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制冷(lěng)技術的發展水平(píng)是衡量一個國家(jia)國民經濟和人♈民(min)🐉生✔️活水平的重要(yao)标志。近年來随着(zhe)我國經濟的快速(sù)發展和人均生活(huo)水平的不斷提高(gao)，制冷行業獲得了(le)極其迅猛的發展(zhan)⁉️，但長期以來我國(guó)經濟增長仍是以(yǐ)資源高消耗和犧(xi)牲環境爲代價的(de)粗放型經濟增長(zhang)模式。統計資料表(biǎo)明🔱，我國現階段㊙️總(zong)能源利用㊙️率僅達(dá)歐美日等發達國(guo)家上世紀八十年(nián)代水✂️平。制冷行業(ye)是國民經濟中大(dà)耗能行業⭐之一，制(zhì)冷設備的能🥵耗在(zài)我國總耗能✏️中的(de)比重還🏃在逐年上(shang)🏃♂️升。因此，制冷設備(bei)的節能就成爲了(le)我
國節能工作中(zhong)的重要一環，也成(cheng)爲我們制冷行業(yè)内重要🏃的✍️研究課(ke)題之一。
通過研究(jiū)和生産實踐運用(yong)，我們認爲：對工業(ye)冷水機進行科學(xué)合理的設計與匹(pi)配組成，并通過對(duì)系統主要運行參(can)㊙️數進行精心、正确(què)合理地的操作控(kong)🐉制，就能使其在最(zuì)經濟合理的工況(kuang)條件下安全可靠(kào)地運行，同時達到(dao)産冷量最🈚大，耗功(gōng)最省，運行效♊率最(zuì)高的目的。
1.工業冷(leng)水機主要組成配(pei)件的節能選型
1.1制(zhi)冷壓縮機的選擇(zé)
1.1.1溫度範圍
工業冷(lěng)水機設計中選擇(ze)壓縮機，首先應考(kǎo)慮制冷設備對制(zhi)取💛溫度的要求，同(tong)時對用戶的用冷(lěng)情況也應進行深(shen)入💘的調查了💋解，選(xuan)擇适應溫度要求(qiu)的中高溫壓縮機(ji)或低溫壓縮機。在(zài)活塞式制冷壓縮(suo)機中，充分考慮了(le)不👣同工況領域電(diàn)機功🥰率與氣體✨流(liú)量的不同🚩，相同排(pai)量的中高溫壓縮(suō)機與低溫壓♋縮機(ji)是分别采用不同(tóng)電機與閥闆組合(hé)優化設計✊制造的(de)。低溫壓縮機是決(jué)不允許應用于蒸(zheng)發溫度大于-5℃以上(shàng)的場合，以🌈避免壓(ya)縮機電機過載；反(fan)之，在低溫領域若(ruò)采用相同排量的(de)高溫壓縮機，往往(wǎng)會因爲電機效率(lǜ)下降、功率✨因素
降(jiang)低、閥闆餘隙影響(xiǎng)等造成制冷設備(bei)制冷量明顯減少(shao)㊙️、功耗增🌂大，也是很(hen)不經濟的。
1.1.2制冷量(liàng)
制冷量的大小将(jiang)直接關系到設備(bei)設計的一次性投(tóu)資、占㊙️地面🚶積、能量(liàng)消耗和運行經濟(jì)效果。通常制冷量(liàng)的大小是🌏根據🌂用(yong)戶的熱負荷而定(dìng)的。生産實際中情(qíng)況千差萬别，通常(cháng)應綜合優化考慮(lü)一次性投資與運(yùn)行經濟效果。應當(dang)注意到，不同用戶(hù)的用冷規律不同(tóng)，各地的能源價格(gé)不同，以🈲及其它一(yi)些因素，都将影響(xiang)設備的一次性㊙️投(tóu)資與運行經濟效(xiào)果所占的設計比(bi)📧重。因此，設計人員(yuan)一定要充分調查(cha)🔅當地的實際情況(kuàng)，進行系統經濟性(xìng)技術分析，做出全(quan)面經濟合理的選(xuǎn)🈲擇，切不可隻簡單(dān)地套用有❌關的公(gong)式數據來選擇确(què)定。設計選擇上考(kǎo)慮不周，不僅會給(gei)設備的操作維⛷️護(hu)造成困難、導緻效(xiào)率降‼️低、能耗增大(da)，而且可能造💜成事(shi)故🎯産生嚴重損失(shi)。
1.1.3能量調節
通常壓(yā)縮機總是根據系(xì)統最大制冷量需(xū)求來選🥵定💋的。在生(sheng)産實際中，熱負荷(he)是随着外界條件(jian)而經常變化的，這(zhè)就提出了對壓縮(suō)機應進行相應有(yǒu)效地調節，使其制(zhì)冷量與外界熱負(fu)荷始終保持平衡(héng)，減少系統蒸發溫(wēn)度與壓力的波動(dong)，從而相應減少被(bèi)冷卻對象🈲的溫度(du)波動🌈。
對于單台壓(yā)縮機，最簡單的能(néng)量調節方式就是(shi)間歇運⛱️行，即當達(da)到規定的溫度時(shi)，壓縮機停止運轉(zhuan)；當溫度升👈到規定(ding)上限時，壓縮機又(you)将重新起動運☎️轉(zhuan)。顯然這種方法隻(zhi)用于小型壓縮機(jī)，因爲對于功率大(dà)于10kW的壓縮機，壓縮(suō)機電機的頻繁啓(qi)動會引起供電回(hui)路的電壓波動，影(ying)響其它設備的正(zhèng)常工作，同時壓縮(suō)機即使不很頻繁(fan)的☁️多次重複啓動(dong)也總會對壓縮機(ji)産生緻命的損傷(shāng)隐患。
通過生産運(yun)用實踐，我們逐步(bù)認識到雙機系統(tǒng)并🧑🏾🤝🧑🏼聯型，即在同一(yī)設備中采用兩台(tai)壓縮機和兩套獨(dú)立制冷系❓統并聯(lian)替代單🌈台大功率(lü)壓縮機和單一🏃♂️制(zhì)冷系👈統，是實現制(zhì)冷設備制冷量調(diao)節較爲合理㊙️可靠(kao)的方法，能保證制(zhì)冷設備在部分負(fù)荷下運行的高效(xiao)率，實現節能運行(hang)，這對較大冷量的(de)系統尤爲有利。同(tong)時系統中雙機的(de)逐台啓動，避免了(le)🔞對電網過大的波(bō)動沖擊，綜合提高(gāo)了制冷裝置運行(hang)的經濟性、安全性(xìng)，而當✊某台壓縮機(ji)發生故🌈障時，還可(kě)以進行單台維修(xiu)而系統仍然可以(yǐ)維持運行。
在工業(yè)冷水機設計中，确(que)定壓縮機配置的(de)台數應盡量🔴少，以(yi)簡化系統和便于(yú)操作管理。但是生(shēng)産實👌際中工業冷(lěng)水機在部分負荷(hé)下運行的時間，占(zhan)有相當大⭕的比例(lì)，因此，采用雙機并(bìng)聯型🔴系統對運行(háng)的節能也就具有(yǒu)相當大的優㊙️勢。當(dang)然，對制冷量需求(qiu)較小的工👨❤️👨業冷水(shui)機，是否選用兩台(tai)壓縮機系統，應根(gen)據實際🌈情況全面(miàn)衡量後再确定最(zuì)佳合🐆理的設計選(xuan)型⭐方案。
1.2換熱器的(de)選擇
1.2.1冷凝器
風冷(leng)翅片冷凝器，由于(yú)空氣的傳熱較差(chà)，其冷凝溫度常較(jiao)高，使😘冷凝壓力升(sheng)高，制冷機效率降(jiang)低，耗能增加。因此(ci)，其比較适📱用于夏(xia)季室外溫度不太(tai)高地區，或冷🈲凝壓(yā)力較低的制冷劑(ji)🈲。其最大的優點是(shi)不需要冷卻水，使(shǐ)用方便。特别适宜(yí)于缺水地區或供(gong)♋水困難地區使用(yòng)。
自然界水溫一般(bān)較低，并且水的傳(chuán)熱性能優良，故水(shuǐ)☂️冷冷凝🐇器的冷凝(ning)溫度比較低，這對(duì)壓縮機的制冷能(neng)力和😘運行📧的經濟(jì)性都比較有利，目(mù)前在工業制冷系(xì)統中得到了廣♍泛(fàn)應用，爲節約水資(zi)源，普遍采用冷卻(què)水塔裝置，使冷凝(ning)器🏒的出水得到冷(lěng)卻降溫，以供水冷(lěng)♌冷凝器重複循環(huán)使用。
冷凝器換熱(re)面積是設計選型(xing)中的另一重要内(nèi)容，設計中應🔴充分(fèn)考慮用戶在使用(yong)中維護管理意識(shí)水平普遍🏃較低🔞的(de)現狀，适當選擇較(jiao)大的冷凝面積還(hai)是比較經濟⚽實用(yòng)，機組制冷效率也(yě)較高。
綜上，各種冷(leng)凝器各有其優缺(quē)點。對于一定的應(ying)用場合，選用不同(tong)冷凝器的直接後(hòu)果是冷凝溫度與(yǔ)壓力不同，制冷機(jī)運☀️行的經濟性不(bú)同。但目前國内大(dà)多用戶在實際選(xuan)擇冷凝器時，往往(wang)✍️對不同冷凝器運(yun)行能㊙️耗的差異影(ying)響考慮很少。實際(ji)上，冷凝器⚽的選擇(zé)對制冷裝置能耗(hào)的影響，必須🌈引起(qi)我們的高度重視(shi)！在設備的設計中(zhōng)應對采用不同冷(lěng)🎯凝器的不同方案(àn)進行全面的技術(shù)經濟分析，綜合考(kǎo)慮初期投資、安裝(zhuang)位置環境、操作維(wéi)護等各方面因素(su)，然後選擇最佳合(he)理方案。
1.2.2蒸發器
在(zài)工業冷水機設計(ji)中，蒸發器的選擇(zé)主要考慮蒸發器(qì)類型和傳熱面積(ji)兩方面因素。近年(nián)來，對于換熱器的(de)設計選型有📐一個(ge)一緻的傾向，即采(cai)用較小的傳熱溫(wēn)差，當傳熱量一定(ding)時，傳熱溫差減少(shǎo)就必須增大傳熱(rè)面積，傳熱面積增(zeng)大就意味着增加(jia)投資和減少運行(háng)費用。随着能源短(duǎn)缺矛🌐盾的突出，世(shi)👄界各國都對節🧑🏽🤝🧑🏻能(neng)提出了更高的要(yao)求，并采取了相應(ying)的政策措施，因此(ci)，适當增加投資，可(kě)以減少常年運👣行(háng)的能耗，達到節能(neng)的目的，且随着運(yùn)行費用的上升，由(yóu)于節能而增加的(de)投資回收期也将(jiāng)逐漸縮🔞短，最終得(dé)到較高的經濟😘效(xiào)益。換熱器對運行(hang)費用💔的影響日益(yì)受到重視，闆式換(huan)熱器等各種新型(xing)高效換熱器正在(zai)不斷被應用。
1.3節流(liu)裝置的選擇
節流(liu)裝置的工作特性(xìng)，直接影響到制冷(lěng)裝置的制冷性能(neng)，影響到裝置運行(hang)的效率和能耗水(shui)平。熱力膨脹❄️閥選(xuǎn)擇不當，将造成蒸(zhēng)發器的蒸發面積(jī)利用率下降，制冷(lěng)裝🛀置的效❓率降低(dī)🧑🏽🤝🧑🏻，能耗增加等，甚至(zhì)産生濕沖程對壓(yā)縮機産生緻命♍的(de)損壞。
正确地選擇(zé)調節膨脹閥是制(zhì)冷裝置節能中的(de)重要一環。熱力膨(peng)脹閥的容量是随(sui)工況而變的，選擇(ze)容量時應根據生(shēng)産廠家提供的熱(re)力膨脹閥性能表(biao)進行選擇，但必須(xu)注意，還應該全面(mian)考慮熱力膨📐脹閥(fa)的平衡方式，蒸👨❤️👨發(fa)溫度、閥前後壓差(cha)和閥進口🏃♀️液體溫(wen)度等因素對膨脹(zhang)閥容量的影響進(jìn)行修正，這樣才能(néng)保證熱力膨脹閥(fa)與🈲制冷裝置很好(hǎo)地匹配，使制冷裝(zhuang)置處于最佳的運(yùn)行狀态，達到高效(xiào)節能🍓的目的。
2.制冷(lěng)系統主要運行參(can)數的節能控制調(diao)節
在工業冷水機(ji)實際運行中，我們(men)認識到不僅應該(gai)把制⭐冷系統調整(zheng)到合理的運行範(fàn)圍，滿足制冷工藝(yì)的要求，維持❄️其安(an)全正常運行，而且(qiě)還應該并可以進(jìn)一步将制冷系統(tong)調整到最佳運行(hang)狀态，實現高效節(jie)能🥰的運行目的，提(ti)高制冷設備運✔️行(háng)的節能水平。
2.1蒸發(fa)溫度和蒸發壓力(lì)
在工業冷水機的(de)設計中，提高蒸發(fā)溫度将使制冷系(xi)🔞統的壓💃🏻縮比降低(dī)、功耗減少，這對節(jiē)能是十分有利的(de)。但是蒸發溫度💘取(qu)決于被冷卻對象(xiàng)，調整蒸發溫度必(bi)須以不影響被冷(lěng)卻對象的制冷工(gong)藝要求爲前提。
從(cóng)節能的角度來講(jiang)，适當地提高蒸發(fa)溫度是經濟㊙️合理(lǐ)的，計❤️算表明當用(yong)-25℃的出液溫度代替(ti)-30℃出液溫度時，由于(yu)蒸發溫度升高，将(jiang)節約電能達9.8%。因此(ci)，對于對溫度要求(qiú)不高的情況，可以(yi)适㊙️當地提高出液(ye)溫度，用于提高制(zhi)效率并達到節能(neng)的效果。
2.2冷凝溫度(dù)和冷凝壓力
冷凝(ning)溫度過高，将引起(qǐ)壓縮機排氣壓力(li)過高，排氣⚽溫度💃升(sheng)高，這對壓縮機的(de)安全運行十分不(bú)利，容易造成事故(gù)；同時使制冷裝✂️置(zhì)效率降低，能耗增(zēng)加。從節能角度，在(zai)工業冷水🏒機設計(jì)🐪時應适當選取較(jiào)低的冷凝溫👌度，即(jí)配置❄️較大的冷凝(ning)換熱面積，達到實(shí)際節能運行的目(mu)的。
從操作調節的(de)角度，應控制制冷(leng)設備在盡可能低(di)的👉冷凝溫度下運(yùn)行，以提高制冷效(xiào)率，降低運行費用(yong)。冷凝溫度決定于(yú)冷卻介質的溫度(dù)、流量、流速、冷凝面(miàn)積、壓縮機的排氣(qì)量以及空氣濕度(du)、油污、水垢等影響(xiang)冷凝器傳熱效率(lü)的各種因素。要使(shǐ)冷凝溫度盡量低(dī)，主🥰要從兩方面入(ru)手：一是保持換熱(re)面積的清潔，消除(chú)影響熱交換的因(yīn)素，即及時除垢清(qing)洗；另一方面，就是(shì)控制冷卻介質的(de)流量、流速，保證冷(leng)卻介質均勻地流(liú)過換熱面積；還要(yao)特别注意冷卻水(shui)在冷凝器中分配(pèi)的均勻性。在系統(tong)設備部分負⛹🏻♀️荷下(xià)運行時，應特🌈别注(zhu)意同時對應控制(zhì)調節冷凝系統的(de)水泵或風機負荷(hé)💔，避免無效的換熱(rè)功耗。因爲制冷設(she)備的總能耗包括(kuo)了壓縮機的能耗(hào)和換熱器水泵和(he)風機的能耗。
2.3液體(ti)過冷度和吸氣過(guo)熱度
液态制冷劑(ji)節流後進入兩相(xiang)濕蒸汽區，此時制(zhi)冷劑的幹度越小(xiao)，其在蒸發器中氣(qi)化時的吸熱量即(ji)制冷🔴量越大，循環(huan)的制冷系數亦越(yue)高。在一定的冷凝(níng)溫度📱、蒸發溫度下(xia)，采用使節⭕流前制(zhi)冷劑液體過冷的(de)方法可達到減小(xiao)節流後🏃♀️制冷劑幹(gàn)🛀度的目的😘，提高制(zhi)冷循環的制冷量(liang)。
通常情況下，假定(ding)冷凝器出水溫度(dù)比冷凝溫度低3~5K，冷(lěng)卻水在冷凝器中(zhōng)的溫升爲3~8K，因而冷(leng)卻水的進口溫度(dù)比冷凝溫度低🎯5~13K，這(zhè)就足以使制冷劑(jì)出口溫度達到一(yi)定的過💰冷度。在卧(wo)式殼管冷凝器中(zhong)，如果冷♍凝後的液(ye)體不立即🈲從冷凝(ning)器的底部排出，而(ér)是積存在冷凝器(qi)🐉内部，這部分液體(ti)将繼續把熱量傳(chuán)給管内的冷卻水(shui)和周圍介質，排出(chū)時便可獲得一定(dìng)過冷度。
過冷度的(de)獲得産生并不産(chǎn)生壓縮機耗功的(de)增加，這就✏️意🔞味🐉着(zhe)過冷度必定導緻(zhi)設備系統制冷系(xi)數的增❄️加，提高制(zhì)冷設備運行的經(jīng)濟性。研究計算表(biǎo)明，在冷凝溫度40℃，蒸(zhēng)發溫🔞度5℃工況條件(jian)下，5K的過冷度，會使(shǐ)R22制冷設備制冷量(liàng)增加4.27%，輸入功率無(wu)變化，COP值提高🔴4.27%。同時(shi)，一定的過冷度還(hai)有效防止了液♊态(tai)制冷劑在從冷凝(níng)器到節流閥間的(de)管道中發生部分(fèn)氣化造成制冷量(liang)下降和🌏膨脹閥故(gu)障。
在低溫工業冷(leng)水機設備中，吸氣(qi)溫度過低會使壓(yā)縮機産生嚴重結(jie)霜，潤滑條件惡化(huà)。在濕沖程下，壓縮(suō)機運行的容積效(xiao)率大幅降低，指示(shi)效率、機械效率及(ji)電效率均會有所(suo)🥰減低，從而使壓縮(suo)機的COP值會👄有更大(da)幅度的下降🆚。更爲(wei)甚者🥰，濕沖程極易(yì)産生液擊對壓縮(suō)機産生緻命的🔞機(jī)械損傷。适當合理(lǐ)的吸氣過熱度，可(kě)以☎️保證制冷設備(bèi)🙇♀️更爲安全可靠、高(gao)效節能地經濟運(yun)行。
除此之外，充分(fen)利用晝夜溫差引(yin)起的夜間熱負荷(hé)降低🚶，冷凝溫度降(jiàng)低及夜間低谷電(diàn)網，盡可能使制冷(leng)設備在夜間運行(hang)㊙️；在制冷環境中優(you)化設計均勻的氣(qi)流組織；采用多級(ji)分段制冷工藝📱使(shi)工業冷水機在各(ge)個時段中采用不(bú)同的運行參數，降(jiang)低傳熱🤟溫差，利用(yòng)連續變溫調節時(shi)制冷系數大的原(yuan)理，以不增加投資(zi)實現實際制冷凍(dòng)結過程的節能也(yě)都具有較爲明顯(xiǎn)的經濟效益。
綜上(shàng)所述，随着能源問(wen)題的日益突出，對(duì)節約能源提出🚩了(le)更高的要求，世界(jie)各國都相應制定(ding)了新的🙇🏻能源經濟(jì)政策措施，我國政(zhèng)府也已在政府工(gong)作報✏️告中制定了(le)單位GDP能耗🧡降低 20%的(de)能源控制目标。因(yīn)此，總體上講☂️，在制(zhi)冷設備的設計施(shi)工中，适當增加初(chu)期一次性投資，以(yi)降低制冷設備運(yun)行的能耗，達到✏️高(gāo)效節能的🚶♀️目的，降(jiang)低設備運🚶♀️行費用(yong)，是應當采用的設(shè)計思🐇想。随着能源(yuán)價格緻使設備運(yun)行費用的上⚽升，由(you)于節能使增加的(de)初期投資回收🚶♀️期(qi)逐漸縮短，可獲得(de)較高的綜合經濟(jì)效益。
參 考 文 獻
〔1〕吳(wú)業正，韓寶琦. 制冷(leng)原理與設備（第2版(ban)）. 陝西：西安交通大(dà)♈學出版社，1997
〔2〕盧士勳(xūn) 周祖毅. 實用制冷(leng)與空調工程手冊(ce). 北京：機械工👅業出(chu)💚版社，2001
〔3〕逯紅傑. 制冷(leng)技術. 北京：機械工(gong)業出版社，2009
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