复叠制冷机组设计的问题VIP免费

R404A/R23复叠制冷机组设计中的几个关键问题Ξ王智明季红莉张术学(大连冰山集团)摘要以R404A和R23为制冷剂的复叠制冷机组,不但满足了制取-80℃的低温要求,还具有环保的优点。对复叠机组设计中涉及到的几个关键问题及其解决方法进行了分析和阐述。关键词R404A/R23低温复叠制冷设计SomekeyproblemsofdesignofR404A/R23cascaderefrigerationunitWangZhimingJiHongliZhangShuxue(DalianBingshanGroup)ABSTRACTThecascaderefrigerationunitusingR404A/R23asrefrigerantcanachievelowtemperature,-80℃,andhastheadvantageofenvironmentalprotection.Analysesandex2poundssomekeyproblemsofthedesignofthecascaderefrigerationunit.KEYWORDSR404A/R23;lowtemperature;cascaderefrigeration;design随着制药业和化工业的蓬勃发展以及日益严格的汽油挥发气体排放标准的出台,-70℃以下深冷机组的需求量越来越大。因此,为适应市场需求,笔者研发了R404A/R23低温复叠制冷机组。早在1997年,美国的EDWARDS公司出产的深冷油气回收系统就有400余台低温复叠制冷机组在全世界运转,每台机组价格几十万美元。近年来,其价格虽有下降,但对国内的消费者而言,还是很昂贵。国内的上海一冷、沈阳冷冻机和北京天利等公司均有低温复叠产品,尤其天利公司在低温领域可谓表现不凡,其主打产品就是低温冷冻、冷藏,可以生产-60～-125℃低温和超低温设备。目前,国内-60℃以下低温设备的供应大都来自天利公司。下表列出几家同类产品的比较情况。表1国内几种复叠机组情况厂家北京天利上海一冷开利上海希普冷冻机有限公司大连冰山集团型号Procool2P15FD23BFDB211FDF210制冷剂R22/R13R22/R13R22/R13R404A/R23蒸发温度/℃-75-84-80-85压缩机活塞式活塞式活塞式活塞式制冷量/kW17.5261110电机功率/kW29.4×255×230×218+16蒸发器类型板式换热器管壳式换热器管壳式换热器板式换热器1复叠制冷机组复叠式制冷机组通常由两个部分(也可由三个部分)组成,分别称为高温部分及低温部分。高温部分使用中温制冷剂,低温部分使用低温制冷剂,而每一部分都是一个完整的单级或双级压缩制冷系统。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低第6卷第2期2006年4月制冷与空调REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING55258Ξ收稿日期:2005211209通讯作者:王智明,E2mail:wangzhiming@bingshan.com温部分系统中制冷剂冷凝,而只有低温部分系统的制冷剂在蒸发时才制取冷量。高温部分和低温部分用一个冷凝蒸发器联系起来,它既是高温部分的蒸发器,又是低温部分的冷凝器[1]。图1复叠式制冷循环系统原理图低温部分:A.压缩机;D.冷凝器;G.节流阀;E.蒸发器高温部分:B.压缩机;C.冷凝器;D.蒸发器;F.节流阀1.1制冷剂选择当前,低温复叠制冷机组大都以R22/R13为制冷剂。为满足环保要求,本设计采用R404A/R23作制冷剂。其中,R404A由R125(标准沸点-49℃)、R143a(标准沸点-47.2℃)和R134a(标准沸点-26.1℃)按质量分数44∶52∶4混合而成,具有与R22(标准沸点-40.8℃)较为相近的热物理性质,标准沸点为-46.6℃,ODP和CLP值为零,无毒,安全性高,GWP值为4540。有试验表明:以R404A为制冷剂的制冷机组与以R22为制冷剂的同一机组相比较,其制冷量会稍微增大但其消耗功率会增大更多,综合来看其COP比R22机组要小一些,这是不利的一方面[223];R23标准沸点-82.1℃,ODP和CLP为零,无毒,安全性高,GWP稍高,约为14800[4]。1.2机组主要性能指标R404A高温部分:蒸发温度te=-38℃,蒸发压力Pe=1.454bar,采用回热器,吸气过热度为15℃;冷凝温度tc=40℃,冷凝压力Pc=18.157bar,过冷度5℃;压缩机消耗功率Ng=11.47kW。R23低温部分:蒸发温度te=-85℃,蒸发压力Pe=0.851bar,吸气过热度为30℃;压缩机排气被水冷换热器冷却降温至40℃,中间温度tm=-33℃,对应压力Pm=9.138bar;制冷量Q0=10kW;冷图2设计系统流程图·65·制冷与空调第6卷凝蒸发器热负荷Qc=13kW;电机消耗功率Nd=6.27kW。总功率(kW):N=Nd+Ng=17.74性能系数:COP=Q0/N=0.56。2系统设计关键点2.1相关热力计算复叠式制冷循环的热力计算可分别对高温部分及低温部分单独进行计算。计算中令高温部分的制冷量等于低温部分的冷凝热负荷加上冷损。计算方法与单级或两级压缩...