和冷媒水管可采用镀锌焊接钢管，镀