
冷庫制冷系統中,壓縮機、蒸發器、冷凝器、節流裝置等主要部件的制冷能力并非恒定值,而是隨運行工況的變化而動態波動——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律,是冷庫系統運行調節與故障診斷的技術基礎。
一、主要部件在工況變動時的性能變化
1、壓縮機
壓縮機制冷量同時受蒸發溫度和冷凝溫度的影響。當蒸發溫度下降時,制冷劑吸氣比容增大,壓縮機質量流量降低,制冷量隨之減少。當冷凝溫度上升時,壓縮比增大,輸氣系數降低,制冷量同樣減少。兩者疊加時,制冷量衰減更為顯著,設計選型應按最不利工況校核。
2、蒸發器
蒸發器的實際制冷量取決于兩個因素:一是傳熱溫差,即庫溫與蒸發溫度之差;二是制冷劑狀態參數,干式系統取決于出口過熱度,滿液式系統取決于液位高度。
當庫溫一定時,蒸發溫度下降意味著傳熱溫差增大,蒸發器換熱量(制冷量)隨之增加。但需要特別注意:蒸發器制冷量增加并不等于系統總制冷量增加。系統總制冷量仍受壓縮機能力制約,蒸發溫度過低反而會導致壓縮機制冷量大幅下降,得不償失。
3、冷凝器
冷凝器的制冷量(即系統排熱量)受多重因素影響。當蒸發溫度下降時,蒸發壓力降低、壓縮比增大、壓縮機功耗上升,制冷量減少。當冷凝溫度上升時,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量制冷量共同決定。當冷凝溫度下降時,閥前后壓差減小,制冷劑流量降低,制冷量減少。當蒸發壓力過高時,單位質量制冷量降低,制冷量下降。當蒸發壓力過低時,雖然單位質量制冷量增大,但制冷劑密度降低導致質量流量不足,制冷量同樣下降。
二、蒸發溫度的影響因素與調整方法
蒸發溫度由三個條件共同決定:庫房熱負荷、蒸發器傳熱面積、壓縮機容積輸氣量。任一條件發生變化,蒸發溫度和蒸發壓力必然隨之改變。依據制冷劑熱力性質,蒸發溫度與蒸發壓力之間存在嚴格的一一對應關系,因此蒸發溫度的調整可通過調節蒸發壓力來實現。
1、傳熱面積變化的影響
傳熱面積主要指蒸發器的有效蒸發面積。當蒸發面積增大時,換熱能力增強,所需傳熱溫差減小,蒸發溫度隨之升高;當蒸發面積減小時,換熱能力不足,需增大溫差補償,蒸發溫度隨之降低。其變化規律與熱負荷變化基本相似。
2、熱負荷變化的影響
熱負荷是運行中最頻繁變化的參數。當熱負荷增大時,蒸發器需要吸收更多熱量,在壓縮機能力不變的情況下,蒸發溫度必須降低以增大傳熱溫差,才能平衡熱負荷。此時低壓壓力降低,吸氣過熱度加大。反之,當熱負荷減小時,蒸發溫度升高,低壓壓力升高,吸氣過熱度減小。
3、壓縮機制冷量變化的影響
當增加壓縮機輸氣量時,吸氣量相應增大,在其他條件不變的情況下,高壓側壓力升高,低壓側壓力降低,蒸發溫度隨之下降。反之,當減少壓縮機輸氣量時,高壓降低、低壓升高,蒸發溫度上升。
蒸發壓力的調節主要通過兩種方式實現:
第一種是調節節流閥開度。關小節流閥,制冷劑循環量減少,蒸發器內蒸發量相應減少,蒸發壓力降低,蒸發溫度隨之下降。反之,開大節流閥孔,蒸發壓力升高,蒸發溫度上升。第二種是調節壓縮機輸氣量,適用于具有能量調節功能的壓縮機。減小輸氣量時,蒸發壓力升高,蒸發溫度上升;增大輸氣量時,蒸發壓力降低,蒸發溫度下降。
