机械制冷(PPT131页)
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容器和管道的材质的选择一定要满足低温的要求，尤其是在进行现 有设施的改造时，更应注意这一点。新的管道不仅应满足它所接触 的介质的温度要求，对于它所接触到的金属，尤其是焊接在旧的管 道上时，也应满足这些管道相匹配。
机械制冷
第15页，共131页
设备描述-管道和容器
下面是不同金属材料的使用温度：
操作温度℃
机械制冷
第6页，共131页
流程描述
低压缓冲罐的气 相进入压缩机二 级压缩气缸。液 体从缓冲罐出来， 进入第二个膨胀 阀，然后进入制 冷器。这种流程 比前面的简单流 程能耗低。
机械制冷
第7页，共131页
流程描述
当制冷压缩机是 离心压缩机时， 系统可以包括如 图 所示的3 个膨 胀阀和3 个缓冲 罐。每一级缓冲 罐是同一台容器 的一个间隔腔， 有时我们称之为 经济器。
机械制冷
第2页，共131页
流程描述
一套制冷系统包括四个基本部分：（1）气体压缩机；（2）冷剂冷 凝器；（3）膨胀阀；（4）制冷器或蒸发器
机械制冷
第3页，共131页
流程描述
制冷剂在制冷器中汽化后进入压 缩机，被压缩到接近环境温度后 去冷凝。压缩机出来的气体进入 冷凝器，冷凝后变成液体。通常 还设有缓冲罐，当然它不是系统 所必须的。
机械制冷
工程技术大队 联系电话：5673115
欢迎指正
1
简介
制冷是将一种流体冷却到低于环境温度的过程。本分册将论述制冷 过程在处理装置中的应用，如用于冷却贫油吸收装置的气体和吸收 油。
目前，常用的制冷方式有两种：机械制冷和吸收制冷。机械制冷是 用压缩机将制冷剂压缩到一个可冷凝的压力，本分册将讨论这种制 冷方式。吸收制冷采用氨做制冷剂，在油田不常用。
机械制冷
第19页，共131页
制冷原理-汽化热
丙烷的汽化热见图。1kg丙烷在低温下的汽化热比高温时的高。
机械制冷
第20页，共131页
制冷原理-汽化热
冷凝器出口丙烷温度为49℃，制冷器温度为-23℃，确定冷凝器 和制冷器中的汽化热。
机C械3制冷冷凝温度 49℃ 汽化热 285kJ/kg
第21页，共131页
机械制冷
第10页，共131页
设备描述-制冷压缩机
制冷压缩机既有活塞式的又有离心式的，还有螺杆压缩机。它和其 它的工艺压缩机以及管道压缩机相同。唯一不同的是机械润滑油的 选择，显然制冷压缩机的润滑油在低温下仍需保持其润滑性能。
压缩机可由电机、燃气轮机或燃气发动机驱动。
机械制冷
第11页，共131页
多数处理装置的制冷系统用丙烷或氟里昂做制冷剂。为了简化我们 的叙述，我们按丙烷做制冷剂考虑，氟里昂和其它制冷剂的制冷原 理与丙烷是一样的。
机械制冷
第17页，共131页
制冷原理
制冷过程是利用低温流体移走热量，然后通过冷凝器传递给处于环 境温度下的水或空气。制冷剂只不过是一种传热介质。它从低温流 体中移走热量，传递给高温的水或空气。
制冷系统和汽车冷却系统相似。水在发动机箱循环，从汽缸吸收热 量，热水流向散热器，将热量又传递给散热器周围的空气。水在这 里面只是将热量从发动机传到空气的中间载体。
机械制冷
第18页，共131页
制冷原理-汽化热
制冷过程一个最基本的要素是沸腾或汽化。液体从外部热源吸热 而沸腾。例如，1kg100℃的水变成蒸气能从火中或其它热源吸收 2257kj 的热量。液体的汽化和闪蒸实际上是沸腾，从液体变成气 体状态必须获得汽化热。
设备描述-冷剂冷凝器
冷凝器是典型的管壳式换热器或空冷器，选用哪种形式取决于是否 有冷却水。制冷剂没有腐蚀性，因此不需采用特殊的材质。
机械制冷
第12页，共131页
设备描述-膨胀阀
膨胀阀是典型的薄膜操作调 节阀。阀内组件必须能够承 受阀内压降和汽化引起的冲 蚀。
阀上装有作为辅助动力部件 的定位器，能保证在给薄膜 空气信号发生变化时改变阀 的开度。
机械制冷
第8页，共131页
流程描述
在这种容器设置 中，液体制冷剂 从高压缓冲腔通 过三级膨胀阀逐 级降压。
第一和第二级膨 胀阀出来的流体 进入缓冲罐，气 相从顶部出来， 从级间进入压缩 机。
机械制冷
第9页，共131页
流程描述
后面我们将说明， 这种3 个膨胀阀 系统比一个或两 个膨胀阀系统效 率更高，压缩机 能耗也更低。
适用金属材质
-29
碳钢
-30 到-46
低碳钢，Leabharlann Baidu击试验
-47 到-59
2.5%镍钢或铝
-60 到-101
3.5%镍钢或铝
低于-101
304 或316 镍钢或铝
机械制冷
第16页，共131页
制冷原理
制冷过程与汽车冷却系统是相似的，不同的是它在低于环境温度下 移走热量，再把热量传给空气或冷却水。制冷剂是一种传热介质。 制冷过程的关键是制冷剂的冷却。
机械制冷
第13页，共131页
设备描述-制冷器
制冷器，或制冷专业人员常称的蒸发器，通常是一种釜式换热器。 工艺流体在管程被冷却，而液体制冷剂走壳程或管外。随着制冷剂 不断的从工艺流体中带走热量，制冷剂被汽化。因此，在制冷剂液 体的上面，必须有足够的气相分离空间，也就是说，这种换热器是 分离器和换热器的组合。
如果制冷器温度低于-29℃，需采用特殊材质。
机械制冷
第14页，共131页
设备描述-管道和容器
低温下运行的设备，其材质的选用必须满足低温工况的要求。碳钢 可以用在-29℃以上。低于这一温度，会变脆和断裂。经过特殊热处 理和试验，碳钢可用于-46℃以上。低于这个温度，则要填加镍来防 止钢材变脆。
镍是不锈钢的主要成分，低温工况要求用较高镍含量合金。铝也可 用在低温下。
机械制冷
第4页，共131页
流程描述
液体从缓冲罐出来，进入膨胀阀，压力降低并且温度也降低，然后
进入制冷器。在制冷器中，液体制冷剂从换热管内流动的工艺流体
中吸收热量。制冷剂吸热后汽化，汽化的制冷剂从制冷器的顶部流
出机械，制回冷到压缩机进行下一个循环。
第5页，共131页
流程描述
图表示一个更高 效的具有两级膨 胀阀的制冷系统。 流程与前述流程 类似，不同点在 于液体制冷剂是 从高压缓冲罐流 向第一个膨胀阀， 接着进入低压缓 冲罐，缓冲罐的 操作压力等于两 级制冷压缩机的 级间压力。
制冷原理-汽化热
冷凝器出口丙烷温度为49℃，制冷器温度为-23℃，确定冷凝器 和制冷器中的汽化热。
机械制冷
第15页，共131页
设备描述-管道和容器
下面是不同金属材料的使用温度：
操作温度℃
机械制冷
第6页，共131页
流程描述
低压缓冲罐的气 相进入压缩机二 级压缩气缸。液 体从缓冲罐出来， 进入第二个膨胀 阀，然后进入制 冷器。这种流程 比前面的简单流 程能耗低。
机械制冷
第7页，共131页
流程描述
当制冷压缩机是 离心压缩机时， 系统可以包括如 图 所示的3 个膨 胀阀和3 个缓冲 罐。每一级缓冲 罐是同一台容器 的一个间隔腔， 有时我们称之为 经济器。
机械制冷
第2页，共131页
流程描述
一套制冷系统包括四个基本部分：（1）气体压缩机；（2）冷剂冷 凝器；（3）膨胀阀；（4）制冷器或蒸发器
机械制冷
第3页，共131页
流程描述
制冷剂在制冷器中汽化后进入压 缩机，被压缩到接近环境温度后 去冷凝。压缩机出来的气体进入 冷凝器，冷凝后变成液体。通常 还设有缓冲罐，当然它不是系统 所必须的。
机械制冷
工程技术大队 联系电话：5673115
欢迎指正
1
简介
制冷是将一种流体冷却到低于环境温度的过程。本分册将论述制冷 过程在处理装置中的应用，如用于冷却贫油吸收装置的气体和吸收 油。
目前，常用的制冷方式有两种：机械制冷和吸收制冷。机械制冷是 用压缩机将制冷剂压缩到一个可冷凝的压力，本分册将讨论这种制 冷方式。吸收制冷采用氨做制冷剂，在油田不常用。
机械制冷
第19页，共131页
制冷原理-汽化热
丙烷的汽化热见图。1kg丙烷在低温下的汽化热比高温时的高。
机械制冷
第20页，共131页
制冷原理-汽化热
冷凝器出口丙烷温度为49℃，制冷器温度为-23℃，确定冷凝器 和制冷器中的汽化热。
机C械3制冷冷凝温度 49℃ 汽化热 285kJ/kg
第21页，共131页
机械制冷
第10页，共131页
设备描述-制冷压缩机
制冷压缩机既有活塞式的又有离心式的，还有螺杆压缩机。它和其 它的工艺压缩机以及管道压缩机相同。唯一不同的是机械润滑油的 选择，显然制冷压缩机的润滑油在低温下仍需保持其润滑性能。
压缩机可由电机、燃气轮机或燃气发动机驱动。
机械制冷
第11页，共131页
多数处理装置的制冷系统用丙烷或氟里昂做制冷剂。为了简化我们 的叙述，我们按丙烷做制冷剂考虑，氟里昂和其它制冷剂的制冷原 理与丙烷是一样的。
机械制冷
第17页，共131页
制冷原理
制冷过程是利用低温流体移走热量，然后通过冷凝器传递给处于环 境温度下的水或空气。制冷剂只不过是一种传热介质。它从低温流 体中移走热量，传递给高温的水或空气。
制冷系统和汽车冷却系统相似。水在发动机箱循环，从汽缸吸收热 量，热水流向散热器，将热量又传递给散热器周围的空气。水在这 里面只是将热量从发动机传到空气的中间载体。
机械制冷
第18页，共131页
制冷原理-汽化热
制冷过程一个最基本的要素是沸腾或汽化。液体从外部热源吸热 而沸腾。例如，1kg100℃的水变成蒸气能从火中或其它热源吸收 2257kj 的热量。液体的汽化和闪蒸实际上是沸腾，从液体变成气 体状态必须获得汽化热。
设备描述-冷剂冷凝器
冷凝器是典型的管壳式换热器或空冷器，选用哪种形式取决于是否 有冷却水。制冷剂没有腐蚀性，因此不需采用特殊的材质。
机械制冷
第12页，共131页
设备描述-膨胀阀
膨胀阀是典型的薄膜操作调 节阀。阀内组件必须能够承 受阀内压降和汽化引起的冲 蚀。
阀上装有作为辅助动力部件 的定位器，能保证在给薄膜 空气信号发生变化时改变阀 的开度。
机械制冷
第8页，共131页
流程描述
在这种容器设置 中，液体制冷剂 从高压缓冲腔通 过三级膨胀阀逐 级降压。
第一和第二级膨 胀阀出来的流体 进入缓冲罐，气 相从顶部出来， 从级间进入压缩 机。
机械制冷
第9页，共131页
流程描述
后面我们将说明， 这种3 个膨胀阀 系统比一个或两 个膨胀阀系统效 率更高，压缩机 能耗也更低。
适用金属材质
-29
碳钢
-30 到-46
低碳钢，Leabharlann Baidu击试验
-47 到-59
2.5%镍钢或铝
-60 到-101
3.5%镍钢或铝
低于-101
304 或316 镍钢或铝
机械制冷
第16页，共131页
制冷原理
制冷过程与汽车冷却系统是相似的，不同的是它在低于环境温度下 移走热量，再把热量传给空气或冷却水。制冷剂是一种传热介质。 制冷过程的关键是制冷剂的冷却。
机械制冷
第13页，共131页
设备描述-制冷器
制冷器，或制冷专业人员常称的蒸发器，通常是一种釜式换热器。 工艺流体在管程被冷却，而液体制冷剂走壳程或管外。随着制冷剂 不断的从工艺流体中带走热量，制冷剂被汽化。因此，在制冷剂液 体的上面，必须有足够的气相分离空间，也就是说，这种换热器是 分离器和换热器的组合。
如果制冷器温度低于-29℃，需采用特殊材质。
机械制冷
第14页，共131页
设备描述-管道和容器
低温下运行的设备，其材质的选用必须满足低温工况的要求。碳钢 可以用在-29℃以上。低于这一温度，会变脆和断裂。经过特殊热处 理和试验，碳钢可用于-46℃以上。低于这个温度，则要填加镍来防 止钢材变脆。
镍是不锈钢的主要成分，低温工况要求用较高镍含量合金。铝也可 用在低温下。
机械制冷
第4页，共131页
流程描述
液体从缓冲罐出来，进入膨胀阀，压力降低并且温度也降低，然后
进入制冷器。在制冷器中，液体制冷剂从换热管内流动的工艺流体
中吸收热量。制冷剂吸热后汽化，汽化的制冷剂从制冷器的顶部流
出机械，制回冷到压缩机进行下一个循环。
第5页，共131页
流程描述
图表示一个更高 效的具有两级膨 胀阀的制冷系统。 流程与前述流程 类似，不同点在 于液体制冷剂是 从高压缓冲罐流 向第一个膨胀阀， 接着进入低压缓 冲罐，缓冲罐的 操作压力等于两 级制冷压缩机的 级间压力。
制冷原理-汽化热
冷凝器出口丙烷温度为49℃，制冷器温度为-23℃，确定冷凝器 和制冷器中的汽化热。