冷库制冷系统为压缩式制冷,通过制冷剂循环的压缩、冷凝、节流和蒸发四大过程,实现热量从冷库内部到外界环境的转移,确保库内的低温环境。
一、压缩升压:能量提升与润滑油管理
1、压缩机
从蒸发器抽吸低温低压的制冷剂气体,通过耗电做功将其压缩为高温高压气体,为制冷剂的循环提供动力,同时也为制冷剂在高压下的冷凝提供条件。
2、消音器
压缩机出口设置消音器,采用多孔吸声材料或共振腔结构。利用声波在吸声材料中反射、吸收或在共振腔中衰减的原理,降低压缩机运行时产生的气流噪声和机械噪声,改善工作环境。
3、油分离器
压缩机排气进入油分离器,多采用滤网式或离心式结构,前者通过一层或多层滤网拦截油滴,后者利用气体高速旋转产生离心力,使密度较大的向分离器壁运动并聚集分离。通过对制冷剂携带的润滑油的有效分离,避免润滑油进入后续循环影响换热效率,同时确保压缩机润滑系统有充足的油供应。
分离后的润滑油经回油管道返回到压缩机,回油管道上设置油过滤器和油位控制器。
4、油过滤器
通常为筒式结构,内部装有金属滤网或滤芯,通过滤网拦截润滑油中的杂质颗粒,保证返回压缩机的润滑油清洁,防止杂质磨损压缩机内部部件,延长压缩机使用寿命。
5、油位控制器
一般由浮子、感应机构和控制电路组成。浮子随压缩机内油位升降,通过感应机构触发控制电路,当油位过低时发出信号补充润滑油,过高时则停止注油,确保压缩机内油位稳定在合理范围。
二、放热冷凝:热量释放与压力调控
1、冷凝器
高温高压的制冷剂气体进入冷凝器,与外部冷却介质(水或空气)进行热交换,释放热量,使制冷剂气体冷凝为高压液体,实现热量从制冷剂到外界的转移。
2、冷凝压力调节器
由压力感应元件(如波纹管、膜片)和调节阀门组成。感应元件感知冷凝压力变化,驱动阀门调节制冷剂的旁通流量,使冷凝压力稳定在设定范围内,确保系统运行,避免压力过高或过低影响制冷效果。
3、储液器
一般为圆柱形密闭容器,用于储存冷凝器冷凝后的高压液体。其作用是缓冲制冷剂流量,适应系统负荷波动,保证后续节流部件供液的连续稳定,防止因供液不足影响制冷效果。
4、干燥过滤器
通常安装在冷凝后的高压液管上,外壳为金属管,内部填充干燥剂(如分子筛)和过滤层(如金属网、纤维)。制冷剂高压液体流过时,干燥剂吸附其中的水分,过滤层拦截杂质颗粒,防止水分导致冰堵或杂质堵塞管路、损坏部件,保证制冷剂的纯净度。
5、电磁阀
由电磁线圈、阀芯和阀体组成。通电时,电磁线圈产生磁力吸引阀芯,打开阀门;断电时,阀芯在弹簧力作用下关闭阀门。电磁阀接收库内温控的指令,通过控制电路通断,控制制冷剂管路的通断,从而调节制冷循环的运行与停止。
6、视液镜
视液镜为带有透明可视窗口的部件,通常安装于干燥过滤器后的高压液管上。通过观察窗口内制冷剂的流动状态(如是否有气泡、液流是否稳定),可判断制冷剂流量是否正常、系统是否存在水分(出现气泡可能表示有水分或制冷剂不足),为系统运行状态监测提供直观依据。
三、节流降压:流量控制与压力转换
1、热力膨胀阀
由感温包、阀芯、调节机构和阀体组成。感温包感知蒸发器出口温度即过热气体温度,转化为压力后与阀内弹簧力、蒸发压力进行抵消和驱动,从而控制阀芯开度。
膨胀阀的三个作用是节流降压、控制过热度和调节冷媒流量。高压液体流经阀内的狭窄流道时,节流降压为低温低压的气液混合物,同时蒸发器出口的过热度随负荷变化,膨胀阀随之调整阀门开度,从而动态调节制冷剂流量,确保蒸发器内的换热效率。
四、蒸发吸热:库内降温与系统稳定
1、蒸发器
蒸发器布置于冷库内,分为直冷排管和间冷冷风机两种形式。直冷排管为翅片管式结构,由管束、翅片和框架组成。低温低压制冷剂在管束内流动,通过翅片增大与库内空气的换热面积,吸收库内热量,使制冷剂蒸发为低压气体,直接实现冷库内的降温目标。
2、热气旁通阀
由阀体、阀芯、控制机构组成。当库内负荷过低导致蒸发压力过低时,控制机构根据压力或温度信号,驱动阀芯打开,将部分高温高压制冷剂气体旁通至蒸发器出口,维持蒸发压力稳定,防止蒸发器结霜过厚或压缩机吸气压力过低。
3、蒸发压力调节器
由压力感应元件(如膜片)和调节阀门组成。感应元件感知蒸发压力,通过调节阀门开度,控制蒸发器内制冷剂气体的流出量,稳定蒸发压力,确保蒸发过程在合理压力范围内进行,提高制冷效率和系统稳定性。
4、气液分离器
多为筒式结构,内部设有分离元件(如挡板、螺旋叶片)。利用重力和惯性原理,使低压气体中携带的液态制冷剂分离并聚集在分离器底部,防止液态制冷剂进入压缩机造成液击损坏,保证进入压缩机的为纯净低压气体,避免压缩机液击。
5、干燥过滤器
干燥过滤器安装于吸气管上主要用于保护压缩机,结构与液管干燥过滤器类似,内部填充干燥剂和过滤层。对低压制冷剂气体进行再次过滤,吸附可能存在的微量水分,拦截杂质,保护压缩机不受水分和杂质侵害,确保吸气过程顺利。
6、压力控制器
由压力感应元件(如波纹管)和控制电路组成。感应元件感知低压气体压力,当压力达到设定值时,触发控制电路,实现对压缩机的启停控制或能量调节,保障吸气压力在正常范围,维持系统稳定运行。