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    蒸汽壓縮式制冷系統制冷劑管道直徑的確定

    2014-01-27 02:01:46 2005

    制冷劑管道直徑的確定應綜合考慮經濟、壓力降和回油三個因素。例如,從投資上看,當然希望管徑越小越好,但是,這將造成較大的壓力損失,引起壓縮機吸氣壓力的降低和排氣壓力的增高,降低該制冷系統的制冷能力,并且提高了單位制冷量所消耗的電能。又如,對于氟利昂制冷系統來說,如果吸氣管管徑選擇不當,會造成潤滑油回油不良,使系統的運行和制冷能力的充分發揮受到影響。

    (一)管道的壓力降

    制冷壓縮機吸氣管路和排氣管路的壓力損失將引起該制冷系統的制冷能力降低和單位制冷量的耗電量增加。以氟利昂12制冷系統為例,當吸氣管路和排氣管路的壓力損失相當于蒸發溫度降低1或2℃以及相當于冷凝溫度升高1或2℃時,對制冷壓縮機性能的影響如右表。

    因此,不希望管路的壓力損失過大,特別是吸氣管。一般,氨制冷系統的吸氣管路和排氣管路的壓力損失希望不超過相當于蒸發溫度降低0.5℃或冷凝溫度升高0.5℃。對于氟利昂制冷系統,其吸氣管路和排氣管路的壓力損失希望不超過相當于蒸發溫度降低1℃或冷凝溫度升高1℃。例如,氟利昂12制冷系統,蒸發溫度為0℃時,吸氣管路的壓力損失應不超過0.1bar;冷凝溫度為30℃時,排氣管路的壓力損失應不超過0.2bar。

    從冷凝器至貯液器的液管,是靠重力使液態制冷劑自流進入貯液器,管中液體流速應小于0.5m/s。

    從貯液器至膨脹閥的液管的壓力損失,沒有吸氣管或排氣管的壓力損失那樣大的危害,但是,壓力降也不應過大,以免引起液態制冷劑在管內發生氣化,造成膨脹閥供液量不足,降低系統的制冷能力。一般,液態制冷劑離開冷凝器時均有3~5℃的再冷度,管內流速可取0.5~1.25m/s,壓力損失應不大于0.5bar。如果膨脹閥高于貯液器達4m時,需有5℃的再冷度。

    (二)氟利昂制冷系統的吸氣管

    氟利昂制冷系統的吸氣管徑除應滿足上面提出的要求以外,還有一個重要問題必須注意,就是應能保證潤滑油可以順利返回制冷壓縮機。

    活塞式壓縮機工作時,必定有一小部分潤滑油連續地從氣缸中與排氣一起被壓出,因此,必須有同等數量的潤滑油返回壓縮機,才能保證機器的正常工作。

    雖然靠油分離器可以將排氣帶出的潤滑油分離出一部分,并直接返回壓縮機的曲軸箱,但是,還會有些潤滑油被帶入冷凝器,并溶解在液態氟利昂內,這樣,潤滑油就會通過液管到達蒸發器。然而,在蒸發器中,由于液態氟利昂吸熱,蒸發變成氣態,而潤滑油仍為液態,就是說潤滑油與氟利昂幾乎完全分離,低壓氣態制冷劑的過熱度越大,分離就越完全。因此,設計壓縮機的吸氣管路時,應考慮如何保證分離出的潤滑油順利返回壓縮機這一問題。向下的吸氣管或水平吸氣管,潤滑油可靠重力流回壓縮機。對于上升的吸氣管(上升立管)來說,只有當管中氣流速度足夠高時,才能把潤滑油帶回壓縮機內。為了攜帶潤滑油,氟利昂12和22上升立管的最低氣流速度見圖6-12和6-13。實際設計時,上升立管的氣流速度應為圖中所列數值的1.25倍。

    對于變負荷工作的氟利昂制冷系統,為了保證最低負荷時,潤滑油也能從蒸發器順利返回壓縮機,就應縮小上升吸氣管的管徑,以使在最低負荷時管內氣流速度也能高于最低帶油流速。這樣,為了在滿負荷運行時,全部吸氣管路的壓力損失還能不超過希望的數值,有時就需要加大水平吸氣管和下降吸氣立管的管徑。如果采用加大水平管和下降立管管徑仍不能滿足要求時,可采用雙上升吸氣立管。

    圖6-14為雙上升吸氣立管布置圖。其中A管為小口徑管道,它應保證最低負荷時能夠攜帶潤滑油。A和B兩根立管同時工作,保證滿負荷運行,此時,全部吸氣管的壓力損失應不超過希望的限度,同時又能保證帶油。在變負荷情況下運行,兩個立管同時工作,氣流速度不足以帶油上升時,B管下部的油封將逐漸被充滿,直至B管被隔斷,僅靠A管工作。為了避免單管工作時,可能有潤滑油不斷地進入未工作的立管,兩管均應從上部與水平管相接。

    最后指出,制冷壓縮機排氣管路的設計也應考慮攜帶潤滑油問題,氟利昂12和22排氣管路的最低帶油流速見圖6-12和圖6-13。


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