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制冷机

制冷机(refrigerating machine) 将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器。从较低温度物体转移的热量习惯上称为冷量。制冷机内参与热力过程变化(能量转换和热量转移)的工质称为制冷剂。制冷的温度范围通常在120K以上,120K以下属深低温技术范围。制冷机广泛应用于工农业生产和日常生活中。[1]
发展史
1834年,英国的雅可比·珀金斯试制成功人力转动的用乙醚为工质的可以连续工作的制冷机。1844年, 制冷机 制冷机 美国的J.戈里试制了用空气为工质的制冷机,用在医院中制冰和冷却空气。1872~1874年,D.贝尔和C.von林德分别在美国和德国发明了氨压缩机,并制成了氨蒸气压缩式制冷机,这是现代压缩式制冷机的发端。19世纪50年代,法国的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水为工质的吸收式制冷机和氨水吸收式制冷机。1910年出现了蒸汽喷射式制冷机。1930年出现了氟利昂制冷剂,促进了压缩式制冷机的迅速发展。1945年,美国研制成功溴化银吸收式制冷机。
原理
①压缩式制冷机。依靠压缩机的作用提高制冷剂的压力以实现制冷循环,按制冷剂种类又可分为蒸气压缩式制冷机(以液压蒸发制冷为基础,制冷剂要发生周期性的气-液相变)和气体压缩式制冷机(以高压气体膨胀制冷为基础,制冷剂始终处于气体状态)两种,现代制冷机以蒸气压缩式制冷机应用最广。②吸收式制冷机。依靠吸收器-发生器组(热化学压缩器)的作用完成制冷循环,又可分为氨水吸收式、溴化锂吸收式和吸收扩散式3种。③蒸汽喷射式制冷机。依靠蒸汽喷射器(喷射式压缩器)的作用完成制冷循环。④半导体制冷器。利用半导体的热-电效应制取冷量。 制冷机的主要性能指标有工作温度(对蒸气压缩式制冷机为蒸发温度和冷凝温度,对气体压缩式制冷机和半导体制冷器为被冷物体的温度和冷却介质的温度),制冷量(制冷机单位时间内从被冷却物体移去的热量)、功率或耗热量、制冷系数(衡量压缩式制冷机经济性的指标,指消耗单位功所能得到的冷量)以及热力系数(衡量吸收式和蒸汽喷射式制冷机经济性的指标,指消耗单位热量所能得到的冷量)等。 [2] 
种类
制冷机可分为:压缩式制冷机、吸收式制冷机、蒸汽喷射式制冷机,半导体制冷。其中蒸汽压缩式制冷机(活塞式、回转式、螺杆式、离心式)、吸收式制冷机和蒸汽喷射式制冷机应用较为广泛。目前,我国除少数大冷量和特殊用途的冷冻机外,一般用途的活塞式、离心式、螺杆式、涡旋式 、溴化锂吸收式、蒸汽喷射式制冷机,以及冷冻、冷藏、低温试验等设备都能自己制造。 各种类型制冷机主要特点如下: 1.压缩制冷 1)螺杆式制冷机:结构简单、易损件少、使用寿命长、单级压缩比高,在大中型制冷量范围内有取代活塞式的趋势。 压缩式制冷机 压缩式制冷机 2)活塞式制冷机:技术发展比较成熟,效率高,使用温度范围广,可制成大中小型各种规格产品,是各种制冷机中应用最广的机种。 3)离心式制冷机:利用高速旋转的叶轮使制冷剂气体获得动能,然后通过扩压器提高其压力并冷却液化,节流而制冷。具有结构紧凑,单机制冷量大,可进行能量调节等特点。用于空调的机器多采用R11、R12制冷剂。 2.吸收制冷 利用吸收剂对制冷剂的吸附作用使制冷剂蒸发而制冷。常用的有氨——水吸收式制冷机和溴化锂——水吸收式制冷机,用热源作为动力,消耗电力少,运转平稳,易损件少,能量调节范围大,是一种新发展起来的制冷机品种。 [3] 
容量变化
制冷机容量应该与库房的热负荷相匹配。这点可以通过合理的配机和利用能量调节装置等方法达到。当然,最主要是要有比较好的冷库安装节能措施。如果库房的热负荷不变,而压缩机的容量大时,就会使系统蒸发温度降低,或使压缩机倒霉,这是很不好调整的制冷系统,制冷装置稳定性也差。反之,如果制冷机容量减小时,由于机器未能及时吸回蒸发器内形成的制冷剂气体,又会使蒸发器温度升高、库房降温困难。
  当库房热负荷及制冷机容量不变时,如蒸发器蒸发管内表面有油膜或管外表面有霜层,也会影响冷却效果,库房降温困难。蒸发温度较设计要求过高或过低都是不正确的,过高不能满足食品加工工艺要求,过低使制冷机的能量指标与运转经济性变坏。具体表现如下: ①蒸发温度降低,使制冷机制冷量减少,这是由于蒸发器内的气体比容增大,单位容积制冷量减少,因而,制冷机每小时循环的制冷剂质量液减少; ②蒸发温度降低,压缩每公斤气体所消耗的功能增加。
节能方法
离心式制冷机节能方法 1.制冷机节能原则:提高蒸发温度,降低冷凝温度。在满足设备安全和生产需求的前提下,尽量提高蒸发温度和降低冷凝温度。为此加大了冷却塔的改造,以保证冷却水效能。 2.防止和减少管道结垢以提高冷凝器和蒸发器的换热效率补充水如果水处理做的不好,碳酸氢钙和碳酸氢镁受热产生的碳酸钙和碳酸镁会沉积在管道上。使导热性能下降,影响冷凝器和蒸发器的换热效率,并使设备运行电费大幅度上升。此时除了采用水处理技术外,还可以利用管道定期自动清洗设备进行管道清洗。 3.调整制冷机设备合理的运行负载 在保证设备安全运行的情况下,制冷主机运行在70%-80%负载比运行在100%负载时,单位冷量的功耗更小。运用此方式开机要结合水泵、冷却塔的运行情况综合考虑。 4.采用制冷机变频装置,调节离心制冷机压缩机的转速低压的冷媒经过离心机后,压力升高。离心机的转速越大,压力升得越高。在实际运行中,设备大多是在非满负荷运行。固定转速的离心机在设备小负荷运行时,造成能源浪费。而变频离心制冷机可以依据负荷的变化,自动调节压缩机转速,节能空间比较大。
日常维护
1、加油 1)当油位低于视镜1/4时,应及时补充润滑油 2)将加油管一端连接压缩机进气端的加油阀,微开加油阀,利用系统中的压力将加油管内的空气排出,另一端插入油桶内 3)适当关小系统制冷剂供液阀,并调整吸气低压报警设置,以免因压力过低而停车 4)当吸气压力低于大气压时,打开加油阀,油会自动进入压缩机内 5)当油位超过视镜5/6时,应停止加油操作:先关加油阀,再打开系统供液阀,恢复正常 2、补充制冷剂 1)当判断系统缺液时,应及时给系统加氟 2)将加氟管一端与系统加氟口相连,另一端与氟瓶相连,通过加氟软管赶出管内的空气 3)先打开氟瓶的阀门,确认无泄漏后再开加氟口处的阀门 4)R23系统应将瓶口朝上,而R404A系统应将瓶口朝下,以保证迅速加氟 5)加氟结束时,应先关闭氟瓶的阀门,再关加氟口的阀门 6)制冷剂添加一次不可过多,以免排气压力过高。如一次添加不足,可重复进行 7)判断系统液位正常的依据是,R23系统为停车均压后的压力值在6~8bar之间,R404A系统运行中冷凝器的液位在视镜的1/5~2/5处 3、放空气 1)当系统压力明显高于相应温度下的饱和压力时,应考虑放空气 2)由于空气只集中在高压部分,所以应通过冷凝器的排空阀操作 3)高温系统应在停车时进行,低温系统最好在运行时进行 4)具体操作要精心,丝堵不要开启过大,也不要远离现场 5)空气操作应分几次进行,不可一次放气太多,以免放出过量的制冷剂 [4] 
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