螺杆式冷水机组性能对比.pdf

25【材料与设备】Aug.Chlor-AlkaliIndustry20232023年8 月Vol.59,No.8碱业氯第8 期第5 9 卷螺杆式冷水机组性能对比王彪*，侯杰（河北冀衡化学股份有限公司，河北衡水0 5 30 0 0）【关键词螺杆式冷水机组；压缩机；蒸发器；冷凝器；制冷剂；载冷剂；性能【摘要】介绍了螺杆式冷水机组中不同类型的主要设备、制冷剂和载冷剂的特点及性能，为冷水机组选型和使用提供依据。中图分类号 TQ114.15文献标志码 B文章编号】10 0 8-133X(2023)08-0025-03Performance comparison of screw chillersWANG Biao,HOU Jie(Hebei Jiheng Chemical Co.,Ltd.,Hengshui 053000,China)Key words:screw chiller;compress;evaporator;condenser;refrigerant;refrigerating medium;performanceAbstract:In order to provide a basis for the selection and use of chillers,the characteristics andperformanceof different types of main equipment,refrigerants,and refrigerating medium for screw chillerswereintroduced.螺杆式冷水机组主要由螺旋压缩机、油分离器、蒸发器、冷凝器等组成，通过使用不同的制冷剂及载冷剂达到制冷效果。1制冷剂氟利昂R22、R 134a 和氨是常见的制冷剂。制冷工质在制冷系统的蒸发过程中被蒸发，在制冷系统的冷凝器中被冷却并释放。利用制冷剂液相与气相的变换来传递热量。1.1氨氨无色，有强烈的刺激性臭味，具有获取容易、价格便宜、单位制冷量大等优点。氨作为制冷剂的缺点也很突出：氨溶液接触到皮肤可能导致冻伤；氨水对润滑油的作用不大，但会引起铜及铜合金的腐蚀，因此，蒸发器不能使用铜制或铜制合金钢；氨气达到一定浓度可引起爆炸，机房内须设置检测报警装置，质量浓度不得超过0.0 2 mg/L。1.2氟利昂氟利昂无毒、无味、透明、不燃、不爆，化学性质稳定，适用于中高、中、低温度的冷水机。氟利昂主要有3类,分别是氯氟烃、氢氯氟烃和氢氟烃。其中，最常用的是R12、R 5 0 2，这类产品会对臭氧层造成破坏，被禁止使用。R22和R134a被认为是最重要的用于氯氟烃的过渡代用品。R22是目前广泛使用的制冷剂。R22在使用过程中具有不易燃、不易爆等特点，在使用中比氨气更安全、更稳定。在较低的温度下，它的单位体积的制冷能力和饱和压力都比氨气高。R134a作为一种不损害大气臭氧层的新型制冷剂，近年来被广泛推广为环境友好型制冷剂，但会引起温室效应。氟利昂几乎不溶于水。当制冷机中出现水汽时，水汽会随着氟利昂蒸气被压缩到冷凝器中，在冷【作者简介王彪（198 6 一），男，工程师，毕业于河北科技大学化学工程与工艺专业，现任河北冀衡化学股份有限公司水产业部副主任。收稿日期 2 0 2 3-0 6-0 5262023年碱氯业材料与设备凝器中,水会以水滴的形式与氟利昂液体混合，由于低温水在膨胀阀处凝结成冰,堵塞阀门,导致制冷机无法正常工作；湿气也会引起氟利昂水解生成酸液，在制冷机中形成“镀铜”。氟利昂和冷冻机油易相互溶解，氟利昂在冷冻机油中的溶解度会因为温度的差异而发生变化，温度越低,氟利昂在冷冻机油中的溶解度就越大。因此,在冷水机组中的油箱里都配有加热器,以预防氟利昂溶解。2载冷剂载冷剂以液态在蒸发器和用冷场所之间循环，通过显热传输冷量。载冷剂通常是液态的，在传送热量过程中一般不发生相变。但也有些载冷剂为气体，或者液固混合物，如二元冰等。水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液等都是载冷剂。2.1水水无毒害、无腐蚀、安全可靠，流动传热性较好。但其凝固点为0，故只适用于工作温度在0 以上的高温载冷场合。在0 以上的人工冷却过程和空调装置中，水是最佳的载冷剂。2.2盐水氯化钠、氯化钙及氯化镁盐水溶液都可作为载冷剂。在不同浓度的氯化钠溶液中，其结晶温度较低，在2 3.1%的氯化钠溶液中，其凝固点为2 1.2;2 9.9%的氯化钙溶液的凝固点是-5 5。在进行选择时，要以溶液的凝结温度比制冷机的蒸发温度低5 左右为标准。氯化钙和氯化钠价格较低，但对设备、管道的腐蚀很大。2.3丙二醇和乙二醇丙二醇和乙二醇性质稳定，与水混溶,其水溶液具有腐蚀性。在不同浓度下，溶液的凝固温度也不同。虽然乙二醇或丙二醇溶液的凝固点低，可达-50，但由于低温下溶液的黏度上升非常迅速，因此，一般具有工业应用价值的温度为2 0 以上。其水溶液也具有腐蚀性。3冷冻机油我国目前冷冻机油规格是按照中国石油化工集团有限公司发布的标准生产的，该标准规定：在40时，根据产品流动黏度，分为5 个级别，即N15、N22、N32、N46 和N68。实际生产中，一般R22压缩机选用N46（2 5 号），氨压缩机选用N22（13号）或N46(25 号)。4螺杆式冷水机组螺杆式冷水机组主要设备包括螺杆式压缩机、油分离器、冷凝器和蒸发器。4.1压缩机4.1.1开启式压缩机开启式压缩机由一个耦合装置与电动机相连，使压缩机与电动机相对分开。用轴封封住制冷剂和润滑油泄漏的通道。轴封是运动部件，易于磨损而产生泄漏，须定期检查更换；且定期添加大量润滑油和制冷剂：加大了维修和运行费用。压缩机一般不超过2 年就会出现泄漏，而且会越来越频繁。电动机高速旋转和冷却风扇形成的气流，导致噪声污染。须配外置电动机驱动油泵等复杂部件，系统占地面积大，增加能耗，效率低。开启式电动机热量直接散发到机房，须配备空调制冷，以避免电动机工况恶劣。4.1.2半封闭式压缩机半封闭式压缩机采用法兰密封，电动机与压缩机为一体，噪声低、振动小，无氟利昂和润滑油的泄漏等问题。由于系统采用压差式供油方式，无需配外置电动机驱动油泵，提高了运行的能效比，也避免了油泵故障而引起的设备故障。配备低压吸气侧喷液装置（冷却电动机）和油冷却系统，压缩机工作温度低，寿命长。压缩机的设计寿命为10 万小时以上，适应2 4h连续运转，无易损件。在使用期间，除日常的维护保养，不需要进行大的维修。半封闭式压缩机目前是技术最成熟、应用最广泛的压缩机。4.1.3全封闭式压缩机全封闭式压缩机的优点：电动机和压缩机被密封在同一容器中，噪声小，能有效防止泄漏；采用立式结构，压缩机占地面积小。其缺点是：高压排气冷却，电动机在排气口，工作环境恶劣，易损坏；机体所有部件装在焊接的外壳中，无法拆开维修，如有任何故障，均须更换整个压缩机。全封闭式压缩机不是市场主流产品，仅个别厂家生产，不利于成本控制4.2冷凝器4.2.1蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器是通过在一部分水被蒸发的时候，对制冷剂气体中的热量进行吸收来完成对制冷剂的冷凝，蒸发式冷凝器包括冷凝管组、淋水装置、272S22编辑：董红果王彪等人机组性能对比第8 期材料与设备挡水栅、集水盘、循环水泵及风机等。它具有体积小、单位制冷容量小、节能效果显著、操作压力小等优点。在循环水用量方面，蒸发式冷凝器比水冷式冷凝器节省了5 0%以上，而在实际运行中，蒸发式的循环水用量仅为水冷式的15%。与传统的水冷却方式相比，蒸发式冷凝器的造价要低得多。蒸发式冷凝器的缺点是：冷凝盘管暴露于空气中,易腐蚀,管外容易结垢,且维修困难。4.2.2水冷式冷凝器与蒸发式冷凝器相比，水冷式冷凝器具有更高的制冷效率，而且结构更紧凑。与蒸发式冷凝器相比，该装置的制造和操作费用较低。在使用水冷系统时，如果水的质量不好，则会在冷却器内形成水垢，从而影响换热效率，浪费能源。另外，寒冷地区配置水冷式冷凝器，如果停止使用，应按照规定将冷凝器和冷却塔内的水排出，防止设备及管道冻裂。4.2.3风冷式冷凝器风冷式冷凝器工作稳定，易于操作和维修。但其体积、质量比较大，成本略高于水冷式冷凝器，运行时，系统压力高。，风冷式冷凝器适用于水资源缺乏地区，或中小型制冷机组。4.3蒸发器4.3.1干式蒸发器干式蒸发器运行时，制冷剂流经管道内部（管程），而冷却水在管道外部（壳程）于管道束间流动，存在着温度梯度大、传热效果差的问题。蒸发器清洗极为不便，随着运行时间的延长，效率衰减明显；换热管铜管较薄，易泄漏。干式蒸发器技术含量低，能耗较高，随着技术的发展和工业用户对节能需求的提高，已逐渐被淘汰。4.3.2满液式蒸发器满液式蒸发器的冷水流经管程，制冷剂全部浸人壳程，吸收热量后再从传热管外部汽化，效率高于干式蒸发器；由于氟利昂汽化形成的气泡易于集聚在换热管的表面，导致换热效率下降；当蒸发器液位较低时,与氟利昂混合在蒸发器液位中的冷冻油不易回流至压缩机，造成漏油，导致压缩机损坏。特别是对于多机头机组，燃油回流的问题更为突出。若将蒸发器液位升高，则会使空气中的冷媒以液体的方式流入压缩机中，造成液位的压缩，也会导致压缩机损坏。全液式蒸发器冷介质充填率高，局部工况适应能力较弱，不适合在需要精密调节的行业中应用。4.3.3喷淋（降膜）式蒸发器喷淋式蒸发器的冷却水流经传热管，在蒸发器的上部设置有一个分配器，将制冷剂均匀分布并喷射到蒸发器的有效传热管（厚度为1.1mm）中,并经传热管汽化；良好的传热性，可增加34的沸点，有效增加单位制冷容量，降低氟利昂的加人量，比全液式蒸发单元降低2 0%；该装置具有优异的回油特性,在喷淋蒸发时,液体制冷剂和系统循环的润滑油会聚集在蒸发器的下方，制冷剂继续汽化，而机油却会滞留在蒸发器的下方,因此,该装置中油的密度远高于满液式蒸发器，因此，该装置具有良好的回油特性，可以很好地利用压力差进行回油，喷淋式蒸发系统具有高效传热、稳定回流油和易于清洁等特点，是当前国际上最好的换热器类型5结语通过对螺杆式冷水机组主设备以及制冷荆（R 2 2,R 134a）和载冷剂（水、盐水、乙二醇等）的介绍，分析对螺杆式冷水机组性能的影响，为实际冷水机组选型和使用提供依据。参考文献1闰永兵，宋文戈，吴冬果.管壳式冷凝器与蒸发式冷凝器的能耗及经济性分析J.小氮肥，42（8）：2 2-2 3.三友化工拟投建烧碱等项目唐山三友化工股份有限公司于2 0 2 3年7 月19日晚公告，公司全资子公司唐山三友精细化工有限公司拟依托唐山曹妃甸大港口、国家石化基地等优势，在曹妃甸工业区化学工业园区投资建设烧碱等项目。该项目总投资19.6 2 亿元，主要新建4万Va氯化亚、5 万Va氯乙酸、9.8 万Va烧碱项目生产装置，与生产装置配套的全部辅助设施及公用工程设施等。在曹妃甸区建设烧碱项目，强化氢气资源综合利用，推进石油化工、煤化工、盐化工“三化”融合发展是三友化工加快推进“三链一群”产业布局、加快发展精细化工产业链布局的重大举措。氯化亚砜、氯乙酸属公司氯碱产业下游产品，可发挥自身化工产业基础优势，将主业向高端延伸发展。http:/