卡塞爾機械冷水機的選型與節(jié)能技術

　　通過研究和生產實踐運用，我們認為：對工業(yè)冷水機進行科學合理的設計與匹配組成，并通過對系統(tǒng)主要運行參數(shù)進行精心、正確合理地的操作控制，就能使其在*經濟合理的工況條件下**可靠地運行，同時達到產冷量*大，耗功*省，運行效率*高的目的。
 
1.工業(yè)冷水機主要組成配件的節(jié)能選型
　　1.1制冷壓縮機的選擇
    1.1.21制冷量
　　制冷量的大小將直接關系到設備設計的一次性投資、占地面積、能量消耗和運行經濟效果。通常制冷量的大小是根據(jù)用戶的熱負荷而定的。生產實際中情況千差萬別，通常應綜合優(yōu)化考慮一次性投資與運行經濟效果。應當注意到，不同用戶的用冷規(guī)律不同，各地的能源價格不同，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?shù)氐膶嶋H情況，進行系統(tǒng)經濟性技術分析，做出**經濟合理的選擇，切不可只簡單地套用有關的公式數(shù)據(jù)來選擇確定。設計選擇上考慮不周，不僅會給設備的操作維護造成困難、導致效率降低、能耗增大，而且可能造成事故產生嚴重損失。
　　1.1.2溫度范圍
　　工業(yè)冷水機設計中選擇壓縮機，首先應考慮制冷設備對制取溫度的要求，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。在活塞式制冷壓縮機中，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采用不同電機與閥板組合優(yōu)化設計制造的。低溫壓縮機是決不允許應用于蒸發(fā)溫度大于-5℃以上的場合，以避免壓縮機電機過載；反之，在低溫領域若采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制冷設備制冷量明顯減少、功耗增大，也是很不經濟的。 　　
　　1.1.3能量調節(jié)
　　通常壓縮機總是根據(jù)系統(tǒng)*大制冷量需求來選定的。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調節(jié)，使其制冷量與外界熱負荷始終保持平衡，減少系統(tǒng)蒸發(fā)溫度與壓力的波動，從而相應減少被冷卻對象的溫度波動。
對于單臺壓縮機，*簡單的能量調節(jié)方式就是間歇運行，即當達到規(guī)定的溫度時，壓縮機停止運轉；當溫度升到規(guī)定上限時，壓縮機又將重新起動運轉。顯然這種方法只用于小型壓縮機，因為對于功率大于10kW的壓縮機，壓縮機電機的頻繁啟動會引起供電回路的電壓波動，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復啟動也總會對壓縮機產生致命的損傷隱患。
　　
　　在工業(yè)冷水機設計中，確定壓縮機配置的臺數(shù)應盡量少，以簡化系統(tǒng)和便于操作管理。但是生產實際中工業(yè)冷水機在部分負荷下運行的時間，占有相當大的比例，因此，采用雙機并聯(lián)型系統(tǒng)對運行的節(jié)能也就具有相當大的優(yōu)勢。當然，對制冷量需求較小的工業(yè)冷水機，是否選用兩臺壓縮機系統(tǒng)，應根據(jù)實際情況**衡量后再確定*佳合理的設計選型方案。
　　1.2換熱器的選擇

    1.2.1蒸發(fā)器
　　在工業(yè)冷水機設計中，蒸發(fā)器的選擇主要考慮蒸發(fā)器類型和傳熱面積兩方面因素。近年來，對于換熱器的設計選型有一個一致的傾向，即采用較小的傳熱溫差，當傳熱量一定時，傳熱溫差減少就必須增大傳熱面積，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(jié)能提出了更高的要求，并采取了相應的政策措施，因此，適當增加投資，可以減少常年運行的能耗，達到節(jié)能的目的，且隨著運行費用的上升，由于節(jié)能而增加的投資回收期也將逐漸縮短，*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，板式換熱器等各種新型高效換熱器正在不斷被應用。
　　1.2.2冷凝器
　　風冷翅片冷凝器，由于空氣的傳熱較差，其冷凝溫度常較高，使冷凝壓力升高，制冷機效率降低，耗能增加。因此，其比較適用于夏季室外溫度不太高地區(qū)，或冷凝壓力較低的制冷劑。其*大的優(yōu)點是不需要冷卻水，使用方便。特別適宜于缺水地區(qū)或供水困難地區(qū)使用。
　　自然界水溫一般較低，并且水的傳熱性能優(yōu)良，故水冷冷凝器的冷凝溫度比較低，這對壓縮機的制冷能力和運行的經濟性都比較有利，目前在工業(yè)制冷系統(tǒng)中得到了廣泛應用，為節(jié)約水資源，普遍采用冷卻水塔裝置，使冷凝器的出水得到冷卻降溫，以供水冷冷凝器重復循環(huán)使用。
　　冷凝器換熱面積是設計選型中的另一重要內容，設計中應充分考慮用戶在使用中維護管理意識水平普遍較低的現(xiàn)狀，適當選擇較大的冷凝面積還是比較經濟實用，機組制冷效率也較高。
　　綜上，各種冷凝器各有其優(yōu)缺點。對于一定的應用場合，選用不同冷凝器的直接后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，往往對不同冷凝器運行能耗的差異影響考慮很少。實際上，冷凝器的選擇對制冷裝置能耗的影響，必須引起我們的高度重視！在設備的設計中應對采用不同冷凝器的不同方案進行**的技術經濟分析，綜合考慮初期投資、安裝位置環(huán)境、操作維護等各方面因素，然后選擇*佳合理方案。
　　
   1.3節(jié)流裝置的選擇
　　節(jié)流裝置的工作特性，直接影響到制冷裝置的制冷性能，影響到裝置運行的效率和能耗水平。熱力膨脹閥選擇不當，將造成蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積利用率下降，制冷裝置的效率降低，能耗增加等，甚至產生濕沖程對壓縮機產生致命的損壞。
正確地選擇調節(jié)膨脹閥是制冷裝置節(jié)能中的重要一環(huán)。熱力膨脹閥的容量是隨工況而變的，選擇容量時應根據(jù)生產廠家提供的熱力膨脹閥性能表進行選擇，但必須注意，還應該**考慮熱力膨脹閥的平衡方式，蒸發(fā)溫度、閥前后壓差和閥進口液體溫度等因素對膨脹閥容量的影響進行修正，這樣才能保證熱力膨脹閥與制冷裝置很好地匹配，使制冷裝置處于*佳的運行狀態(tài)，達到高效節(jié)能的目的。
 
2.制冷系統(tǒng)主要運行參數(shù)的節(jié)能控制調節(jié)
　　在工業(yè)冷水機實際運行中，我們認識到不僅應該把制冷系統(tǒng)調整到合理的運行范圍，滿足制冷工藝的要求，維持其**正常運行，而且還應該并可以進一步將制冷系統(tǒng)調整到*佳運行狀態(tài)，實現(xiàn)高效節(jié)能的運行目的，提高制冷設備運行的節(jié)能水平。
　　2.1蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力
　　在工業(yè)冷水機的設計中，提高蒸發(fā)溫度將使制冷系統(tǒng)的壓縮比降低、功耗減少，這對節(jié)能是十分有利的。但是蒸發(fā)溫度取決于被冷卻對象，調整蒸發(fā)溫度必須以不影響被冷卻對象的制冷工藝要求為前提。
從節(jié)能的角度來講，適當?shù)靥岣哒舭l(fā)溫度是經濟合理的，計算表明當用-25℃的出液溫度代替-30℃出液溫度時，由于蒸發(fā)溫度升高，將節(jié)約電能達9.8%。因此，對于對溫度要求不高的情況，可以適當?shù)靥岣叱鲆簻囟龋糜谔岣咧菩什⑦_到節(jié)能的效果。
　　2.2冷凝溫度和冷凝壓力
　　冷凝溫度過高，將引起壓縮機排氣壓力過高，排氣溫度升高，這對壓縮機的**運行十分不利，容易造成事故；同時使制冷裝置效率降低，能耗增加。從節(jié)能角度，在工業(yè)冷水機設計時應適當選取較低的冷凝溫度，即配置較大的冷凝換熱面積，達到實際節(jié)能運行的目的。
　　從操作調節(jié)的角度，應控制制冷設備在盡可能低的冷凝溫度下運行，以提高制冷效率，降低運行費用。冷凝溫度決定于冷卻介質的溫度、流量、流速、冷凝面積、壓縮機的排氣量以及空氣濕度、油污、水垢等影響冷凝器傳熱效率的各種因素。要使冷凝溫度盡量低，主要從兩方面入手：一是保持換熱面積的清潔，消除影響熱交換的因素，即及時除垢清洗；另一方面，就是控制冷卻介質的流量、流速，保證冷卻介質均勻地流過換熱面積；還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。在系統(tǒng)設備部分負荷下運行時，應特別注意同時對應控制調節(jié)冷凝系統(tǒng)的水泵或風機負荷，避免無效的換熱功耗。因為制冷設備的總能耗包括了壓縮機的能耗和換熱器水泵和風機的能耗。
　　2.3液體過冷度和吸氣過熱度
　　液態(tài)制冷劑節(jié)流后進入兩相濕蒸汽區(qū)，此時制冷劑的干度越小，其在蒸發(fā)器中氣化時的吸熱量即制冷量越大，循環(huán)的制冷系數(shù)亦越高。在一定的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度下，采用使節(jié)流前制冷劑液體過冷的方法可達到減小節(jié)流后制冷劑干度的目的，提高制冷循環(huán)的制冷量。
通常情況下，假定冷凝器出水溫度比冷凝溫度低3~5K，冷卻水在冷凝器中的溫升為3~8K，因而冷卻水的進口溫度比冷凝溫度低5~13K，這就足以使制冷劑出口溫度達到一定的過冷度。在臥式殼管冷凝器中，如果冷凝后的液體不立即從冷凝器的底部排出，而是積存在冷凝器內部，這部分液體將繼續(xù)把熱量傳給管內的冷卻水和周圍介質，排出時便可獲得一定過冷度。
　　過冷度的獲得產生并不產生壓縮機耗功的增加，這就意味著過冷度必定導致設備系統(tǒng)制冷系數(shù)的增加，提高制冷設備運行的經濟性。研究計算表明，在冷凝溫度40℃，蒸發(fā)溫度5℃工況條件下，5K的過冷度，會使R22制冷設備制冷量增加4.27%，輸入功率無變化，COP值提高4.27%。同時，一定的過冷度還有效防止了液態(tài)制冷劑在從冷凝器到節(jié)流閥間的管道中發(fā)生部分氣化造成制冷量下降和膨脹閥故障。
在低溫工業(yè)冷水機設備中，吸氣溫度過低會使壓縮機產生嚴重結霜，潤滑條件惡化。在濕沖程下，壓縮機運行的容積效率大幅降低，指示效率、機械效率及電效率均會有所減低，從而使壓縮機的COP值會有更大幅度的下降。更為甚者，濕沖程極易產生液擊對壓縮機產生致命的機械損傷。適當合理的吸氣過熱度，可以保證制冷設備更為**可靠、高效節(jié)能地經濟運行。
　　除此之外，充分利用晝夜溫差引起的夜間熱負荷降低，冷凝溫度降低及夜間低谷電網，盡可能使制冷設備在夜間運行；在制冷環(huán)境中優(yōu)化設計均勻的氣流組織；采用多級分段制冷工藝使工業(yè)冷水機在各個時段中采用不同的運行參數(shù)，降低傳熱溫差，利用連續(xù)變溫調節(jié)時制冷系數(shù)大的原理，以不增加投資實現(xiàn)實際制冷凍結過程的節(jié)能也都具有較為明顯的經濟效益。