制冷系统中不凝性气体及其排除的研究.doc

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1、制冷系统中不凝性气体及其排除的研究•机械制造论文制冷系统中不凝性气体及其排除的研究制冷系统中不凝性气体及其排除的研究赵亮王龙安江波（中国人民解放军海军士官学校机电系,安徽蚌埠233012）［摘要］本文研究了制冷系统中不凝性气体的来源、在制冷设备中的分布情况、又寸制冷工况和制冷设备所带来的危害以及排除。着重研究了对不凝F生气体的排除，提出了对于小型制冷系统利用自身设备排除，文中详细分析了排除小型氟里昂制冷系统中不凝性气体的步骤。对于中大型制冷设备可采用手动式和自动式两种排除方法，在文中硏究了如何利用手动式分离器和自动式分离器高效地排除不凝性气体。［关键词］不凝性气体；来源；分布；危害；排除

2、在制冷系统中,所谓的不凝性气体是指在制冷系统工作时,在冷凝器中特定的温度、压力下，这些气体不能冷凝成液体，而总是成气体状态，这些气体主要包括氮气、氧气、氢气、二氧化碳、碳氢气体、惰性气体以及这些气体的混合气体等。由于不凝性气体的存在，使得压缩机的能耗增大，而制冷系统的制冷量降低。因此，有必要硏究不凝性气体的产生，分析其危害及时排除制冷系统中的不凝性气体。1不凝性气体的产生不凝性气体主要来自大气,少量来自制冷剂或者润滑油分解后的产物。大气中的氮气、氧气、二氧化碳等不凝性气体进入制冷系统主要有以下几种方式:1.1充注制冷剂前,制冷系统排空不充分在充注制冷机之前，制冷系统内的压缩机气缸内、冷凝

3、器内、蒸发器内以及系统的管路内都曾充满空气，在充注制冷剂前为了排除这些空气，需要对制冷系统内部抽真空，有时由于主客观原因，制冷系统内部抽真空不充分，达不到要求,在系统内部留有少量空气。1.2充注制冷剂时带入制冷系统内在制冷系统充注制冷剂之前，充注所用的管子中充满空气，由于人为等原因,在充注制冷剂时，没有排尽管子内的空气，就直接连接在制冷系统中,这些空气随着充注的制冷剂进入制冷系统。1.3在制冷系统检修时z易混入不凝性气体制冷系统长时间工作”难免需要检查维修或者清洗更换”这样有时就需要拆开机械或管路,空气往往就在拆卸和安装这个过程中进入制冷系统内部。1.4从外界大气中渗入系统内部在有些制冷

4、系统中,如果工作压力低于大气压力时,大气中的空气就会通过各种缝隙渗入到制冷系统中。这些缝隙分布在各类阀门、压缩机、非焊接处等诸多地方，所以，经缝隙渗漏入系统中的空气量也不可忽略。1.5来自制冷剂的化学反应在氨制冷系统中,制冷剂氨在一定温度和压力下可以分解为氨气和氢气，其分解程度与温度和压力成正向关系，温度越高压力越大，氨越容易分解。而在氟利昂制冷系统中，氟利昂可能与混入系统内的杂质发生化学反应，产生不凝性气体。如R12与水在一定条件下发生反应,产生二氧化碳。1.6润滑油的分解也会产生不凝性气体在制冷系统使用的润滑油中，有些滑油，如矿物润滑油在复杂的工况下能分解产生多种碳氢气体,这些碳氢气

5、体就会混入系统内的制冷剂中。2不凝性气体的分布在制冷系统中,当低压侧有不凝性气体时,这些气体很快被压缩机抽吸而进入高压侧。所以，通常不凝性气体主要聚集在系统高压侧的冷凝器和高压储液器中。无论是蒸发式冷凝器还是管壳式冷凝器，不凝性气体都会尽可能地附着在换热表面上,如图1和图2所示。而储液器中的不凝性气体又往往集中在远离进气口的气流速度很低的空间内，如图3所示。3不凝性气体的危害不凝性气体进入制冷系统后,对制冷系统的正常工作和制冷设备的安全有很大危害z具体表现在以下几点。图1蒸发式冷凝器中不凝性图2管壳式冷凝器中不凝性气体的分布气体的分布图3储液器中不凝性气体的分布3.1降低系统制冷量不凝性

6、气体聚集在冷凝器中时，不凝性气体附着在冷凝器的内壁，占据一定空间，使得冷凝面积减小，同时不凝性气体在制冷剂和冷凝器内壁之间形成热阻,使得传热效率降低，热量不能及时排出系统之外，从而降低了制冷系统的制冷量。3.2系统能耗增大由于传热效率的降低，冷凝器内的冷凝温度和冷凝压力都升高，那么，在自动控制的制冷系统中，为了维持冷凝程度不变，必须增大冷凝水的流量，以降低冷凝器内制冷剂和不凝性空气的温度。这样就增大了冷凝水泵的能耗。同时冷凝压力的增大，使得压缩机排出口的压力较之正常工况下也变大，压缩机在排气过程中需要克服较大压力,从而压缩的能耗也变大。3.3造成机械设备的损坏压缩机排岀压力的增大，使得反

7、作用在轴承、传动装置和滑动表面的力也都变大，长期以往，加速了设备磨损老化和滑油的变质,造成机械设备的损坏。同时,由于滑动面的磨损剧烈,也会使制冷剂的泄露增大。4不凝性气体的排除由于不凝性气体对制冷系统正常工作产生诸多危害，因此要尽可能的排除制冷系统内的不凝性气体。4.1制冷系统中含有不凝性气体的现象在操作中，当系统中有空气时，制冷系统的工作或参数都会表现岀一种或多种异常现象：一是排气压力表抖动剧烈；二是冷凝温度低于冷凝器内压力所对应