冷媒氨的啤酒厂应用与研究.ppt

冷媒氨的啤酒厂冷媒氨的啤酒厂应用与研究应用与研究一、汽液氨的转化原理一、汽液氨的转化原理n基本物理性质基本物理性质n汽液循环原理汽液循环原理基本物理性质基本物理性质n氨（氨（代号：代号：R717）：中压中温制冷剂）：中压中温制冷剂n凝固温度为凝固温度为-77.7℃℃n标准蒸发温度为－标准蒸发温度为－33.3℃℃n在常温下冷凝压力一般为～在常温下冷凝压力一般为～n氨的单位容积标准制冷量大约为氨的单位容积标准制冷量大约为520kcal/m3n优点优点：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现n缺点缺点：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用Enthalpy, latent heat, sensible heatTemperature (°C)Enthalpy0°C100°CSensible heatof waterLatent heat of evaporationSensible heat of dry steamSaturated Steam418 kJ/kg2675 kJ/kgBoiling WaterwaterIce + waterWater + SteamSteamIce  H(melt)Cp(ice)  TQ =Cp(water)  T  H(vap)Cp(steam)  TChange of temperature (°C) and state of water with enthalpy at atmospheric pressure潜热潜热 显热显热 焓焓 熵熵 EnthalpyPressure12342-phase regionDp across expansion valveGas x = 1Liquid x = 0Super heat1.2 汽液循环原理汽液循环原理1  2: Evaporation:inlet: liquidoutlet: liquid + vapour2  3: Compressionvapour3  4: Condensationinlet: vapouroutlet: liquid4  1: Expansioninlet: liquidoutlet: liquid + vapourPressure12342-phase regionDp across expansion valveGas x = 1Liquid x = 0Super heat1  2: Evaporation:inlet: liquidoutlet: liquid + vapour2  3: Compressionvapour3  4: Condensationinlet: vapouroutlet: liquid4  1: Expansioninlet: liquidoutlet: liquid + vapour2’等熵压缩等熵压缩等压冷凝等压冷凝等焓膨胀等焓膨胀等压温蒸发等压温蒸发实际循环的工作过程：蒸发过程：4——0——1a吸气过程：1a——1b——1：过热压缩过程：吸热压缩（熵增），放热压缩（熵减）排气过程：2——2a冷却凝结过程：2a——3：过冷节流过程：3——4：绝热1、压缩制冷工艺、压缩制冷工艺 n压缩机将从蒸发器来的低压蒸汽进行压缩，变成高温、高压蒸汽后进入冷凝器2、氨吸收制冷工艺、氨吸收制冷工艺n以氨为制冷剂，水为吸收剂，利用水对氨有良好的吸收效果的特性，将蒸发器中蒸发出的气氨吸收下来，形成氨水溶液，再根据氨和水在加压条件下沸点差较大的特点，将氨水溶液通过两级加压精馏的方法获得纯度为％的气氨，再冷凝得到液氨，n氨的供给方式氨的供给方式n工艺流程设计原理工艺流程设计原理二、氨的供给方式与工艺流程设计原理二、氨的供给方式与工艺流程设计原理n按供液方式不同按供液方式不同直接膨胀系统直接膨胀系统重力式供液制冷系统重力式供液制冷系统氨泵强制氨液循环系统氨泵强制氨液循环系统氨的供给方式氨的供给方式直接膨胀系统直接膨胀系统1. 方式：方式： 通过膨胀阀直接向蒸发器供液通过膨胀阀直接向蒸发器供液2. 特点：特点： ◆◆ 供液的动力来自于系统内部的压力差；供液的动力来自于系统内部的压力差；◆◆ 供液不均，宜在单一节流控制单一蒸发回路中采用；供液不均，宜在单一节流控制单一蒸发回路中采用；◆◆ 蒸发器为单一通道，盘管长度受限；蒸发器为单一通道，盘管长度受限；3. 适用范围：适用范围： 主要用于氟利昂系统和成套制备空调冷冻水或低主要用于氟利昂系统和成套制备空调冷冻水或低温盐水的氨系统；温盐水的氨系统； 生活服务性小冷库。

生活服务性小冷库重力式供液制冷系统重力式供液制冷系统1.方式：方式： 利用制冷剂液柱的重力利用制冷剂液柱的重力来向蒸发器供液来向蒸发器供液 2.2. 特点：特点：◆◆ 供给蒸发器的为制冷剂液体，且供给蒸发器的为制冷剂液体，且便于均匀供液；便于均匀供液；◆◆ 回气带液滴，压缩机吸入前仍要回气带液滴，压缩机吸入前仍要经过氨液分离器；经过氨液分离器；◆◆ 氨液分离器液面相对稳定，便于氨液分离器液面相对稳定，便于实现液面自控；实现液面自控；◆◆ 蒸发压力受液柱影响，盘管越长，蒸发压力受液柱影响，盘管越长，影响越大；影响越大；◆◆ 分离器要高出蒸发器一定高度，分离器要高出蒸发器一定高度，一般，高出最高盘管一般，高出最高盘管 ～～2m；；3.适用范围适用范围: 小型氨制冷系统小型氨制冷系统 氨泵强制氨液循环系统氨泵强制氨液循环系统1. 方式：利用液泵向蒸发器供液方式：利用液泵向蒸发器供液2. 特点：特点：◆◆ 供液量为实际蒸发量的供液量为实际蒸发量的 3～～6倍，制冷效果好；倍，制冷效果好；◆◆ 供液量充分，回流过热度小，可以提高压缩效率和制冷系数；供液量充分，回流过热度小，可以提高压缩效率和制冷系数；◆◆ 制冷系统动力增加制冷系统动力增加 1%～～1.5%；；3. 适用范围：大中型冷库，人工冰场等适用范围：大中型冷库，人工冰场等 工艺流程设计原理工艺流程设计原理氨制冷系统组成氨制冷系统组成泄氨系统泄氨系统油系统油系统空气分离空气分离系统系统水系统水系统制冷剂制冷剂系统系统氨制冷氨制冷系统系统重力供氨系统循环过程原理及主要设备重力供氨系统循环过程原理及主要设备压缩过程压缩过程冷凝过程冷凝过程n一般安装在室外，一般安装在室外，占地面积小，冷却占地面积小，冷却水消耗量较大，清水消耗量较大，清洗方便；适用于水洗方便；适用于水源充足、水质较差源充足、水质较差的地区。

的地区一般安装在室内，结构紧一般安装在室内，结构紧凑，传热效果好，冷却水凑，传热效果好，冷却水进出口温差比立式冷凝器进出口温差比立式冷凝器较大，故水循环量较立式较大，故水循环量较立式冷凝器小；适用于水质良冷凝器小；适用于水质良好的地区，大、中、小型好的地区，大、中、小型氨制冷装置都可采用氨制冷装置都可采用冷凝器冷凝器氨贮液器氨贮液器贮液器的作用是贮存和调节供给制冷系统内各部分的制冷剂液体，以使制贮液器的作用是贮存和调节供给制冷系统内各部分的制冷剂液体，以使制冷剂的循环量适应运行工况变化，既可满足各设备的正常供液，又能保证冷剂的循环量适应运行工况变化，既可满足各设备的正常供液，又能保证压缩机正常运行压缩机正常运行节流膨胀过程节流膨胀过程n节流装置又名膨胀机构，设置于冷凝器之后，从冷凝器来的高压制冷剂液体流经膨胀机构后，压力降低，然后进入蒸发器中n节流装置的工作原理与分类 n　　① 手动膨胀阀n　　② 浮球调节阀 n　　③ 热力膨胀阀n　　④ 毛细管n　　⑤ 电子膨胀阀节流装置节流装置　手动膨胀阀　手动膨胀阀低压浮球阀结构低压浮球阀结构 1 1．端盖　．端盖　2 2．平衡块　．平衡块　3 3．壳体　．壳体　4 4．浮球杆　．浮球杆　5 5．浮．浮球　球　6 6．帽盖　．帽盖　7 7．接　管　．接　管　8 8．阀针　．阀针　9 9．阀　座．阀　座　1．密封盖　2．调节杆　3．垫料螺帽　4．密封填料　5．调节座　6．喇叭接头　 7．调节垫块　8．过滤网 9．弹簧　10．阀针座　11．阀针　12．阀孔　13．阀体 14．顶杆　15．垫块　16．动力　17．毛细管　18．传动膜片　19．感温包内平衡热力膨胀阀结构图内平衡热力膨胀阀结构图　外平衡热力膨胀阀结构图　外平衡热力膨胀阀结构图1．密封盖　2．调节杆　3．垫料螺帽　4．密封填料　5．调节座　6．调节垫块　7．弹簧　8．阀针座　9．阀针　10．阀孔座　11．过滤网　12．阀体　13．动力室　14．顶杆　15．垫块　16．传动膜片17．毛细管　18．感温包 n毛细管的优点　　毛细管具有结构简单、无运动部件、价格便宜，使用时不需安装贮液器、充液量少，停机后冷凝器与蒸发器的压力可以快速自动达到平衡、减轻压缩机启动负载等优点n毛细管的缺点 　但其调节性能差，供液量不能随工况变动而调节　几种降压型分液器结构　几种降压型分液器结构 电子膨胀阀　　　　　　热力膨胀阀的不足之处 　　　　① 讯号的反馈有较大的滞后　　　　② 控制精度较低　　　　③ 调节范围有限　　　电子膨胀阀优点　　　　① 克服了热力膨胀阀的上述缺点 　　　　② 并为制冷装置的智能化提供了条件　　　　　电子膨胀阀按照驱动方式分类　　　　① 热动式　　　　② 电磁式　　　　③ 电动式AF400～～AF600 氨液分离器外形图氨液分离器外形图将蒸发器所蒸发的气体分离出其将蒸发器所蒸发的气体分离出其中含有的氨液，防止氨液进入压中含有的氨液，防止氨液进入压缩机产生湿行程和液击现象；缩机产生湿行程和液击现象；分离节流闪发的气体，提高蒸发分离节流闪发的气体，提高蒸发器的有效传热面积，稳定重力器的有效传热面积，稳定重力供液液面。

供液液面氨液分离器的筒体直径按氨气流氨液分离器的筒体直径按氨气流速不大于速不大于0.5 m/s 选定蒸发过程蒸发过程卧式蒸发器与立式蒸发器相比，具有结构紧凑、占地面积小、易于安卧式蒸发器与立式蒸发器相比，具有结构紧凑、占地面积小、易于安装、使用方便、传热性能好、可以减少盐水的腐蚀等优点装、使用方便、传热性能好、可以减少盐水的腐蚀等优点卧式蒸发器卧式蒸发器螺旋管式蒸发器螺旋管式蒸发器由一组螺旋管组成，用以冷由一组螺旋管组成，用以冷却水、盐水或其它液体的蒸却水、盐水或其它液体的蒸发器结构简单，蓄冷量大，操作结构简单，蓄冷量大，操作管理方便，载冷剂冻结的危管理方便，载冷剂冻结的危险性小险性小便于检查、观测及维修便于检查、观测及维修螺旋管式蒸发器与立管式相螺旋管式蒸发器与立管式相比：比：单位体积的传热面积较大，单位体积的传热面积较大，传热系数约高（传热系数约高（12～～18））%蒸发器蒸发器—板式换热器板式换热器n换热部分由冲压成波纹状的薄金属板构成流体经过特殊布置的角换热部分由冲压成波纹状的薄金属板构成流体经过特殊布置的角 边开孔流经板片之间形成的通道冷媒和热媒总是在相邻的通道内逆边开孔流经板片之间形成的通道冷媒和热媒总是在相邻的通道内逆向流动进行换热。

由于板片边缘采用焊接，因此介质不会从设备中向流动进行换热由于板片边缘采用焊接，因此介质不会从设备中流出各板片的接触点也是焊接点，以便承受介质的压力各板片的接触点也是焊接点，以便承受介质的压力EvaporatorPHEn普通板片普通板片n两个板之间有一个垫圈来密封和确定流向n半焊式板片半焊式板片n板片被焊接组合在一起n一对板之间有主体密封圈做密封，还有端口密封环在两种流体之间起密封作用n优势：优势：n可以用更好的材料做端口密封环，用较普通的材料（EPDM, NBR）做主体密封圈n由于采用焊接，可以允许更高的压力Plate pairGasketWelded portPort ring半焊式板片Transfer port allows redistribution laterally down the portFeed port ring (inside welded pair) contains up to four integral feed jet tubes (first flash)制冷剂主要进口jet tubesSecond flash transfer port into plate pairThird and final flash integral to welded pair refrigerant is turned laterally into flow passagen确保蒸发器出口气体含量确保蒸发器出口气体含量35%—65%n若被冷却介质为水，压缩机吸入气体若被冷却介质为水，压缩机吸入气体温度不低于温度不低于-1℃℃n注意临界热通量注意临界热通量Critical Heat fluxThe expansion is pushing the liquid to 1 side of the plateExtreme vapour formationCritical flux‘Critical heat flux’ occurs when the required heat flux locally cannot be met, resulting in dry spots on the plate area. This means that the actual useful plate area is less than you think it is!2 types to be distinguished, although cause is the same. Drying out of the upper part of the plate.And to fast vapour formation at the bottom of the plate. Solution is to reduce temperature differenceIn other words, there is a maximum possible heat flux, above that your heat transfer coefficient will drop.空气分离器空气分离器空气分离器的作用是将制冷系统中不凝性气体和氨气分离开，并将不空气分离器的作用是将制冷系统中不凝性气体和氨气分离开，并将不凝性气体排除系统外，从而使制冷系统维持正常的冷凝压力。

同时，凝性气体排除系统外，从而使制冷系统维持正常的冷凝压力同时，将其中的制冷剂蒸气凝结下来予以回收将其中的制冷剂蒸气凝结下来予以回收YFT100 油分离器外形图油分离器外形图油分离器安装在氨压缩机和冷油分离器安装在氨压缩机和冷凝器之间，用以分离压缩后氨凝器之间，用以分离压缩后氨气中所带出的润滑油气中所带出的润滑油洗涤式油分离器，蒸汽在筒体洗涤式油分离器，蒸汽在筒体内的速度一般不超过１ｍ／ｓ内的速度一般不超过１ｍ／ｓ离心式油分离器适用于大、中离心式油分离器适用于大、中型制冷量的压缩机型制冷量的压缩机油系统油系统集油器是用来收集从油分离器、冷凝器、贮液器或中间冷却器及集油器是用来收集从油分离器、冷凝器、贮液器或中间冷却器及蒸发器等设备中分离出来的润滑油，并按照一定的放油操作规程，蒸发器等设备中分离出来的润滑油，并按照一定的放油操作规程，收集制冷系统中的积油收集制冷系统中的积油集油器集油器紧急泄氨器紧急泄氨器氨制冷控制实例氨制冷控制实例三、以脱氧水应用为例计算氨制冷过程三、以脱氧水应用为例计算氨制冷过程的能量转化的能量转化水出口温度水出口温度:2°C水进口温度水进口温度: 30°C蒸发温度蒸发温度: -1°CSeparatorEvaporatorh1D2D1H2水流量水流量:50m3/h蒸发压力蒸发压力n热侧：Q=50m3/h，T进=30℃，T出=2℃n冷侧：蒸发温度-1℃nQ=mCpΔt=ρVCpΔt3×50m3/h×4.185KJ/kg·℃×28℃ =5.85×106KJ/h∵Q=m(ΔH2-ΔH1)∴蒸发液m=Q/(ΔH2-ΔH1) = 5.85×106KJ/h÷（1378.2KJ/kg—117.0 KJ/kg） ∵出口气体含量为65% (35%到65%)∴冷媒总流量m=4638.4÷0.65=7136kg/h =7136kg/h×1.52×10-3m3/kg3/h液氨流速：1.5m/s (0.3-1.5m/s)，气氨出口流速:20m/s (10-20m/s)∴管截面积为32氨液进口管径为气氨出口管径循环倍率KnK=G/DnG:进入管路的循环氨液量nD:管路中产生的蒸汽量nK值越大，表示管子出口段汽液混合物中液体的份额越大，循环越安全。