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溴冷机的基本结构
时间:2019-1-9,点击:0

 

第三章    溴冷机的基本结构

§3.1溴冷机的构成及其名称

蒸汽型机组的结构大体类似,蒸汽单效机组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、凝结水热回收器等部分组成;F蒸汽双效机组比单效机组多一个高压发生器、高温溶液热交换器。而热水型机组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器组成,不同制冷量的机组其结构又略有差别。

下面分别列出蒸汽双效F型机组和蒸汽双效H型机组的外型图。

一、蒸汽双效F型机组结构的外形图

蒸汽双效F型机组的结构外形图见图3-1示。

二、蒸汽双效H型机组结构的外形图

蒸汽双效H型机组的结构外形图见图3-2示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.冷剂水喷淋阀

2.冷剂水旁通阀

3.冷剂水取样阀

4. 冷剂泵

5.稀溶液调节阀

6.浓溶液取样阀

7. 稀溶液取样阀

8. 溶液泵

9. 真空泵

10. 阻油器

11.外用抽气阀

12.真空泵下抽气阀

13.抽气阀

14. 真空泵上抽气阀

15. 吸收器抽气阀

16.冷凝器抽气阀

17.工作蒸汽进口

18.工作蒸汽凝水出口

19.熔晶管

20.高发视镜

21.高发液位电极

22.高压发生器

23.凝水热回收器

24.低温热交换器

25.高温热交换器

26.凝水液封器

27.冷却水出口

28.吸收器

29.冷凝器

30.冷水进口

31.低压发生器

32.冷水出口

33.冷却水进口

 

 

 

 

31  蒸汽双效F型机组的结构外形图

 

 
 

1. 冷凝器抽气阀

2. 储气筒

3. 真空泵上抽气阀

4. 测压阀

5. 真空泵下抽气阀

6. 取样抽气阀

7. 真空泵

8. 加液阀

9. 溶液泵

10. 浓溶液取样阀

11. 冷剂水旁通阀

12. 冷剂泵

13. 冷剂水取样阀

14. 控制柜

15. 高压发生器

16. 凝水热交换器

17. 低温热交换器I

18. 低温热交换器II

19. 高温热交换器I

20. 高温热交换器II

21. 凝水出口

22. 熔晶管

23. 高发辅助发生器

24. 蒸汽进口

25. 吸收器

26. 蒸发器

27. 冷却水进口

28. 冷水进口

29. 冷水出口

30. 冷却水出口

31. 低压发生器

32. 冷凝器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2  蒸汽双效H溴化锂制冷机组外形图

§3.2溴冷机的基本结构

溴化锂吸收式制冷机组的制冷功能是由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器四个主要部件共同完成的,其它热交换器的设置中是为了提高机组的效率,同时配以一些辅机、辅件,如屏蔽泵、真空泵和专用阀门等。整个机组是由几个管壳式热交换器构成的组合体,由于不同功能的需要进行适当的改型。其主要部件的功能见表3-1所示。

3-1  蒸汽双效H溴化锂吸收式制冷机组的主要部件

部件名称

部件的功能

1)蒸发器

冷剂水在其中蒸发,吸收冷水的热量,使冷水降温

2)吸收器

浓溶液在其中吸收冷剂蒸汽以保持蒸发压力、溶液稀释,用冷却水散热

3)高压发生器

驱动热源在其中直接加热溶液使之浓缩,并产生高温冷剂蒸汽

4)低压发生器

来自高压发生器的冷剂蒸汽在其中加热溶液使之浓缩,并产生低温冷剂蒸汽

5)冷凝器

使溶液浓缩时生成的冷剂蒸汽凝结,为保持冷凝压力用冷却水散热

6)高发辅助发生器

利用工作蒸汽凝水闪发产生的部分高温蒸汽与稀溶液进行热交换

7)高温溶液热交换器

稀溶液和温度较高的中间溶液在其中进行热交换

8)低温溶液热交换器

稀溶液和温度较低的浓溶液在其中进行热交换

9)凝水换热器

来自高压发生器的驱动热源蒸汽凝水和稀溶液在其中进行热交换

10)溶液泵和冷剂泵

溶液泵将稀溶液送往发生器,冷剂泵使冷剂水在蒸发器管束上喷淋

11)抽气装置

抽除机组内的不凝性气体

 

下面针对蒸汽双效H型机组选取主要部件进行介绍。

一、高压发生器

高压发生器(3-3)为管壳式结构,由封头、筒体、管板、传热管、汽包等组成。工作蒸汽流经传热管内,加热管外的溴化锂稀溶液,使其沸腾产生高温冷剂蒸汽,同时溶液浓缩为中间溶液。产生的高温冷剂蒸汽经汽包流入低发,中间溶液经高温热交换器降温后也进入低发。工作蒸汽在传热管放出热量后冷凝成凝结水,经节流装置流出高压发生器。高发内压力约为93.3Kpa(700mmHg)

1)传热管 溴化锂吸收式冷水机组中,由于溴化锂溶液对钢材有较强的腐蚀性,传热管一般采用紫铜管。在高压发生器中,由于蒸汽温度高,考虑到腐蚀和强度等因素,传热管一般采用铜镍合金、钛合金及不锈钢管,以胀接或焊接方式固定在管板上。为了强化发生过程的传热、传质、减小体积,通常使用高效传热管。高压发生器中的高效传热管有外肋管、表面多孔管、滚花管和等曲率管等。

 

33 高压发生器

 

 

 

2)筒体、管板和隔板   管板和隔板是用钢材制作的。筒体中间设隔板,既支撑住铜管的重量,又促使溶液产生扰动,增强换热效果。

3)挡液装置  在高压发生器中,由于溶液沸腾剧烈,溴化锂溶液的微小液滴会被冷剂蒸汽带入冷凝器中,造成冷剂水污染,引起机组蒸发温度升高,从而使冷水出口温度升高和制冷量降低。为防止这种现象的发生,除了降低冷剂蒸汽流速外,设置挡液装置可防止冷剂水污染。本公司机组中挡液装置采用单人字形结构的挡液板。

4)液囊 在中间溶液的出口处设有液囊。液囊内一般设有限位堰板,以保持液位适当的高度,防止换热管露出液面,产生过高的热应力,严重时将导致管口胀接处泄漏。限位堰板高度以保持液柱之上暴露1.5-2排传热管为好,这样在发生的过程中,暴露的管排为鼓动换热,即对传热有利,又对溶液飞溅起到阻尼作用。

注意事项:蒸汽型机组高压发生器一端固定螺丝主要为运输过程中固定用,机组运行前必须松开。以便于高发受热膨胀,避免产生应力,造成不良后果。

5)高发辅助发生器

高发辅助发生器为管壳式换热器,由传热管、壳体及前后端盖组成。经节流装置流出高压发生器的工作蒸汽凝水闪发产生部分高温蒸汽和部分凝水,其中凝水经节流装置流向凝水热交换器,而高温蒸汽则流经辅助发生器的传热管内,加热管外稀溶液,使其温度升高后进入高压发生器,同时该部分蒸汽在放出热量后冷凝,流出辅助发生器,进入凝水热交换器。

二、低压发生器-冷凝器

低压发生器-冷凝器同属于一个压力区,通常将两者置于同一个筒体中,上部由挡液板下部由隔板分开,见图34所示,冷凝器管束在上,冷凝的冷剂水滴落存于底部。低发-冷凝器内的压力约为6.8Kpa(50mmHg)

该装置结构相当于单效机组中的发生器和冷凝器筒体,这一点我们通过对单效机组和双效机组的流程图进行比较即可以看出。

1、低压发生器

低压发生器传热管内是来自高压发生器的高温冷剂蒸汽(单效机组只有一个发生器,管内为工作蒸汽或热水),在对低发内中间溶液进行浓缩的同时,产生冷剂蒸汽,主要有两种结构型式:沉浸式与淋激式。该发生器为管壳式结构,由筒体、铜管、挡液板、铜管支撑板等组成。

文本框: 图3-4低压发生器-冷凝器如图34所示为沉浸式低压发生器,该结构应用比较广泛 ,优点是能够充分利用每一根传热管,溶液受热均匀,运转安全可靠。其管排和结构与高压发生器类似,所不同的是由于管内热源温度较低,热应力影响小,结构相对简单。

低压发生器和冷凝器之间设置挡液板,其作用是防止溴化锂溶液被冷剂蒸汽夹带到冷凝器中。冷剂水如被溶液污染,会引起机组蒸发温度升高,冷水出口温度升高和制冷量降低。

2、冷凝器

冷凝器由筒体、铜管、支撑板和抽气管等组成

冷凝器是冷凝冷却冷剂蒸汽和冷剂水的部件。在双效H型机组的冷凝器,来自低压发生器的冷剂蒸汽被管内流动的冷却水冷凝成冷剂水;另一方面,来自高压发生器的冷剂蒸汽在低压发生器管内冷凝成的冷剂水,经节流后也进入冷凝器,同样被管内冷却水冷却。两股冷剂水经U型管流入闪发箱,一部分冷剂水闪发成蒸汽,流向吸收器底部的再吸收箱,另一部分则降温成温度较低的冷剂水后流入蒸发器水盘。对于单效机组,冷凝器仅使来自发生器的冷剂蒸汽冷凝冷却成冷剂水。热水二段型机组有两个发生器和两个冷凝器安装在同一筒体内,中间由隔板完全隔开。

三、蒸发器-吸收器

吸收器与蒸发器处于同一筒体内,压力相当。吸收器有两个,分别位于蒸发器的两侧。如35所示。

1、蒸发器

蒸发器由传热管、前后端盖、支撑板、喷淋管(淋激盘)、冷剂水盘、冷剂水液囊、冷剂泵组成。从用户系统来的冷水从端盖进入传热管,冷剂水由冷剂泵从冷剂水液囊中抽出,淋激在传热管外吸收管内冷水的热量而蒸发,成为冷剂蒸汽,部分未蒸发的冷剂水落到水盘后被冷剂泵再次送入冷剂水淋激装置。冷水在热量被冷剂水带走后温度降低,流出蒸发器,进入用户系统。产生的冷剂蒸汽流入吸收器。蒸发器内压力约为0.8Kpa(6~7mmHg)

2、吸收器

文本框: 图3-5 蒸发器-吸收器吸收器由传热管、前后端盖及淋激盘、溶液液囊、溶液泵等组成。来自冷却塔的冷却水从端盖进入传热管,冷却淋激在传热管外的浓溶液。溴化锂溶液在一定温度和浓度条件下(如浓度62%及温度50℃),具有极强的吸收水蒸汽性能,这时,它大量吸收同一筒体内蒸发器中产生的冷剂蒸汽,并把吸收热量传给冷却水带走。溴化锂溶液吸收了冷剂蒸汽后浓度变稀,流入底部的再吸收器,吸收由闪发箱产生的冷剂蒸发后,由溶液泵送入高发、低发去加热浓缩。

 

五、热交换器

溴化锂吸收式制冷机组中,为了回收热量,提高能源的利用率,从而提高机组的热力系数,在机组中增加了热交换器。蒸汽单效型机组中设置了一个溶液热交换器和凝结水热回收器;F型蒸汽双效机组中设置了二个溶液热交换器(高温热交换器与低温热交换器)和凝结水热回收器;H型蒸汽双效机组中设置了四个溶液热交换器(二个高温热交换器与二个低温热交换器)和凝结水热回收器;热水型机组只设置一个溶液热交换器。

 

37 列管排列

 

 

 

36 热交换器

 

 

1、溶液热交换器

溶液热交换器的设置,一方面使进入发生器的稀溶液温度升高,降低了发生器的热负荷;另一方面冷却发生器出来的浓溶液,减少吸收器的热负荷,溶液热交换器一般为管壳式热交换器,图36所示即为一个简单的单程换热器。外壳用碳钢制作,传热管采用紫铜管或碳钢管,管子未端固定在管板上,一种流体在管内流动,另一种流体在管束间流动。由于溶液热交换器的传热系数比较低,除了在设计中适当提高溶液流速外,还可以采用高效传热管或在传热管中加装扰动部件,管束中往往设置垂直轴向的隔板,它不但起支撑管束的作用,而且还可以改变流体方向,增加扰动提高传热效率。

溶液热交换器根据进行热交换中溶液的流动方向可分逆流式、顺流式、混合式。图3-6所示为一个逆流式换热器。

管束在管板上的排列可以是矩形的,也可以是三角形的或者其它的形式,如图3-7所示。

稀溶液经溶液泵升压在传热管内流动,浓溶液则依靠发生压力和自身重力在传热管外流动。由于浓溶液容易结晶,万一发生较为严重的结晶时,可直接用外部热源加热溶液热交换器外壳,达到解除结晶的目的。

和高压发生器的溶液相连的溶液热交换器因其温度较高,所以称为高温热交换器;和低压发生器的溶液相连的称低温热交换器。蒸汽单效型机组和热水型机组没有高温热交换器,当然也就没有高低之分了。

2、凝结水热回收器

在蒸汽型机组中,为了充分利用蒸汽凝结水的余热,还设置了凝结水热回收器。凝结水热回收器一般是管壳式的结构。

高低温热交换器管束中的流体均为稀溶液,只有凝结水热交换器的稀溶液在管束外流动。

六、熔晶装置

低压发生器液囊中,除了有浓溶液出液管外,还加装自动熔晶管。机组运转时,如果溴化锂溶液的浓度过高或温度过低,就会出现结晶现象,产生溶液循环障碍。这是溴化锂机组运行过程中的一种常见故障。结晶的部位大多在溶液热交换器中,尤其是低温热交换器浓溶液出口处,因为这里的溶液浓度高而温度较低。为解决低温热交换器的结晶问题,通常采用自动熔晶管。

文本框: 图3-8 熔晶管自动熔晶管的结构见图34及图38所示。自动熔晶管装置的一端装在低压发生器的液囊中,管口远高于第一排传热管;另一端与吸收器相连,其间有一段液封,以防止压力串通。当低温热交换器发生结晶后,低压发生器的浓溶液不能回流到吸收器中,使低压发生器中溶液液位上升。液位上升至自动熔晶管开口位置时,浓溶液经过自动熔晶管直接流回到吸收器中,与吸收器内稀溶液混合后温度升高。高温溶液由溶液泵排出进入低温热交换器管内,反复加热管外结晶的浓溶液,直到晶体熔解。

熔晶管的高度:h>(PK-Po)γHg/γLiBr

            其中:PK-低压发生器中压力   mmHg

              Po-吸收器中的压力       mmHg

γHg-水银比重           13.6

γLiBr溴化锂溶液的比重

 

七、节流装置

蒸汽型溴化锂吸收式制冷机的节流装置有U形管节流装置,孔板节流装置和凝水节流装置。节流装置是在两个具有压力差的容器间既保证流体顺利通过而又不击穿的一种装置。如图39所示。

1)U形管节流装置

将冷凝器和蒸发器的连接水管做成U形管,其蒸发器一侧管子的高度(一般取1m),必须足以保证形成液封,在任何负荷下都不会有窜通现象发生。

冷凝器压力PK,蒸发器压力PO,单位均以毫米汞柱计,其高度差:

h=(PKPO) γHg  mm

式中为γHg为水银比重(13.6)。

2)孔板节流装置

在连接冷凝器和蒸发器的冷剂水管中,装设孔板或开节流小孔,以制冷剂的流动阻力为液封。在低负荷时,由于制冷剂流量减少,冷凝水盘内液封被破坏,冷剂蒸汽有可能未经冷凝而进入蒸发器,产生所谓的窜通现象。

3)凝水节流装置

凝结水换热器前一般也设置凝结水节流装置,也为孔板节流装置。如图3-10所示,凝结水节流装置。蒸汽加热溶液后本身凝结成水。由于蒸汽压力较高,而排出端压力低,存在较大的压差,该装置中的节流片就在管路中起节流作用。本装置设计可靠,工作中不会因堵塞而影响正常运行。当蒸汽凝结水混有杂质时,杂质会被滤网挡在进水主管外,打开排污口用水可以冲出,可维修性好。

 

 

310 凝水节流装置

 

 

 

39 冷剂水的节流装置

 

 

             

 

§3.3    主要辅助设备

溴化锂吸收式机组主要由各类热交换器设备、自动控制系统和辅助设备等组成。辅助设备是机组正常运转必不可少的部分。这节内容主要介绍屏蔽泵、真空泵、真空阀门、阻油器和视镜等辅助设备。自动控制系统在后面有专门的章节进行介绍。

一、屏蔽泵

屏蔽泵在机组中起着输送介质的作用。输送介质为溶液的屏蔽泵称为溶液泵,输送介质为冷剂水的屏蔽泵称为冷剂泵。屏蔽泵是机组中极其重要的运动部件,可以形象地称之为机组的“心脏”。

1、屏蔽泵的选用要求

用于溴化锂吸收式机组的屏蔽泵,其选用要求如下:

1)泄漏率应远低于机组的泄漏率。

2)采用耐溴化锂溶液腐蚀的材料

3)依靠自身输送的介质润滑和冷却。

4)应具有最低的必需气蚀余量。

5)电动机应设置过热保护装置。

2、屏蔽泵的结构

3-11所示为L型屏蔽泵的结构图。L型屏蔽泵的结构具有以下特点:

1)屏蔽泵的叶轮和电动机的转子固定在同一根轴上,这样不但取消了传动机构,而且还提高了密封性能。

2)屏蔽泵的电动机与普通电动机不同,在转子的外侧与定子的内侧各加上一个圆筒形的屏蔽套。屏蔽套由非磁性材料如0Cr18Ni9不锈钢制成,两端采用亚弧焊焊接,这样既可保证密封性能,又能防止溴化锂溶液对定子和转子的腐蚀。

3)设置自动推力平衡机构,并采用优质石墨轴承。通过开设在叶轮上的平衡孔,可以调整叶轮轴的轴向推力,减轻轴承的负荷,延长轴承的寿命。

4)电动机采用H级绝缘材料,屏蔽泵的允许进液温度不超过110℃。

5)屏蔽泵的安装方式为卧式,其进出口与外部接管采用焊接方式连接。

 

311 L型屏蔽泵的结构图

 

 

3、屏蔽泵的工作原理

屏蔽泵为单级离心式,电动机转子带动诱导轮和叶轮,将介质由屏蔽泵的进口输送至屏蔽泵的出口。屏蔽泵的润滑和冷却方式如下:流经泵室的高压液体通过过滤网,进入前轴承室、电动机内腔以及后轴承室、轴中心小孔,直到叶轮吸入口低压区,组成一个润滑和冷却的循环。采用内循环润滑冷却方式的屏蔽泵具有结构紧凑、密封性能好的优点。

二、真空泵

溴化锂吸收式制冷机是在极高的真空状态下运行的。机组运转前机内应该达到一定的真空度,机组运转过程中也应该及时排除因泄漏或腐蚀产生的不凝性气体,机组保养时更需隔绝空气以免腐蚀。可以说,真空是溴冷机的“生命”。

真空泵就是用来抽除机组中不凝性气体,以维持真空的主要设备,真空泵的性能也直接关系到机组的正常工作。无论采用机械真空泵抽气装置还是使用自动抽气装置,真空泵都是必不可少的。

312所示为我司常用真空泵的结构外形图。该真空泵为两级串联泵,泵体小而坚固,使用方便,且使用范围广,极限压力低,运转时的振动、噪音小等特点。

 

       
 

312a 岛津泵外形图

 
 

312b 爱发科泵外形图

 

 

 

 

1、真空泵加油

取下真空泵的排气管,加入指定的真空泵油,并使油面处于油位视镜的中线处,此外要使油面在真空泵运转时经常保持在油位视镜的中线处。加油后安装好排气管。必须注意的是:如果真空泵油量不合适,将降低泵的性能,并可能引发故障。如果油面低于中心线23毫米,极限压力可能出现异常。(可能会不停地发出“扑扑”的排气声)

2、皮带的安装方法

1)皮带的张力为:用手按住皮带轮以外的皮带的中央,应约有510毫米的垂度。

2)皮带在使用过程中将会被拉长,应注意的是,新传动带的伸长率更大。使用一个月后,放松电机的紧固螺母并挪动电机,再一次调整传动带的张力。

注意:皮带松弛后,不仅会缩短皮带的使用寿命,而且起动真空泵也很困难。也可能烧断电机的保险丝,或因电机温度过高而缩短电机的使用寿命。另外,必须注意的是,真空泵原有的性能特别是排气速度可能会下降。

3、气镇阀的作用

使用真空泵抽真空时,机组内难免有水蒸汽混入真空泵油中并在泵内循环,将导致极限压力异常,并将缩短轴密封部以及真空泵的使用寿命,此时应打开气镇阀,让外部空气流入,使其无法在泵油中冷凝并与不凝性气体一起从排气阀排出。在使用气镇阀时,应在抽真空时前打开气镇阀空转20分钟,使泵温升至70℃左右再打开抽气阀进行抽气。

真空泵在排出超过其冷凝性气体处理能力的大量水蒸汽后,关闭抽气阀,打开气镇阀让泵空转,油温上升后真空泵可以自动净化泵油。

4、真空泵的启停

对于宁波爱发科泵PVD360和日本岛津泵PD300应严格下述步骤使用真空泵。

1)在使用真空泵对机组进行抽真空时,应启动真空泵空运转20分钟左右,待油温上升后,再打开机组抽气阀门对机组进行抽气。

2)对机组进行抽真空时,应打开气镇阀,让水蒸汽及时蒸发,并定时打开放油口放出凝水(20分钟一次)。

3)操作过程中,如主机真空很差,则抽气阀原则上不应开得太大、太快,否则泵内易抽出LiBr溶液。

4)阻油器底部的凝水应及时排放,以免进入真空泵,损坏真空泵。

5)真空泵停用前,关闭机组抽气阀后,真空泵应继续20分钟,让泵内的水蒸汽充分蒸发,防止泵内腐蚀。

6)只有确认机组内存有不凝性气体时,才能启动真空泵对机组进行抽真空。

7)严禁盲目给主机抽真空,以免造成真空的损坏及破坏主机的真空。
  5使用和维护

1)定期更换真空泵油,通过油位视镜观察油的污浊情况,并更换泵油。定期换油可保持泵的性能并延长泵的使用寿命。

2)油位升高,或油色呈乳白色,则说明油被乳化,拧松油箱底部放油螺栓放出乳化油或水珠。

3)真空泵运转时,如果泵油油面低于油位视镜红色圆点的下线时,应立即补充泵油直至油面升至油位计红色圆点的上线。

4)如泵长时间未启动,在正式启动真空泵前应先多次点动真空泵,避免在泵直接启动时由于负荷过大而损坏泵。

5)若因误操作致使溴化锂溶液进入真空泵,则应立即放出被污染的油和溴化锂溶液,并多次点动真空泵,将残余溶液排出,并用少量油逐步置换清洗,直至没有溶液为止。

6、定期测试真空泵的抽气极限真空值

若真空泵本身抽气能力低下,则无法将机组抽至要求的真空度,所以有必要对其性能进行检测。

1)将麦氏真空计与阻油器上取样抽气阀相连

2)检查相应阀门是否关闭

3)

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