制冷系統(tǒng)新型控制方法研究

“制冷系統(tǒng)新型控制方法研究”是多學(xué)科交叉研究項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)是薄弱環(huán)節(jié)，工業(yè)界十分需要作基礎(chǔ)性的框架研究。本項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)控制算未能應(yīng)符合制冷對(duì)象的特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論分析方法確定以機(jī)理模型作為控制系統(tǒng)仿真中的對(duì)象模型；突破了傳統(tǒng)的慣性環(huán)節(jié)加遲延的模型結(jié)構(gòu)，建立了控制用制冷系統(tǒng)動(dòng)志仿真模型；以“隨機(jī)搜索法”為基礎(chǔ)蒸發(fā)器過(guò)熱度控制通道的離線辨識(shí)，比較了改進(jìn)的PID、模糊算法；研制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，形成了制冷系統(tǒng)新型自適應(yīng)控制原理樣機(jī)；對(duì)各種不同型式的電子膨脹閥驅(qū)動(dòng)型式作了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，表明連續(xù)調(diào)節(jié)型驅(qū)動(dòng)為佳。提出了“動(dòng)態(tài)匹配”新概念，修正了MSS理論。應(yīng)用波波夫超穩(wěn)定性自適應(yīng)控制策略，獲制冷系統(tǒng)自行之有效應(yīng)控制算法，結(jié)論甚有用。 2100433B

制冷系統(tǒng)仿真

通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬制冷系統(tǒng)的實(shí)際工作過(guò)程，用模擬實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各參數(shù)相耦合以及系統(tǒng)各部件相匹配，研究系統(tǒng)工作特性，從而改進(jìn)或優(yōu)化制冷系統(tǒng)部件或設(shè)備。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷系統(tǒng)的性能校核，通過(guò)改變或者部件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且為控制系統(tǒng)選用相應(yīng)的控制策略提供相應(yīng)的接口軟件和數(shù)據(jù)。最大的是實(shí)現(xiàn)替代傳統(tǒng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)。2100433B

在吸收式制冷機(jī)裝置內(nèi)若存在不凝性氣體，制冷能力就要下降。因此在吸收制冷裝置中，一般都應(yīng)裝置空氣分離器，以便制冷系統(tǒng)安全而又經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)。

排出氣制冷系統(tǒng)中進(jìn)入不凝性氣體的原因及影響

1、制冷系統(tǒng)中進(jìn)入不凝性氣體的原因

（1）制冷系統(tǒng)在投產(chǎn)前或維修后，因未徹底清除空氣，故空氣存在于制冷系統(tǒng)中；

（2）系統(tǒng)充注冷劑和吸收劑時(shí)帶入空氣；

（3）氨液中溶解了空氣；

（4）金屬的腐蝕作用分解出的氣體；

（5）器壁釋放出來(lái)的氣體；

（6）當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)在負(fù)壓下工作時(shí)，通過(guò)密封不嚴(yán)密處竄入空氣。

2、不凝氣對(duì)吸收式制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響

（1）存在不凝氣體時(shí)，冷劑的壓力等于壓力表的指示值與不凝氣體分壓之差。在冷凝器中，冷凝溫度比與壓力表指示值相當(dāng)?shù)娘柡蜏囟鹊?。在吸收器中，溶液溫度低于與壓力表指示值相當(dāng)?shù)娘柡蜏囟取?

（2）由于不凝氣體的存在，死角和拐彎處積蓄著不凝氣體，有效傳熱面積減少。

（3）傳熱面上覆蓋一層不凝氣體后，會(huì)降低冷劑側(cè)和溶液側(cè)的放熱系數(shù)。

排出氣典型的不凝氣排出裝置

1、臥式四管式不凝氣排出裝置和立式不凝氣排出裝置

混合氣體送入不凝氣排出裝置，其中的氨氣被氨液蒸發(fā)冷凝，不凝氣經(jīng)水槽后排空；被冷凝下來(lái)的氨液，經(jīng)回流管回流到氨液蒸發(fā)回路。顯然，混合氣體壓力應(yīng)高于氨液的蒸發(fā)壓力，確切地說(shuō)混合氣體中的分壓強(qiáng)應(yīng)高于氨液的蒸發(fā)壓力，否則，混合氣體中的氨氣就不會(huì)被冷凝，因而也就無(wú)法分離出空氣。因此，此類裝置處理的混合氣體為高壓氣體，來(lái)自冷凝器。

由于壓縮機(jī)吸氣無(wú)選擇性，所以壓縮式制冷系統(tǒng)中的不凝性氣體會(huì)聚集在冷凝器，故此類裝置一般用于壓縮式制冷系統(tǒng)中的不凝性氣體的排除。理論上，不凝性氣體的排出壓力等于冷凝壓力；不凝性氣體中氨氣的分壓強(qiáng)等于液氨的蒸發(fā)壓力，與混合氣體中制冷劑的含量無(wú)關(guān)。吸收式制冷系統(tǒng)，由于吸收器的選擇性吸收，使得不凝性氣體不易經(jīng)發(fā)生器被轉(zhuǎn)移到冷凝器，因此吸收式制冷系統(tǒng)中的不凝性氣體將分別聚集在吸收器和冷凝器。故此類裝置不適用于吸收式制冷系統(tǒng)。市場(chǎng)上供應(yīng)的不凝性氣體排出裝置正是此類裝置，因此，吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置需自制。

2、氨吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置

混合氣體分別來(lái)自吸收器和冷凝器中不凝氣體聚集區(qū)，兩股混合氣體分別送入排氣裝置處理，其中來(lái)自冷凝器的混合氣體需先減壓至吸收壓力。稀溶液經(jīng)熱交換器冷卻降溫，再經(jīng)氨液蒸發(fā)降溫后，在不凝氣排出裝置中噴淋洗滌混合氣體，混合氣體中的氨氣被稀溶液吸收，稀溶液變?yōu)闈馊芤夯亓髦寥芤嘿A槽，不凝氣經(jīng)水槽后排空。理論上，不凝性氣體的排出壓力等于吸收壓力；不凝性氣體中氨水蒸氣的分壓強(qiáng)大于稀溶液濃度和氨液蒸發(fā)溫度決定的氨水溶液的飽和蒸汽壓，低于濃溶液濃度和氨液蒸發(fā)溫度決定的氨水溶液的飽和蒸汽壓。若吸收壓力低于大氣壓，不凝性氣體排出口需接真空泵，一般為蒸汽噴射泵或水噴射泵。

上述排氣裝置由于要消耗作為制冷劑的氨液，故一般視吸收壓力或冷凝壓力作間歇運(yùn)行。

3、溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置

溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)由于是在負(fù)壓下運(yùn)行，不凝性氣體排出裝置尤為重要。同氨吸收制冷系統(tǒng)一樣，溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體聚集在吸收器和冷凝器，由于吸收器和冷凝器的工作壓力均為負(fù)壓，因此，需采用抽氣裝置。

溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置通常采用液體噴射泵，以來(lái)自吸收器的稀溶液為工作流體，經(jīng)溶液循環(huán)泵加壓后噴射，引射混合氣體至氣液分離器，混合氣體的水蒸氣在氣液分離器被稀溶液吸收，接著稀溶液被壓送至發(fā)生器。氣液分離器中的氣體壓力取決于發(fā)生壓力和發(fā)生器液面與氣液分離器液面的靜壓之和，并應(yīng)大于大氣壓力；氣液分離器氣體中水蒸氣的分壓強(qiáng)等于氣液分離器中溶液的濃度及溫度所對(duì)應(yīng)的溶液的飽和蒸汽壓。此不凝性氣體排出裝置采用稀溶液噴射抽氣，稀溶液用溶液循環(huán)泵增壓，使溶液循環(huán)泵耗功增加。故此類不凝性氣體排出裝置一般也是間歇運(yùn)行。吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置排出氣體中的制冷劑含量隨著被處理混合氣體中的制冷劑含量的增加而增加。因此，對(duì)吸收式制冷系統(tǒng)，判斷不凝性氣體的聚集區(qū)尤為重要。

排出氣吸收式制冷裝置不凝性氣體聚集區(qū)的初步判斷

（1）由于制冷劑蒸汽的定向運(yùn)動(dòng)而使得不凝性氣體在制冷劑蒸汽流動(dòng)末端聚集。

（2）由于不凝性氣體同制冷劑蒸汽比重不同而形成的不凝性氣體和制冷劑蒸汽的分層現(xiàn)象。因此，對(duì)于溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，由于水蒸氣的比重高于不凝性氣體，故不凝性氣體一般聚集在吸收器和冷凝器制冷劑蒸汽流動(dòng)末端的頂部。對(duì)于氨吸收式制冷系統(tǒng)，由于氨蒸氣的比重低于不凝性氣體，故不凝性氣體一般聚集在吸收器和冷凝器制冷劑蒸汽流動(dòng)末端的底部。

試驗(yàn)中可通過(guò)測(cè)量各傳熱管冷卻水的溫度變化來(lái)判斷不凝性氣體的聚集區(qū)。冷卻水的溫度變化小或不變化，說(shuō)明吸收或冷凝負(fù)荷小，可以判斷該傳熱管所處區(qū)域的不凝性氣體含量高。

排出氣新型氨吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置

1、原理

考慮到氨吸收式制冷系統(tǒng)發(fā)生壓力（冷凝壓力）吸收壓力壓差較大，結(jié)合溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置的噴射抽氣技術(shù)，提出了新型氨吸收式制冷系統(tǒng)的不凝性氣體排出裝置。采用稀溶液連續(xù)噴射抽吸吸收器中的不凝氣體，及稀溶液和來(lái)自于冷凝器的混合氣體噴射抽吸吸收器中的不凝氣體；并將此氣液混合物壓送到氣液分離器中分離。氣液混合物在氣液分離器中被冷卻水冷卻，氨被吸收到溶液中。

氣液分離器中氣體的壓力等于吸收壓力與中間溶液出口和氣液分離器液面靜壓差之和，氣體中氨的分壓強(qiáng)約等于與中間溶液濃度和溫度對(duì)應(yīng)的溶液飽和蒸汽壓力。

2、主要結(jié)構(gòu)尺寸

（1）噴射器采用已有噴射器（噴嘴通徑 2.4mm），加擴(kuò)壓管，噴射器出口管道總長(zhǎng)為 750mm；噴射器吸氣室出口側(cè)法蘭焊接一DN200的法蘭，該法蘭與氣液分離器連接，法蘭設(shè)冷卻水出口和排氣口，排氣口接DN16的截止閥和球閥。

（2）氣液分離器高1000mm，通徑200mm，壁厚大于4mm，底部用盲板或封頭，盲板或封頭的中心接出液管，管徑 32 mm；在氣液分離器底部的噴射器出口處設(shè)碗形擋流板，使噴射器導(dǎo)入的氣液混合物折流向上，避免其直接經(jīng)出液管排走。頂部設(shè)置法蘭環(huán)，同噴射器連接。

（3）冷卻管道采用 DN20的鋼管，制成螺旋管，螺旋直徑100mm，螺距50mm，共繞制15圈，螺旋管首圈距底部 100mm。冷卻水管可軸向進(jìn)出，冷卻水從底部進(jìn)，頂部出。

3、安裝位置

安裝位置盡可能低，以增大中間溶液在吸收器的進(jìn)口和氣液分離器中液面的靜壓差，從而增大氣液分離器中氣體壓力，減小氣體中氨的含量。 2100433B