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R507在工业制冷系统设计需要注意的问题

2018-06-17林良影

科学与技术 2018年22期
关键词:能耗系统设计

林良影

摘要:在目前环保政策与要求下,作为R507过渡阶段的制冷工质,在目前新建冷库、冷链配送应用上仍然主要的制冷剂。本文针对R507作为制冷剂在工业制冷系统设计时需要注意的问题进行探讨。

关键词:环保R507;能耗;灵活应用;系统设计

1、R507在制冷工业应用设计需要注意的问题

1.1首先根据业主方的要求建设规模及功能使用情况进行负荷计算,包括冷库库体的外围护结构负荷、货物的放热量、装载货物工具进出冷库的热负荷、库内冷风机电机、照明等热功当量、进出冷库时新风与库内冷气的热交换等负荷计算。

1.2根据冷库规模及库体冷间尺寸进行布置冷风机;根据库体长度、高度,是否有结构梁等,选型时综合考虑,冷风机的射程情况,是否需要设计风管;如果需要风管的吹风,冷风机考虑机外余压,例如80Pa或100Pa的机外余压;多层土建库内有侧吹配置风管的冷风机(因库体较长,冷风机的射程达不到要求)、立体库则选用货仓式冷风机、低温穿堂考虑到作业人员舒适性,则选用两侧吹风的冷风机。

1.3根据冷风机负荷进行配置管道及自控阀门,包括供液管道及自控阀门;回汽管道及自控阀门;热气融霜管道及自控阀门;融霜排管道及自控阀门等设计选型。

根据R507的特性,在管道与自控阀门的选型时,特别是热气融霜的管路上,R507質量流量大引起的压差(压损)大,很容易造成冷风机热气融霜时效果不理想,融霜压力(温度)过低等问题。如果按《冷库设计规范》GB50072-2010规定的热气融霜用的热气管,应从压缩机排气管除油装置以后引出,并应在起端装设截止阀和压力表,热气融霜压力不得超过0.8Mpa(表压)。根据这一条规范来计算选型管道与自控阀门,如果是单台大负荷的冷风机,将是很难做到热气融霜的要求。由此可以判定,当时制定的《冷库设计规范》热气融霜的热气管限压在0.8Mpa(表压)是针对R717工质。而制冷工质R717在相同的冷风机负荷下,相同的降压后的热气供给压力与除霜压力,两者选型的自控阀门及管道明显不同。R507得出的状态是压差大于最大有效压差,即通过阀门组及管道后压降值,饱和压力对应的饱和温度已经降得很低,甚至是零下的温度;则融霜效果不理想;但R717得出的状态是打开,即满足设计需求。

1.4 R507的液体管道相对于R717的液体管道要大几个级别,这也是在设计选型时,一定要根据制冷负荷进行计算,不可按以前的R717制冷系统经验来估算;并且在桶泵设计时,留意冷冻机油的回油问题。

1.5 R507制冷系统,利用压缩机经济器旁路负荷的设计

不同厂家压缩机的经济器旁路负荷不同,且对应的蒸发温度(吸汽口温度)也不相同。

1.6低压循环桶系统的设计:根据压缩机的旁路负荷,设计成闪发式经济器(低温机组不需要自带经济器)兼低温穿堂(高温库)的低压循环桶及冷库热气融霜的排液桶,即做到一桶三用。高压贮液桶向-3℃低压桶(闪发式经济器、低温穿堂氟泵供液、热气融霜排液)供液,-3℃低压桶再-30℃低压桶供液;即中压供液,压差更小,供液的液位更稳定,闪发气体更小,更加节能,特别是在R507制冷系统的应用更加明显。经过实践可以看出,R507在闪发式经济器应用中,R507比其它的制冷剂更加节能。桶泵供液的管路及自控阀件都要大几个级别,为了泵更容易上液,除了考虑泵的倒灌高度、汽蚀高度、泵吸入管路损失外,还要考虑泵的进液流速,最好控制在0.3m/s以下,这样泵的自动上液就得到保证,为制冷系统的全自动运行保驾护航。

1.7 制冷系统提高蒸发温度的意义

在制冷系统设计中,我们经常按10℃温差来设计,这是不节能的,从以下的表一数据分析可以看出来:设计冷风机的温差为8K时,当蒸发温度在最高-25℃及最低-31℃时,通过能效比计算可知节省17%,在此工况下,并不影响冷库贮藏货物的品质。即在高峰用电时,保持库温在-17、-18℃时,制冷压缩机组可达到最大制冷量,基本维持库温的情况下,是最节能的;在低俗用电时,将库温降至-23℃,利用库体的保温缓慢回升,这样的运行操作也是最节省电费。用电量相同的情况下,电费节省不少。

2 结束语

从以上分析可知:R507在制冷系统局部应用时要注意的一些问题,特别是热气融霜时,经过阀组及管道设计选型时,要留意热气融霜的压力及压损后的融霜压力对应的饱和温度,是否能够满足热气融霜的要求;同样供液、回汽管路上的选型也需要注意压损(压降)问题,若设计选型的阀门太小,特别是自控阀门压降更大,所有的阀门及管道压降累加起来,则大大会影响到压缩机的蒸发温度。蒸发温度的提高,对整个制冷系统的节能比在高压侧降低冷凝压力幅度更大,且更容易达到令人满意的结果,但这个结论很多同行设计人员往往忽略的问题。特别是直膨系统,制冷系统的蒸发温度会降得更低,往往干式制冷系统设计的(压缩机、膨胀阀、冷风机)不匹配则是能耗增加的一大部分。所以制冷系统的节能不仅仅是某部件的节能,而是整个制冷系统的匹配、合理优化:包括压缩机、自控阀件、管道、冷风机应用的温度环境要求时相应的翅片片距、制冷系统集成等综合设计,做到性价比高、节能减排的制冷系统。

参考文献

[1]杜邦化学品安全技术说明书 技术说明编号130000050989

[2]丹佛斯选型软件Coolselector 2 中的阀门与管路部件

[3]比泽尔选型软件BITZER Software V6.9.0 rev2049

[4]雪人股份选型软件Snowkey SRM V3.3

(作者单位:广州市粤联水产制冷工程有限公司)

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