在冷库制冷系统采用重力供液的一些新的探讨与研究

制冷文章

文章编号：CAR240

在冷库制冷系统采用重力供液的一些新的探讨与研究

李宪光

（广州市粤联水产制冷工程有限公司）

摘 要 本文通过对新建的冷库采用重力供液方式的设计、安装及使用的实例进行分析，并对这种传统的供液方式加入了一些新工艺，在节能及自动控制方面有较好的结果。 关键词 重力供液 节能 自动控制

A NEW SEARCH IN FLOODED EVAPORATORS IN A COLD STORAGE

REFRIGERATION SYSTEM

Li Xianguang

(Guangzhou Yuelian Fishery Refrigeration Engineering Co.Ltd)

Abstract Analyzing the flooded evaporators in designing and installation and applying for a new cold storage in this article, adding some new technical methods in this traditional supplying, getting a good result in energy saving and automatic operation. Keywords Flooded evaporators Energy saving Automatic operation.

在重视制冷系统节能的今天，我们对一个新建冷库制冷系统要抛弃的制冷工艺方式仍有它的一大型冷库（容积约一万三千吨）制冷系统采用了重席之地，而采用这种供液方式在自动控制方面更能

体现出它的优势和稳定，从而摸索出能符合我国国力供液的设计。为什么我们采用重力供液系统作为

探讨和研究的内容，我们开始的目的是除了这种系情的冷库采用氨系统全自动控制的另一条路径。

统节能的因素以外，也想探讨出一条用氨制冷系统

1 在氨制冷系统要实现全自动控制实现真正意义上的全自动控制运行的路径。从使用

运行要解决的问题 的效果来看，达到了在节能及自动控制方面的预期

在我国冷库氨制冷的设计中上述问题好像已目的。并解决了一些在氨制冷系统冷库采用桶泵供

经不是问题，我们设计的冷库中有许多情况下都会液全自动控制而未解决的难题，使冷库的全自动控

根据用户的要求去进行这种无使用意义的设计，而制真正投入使用，得到完善。

据了解在我国除了传统的制冰系统还会使用接下来的使用过程中，操作人员都因为种种原因而一些重力供液方式外，其他方面的制冷供液几乎是使这种设计变得毫无意义，结果造成设置和资源上桶泵供液（氨制冷系统）或直接膨胀供液（氟制冷的浪费。原因在于设计人员与安装操作人员之间的系统）。在国内采用重力供液制冷系统的冷库已经脱节。设计人员按自己的构思去对系统进行设计，不多了，特别是在较大型的冷库几乎是空白。二十但他的设计思想是否能完全贯彻落实到安装操作多年前一些采用重力供液方式的冷库，早已经拆除人员中？而且他的构思是否能满足实际使用要或改造成桶泵供液了。对于一些近几年毕业的制冷求？这都需要安装人员在安装过程及调试过程去专业技术人员，从事氟利昂制冷系统对直接膨胀供落实的。试问如果在调试过程都没有把握去实现，液非常熟悉；从事氨制冷系统的几乎百分之百采用那么以后的运行又有谁去冒这个险？经过我们多桶泵供液。而对于这两者都能适用的重力供液方式年的调查发现，在我省冷库氨制冷系统设计中希望则了解甚少。 能实现全自动控制运行的冷库不下十个以上，真正

这里我们通过应用于冷库的重力供液系统设能实现全自动控制运行的却没有。即使完全运行24

小时以上的也做不到。那么影响冷库真正实现全自计和安装，并加入一些新的技术，证明这种几乎在

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动控制运行的因素有哪些？我们总结了以下几点，而且逐一在这次的实践中得以解决：

1）压缩机的起动及运行能按压力的变化正常进行上卸载，能做到这一点的正常标记是压缩机在正常使用时其排气管和吸汽管的阀门都处于完全开启的状态，就像小的氟利昂制冷全自动控制运行系统一样。根据我们的了解目前国产的氨压缩机能达到上述要求还有一定的差距，因此我们选用了一种外资品牌国产化的压缩机，虽然其价格比较国产同类的压缩机贵一些，而且在使用中仍有一些小毛病，但由于压缩机在冷库的投资所占的比例不大，因此仍具有相当的优势，能满足上述要求。

2）可根据冷库温度要求供液自如，要做到这点，重力供液和小的氟利昂制冷系统直接供液一样比桶泵供液更有优势。因为汽蚀的原因不能保证桶泵供液每次能正常上液。

3）融霜的热源保证，因为对于多库房的融霜，热气融霜比水融霜更可靠，因为在同一个水融霜系统中，不在融霜工况的冷库其使用的水电磁阀很难保证每次都能关闭得很严。而热气融霜只需有恒定的热源，融霜次序的编排对自动控制不会造成困难。由于氨制冷系统的高低温是共用一个高压系统，当时我们把中温穿堂的压缩机的每天的开机时间选的长一些，也就保证了热气融霜有恒定的热源。

4）低压供液容器的液面能保持稳定；为了做到这点，我们在给低压供液容器供液时采用通用的浮球电磁阀控制外，同时也采用了中压供液方式，即采用高温系统的汽液分离器的液体供给低温的气液分离器供液，这种供液方式除了因节流产生的闪发气体变少外，同时由于供液压差的变小，即使电磁阀的密封面有一些划痕，也不会使气液分离器的液面急促上升。在实际运行表明，气液分离器的液面能保持非常稳定。

通过综合比较，我们选用重力供液系统会更有可能保证氨系统全自动控制实现的可能，而事实的运行证明以上所需的要求都能达到。

2 重力供液的特点

由于重力供液系统在回气方面比直接膨胀供液有较小的过热度，因此可以证明它的能效比COP也比直接膨胀供液要高一些；但没有足够的数据表明桶泵供液的能效比COP要比重力供液系统高。这两者之间的区别在于前者的供液由于有外力的作用，在系统较大的情况下液体分配容易均匀，但需要消耗液泵的能源；而后者则由于液柱高度的影响从而影响蒸发温度，但不需额外增加新的能源。因此对于负荷变化不大，运行稳定的冷库制冷系统采用重力供液（特别是单层采用冷风机作为蒸发器

的冷库），由于供液流速较慢而且不容易来霜更能体现出它的稳定性和容易操控的特点。因此有必要加深对这种供液系统的研究，从而为冷库的节能及自动控制开辟出另一条路径。

重力供液系统的特点是利用制冷剂本身的重量利用高度差的重力原理达到给系统送液的目的，因此在设计时要注意这几方面：

1）重力供液液柱高度的设定

由于重力供液是低压制冷剂借助气液分离器的液面与蒸发器液面之间的液位差作为动力，达到向蒸发器供液的目的。这液位差也就是液柱高度。

不同的制冷剂及处于不同的蒸发温度有不同的比重，因此确定重力供液系统的液柱高度是与选用的制冷剂以及制冷系统的蒸发温度有密切关系，通常在0.5~2米之间。比起桶泵供液系统，它的计算循环倍率不高，通常按1.5~3倍计算（理论上它可以有很高的循环倍率），因此对于一些负荷变化不大的冷库制冷系统是有相当的优势，除了可节省供液动力的能源以外，而且不容易使系统产生湿冲程的现象。

2）重力供液的均匀性

重力供液由于没有借助外力实现供液，因此要实现蒸发系统的均衡供液是系统设计的一个重点考虑因素，尽可能的考虑供液和回汽的管路同程，使各管路的阻力损失大致相似。有助于提高制冷系统的蒸发效率。

3）影响重力供液的一些主要因素

⑴比较桶泵供液系统，重力供液的供液流速较慢，因此冷却设备的传热系数也比桶泵供液系统的要低一些，根据国外的一些著名品牌的冷风机选型软件计算，粗略统计，在相同的制冷工况下及制冷量，选用重力供液的冷风机因传热系数的关系在低温工况下（-28~-33℃）比桶泵供液系统的冷风机在蒸发面积和管容积上大5~20%之间，风量也会略随之増加。

⑵低压系统的最低位置容易积油，影响蒸发器的传热效率。但由于热气融霜的技术已很成熟，定期融霜可轻易地把这些积油带走，因此这因素已基本不考虑。

⑶液柱高度的控制，液柱过高会影响蒸发温度，过低会造成供液不足，其系统的设计高度是需要根据不同的制冷剂容重及管路和蒸发器的阻力损失来确定的。

3 意的问题及适用的场合重力供液系统设计安装时需要注

重力供液系统设计安装我们认为需要注意以下一些问题：

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1）液柱高度的设定；上一节已经提及，不再重复。

2）供液电磁阀和止回阀的选用，由于电磁阀和止回阀的开启阀门前后都需要有一定的压差才能实现，由于重力供液的液柱高度有限，因此尽量选用开启压差小的电磁阀和止回阀。

3）气液分离器的直径计算及选用，气液分离器内的气流速度一般来说按0.5米/秒选用，若要更稳定也可以稍低些。另外有条件的情况下尽可能选用卧式，因为在同样的液柱高度下，液面的面积要大一倍以上，其波动会小很多。

4 在重力供液系统加入一些新的技术

为了使系统更节能和稳定，我们在这个系统中使用了一些新的技术。

1）系统采用中央控制式的闪发式（flash）经济器和中压供液形式相结合，如图1及图2。这种做法的特点是：从高压贮液器的液体进入经济器经节流后产生的闪发气体作为螺杆压缩机的补气，而节流后的中压液体可利用压差的原理给气液分离器供液，由于压差不大（约0.2~0.25MPa，这里指的是低温冷藏库），因此在气液分离器内产生的闪发气体不多，这样的供液方式不但提高了效率，而且液面很稳定；当供液到达正常液面时，如果电磁阀因系统内的少量脏物而关不严，由于压差小而不致于液面迅速上升。在调试完成后的这几个月的运行，几乎未发生因液面过高所产生的液击现象。闪发式经济器同时兼作排液桶，这种做法的优点在于蒸发器融霜时其压力变化不影响其他冷库的降温，图3及图4是重力供液的气液分离器与冷风机的连结原理及现场安装。

图1 闪发式经济器示意图

图2 闪发式经济器

2）旁路负荷（Side load）的应用，所谓旁路负荷也就是带经济器的螺杆压缩机的补气负荷，对于制冷量不大的高温负荷如中温穿堂的应用，可以不用专用的压缩机进行降温，可以使用这种经济的补气负荷。从这次的应用我们也得到了这种旁路负荷实际应用的一些经验。

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图4 气液分离器现场安装图

4 结论

重力供液在现有的制冷系统仍有它使用的市场，对于进出货量并不是相当大的常规单层冷库，从我们投产使用的情况观察，比氨泵供液的系统比较，更容易操作及更能体现它的节能。对于应用在高层冷库，我们也对一些合适的冷库尝试进行设计。对于重力供液应用于冷却水的场合则是更加广泛（如制冰、盐水等），有更多的潜力有待我们去进一步挖掘。

参考文献

⑴ 冷藏库设计，湖北工业建筑设计院

⑵ Industrial refrigeration handbook, Wilbert F. Stoecker ⑶ 德国昆腾有限公司冷风机选型软件 ⑷ DANFOSS公司制冷选型软件