制冷機

制冷機（refrigerating machine） 將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。制冷機內參與熱力過程變化（能量轉換和熱量轉移）的工質稱為製冷劑。製冷的溫度範圍通常在120K以上，120K以下屬深低溫技術範圍。制冷機廣泛套用於工農業生產和日常生活中。

基本介紹

• 中文名：制冷機
• 外文名：refrigerating machine
• 起源：英國
• 原理：壓縮製冷和吸收製冷

發展史

1834年，英國的雅可比·珀金斯試製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.戈里試製了用空氣為工質的制冷機，用在醫院中製冰和冷卻空氣。1872～1874年，D.貝爾和C.von林德分別在美國和德國發明了氨壓縮機，並製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製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年出現了氟利昂製冷劑，促進了壓縮式制冷機的迅速發展。1945年，美國研製成功溴化銀吸收式制冷機。

制冷機

原理

①壓縮式制冷機。依靠壓縮機的作用提高製冷劑的壓力以實現製冷循環，按製冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機（以液壓蒸發製冷為基礎，製冷劑要發生周期性的氣-液相變）和氣體壓縮式制冷機（以高壓氣體膨脹製冷為基礎，製冷劑始終處於氣體狀態）兩種，現代制冷機以蒸氣壓縮式制冷機套用最廣。②吸收式制冷機。依靠吸收器-發生器組（熱化學壓縮器）的作用完成製冷循環，又可分為氨水吸收式、溴化鋰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）的作用完成製冷循環。④半導體製冷器。利用半導體的熱-電效應製取冷量。

制冷機的主要性能指標有工作溫度（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製冷器為被冷物體的溫度和冷卻介質的溫度），製冷量（制冷機單位時間內從被冷卻物體移去的熱量）、功率或耗熱量、製冷係數（衡量壓縮式制冷機經濟性的指標，指消耗單位功所能得到的冷量）以及熱力係數（衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經濟性的指標，指消耗單位熱量所能得到的冷量）等。

種類

制冷機可分為：壓縮式制冷機、吸收式制冷機、蒸汽噴射式制冷機，半導體製冷。其中蒸汽壓縮式制冷機（活塞式、迴轉式、螺桿式、離心式）、吸收式制冷機和蒸汽噴射式制冷機套用較為廣泛。目前，我國除少數大冷量和特殊用途的冷凍機外，一般用途的活塞式、離心式、螺桿式、渦旋式 、溴化鋰吸收式、蒸汽噴射式制冷機，以及冷凍、冷藏、低溫試驗等設備都能自己製造。

各種類型制冷機主要特點如下：

1．壓縮製冷

1）螺桿式制冷機：結構簡單、易損件少、使用壽命長、單級壓縮比高，在大中型製冷量範圍內有取代活塞式的趨勢。

壓縮式制冷機

2）活塞式制冷機：技術發展比較成熟，效率高，使用溫度範圍廣，可製成大中小型各種規格產品，是各種制冷機中套用最廣的機種。

3）離心式制冷機：利用高速旋轉的葉輪使製冷劑氣體獲得動能，然後通過擴壓器提高其壓力並冷卻液化，節流而製冷。具有結構緊湊，單機製冷量大，可進行能量調節等特點。用於空調的機器多採用R11、R12製冷劑。

2．吸收製冷

利用吸收劑對製冷劑的吸附作用使製冷劑蒸發而製冷。常用的有氨——水吸收式制冷機和溴化鋰——水吸收式制冷機，用熱源作為動力，消耗電力少，運轉平穩，易損件少，能量調節範圍大，是一種新發展起來的制冷機品種。

容量變化

制冷機容量應該與庫房的熱負荷相匹配。這點可以通過合理的配機和利用能量調節裝置等方法達到。當然，最主要是要有比較好的冷庫安裝節能措施。如果庫房的熱負荷不變，而壓縮機的容量大時，就會使系統蒸發溫度降低，或使壓縮機倒霉，這是很不好調整的製冷系統，製冷裝置穩定性也差。反之，如果制冷機容量減小時，由於機器未能及時吸回蒸發器內形成的製冷劑氣體，又會使蒸發器溫度升高、庫房降溫困難。
當庫房熱負荷及制冷機容量不變時，如蒸發器蒸發管內表面有油膜或管外表面有霜層，也會影響冷卻效果，庫房降溫困難。蒸發溫度較設計要求過高或過低都是不正確的，過高不能滿足食品加工工藝要求，過低使制冷機的能量指標與運轉經濟性變壞。具體表現如下：

①蒸發溫度降低，使制冷機製冷量減少，這是由於蒸發器內的氣體比容增大，單位容積製冷量減少，因而，制冷機每小時循環的製冷劑質量液減少；

②蒸發溫度降低，壓縮每公斤氣體所消耗的功能增加。

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產需求的前提下，儘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產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，並使設備運行電費大幅度上升。此時除了採用水處理技術外，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，製冷主機運行在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.採用制冷機變頻裝置，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）當油位低於視鏡1/4時，應及時補充潤滑油

2）將加油管一端連線壓縮機進氣端的加油閥，微開加油閥，利用系統中的壓力將加油管內的空氣排出，另一端插入油桶內

3）適當關小系統製冷劑供液閥，並調整吸氣低壓報警設定，以免因壓力過低而停車

4）當吸氣壓力低於大氣壓時，打開加油閥，油會自動進入壓縮機內

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，恢復正常

2、補充製冷劑

1）當判斷系統缺液時，應及時給系統加氟

2）將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內的空氣

3）先打開氟瓶的閥門，確認無泄漏後再開加氟口處的閥門

4）R23系統應將瓶口朝上，而R404A系統應將瓶口朝下，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）製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）當系統壓力明顯高於相應溫度下的飽和壓力時，應考慮放空氣

2）由於空氣只集中在高壓部分，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，以免放出過量的製冷劑

腐蝕保護

制冷機等換熱器在製作時，管板與列管的焊接一般採用手工電弧焊，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。使用時管板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板和焊縫的腐蝕。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態。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管板表面會有許多腐蝕產物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水為介質時，還會產生電偶腐蝕。化學腐蝕就是介質的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的化學介質，就會受到化學介質的腐蝕。另外，換熱器管板還會與換熱管之間產生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處於腐蝕介質的沖蝕中。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應力, 管板與換熱管聯接處極易泄漏,導致換熱器失效。

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。

目前可採用高分子複合材料對制冷機管板進行防腐保護，其中應有比較成熟的有美嘉華技術產品，其具有優異的粘著性能及抗溫、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，特別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，從根本上杜絕了修復部位的腐蝕滲漏，可以為部件提供一個長久的保護塗層。

操作工藝：

1、工具及設備：噴砂設備、保護用的帆布或塑膠布、軟木塞、酒精或丙酮、刮刀、螺旋器、垃圾袋、手電鑽、工作電源、橡膠手套、安全帽、防護眼鏡、擦布、毛刷。

2、步驟

第一步：打開制冷機冷凝器端蓋

用吹風機和鼓風機吹乾管子表面和裡面的水，然後用軟木塞塞住管口並遮擋住翻邊，以確保噴砂處理時不損傷管口。

第二步：噴砂處理：在噴砂處理時用帆布和其它等遮擋一下，以免噴出的砂粒弄髒其它設備。噴砂時使用石英砂或金剛砂，它可以產生4密耳的表面而不會產生更多的灰塵，要一直打出基材金屬本色。噴砂完畢後將軟木塞取出。

第三步：溶液清洗：用丙酮把金屬表面的雜質及油污清洗乾淨。

第四步：塗抹材料：先用美嘉華高分子修復材料金屬修復材料把冷凝器管板內壁有坑的部位進行填平，以免在工作時水產生渦流，直至達到要求平面為準。然後把高分子流體保護材料均勻塗至整個被修復面。尤其注意面板與管子的接合處，以達到密封、堵漏的目的。

第五步：固化：按照材料的固化要求進行固化，固化完畢後即可投入生產運行