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          螺桿式冷水機組基礎(chǔ)知識

          汽化:沸騰、蒸發(fā);吸收周圍介質(zhì)熱量;蒸發(fā)器;

          冷凝:液化;放熱;蒸發(fā)式冷凝器;

          一定壓力下,蒸汽的冷凝溫度與液體的沸點相同,汽化潛熱與液化潛熱的數(shù)值相同;

          熱力學第一定律:自然界一切物體都具有能量,能量有各種不同形式,它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,從一個物體傳遞給另一個物體,在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總和不變。

          露點溫度:在壓力不變的條件下,空氣的含濕量不變時水蒸氣達到飽和的溫度。

          結(jié)露取決于物體表面溫度與空氣露點溫度這兩個參數(shù)的相互關(guān)系。

          干球溫度、濕球溫度;干球溫度是接觸球體表面空氣的實際溫度,濕球溫度是球體表面附著有水時,水份蒸發(fā)帶走熱量后球體的溫度,水的蒸發(fā)量跟空氣的濕度有關(guān),空氣濕度越大蒸發(fā)量越小,帶走的熱量越少,干濕球溫度差異越??;空氣濕度越小水蒸發(fā)量越大,帶走的熱量也越大,干濕球溫差也就越大,所以可以通過干濕球溫差的變化規(guī)律來反映當前空氣濕度狀況。

          熱量:物體內(nèi)能改變的量度,用Q表示,單位為J、KJ。

          比熱容:單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度每升高(或降低)1度時所吸收或放出的熱。

          用c表示,單位為kj/(kg.K)。

          C=c.m.ΔT

          顯熱、潛熱、溶解熱、氣化潛熱;

          熱力學基本概念—焓:

          內(nèi)能:工質(zhì)內(nèi)部分子能量的總稱。通常是定溫、定壓情況下含有的熱量

          焓:焓是一個復合的狀態(tài)參數(shù),是表征系統(tǒng)中所有的總能量,是工質(zhì)的內(nèi)能和壓力位能之和,對1kg 工質(zhì)而言,用符號h表示,單位為 kJ/kg,適用于氣體,甚至液體和固體。

          h=e pv(kJ/kg)

          e—內(nèi)能(kJ/kg)

          p—壓力(kPa)

          v—比體積(m3/Kg)

          當工質(zhì)處于某一定狀態(tài)(p.v.t)時,p、v、e均具有一定的數(shù)值,e Apv也具有一定的數(shù)值,故h是一個狀態(tài)參數(shù),其物理意義是指特定溫度作為起點時物質(zhì)所含的熱量。

          1kg水由0℃升溫直至氣化需要吸收418.68 2246.9=2665.58kJ/kg的熱量,則可稱蒸汽在該狀態(tài)下的焓值為2665.58kJ/kg。

          通常把0℃的R12和R22液態(tài)制冷劑的焓值規(guī)定為200kJ/kg,R502和R717液態(tài)制冷劑的焓值規(guī)定為500kJ/kg。

          熱力學基本概念—熵:

          熵:熵是一個導出的狀態(tài)參數(shù),是表示工質(zhì)狀態(tài)變化時,其熱量傳遞的程度。對1kg 工質(zhì)而言,用符號s表示,單位為 。它是通過其它可以直接測量數(shù)量間接計算出來的。熵和熱量、溫度的關(guān)系式為:

          ,s=Q/T [kJ/(kg.K)]

          Q—1kg物質(zhì)所獲得的熱量(kJ/kg);

          T—物質(zhì)獲得的熱量時的熱力學溫度(K)。

          因T恒大于0,故熵值增加,表示對這個系統(tǒng)加熱;熵值減少,表示系統(tǒng)放熱;熵值為0,則說明系統(tǒng)沒有與外界進行熱交換(絕熱過程)。

          工質(zhì)熵的變化可以判斷工質(zhì)與外界熱交換的方向。

          熵字的外文意義是轉(zhuǎn)變,指熱量可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭?,熵小則熱能的轉(zhuǎn)變程度高,熱能的品位高;熵大則熱能的轉(zhuǎn)變程度低,熱能的品位低。也可以說熵代表熱量的品位。

          例如:具有同樣熱量的蒸汽,高壓蒸汽可以用來發(fā)電,低壓蒸汽只能用來一般加熱。前者熵小,后者熵大。具有同樣熱量的熱水,110℃的高溫水可以用來制冷,80℃的熱水不能用來制冷,前者品位高,熵??;后者品位低,熵大。

          傳熱學基本概念:

          熱量傳遞的三種基本方式:熱傳導、熱對流、熱輻射。

          熱導率:表示某種材料傳導熱量能力的一個物理量。

          表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):表示不同物質(zhì)(如固體與氣體)之間在不同狀態(tài)下?lián)Q熱能力的物理量。

          傳熱系數(shù)、熱擴散率、氣化與冷凝。

          飽和狀態(tài)、飽和蒸汽、飽和液體、飽和溫度、飽和壓力。

          過冷:在飽和壓力的條件下,繼續(xù)對飽和蒸汽加熱,使其溫度高于飽和溫度,這種狀態(tài)稱為過熱,這種蒸氣稱為過熱蒸汽。飽和液體在飽和壓力不變的條件下,繼續(xù)冷卻到飽和溫度一下稱為過冷,這種液體稱為過熱液體。

          如果物質(zhì)氣化后,繼續(xù)吸熱,使該氣體溫度升高,升高后的溫度稱為過熱溫度,過熱溫度與飽和溫度之差稱為過熱度。

          如果物質(zhì)液化后,繼續(xù)放熱,使該液體溫度下降,下降后的溫度稱為過冷溫度,過冷溫度與飽和溫度之差稱為過冷度。

          什么是制冷?

          制冷:利用機械設(shè)備把降溫對象降到所需溫度的方法叫制冷。

          制冷過程中,熱量由低溫向高溫轉(zhuǎn)移是由于消耗了外界的能量,既靠壓縮機做功來實現(xiàn)的。

          沸騰;水沸騰需要吸收熱量,100度時沸騰;氟利昂是-30度就開始沸騰,吸收熱量。

          沸騰和壓力的關(guān)系。

          基本壓縮制冷循環(huán)基本流程:

          最簡單的制冷系統(tǒng)由四大要件組成:①壓縮機;②冷凝器;③節(jié)流閥;④蒸發(fā)器。

          制冷循環(huán)的蒸發(fā)過程:

          蒸發(fā)過程:通過節(jié)流閥截流后的低壓液體,在蒸發(fā)器中從周圍介質(zhì)吸熱制冷在蒸發(fā)過程中,制冷劑的溫度和壓力保持不變。

          制冷循環(huán)的壓縮過程:

          壓縮過程:完成制冷作用后從蒸發(fā)器出來的氣體經(jīng)制冷壓縮機壓縮后,溫度和壓力急劇升高。壓縮機排出的氣體就變成了過熱度較大的熱汽。壓縮氣體時,壓縮機要消耗一定的壓縮功,但制冷劑熵值不變。

          制冷循環(huán)的冷凝過程:

          冷凝過程:從制冷機排出的高溫高壓過熱蒸汽,進入冷凝器與冷卻水或空氣進行熱交換,使過熱蒸汽逐漸變成飽和蒸汽,進而變成飽和液體。當用冷卻水冷卻時,飽和液體的溫度繼續(xù)降低,出現(xiàn)過冷。冷凝過程中壓力保持不變。

          制冷循環(huán)的四個過程:

          節(jié)流過程:從冷凝器出來的液體經(jīng)過節(jié)流閥被節(jié)流,成為常溫低壓的液體。節(jié)流過程制冷劑焓值不變。

          上述四個過程依次不斷循環(huán),進而達到制冷目的。

          控制界面:

          制冷過程綜述:

          機組由蒸發(fā)器出來的狀態(tài)為氣體的冷媒;經(jīng)壓縮機絕熱壓縮以后,變成高溫高壓狀態(tài)。被壓縮后的氣體冷媒,在冷凝器中,等壓冷卻冷凝,經(jīng)冷凝后變化成液態(tài)冷媒,再經(jīng)節(jié)流閥膨脹到低壓,變成氣液混合物。其中低溫低壓下的液態(tài)冷媒,在蒸發(fā)器中吸收被冷物質(zhì)的熱量,重新變成氣態(tài)冷媒。氣態(tài)冷媒經(jīng)管道重新進入壓縮機,開始新的循環(huán)。這就是冷凍循環(huán)的四個過程。也是螺桿式冷水機的主要工作原理。

          單級制冷機理論循環(huán)原理圖:

          單級壓縮制冷循環(huán)的壓焓圖:

          0點—蒸發(fā)器出口;1點—壓縮機吸氣口;2點—壓縮機排氣口;5點—節(jié)流裝置入口;6點—蒸發(fā)器入口6-0段:等溫等壓吸熱汽化過程。P0與t0為相對應(yīng)。兩點間的焓差大小主要看蒸發(fā)溫度的高低。在不影響要求的條件下,應(yīng)盡量提高蒸發(fā)溫度以提高制冷量。

          0-1段:蒸發(fā)壓力下的吸氣過程。這段過熱是為壓縮機安全運行所必需的。

          1-2段:等熵壓縮過程。2點的溫度就是壓縮機的排氣溫度,這兩點的焓差是壓縮機作功大小的主要參數(shù)值。因此應(yīng)盡量減少兩點間的距離才能節(jié)約能源。如蒸發(fā)溫度不變時,盡量降低冷凝壓力,可減少功耗。

          2-3段:等壓放熱過程。制冷劑氣體放出顯熱,由排氣溫度t2降至tk,仍為氣體。

          3-4段:制冷劑放出潛熱被液化,Pk、tk恒定。此段占冷凝段放熱量的80%以上。

          4-5段:制冷劑液體繼續(xù)散熱(顯熱),tk降至過冷溫度t5,無相態(tài)變化,過冷是提高制冷量的重要措施。

          5-6段:等焓節(jié)流過程。制冷機通過節(jié)流裝置,Pk降至P0,由過冷液體變?yōu)槠汗泊鏍顟B(tài),即濕蒸汽狀態(tài)。

          螺桿式壓縮機:

          螺桿式(即雙螺桿)制冷壓縮機具有一對互相嚙合、相反旋向的螺旋形齒的轉(zhuǎn)子。其齒面凸起的轉(zhuǎn)子稱為陽轉(zhuǎn)子,齒面凹下的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的齒相當于活塞,轉(zhuǎn)子的齒槽、機體的內(nèi)壁面和兩端端蓋等共同構(gòu)成的工作容積,相當于氣缸。機體的兩端設(shè)有成對角線布置的吸、排氣孔口。隨著轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動,使工作容積由于齒的侵入或脫開而不斷發(fā)生變化,從而周期性地改變轉(zhuǎn)子每對齒槽間的容積,來達到吸氣、壓縮和排氣的目的。互相嚙合的轉(zhuǎn)子,在每個運動周期內(nèi),分別有若干個相同的工作容積依次進行相同的工作過程,這一工作容積,稱為基元容積。它由轉(zhuǎn)子中的一對齒面、機體內(nèi)壁面和端蓋所形成。只需研究其中一個工作容積的整個工作循環(huán),就能了解壓縮機工作的全貌。

          螺桿式制冷壓縮機的運轉(zhuǎn)過程從吸氣過程開始,然后氣體在密封的基元容積中被壓縮,最后由排氣孔口排出。陰、陽轉(zhuǎn)子和機體之間形成的呈'V'字型的一對齒間容積(基元容積)的大小,隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化,同時,其空間位置也不斷移動。

          螺桿壓縮機規(guī)格性能(例)

          壓縮機型號XXX
          理論排量m3/h2840
          轉(zhuǎn)子直徑Mm250
          軸功率(0℃/5℃出水)kW477.6/481.8
          轉(zhuǎn)速r/min2960
          進氣管直徑MmDN250
          出氣管直徑MmDN150
          安全閥直徑Mm2*DN32

          油分離器:

          1、分離出壓縮機排氣中所帶的潤滑油,使進入冷凝器的高壓氣體制冷劑純凈,減輕潤滑油膜對傳熱的不良影響,降低潤滑油的消耗。同時建立必需的油位差,為油冷正常工作提供保障。

          2、臥式結(jié)構(gòu),壓縮機所排出的高壓氣體經(jīng)排氣管轉(zhuǎn)向,進入油分空間后進行減速、反向,分離出大部分潤滑油,這是第一次分離;制冷劑氣體經(jīng)過筒體流向高效油分濾芯時,潤滑油微粒與筒壁吸附及重力沉降,完成第二次分離;制冷劑氣體進入高效油分濾芯,經(jīng)吸附、凝聚除去其余的油,這是第三次分離。分離出潤滑油的潔凈制冷劑最后排出油分離器進入冷凝器,而分離出的潤滑油進入油冷卻器。

          3、油分離器上設(shè)有電加熱器(未使用),、安全閥、視油鏡、液位開關(guān)、放氣閥、回油閥、旁通閥以及排污閥。在運行過程中,手動旁通閥應(yīng)保持開啟狀態(tài);安全閥之前的截止閥應(yīng)處于開啟狀態(tài)?;赜烷y應(yīng)常開,在回油時,利用視鏡后的通閥控制回油量。

          螺桿式冷凍機的潤滑部位有:凸凹螺桿(亦稱陰陽轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)動嚙合部;轉(zhuǎn)動的螺桿與殼體的相對滑動表面;螺桿前后的滑動軸承;主動螺桿的平衡活塞及軸端的機械密封摩擦面。在上述潤滑部位均開有與壓力油相通的油口。在能量調(diào)節(jié)閥上或殼體上開設(shè)的大小不同、相隔一定距離的油孔可使?jié)櫥瑝毫τ椭苯訃娚涞睫D(zhuǎn)子上,即可冷卻潤滑轉(zhuǎn)子和殼體,又可對運動部位的間隙進行密封,以減少被壓縮氣體的泄漏,并降低運轉(zhuǎn)噪聲。

          由于調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的潤滑油的壓力通常比冷凝壓力高0.2-0.3MPA,潤滑油量可相當于冷凍機輸氣量的1%-2%。潤滑泵可直接用轉(zhuǎn)子本身驅(qū)動,也可做成外傳動式的。通常都將油分離器作為潤滑系統(tǒng)的油箱。目前應(yīng)用較廣的是離心—重力型和填料—重力型的油分離器。

          此外在螺桿式冷凍機中也多采用二級油分離器,二級油分離器分離出的潤滑油可利用吸、排氣壓差不經(jīng)油泵直接被壓送到吸氣腔,對軸承、平衡活塞等處進行潤滑。在該種潤滑系統(tǒng)中普遍采用著列管式油冷卻器,使油溫保持在20-50℃,冷卻介質(zhì)可用水或冷凍機自身的制冷劑來蒸發(fā)冷卻潤滑油。潤滑系統(tǒng)中的精過濾器的進出口壓差不應(yīng)超過0.1MPa,否則應(yīng)清洗或更換濾芯。

          油分以及附屬設(shè)備:

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