溫度範圍
低溫工業冷水機計中選擇壓縮機,首先應考慮製冷設備對製取溫度的要求,
同時對用戶的用冷情況也應進行深入的調查了解,選擇適應溫度要求的中高溫壓縮機或低溫壓縮機。在第二低活塞式製冷壓縮機中,充分考慮了不同工況領域電機功率與氣體流量的不同,相同排量的中高溫壓縮機與低溫壓縮機是分別採用不同電機與閥板組合最佳化設計製造的。低溫壓縮機是決不允計套用蒸發溫度大於-5度以上的場合,以避免壓縮機電機過載:在低溫領域若採用相同排量的高溫壓縮機,往往會因為電機效率下降,功率因素降低。閥板余隙影響等造成製冷設備製冷量明顯減少,功耗增大,也是很不經濟的。
製冷量
製冷量的大小將直接關係到工程設計的一次性投資、占地面積、能量消耗和運行經濟效果。通常製冷量的大小是根據用戶的熱負荷而定的。生產實際中情況千差萬別,通常應綜合最佳化考慮一投資與運行經濟效果。應當注意到,不同用戶的用冷規律不同。名地的能源價格不同,以及其它一些因素,都將影響設備的一次性的投資與運行經濟效果所占的設計比重。因此,設計人員一定要充分調查當地的實際情況,進切不可只簡單地套用有關的公式數據來選擇確定。設計選擇上考慮不周,不公會給制設備的操作維護造成困難主、導致效率降低,而且可能造成事故產廠嚴重損失。
能量調節
低溫工業冷水機通常壓縮機總是根系統最大製冷量需求來選定的。在生產實際中,熱負荷是隨著外界條件而經常變化的,這就提出了對壓縮機應進行相應有效地細節,使其製冷量與外界熱負荷始終保持平衡,減少系統蒸發溫度與壓力的波動,從而相應減少被告冷卻對象的溫度波動。
對於單台壓縮機,最簡單的能量調節方式就是間歇運行,即當達到規定的溫度時,壓縮機停止運轉:當溫度升到規定上限時,壓縮機雙將重新起動運轉產。顯然這種方法只用於小型壓縮機,因為對於功率大於10KW的壓縮機,壓縮機電機的頻繁啟動會引起供電迴路的電壓波動,影響其它設備的正常工作,同時壓縮機即使不很頻繁的多次重複啟動也總會對壓縮機產生致命的損傷隱患。
對於4缸以上的多缸系列壓縮機,多採用每檔關閉2缸的能量調節方式,基本上可以滿足實際生產中的調節要求,但從節能的角度來看,這種調節方式顯然是不理想的,因為卸載缸雖不產生製冷壓縮機工作了,但其活塞連桿仍在運動,仍存在機械運動磨耗,壓縮機的耗功幾乎保持不變,而非理想的隨製冷量同幅降低,這就使壓縮機在能量調節的部分負荷下運行並不能保持滿負荷下高效的COP值,優其在50%負荷以下運行,壓縮機將更不經濟節能。
若采熱氣旁通節方式,即隨著系統熱負荷下降,吸氣壓力降低,當其低於旁通閥設定壓力差時,旁通閥打開使部分高壓製冷劑氣體直接旁通到吸氣管路,這樣既能防止吸氣壓力進一步降低,又能使壓縮機的淨製冷量下降。由於旁通能量調節中旁通的製冷劑,壓縮機對其做了功而其沒有產生有效次量,何況旁通時吸氣溫度升高會造成壓縮機排氣溫度過高,可能還要通過損失製冷劑對吸氣管路進行噴液來消除,又進一步造成了壓縮機製冷量的損失,因此,從節能角度不提倡用用這種調節方法,這是很不經濟的。
別還有採用變頻速裝置進行能量調節,從壓縮機使用的三相異步電機角度能很好解決製冷量與電機功率始終高效匹配的問題,但在一定高、低轉速範圍,活塞式壓縮機存在氣閥的開啟運動規律、潤滑油量等問題,且變頻調速裝置產生的一次性投資成本的增加也不易被接愛。
通過生產運用實踐,我們逐步認識到多機並聯型系統,即在同一系統中採用多台壓縮機並聯替代單台大功率壓縮機,是實現製冷設備製冷量調查節較為合理可靠的方法,能保低溫工業冷水機設備在部分負荷下運行的高效率,實現節能運行,這對較大冷量的系統尤為有利。
生產實際中各種製冷系統在部分負荷下運行的時間,都占有相當大的比例,因此,採用多機並聯型系統對運行的節能也就具有相當大的潛力,值得在設計選擇時做深入的分析比較。當然,這也會有其使一次性投資加大,低溫工業冷水機所占空間增大等不利的一面。因此,是否先用多台系統以及具體選擇用多少台數,都應根據用戶的實際情況進行深入比較分析,全面衡量量後再確定最佳合理的設選型方案。
一般推薦認為在,在較在較大型低溫工業冷水機設計中,確定壓縮機配置的台數應儘量少,以簡化系統和便於操作管理,但總台數不宜少於2台,以保證熱負荷變化時冷量的有效調節,以及檢修時單台維持系統運行。
冷凝器
空氣冷卻式冷凝器,由於空氣的傳熱較差,其冷凝器溫度常較高,使冷凝壓力升高,制冷機效率降低,耗能增加,因此,其比較適用於夏季室外溫度不太高地區或冷凝壓力較低低的製冷劑。其最大的優點是不需要冷卻水,特別適宜於缺水地區或供水困難地區使用。
自然界水溫一般較低,並且水的傳熱性能優良,故水冷冷凝器的冷凝器溫度比較低,這對壓縮機的製冷能力和老實巴交行的經濟性都比較有利,目前在工業製冷系統中得到了廣泛套用,為節約水資源,普通採用冷卻水塔裝置,使冷凝器的出水得到冷卻降溫,以供水冷冷凝器重複循環使用。蒸髮式冷凝器,其利用了冷卻水蒸發時的氣化潛熱,來吸收製冷劑放出的熱量,故實現了冷凝熱量的轉移只需要少量的冷卻水。一般水冷冷凝器中1KG冷卻水能帶走16.75-25.12KJ的熱量,而1KG水在常壓下蒸發能帶走約2428KJ的熱量,因而蒸髮式冷凝器理論耗水量約為一般水冷式冷凝器的1%。實際上,考慮到吹散損失、排污等損耗,其耗水量也大約只有一般水冷冷凝器的5%-10%。蒸髮式冷凝器由於省去冷卻水在冷凝器中顯熱傳遞階段,使冷凝溫度有可能更接近空氣的濕球溫度,從而降低了壓縮機能量消耗。通過對冷藏庫的研究分析表明,冷凝溫度與空氣濕球溫度的偏差在8.3度以內是比較實際和經濟的。在這樣條件下,採用蒸髮式冷凝器系統與冷卻水塔和管殼式冷凝器相結合的系統相比,壓縮機的動力消耗,節約10%以上;與採用空冷式冷凝器系統比較,可節約30%以上。由於其本身起到了冷卻塔的作用,故其初期投資實際還會低於水冷冷凝器和冷卻塔的綜合初期投資。冷凝器換熱面積是設計選擇型中的別一重要內容,設計中應充分考慮到國內製冷裝置的設計製造水平以及用戶使用中維護管理意識水平普遍較低的現狀,適當選擇較大的冷凝面積還是比較經濟實用,比較符合我國國情的。
綜上,各種冷凝器各有其優缺點。對於一定的套用場合,先用不同冷凝器的直接後果是冷凝溫度與壓力不同,制冷機運行的經濟性不同。但目前國內大多用戶在實際選擇冷凝器時,往往對不對冷凝器運行能耗的差異影響,必須引起我們的高度重視!在低溫工業冷水機的設計中應對採用不同冷凝器的不同方案進行全面的技術經濟分析,綜合考慮初期投資、安裝位置環境、操作維護等到各方碩因素,然後選擇是佳合理方案。
蒸發機
在實際工程低溫工業冷水機計中,蒸發機的選擇主要考慮蒸發機類型和傳熱方面因素。近年來,對於換熱機的設計選型有一個一致的傾向,即採用較小的傳熱面積,傳熱面積增大就意味著增加投資和減少運行費用。隨著能源短缺矛盾的突出,世界各國都對節能提出了更高的要求,並採取了相應的政策措施,達到節能的目的,且隨著運行費用的上升,由於節能而增加的投資回收期也將逐漸縮短,最終得到較高的經濟效益。換熱器對運行費用的影響日益受到重視,板式換熱器等到各種新型高效換器正在不斷被開發,套用。