在蒸汽压缩式制冷系统中,除压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构等主要设备外,还包括一些辅助设备,如润滑油的分离及收集设备、制冷剂的贮存及分离设备、制冷剂的净化设备及安全设备等。这些辅助设备的作用是保证制冷剂装置的正常运转、提高运行的经济性和保证操作的安全可靠。它们不是完成制冷循环所必须的设备,因此小型制冷装置往往省去某些辅助设备。下面介绍空调用制冷装置中几种常用的辅助设备。
一、储液器
作用:调节和稳定制冷剂的循环量并储存液态制冷剂。
种类:按用途和承受工作压力不同可分为:
(1)高压储液器
放置在冷凝器下面,储存由冷凝器所导出的高压氨液,并保证供应和调节氨液循环量。
构造:有进液管、出液管、均压管、安全阀、压力表、放油管等。如图所示。
高压储液器的容量一般应能容纳系统中的全部充液量,为了防止温度变化时因热膨胀造成危险,储液器的储存量不应超过本身容积的80%。
(2)低压储液器
收集压缩机总回汽管路上氨液分离器所分离出来的低压氨液。装在压缩机总回汽管上的氨液分离器下部。仅在大型氨制冷装置中使用。按其作用不同分为两种:
一种是用于蒸发器融霜(冷却排管或冷风机热氨除霜)或制冷设备检修时,储存制冷系统的制冷剂液体,故又称排液筒。其容量为可储存一间库房的氨液量。
另一种是蒸发器为氨泵供液时,用于储存循环的低压制冷剂液体,故又称循环储液筒。其作用是充分保证氨泵所需的低压氨液,同时起着氨液分离的作用。其容量≥氨泵每小时循环量的30%,低压储液器的构造与高压储液器基本相同。
二、气液分离器
作用:① 分离低压蒸汽中的液滴,防止制冷压缩机湿冲程;② 防止制冷剂蒸汽进入蒸发器中,提高蒸发器的传热效果。
位置:设置在蒸发器与压缩机回汽管之间。
小型氟里昂制冷系统所采用的气液分离器有管道型和筒体型两种,筒体型结构如图。
来自蒸发器的含液气态制冷剂,从上部进入,依靠气流速度的降低和方向的改变,将低压气态制冷剂携带的液滴或油滴分离;然后通过弯管底部具有油孔的吸气管将稍具过热度的低压气态制冷剂及润滑油吸入压缩机;吸气管的小孔为平衡孔,防止在压缩机停机时分离器内的润滑油从油孔被压回压缩机。对于热泵式空调机,为了保证在融霜过程中压缩机的可靠运行,气液分离器是不可缺少的。
用于大、中型氨制冷系统的气液分离器有立式和卧式两种结构。如上图右所示。这种气液分离器是个具有许多管接头的钢筒。来自蒸发器的蒸气由筒体中部的进气管3进入分离器,由于通道截面积的突然扩大,蒸气流速降低,同时由于流向的改变,蒸气中携带的液滴被分离出来,落入下部的氨液中。而干饱和蒸气(包括节流产生的蒸气)则从上部的出气管被压缩机抽回。节流后的湿蒸气,由筒体侧面下部的进液管进入分离器筒体。液体落入下部,经底部的出液管向蒸发器供液,而气体则与来自蒸发器的蒸气一起被压缩机吸走。
从以上工作过程可以看出,气液分离器是用来分离蒸发器出口的蒸气中液滴,保证压缩机干压缩;也可用来分离进入蒸发器氨液中的气体,提高蒸发器传热面积的有效利用程度。当有多台蒸发器、压缩机并联时,还可起到分液汇气的作用,设计和使用时,应保证蒸气在筒体内的流速不大于0.5 m/s。
三、过滤器和干燥器
过滤器用于清除制冷剂中的机械杂质,如金属屑、焊渣、氧化皮等。它分气体过滤器和液体过滤器两种。气体过滤器装在压缩机的吸气管路上或压缩机的吸气腔,以防止机械杂质进入压缩机气缸;液体过滤器一般装在调节阀或自动控制阀前的液体管路上,以防止污物堵塞或损坏阀件。结构如下图。
过滤器的原理很简单,就是用金属丝网阻挡污物。氨:网孔为0.4 mm的钢丝网,2~3层;氟利昂:网孔0.1~0.2 mm的铜丝网。(汽:0.2 mm,液:0.1 mm)。流速:气态制冷剂通过滤网的速度为1~1.5 m/s,液态,0.1 m/s。
干燥器只用于氟利昂制冷系统中。因为氟利昂不溶于水或仅有限地溶解,系统中制冷剂含水量过多,会引起制冷剂分解,金属腐蚀,并产生污垢和使润滑油乳化等。当系统在0℃以下运行时,会在膨胀阀处结冰,堵塞管道,即发生“冰塞”。故在储液器出液管路上的节流阀前装设干燥器,用以吸附制冷剂液体中的水分。一般用硅胶作为干燥剂,近年来也有使用分子筛作干燥剂的。如图示出一立式干燥器的结构。对于小型制冷装置,可以不装设干燥器,仅在系统充氟时,使其一次通过干燥器即可。
在实际的氟里昂系统中常常将过滤和干燥功能结合在一起,称为干燥过滤器。它实际上就是在过滤器中充装一些干燥剂,其结构如图所示。为了严格防止干燥剂漏入系统,滤网的两端装有钢丝网或铜丝网、纱布、脱脂棉等。干燥过滤器一般装在冷凝器与热力膨胀阀之间的管路上,以除去进入电磁阀、膨胀阀等阀门前液体中的固体杂质及水分,避免引起阀门的堵塞或冰塞。氟里昂通过干燥层的流速应小于0.03 m/s。
干燥器或干燥过滤器使用一段时间后,干燥剂含水量增加,因而吸附水分的能力降低。此时需将干燥器或干燥过滤器取下,将干燥剂加热再生后继续使用。
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