1、 氨制冷劑特點:氨于1874年問世,是最古老的制冷劑之一,是一種應用廣泛的天然中溫制冷劑。常壓下氨的沸點是-33℃,凝固點-160℃,具有較高的臨界溫度132.4℃和臨界壓力11.45MPa,在各常見制冷劑中也是最高的,蒸發潛熱1260kcal/kg,冷凍效率高,氨COP值均高于幾種人造制冷劑:R-22、R-502、R-12,能效系數(COP)高。氨制冷劑在蒸發器和冷凝器內的壓力適中,冷凝壓力一般為0.981一l.570MPa,蒸發壓力為0.098~O.49lMPa,大氣壓下的蒸發溫度可達到-33.4℃。可以用于兩級壓縮,獲得-50℃的低溫。在我國大中型冷庫中得到廣泛應用。氨的單位容積制冷量比R12和R22大,所以相同溫度下,相同制冷量時,氨壓縮機的尺寸較小,氨的價格也比較便宜,在大型系統中具有明顯的價格優勢。制冷劑特點如下[2]:
(l)、氨對鋼和鐵無腐蝕作用,對黃銅或類似的合金有輕微的腐蝕作用。如果氨中有水分,對銅及其合金就有強烈的腐蝕作用。故在氨制冷裝置中的閥門、管道、儀表等均不采用銅及銅合金材料。
(2)、氨易融于水,在常溫常壓下,氨與水能夠以任意比例互溶,形成氨水溶液。在普通低溫下,水分不會析出造成冰堵。所以氨系統可以不設干燥器。但氨水溶液對金屬的腐蝕加劇,且蒸發溫度也略有升高,故氨系統內含水量仍不得超過0.2%。
(3)、氨在潤滑油中不易溶解(溶解度不超過1%)。氨制冷裝置的管道和熱交換器表面會積有油膜,影響傳熱效果。另外,潤滑油還會積存在冷凝器、貯液器以及蒸發器的下部。要求氨制冷系統的這些部位應定期放油。
(4)、氨與空氣混合,達到一定的濃度和溫度時就會燃燒或爆炸。為了防止爆炸,要求氨壓縮機的排氣溫度和壓力不超過規定值,并必須經常從系統中放出不凝性氣體。氨制冷劑的燃點高,大約700~800℃,故氨制冷系統中允許使用普通電機而不必考慮外殼的密封。
(5)、氨具有強烈的刺激性氣味且有一定的毒性,在其安全性分類中屬于BZ類制冷劑。若有泄漏,易污染食品;氨液飛濺到人的皮膚上會引起腫脹甚至凍傷;在空氣中氨蒸汽的容積濃度達到0.5%一0.6%時,人停留半小時就會引起中毒。若
氨制冷系統內部含有空氣,不僅造成系統制冷能力下降,功耗增加,并且容易引起爆炸等惡性事故。所以氨制冷系統中必須設空氣分離器,及時排除系統內的不凝性氣體。
(6)、散發到大氣的氨與大氣中的水蒸氣和二氧化碳作用生成碳酸氫氨,參與自然界循環。而大量氨泄漏,則可能對環境造成危害。
缺點:(1)、毒性。氨的TWA值為25×10 ,STEL值(短暫暴露極限濃度,指人體暴露7min而不受損害的環境最高濃度)為35×10 。有關試驗表明,人類對氨的氣味有感覺的平均濃度為5×10 ;人類長時間暴露在低濃度(6.25~25×10 )的氨中,對肺功能和呼吸道沒有損害。,然而當在空氣中濃度達到0.5%~1%時,顯露在其中的人30min即死亡。
(2)、可燃性。當氨與空氣混合,體積含量達到17%~29%,有可能發生燃燒和爆炸,在密閉空間尤為重要。在油存在時,著火可能性更大。
(3)、壓縮機排氣溫度高,氨的比熱容高導致的,特別是當壓縮比較大時,更是如此,這也是氨至今難于大范圍應用的一個主要原因。
(4)、腐蝕。純氨對任何物質無腐蝕作用。含微量氧氣和二氧化碳的液氨對高強度鋼的焊接部分由一定的腐蝕性,易發生裂縫。氨水和氨氣對鋼鐵幾乎無腐蝕性,而對銅,錫、鋅等金屬有較大的腐蝕性。由于氨可能破壞絕緣材料,故在封閉式壓縮機中不能使用氨制冷劑。
2、 氨為制冷劑的系統中,由于氨不溶解于油,進入系統中的潤滑油以油膜狀態吸附在熱交換器設備的傳熱面上,大大增加熱阻,降低設備的熱交換能力。同時潤滑油積存在輔助設備和管道內,必然使其工作容積減少,影響了制冷劑的通道面積,增大流動阻力。
對策:應當根據制冷系統運行情況,分析制冷系統中潤滑油的含量,制定放油計劃。及時去除積存在輔助設備和管道內的潤滑油,保證制冷系統的工作效率。
3、 由于抽真空不徹底、檢修操作不慎等原因造成其他不凝性混合氣體存在。這些氣體主要聚集在冷凝器,造成冷凝器冷凝壓力升高、傳熱效率降低和壓縮機排氣溫度升高。
對策:對制冷工作不利,應當及時放出。
4、 氨用板式換熱器——雙板式換熱器:使用時板與板之間不采用橡膠密封墊圈而用銅焊焊死,雙板式換熱器是將兩塊焊在一起的沖壓板疊在一起組合而成。
雙板式換熱器是先將兩塊用激光焊接成一個完全密閉的一組板,再將多組板組合在一起,每兩個組件之間用密封墊圈密封。特點見《氨用熱交換器的新進展》。
5、TWA :Time-weighted average:時間加權平均值,或者時量平均濃度.TWA像濃度一樣是一個物理指標,表示對一定時間內化學氣體濃度的衡量。TWA的意思就是這個平均濃度是用一個特定時期內和不同濃度的化學制品的接觸時間來計算的。用這種方式,把不同(較高與較低)的暴露濃度值在一天或一周內平均一下。TWA的計算方法:
在8小時內,定時取數,然后求平均值,考慮到結果的有效性和實用性,規定采樣間隔的時間不大于15分鐘,然后所有的結果相加平均即作為8小時TWA值。這里為什么要取8小時呢?這是因為世界上大多國家采用每天8小時工作時間。取8小時就是為了衡量一個工作日內的化學氣體的平均濃度。還有一個詞組經常用到,那就是TWA exposure limit(時間加權暴露限制)。顯然這是一個指標點,即TWA值不能超過的值。
TWA限制是在通常的一個8小時工作日和40小時工作周內一種在空氣中的化學制品的時間加權平均濃度,在這個限制下這種化學制品幾乎不會對天天接觸它的工作人員產生有害影響。
6、多級熱泵COP受各冷凝器UA(傳熱系數和傳熱面積之積)分配影響,對二級冷凝系統,COP****值對應的UA分配依賴于所用制冷劑,而三級系統中,不同制冷劑的最優UA分配幾乎相同,UA均勻分布在三級冷凝器時COP最高。
7、空調系統的控制是以舒適度為控制目標,舒適度PMV(Predicted Mean Vote),采用神經網絡與模糊控制智能控制方法;而制冷系統的控制則是以高效節能為目標,利用自適應控制與智能控制方法。
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