制冷機:制冷器-中文百科頻道

定義

制冷機是将具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉移給環境介質從而獲得冷量的機器。從較低溫度物體轉移的熱量習慣上稱為冷量。制冷機内參與熱力過程變化（能量轉換和熱量轉移）的工質稱為制冷劑。制冷的溫度範圍通常在120K以上，120K以下屬深低溫技術範圍。制冷機廣泛應用于工農業生産和日常生活中。

曆史

1834年，美國的J.珀金斯試制成功人力轉動的用乙醚為工質的可以連續工作的制冷機。1844年，美國的J.戈裡試制了用空氣為工質的制冷機，用在醫院中制冰和冷卻空氣。1872～1874年，D.貝爾和C.von林德分别在美國和德國發明了氨壓縮機，并制成了氨蒸氣壓縮式制冷機，這是現代壓縮式制冷機的發端。19世紀50年代，法國的卡雷兄弟先後研制成功以硫酸和水為工質的吸收式制冷機和氨水吸收式制冷機。1910年出現了蒸汽噴射式制冷機。1930年出現了氟利昂制冷劑，促進了壓縮式制冷機的迅速發展。1945年，美國研制成功溴化銀吸收式制冷機。

類型

根據工作原理制冷機可分為：①壓縮式制冷機。依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現制冷循環，按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機（以液壓蒸發制冷為基礎，制冷劑要發生周期性的氣-液相變）和氣體壓縮式制冷機（以高壓氣體膨脹制冷為基礎，制冷劑始終處于氣體狀态）兩種。②吸收式制冷機。依靠吸收器-發生器組（熱化學壓縮器）的作用完成制冷循環，又可分為氨水吸收式、溴化锂吸收式和吸收擴散式3種。③蒸汽噴射式制冷機。依靠蒸汽噴射器（噴射式壓縮器）的作用完成制冷循環。④半導體制冷器。利用半導體的熱電效應制取冷量。

性能指标

制冷機的主要性能指标有工作溫度（對蒸氣壓縮式制冷機為蒸發溫度和冷凝溫度，對氣體壓縮式制冷機和半導體制冷器為被冷物體的溫度和冷卻介質的溫度），制冷量（制冷機單位時間内從被冷卻物體移去的熱量）、功率或耗熱量、制冷系數（衡量壓縮式制冷機經濟性的指标，指消耗單位功所能得到的冷量）以及熱力系數（衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經濟性的指标，指消耗單位熱量所能得到的冷量）等。現代制冷機以蒸氣壓縮式制冷機應用最廣。

工作原理

壓縮機是制冷系統的心髒，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動活塞對其進行壓縮後，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環提供動力，從而實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發 ( 吸熱 ) 的制冷循環。壓縮機一般由殼體、電動機、缸體、活塞、控制設備 ( 啟動器和熱保護器 ) 及冷卻系統組成。啟動器基本上有兩種，即重錘式和 PTC 式。其中後者較為先進。冷卻方式有油冷和自然冷卻兩種。

制冷劑循環系統：

蒸發器中的液态制冷劑吸收水中的熱量并開始蒸發，最終制冷劑與水之間形成一定的溫度差，液态制冷劑亦完全蒸發變為氣态，後被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,高溫的氣态制冷劑通過風冷冷凝器或水冷冷凝器散熱，溫度下降并凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管）節流後變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。

常見問題

制冷機是空氣預冷系統的重要組成部分, 其正常運行對空分設備穩定運行有很大的影響。特别是在夏季高溫天氣, 空分系統的循環冷卻水溫度高,經過水冷塔冷卻後仍然不能降低到合适的溫度來冷卻空冷塔内的空氣, 導緻進入分子篩吸附器的空氣溫度過高, 影響整套空分設備的安全穩定運行。

在使用一年或兩年後，管壁内會結一層緻密堅硬的水垢，由于水垢導熱系數非常低，嚴重影響了設備的換熱效果。通常情況下采用外協酸洗的方式對冷凝換熱器進行清洗，由于冷凝換熱器銅管與管闆采用脹接的方式連接，普通酸洗對設備腐蝕嚴重，極易導緻管闆滲漏，洩露R22（氟利昂）介質，導緻冷凝換熱器損壞。一旦出現滲漏，企業隻能外協更換銅管，重新脹接。

美國美嘉華（Micava）研發的全合成、全兼容安全、高效、環保的福世泰克（1st-TECH）清洗劑，可以定期采用，清除這些沉積物，使設備恢複功效、節約能源、延長壽命，同時降低修理、替換和停産的風險。由于它使用簡單，因此可在設備系統不拆卸和不搬運的情況下進行，幫助用戶節省了大量人力的投入。由于高效，很多的設備系統可以在不停機的情況下用幾小時完成清洗。由于安全，即使接觸了皮膚隻要用清水清洗即可，無不良氣味，在溶解水垢、氧化鈣、鏽沉積物時也不會産生有毒的揮發物，因為是生物技術所以可以直接排放，不會對環境造成污染。

節能方法

離心式制冷機節能方法　1.制冷機節能原則：提高蒸發溫度，降低冷凝溫度。在滿足設備安全和生産需求的前提下，盡量提高蒸發溫度和降低冷凝溫度。為此加大了冷卻塔的改造，以保證冷卻水效能。

2.防止和減少管道結垢以提高冷凝器和蒸發器的換熱效率補充水如果水處理做的不好，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂受熱産生的碳酸鈣和碳酸鎂會沉積在管道上。使導熱性能下降，影響冷凝器和蒸發器的換熱效率，并使設備運行電費大幅度上升。此時除了采用水處理技術外，還可以利用管道定期自動清洗設備進行管道清洗。

3.調整制冷機設備合理的運行負載

在保證設備安全運行的情況下，制冷主機運行在70%-80%負載比運行在100%負載時，單位冷量的功耗更小。運用此方式開機要結合水泵、冷卻塔的運行情況綜合考慮。

4.采用制冷機變頻裝置，調節離心制冷機壓縮機的轉速低壓的冷媒經過離心機後，壓力升高。離心機的轉速越大，壓力升得越高。在實際運行中，設備大多是在非滿負荷運行。固定轉速的離心機在設備小負荷運行時，造成能源浪費。而變頻離心制冷機可以依據負荷的變化，自動調節壓縮機轉速，節能空間比較大。

日常維護

1、加油

1）當油位低于視鏡1/4時，應及時補充潤滑油

2）将加油管一端連接壓縮機進氣端的加油閥，微開加油閥，利用系統中的壓力将加油管内的空氣排出，另一端插入油桶内

3）适當關小系統制冷劑供液閥，并調整吸氣低壓報警設置，以免因壓力過低而停車

4）當吸氣壓力低于大氣壓時，打開加油閥，油會自動進入壓縮機内

5）當油位超過視鏡5/6時，應停止加油操作：先關加油閥，再打開系統供液閥，恢複正常

2、補充制冷劑

1）當判斷系統缺液時，應及時給系統加氟

2）将加氟管一端與系統加氟口相連，另一端與氟瓶相連，通過加氟軟管趕出管内的空氣

3）先打開氟瓶的閥門，确認無洩漏後再開加氟口處的閥門

4）R23系統應将瓶口朝上，而R404A系統應将瓶口朝下，以保證迅速加氟

5）加氟結束時，應先關閉氟瓶的閥門，再關加氟口的閥門

6）制冷劑添加一次不可過多，以免排氣壓力過高。如一次添加不足，可重複進行

7）判斷系統液位正常的依據是，R23系統為停車均壓後的壓力值在6~8bar之間，R404A系統運行中冷凝器的液位在視鏡的1/5~2/5處

3、放空氣

1）當系統壓力明顯高于相應溫度下的飽和壓力時，應考慮放空氣

2）由于空氣隻集中在高壓部分，所以應通過冷凝器的排空閥操作

3）高溫系統應在停車時進行，低溫系統最好在運行時進行

4）具體操作要精心，絲堵不要開啟過大，也不要遠離現場

5）空氣操作應分幾次進行，不可一次放氣太多，以免放出過量的制冷劑

腐蝕保護

制冷機等換熱器在制作時，管闆與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應力的分布也不均勻。使用時管闆部分一般與工業冷卻水接觸，而工業冷卻水中的雜質、鹽類、氣體、微生物都會構成對管闆和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學腐蝕。研究表明，工業水無論是淡水還是海水，都會有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結構的複雜程度也會影響腐蝕形态。因此，管闆與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管闆表面會有許多腐蝕産物和積沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水為介質時，還會産生電偶腐蝕。化學腐蝕就是介質的腐蝕，換熱器管闆接觸各種各樣的化學介質，就會受到化學介質的腐蝕。另外，換熱器管闆還會與換熱管之間産生一定的雙金屬腐蝕。一些管闆還長期處于腐蝕介質的沖蝕中。尤其是固定管闆換熱器, 還有溫差應力, 管闆與換熱管聯接處極易洩漏,導緻換熱器失效。

綜上所述，影響制冷機腐蝕的主要因素有：

（1）介質成分和濃度：濃度的影響不一，例如在鹽酸中，一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不鏽鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕最嚴重，而當濃度增加到60%以上時，腐蝕反而急劇下降；

（2）雜質：有害雜質包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等，這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕；

（3）溫度：腐蝕是一種化學反應，溫度每提升 10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金屬的腐蝕越大；

（5）流速：多數情況下流速越大，腐蝕也越大。

目前可采用高分子複合材料對制冷機管闆進行防腐保護，其中應有比較成熟的有美嘉華技術産品，其具有優異的粘着性能及抗溫、抗化學腐蝕性能，材料為100%固體，沒有可揮發性物質，在封閉的環境裡可以安全使用而不會收縮，特别是材料良好的隔離雙金屬腐蝕和出色的耐沖刷性能，優異的防腐性能，從根本上杜絕了修複部位的腐蝕滲漏，可以為部件提供一個長久的保護塗層。