冷卻方式

製冷設備的冷卻方式有直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻是將制冷機的蒸發器裝設在製冷裝置的箱體或建築物內，利用製冷劑的蒸發直接冷卻其中的空氣，靠冷空氣冷卻需要冷卻的物體。這種冷卻方式的優點是冷卻速度快，傳熱溫差小，系統比較簡單，因而得到普遍套用。

基本介紹

• 中文名：冷卻方式
• 外文名：cooling method
• 領域：工程術語
• 方式：直接冷卻、間接冷卻
• 用物：製冷劑

概念

製冷設備的冷卻方式有直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻是將制冷機的蒸發器裝設在製冷裝置的箱體或建築物內，利用製冷劑的蒸發直接冷卻其中的空氣，靠冷空氣冷卻需要冷卻的物體。這種冷卻方式的優點是冷卻速度快，傳熱溫差小，系統比較簡單，因而得到普遍套用。

按照冷卻目的和冷量利用方式的不同，製冷裝置大體可分為冷藏用製冷裝置、試驗用製冷裝置、生產用製冷裝置和空調用製冷裝置四類。

冷藏用製冷裝置主要用於在低溫條件下貯藏或運輸食品和其他貨品，包括各種冰櫃、冷庫、冷藏車、冷藏船和冷藏貨櫃等。

間接冷卻是靠制冷機蒸發器中製冷劑的蒸發，從而使載冷劑(例如鹽水)冷卻，再將載冷劑輸入製冷裝置的箱體或建築物內，通過換熱器冷卻其中的空氣。這種冷卻方式冷卻速度慢，總傳熱溫差大，系統也較複雜，故只用於較少的場合，如鹽水製冰和溫度要求恆定的冷庫等。

直接冷卻

在直接冷卻系統中，根據向蒸發器的供液的動力不同，直接冷卻系統可分為直接膨脹供液、重力供液、氨泵供液和氣泵供液2種。

直接膨脹供液

利用冷凝壓力和蒸發壓力之間的壓力差作為動力，將高壓液體經節流降壓後直接供入蒸發器製冷的供液方式稱為直接膨脹供液。在冷庫裝置中，它是套用最早和最簡單的供液費那個方式，它是由調節站和蒸發器組成。它的工作原理是自高貯器來的高壓液體經液體調節站上的節流閥節流降壓後送往各組蒸發器，在蒸發器中吸熱蒸發轉化為氣體，然後通過氣體調節站直接送入壓縮機吸入口。該供液系統的優點有：

① 利用了高壓液體的能量，減少了無功損耗，除壓縮機外不再消耗其他動力；

② 可利用一台壓縮機擔負幾個蒸發溫度，這是其他系統不易作到的；

③ 由於冷庫設備少、系統簡單、製冷劑充注量少，冷庫報價低，一次投資低於其他系統。

重力供液

將氨液輸送到高於蒸發器的氨液分離器之中，氨液靠本身的重力被輸送至蒸發器之中的製冷系統稱為重力供液系統。其工作原理為：高壓的氨液被送入高於蒸發器的氨液分離器之中，在節流過程中所產生的閃發蒸氣被分離，氣體集中於氨液分離器上部，液體則沉積於其下部，在高差H1的作用下，氨液進入蒸發器吸熱蒸發，產生的氣體夾雜著液滴經回氣管進入氨液分離器，氣液再次分離，液體下沉，氣體與氣流所產生的閃發氣體一同被壓縮機吸走。

冷庫直接冷卻系統也有難於克服的缺點，當採用氨為製冷劑時，系統的密封性一旦受到破換將危及人身安全，污染冷庫內的食品，另外，當製冷劑需要遠距離輸送時，由於管道阻力的作用，使製冷劑產生閃發氣體，影響冷庫裝置的經濟性。

氨泵供液

高壓液體經節流降壓後進入循環桶，再由循環桶側面的出液管經截止閥和氨液過濾器進入氨泵，升壓後經單向閥、截止閥送入液體分調節站，然後被分配到各組蒸發器。

氣泵供液

利用高壓氣體或高壓液體的壓力，輸送氨液至蒸發器。

氣泵供液分為氣體加壓和液體加壓兩種，按加壓罐數量又可分為雙罐式和單罐式。

間接冷卻

表面式凝汽器間接空冷系統的工藝流程為：循環水進入表面式凝汽器的水側通過表面換熱，冷卻凝汽器汽側的汽輪機排汽，受熱後的循環水由循環水泵送至空冷塔，通過空冷散熱器與空氣進行表面換熱，循環水被空氣冷卻後再返回凝汽器去冷卻汽輪機排汽，構成了密閉循環。

帶表面式凝汽器的間接空冷系統，與海勒式間接空冷系統所不同的是冷卻水與汽輪機排汽不相混合，進行表面換熱，這樣可以滿足大容量機組對鍋爐給水水質較高的要求。該系統與常規的濕冷系統基本相同，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用不鏽鋼凝汽器代替鈦管凝汽器，用除鹽水代替自然狀態水(例如海水、湖水、江水等)，用密閉式循環冷卻水系統代替敞開式循環冷卻水系統。

其優點有：

⑴設備較少，系統較簡單。

⑵冷卻水系統與凝結水系統分開，水質按各自標準處理，冷卻系統採用除鹽水，且閉式運行，基本杜絕凝汽器管束內結垢堵塞情況，大大提高換熱效率。

⑶循環水系統處於密閉狀態，循環水泵揚程低，消耗功率少，廠用電率低。

⑷冷卻水在循環過程中完全為密閉循環運行，基本不產生水的損耗，理論上該系統耗水為零。

其缺點有：.

⑴冷卻水必須進行兩次熱交換，傳熱效果差。

⑵占地面積大。

⑶初投資較直接空冷大。

冷卻劑

冷卻劑是把反應堆堆芯核燃料裂變釋放出來的能量帶出反應堆的介質。對反應堆冷卻劑，除要求滿足一般熱工、水力學性能外，主要要求熱中子吸收截面小、感生放射性弱、輻照穩定性好並與反應堆結構材料有好的相容性。

熱中子反應堆常用的冷卻劑有輕水、重水、二氧化碳 、氦氣等。快中子增殖堆用液態金屬鈉、鉀及其合金作冷卻劑。

冷卻劑又稱載熱劑(heat-carrying agent)。用來冷卻堆內燃料元件並將燃料裂變時所發出的熱量帶出堆外的物質。

快堆中常用液態金屬鈉和鈉鉀合金作冷卻劑。冷卻劑應有良好的導熱性能和小的中子吸收截面，它與結構材料應有良好的相容性。冷卻劑的化學穩定性要好，能在較高的溫度下工作，以獲得較高的熱效率，價格應該便宜，使用安全。有時冷卻劑和慢化劑用同一種物質。冷卻劑將堆芯熱量帶出堆外以供利用，本身被冷卻返回堆內重新循環。

冷卻劑液體冷卻劑和氣體冷卻劑兩類。前者包括(輕)水、重水、碳氫化合物、液態金屬(鈉、鉀)和低熔點的熔鹽等，後者有氦氣和二氧化碳等。

水具有良好的熱物理性能，價廉、使用方便， 且所需泵送功率小，故以水作慢化劑和冷卻劑的輕水堆獲得了迅速發展。重水核特性雖比水好，但價格昂貴，以致使用受到限制。

鈉的熱物理性能好，但對熱中子吸收截面 大，只適用於快中子堆。氦氣的中子吸收截面小、不腐蝕設備，且具有優良的傳熱性能，但價格高、泄漏 大，適用於高溫氣冷堆和快中子堆。

在使用液態核燃料或液體慢化劑的反應堆中，核燃料或慢化劑可同時兼作堆芯的冷卻劑;使用固態核燃 料和固體慢化劑的反應堆，則必須採用另外的冷卻劑。冷卻劑須不斷流過堆芯，隨時將熱量帶走，確保堆芯保持一定的溫度，防止堆芯過熱或燒毀。