低温制冷系统

低温制冷系统（共6篇）

低温制冷系统 篇1

摘要：介绍低温甲醇洗工艺在HT-L粉煤气化制甲醇装置中运用出现的设计缺陷,通过技术改造,解决了低温甲醇洗制冷系统存在的问题,大大提高了装置的生产能力,生产成本也大幅下降。

关键词：HT-L粉煤气化,低温甲醇洗,冷量,改造

1 概 述

濮阳龙宇化工有限责任公司采用国内首套拥有自主知识产权的HT-L航天粉煤加压气化技术,其低温甲醇洗(流程如图1)设计接气量71 495.65 m3/h(干基),操作弹性为50%～110%负荷。装置在试车过程中,当接气负荷在80%以上时,净化气中H2S含量有时高达1×10-6以上,严重影响了后工段的运行。

低温甲醇洗装置自2008年11月建成投产后,受气化装置运行不稳定的影响,低温甲醇洗装置负荷在65%～100%之间波动。随着空分装置和气化装置的运行日趋完善,系统负荷逐步提升并稳定在90%以上,低温甲醇洗装置的问题逐渐暴露出来,成为制约我公司甲醇生产的一大瓶颈。

2 低温甲醇洗制冷系统存在的问题

2.1 冰机容易带液,影响制冷效果

冰机系统在运行过程中,较易产生带液。原因有多方面:① 低温甲醇洗系统较易波动,造成热负荷波动,液氨汽化不完全,使气氨中带液;② 气氨管线过细,造成冰机入口负压过大,容易导致部分液氨汽化不完全;③ 经济器出口气氨管线进入低压机机体,在冰机负荷波动时,因管线中无分离器,易造成低压机带液;④ 氨分离器中分离出的液氨无法及时汽化,液位升高后极易带入冰机;⑤ 低压机进口至高压机进口各管段间,很多管道设计成U形弯,在运行过程中,易造成氨液滴在管道U形弯处富集,一旦系统波动或液氨积累到一定程度后,导致冰机带液。一旦冰机出现带液现象后,轻则影响冰机运行效率,短时间内必须减负荷运行,影响低温甲醇洗装置制冷量;重则造成液击,损坏冰机,严重制约低温甲醇洗装置的长周期稳定运行。

2.2 系统冷量不足

系统冷量不足,主要体现在低温甲醇洗装置对H2S、CO2的处理能力较差,设计进低温甲醇洗的气量为71 000 m3/h,低温甲醇洗系统吸收用的贫甲醇量为120 m3/h、温度为-58 ℃;出低温甲醇洗装置的净化气量为47 000 m3/h,H2S含量≤0.1×10-6,CO2在3%左右。实际运行中,当低温甲醇洗装置的负荷达到70%以上时,其净化气中的H2S将达0.2×10-6以上,同时CO2含量将达7%以上,严重制约了甲醇装置的高负荷运行。

2.3 氨冷器换热面积不足

冰机低压机设计进口压力为-0.028 MPa,在实际运行中,我们为提高制冷量,将其控制在-0.04 MPa,这样依然满足不了系统对制冷量的需求,吸收塔贫甲醇等冷区的温度仍然达不到设计值,同时也较易造成冰机带液,说明在当前工况下,氨冷器的换热面积偏小,已经满足不了低温甲醇洗现阶段系统制冷量的要求。

我公司低温甲醇洗装置在运行过程中,随着负荷的提高,系统对H2S、CO2的吸收能力偏弱,在90%负荷下,净化气中CO2高达6%左右,易造成合成工段气体成分不合格及压缩机振动。从工况的分析来看,主要是贫甲醇的温度达不到设计指标,造成系统对H2S、CO2的吸收能力减弱,其原因为氨冷器的换热面积设计存在问题,造成系统冷量不足及冷量分配不均,最终导致净化气中的H2S、CO2含量偏高。

3 技改措施

针对低温甲醇洗制冷系统存在的问题,我们进行了多项技改,具体如下。

3.1 冰机管道中的U形弯去除

为防止液氨颗粒在冰机管道U形弯处的富集,我们去除了低压机进口、低压机出口至高压机进口管道间的U形弯,尽量减少管道中的存液现象。

3.2 增加一台120万大卡的低压机

为进一步提高系统制冷量,我们在氨制冷系统增加了一台120万大卡的低压机(0#冰机),将其并入低压机管路中,运行时,满负荷运行一台120万大卡和一台80万大卡的低压机;运行两台高压机,一台满负荷运行,一台半负荷运行。这样,系统制冷量大大提高,解决了系统制冷量不足的问题。

3.3 氨冷器换热面积的增大

针对系统冷量不足的问题,我们还对氨冷器的换热面积进行了增大。

(1)将EC2203(换热面积202 m2)改作EC2202(换热面积138 m2)用。

(2)将EC2203更换成换热面积为300 m2的新氨冷器。

3.4 新增一台氨液(滴)分离器

为进一步减轻冰机的带液现象,我们在氨冷器扩大换热面积及扩口改造后,在换热面积最大的EC2203出口气氨管道上单独铺设了一根气氨管道,将其与气氨总管串在一起,并在管线上增加一台氨液分离器。

3.5 EA2205与EA2206之间增加一台氨冷器

为进一步降低贫甲醇温度,优化系统冷量的分配,我们将原EC2202氨冷器拆下后安装在EA2206至EA2205的管线之间,新命名为EC2207(图2),对贫/富甲醇换热器出来的贫甲醇进一步进行冷却,这样,能显著降低贫甲醇温度。增加此氨冷器后,随着系统贫甲醇温度大幅度的降低,系统对二氧化碳的吸收能力将大幅度提高。

3.6 冰机出口水冷更换

为解决冰机高压机压缩比过大,电耗较高问题,我们将卧式水冷由原单台换热面积500 m2的更换为单台换热面积为750 m2的新设备。

为减少管道的改动,新的卧式冷却器选用高效的波纹管式换热器,此方案可保证在换热器体积增大最小的情况下,提高50%的换热效率。

4 改造后系统运行情况

低温甲醇洗制冷系统通过上述改造后,生产实践表明,效果良好。改造前后的对比见表1。

4.1 冰机带液现象基本消除

自2010年6月份和2011年3月份对冰机出口管道、氨分加热系统、经济器出口管线改造,氨冷器扩口及新增氨液分离器后,除在开停车时系统波动大出现短时间的带液现象外,在正常运行及系统小幅度波动时,基本未出现冰机带液现象。

4.2 贫甲醇温度明显下降

如图3,在贫甲醇循环量逐步提升的情况下,系统贫甲醇温度明显下降,从之前的-40 ℃左右下降至-50 ℃,说明经过改造,系统的制冷能力得到了大幅度的提升。

4.3 气体成分明显好转

如图4,在粗煤气气量逐步上升的情况下,净化气中CO2含量逐步下降,说明经过改造,低温甲醇洗装置对CO2和H2S等酸性气的处理能力得到了大幅度的提升。

4.4 系统产量大幅度提升

由表1可以看出,在低温甲醇洗制冷系统经过一系列地优化后,净化气气量由38 000 m3/h左右增加至48 000 m3/h左右,产量则由每天约400 t提高至每天500 t以上。

4.5 各项消耗大幅度下降

项目实施后,由于产能的提升,甲醇产品各项消耗也大幅度下降,成本从3 400元/t左右降至每吨3 000元以下。另外,随着高压机出口压力的降低,其压缩比也相应降低,冰机电耗也大大降低。

5 结 语

改造前,低温甲醇洗系统处理能力严重偏低,基本只能处理80%左右的负荷,不仅使系统单耗偏高,甲醇成本严重偏高,合成气成分较差,而且对冰机、合成气压缩机等大型机组的安全长周期运行也是很大的隐患。已经成为制约我公司稳产、高产的一个瓶颈问题。改造后,系统产能大幅度提升,生产成本大幅度下降,为整套甲醇装置的长周期稳定运行奠定了坚实的基础。

低温制冷系统 篇2

关键词：低温空调,双空调箱,交替化霜,制冷系统

生物制品疫苗生产企业对生产环境的要求比较严格,根据各种制品生产工艺的不同对生产车间的温度、湿度、洁净度、空气的流向、空气的压力差均有特殊的要求,这些指标又直接关系到产品的质量,其主要通过空调系统的运行来实现。我们常用的有普通制冷净化空调(室温在18～26℃)系统;另外有低温净化空调(室温在0～5℃)系统,在此着重谈解决后者制冷技术问题的应用分析,从而保证空调整体系统的正常运行。

1 净化制冷空调系统的基本构成与功能

常用的净化制冷空调系统由3部分组成。

1.1 空调箱(或空气调节器)

对空气进行过滤净化和各种温湿处理(如冷却、减湿、加热、加湿等)。

1.2 空气输送设备

空气输送设备包含风机(送风、回风机)、风管系统、调节风阀及其他(如消声器、风机的减震器等)设备,主要是把处理好的空气按照一定的要求输送到各个空调房间,并从房间内抽回或排除一定的室内空气。

1.3 空气的分布装置

空气分布装置指设在空调房间的各种类型的送风口和回风口,另外还有新风口、排风口,其作用是合理地组织室内的气流。其配有初、中效过滤器,空气在进入净化房间之前,还要进行高效过滤。以保证工作区域的空气温度、湿度、洁净度、气体流向和风压差等,符合GMP规定的使用要求。

另外空调系统还有冷源、热源以及自动调节系统等。冷源是用来使空气降温、减湿的制冷装置。空调箱表冷器的供冷方式,大中型空调系统多采用冷水机组间接式冷媒,其传热效率高、制冷工况稳定;而分散或小型空调系统常采用氟冷直接蒸发式。冷凝器常用的有水冷式和风冷式。空调系统通常采用蒸汽、热水或电能对空气进行加热,而以蒸汽对空气加湿。

2 蒸气压缩式制冷系统的基本构成与制冷原理

2.1 基本构成

空调中的制冷机组大多采用单级压缩制冷循环方式。由压缩机→冷凝器→贮液器→过滤器→膨胀阀→分液器→蒸发器等组成。常用空调系统的压缩机一般为全封闭涡旋式、半封闭活塞式或螺杆式,机内装有保护装置,对因故障引起的电机高温、过载、缺相提供保护。配有电加热器,作启动前加热用。压缩机上设有高低压压力控制器,以保护压缩机及制冷系统正常运行。

2.2 制冷原理

目前,空调制冷常用的制冷剂有氟利昂R22,利用其液体在蒸发器中被减低压力而不断地蒸发,得到了周围介质的热量,使介质温度下降。即已经得到热量呈蒸气状态的制冷剂被压缩机吸回,在进行压缩时提高了压力和温度,是功变热的过程;再排入冷凝器中散热而液化,液化后的高压液体制冷剂由膨胀阀(节流阀)节流减压,进入蒸发器中蒸发吸热。只要压缩机不断地工作,给制冷剂做功,就能不断地得到热量和移出热量做热力循环,并连续地进行制冷。

3 低温净化空调系统制冷技术的应用分析

3.1 选双空调箱送风方式

普通净化空调的室温范围在18～26℃,这种空调的表冷器温度一般设定在5～10℃的范围,不存在表冷器化霜的问题;低温净化空调的制冷系统关键环节是要解决好表冷器化霜的问题。单台低温空调箱当加热化霜时,若继续送风则室温很快上升,超过规定的温度值;若停止送风,则洁净度、风压差等参数指标均达不到生产工艺的使用要求,且室温也会上升。为了解决化霜时不影响生产车间的温湿度,并正常送风保证洁净度、气体流向、风压差等指标对生产工艺的符合性。

经分析提出做两台空调箱,分别各自设有独立的制冷系统,交替化霜或制冷运行,自动控制不间断送风;并在选定表冷器的供冷方式后,即可确定化霜的方式,解决了关键性的技术问题。

如图1所示,当一套空调箱的表冷器需要化霜时,遂自动关闭其供冷阀、新风阀、回风阀进入化霜,送风暂不经此路循环。则另一套空调箱的表冷器自动得到供冷,相应风管道阀也自动开启,保证了送风系统不间断送风。另外将蒸发器翅片间距增加至9mm,改用亲水膜波纹铝翅片,利于排水,并提高耐腐蚀性,符合低温蒸发运行。从而进一步同时保证了生产工艺对温湿度、洁净度、风流向、风压差的要求。

3.2 表冷器直接蒸发方式

常规大中型空调表冷器采用冷水式。

低温空调室温为0～5℃,如果选冷水(乙二醇)机组间接制冷,表冷器载冷剂液体的温度一般要比冷室的温度低8～10℃,由于室内相对湿度要求为45%～60%,通常取10℃换热温度差。若冷媒从表冷器返回到管壳式蒸发器进口的温度选-10℃,由于空调供、回水温差一般取5℃,以克服冷冻介媒输送管路逃冷损失等因素,那么管壳式蒸发器冷媒送出温度应为-15℃。一般蒸发温度比载冷剂的液体温度要低5℃,那么蒸发温度应设定在-20℃,(采用R22工质相应的蒸发压力表压力为0.145MPa)。若空调箱的表冷器选直接蒸发式,即将氟里昂高压液体经膨胀阀节流直接进入表冷器蒸发制冷,则蒸发温度可选-8～-10℃,即使选-10℃(其相应的蒸发压力表压力为0.255MPa),以上两种供冷方式蒸发温度至少相差10℃。

由于制冷压缩机的制冷量随着高、低压压力和温度的变化而变化。若在相同的冷凝压力下,蒸发温度越低,则相应的蒸发压力越低;压缩比Pk/Po越大,制冷能力下降,能耗增加。

为了尽量不使蒸发温度太低,低温空调表冷器供冷选氟利昂直接蒸发的方式,从而相对提高了制冷量;据估算蒸发温度每升高1℃,单位冷量耗电量减少3%～4%。直接蒸发式可避免利用冷媒换热所造成的能量损失,也省去了设立冷媒循环系统的管道、阀件、泵体及控制等装置。实际上蒸发温度t0对制冷量的影响,要比冷凝压温度tk对制冷量的影响要大,所以在制冷机运行时,在满足冷间温度的条件下应尽可能调高蒸发温度,以减小压缩比,尽量使蒸发温度与被冷却介质之间的温差保持在合理的范围内。

直接蒸发式应注意表冷器的焊接质量与打压检测,以防止泄漏使空气受到污染。

3.3 热泵(加辅助电加热)化霜方式

由于是低温空调,制冷系统正常运行时表冷器表面温度远低于空气的露点温度,空气中的水分析出而凝结在管壁上。当管壁温度低于0℃时水露则凝结成霜。霜层的热导率很低,热阻很大,结霜越厚蒸发器的制冷效果就越差,霜层过厚将使蒸发器换热条件恶化,造成温度下降缓慢,制冷系统的制冷量下降,冷间降温困难,耗电量增加。一般表冷器霜层超过5mm以上传热性能则明显下降,因此必须及时除霜。

直接蒸发式,化霜可采用热泵冲霜,其循环是通过四通换向阀,将制冷系统改为逆向运行,即将表冷器(直接蒸发式的表冷器可视为蒸发器)变成冷凝器。它是由管内往外传热化霜,其辐射热范围和温升较之蒸汽管路或电热化霜要小,热泵式所制得的热量大于电加热式,热泵式得到的热能是消耗电能热当量的2.5～4倍。其效果好、时间短,既能将蒸发器(表冷器)管道外的霜层融化干净,又能将蒸发器内的积油及时排除,提高蒸发器热交换的效果,并能将其残存的油带回到压缩机曲轴箱内,使其保持良好的润滑。化霜时制冷压缩机排出的高压高温制冷剂气体,经油分离器分油后引入蒸发器内,利用其放出的热量融化蒸发器外表面的霜层。化霜过程自动控制,采用定时化霜加温度两项控制,如将回风温度设定为3℃、除霜温度设定为-5℃、除霜时间设定为5min、除霜周期设定为50min、除霜退出温度设定为12℃。化霜时间和化霜间隔时间可以根据实际情况任意调节。一般夏季空气湿度大表冷器结霜多,化霜间隔时间可短些。

热泵冲霜多采用风冷式。在冬季当室外气温低于0℃热泵冲霜时,室外侧冷却器的翅片管表面就会凝霜,使其传热性能变劣;当室外气温至-5℃时以致无法制热进行热泵化霜,届时可转换用辅助电加热化霜。一般室外侧可加装温度控制器,当室外气温低于0℃时转换用辅助电加热化霜,高于0℃时由热泵循环冲霜。

3.4 克服化霜时增湿

单空调箱表冷器直接蒸发式,容易存在无谓增湿的问题。由于要保持室内的洁净度和压力差,送风机不能停止送风,当温度达到设定值后,制冷压缩机停机或高压供液电磁阀关闭不再制冷时,尽管空调箱内设置了档水板,表冷器(蒸发器)表面霜层融化后的水珠,以及空气(新风)当中的水汽,还是很容易被吹送入洁净房间内,使其湿度增大。反过来再除湿,又需给空调箱加热和制冷,劳力费时,能耗增加。

但此低温空调系统,双空调箱交替化霜或制冷运行,则克服了此问题。原因是当其中一台空调箱化霜时,其风管道阀自动关闭,送风不经此循环;待化霜完毕,由设置的洁净压缩空气吹气管道,自动将表冷器(蒸发器)表面的水珠吹干净,流入不锈钢接水盘,接水盘设有电加热装置,并及时将化霜水引流出空调箱外,其排水管安设有水封和阀门,防止外界空气进入。当另一空调箱自动转换化霜时,此空调箱表冷器即得到供冷,当其表冷器外表面达到低温时,其风管道阀才自动开启,此路送风循环开始,则空气(新风)当中的水汽由低温度的表冷器拦截。

3.5 节能降耗

3.5.1 降低化霜能耗

若采用低温乙二醇(冷水)机组供冷,冷媒送至空调箱表冷器的温度通常在-12℃左右,那么在需要化霜时,虽然冷媒循环泵停止运转,其管道阀自动关闭,但这时存在于表冷器管内的-12℃冷媒,用蒸汽管或电热管加热化霜时,要吸收热量升至融霜温度,待化霜完毕又要将此时加热的介媒带入到低温乙二醇冷媒循环系统之中,所以要多消耗这部分介媒升温和降温时的能量,并使化霜时间相对延长。选直接蒸发式则避开了这些能耗。

3.5.2 加强保温

要求将空调箱箱板增加厚度,采用100mm聚氨酯发泡彩钢板,加强了保温效果,在长期的运行中,节省了能源。

4 结束语

净化制冷空调系统涉及制冷、空气调节、净化、灭菌、去湿、加湿、加热、自动控制等技术。安装调试完毕须做性能确认验证项目包括:风量、风压、风速、气流流速、过滤器完整性检测、温湿度、尘埃粒子、沉降菌、浮游菌等的测试,结果必须符合相应洁净级别的控制要求。

在这里仅谈了低温空调制冷系统的一些技术改进及应用分析,根据低温空调制冷系统的特殊性,从节能降耗和运行管理方面考虑,选用了双空调箱、直接蒸发式、热泵冲霜(电加热辅助除霜)等技术方式。多年来对我公司的净化制冷空调系统的正常运行,起到了很好的技术支撑作用,保障了制品质量和生产所需的空调环境条件。

净化制冷空调系统所含设备的种类多、管线长、自动化程度高,要搞好操作运行、监测维护、保养检修等工作,首先要求运行操作人员和维修人员要有一定的专业知识和技能。为了实现运行管理的目标,必须做到运行管理有制度、使用操作有规程;人员专业化、上岗要培训、工作有责任,才能保障系统按设计要求运行和调节,达到最佳运行状态,实现各项运行参数,满足药品GMP规定的使用要求。

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低温制冷系统 篇3

随着现代生活的不断进步, 人们对生活质量以及生活的舒适度都有了一定的要求, 因此对空调在低温下的使用度不断增加, 以及对空调低温制热欲低温制冷就显得非常重要。本文就热泵型空调低温制热与低温制冷进行了简单的分析和探讨, 希望能为相关工作者有所帮助。

1 热泵型空调器

热泵型空调器利用的结构和单冷型空调器的结构基本相同, 它是利用空调在夏季制冷的原理, 即空调在夏季时, 是室内制冷, 室外散热, 而在秋冬季制热时, 方向同夏季相反, 室内制热, 室外制冷来达到制暖的目的。由于其具有双重功能很受广大消费者喜欢。但是, 这种空调也有一定的局限性, 比如低温制热时制热量不足、室外温度过低散热器结冰等现象都是热泵型散热器所需要解决的问题。

2 低温制热

人们对空调的制热度的需求是随着温度的降低而越来越高的, 在长时间低温的环境下, 随着环境气温的升高, 人们的舒适度会成倍增长。因此, 这也说明了低温制热的重要作用。然而, 目前我国低温制热技术还不是很成熟, 其中仍然存在很多问题需要人们解决。

2.1 环境温度对低温制热的影响

目前, 热泵型空调的低温制热受环境温度的影响很大, 环境温度过低使得低温制热过程产生了很多问题, 使其无法达到预有的效果。例如在一些地区冬季运转时, 人们对室内的温度要求较高, 而室外温度很低, 这样就容易使得散热器表面结霜, 从而影响低温制热效果以及机器的使用寿命。而且, 低温制热的制热温度是有一定限制的, 当室外温度过于低的时候, 热泵空调达不到这热效果, 并且空调的制热能力也会随着温度的下降而不断下降。

2.2 制热量不足

现如今热泵型空调已经占据了空调市场的主导地位, 成为千家万户必不可少的工具, 它已经悄无声息的成为人们生活中的一部分。然而, 在热泵型空调被广泛应用的当下, 其还存在着很大的问题, 就是制热量不足。目前, 热泵型空调的制热温度都很低, 无法大幅度提升温度。但是, 在一些寒冷的地区, 由于温度较低, 因此人们对热泵型空调的制热温度要求就很高。但是热泵型空调的制热温度很难达到当地的需要, 无法满足人们对温度的需求。因此, 提升热泵型空调的制热温度也是目前热泵型空调发展中所要解决的一个重要问题。

3 对低温制热问题的解决方法

热泵型空调能战胜传统的单一型空调最主要的原因就是其夏天可以制冷而冬天又可以制热两用型, 而传统单一型空调却只能制冷。然而在热泵型空调战胜传统的单一型空调的同时, 解决低温制热从而使得热泵型空调更好的发展的前提。低温制热是目前热泵型空调的发展趋势, 并且它也将广泛的应用在未来的生产生活中。只有解决好低温制热中存在的问题, 才能使得热泵型空调更好的发展下去。

3.1 优化除霜模式

当温度较低时, 热泵型空调器大部分就忙于除霜工作, 很少的一部分用于制热, 从而大大降低了制热效果, 出来的风温度也不高。所以减少结霜, 加快除霜速度大大提高了制热效果, 并且还可以降低成本。因此, 为了解决这一难题, 可以优化制冷系统整体性能匹配, 尽量加大室外换热器的工作效率, 提高送风量, 从而减少室外传送温差并且提高制热量。还有就是选择亲水预涂铝箔翅片, 并且提高翅片的间距, 从而使得水珠快速脱离翅片, 避免结霜。

3.2 蓄热循环模式

蓄热循环模式是目前热泵型空调低温制热的主要方式, 它有效的解决了热泵型空调的低温制热量不足的问题。蓄热循环模式主要是其材料在低温的环境下释放热量补充了热泵型空调在低温环境下的制热缓慢, 制热不足等问题。因此, 蓄热循环模式的应用最主要的是其材料的选择, 良好的材料才能达到释放与吸收热量的作用, 更好的解决低温制热量低的这一问题。

4 低温制冷

4.1 现代生活对低温制冷的要求

随着社会的不断发展, 人们对制冷技术的要求也越来越高。在高温下制冷已经不是时代的主流, 目前, 由于人们生产生活的需要, 更多的是要在低温环境下使得温度更为低下, 这也是现代社会发展对制冷技术的一种发展趋势。

4.2 现代制冷空间小容易结冰

社会的飞速发展以及人们生活水平的不断提高, 对制冷设备制冷质量的要求也不断加大。随着对空间利用率的认识越来越重视, 以及对设备精细小巧的需求。因此, 现代制冷空间也开始不断减小, 从而提高空间的利用率以及其美观度。然而, 随着制冷空间不断减小, 相关的技术问题也随之出现。首先, 由于制冷空间减小, 导致散热器的散热效果不好, 冷热交替不到位很容易导致结冰现象的产生。其次, 制冷空间的减小, 必定使得制冷设备也随之减小, 在制冷设备减小的同时还要保证制冷质量, 这将是热泵型空调所要面临的一个重大难题。因此, 在制冷空间缩小的条件下, 解决容易结冰的现象以及保证其制冷效果是现代低温制冷的一项重要任务。

5 对低温制冷问题的解决方法

低温制冷是现代社会发展的需要, 也是科技发展的必然结果。解决好低温制冷问题, 将使低温制冷技术更好发展下去从而为社会的飞速发展做出巨大贡献, 为人民的生产生活带来便利。

5.1 加强低温制冷精度

制冷精度是保证低温制冷技术很好展开的前提, 只有时刻保持制冷精度才能保证现代社会对低温制冷的需求。因此, 在日常的生产生活中应该注意到这一点, 时对控制冷温度进行监控, 从而让其保持在较高精度水平上, 只有这样才能保持低温制冷的精度。并且, 相关部门聘用专业的技术人员对低温制冷的设备进行检测, 并且进行实时监控, 从而达到对制冷设备制冷信息的第一时间掌握, 从而更快的对低温制冷设备进行检修, 以确保其精度。低温制冷设备精度的加强不仅满足了现代社会对低温制冷的需求, 而且也进一步推动了我国的经济发展脚步, 为实现现代化社会作出了巨大贡献。

5.2 加强对零件精度的检测

低温制冷对零件的精度要求非常高, 因为只有高精度的零件才能使得低温制冷设备达到其应有的水平。在对零件精度检测时, 最主要的是要有高精度的仪器, 先进的仪器可以使得检验的结果非常精确, 并且还可以比使用旧式设备节省检测时间, 提高工作效率, 从而节省成本为企业或个人带来经济效益。零件的精度越高, 制冷设备的制冷效果越好, 因此加强对零件精度的检测是非常必要的, 并且还要定期的对其进行检测, 以确保其精度不发生变化, 从而使得低温制冷的精度得到保障。只有加强对零件精度的检测, 才能使得热泵型空调更好的更精确的工作, 同时也会避免在制冷空间减少的条件下, 散热器结冰、制冷质量的不到保证等问题。

6 结语

随着时代的发展和社会科技的不断进步, 热泵型空调必将占据未来社会的主导地位。热泵型空调器低温制热与低温制冷技术的发展, 不仅为社会的经济带来巨大进步而且也将会人们的生产生活带来巨大便利, 同时热泵型空调器低温制热与低温制冷的崛起也将提高人们的生活质量。

摘要：本文简单地对热泵型空调器低温制热与低温制冷进行了分析, 并且对其辅助热源进行了研究和探讨。

关键词：热泵型,空调器,低温制冷

参考文献

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低温制冷系统 篇4

1 热泵型空调器概述

热泵型空调器具备夏季制冷及冬季制热的双重功能, 目前已受到越来越多的用户欢迎。但这种空调也有一定局限性, 例如在某些地区冬季运转时, 由于室外温度较低, 蒸发器的表面非常容易结霜, 就会影响正常供热;同时, 室外空气温度的持续降低使室内热负荷随之增大, 但空调机组的供热能力却逐渐较弱, 根本无法满足基本使用要求。因此, 如何提高热泵型空调器在低温环境下的制热与制冷能力越来越受到关注。分体式热泵型空调机组在低温条件下可提高室外机组周边空气温度及机组蒸发温度, 有力提高制冷力, 从而满足制冷与制热需求。它主要采取了以下方法:将分体式热泵型空调机组的室外换热器布置在建筑房顶专用的室内, 并在其中设置另外的空气换热器, 让部分可能流经蒸发器的低温空气和部分回风实现热交换, 进而提高蒸发器进风的温度及机组的蒸发温度。

2 热泵型空调器低温制热相关问题分析

当热泵型空调器在热泵形式下运转时, 其制热能力主要受环境温度的影响, 环境温度越低则制热能力越弱。当外部环境温度低于-7℃时, 空调的制热能力和标称能力相比就会极大降低, 制热效果往往不佳。这主要是由于:当外部环境温度过低时, 机组和室外环境的换热量较少, 而随着系统中蒸发温度与冷凝温度的降低, 压缩机的轴功率也会下降, 并减少消耗功能, 其直接结果就是造成空调器制热能力下降。

目前, 我国销售的热泵型空调器大多为定速空调器。在正常工作情况下, 定速空调器的压缩比范围约为3%～4%。如果单纯为了一段时间内的低温制热而提高压缩比, 就会偏离压缩机的设计初衷, 影响热泵空调器的正常运行, 并提高制造与运行成本, 从而使生产厂家与消费者难以接受。所以, 为了解决目前低温环境下热泵型空调器制热量不足的问题, 必须采取其他有效措施。

2.1 变频式涡旋压缩机

压缩机是热泵空调器的核心, 其热力性能与可靠性对机组的总体性能起到关键作用。目前, 空调器普遍采用的压缩机主要有3种类型:活塞式、涡旋式、旋转式。从压缩机的原理来看, 涡旋式压缩机无论是在运行效率、压缩平稳度、过热损失, 还是在余隙容积损失、噪音、振动等方面都具有独特优势。涡旋式压缩机及活塞式压缩机处于8℃以上环境制热时, 会产生类似的热量, 但是涡旋式压缩机的COP比活塞式的高出5%;而在-8℃以下时, 涡旋式与活塞式的COP则类似, 但是涡旋式压缩机制热量要高出活塞式9%。

变频压缩机在适用范围、能力调节及运行效率等方面都比定速压缩机强, 它能够通过改变频率扩大适用范围, 因此能更好地适应温度变化带来的负荷量变化。尤其在室外环境处于低温的情况下, 变频压缩机可高效率工作, 促使热泵型空调器产生足够的热量, 维持室内供暖需求。

2.2 蓄热循环方式

蓄热技术是低温环境下提高空调供热能力的有效手段, 且具有广泛的应用前景。热泵型空调器在低温状态下制热能力不强, 始终制约着它的进一步发展, 采用蓄热循环方式是解决这个难题的有效途径之一。一般来说蓄热的重点在于选择材料, 合适的蓄热材料在状态发生变化时释放潜在热量, 并与冷冻循环相结合, 储蓄压缩机中释放的热量, 自动实现了蓄热与放热, 避免了热泵型空调器在低温环境下加热速度慢、除霜状态下供热能力不足等缺点。

2.3 优化除霜模式

当环境温度较低时, 热泵型空调器大多忙于除霜, 而没有真正发挥制热的效果, 其出风温度也较低。所以, 尽量减少结霜、加快除霜速度, 可有效提高制热效果, 并降低运行成本。现阶段, 热泵型空调器大多根据室外盘管的温度及低温运行时间等条件来判断是否除霜, 一旦达到除霜条件就开始工作, 而忽略了其是否符合实际需要。这种频繁的除霜状态在除霜上效果良好, 但是缩短了制热时间, 造成所需热量不足;反过来, 如果长时间不除霜或者除霜的时间过短, 就会造成除霜不彻底, 换热效果差, 也会造成制热量不足。因此, 既要防止结霜又要快速除霜, 同时可选用电子膨胀阀在除霜情况下加大流量, 缩短除霜时间。总之, 解决除霜问题可有效提高热泵型空调器的低温制热效率。

另外, 为了提高低温条件下热泵型空调器的制热能力, 可以优化制冷系统的整体性能匹配。鉴于室外换热器对机组性能的影响、机组对温度环境的适应性等因素, 在保证成本的前提下, 应尽量加大室外换热器的工作效率, 提高送风量, 减少室外的传热温差, 提高制热量。为确保除霜后翅片表面残留的水分迅速脱离, 可选择亲水预涂铝箔翅片, 并适当提高翅片的间距。同时, 还要加强对除霜方法、除霜控制形式的研究和试验, 进一步提高热泵型空调器的运行可靠性及效率。

3 热泵型空调器低温制冷相关问题分析

随着生产的发展、生活水平的提高, 人们对低温环境下空调的制热功能提出了更高要求, 同时也还需要大的建筑空间内小储藏室、设备间或其他空间仍保持低温, 这就涉及到低温制冷问题。

3.1 低温制冷技术概述

在低温条件下, 室外的换热环境恶劣, 极易造成室内机换热器温度过低, 从而导致内机蒸发器结霜或结冰。为了更好地提高热泵型空调器的使用效率, 可加强对元器件的监测, 进而控制外机风扇的转速, 减少换热。其中, 元器件的定位监测是整个技术过程的重点, 它包括了定位具体温度点, 如冷凝器的中部位置、蒸发器的最低温度点、进管位置、室外温度检测点等。经过大量的实践研究, 假如室外温度低于0℃, 且空调正常运转, 可通过2方面来调整蒸发器的最低温度点:一是在检测到温度低于设计值时, 自动调整外风机, 降低运转速度, 此时系统的换热量就会减少, 并提高室内蒸发器温度;二是在检测到温度高于设计值的情况下, 自动调整外风机, 提高运转速度, 此时系统的换热量就会增加, (下转第89页) 并降低室内的蒸发器温度。经过自动程序的反复控制, 最后可调整、控制蒸发器温度达到设计值, 一般这就是蒸发器的最低温度点, 它仍处于设计值之上, 可有效避免内机蒸发器的结霜或结冰现象。

3.2 大系统、小空间情况下的低温制冷

在空间小、系统大的情况下, 室内蒸发器极易产生结霜或结冰现象, 如果检测的设计值过大, 则会加大系统压力, 使空调无法正常工作。经过大量的实验, 我们主要得出了如下结论:一方面, 当外风机持续降速时, 系统的换热量减小, 室内蒸发器的温度则升高, 但是此时系统内的压力加大;另一方面, 当外风机持续升速时, 系统的换热量加大, 而室内蒸发器的温度降低, 系统的压力有所下降。普通的检测元件由于反应慢、反馈慢, 控制有效率较低, 极易造成结霜或过压保护问题, 导致空调不能正常运转。若想保证蒸发器的温度在短时间内达到设计值, 就必须提高检测元件的精确度, 应用高精度温度传感器、压力传感器可解决这一问题。

4 热泵型空调器辅助热源研究

为了确保热泵型空调系统可长期持续性运转, 可以在系统中加设辅助加热设备, 如燃油锅炉、电锅炉等, 从外部引进高位能量, 并补充建筑物中不足的余热量。

目前, 我国普遍采用的热泵型空调器电辅助加热设备主要采用电热管与PTC加热元件。从二者的制热性能比较来看, 电热管的发热率较稳定, 且不易受到环境温度变化的影响, 但PTC制热效果会随着环境温度的降低而提高, 不过提高的绝对值比较小。电热管与PTC元件发热的效率基本相等, 但电热管表面温度较高且带电, 而电辅助加热器一般功率较大, 多在1 k W以上, 对人体还存在安全隐患;相对而言, PTC加热器则升温速度快, 工作效率稳定, 安全可靠, 即使在非正常工作状态下, PTC元件自身所具备的调节功能也可降低输入功率, 从而避免意外情况的发生。因此, 我国目前大多数热泵型空调器都选择PTC加热器作为辅助加热的有效手段, 这同时也节约了成本。

另外, 热泵型空调器还可利用可再生热源作为低温制热与制冷的辅助手段, 例如太阳辐射、井水、地表水、河水、土壤及空气等。尤其是太阳能热泵空调系统, 目前在应用中已经获得了良好的节能效果。

摘要：对热泵型空调器低温制热与低温制冷相关问题进行了分析与阐述, 并对其辅助热源进行了研究和探讨。

关键词：热泵型空调器,低温制热,低温制冷

参考文献

[1]欧志刚.三集一体热泵空调在某工程中的设计应用[J].制冷空调与电力机械, 2009 (4)

[2]史琳, 薛志芳.热泵/空调系统仿真和控制研究述评[J].暖通空调, 2007 (8)

低温制冷系统 篇5

随着我国电网建设步伐的不断加快,全国范围内的电荒状况得到一定程度的缓解,燃气、燃油涨价,压缩式冷水机组新型制冷剂替代进程提速将进一步挤压吸收式冷水机组市场,而2010年随着全球经济的逐步复苏,溴化锂吸收式空调市场小幅度回升。

在这样的社会背景下,用户对吸收式冷水机组的要求不断提高,吸收式冷水机组的多能源化已成为各厂家适应用户需求的新的技术方向之一,比如江苏双良与大连三洋都推出了具有代表性的多能源型溴化锂吸收式机组[1]。

1 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组工作原理

低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的系统流程图如图1、图2所示,主体由蒸发器、吸收器组成的下筒体,冷凝器、低温发生器1、低温发生器2组成的上筒体,烟气高温发生器、低温热交换器、高温热交换器、溶液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。制冷机工作时,主体处于真空状态。蒸发器内,低温冷剂水吸收来自用户的冷媒水的热量,使冷媒水温度降低;同时,冷剂水蒸发变成冷剂蒸汽,进入吸收器内,溴化锂浓溶液吸收蒸发器内冷剂蒸汽后变成稀溶液。

稀溶液在溶液泵的作用下,经过低温热交换器加热升温后,分成两部分,一部分稀溶液经过高温热交换器加热后进入烟气高温发生器,进行加热,同时产生大量的冷剂蒸汽,变成浓溶液;另一部分进入低温发生器1,经过热水热源的加热,在产生冷剂蒸汽的同时,进入到低温发生器2内,经过高温冷剂蒸汽的加热后,产生冷剂蒸汽浓缩成中间溶液。从低温发生器2来的中间溶液与从烟气高温发生器来的浓溶混合后,进入吸收器。

在相同压力下,溴化锂的沸点比水的沸点高出许多,因此可以认为处于相平衡的溴化锂-水二元溶液的气相是纯水蒸气,在运行中冷凝器与发生器处于低压状态(P0),蒸发器与吸收器处于高压状态(PH),稀溶液在发生器中被低温余热(比如70～80℃)加热,蒸发出来的过热水蒸气流入冷凝器中,被冷源(比如30℃冷却水)冷凝为P0下的饱和液态水,然后经过冷剂泵加压到PH下过冷水流入蒸发器中,被低温余热加热成PH压力下的饱和水蒸气,流入吸收器,又被从溶液热交换器来的浓溶液吸收,变成稀溶液,同时释放出吸收热,从吸收器出来的高温稀溶液与从浓溶液加压泵来的浓溶液在溶液热交换器中换热,变成PH压力下的过冷液体,经节流阀降压成P0,返回发生器中再次被低温余热加热,在发生器中稀溶液被浓缩为浓溶液,经溶液泵加压,到溶液热交换器中吸收稀溶液的热量,再到吸收器中吸收从蒸发器来的水蒸气,完成一个循环。

2 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的设计

2.1 基本参数选取

通过对市场的调查并结合我国的实际情况,选定如下参数:

冷媒水进出口温度:12～7℃;冷却水进出口温度:32～37.4℃;热水进口温度:84℃;烟气进口温度:400～600℃(能满足要求的废烟气)。

从减少热污染的角度及机组性能两方面考虑,热水的出口温度定为75℃。

2.2 热力计算[2,3]

设计机组的能力为15×104kcal/h,由此计算换热面积:

蒸发器:根据经验选取换热系数为2 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qe=KcAe△te得出换热面积:

Ae=Qe/Ke△te=150 000÷2 800÷4.076≈13.14 m2

吸收器:根据经验选取换热系数为1 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qa=KaAa△ta得出换热面积:

Aa=Qa/Ka△ta=187 164÷1 300÷5.695≈25.28 m2

低压发生器:根据经验选取换热系数为2 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg=Klg4g△tlg得出换热面积:

Alg=Qlg/Klg△tlg=43 620÷2 300÷12.236≈1.55 m2

低压发生器(热水):根据经验选取换热系数为1 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg-w=Klg-wAlg-w-△tlg-w得出换热面积:

A lg=(Klg-Qlgw△tlg)w=Q (Ti-To)=127.35÷(84-75)=14.15 m2

冷凝器:根据经验选取换热系数为5 400 kcal/h·m2℃由公式:Qc=KcAc△tc得出换热面积:

Ac=Qc/Kc△tc=112 065÷5 400÷1.94≈10.7 m2

低温换热器:根据经验选取换热系数为800 kcal/h·m2℃

由公式:Q1-h1=K1-h1A 1-ht△t1-ht得出换热面积:

A1=gn (h20-h21)/△t1·K1=3 138.938×(81.915-66.043)÷12.518÷800≈4.975 m2

高温换热器:根据经验选取换热系数为1 200 kcal/h·m2℃

由公式:Qh-ht=Kh-htAh-ht△th-ht得出换热面积:

Ah=gnh(h15-h16)/△th·Kh=809.474×(114.185-79.791)÷11.898÷1 200=1.95 m2

3 结语

实现热水能源与双效供热源同时使用,大幅提高了低温热源能量利用率和设备的能效比,实现了多种能源条件下的阶梯利用,减少了排放污染,有利于保护环境[4]。

参考文献

[1]赵耀华,赵勇,孙即红.供热机组利用吸收式热泵的经济效益分析[J].中国勘察设计,2011(12)

[2]傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].西安:西安交通大学出版社,2005

[3]雷亨顺.能量热经济学分析方法[J].石油与天然气化工,1990,19(3)

低温制冷系统 篇6

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择我院2005年1月—2008年5月住院治疗的急性大面积脑梗死并高热 (39 ℃以上) 病人92例, 均为发病24 h内入院。均符合1995年全国脑血管病会议制定的脑梗死诊断标准, 并经头部CT检查明确诊断, 排除出血倾向。随机分为两组。①亚低温组:46例, 其中男31例, 女15例;年龄65岁～79岁, 平均70岁;②对照组:46例, 其中男28例, 女18例;年龄61岁～78岁, 平均72岁。排除并发严重心、肺、肝、肾疾病和严重糖尿病, 辅助治疗基本相同, 两组临床资料差异无统计学意义 (P>0.05) 。

1.2 病人人选标准

①按照1995年全国第四届脑血管病学术会议制定的脑梗死诊断标准, 并经CT扫描证实为首次发病;②脑CT排除脑出血或出血性脑梗死;③排除糖尿病;④排除轻中度脑梗死。两组病人治疗前的病情程度相同, 神经功能缺损量表 (neurological deficit scale, NDS) 评分、年龄、生命体征等差异无统计学意义 (P>0.05) 。

1.3 方法

亚低温组病人采用哈尔滨工业大学研制的TER-40A型医用半导体制冷仪。根据CT扫描图定位, 将制冷仪半导体探头置于头颅病灶最近的位置固定, 温度设置在10 ℃, 自动调温。对照组病人降温则采用解热药、乙醇擦浴、冰敷或人工冬眠等常规降温方法。有感染者同时选用抗生素治疗, 高颅压者均使用脱水剂降颅压, 同时均给予改善脑循环代谢常规治疗。

1.4 评分及疗效标准

10 d内对两组病人均行24 h体温、呼吸、血压、血氧饱和度监测, 并于10 d后评定生命体征变化, 于1个月后评定死亡率。在病人入院时及1个月后根据神经功能缺损评分量表变化评估预后。疗效评定标准:参照1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的“脑卒中病人临床神经功能缺损程度评分标准” 。

1.5 统计学方法

应用SPSS 12.0统计分析软件对数据进行方差分析, P<0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 两组治疗前后监测指标的比较

两组病人治疗后各项检测指标均较治疗前有明显好转, 治疗10 d后, 亚低温组病人的体温和心率分别为37.40 ℃±1.56 ℃和76.20/min±7.96/min, 对照组分别为38.50 ℃±1.39 ℃和84.80/min±8.97/min, 两组间差异有统计学意义 (P<0.05) ;呼吸频率、血压、血氧饱和度等指标两组间差异无统计学意义 (P>0.05) 。治疗1个月后, 亚低温组46例病人存活43例 (93.5%) , 死亡3例 (6.5%) ;对照组46例病人存活37例 (80.4%) , 死亡9例 (19.6%) , 亚低温组死亡率低于对照组 (P<0.05) 。

2.2 两组病人神经功能缺损评分变化的比较

两组治疗前后神经功能缺损评分差异均明显 (P<0.01) , 与对照组相比, 亚低温组神经功能缺损评分显著下降 (P<0.05) 。见表1。

3 讨论

亚低温 (32 ℃～34 ℃) 技术临床治疗脑外伤和保护缺血脑细胞的实验室研究, 国内外已见大量报道, 在创伤性脑损伤的实践中已显现出优势[l]。20世纪90年代初, 人们在实验中发现对缺血性脑损伤亦有肯定意义, 不但减轻梗死后的病理损害程度, 而且能促进神经功能恢复, 并不产生严重的并发症[2]。临床报道尽管很少, 但初步实践已证明亚低温有很大的潜在优势[3]。Mori等发现脑卒中病人给予不同的体温, 体温低于36 ℃的一组病人梗死面积、病死率明显低于正常体温组和高温组, 其神经功能恢复也优于其他两组。Schwab等也观察到急性卒中病人体温小于37.9 ℃的预后优于体温大于37.9 ℃的病人。

亚低温保护脑组织的机制是抑制兴奋性氨基酸、自由基、一氧化氮等有害物质的释放;减轻炎症反应;保护血脑屏障, 减轻脑水肿;降低脑代谢, 降低细胞代谢率, 减少耗氧量, 减少兴奋性氨基酸的释放, 减轻细胞内钙超载和减少氧自由基以及一氧化氮产生等[4]。同时有研究发现, 亚低温能显著降低脑卒中时颅内压升高, 稳定血管的舒缩功能, 使缺血区血流增加。46例大面积脑梗死病人进行亚低温治疗, 存活43例, 死亡3例, 病死率6.5%;NDS评分积分值明显低于对照组, 疗效评定明显优于对照组。

由于脑梗死后脑水肿高峰期为发病后2 d～5 d, 亚低温治疗一般持续72 h以上, 以减轻脑水肿高峰期的脑损伤。低温时间过长可抑制免疫功能, 极易出现感染并发症, 所以低温时间一般不超过1周。本组46例病人均在发病24 h内接受治疗, 持续时间3 d～5 d, 治疗效果理想。本研究结果表明, 头颅局部亚低温疗法是急性大面积脑梗死治疗的有效方法之一, 且安全、方便。

参考文献

[1]汪基尧.亚低温脑保护基础与临床[M].上海:第二军医大学出版社, 1998:3-7.

[2]罗芳, 王恩真, 王天佑, 等.浅谈低温对脑损伤保护作用[J].中华麻醉学杂志, 1998, 18 (5) :311.

[3]孙宏侠, 付铁娟, 白信花, 等.亚低温对脑梗死病人血NSE、SOD、NO、ET的影响及临床意义[J].中风与神经疾病杂志, 2005, 22 (2) :166-168.