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减少注氨量的氨制冷系统气液分离设备的新设计
2012-04-01 09:56:28  作者:李敏 戴午子 李湛  来源:制冷技术  

  0 前言

  氨是一种价廉易得、热力性质优良的中温中压制冷工质。氨制冷系统在绝大多数食品冷冻加工厂得到了广泛的应用,因为氨的ODP值和GWP值均为0,具有取代其它工质并不断扩大应用场合的趋势。氨具有一定的毒性、刺激性气味、可燃性和易爆,在人口密集的地区,用氨系统对人和环境具有潜在的危险,但很多食品加工厂是为生活提供保障的,不可能离人群太远。一直以来,限制氨制冷技术发展的因素主要来自安全和成本两个方面。要促进氨制冷技术的发展,必须避免氨的泄漏,减少氨的充注量,提高系统的制冷性能,降低运行成本。在氨制冷系统研发设计时首先考虑的是安全性,系统中的氨充灌量与其发生危险的可能性密切相关,用氨量降低,安全性相应的得到保证。在减少注氨量的研究中,国内外同行做了许多有益的工作,使用板式换热器可以使制冷剂的充注量大幅度减少,其它制冷系统部件的改善和实施使系统注氨量大大减小。Bjorn Palm 分析了减少制冷系统制冷剂充注量的其它方法,如采用微通道换热器 和紧凑式换热器等。另外,采用直接膨胀供液和与氨互溶的润滑油简化的大型氨制冷系统也会因系统的简化,用氨量大大降低,安全性相应得到进一步的保证。采用氨与其它工质的复叠制冷技术及问接制冷技术均可以减少系统的注氨量,且在国外已得到应用。

  在大型氨制冷系统中为了系统能正常、安全、有效的工作,还配备有许多辅助设备,如重力供系统中配有氨液分离器,氨泵供液系统中配有低压循环贮液桶,这些设备在系统中不仅参与有效供液,而且能对系统回汽进行气液分离,保证压缩机安全运行中起着直接的作用。但由于氨泵或重力供液系统供液的要求,一直以来,这两大设备都按常规设计和选配,在系中设备体积相对较大,无形中使系统的注氨量增加许多,其实也增加了安全的隐患,目前,基本没有在对以减少注氨量为目的的有关这两类设备的设计和改进方面的报道,虽然也有关于氨液分离器改进方面的报道 ,但不是以减少注氨量为目的。本文正是介绍一种此类设备的新设计,新设计的装置既能使装置在系统中正常供液运行,又能进行气液分离,但其体积大大减小,可以大大减少设备的注氨量,从而减少整个系统的氨的充注量,提高系统的安全指数。

  1 低压循环贮液桶和氨液分离器的工作原理及常规设计

  通常情况下,氨制冷装置供液的形式有三种:直接膨胀供液(包括手动和自动两种)、重力供液和泵供液系统。直接膨胀供液系统因为使用的局限只在小型装置中使用,在大型制系统中基本上采用泵供液和重力供液,泵供液系统中一个比较重要的设备是低压循环贮液桶,重力供液系统中一个比较重要的设备是氨液分离器。

  (1)低压循环贮液桶的常规设计和工作要求

  氨泵供液系统是利用氨泵将低压循环贮液桶内经过节流的低温液体,以数倍于蒸发时的流量,直接输送到冷库各蒸发器中去,在蒸发器中一部分制冷剂液体蒸发气化,多余的液体随同气体回至低压循环桶,在桶的上部经气液分离后,气体被制冷机吸走,留在桶内的液体连同从高压贮液桶补充来的液体,又由氨泵送至蒸发器进行循环。

图1 上进下出氨泵供液系统的原理及管道连接示意图

[附件:减少注氨量的氨制冷系统气液分离设备的新设计]

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