工业冷水机组丨离心式冷水机组的基础知识
工业冷水机组丨离心式冷水机组的基础知识
离心式冷水机组基本概念：
kW=机组功耗或制冷量。
冷吨(Tons)是指蒸发吸热量。
蒸发冷吨=GPM×温差(F)/24
12,000Btuh
24小时内1吨零度的水变为零度的冰所需的冷量。
1冷吨=3.516kW=3024大卡
1kW=860大卡
制冷量kW=水流量(L/S)×温差(℃)×4.184.
热平衡：
蒸发吸热量=冷冻水流量(L/S)×4.18×ΔT
+压缩机功耗=1.732×U×RLA×COSφ
=冷凝放热量=冷却水流量(L/S)×4.18×ΔT
COP=蒸发吸热量/压缩机功耗
ARI与机组效率：
NPLV为非标准部分负荷效率。
而IPLV则为ARI标准工况下的部分负荷效率。
IPLV(NPLV)=1/(0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D)
A=在100%负荷时的kW/ton
B=在75%负荷时的kW/ton
C=在50%负荷时的kW/ton
D=在25%负荷时的kW/ton
制冷剂：
制冷剂=在较低温度下很容易蒸发的物质
HCFC淘汰时间表：
1996生产能力(1989年HCFC生产量加1989年CFC生产量的2.8%)。
标准制冷循环：
单压缩机离心机组：
离心式压缩机：
离心式压缩机可满足大制冷量的需要。
为速度型压缩机，提高制冷剂蒸气的压力。
气体通过高速旋转的叶轮获得离心力，使气体获得动能。
叶轮旋转做功，使气体速度得到提升。
亦即气体的动能增加。
通过扩压腔，降低排气速度，动能即转变为压力能。
市场上主要四家主要离心机制造厂商：
3家采用R134a;1家采用R123.
R134a–正压设计;
所有容器压力高于外界大气压;
制冷剂泄漏–从机组向大气。
R-123-负压设计;
蒸发器压力低于外界大气压;
空气和湿气易进入机组中;
很难发现泄漏点;
导致3-6%性能的降低。
优势：维护费用低;
优势：容易发现泄漏点;
优势：不会存在效率降低。
HCFC-123机房要求：
注：本课件所针对的R123可能具有一定的商业倾向性。仅供参考。
ASHRAE34标准-安全性：
滑动轴承VS.滚动轴承：
铝合金轴承VS.巴氏合金：
工作原理：
全油膜润滑设计：
缩短接触时间;减少摩擦和磨损;
运行时，运动部件间不接触;适于：
1)轻载荷，高转速;
2)大量高粘度润滑油;
3)表面运动速度大于7.62米/秒;
4)启动和停转时间短。
喘振原理：
负荷和压比是喘振发生的直接原因;
叶轮及扩压器根据满负荷进行设计;
如果满负荷吸气量为Qmax,排气口截面积为S,满负荷排气速度为：Vmax=Qmax/S
气体动能：Emax=m(Vmax)2
如果机组负荷下降，压缩机吸气量Q也降低，即Q
压缩机排气口截面积仍为S
气体排气速度V
气体动能：E=mV2
经过扩压腔，由于动能降低，转换的压力能也降低
当排气压力<冷凝压力，气流倒流回叶轮，喘振发生。
喘振的危害：气流产生脉动，脉动的次数大约每两秒一次。
小型装置的脉动频率比大型装置高，但振幅较小，反之频率低，振幅较大。
压缩机的性能显著恶化，气体的压力、流量产生大幅度脉动;
噪声和振动加大，易破坏轴承、轴封、叶轮及电机;电机交替出现空载和满载，电流发生明显的脉动。
喘振的产生外部原因：
转速变化时引起特性曲线的变化，使工作点进入压缩机的喘振区。
冷凝压力上升，使工作点进入喘振区。
冷凝器的冷却水量减少;
冷却水进水温度上升;
混入不凝性气体;
冷凝器管壁上有油垢和污垢;
蒸发压力降低，而引起喘振;
节流阀故障;蒸发器管内结垢;制冷负荷减少。
防止喘振发生的方式：
热气旁通喘振防护;
冷凝器与蒸发器间连接旁通管，机组运行到喘振保护点时，电磁阀打开。
部分冷凝器的热气排到蒸发器;
维持一定流量的气体通过压缩机;
旁通气体没参与制冷，但消耗压缩机的动力，调节方法不经济。
散流滑块设计原理：
采用可移动扩压器调节：改变扩压器通道面积，改变扩压器的进口角度，保证气体流速恒定，获得足够之压力，不额外消耗功率。
节流装置：
先导热力膨胀阀：
节流原理：
其他节流方式：
膨胀阀控制：
随着负载的不同状况，直接根据吸气过热度控制进行精确的流量调节;
可综合利用整个运行范围内的压缩机、蒸发器、冷凝器效率;
无孔板和浮球阀具有的制冷剂间隙回流和过热的缺点;
由于孔板和浮球阀是根据峰值负荷和最大冷却水温所选择，在超过95%的运行状态下只部分控制制冷剂流量。
喷液系统
排气口处喷液态冷媒;
降低排气过热度;
提高气体密度;
降低噪声;
提高冷凝效率;
离心机组减载时运行噪声更低。
断电保护功能：
突然断电时提供润滑油供给;
消除
因突然断电造成的运动部件磨损之增加。
制冷剂存储能力：
冷凝器可用于存储制冷剂-R134a
隔离阀为机组标准配置。
抽空贮存能力：
冷凝器兼作储液器，省掉抽制冷剂装置。
双压缩机：
双机头机组的占地可以节省;
设计冷量可降低至5%;
近70%左右的制冷季节是可备用的。
超前-滞后平衡功能：
压缩机顺序启动，降低启动电流对电网冲击;保证各压缩机的负荷平衡，提供最佳运行效率。
磁悬浮离心机：
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