[科普中国]-制冷机

发展史

1834年，英国的雅可比·珀金斯试制成功人力转动的用乙醚为工质的可以连续工作的制冷机。1844年，美国的J.戈里试制了用空气为工质的制冷机，用在医院中制冰和冷却空气。1872～1874年，D.贝尔和C.von林德分别在美国和德国发明了氨压缩机，并制成了氨蒸气压缩式制冷机，这是现代压缩式制冷机的发端。19世纪50年代，法国的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水为工质的吸收式制冷机和氨水吸收式制冷机。1910年出现了蒸汽喷射式制冷机。1930年出现了氟利昂制冷剂，促进了压缩式制冷机的迅速发展。1945年，美国研制成功溴化银吸收式制冷机。

原理①压缩式制冷机。依靠压缩机的作用提高制冷剂的压力以实现制冷循环，按制冷剂种类又可分为蒸气压缩式制冷机（以液压蒸发制冷为基础，制冷剂要发生周期性的气-液相变）和气体压缩式制冷机（以高压气体膨胀制冷为基础，制冷剂始终处于气体状态）两种，现代制冷机以蒸气压缩式制冷机应用最广。②吸收式制冷机。依靠吸收器-发生器组（热化学压缩器）的作用完成制冷循环，又可分为氨水吸收式、溴化锂吸收式和吸收扩散式3种。③蒸汽喷射式制冷机。依靠蒸汽喷射器（喷射式压缩器）的作用完成制冷循环。④半导体制冷器。利用半导体的热-电效应制取冷量。

制冷机的主要性能指标有工作温度（对蒸气压缩式制冷机为蒸发温度和冷凝温度，对气体压缩式制冷机和半导体制冷器为被冷物体的温度和冷却介质的温度），制冷量（制冷机单位时间内从被冷却物体移去的热量）、功率或耗热量、制冷系数（衡量压缩式制冷机经济性的指标，指消耗单位功所能得到的冷量）以及热力系数（衡量吸收式和蒸汽喷射式制冷机经济性的指标，指消耗单位热量所能得到的冷量）等。2

种类制冷机可分为：压缩式制冷机、吸收式制冷机、蒸汽喷射式制冷机，半导体制冷。其中蒸汽压缩式制冷机（活塞式、回转式、螺杆式、离心式）、吸收式制冷机和蒸汽喷射式制冷机应用较为广泛。目前，我国除少数大冷量和特殊用途的冷冻机外，一般用途的活塞式、离心式、螺杆式、涡旋式 、溴化锂吸收式、蒸汽喷射式制冷机，以及冷冻、冷藏、低温试验等设备都能自己制造。

各种类型制冷机主要特点如下：

1．压缩制冷

1）螺杆式制冷机：结构简单、易损件少、使用寿命长、单级压缩比高，在大中型制冷量范围内有取代活塞式的趋势。

2）活塞式制冷机：技术发展比较成熟，效率高，使用温度范围广，可制成大中小型各种规格产品，是各种制冷机中应用最广的机种。

3）离心式制冷机：利用高速旋转的叶轮使制冷剂气体获得动能，然后通过扩压器提高其压力并冷却液化，节流而制冷。具有结构紧凑，单机制冷量大，可进行能量调节等特点。用于空调的机器多采用R11、R12制冷剂。

2．吸收制冷

利用吸收剂对制冷剂的吸附作用使制冷剂蒸发而制冷。常用的有氨——水吸收式制冷机和溴化锂——水吸收式制冷机，用热源作为动力，消耗电力少，运转平稳，易损件少，能量调节范围大，是一种新发展起来的制冷机品种。3

容量变化制冷机容量应该与库房的热负荷相匹配。这点可以通过合理的配机和利用能量调节装置等方法达到。当然，最主要是要有比较好的冷库安装节能措施。如果库房的热负荷不变，而压缩机的容量大时，就会使系统蒸发温度降低，或使压缩机倒霉，这是很不好调整的制冷系统，制冷装置稳定性也差。反之，如果制冷机容量减小时，由于机器未能及时吸回蒸发器内形成的制冷剂气体，又会使蒸发器温度升高、库房降温困难。
当库房热负荷及制冷机容量不变时，如蒸发器蒸发管内表面有油膜或管外表面有霜层，也会影响冷却效果，库房降温困难。蒸发温度较设计要求过高或过低都是不正确的，过高不能满足食品加工工艺要求，过低使制冷机的能量指标与运转经济性变坏。具体表现如下：

①蒸发温度降低，使制冷机制冷量减少，这是由于蒸发器内的气体比容增大，单位容积制冷量减少，因而，制冷机每小时循环的制冷剂质量液减少；

②蒸发温度降低，压缩每公斤气体所消耗的功能增加。

节能方法离心式制冷机节能方法 1.制冷机节能原则：提高蒸发温度，降低冷凝温度。在满足设备安全和生产需求的前提下，尽量提高蒸发温度和降低冷凝温度。为此加大了冷却塔的改造，以保证冷却水效能。

2.防止和减少管道结垢以提高冷凝器和蒸发器的换热效率补充水如果水处理做的不好，碳酸氢钙和碳酸氢镁受热产生的碳酸钙和碳酸镁会沉积在管道上。使导热性能下降，影响冷凝器和蒸发器的换热效率，并使设备运行电费大幅度上升。此时除了采用水处理技术外，还可以利用管道定期自动清洗设备进行管道清洗。

3.调整制冷机设备合理的运行负载

在保证设备安全运行的情况下，制冷主机运行在70%-80%负载比运行在100%负载时，单位冷量的功耗更小。运用此方式开机要结合水泵、冷却塔的运行情况综合考虑。

4.采用制冷机变频装置，调节离心制冷机压缩机的转速低压的冷媒经过离心机后，压力升高。离心机的转速越大，压力升得越高。在实际运行中，设备大多是在非满负荷运行。固定转速的离心机在设备小负荷运行时，造成能源浪费。而变频离心制冷机可以依据负荷的变化，自动调节压缩机转速，节能空间比较大。

日常维护1、加油

1）当油位低于视镜1/4时，应及时补充润滑油

2）将加油管一端连接压缩机进气端的加油阀，微开加油阀，利用系统中的压力将加油管内的空气排出，另一端插入油桶内

3）适当关小系统制冷剂供液阀，并调整吸气低压报警设置，以免因压力过低而停车

4）当吸气压力低于大气压时，打开加油阀，油会自动进入压缩机内

5）当油位超过视镜5/6时，应停止加油操作：先关加油阀，再打开系统供液阀，恢复正常

2、补充制冷剂

1）当判断系统缺液时，应及时给系统加氟

2）将加氟管一端与系统加氟口相连，另一端与氟瓶相连，通过加氟软管赶出管内的空气

3）先打开氟瓶的阀门，确认无泄漏后再开加氟口处的阀门

4）R23系统应将瓶口朝上，而R404A系统应将瓶口朝下，以保证迅速加氟

5）加氟结束时，应先关闭氟瓶的阀门，再关加氟口的阀门

6）制冷剂添加一次不可过多，以免排气压力过高。如一次添加不足，可重复进行

7）判断系统液位正常的依据是，R23系统为停车均压后的压力值在6~8bar之间，R404A系统运行中冷凝器的液位在视镜的1/5~2/5处

3、放空气

1）当系统压力明显高于相应温度下的饱和压力时，应考虑放空气

2）由于空气只集中在高压部分，所以应通过冷凝器的排空阀操作

3）高温系统应在停车时进行，低温系统最好在运行时进行

4）具体操作要精心，丝堵不要开启过大，也不要远离现场

5）空气操作应分几次进行，不可一次放气太多，以免放出过量的制冷剂4

腐蚀保护制冷机等换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板换热器, 还有温差应力, 管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。

综上所述，影响制冷机腐蚀的主要因素有：

（1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；

（2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀；

（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大；

（5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。

目前可采用高分子复合材料对制冷机管板进行防腐保护，其中应有比较成熟的有美嘉华技术产品，其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能，材料为100%固体，没有可挥发性物质，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩，特别是材料良好的隔离双金属腐蚀和出色的耐冲刷性能，优异的防腐性能，从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏，可以为部件提供一个长久的保护涂层。

操作工艺：

1、工具及设备：喷砂设备、保护用的帆布或塑料布、软木塞、酒精或丙酮、刮刀**、**螺旋器、垃圾袋、手电钻、工作电源、橡胶手套、安全帽、防护眼镜、擦布、毛刷。

2、步骤

第一步：打开制冷机冷凝器端盖

用吹风机和鼓风机吹干管子表面和里面的水，然后用软木塞塞住管口并遮挡住翻边，以确保喷砂处理时不损伤管口。

第二步：喷砂处理：在喷砂处理时用帆布和其它等遮挡一下，以免喷出的砂粒弄脏其它设备。喷砂时使用石英砂或金刚砂，它可以产生4密耳的表面而不会产生更多的灰尘，要一直打出基材金属本色。喷砂完毕后将软木塞取出。

第三步：溶液清洗：用丙酮把金属表面的杂质及油污清洗干净。

第四步：涂抹材料：先用美嘉华高分子修复材料金属修复材料把冷凝器管板内壁有坑的部位进行填平，以免在工作时水产生涡流，直至达到要求平面为准。然后把高分子流体保护材料均匀涂至整个被修复面。尤其注意面板与管子的接合处，以达到密封、堵漏的目的。

第五步：固化：按照材料的固化要求进行固化，固化完毕后即可投入生产运行4