Research Findings | 研究成果 |
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（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）
摘 要：文章简单介绍了蒸汽压缩式制冷循环的原理，并通过假定低温甲醇洗工艺中用户制冷量需求，分别比较使用氨气和丙烯作为制冷剂时，压缩机选型结果及性能系数，同时介绍了两种制冷剂系统配置。关键词：氨气；丙烯；制冷循环中图分类号：TB651 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）08-0019-02 作者简介：刘洋（1981—），女，高级工程师，研究方向：离心压缩机设计。
蒸气压缩式制冷循环系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将其连成一个封闭的系统。
工质在蒸发器内与被冷却对象发生热量交换，吸收被冷却对象的热量并汽化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，压缩后以高压排出。压缩过程需要消耗能量。压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器内被常温冷却介质（水或空气）冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压、低温湿蒸汽，进入蒸发器，其中的低压液体在蒸发器中汽化制冷，如此周而复始。蒸气压缩式制冷系统如图1所示。
图1 蒸气压缩式制冷系统
1.压缩机；
2.冷凝器；
3.膨胀阀；
4.蒸发器。
1 项目背景
目前世界上石油资源紧缺，中国的石油资源尤其稀少，而煤炭资源丰富，国家因此制定了煤替代战略。最近大型煤化工项目建设频繁，主要有煤制化肥、煤制甲醇、后续烯烃以及煤制LNG 。该类项目
球墨铸铁管qiumogg都需要制冷压缩机，而目前工业应用广泛的就是氨和丙烯制冷。研究两者的优缺点对提高利用效率，减少能源损耗，建设低碳环保项目有重大意义。
2 两种制冷剂性能系数比较
假定用户需要制冷量5000kW ，蒸发温度-40℃。2.1 丙烯作为制冷剂
用户所需制冷量为5000kW ，是由0℃液态丙烯在蒸发器内蒸发为-40℃气态丙烯吸热来实现的。如图2所示，各状态点的焓值分别为h 1=200kJ/kg ，h 2
=537.44kJ/kg ，
图2 丙烯压焓图
h 3=578.34kJ/kg ，h 4
=303.58kJ/kg 。
语音会议据稳定流动能量方程：
（1）
当工质流经热交换器时，和外界有热量交换而无功
的交换，动能差和位能差可忽略不计，则得1kg 工质的换热量：
（2）
由式（
2）得质量为Q m 的工质的换热量：
安全带插销（3）
在蒸发器内求得进入蒸发器内的液态丙烯质量流量：
（4）
经过膨胀阀节流后：
热量守恒：40℃液态丙烯变为0℃液态丙烯所放出的热量等于40℃液态丙烯变为0℃气态丙烯所吸收的热量。
Q m1（h 4-h 1）=Q m2（h 3-h 4） （5）代入数值：53343×（303.58-200）=Q m2（578.34-303.58）其中，Q m2=20109kg/h 。2.2 氨气作为制冷剂
蒸发温度-40℃，设置0℃省功器，用户所需制冷量为5000kW ，是由0℃液氨在蒸发器内蒸发为-40℃气氨吸热来实现的。氨气压焓图如图3所示，各个状态点的焓值分别为h =200kJ/kg ，h 1=1407.25kJ/kg ，h 2=1460.66kJ/kg ，
h 3=386.43kJ/kg 。
在蒸发器内：求得进入蒸发器内的液氨质量流量：
（6）
经过节流阀后：
2019年第8期
图3 氨气压焓图
热量守恒：40℃液氨变为0℃液氨放出的热量等于40℃液氨变为0℃气氨吸收的热量。
Q m1（h 4-h 1）=Q m2（h 3-h 4） （7）代入数值：14910×（386.43-200）=Q m2
（1460.66-386.43）。其中，Q m2=2588kg/h 。
由用户所需制冷量核算出压缩机进口及补气参数，经压缩机选型程序得出结果，具体数据如表1所示。
表1 压缩机选型结果
丙烯
氨气机型3MCL607MCL527+2MCL527
转速/rpm 661510421气动功率/kW 30482956轴功率/kW
30983056性能系数COP=冷量/轴功率
卷积编码1.614
1.636
u盘移动办公系统由此可见，两种制冷剂的性能系数基本相当，但是氨气的性能系数会略优于丙烯制冷剂。
3 两种制冷剂系统配置
3.1 丙烯制冷系统配置
丙烯制冷系统常规配置为压缩机组、进口分离器及粗滤器、补气分离器及粗滤器、出口冷却器、冷凝器、不凝气分离器、丙烯储罐、省功器/过冷器、蒸发器及丙烯泵等，如图4所示。3.2 氨气制冷系统配置
氨气制冷系统常规配置为压缩机组、进口分离器及粗滤器、补气分离器及粗滤器、段间冷却器、出口冷却器、冷凝器、不凝气分离器、丙烯储罐、省功器/过冷器、蒸发器及丙烯泵等，如图5所示。
蒲公英化妆品4 结束语
制冷压缩机广泛应用于煤制化肥、煤制甲醇等大型煤化工项目的低温甲醇洗工艺，常用的制冷剂有氨气和丙烯。这两种制冷剂都具有在40℃、一定压力下可由气态介质冷凝成液态介质的特点，从而实现制冷循环中的冷凝过程。对于制冷量需求为5000kW 等级的制冷系统，丙烯制冷剂和氨气制冷剂的性能系数基本相当，但是后者略优于前者。然而对于压缩机而言，丙烯压缩机
图4 丙烯制冷系统图
图5氨气制冷系统图
为叶轮直径600mm ，单缸7级，氨气压缩机为叶轮直径520mm ，双缸14级，氨气制冷系统比丙烯制冷系统多两个中间冷却器及配套管路，系统相对复杂一些。因此，氨气制冷剂的一次性投资、土建成本、安装维护成本会高于丙烯制冷剂。在工程实际应用中，具体选择哪种介质作为制冷剂，需要权衡制冷剂来源、性能、投资及维护等多方面内容。
参考文献：
[1]吴业正，厉彦忠.制冷与低温装置[M].北京：高等教育出
版社,2009.[2]吴业正.制冷原理与设备[M].3版.西安:
西安交通大学出
版社,2010.[3]徐忠.离心式压缩机原理[M].西安：西安交通大学出版
社,2010.
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