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    氨制冷系统与氟制冷系统比较

    作者: 来源: 日期:2018-11-12 10:49:49 人气:297
     ㈠制冷剂
    氨和氟(针对R22)都是中温制冷剂,在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量相差不大,但为提高制冷量,制冷剂在节流以前一般均需要过冷,实验表明,当冷凝温度tk=30℃, 蒸发温度to=-15℃时,每过冷1℃制冷系数R22增加0.85%,而R717为0.46%.
    氨对人体有毒,氨蒸气无色,具有强烈的刺激性臭味。一旦泄漏将污染空气、食品,并刺激人的眼睛、呼吸器官。氨液接触皮肤会引起“冻伤”。如果空气中氨的容积浓度达到0.5~0.6%时,人在其中停留半个小时即可中毒,浓度达到11~14%时即可点燃,当浓度达到16~25%会引起爆炸(系统中氨所分离的游离氢积累到一定的程度,遇空气引起强烈爆炸),江浙和福建等地曾多次发生氨压缩机或制冷系统爆炸事故,导致设备毁坏和人员伤亡的惨重损失。而且,我国已明确规定在人口稠密的场合,不能使用易燃、易爆的有毒制冷剂。
    氨在润滑油中的溶解度很小,因此氨制冷剂管道及换热器的表面会积有油膜,影响传热效果。氨液的比重比润滑油小,在贮液器和蒸发器中,油会沉积在下部,需要定期放出。
    因氨压力在0公斤时,蒸发压力为-33.4℃,为避免制冷系统在负压下工作,目前氨主要用于蒸发温度在-34.4℃以上的大型或中型制冷系统中。
    因此,从安全、方便、卫生等方面考虑,特别是对空调、贮藏、-34℃以下制冷系统氨机不理想。
    氟里昂是一种常用的高、中、低温制冷剂。它无色,无味,不燃烧,不爆炸,化学性能稳定。基本无毒(我国国家标准GB7778-87综合考虑制冷剂的燃烧性、爆炸性、对人体的直接侵害三个方面的因素,对制冷剂进行安全分类,R22被列为第一安全类,而R717被列为第二安全类),又可适用于高温、中温、和低温制冷机,以适应不同制冷温度的要求,能制取的最低蒸发温度为-120℃
    氟里昂能不同程度的溶解润滑油,不易在系统中形成油膜,对传热影响很小。 同时,氟里昂制冷机组在设计时还考虑到了工质的替代问题,即在使用新工质时,无须对系统进行改动。
    (二)制冷系统
    氨制冷压缩机本身的特点,蒸发温度低于-28℃时要采用双级压缩,且氨机需提供泵供液系统及复杂的回油机构,致使系统庞大、辅机多、管路复杂,阀门多,施工安装程序复杂,施工周期长。同时会带来故障隐患的增加(江浙和两广等地,氨系统曾发生多起蒸发管道和加氨管道、阀门破裂、脱开等引起跑氨事故,氨阀阀芯脱落,陷入阀体内卡死的事故更是频繁发生)。由于氨具有较大的毒性,机房向外开启的门不允许同向生产性厂房, 氨制冷系统的设备间不宜布置在其它厂房的共同建筑之内。而且氨机运行时噪音大,振动较大,产生的动载荷大,对库体的影响不可忽略。因此必须单独设置机房。且氨系统中阀门均为开启式阀门,制冷剂的微量泄漏是无法避免的。
    氟里昂的特性决定了氟系统管路较氨系统简单的多。氟里昂机组的配置已经非常完备,只需简单的接管即能投入运行。且氟机组体积小,占地少,不需单独设机房,大大节省了空间,机组噪音低,所有阀件为全封闭阀件,无工质泄漏等问题。
    (三)控制系统
    氨系统无法完全实现自动控制。其开、停机及供液调节等工作必须由人工
    操作完成,需设专业人员对氨机进行24小时管理,且保护装置不完备。
    氟系统可实现完全自动控制,无需专人看管。保护装置完备,机组配有电
    压保护、温度保护、电流保护、压力保护等完备的保护措施,并可实现计算机控制,能量调节范围广。
    (四)经济性
    ☆设备投资比较:对于相同的制冷量、相同的温度范围,不同的制冷机初期投资是不同的。大型工程从设备投资来看,氨制冷系统的整体设备投资比氟里昂低。
    氨系统包括的设备较多,主要有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、高低压贮液桶、中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、紧急泄氨器、放空气器、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀等。氨对钢铁不起腐蚀作用,但当含有水分时,腐蚀锌、铜、青铜及其铜合金,只有磷青铜不被腐蚀。一般氨系统管路不用铜和铜合金材料而采用无缝钢管,只有连杆衬套、密封环等零件才允许使用高锡磷青铜,无缝钢管比铜管造价要低,但其传热性能要比铜管差。
    氟包括的主要设备有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、气液分离器、集油器、贮液器及相应的阀件等,一般氟系统采用铜管,而且氟系统旁通管少,管路用量要比氨系统的少。总之,从大型项目设备投资来看,氨系统要比氟系统低。
    ☆安装施工投资比较:由于氨系统结构复杂,安装施工工程量比较大,因而,工程的安装施工投资也是不可忽略的,显然,氨系统的安装施工投资要比氟系统的大。
    氨系统设备较多,管路及旁通阀连接较复杂,因此,安装施工必须有专业人员现场指导,所需人力物力较多,相应的安装施工费用也多。
    氟设备比较简单,系统管路、旁通阀件及辅助制冷设备较少,因此安装施工方便。
    ☆安装调试比较     氨系统阀件较多,安装调试较困难,安装调试人员必须对于氨系统相当熟悉,调试中对各阀件进行认真调节,直到系统运行稳定为止。
    氟系统的安装调试比起氨系统要简单的多,只要对于氟系统比较了解,有一定现场经验的施工人员即可进行系统的调试。
    ☆ 运行费用比较:                                                      1、对于制冷量大,全年运行时间长的制冷装置,显然运行管理费的高低极其重要,甚至比初期投资更加重要。因而,我们应该针对实际工程做出比较全面的考虑,从而选择合适的制冷机。
    氨系统由于很难实现自动控制,因而,不能达到最佳运行工况调节,导致制冷效率低,能量损失较多。
    氟系统可以完全实现自动控制,包括最佳运行工况的调节、蒸发器供液量调节、冷间温度及蒸发温度的调节、自动融霜、冷凝压力自动调节、制冷机自动启停及能量调节、制冷辅助设备的自动控制等,这就使的氟机可以根据实际情况进行能量的调节和机组启停的自动化控制管理,这大大提高了制冷效率,同时也使运行费用降低。

    ☆系统无效制冷消耗比较:氨系统设置在常温环境的低温设备较多,主要有中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀、供液、回汽管路;氟系统设置在常温环境的只有回汽管路、分液器,且氟系统为完全蒸发,氨系统为不完全蒸发,同样大小的系统,氨系统管路比氟系统管路通径大4~5倍,分液器容积氨系统比氟系统大50倍以上。
    同时由于氨的毒性特性,一旦泄漏时,会危及人身安全或使食品受损,所以氨制冷系统不能采用直接冷却方式,只能采用间接冷却方式,间接冷却方式是冷间的空气不直接与制冷剂进行热交换,而是与冷却设备中的载冷剂进行热交换,然后,带有一定热量的载冷剂再与制冷剂进行热交换的冷却方式。间接冷却系统常用的冷媒是盐水、水。间接冷却方式的装置较多,费用高;且盐水对金属有腐蚀作用。由于存在二次传热温差,即制冷剂冷却载冷剂,载冷剂再冷却库房内的空气或货物,热交换效率较低,能量损失大。使经济性下降,因此只有在特定情况下,不宜直接使用制冷剂的地方(如盐水制冰、空调系统中)使用。
    直接冷却方式是指冷却设备在库房内,制冷剂在冷却设备中直接吸收库内热量而蒸发,从而使库温下降的冷却方式。直接冷却方式的特点是:!制冷剂在蒸发器内直接蒸发吸热,发生相态变化,传热温差只有一次,能量损耗小;"与间接冷却方式比较,系统简单,操作管理方便,投资及运行费用都较低。
    ☆系统操作维护管理费用比较:不同的制冷机,它们的操作调节和日常维护的方便性也各不相同。显然,应该尽可能选择操作维护方便的制冷装置,以减少操作维护管理的人员和工作量。
    氨系统的很多操作管理都必须靠人工实现,因而,现场必须有专业操作人员进行24小时值班,这使得现场的操作维护管理人员和工作量增加,相应的操作维护管理费用也增加。
    氟机由于可以实现完全自动化控制,因而,使得现场的操作维护管理人员和工作量减少,可以实现24小时无需专人监控,而机组能够安全可靠的运行。同时随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本将得到控制并降低。
    在制冷装置的设计中,控制方式的选择是一个重要课题。从节能的角度,自动控制的水平越高,制冷装置节能降耗的水平越高。在《冷库冷藏冷冻新技术新工艺实用手册》一书中,国内有关专家在经过实际测试得出结论:与手工操作相比,自动控制的最大节电效果达44%。同时,随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本降低。另一方面,自动控制可以明显防止事故发生,保障操作人员人身安全。自动控制使操作调节的劳动强度和工作量大大减少,可以减少操作人员,因此有条件时可以选用较高程度的自动控制方式。
    节、冷间温度及蒸发温度的调节、自动融霜、冷凝压力自动调节、制冷机自动启停及能量调节、制冷辅助设备的自动控制等,这就使的氟机可以根据实际情况进行能量的调节和机组启停的自动化控制管理,这大大提高了制冷效率,同时也使运行费用降低。

    ☆系统无效制冷消耗比较:氨系统设置在常温环境的低温设备较多,主要有中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀、供液、回汽管路;氟系统设置在常温环境的只有回汽管路、分液器,且氟系统为完全蒸发,氨系统为不完全蒸发,同样大小的系统,氨系统管路比氟系统管路通径大4~5倍,分液器容积氨系统比氟系统大50倍以上。
    同时由于氨的毒性特性,一旦泄漏时,会危及人身安全或使食品受损,所以氨制冷系统不能采用直接冷却方式,只能采用间接冷却方式,间接冷却方式是冷间的空气不直接与制冷剂进行热交换,而是与冷却设备中的载冷剂进行热交换,然后,带有一定热量的载冷剂再与制冷剂进行热交换的冷却方式。间接冷却系统常用的冷媒是盐水、水。间接冷却方式的装置较多,费用高;且盐水对金属有腐蚀作用。由于存在二次传热温差,即制冷剂冷却载冷剂,载冷剂再冷却库房内的空气或货物,热交换效率较低,能量损失大。使经济性下降,因此只有在特定情况下,不宜直接使用制冷剂的地方(如盐水制冰、空调系统中)使用。
    直接冷却方式是指冷却设备在库房内,制冷剂在冷却设备中直接吸收库内热量而蒸发,从而使库温下降的冷却方式。直接冷却方式的特点是:!制冷剂在蒸发器内直接蒸发吸热,发生相态变化,传热温差只有一次,能量损耗小;"与间接冷却方式比较,系统简单,操作管理方便,投资及运行费用都较低。
    ☆系统操作维护管理费用比较:不同的制冷机,它们的操作调节和日常维护的方便性也各不相同。显然,应该尽可能选择操作维护方便的制冷装置,以减少操作维护管理的人员和工作量。
    氨系统的很多操作管理都必须靠人工实现,因而,现场必须有专业操作人员进行24小时值班,这使得现场的操作维护管理人员和工作量增加,相应的操作维护管理费用也增加。
    氟机由于可以实现完全自动化控制,因而,使得现场的操作维护管理人员和工作量减少,可以实现24小时无需专人监控,而机组能够安全可靠的运行。同时随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本将得到控制并降低。

    在制冷装置的设计中,控制方式的选择是一个重要课题。从节能的角度,自动控制的水平越高,制冷装置节能降耗的水平越高。在《冷库冷藏冷冻新技术新工艺实用手册》一书中,国内有关专家在经过实际测试得出结论:与手工操作相比,自动控制的最大节电效果达44%。同时,随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本降低。另一方面,自动控制可以明显防止事故发生,保障操作人员人身安全。自动控制使操作调节的劳动强度和工作量大大减少,可以减少操作人员,因此有条件时可以选用较高程度的自动控制方式。

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