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工業(yè)冷水機(jī)制冷系統(tǒng)里面有空氣該如何處理？

 

概述

 

在制冷系統(tǒng)中， 所謂的不凝性氣體是指在制冷系統(tǒng)工作時(shí)， 在冷凝器中特定的溫度、壓力下， 氣體不能冷凝成液體， 而總是成氣體狀態(tài)， 這些氣體主要包括氮?dú)?、氧氣、氫氣、二氧化碳、碳?xì)錃怏w、惰性氣體以及這些氣體的混合氣體等。

由于不凝性氣體的存在， 使得壓縮機(jī)的能耗增大， 而制冷系統(tǒng)的制冷量降低。

 

 

2不凝性氣體產(chǎn)生原因

 

1、充注制冷劑前制冷系統(tǒng)排空不充分

在充注制冷機(jī)之前， 制冷系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)氣缸內(nèi)、冷凝器內(nèi)、蒸發(fā)器內(nèi)以及系統(tǒng)的管路內(nèi)都曾充滿空氣，在充注制冷劑前為了排除這些空氣， 需要對(duì)制冷系統(tǒng)內(nèi)部抽真空， 有時(shí)由于主客觀原因， 制冷系統(tǒng)內(nèi)部抽真空不充分， 達(dá)不到要求， 在系統(tǒng)內(nèi)部留有少量空氣。

 

2、充注制冷劑時(shí)帶入

制冷系統(tǒng)內(nèi)在制冷系統(tǒng)充注制冷劑之前， 充注所用的管子中充滿空氣， 由于人為等原因， 在充注制冷劑時(shí)， 沒有排盡管子內(nèi)的空氣， 就直接連接在制冷系統(tǒng)中， 這些空氣隨著充注的制冷劑進(jìn)入制冷系統(tǒng)。

 

3 、在制冷系統(tǒng)檢修時(shí)混入不凝性氣體

 

制冷系統(tǒng)長時(shí)間工作， 難免需要檢查維修或者清洗更換， 這樣有時(shí)就需要拆開機(jī)械或管路， 空氣往往就在拆卸和安裝這個(gè)過程中進(jìn)入制冷系統(tǒng)內(nèi)部。

 

4 、從外界大氣中滲入系統(tǒng)內(nèi)部

 

在有些制冷系統(tǒng)中， 如果工作壓力低于大氣壓力時(shí)， 大氣中的空氣就會(huì)通過各種縫隙滲入到制冷系統(tǒng)中。這些縫隙分布在各類閥門、壓縮機(jī)、非焊接處等諸多地方。

 

5、來自制冷劑的化學(xué)反應(yīng)

 

在氨制冷系統(tǒng)中， 制冷劑氨在一定溫度和壓力下可以分解為氨氣和氫氣， 其分解程度與溫度和壓力成正向關(guān)系， 溫度越高壓力越大， 氨越容易分解。

而在氟利昂制冷系統(tǒng)中， 氟利昂可能與混入系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 產(chǎn)生不凝性氣體。如R12 與水在一定條件下發(fā)生反應(yīng)， 產(chǎn)生二氧化碳。

 

6、 潤滑油的分解也會(huì)產(chǎn)生不凝性氣體

 

在制冷系統(tǒng)使用的潤滑油中， 有些潤滑油， 如礦物潤滑油在復(fù)雜的工況下能分解產(chǎn)生多種碳?xì)錃怏w，這些碳?xì)錃怏w就會(huì)混入系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑中。

 

3不凝性氣體的分布

 

在制冷系統(tǒng)中， 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)有不凝性氣體時(shí)， 這些氣體很快被壓縮機(jī)抽吸而進(jìn)入高壓側(cè)。所以， 通常不凝性氣體主要聚集在系統(tǒng)高壓側(cè)的冷凝器和高壓儲(chǔ)液

器中。

無論是蒸發(fā)式冷凝器還是管殼式冷凝器， 不凝性氣體都會(huì)盡可能地附著在換熱表面上， 如下圖所示。而儲(chǔ)液器中的不凝性氣體又往往集中在遠(yuǎn)離進(jìn)氣口的氣流速度很低的空間內(nèi)。

 

 

 

4不凝性氣體的危害

 

1、降低系統(tǒng)制冷量

 

不凝性氣體聚集在冷凝器中時(shí)， 不凝性氣體附著在冷凝器的內(nèi)壁， 占據(jù)一定空間， 使得冷凝面積減小，同時(shí)不凝性氣體在制冷劑和冷凝器內(nèi)壁之間形成熱阻，使得傳熱效率降低， 熱量不能及時(shí)排出系統(tǒng)之外， 從而降低了制冷系統(tǒng)的制冷量。

 

2、 系統(tǒng)能耗增大

 

由于傳熱效率的降低， 冷凝器內(nèi)的冷凝溫度和冷凝壓力都升高， 那么， 在自動(dòng)控制的制冷系統(tǒng)中， 為了維持冷凝程度不變， 必須增大冷凝水的流量， 以降

低冷凝器內(nèi)制冷劑和不凝性空氣的溫度。這樣就增大了冷凝水泵的能耗。同時(shí)冷凝壓力的增大， 使得壓縮機(jī)排出口的壓力較之正常工況下也變大， 壓縮機(jī)在排氣過程中需要克服較大壓力， 從而壓縮的能耗也變大。

 

3 、造成機(jī)械設(shè)備的損壞

 

壓縮機(jī)排出壓力的增大， 使得反作用在軸承、傳動(dòng)裝置和滑動(dòng)表面的力也都變大， 長期以往， 加速了設(shè)備磨損老化和潤滑油的變質(zhì)， 造成機(jī)械設(shè)備的損壞。

同時(shí)， 由于滑動(dòng)面的磨損劇烈， 也會(huì)使制冷劑的泄露增大。

 

5不凝性氣體的排除

 

目前， 國內(nèi)主要還是采用手動(dòng)排除不凝性氣體方法。這種方法由操作人員根據(jù)冷凝壓力的高低來判斷制冷系統(tǒng)內(nèi)部是否含有較多不凝性氣體， 并決定是否排放。這種方法很大程度上取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，操作靈活， 不凝性氣體排放的比較*。

但是這種方法代價(jià)大， 在排除不凝性氣體的過程中， 容易浪費(fèi)大量的制冷劑， 對(duì)環(huán)境造成污染， 同時(shí)還可能傷害操作人員。

 

1、小型氟利昂制冷系統(tǒng)

 

可以不需設(shè)置專門的排氣設(shè)備， 利用系統(tǒng)本身就能排除其內(nèi)的不凝性氣體， 具體的操作步驟為：

 

第一步：

關(guān)閉冷凝器出液閥以及高壓儲(chǔ)液器出液閥；

 

第二步

 啟動(dòng)壓縮機(jī)， 將低壓系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑抽至冷凝器或高壓儲(chǔ)液器；

 

第三步

當(dāng)制冷系統(tǒng)的低壓部分保持在穩(wěn)定的真空狀態(tài)時(shí)， 停止壓縮機(jī)并關(guān)閉吸氣閥， 而排氣閥保持打開狀態(tài)， 同時(shí)開足冷卻水量截止閥， 充分液化高壓的制冷劑氣體；

 

第四步

大約10min 左右， 擰松壓縮機(jī)排氣閥多通道螺栓， 或打開冷凝器頂部的放空氣閥排出空氣；

 

第五步

用手感受氣流溫度， 當(dāng)沒有涼快感或感覺比較熱時(shí)， 說明排出的大部分為不凝性氣體， 否則說明排出的是氟利昂氣體， 這時(shí)應(yīng)暫停排放不凝性氣體的操作， 而應(yīng)檢查高壓系統(tǒng)的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與冷凝器出液溫度的溫差， 若溫差較大， 說明還有較多的不凝性氣體， 應(yīng)待混合氣體充分冷卻后再間歇放出不凝性氣體；

 

第六步

排放不凝性氣體結(jié)束時(shí)， 應(yīng)擰緊壓縮機(jī)排氣閥的多用通道或關(guān)好冷凝器上方的排空氣閥， 停止冷凝器供水。

 

2、大型氟利昂制冷系統(tǒng)

 

對(duì)大型的氟利昂制冷系統(tǒng)， 應(yīng)當(dāng)設(shè)置空氣分離器，圖4 所示是套管式手動(dòng)空氣分離器的結(jié)構(gòu)圖， 這種氣體分離器在大多數(shù)氨制冷系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用。

 

該分離器由四層同心套管焊接而成， 其中有兩對(duì)進(jìn)出口， 一對(duì)是來自冷凝器的液體制冷劑進(jìn)口和吸熱蒸發(fā)為制冷劑氣體的出口， 另一對(duì)是由不凝性氣體與制冷劑蒸氣組成的混合氣體的進(jìn)口和不凝性氣體由放空閥排入大氣的出口。

 

其排除不凝性氣體的過程是：

 

 高壓制冷劑液體在流動(dòng)過程中， 經(jīng)過第一層和第三層時(shí)， 與在第二層和第四層的混合氣體進(jìn)行熱交換， 制冷劑液體蒸發(fā)為制冷劑氣體， 而混合氣體中的制冷劑氣體被冷凝為液體；

不凝性氣體則積存在第二和第四層套管內(nèi)， 當(dāng)積存足量時(shí)， 打開放空閥放出不凝性氣體， 而液體制冷劑通過節(jié)流閥流入管內(nèi)蒸發(fā)。

 

3、自動(dòng)排除方法

 

自動(dòng)排除不凝性氣體的方法是根據(jù)溫度等參數(shù)來控制不凝性氣體的排放， 同時(shí)由制冷劑回收裝置盡可能地回收混合氣體中的制冷劑， 而留下不凝性氣體，

最后排出系統(tǒng)。

自動(dòng)排除方式適用于氨制冷劑系統(tǒng)中

下圖為用于氨制冷系統(tǒng)的自動(dòng)空氣分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

 

其工作原理與手動(dòng)式分離器相似， 只是在其中裝有壓力開關(guān)、溫度控制器， 用電磁閥代替節(jié)流閥， 高壓液氨和和回液氨在蒸發(fā)管內(nèi)蒸發(fā)為氣態(tài)氨， 而含有不凝性氣體的混合氣體進(jìn)入分離器后， 絕大多數(shù)氨氣被冷凝為液態(tài)氨聚集在底部， 而少量氨氣和不凝性氣體聚集在分離器內(nèi)， 同時(shí)溫度也不斷下降。

 

當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)， 電磁閥打開， 混合氣體進(jìn)入氨水混合器內(nèi)， 經(jīng)處理后僅剩不凝性氣體排出。這種空氣分離器操作簡單， 自動(dòng)化程度高。

但是在工作過程中， 缺乏靈活性， 動(dòng)作較機(jī)械。