
冷庫制冷系統(tǒng)中,壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置等主要部件的制冷能力并非恒定值,而是隨運(yùn)行工況的變化而動態(tài)波動——有的增大,有的減小。理解各部件在工況變動時的性能變化規(guī)律,是冷庫系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)與故障診斷的技術(shù)基礎(chǔ)。
一、主要部件在工況變動時的性能變化
1、壓縮機(jī)
壓縮機(jī)制冷量同時受蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的影響。當(dāng)蒸發(fā)溫度下降時,制冷劑吸氣比容增大,壓縮機(jī)質(zhì)量流量降低,制冷量隨之減少。當(dāng)冷凝溫度上升時,壓縮比增大,輸氣系數(shù)降低,制冷量同樣減少。兩者疊加時,制冷量衰減更為顯著,設(shè)計(jì)選型應(yīng)按最不利工況校核。
2、蒸發(fā)器
蒸發(fā)器的實(shí)際制冷量取決于兩個因素:一是傳熱溫差,即庫溫與蒸發(fā)溫度之差;二是制冷劑狀態(tài)參數(shù),干式系統(tǒng)取決于出口過熱度,滿液式系統(tǒng)取決于液位高度。
當(dāng)庫溫一定時,蒸發(fā)溫度下降意味著傳熱溫差增大,蒸發(fā)器換熱量(制冷量)隨之增加。但需要特別注意:蒸發(fā)器制冷量增加并不等于系統(tǒng)總制冷量增加。系統(tǒng)總制冷量仍受壓縮機(jī)能力制約,蒸發(fā)溫度過低反而會導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷量大幅下降,得不償失。
3、冷凝器
冷凝器的制冷量(即系統(tǒng)排熱量)受多重因素影響。當(dāng)蒸發(fā)溫度下降時,蒸發(fā)壓力降低、壓縮比增大、壓縮機(jī)功耗上升,制冷量減少。當(dāng)冷凝溫度上升時,冷凝壓力升高、壓縮比增大,制冷量同樣減少。此外,冷卻水量減少或冷卻水溫上升時,冷凝器換熱能力不足,冷凝溫度被迫升高,制冷量也隨之減少。
4、節(jié)流裝置(膨脹閥)
膨脹閥的制冷量由閥前后壓差和制冷劑在該工況下的單位質(zhì)量制冷量共同決定。當(dāng)冷凝溫度下降時,閥前后壓差減小,制冷劑流量降低,制冷量減少。當(dāng)蒸發(fā)壓力過高時,單位質(zhì)量制冷量降低,制冷量下降。當(dāng)蒸發(fā)壓力過低時,雖然單位質(zhì)量制冷量增大,但制冷劑密度降低導(dǎo)致質(zhì)量流量不足,制冷量同樣下降。
二、蒸發(fā)溫度的影響因素與調(diào)整方法
蒸發(fā)溫度由三個條件共同決定:庫房熱負(fù)荷、蒸發(fā)器傳熱面積、壓縮機(jī)容積輸氣量。任一條件發(fā)生變化,蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力必然隨之改變。依據(jù)制冷劑熱力性質(zhì),蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力之間存在嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系,因此蒸發(fā)溫度的調(diào)整可通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力來實(shí)現(xiàn)。
1、傳熱面積變化的影響
傳熱面積主要指蒸發(fā)器的有效蒸發(fā)面積。當(dāng)蒸發(fā)面積增大時,換熱能力增強(qiáng),所需傳熱溫差減小,蒸發(fā)溫度隨之升高;當(dāng)蒸發(fā)面積減小時,換熱能力不足,需增大溫差補(bǔ)償,蒸發(fā)溫度隨之降低。其變化規(guī)律與熱負(fù)荷變化基本相似。
2、熱負(fù)荷變化的影響
熱負(fù)荷是運(yùn)行中最頻繁變化的參數(shù)。當(dāng)熱負(fù)荷增大時,蒸發(fā)器需要吸收更多熱量,在壓縮機(jī)能力不變的情況下,蒸發(fā)溫度必須降低以增大傳熱溫差,才能平衡熱負(fù)荷。此時低壓壓力降低,吸氣過熱度加大。反之,當(dāng)熱負(fù)荷減小時,蒸發(fā)溫度升高,低壓壓力升高,吸氣過熱度減小。
3、壓縮機(jī)制冷量變化的影響
當(dāng)增加壓縮機(jī)輸氣量時,吸氣量相應(yīng)增大,在其他條件不變的情況下,高壓側(cè)壓力升高,低壓側(cè)壓力降低,蒸發(fā)溫度隨之下降。反之,當(dāng)減少壓縮機(jī)輸氣量時,高壓降低、低壓升高,蒸發(fā)溫度上升。
蒸發(fā)壓力的調(diào)節(jié)主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn):
第一種是調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度。關(guān)小節(jié)流閥,制冷劑循環(huán)量減少,蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)量相應(yīng)減少,蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)溫度隨之下降。反之,開大節(jié)流閥孔,蒸發(fā)壓力升高,蒸發(fā)溫度上升。第二種是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量,適用于具有能量調(diào)節(jié)功能的壓縮機(jī)。減小輸氣量時,蒸發(fā)壓力升高,蒸發(fā)溫度上升;增大輸氣量時,蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)溫度下降。
