氨制冷的工作原理
制冷是指用機械方法,從一個有限的空間取出熱量,使該處的溫度降低到所要求的程度,這個 過程是靠熱傳遞來完成的。制冷技術(shù)是一項工藝極其復(fù)雜,具有一定危險性的工作,它涉及機械學(xué)、 材料學(xué)、熱力學(xué)、電工學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識,制冷系統(tǒng)中的氨氣,是一種易燃、易爆、有毒、 使人窒息的氣體,具有較大的危險性。所以要求制冷操作人員必須熟悉所屬冷庫設(shè)備的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、 性能、特點、分布情況、運行原理,掌握安全操作技術(shù),并具備查患排險能力,這樣才能勝任制冷運 行工作。下面就氨制冷設(shè)備的構(gòu)造及其制冷工作原理談?wù)勛约捍譁\的理解和看法。
一、制冷劑氨的物理、化學(xué)性質(zhì):
氨氣是一種無色、有強烈刺激臭味的有毒氣體。氨的分子是(NH3),PH 值為 13,呈強堿性。 氨能刺激人的眼睛和呼吸器官,引起流淚、劇烈咳嗽,使呼吸道粘膜充血發(fā)炎,氨液濺到皮膚上還會 引起冷灼傷的傷害。當(dāng)空氣中氨氣容積濃度達到 0.5~0.6%時,人在其中停留半小時就會中毒,當(dāng)空氣 中氨氣容積達到 16~25%遇到明火可引起爆炸。氨在常溫下不易燃燒,但加熱至 530 0C,則分解為氮 和氫氣,氫與空氣中的氧混合發(fā)生爆炸。氨在常溫下是氣態(tài),當(dāng)溫度降至-33.4 0C 以下時變?yōu)橐簯B(tài), 降到-1830C 時則變成固態(tài)。
氨具有良好的熱力學(xué)性質(zhì),制造容易,價廉易得,是一種適用于大中型制冷機的中溫制冷劑,適用溫度范圍為-650C—100C 之間。氨的臨界溫度較高、汽化潛熱大,單位容積制冷量大,導(dǎo)熱系數(shù)大, 節(jié)流損失小。氨易溶于水,在 0 0C 時每升水能溶解 1300 升氨氣,同時放出大量熔解熱。所以,根據(jù) 氨制冷的危險性,冷庫必須配備滅火器材、防毒面具、防化服和一些急救藥品,操作員必須熟練掌握 補救技能。
二、制冷系統(tǒng)的制冷工作原理:
察爾森水庫冷庫屬蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。它主要由壓縮機、冷凝器、儲氨器、油分離器、節(jié)流閥、 氨液分離器、蒸發(fā)器、中間冷卻器、緊急泄氨器、集油器、各種閥門、壓力表和高低壓管道組成 。 其中,制冷系統(tǒng)中的壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器(冷庫排管)是四個最基本部件。它們之間用 管道依次連接,形成一個封閉的系統(tǒng),制冷劑氨在系統(tǒng)中不斷循環(huán)流動,發(fā)生狀態(tài)變化,與外界進行 熱量交換,其工作過程是:液態(tài)氨在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物的熱量之后,汽化成低壓低溫的氨氣,被 壓縮機吸入,壓縮成高壓高溫的氨氣后排入冷凝器,在冷凝器中被冷卻水降溫放熱冷凝為高壓氨液, 經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低溫低壓的氨液,再次進入蒸發(fā)器吸熱氣化,達到循環(huán)制冷的目的。這樣,氨在系統(tǒng) 中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。
在實際的制冷系統(tǒng)中,完成一次制冷循環(huán),制冷劑需要通過上述四大件外,還通過許多輔助設(shè) 備,這些設(shè)備是為了提高運行的經(jīng)濟性、可靠性和安全性而設(shè)置的。以雙級壓縮機制冷系統(tǒng)為例,完 成一次制冷循環(huán),氨必須依次通過低級氨壓機、一級油分離器、中間冷卻器、高級氨壓機、二級油分 離器、冷凝器、儲氨器、節(jié)流閥、氨液分離器、調(diào)節(jié)站、蒸發(fā)器、再回到低級氨壓縮機,這樣才完成 一次循環(huán),實際制冷工藝流程是較為復(fù)雜的。
制冷學(xué)原理是一個能量轉(zhuǎn)化過程。即電能轉(zhuǎn)化機械能,機械能轉(zhuǎn)化為熱能,熱能又通過氨的作 用進行冷熱交換,完成制冷的過程。
三、活塞式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理:
活塞式壓縮機是目前廣泛應(yīng)用于大中型冷庫的制冷機型。我局安裝的就是一臺 6AW10 型單級氨 壓縮機和一臺 8ASJ10 型雙級氨壓縮機,均由大連冷凍機廠生產(chǎn)的?;钊綁嚎s機主要由機體、曲軸、 連桿、活塞、進排氣閥組、安全閥、能量調(diào)節(jié)機構(gòu)、潤滑系統(tǒng)和直連式電動機配裝而成的。6AW10 型 壓縮機的總體結(jié)構(gòu)是:“6”表示壓縮機有 6 個缸(3 個排氣缸、3 個吸氣缸),“A”表示以氨做制冷劑,“W”表示汽缸排列的樣式如同字母 W 型,“10”表示汽缸直徑為 10 厘米。該機活塞行程為 100 毫米,轉(zhuǎn)數(shù) 960 轉(zhuǎn)/分,標準制冷量為 2900000 千焦/小時,電動機功率為 37 千瓦/小時,該機能將庫 溫降至-300C。
8ASJ10 型壓縮機的總體結(jié)構(gòu)是:“8”表示壓縮機為 8 個缸,“A”表示以氨做制冷劑,
“S”表示汽缸排列的樣式如同字母 S 型,“J”表示單機兩極,即在一臺機體上設(shè)有低壓級和 高壓級,兩次壓縮制冷。其中 6 個缸(3 個低壓吸汽缸、3 個低壓排汽缸)為低壓級,2 個缸(1 個高 壓吸汽缸、1 個高壓排汽缸)為高壓級,該機分設(shè)高壓腔和低壓腔兩次分別做工制冷的目的是:分割 高低壓缸壓力差,做梯級壓縮制冷,以取得較低的溫度,該機能將庫溫降至-450C,標準制冷量為 1100000 千焦/小時,電動機功率為 31 千瓦/小時。
活塞式制冷壓縮機的工作原理是靠電動機的轉(zhuǎn)動,來傳動直連式曲軸,帶動連桿、活塞和汽閥 系統(tǒng),在曲軸箱汽缸中作上下往復(fù)運動,來完成吸汽、壓縮、排汽三個過程使低壓氨氣轉(zhuǎn)化為高壓氨 氣,排至冷凝器中,強迫氨氣體分子在高壓作用下在容器內(nèi)聚集,形成液態(tài)氨。
在制冷系統(tǒng)中,壓縮機是系統(tǒng)的心臟,它不斷的吸回和輸出制冷劑,起著主導(dǎo)和中樞的作用。 一旦壓縮機在運轉(zhuǎn)中發(fā)生故障而停止工作,則整個制冷系統(tǒng)工作就會隨之而中斷。
綜上所述,熟練制冷設(shè)備的構(gòu)造及其制冷工作原理是做好制冷工作的基礎(chǔ)。必須認真執(zhí)行操作規(guī)程作到一絲不茍精益求精,作為一名制冷工作人員,首先掌握制冷先進技術(shù),提高專業(yè)技能,具備 較強的事業(yè)心和責(zé)任感,增強職業(yè)道德,開拓創(chuàng)新,與時俱進,安全、低耗、高效的搞好冷庫運行。
工藝過程:制冷過程是在氨壓縮機、冷卻器、調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器等組成的循環(huán) 密閉系統(tǒng)中進行,氨液通過調(diào)節(jié)閥降低壓力進人蒸發(fā)器后,吸收被冷卻介質(zhì) 的熱量而蒸發(fā),使介質(zhì)溫度降低,達到制冷的目的;蒸發(fā)的氨氣被壓縮機吸 回,經(jīng)壓縮排人冷卻器,使氨氣降溫凝為氨液,然后,通過調(diào)節(jié)閥再進人蒸 發(fā)器蒸發(fā),如此反復(fù)循環(huán)達到制冷的目的。
