淺談氟利昂冷庫制冷工藝及設(shè)計

李國慶

[摘 要]本文主要介紹氟利昂冷庫中冷藏間、凍結(jié)間、供液蒸發(fā)、三重防沖缸、配機以及配管等部分的工藝設(shè)計，希望對小型冷庫的質(zhì)量提升有所幫助。

[關(guān)鍵詞]凍結(jié)間；三重防沖缸；冷庫；氟利昂

中圖分類號：TB65 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）03-0119-01

氟利昂是一種常見的制冷劑，它具有諸多優(yōu)點：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會發(fā)生爆炸，不會燃燒，無色，無味，熱力特性較為優(yōu)良，操作較為方便等，因此在冷庫中得到了廣泛應(yīng)用，在小型冷庫中更受歡迎。氟利昂可以達到不同的制冷溫度，其制取的蒸發(fā)溫度最低為-120℃。其能夠溶解潤滑油，能夠避免制冷系統(tǒng)中油膜的產(chǎn)生，進而減少對傳熱的影響。目前有關(guān)氟利昂冷庫的相關(guān)技術(shù)資料與施工經(jīng)驗較少，導(dǎo)致目前我國的小型冷庫質(zhì)量水平較低，嚴重影響食品貯藏，造成水資源浪費，增加企業(yè)成本，不利于企業(yè)的發(fā)展。

1 三重防沖缸工藝設(shè)計與安全控制

通常情況下，氟利昂機組都是自動控制的，其智能化水平較高，所以機組的安全性能十分重要，而機組的安全性能主要體現(xiàn)在三方面：防止斷電、防止斷水以及防止沖缸。

1.1 防止斷電

近些年企業(yè)用電增多，斷電事故時常發(fā)生。如果機組因斷電而停止運行，那么蒸發(fā)器中液體會匯集在一處或者留有較多的液體，在繼續(xù)供電后機組將自動工作，這種情況下極易發(fā)生沖缸事件。為了防止此類事故的產(chǎn)生，應(yīng)該采取斷電保護措施，確保在恢復(fù)供電之后電源不能自動接通，只能通過人為指令來使機組恢復(fù)工作。

1.2 防止斷水

一旦發(fā)生斷水，溫度和冷凝壓力就會提升，可能會導(dǎo)致電機因超負荷運轉(zhuǎn)而損壞，也可能會引起易熔塞熔化，進而造成制冷劑外泄。為了防止此類事故的發(fā)生，可以在供水管路中安裝流量或壓力控制器，如果水壓低于預(yù)設(shè)值，機組無法開機。

1.3 防止沖缸

注意排管型式以及排管布局，在設(shè)計排管型式時，要避免機組停止運行時液體匯集在一處，如果無法避免這一現(xiàn)象，可以利用混合排管，例如使用頂排管而不是墻排管來防止液體匯集；系統(tǒng)流程為先經(jīng)過墻管，在由頂管流入汽、液分離器與氟利昂機組，通過這樣的改進來降低沖缸的幾率。

在電氣控制設(shè)計時也應(yīng)考慮到?jīng)_缸的問題，溫度達到要求并且供液電磁閥關(guān)閉之后，機組會繼續(xù)運行，當(dāng)壓強降低到一定水平后，壓力控制器會發(fā)揮作用使機組停止運行。另外應(yīng)該正確調(diào)整壓力控制器，使其動作壓力符合要求，如果太低，容易從軸封不嚴部位抽入空氣；如果太高，機組會頻繁地進行開關(guān)機。

2 配機設(shè)計

機組和冷庫之間不一定完全匹配的，而目前國產(chǎn)氟機組種類較少，一般利用多臺小機組來解決機組和冷庫之間不匹配的問題。

一般情況下會依據(jù)冷庫熱負荷決定配機種類，但是對于小冷庫而言，其進出貨物并沒有規(guī)律，因此也難以確定其熱負荷。為此，可以假定以下幾個條件：肉類貯存為1～2個月，每日鮮貨入庫量最大值是庫容的3%～5%，溫度為-10℃～-15℃，如果冷庫較大，可以假定為-18℃，根據(jù)假定條件進行配機的選取。為了節(jié)約能源，小冷庫可以采取以下措施：如果油路未能平衡，不允許并聯(lián)運行多個機組，但是可以在機組之間設(shè)計供液、回汽過橋閥；機組運行正常則分打，維修故障時可以相互借打。

3 配管設(shè)計

蒸發(fā)排管的大小應(yīng)該依據(jù)冷庫負荷來確定，配管時應(yīng)該注意以下方面：

視通路負荷確定分液器中的出液管，盡量減少管路長度，防止二次節(jié)流的產(chǎn)生和過大壓降。

選用外平衡式熱力膨脹閥，其安裝位置盡量靠近蒸發(fā)器的入口，膨脹閥要留出20%左右的裕度。

多排管單路分液時，應(yīng)該設(shè)置分液器，并保證不同排管的型式、路數(shù)以及長度保持一致，防止結(jié)霜不一。如果是多型式排管多路供液，應(yīng)該盡量保證不同排管之間的阻力、長度相近，選取合適的回汽管徑與膨脹閥。

選取排管型式時，盡量保證機組停止運行時液體無法集中在一處，并且液體要能回注，在各個排管處設(shè)置回濁灣，頂管除外。確?；仄芘c間接管的管徑大小合適，管徑太小會有較大的阻力，管徑太大會影響回油速度。

確保通路長度合適，長度的理論計算值為100米以上，然而實際情況中60米～80米比較合適。

配管比應(yīng)該較高，也就是蒸發(fā)面積應(yīng)該較大，因為和氨相比，排管的傳熱系數(shù)較低（KF=0.75～0.85KNH3），因此蒸發(fā)面積：庫房面積應(yīng)該為1～1.8：1。

4 除霜工藝設(shè)計

停機除霜為除霜時經(jīng)常使用的方法之一，具體步驟為先停止壓縮機的運行，而這時冷風(fēng)機中的風(fēng)扇仍在運轉(zhuǎn)，利用溫度變化除去風(fēng)扇葉片表面的霜，但是這種方法有一定的局限性，其只能在庫溫超過3℃的地點使用，因此這種方法與電熱除霜法都在小型冷庫中得到了廣泛應(yīng)用。為了方便教學(xué)與技能培訓(xùn)，經(jīng)常在實訓(xùn)臺中使用兩種除霜方法，并通過開關(guān)進行兩種方法的轉(zhuǎn)化，通過除霜控制器對除霜周期進行控制。

5 電氣控制系統(tǒng)

5.1 啟用與停機控制

能對機組實現(xiàn)自動控制的基本原理為：冷凍機由壓力控制器進行控制，壓力控制器由供液電磁伐進行控制，供液電磁伐由溫度控制器進行控制。具體流程如下：

5.1.1 自動停機：溫度下降超過一定范圍后，溫度控制器使供液電磁伐關(guān)閉，然后回汽壓力降低并達到下限，壓力控制器使冷凍機與水電磁伐（沒有風(fēng)冷機組，下同）一同停止。

5.1.2 自動開機：溫度上升超過一定范圍后，溫度控制器使供液電磁伐開啟，然后回汽壓力上升并達到上限，壓力控制器使冷凍機與水電磁伐一同開啟。

5.1.3 反復(fù)開關(guān)：溫度下降造成停機之后，蒸發(fā)器中存液的蒸發(fā)與溫度回升導(dǎo)致回汽壓力逐漸增加，當(dāng)壓力達到上限時，壓力控制器會使冷凍機與水電磁伐一同開啟；回汽壓力降低至下限時，壓力控制器會使冷凍機與水電磁伐一同關(guān)閉，所以機組會反復(fù)開啟與關(guān)閉。但是如果壓力控制的上限值與下限值都比較合適，那么反復(fù)開關(guān)的次數(shù)會較少，時間也比較短。

5.1.4 事故導(dǎo)致開停機：當(dāng)操作失誤、斷水、冷卻水缺乏等情況下排汽壓力會有所增加，如果其超過12kg/cm2，壓力控制器就會使冷凍機與水電磁伐共同停止，從而確保運行的安全與穩(wěn)定。停機之后，壓力逐漸下降，當(dāng)其降低至9 kg/cm2，冷凍機與水電磁伐將共同開啟。

5.2 安全警報

應(yīng)在冷庫內(nèi)門幢上安置按鈕，冷庫外門幢上安置閃光蜂鳴器，當(dāng)員工無法出庫時，可以按下開關(guān)呼救，從而保證員工安全。

6 在排管系統(tǒng)中設(shè)計貯液器

通常是根據(jù)機組能力進行排管的選擇，但是排管中充液量往往超過機組的能力范圍，因此應(yīng)設(shè)置貯液器。貯液器的容積應(yīng)由充液值來確定，其安裝位置要比冷凝器的位置低，其進液口高度應(yīng)該與冷凝器的出液口高度相差約300mm。風(fēng)冷機組是將冷凝器與貯液器放于同一個平面，兩者之間不存在高度差，這種設(shè)計會影響冷凝面積，在具體使用時應(yīng)該對其進行改進，并根據(jù)需要配置貯液器。

7 保護控制

在緊急情況下，工作人員可以利用急停按鈕阻止裝置運行。另外，供電線路中安裝有漏電保護器、冷庫內(nèi)有蜂鳴器，這些設(shè)施真正實現(xiàn)了對操作人員的保護。

綜上所述，對氟利昂冷庫各個部分的工藝設(shè)計進行控制可以提升冷庫質(zhì)量，節(jié)約能源，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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