制藥行業(yè)專用冷水機(jī)

一、工作原理

冷水機(jī)的工作原理是蒸氣壓縮式制冷，也即是利用液態(tài)制冷劑汽化時(shí)吸熱，蒸汽凝結(jié)時(shí)放熱的原理進(jìn)行制冷的。在制冷技術(shù)中，蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達(dá)到沸騰時(shí)變成氣態(tài)的過程。液態(tài)變成氣態(tài)必須從外界吸收熱能才能實(shí)現(xiàn)，因此是吸熱過程，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)汽化時(shí)的溫度叫做蒸發(fā)溫度，凝結(jié)是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)。

二、構(gòu)造

構(gòu)成冷水機(jī)基本的制冷系統(tǒng)主要有四大部件：壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥。另外，為了改善制冷系統(tǒng)的性能，達(dá)到更好的使用性能，通常還有不少輔助器件：液體管路電磁閥、視液鏡、液體管道干燥過濾器、高低壓力控制器等。下面對冷水機(jī)的構(gòu)造組成部件一一介紹：

1、壓縮機(jī)

在冷水機(jī)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)是保證制冷的動力，利用壓縮機(jī)增加系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的壓力，使制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，達(dá)到制冷目的。壓縮機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為三類：開啟式、半封閉式、全封閉式。在工業(yè)冷水機(jī)設(shè)備中大部分冷凍用水0℃以上冷水機(jī)都是采用全封閉式壓縮機(jī)，冷凍用水0℃以下的低溫型冷水機(jī)都是采用半封閉式壓縮機(jī)(常見有螺桿式和往復(fù)式)，而開啟式冷水機(jī)一般是用在制冷劑是氨的制冷系統(tǒng)中。

全封閉制冷壓縮機(jī)是一種壓縮機(jī)與電動機(jī)一起，裝置在一個密閉鐵殼內(nèi)形成的一個整體。從外表看只有壓縮機(jī)的吸排氣管接頭和電動機(jī)的導(dǎo)線；壓縮機(jī)殼分為上下兩部分，壓縮機(jī)和電動機(jī)裝入后，上下鐵殼用電焊焊接成一體。平時(shí)不能拆卸，因此機(jī)器使用可靠。在全封閉制冷壓縮機(jī)中，又有活塞型壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)。

　　全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī)它的構(gòu)造主要由下列各項(xiàng)組成：旋轉(zhuǎn)式進(jìn)、出口閥門；壓力表接口；內(nèi)置式過載保護(hù)；彈性機(jī)座；曲軸箱加熱器；內(nèi)置式潤滑油泵。

　　渦旋式制冷壓縮機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是：1結(jié)構(gòu)簡單：壓縮機(jī)體僅需2個部件(動盤、定盤)就可代替活塞壓縮機(jī)中的15個部件；2高效：吸氣氣體和變換處理氣體是分離的，以減少吸氣和處理之間的熱傳遞，可以提高壓縮機(jī)的效率。渦旋壓縮過程和變換過程都是非常安靜的。

2、冷凝器

制冷系統(tǒng)的高溫高壓氟里昂從壓縮機(jī)出來后進(jìn)入冷凝器中，向冷卻介質(zhì)釋放出大量熱量，被冷卻液化。那么，冷凝器按其冷卻形式可分為三大類型：水冷式、風(fēng)冷式、蒸發(fā)式及淋水式。

　　2-1、水冷式：

　　在水冷式冷凝器中，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻水可以一次流過，也可以循環(huán)使用。當(dāng)使用循環(huán)水時(shí)，需要有冷卻水塔或冷水池。水冷冷凝器有殼管式、套管式、沉浸式等結(jié)構(gòu)形式。

　　水冷式冷水機(jī)用的冷凝器常用的是殼管式冷凝器，外殼采用5mm以上厚度之鋼管制成，經(jīng)防銹處理，耐壓20Kg/平方厘米。熱交換管采用高效率之高效無縫紫銅管，耐壓10 Kg/平方厘米，兩端蓋可互換以變更接水管方向，水管流程多回路，各臺冷凝器者與壓縮機(jī)容量互相配合，其總熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)能容許0.00005Kcal/h.平方厘米℃-1結(jié)垢因子，冷凝器水壓降不超過6.5mAq，直通式水管易清洗維護(hù)保養(yǎng)。

　　2-2、風(fēng)冷式：

　　在風(fēng)冷式冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。它的結(jié)構(gòu)形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側(cè)的傳熱面積，同時(shí)采用通風(fēng)機(jī)來加速空氣流動，使空氣強(qiáng)制對流以增加散熱效果。

　　2-3、蒸發(fā)式及淋水式：

　　在這類冷凝器中，制冷劑在管內(nèi)冷凝，管外同時(shí)受到水及空氣的冷卻。

3、蒸發(fā)器

當(dāng)制冷系統(tǒng)的氟里昂液態(tài)進(jìn)入膨脹閥節(jié)流后送入蒸發(fā)器，屬于汽化過程，這時(shí)候需要吸收大量熱量，使被冷卻的價(jià)質(zhì)溫度逐步降低，以達(dá)到制冷降溫的效果。那么，按其被冷卻的介質(zhì)種類可分為冷卻液體（水）的蒸發(fā)器(干式蒸發(fā)器)和冷卻空氣用的蒸發(fā)器(表冷式蒸發(fā)器)這兩大類。

　　在這里主要介紹的是冷水機(jī)制冷系統(tǒng)中所使用的蒸發(fā)器，一般是為干式殼管式蒸發(fā)器。如圖，冷媒于熱交換管內(nèi)蒸發(fā)，水在殼管側(cè)流動，為增加熱交換效率，于殼管側(cè)設(shè)2mm厚擋水板，使水左右往復(fù)流動，達(dá)到冰鹵水產(chǎn)生之目的，容器外殼采用6mm厚度以上之鋼管制成，可耐壓10 Kg/平方厘米，外部以PE發(fā)泡板保溫。熱交換管采用高效無縫紫銅管，經(jīng)壓花工藝加工成內(nèi)螺紋肋管，使其傳熱面積增加，并提高了傳熱效能，耐壓20 Kg/平方厘米；端板制作結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，熱交換管與端板為脹管式結(jié)合，并在端蓋內(nèi)加隔板使冷媒分成多路流動，以保持冷凍油回流，冷媒液管及低壓管均以工作閥連接，其總熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)能容許0.086 M2℃/KW結(jié)垢因子，經(jīng)蒸發(fā)器之水壓降不超過6.5mAq。

4、熱力膨脹閥

在冷水機(jī)的制冷劑系統(tǒng)流程圖中，我們發(fā)現(xiàn)冷凝器出口與蒸發(fā)器的入口之間有一個很小的部件叫作熱力膨脹閥，它是一個節(jié)流降壓的部件，使制冷劑的冷凝壓力調(diào)降為蒸發(fā)壓力，所以它在制冷系統(tǒng)中的作用必不可少，它與制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、并稱為制冷系統(tǒng)四大部件。

　　4-1、熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)

　　膨脹閥的頂部由密封箱蓋波紋薄膜感溫包和毛細(xì)管組成一個密閉容器，里面灌注氟里昂，成為感應(yīng)機(jī)構(gòu)，感應(yīng)機(jī)構(gòu)內(nèi)灌注的制冷劑可以與制冷系統(tǒng)的相同，也可以不同，比如制冷系統(tǒng)用的是F—22，感溫包可灌注F—12或F—22，感溫包用來感受蒸發(fā)器出口的過熱蒸汽溫度，毛細(xì)管作為密封箱與感溫包的連接管，傳遞壓力作用在膜片上，波膜片是由一塊0.2mm左右的薄合金片沖壓成形，斷面是波浪形的。受力后彈性形變性能很好，調(diào)節(jié)桿是用來調(diào)整膨脹閥門的開啟過熱度，在調(diào)試過程中用它來調(diào)節(jié)彈簧的彈力，調(diào)節(jié)桿向里旋時(shí)，彈簧壓緊，調(diào)節(jié)桿向外旋時(shí)，彈簧放松，傳動桿頂在閥針座與傳動盤之間傳遞壓力，閥針座上裝有閥針，用來開大或關(guān)小閥孔。

　　4-2、熱力膨脹閥的工作原理

　　膨脹閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口端過熱度的變化，導(dǎo)致感溫系統(tǒng)內(nèi)(感溫系統(tǒng)是由感溫包、毛細(xì)管、傳動膜片和傳動波紋管這幾種互相連通的零件所構(gòu)成的密閉系統(tǒng))充注物質(zhì)產(chǎn)生壓力變化、并作用于傳動膜片上．促使膜片形成上下位移，再通過傳動片將此力傳遞給傳動桿而推動閥針上下移動，使閥門關(guān)小或開大，起到降壓節(jié)流作用和自動調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的制冷劑供給量并保持蒸發(fā)器出口端具有一定過熱度，得以保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，以及減少液擊沖缸現(xiàn)象的發(fā)生。

　　4-3、膨脹閥的種類(內(nèi)平衡、外平衡)

　　作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動膜片下部的壓力為節(jié)流后的蒸發(fā)壓力(這一壓力通過傳動桿和傳動片的縫隙而進(jìn)入膜片下部分空間)這種結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)平衡式膨脹閥。作用于熱力膨脹閥體內(nèi)傳動膜片下部的壓力不是節(jié)流后的蒸發(fā)壓力，而是通過外接平衡管將蒸發(fā)器出口端的壓力引入傳動膜片下部空間結(jié)構(gòu)的閥門、稱為外平衡式熱力膨脹閥。與內(nèi)平衡式膨脹閥相比，外平衡式熱力膨脹閥的過熱度要小得多，所以采用外平衡式熱力膨脹閥時(shí)，能充分發(fā)揮蒸發(fā)器的傳熱面積的作用和提高制冷裝置的效果，在蒸發(fā)器阻力較小、壓力損失不大的情況下，可選用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥；當(dāng)蒸發(fā)阻力較大，壓力損失比較大或具有液體分配器時(shí)，應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。采用分配器的，一般都選用外平衡膨脹閥。在制冷設(shè)備的冷水機(jī)中通常采用外平衡式熱力膨脹閥。

5、其它輔件

1、液體管道干燥過濾器

　　通常液體管道干燥過濾器是不可拆卸的。內(nèi)部采用分子篩結(jié)構(gòu)，能夠去除管道中的少量雜質(zhì)水份等，起到凈化系統(tǒng)的目的。因管道在焊接中會出現(xiàn)氧化物，并且氟里昂制冷劑的純度也有所不一，所以我們采用的氟里昂制冷劑都要求進(jìn)口的。液體管道干燥過濾器出現(xiàn)堵塞時(shí)，會引起吸氣壓力降低，在過濾器兩端會出現(xiàn)溫差，如出現(xiàn)這種情況，需要更換過濾器。

2、高低壓力控制器

　　在制冷系統(tǒng)中高低壓力控制器是起保護(hù)作用的裝置。高壓保護(hù)是上限保護(hù)，當(dāng)高壓壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，高壓控制器斷開，使壓縮機(jī)接觸器線圈釋放，壓縮機(jī)停止工作，避免在超高高壓下運(yùn)行損壞零件。高壓保護(hù)是手動復(fù)位，當(dāng)壓縮機(jī)要再次啟動時(shí)，需先按下復(fù)位按鈕。當(dāng)然，在重新啟動壓縮機(jī)前，應(yīng)先檢查出造成高壓過高的原因，給予排除后，才能使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

　　低壓保護(hù)是為了避免制冷系統(tǒng)在過低壓力下運(yùn)行而設(shè)置的保護(hù)裝置。它的設(shè)定分為高限和低限。它的控制原理是：低壓斷開值就是上限一下限的壓差值，重新開機(jī)值是上限值。低壓控制器是自動復(fù)位，所以要求操作人員經(jīng)常觀察機(jī)器的運(yùn)行情況，出現(xiàn)報(bào)警時(shí)要及時(shí)處理，避免壓縮機(jī)長時(shí)間頻繁啟停而影響壽命。

三、機(jī)型分類

冷水機(jī)設(shè)備機(jī)型的分類，市面上各式各樣的稱謂看似復(fù)雜，所以下面歸類整理一些常見到的冷水機(jī)設(shè)備：　1、按冷凝器冷卻方式分類：風(fēng)冷式、水冷式

　　2、按壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式分類：螺桿式、活塞式、渦旋式、離心式

　　3、按機(jī)型構(gòu)造分類：箱體式、臺架式

　　4、按冷凍水出水溫度分類：標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)型（0℃以上）、低溫深冷型（0℃以下）

　　5、按被冷卻介質(zhì)（載冷劑）分類：鹽水、乙二醇、耐腐蝕

　　另有，按制冷原理分類：壓縮式、吸收式；按蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)型式分類：滿液式

冷水機(jī)的機(jī)型種類

四、用途應(yīng)用

冷水機(jī)廣泛應(yīng)用于塑膠，電鍍，電子，化工，制藥，印刷，食品加工等各種工業(yè)冷凍制程需使用冷凍水的領(lǐng)域，或也可為別墅、餐館、酒店、機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等人活動空間提供舒適性空調(diào)的領(lǐng)域。由于冷水機(jī)的用途和使用領(lǐng)域之廣，在此不能一一列舉，下面僅簡要介紹如下一些冷水機(jī)在工業(yè)行業(yè)的使用最多的適用行業(yè)：

1、化工行業(yè)

　　主要用于化工反應(yīng)釜（化工換熱器）的降溫冷卻，及時(shí)帶走因化學(xué)反應(yīng)而發(fā)作的平凡熱量從而抵達(dá)降溫（冷卻）的宗旨，用以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2、塑料產(chǎn)品、塑料容器、食品包裝膜、醫(yī)用包裝膜等的制造行業(yè)

　　塑料產(chǎn)品（電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、洗衣機(jī)、手機(jī)、冰箱、空調(diào)、塑料玩具、汽車塑料配件等等）的注塑工藝中，能否及時(shí)有效地冷卻（降溫），將直接影響產(chǎn)品的外表光明度及外形合格率，從而影響消耗效率，影響消耗成本及企業(yè)利潤。

　　塑料容器（吹瓶）及包裝膜的消耗，則更離不開冷凍機(jī)。塑料容器在消耗過程中如不能及時(shí)冷卻定型消耗出來的容器將不飽滿壁厚不均，色澤不明亮，甚至無法成型造成產(chǎn)品品質(zhì)較低。包裝膜的消耗中如沒有冷水（風(fēng)）的冷卻成型則無法消耗出合格地產(chǎn)品。如應(yīng)用冷凍機(jī)（冰水機(jī)）提供的冷水（風(fēng)）來冷卻，不但能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且還能提高消耗效率。

　　3、電鍍液、液壓油及機(jī)床切削刀具冷卻液的冷卻

　　電鍍消耗中，電鍍液在電鍍反應(yīng)中不段地發(fā)作熱量，從而使電鍍?nèi)芤簻囟戎饾u降落，當(dāng)電鍍?nèi)芤簻囟雀叱龉に嚨囊髸r(shí)，抵消耗出的電鍍制品外表鍍層的穩(wěn)定度、均勻度、平整度及外表光明度有著較大影響。而選擇用冷水機(jī)（冷凍機(jī)）提供的凍在電子組件的消耗過程中需使組件在特定溫度下保持或冷卻，電子組件的性能參數(shù)才能控制在設(shè)計(jì)的狀態(tài)。水來冷卻并保持電鍍?nèi)芤旱暮銣兀瑢﹄婂兿墓に嚰跋男视休^大提高。

　　機(jī)床切削刀具冷卻液的冷卻，刀具刃部溫度的控制將直接影響刀具的應(yīng)用壽命及產(chǎn)品質(zhì)量。

　　4、制藥行業(yè)

　　制藥行業(yè)主要用于消耗車間溫度、濕度的控制及消耗原料藥過程中反應(yīng)熱的帶出。

　　5、電子行業(yè)

　　在電子組件的消耗過程中需使組件在特定溫度下保持或冷卻，電子組件的性能參數(shù)才能控制在設(shè)計(jì)的狀態(tài)。

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