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制冷(lěng)技術的發展(zhǎn)水平是衡量(liàng)一個國家國(guo)民經濟和人(ren)民🌈生活水平(píng)的重要标志(zhi)。近年來随着(zhe)我國經濟的(de)快速☔發展和(he)人均生活水(shuǐ)平的不斷提(ti)高，制冷行業(yè)獲得了極其(qí)迅猛的發展(zhan)，但長期以來(lái)我國經濟增(zēng)長仍📐是以資(zi)源高消耗和(hé)犧牲環境爲(wèi)代價的粗放(fang)型經濟增長(zhǎng)模式。統計資(zi)料表明，我國(guó)現階段總能(néng)源利用✉️率㊙️僅(jin)達歐美日等(děng)發達國家上(shàng)世紀八十年(nian)代水平。制冷(leng)🛀🏻行業是國民(mín)經濟中大耗(hao)能行業之♉一(yi)，制冷設備的(de)能🏃🏻♂️耗在我國(guó)總耗能中的(de)比重還在逐(zhu)年上升。因此(cǐ)，制冷設備的(de)節能就成爲(wèi)了我
國節能(neng)工作中的重(zhòng)要一環，也成(chéng)爲我們制冷(leng)行業内重要(yào)的研究課題(ti)之一。
通過研(yan)究和生産實(shí)踐運用，我們(men)認爲：對工業(yè)冷水機進行(háng)科學合理的(de)設計與匹配(pei)組成，并通過(guò)對系統主要(yao)運行參數進(jin)行精心、正确(què)合理地的操(cāo)作控制，就能(neng)使其在最經(jīng)濟合理的工(gong)況條件下安(ān)全可靠地運(yun)行，同時達到(dào)産冷量最🏃♀️大(da)，耗功最省，運(yun)行效👄率最高(gao)的目的。
1.工業(yè)冷水機主要(yào)組成配件的(de)節能選型
1.1制(zhi)冷壓縮機的(de)選擇
1.1.1溫度範(fàn)圍
工業冷水(shuǐ)機設計中選(xuan)擇壓縮機，首(shǒu)先應考慮制(zhi)冷設備對🔴制(zhì)取溫度的要(yào)求，同時對用(yong)戶的用冷情(qing)況也應進行(háng)深入♍的調查(chá)了解，選擇适(shi)應溫度要求(qiu)的中高溫壓(ya)縮機或低溫(wen)壓縮機。在活(huo)塞式制冷壓(yā)縮機中，充分(fen)考慮了不同(tong)工況領🌈域電(dian)機功率與氣(qì)體流量的不(bu)同，相同排量(liàng)的中高溫壓(yā)縮機與低溫(wēn)壓縮機是分(fèn)别采用不同(tóng)電機與🙇🏻閥闆(pan)組合優化設(shè)計制造的。低(di)溫壓縮機是(shì)決不允許應(yīng)用于蒸發溫(wēn)度大于-5℃以上(shang)的場合，以避(bì)免壓縮機電(dian)機過載；反之(zhī)，在低溫領域(yù)若采用相同(tóng)排量的高溫(wen)壓縮機，往✔️往(wang)會🌈因爲電機(jī)效率下降、功(gōng)率因素
降低(dī)、閥闆餘隙影(ying)響等造成制(zhì)冷設備制冷(leng)量明顯減少(shao)📞、功耗⛹🏻♀️增大，也(ye)是很不經濟(ji)的。
1.1.2制冷量
制(zhì)冷量的大小(xiǎo)将直接關系(xì)到設備設計(jì)的一次性投(tóu)🧡資🚶♀️、占地面⛱️積(ji)、能量消耗和(hé)運行經濟效(xiào)果。通常制冷(lěng)量🏃的大小是(shi)根據用戶的(de)熱負荷而定(dìng)的。生産實🧑🏾🤝🧑🏼際(jì)中情況千差(chà)萬别，通常應(ying)綜合優化考(kao)慮一次性投(tóu)資與運行經(jing)濟效果。應當(dāng)注意到，不同(tong)㊙️用戶的用🐅冷(lěng)規律不同，各(gè)地的能源🍓價(jia)格不同，以及(jí)其它一些🈲因(yin)素，都将影響(xiǎng)設備的一次(cì)性投資與運(yun)行經濟效果(guǒ)所占的設計(jì)比✔️重。因此，設(shè)計人員一定(ding)要充分調查(chá)當地的實際(ji)情況，進行系(xi)統經濟性技(ji)術分析，做出(chū)全面經濟合(he)理的選🆚擇，切(qie)不可隻簡單(dān)地套用有關(guān)的公式數據(jù)來選擇确定(dìng)。設計選擇上(shang)🚩考慮不周👌，不(bú)僅會給設備(bèi)的操作維⛱️護(hu)造成困難、導(dǎo)緻效率降🐉低(dī)、能耗增大，而(ér)且可能造成(chéng)事故産生嚴(yan)重損失。
1.1.3能量(liàng)調節
通常壓(yā)縮機總是根(gēn)據系統最大(da)制冷量需求(qiu)來選定的🛀🏻。在(zài)生産實際中(zhong)，熱負荷是随(sui)着外界條件(jian)而經常變化(huà)的，這就🛀提出(chū)了對壓縮機(ji)應進行相應(ying)有效地調節(jie)😘，使其制冷量(liang)與外界熱負(fu)荷始終保持(chí)平衡💁，減少系(xì)統蒸發溫度(du)與壓力的波(bō)動，從而相應(yīng)減少被冷卻(que)對象🔞的溫度(du)波動。
對于單(dan)台壓縮機，最(zui)簡單的能量(liang)調節方式就(jiù)是間歇運行(hang)🔞，即當達到規(gui)定的溫度時(shi)，壓縮機停止(zhǐ)運轉；當溫度(du)升到規定上(shàng)限時，壓縮機(jī)又将重新起(qǐ)動運轉。顯然(rán)這種方♈法隻(zhī)用于小型壓(ya)縮機，因爲對(dui)于功率大于(yú)10kW的壓縮機，壓(yā)縮機電機的(de)頻繁啓🏃動會(huì)引起供電回(hui)路的電壓波(bo)動，影響其它(ta)設備的正常(cháng)工作🏃🏻♂️，同時壓(yā)縮機即使不(bú)很頻繁的多(duō)次重複啓動(dòng)也總會對壓(yā)縮機産生緻(zhi)命的損傷隐(yǐn)患。
通過生産(chan)運用實踐，我(wǒ)們逐步認識(shi)到雙機系統(tǒng)并♊聯型，即在(zai)同一設備中(zhōng)采用兩台壓(ya)縮機和兩套(tào)獨立制冷系(xì)統并聯替代(dai)單台大功率(lǜ)壓縮機和單(dān)一💛制冷系統(tong)，是實現制冷(leng)設備制冷量(liang)調節較爲合(he)理可靠的方(fāng)法，能保證制(zhi)冷設備在部(bu)分負荷下運(yun)行㊙️的高效率(lǜ)，實現節能運(yùn)行，這對較大(dà)冷量的系統(tong)尤爲有利。同(tong)時☂️系統中雙(shuang)機的逐台啓(qǐ)動，避免了對(dui)電網過大的(de)❓波動沖擊，綜(zōng)合提高了制(zhì)冷裝置運行(hang)的經🔞濟性、安(an)全性，而當某(mou)台壓縮機發(fā)生☀️故👅障時，還(hái)可以進行單(dan)台維修而系(xì)統仍然可以(yi)維持運行。
在(zai)工業冷水機(ji)設計中，确定(dìng)壓縮機配置(zhi)的台數應盡(jìn)量少，以簡化(hua)系統和便于(yú)操作管理。但(dàn)是生産實際(jì)中👄工業冷水(shui)機在部分負(fu)荷下運行的(de)時間，占有相(xiang)當大的比例(li)，因此，采用雙(shuāng)機并聯型系(xì)統對運行的(de)節能也就具(ju)有相當大的(de)優勢。當然，對(dui)制冷量需🔞求(qiu)較小的工業(yè)冷水機，是否(fǒu)選用兩台壓(ya)縮機系統，應(yīng)根據實際情(qíng)況全面衡量(liang)後再确定最(zuì)佳合理的設(shè)計選型方案(an)。
1.2換熱器的選(xuan)擇
1.2.1冷凝器
風(feng)冷翅片冷凝(ning)器，由于空氣(qì)的傳熱較差(cha)，其冷凝溫度(du)✉️常較❓高，使冷(leng)凝壓力升高(gāo)，制冷機效率(lü)降低，耗能增(zeng)加🔅。因此，其比(bi)較适用于🈲夏(xià)季室外溫度(dù)不太高地區(qū)，或冷凝壓力(li)較低的制冷(leng)劑。其最大的(de)優點是不需(xu)要冷卻水，使(shǐ)用方便。特别(bie)适宜于缺水(shui)地區或供水(shuǐ)困難地區使(shi)用。
自然界水(shui)溫一般較低(dī)，并且水的傳(chuán)熱性能優良(liang)，故🌍水冷冷凝(ning)🥰器🎯的冷凝溫(wen)度比較低，這(zhe)對壓縮機的(de)制👈冷能力和(he)❌運行的經濟(jì)性🏃🏻都比較有(yǒu)利，目前在工(gong)業♻️制冷系統(tong)中得到了廣(guǎng)泛應用🔱，爲節(jie)約✉️水資源，普(pu)遍采用冷卻(què)水塔裝置，使(shi)冷凝器的出(chu)水得到冷卻(què)降溫，以供水(shuǐ)冷⁉️冷凝器重(zhong)複循環使用(yòng)。
冷凝器換熱(rè)面積是設計(jì)選型中的另(lìng)一重要内容(róng)，設計中應充(chong)分考慮用戶(hu)在使用中維(wei)護管理意識(shi)水平普遍較(jiao)低的現狀，适(shi)當選擇較大(da)的冷凝面積(jī)還是比較經(jing)濟實用，機組(zu)制冷效率也(ye)㊙️較高。
綜上，各(ge)種冷凝器各(ge)有其優缺點(dian)。對于一定的(de)應用🤟場合💰，選(xuan)💁用不同冷凝(níng)器的直接後(hòu)果是冷凝溫(wēn)度與💞壓力不(bu)同，制冷機運(yùn)行的經濟性(xing)不同。但目前(qián)國内大多用(yong)戶在實際選(xuan)擇冷凝器時(shi)，往往對不同(tóng)冷凝器運行(háng)能🔞耗的差異(yì)影響考慮很(hen)少。實際上，冷(leng)凝器🧑🏽🤝🧑🏻的選擇(zé)對制⁉️冷裝置(zhì)能耗的影響(xiǎng)，必須引起我(wo)們的高度重(zhong)視！在設備的(de)設計中應❤️對(duì)采用不同冷(leng)凝器的不同(tóng)方♈案進行全(quan)面的技術經(jīng)濟分析，綜合(hé)考慮初期投(tou)資、安裝位置(zhi)環境、操作維(wei)護等各🐕方面(miàn)因素㊙️，然後選(xuan)擇最佳合理(lǐ)方案。
1.2.2蒸發器(qì)
在工業冷水(shui)機設計中，蒸(zheng)發器的選擇(zé)主要考慮蒸(zheng)發器👅類型🔱和(he)傳熱面積兩(liang)方面因素。近(jin)年來，對于換(huan)熱器的設計(jì)選型有一個(gè)一緻的傾向(xiàng)，即采用較小(xiao)的傳熱溫差(chà)，當傳熱量✨一(yī)定時，傳熱溫(wen)差減少就必(bì)須增大傳☁️熱(rè)面積，傳熱面(miàn)積增大就意(yì)味着增加投(tóu)👅資和減少運(yùn)行費用。随着(zhe)能源短缺矛(máo)盾的突出，世(shi)界各國都對(duì)節能提出了(le)更高的要求(qiú)，并采取了相(xiang)應的政策👌措(cuò)施，因🏃♀️此，适當(dang)增加投資，可(kě)以減少常年(nian)運行的能耗(hao)，達到節能的(de)目的，且随着(zhe)運✉️行費用的(de)上升，由于節(jie)能而增加✂️的(de)投資回收期(qi)也将逐🚶♀️漸縮(suo)短，最終得到(dào)較高的經濟(jì)♊效益。換熱器(qì)對運行費用(yong)的影響日益(yi)受到重視，闆(pan)式😍換熱器等(deng)各種新型高(gao)效換熱器正(zheng)在不斷被應(ying)用。
1.3節流裝置(zhi)的選擇
節流(liú)裝置的工作(zuò)特性，直接影(ying)響到制冷裝(zhuāng)置的制冷性(xing)能🌍，影響到裝(zhuāng)置運行的效(xiào)率和能耗水(shui)平。熱力膨脹(zhang)閥選擇不當(dang)，将🙇🏻造成蒸發(fā)器的蒸發面(mian)積利用率下(xià)降，制冷裝置(zhi)的效率降低(dī)，能耗增加等(deng)，甚至産生濕(shi)沖程對壓縮(suō)機産生緻命(ming)的損壞。
正确(que)地選擇調節(jiē)膨脹閥是制(zhì)冷裝置節能(néng)中的重要一(yi)環。熱力膨脹(zhàng)閥的容量是(shi)随工況而變(biàn)的，選擇容量(liang)時應根據✉️生(sheng)産👌廠家提供(gòng)的熱力膨脹(zhang)閥性能表進(jìn)行選擇，但必(bi)須注意，還應(ying)該全面考慮(lǜ)熱力膨👅脹閥(fa)的平衡方式(shi)，蒸發溫度、閥(fá)前後壓差和(hé)閥進口🐕液體(tǐ)溫度等因素(sù)對膨脹閥容(rong)量的影♉響進(jin)行修正，這樣(yang)才能保證熱(re)力膨脹閥與(yu)制冷裝置很(hěn)好地匹🌈配，使(shǐ)制冷裝置處(chu)于最佳😘的運(yun)行狀态，達到(dào)高效節能的(de)目的。
2.制冷系(xì)統主要運行(háng)參數的節能(néng)控制調節
在(zai)工業冷水機(ji)實際運行中(zhong)，我們認識到(dào)不僅應該把(bǎ)👣制冷系♋統調(diào)整到合理的(de)運行範圍，滿(mǎn)足制冷工藝(yì)的要求，維持(chi)其安全正常(chang)運行，而且還(hai)應該并可以(yǐ)進一步将制(zhi)冷系統調整(zheng)到最佳運📧行(hang)狀态，實現💁高(gāo)效節能的運(yùn)行目的，提高(gao)制冷設備運(yun)行的節能👉水(shui)平。
2.1蒸發溫度(dù)和蒸發壓力(li)
在工業冷水(shuǐ)機的設計中(zhōng)，提高蒸發溫(wen)度将使制冷(leng)系統🐅的壓縮(suo)比降低、功耗(hào)減少，這對節(jie)能是十分有(you)利的。但是蒸(zheng)發溫度取決(jue)于被冷卻對(dui)象，調整蒸發(fā)溫度必📞須以(yi)不🛀影響被💋冷(lěng)卻對象的制(zhì)冷工藝要求(qiú)爲前提。
從節(jie)能的角度來(lái)講，适當地提(ti)高蒸發溫度(du)是經濟合理(lǐ)☂️的，計算✌️表明(míng)當用-25℃的出液(ye)溫度代替-30℃出(chu)液溫度時，由(you)🎯于蒸發溫度(du)升高，将節約(yue)電能達9.8%。因此(cǐ)，對于對♉溫度(du)要求不高的(de)情況，可以适(shì)當地提高出(chu)液溫度，用于(yu)提高制效率(lǜ)并達到節能(néng)的效果。
2.2冷凝(níng)溫度和冷凝(ning)壓力
冷凝溫(wēn)度過高，将引(yin)起壓縮機排(pai)氣壓力過高(gāo)，排氣溫度升(shēng)✍️高，這✉️對壓縮(suō)機的安全運(yun)行十分不利(li)，容易造成事(shì)故♌；同時使制(zhì)💃冷裝置效率(lǜ)降低，能耗增(zeng)加。從節能角(jiao)度，在工業冷(leng)水機設計時(shí)應适當選取(qǔ)較低的冷凝(ning)溫度，即配置(zhì)較大的冷凝(ning)換熱面積，達(dá)到實㊙️際節能(neng)運行的目的(de)。
從操作調節(jiē)的角度，應控(kong)制制冷設備(bèi)在盡可能低(di)的冷凝溫☁️度(dù)下運行，以提(ti)高制冷效率(lǜ)，降低運行費(fèi)用。冷凝溫度(du)決🏃♂️定于冷卻(què)介質的溫度(du)、流量、流速、冷(lěng)凝面積、壓縮(suo)機的排氣❓量(liang)以及空氣濕(shī)度、油污、水垢(gòu)等影響冷凝(ning)器傳熱效率(lü)的各種因素(sù)。要使冷凝溫(wēn)🙇🏻度盡量低，主(zhǔ)要從兩方面(miàn)入手：一是保(bao)🤞持換熱面積(ji)的清潔，消除(chu)💜影響熱交換(huan)的因素，即及(ji)時除垢清洗(xi)；另一方面，就(jiu)是控制冷卻(que)介質的流量(liàng)、流速，保證冷(leng)卻介質均勻(yún)地流過換熱(rè)面積；還要特(te)别注意冷卻(que)水在冷凝器(qì)中分配的均(jun)勻性。在系統(tong)設備部分負(fu)荷下運行時(shi)，應特⁉️别注意(yi)同時對應控(kòng)制調節冷凝(ning)系統的水泵(beng)或風機負荷(he)，避免無效的(de)換熱功耗。因(yīn)爲制冷設備(bei)的總能耗包(bāo)括了壓縮機(ji)的能耗和換(huàn)🍉熱器水泵和(he)風機的能耗(hào)。
2.3液體過冷度(dù)和吸氣過熱(re)度
液态制冷(leng)劑節流後進(jin)入兩相濕蒸(zhēng)汽區，此時制(zhi)冷劑的幹🥵度(du)越小，其在蒸(zheng)發器中氣化(hua)時的吸熱量(liang)即制冷量越(yuè)大，循環的制(zhi)冷系數亦越(yue)高。在一定的(de)冷凝溫度、蒸(zhēng)發溫度下，采(cǎi)用使節流前(qian)制冷劑液體(ti)過冷的方法(fǎ)可達到減小(xiao)節流後制冷(leng)劑幹度的目(mu)的，提高制冷(leng)循環的制冷(leng)量。
通常情況(kuang)下，假定冷凝(ning)器出水溫度(du)比冷凝溫度(dù)低3~5K，冷卻水在(zai)‼️冷🧑🏾🤝🧑🏼凝器中的(de)溫升爲3~8K，因而(er)冷卻水的進(jin)口📐溫度比冷(leng)凝溫度低5~13K，這(zhè)就足以使制(zhì)冷劑出口溫(wen)度達到一定(dìng)的過冷度。在(zài)✊卧式殼☂️管冷(lěng)凝器中，如果(guo)冷🏃凝後的液(yè)體不立即💘從(cong)冷凝器的底(di)部排出，而是(shi)積存在冷凝(níng)器❗内部，這部(bu)分🏃🏻♂️液體将繼(jì)續㊙️把熱量傳(chuán)給🎯管内的冷(lěng)卻水🏃🏻♂️和周圍(wei)介質，排出時(shi)便可獲得一(yī)定過冷度。
過(guò)冷度的獲得(de)産生并不産(chan)生壓縮機耗(hao)功的增加，這(zhè)就意味着🈲過(guò)冷度必定導(dao)緻設備系統(tong)制冷系數的(de)增加，提高制(zhì)冷設備運行(háng)的經濟性。研(yan)究計算表明(míng)，在冷🐇凝溫度(du)40℃，蒸發溫度5℃工(gōng)況條件下，5K的(de)過冷度，會使(shi)R22制冷設備制(zhì)冷量增加4.27%，輸(shū)入功率無變(biàn)化，COP值提高4.27%。同(tong)時，一定的過(guò)冷度還有效(xiào)防止了液态(tài)制冷劑在從(cong)冷凝器到💁節(jie)流閥間的管(guǎn)道中發生部(bù)分氣👌化造成(chéng)制冷量下降(jiàng)和📐膨脹閥故(gù)障。
在低溫工(gōng)業冷水機設(she)備中，吸氣溫(wēn)度過低會使(shi)壓🆚縮機産🌐生(sheng)嚴重結霜，潤(run)滑條件惡化(hua)。在濕沖程下(xià)，壓縮機運行(háng)的容積效率(lü)大🏃🏻♂️幅降低，指(zhi)示效率、機械(xiè)效🔞率及電效(xiào)率均會有所(suǒ)減低，從而使(shi)壓縮機的COP值(zhi)會㊙️有更大幅(fú)度的下降。更(gèng)爲甚者，濕沖(chòng)程極💘易産生(sheng)液擊對壓縮(suō)機産生緻命(mìng)的機械損傷(shāng)。适當合理的(de)吸氣過熱度(du)，可以保證制(zhì)冷設備更爲(wèi)安全可靠、高(gao)效⚽節能地經(jīng)濟運行。
除此(cǐ)之外，充分利(lì)用晝夜溫差(cha)引起的夜間(jiān)熱負荷🙇♀️降低(di)🔱，冷凝❤️溫度降(jiàng)低及夜間低(di)谷電網，盡可(ke)能使制🥰冷設(she)備在夜間運(yun)行；在制冷環(huan)境中優化設(she)計均勻的氣(qì)流組織；采用(yong)多級分段制(zhi)冷工藝使工(gong)業冷水機在(zai)各個🥵時段中(zhong)采用不同的(de)運行參數，降(jiang)低傳熱溫差(chà)，利用連續變(biàn)溫調節時制(zhì)冷系數大的(de)原理，以不增(zēng)加投資實現(xiàn)實際制冷凍(dong)結過程的節(jie)能🌈也都具有(you)較爲明顯的(de)經濟效益。
綜(zōng)上所述，随着(zhe)能源問題的(de)日益突出，對(duì)節約能源提(ti)🌈出了🏃♀️更高的(de)要求，世界各(gè)國都相應制(zhi)定了新的⭐能(néng)源經濟政策(ce)措施，我國政(zhèng)府也已在政(zhèng)府工作報告(gào)中制☂️定了單(dān)位GDP能耗降低(di) 20%的能源控制(zhì)目标。因此，總(zǒng)體上講，在制(zhì)冷設💃備的設(she)計施工中，适(shi)當增加初期(qi)一次性投資(zi)，以降低制冷(leng)設備運行🌏的(de)能耗，達到☁️高(gāo)效節能的♋目(mù)的，降低設備(bèi)運行費用，是(shi)應當采用的(de)設計思想。随(suí)着能源價格(gé)緻使設🛀🏻備運(yùn)行費用的上(shàng)升，由于節能(neng)使增💚加的初(chū)期投資回收(shōu)期逐漸縮🧑🏾🤝🧑🏼短(duan)，可獲得較高(gāo)的綜合經濟(jì)效益。
參 考 文(wén) 獻
〔1〕吳業正，韓(han)寶琦. 制冷原(yuan)理與設備（第(dì)2版）. 陝西：西安(ān)交🌈通☂️大☁️學出(chū)版社，1997
〔2〕盧士勳(xun) 周祖毅. 實用(yong)制冷與空調(diào)工程手冊. 北(běi)京：機械🌈工業(yè)👣出版社，2001
〔3〕逯紅(hóng)傑. 制冷技術(shu). 北京：機械工(gōng)業出版社，2009
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