2021 年 4 月
Contemporary Chemical Industry
April , 2021
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1
苇50卷第4期 当 代化工
\Zol .50, No .4
制冷系统经济器的选用
张宇1，袁守朝’
(1.中国石油集团东北炼化I ：程有限公司沈阳分公司，沈阳110167;lawless
2.中丨M S 化股份有限公司天津分公司，天汴300270)
摘 要：介绍丫制冷系统的组成、原和经济器的原f f l 、分类及应用情况.探讨丫闪发式经济器、〖‘{接膨
胀沏经济器和管壳式经济器的特点及切丨丨情况：结合丨：程实践，给出不同的蒸发温度和冷凝溫度、S 斤配置经
济器、配置不同类型经济器的情况下制冷量及电机能耗的变化•.经济器对不同制冷剂的影响不同，如以K 134a 为制冷剂时要比以丨(22
为制冷剂时制冷效果更佳明m 同时对于不同r.况如何配置经济器进行分析.提出r
针对+问
I:
况经济器的呪肾力+案及®要注意的问题
proofread
关键词：制冷压缩机；经济器；能牦；制冷系统；制冷剂中图分类号：T Q 052
文献标识码：
A
文章编号：丨67卜0460 ( 2021 > 04-0989-04
Selection of Economizer in Refrigeration System
ZHANG Yu 1, YUAN Shon -zluio 2
(1. C N P C N o r t h e a s t R e f i n i n g & C h e m i c a l E n g i n e e r i n g C o., Ltd., S h e n y a n g C o m p a n y , S h e n y a n g 110167, C h i n a
：
2. S i n o p e c T i a n J i n P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y , T i a n j i n 300270, C h i n a )
Abstract:
T h e c o m p o s i t i o n a n d p r i n c i p l e o f t h e r e f r i g e r a t i o n s y s t e m w e r e i n t r o d u c e d , a s w e l l a s t h e p r i n c i p l e ,
c l a s s i f i c a t i o n a n
d a p p l i c a t i o n s o f
e c o n o m i z e r . T h e n c h a r a c t e r i s t i c s a n d a p p l i c a t i o n s o
f f l a s h t y p e e c o n o m i z e r , d i r e c t e x p a n s i o n e c o n o m i z e r a n d s h e l l a n d t u b e e c o n o m i z e r w e r e i n t r o d u c e d. C o m b i n e d w i t h e n
g i n e e r i n g p r a c t i c e , t
h e c h a n g e s o f c o o l
i n g c a p a c i t y a n d m o t o r e n e r g y c o n s u m p t i o n u n d e r d i f f e r e n t e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e s , w h e t h e r t o c o n f i g u r e e c o n o m i z e r s , a n d d i f f e r e n t t y p e s o f e c o n o m i z e r s w e r e a n a l y z e d . T h e e l T e c t o f e c o n o m i z e r u s i n g r e f r i g e r a n t R 134a w a s b e t t e r t h a n t h a t u s i n g R 22 a s r e f r i g e r a n t. T h e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s o f d i f f e r e n t t y p e s o f e c o n o m i z e r s w e r e p u t f o r w a r d . A t t h e s a m e t i m e , h o w t o c o n f i g u r e t h e e c o n o m i z e r s u n d e r d i f f e r e n t w o r k i n g c o n d i t i o n s w a s a n a l y z e d .
T h e c o n f i g u r a t i o n s c h e m e s a n d p r o b l e m s n e e d i n g a t t e n t i o n f o r d i f f e r e n t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s w e r e p u t f o r w a r d.
Key words: Refrigeration compressor; Economizer; Energy consumption; Refrigeration system; Refrigerant
制冷系统目前广泛应用于石油化r .领域，如苯 乙烯装置、化肥装置、酮苯装置及冷库等制冷剂 多采用鉍、内烯、丙烷、氣利昂等：制冷系统中的 压缩机多采用螺杆压缩机，而为了在不改变压缩机 的怙况下想提高其制冷量和能效比，配置经济器就 成为目前制冷系统中的主流力'案，然而并非所有的
r .况设置经济器都是最佳方案，如低温I :
企业培训公开课况同时
对于不同的制冷剂经济器的使川效果也不同，一般 来讲制冷剂为R 134a 的效果要好于制冷剂为R 22的 效果另外
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前闻内广泛采川的经济器主要分为闪
发式经济器、直接膨胀型经济器和管壳式经济器3 类1"，不同的类型的经济器适用于不同的丁.况：
1制冷系统的组成及原理
丨冬
11为带经济器的螺杆制冷系统简阁，制冷压 缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器是制冷系统中的最 坫本的部分，同时也是核心设济以1:4个基本设 济通过1：艺竹道将它们连接起来构成一个密闭的循
环系统，通过制冷剂在系统屮不断的循环流动，与 外界冷、热媒介的热交换从而发生物性的变化来完 成制冷过程
图1带经济器的螺杆制冷系统简图
Sketch of screw refrigeration system with economizer
下[a 丨以鉍为制冷剂介绍以下貝.体过程，液氨在 蒸发器中q 热媒发生热M 交换后，汽化为低温低压 的氨气，进入压缩机入丨丨，经过压缩机乐缩后变成 高位高压的鉍气，压缩后的鉍气经过1冷凝器中的
伍德苏铁收稿日期：2020-09-2_2作者简介：张宇（1987-> . 市々，工程师，碩士研究生.2013年毕业于玎宁工裎技术大学机械工程专业.研究方向：大型转动
设备 E -m ail ： zhangyu 03-hqc @cnpc .
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经济器冷端温差/T:
图3
制冷量增长率与制冷剂的关系
Fig.3 Growth rate variation of refrigeration property with
refrigerant tvpc
宣接膨胀型经济器把高温高压的液相制冷剂经 过膨胀阀流后过冷M 时可以控制节流;r ;-产生的部
分气相制冷剂的过热度，通过热交换器对另一路高 温高压的制冷剂过冷
管壳式经济器比较简单，仅通过控制热交换器 的立程液而高度来完成控制 2.2经济器的适用情况
闪发式经济器适州于冇二次过冷要求的大铟制 冷压缩机中，同时适用于多机组共用；直接膨胀型
图2闪发经济器
F ij».2 Flash vaporization economizer
12
10
'^媒热交换后由高温高压的铽气变为高压的氨液
之后，经节流阀节流为低温低压的氨液，再次进人 蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的冃的以上过程 就是氨制冷的一个M 环过程其中经济器提升了过 冷度，同时也消耗一部分制冷压缩机的功，但是由 于冷量的增加大于丨丨(缩机增加的能耗.因此其能效 比得到提高1:1
2经济器的丁作原理、分类及适用情况
2.1经济器的原理和分类
经济器的原理足从冷凝器出来的液态制冷剂尤 法满足要求，因此就：要勹温度吏'低的物质进行热 交换满足要求在制冷系统屮，一般进人经济器的 液态制冷剂分为两部分，一部分通过膨胀阀进行减 压降温与另一部分液态制冷剂在经济器中换热，换 热后液态制冷剂汽化返回到乐缩机进入下一个循 环，另一部分制冷剂过冷后迪过供液阀向下游供液
目前W 内广泛采丨丨丨的经济器主要分为闪发式经 济器、直接膨胀铟经济器和符克式经济器3类m
闪发式经济器把流经冷凝器形成的高温高乐的 液相介质进行首次膨胀后具打存储功能的一个容 器，将经过吖次膨胀后的液相制冷剂送往二次T /流 的蒸发器屮，而这一过程中产生的气相制冷剂返回
到m 缩机的补气「丨以减少能丨&的损耗阍2为闪发 经济器的外形阁
990
经济器主要位用于小咽的制冷压缩机，冋时多数情 况一对一配置经济器，不适用于多机组共用；管壳 式经济器适用于中大®制冷压缩机
3工艺装置中经济器的选用
3.1蒸发温度与制冷量的关系
根据某制冷压缩机厂提供的以氨为制冷剂的螺 杆压缩机的不带经济器、带闪发式经济器及直接膨 胀铟经济器机组的制冷量及螺杆制冷尿缩机组电机
功率绘制统计表I 和表2'根据表I 可以得出以氨 为制冷剂的试•铟号螺杆制冷J K 缩机组在蒸发温度在 -20〜0 T ；、冷凝温度在36 T 时带经济器的螺杆制 冷爪缩机组的M 冷要高约1的~丨5%，而闪发式经 济器要比I 1!：接膨胀铟经济器的制冷量提高约丨.5% 左八，由于W 发式经济器多为二次过冷，而直接膨 胀铟经济器为一次过冷，二次过冷要比一次过冷冷
lii ：增加约1.5%左右而二次过冷不仅仅体现在制冷 M
的增加丨•.，同时二次过冷要比一次过冷产生的气
扣制冷剂要少许多，因此可以史'有效地利用低乐容 器的分离空间m
而根据表2螺杆制冷压缩机组电
机功率随荇制冷M 的增加功韦增加约.功率 的增加小于制冷M 的增加，因此在蒸发温度在
-20~0t 、冷凝温度36丈时设置经济器是比较合理 的，而闪发式经济器的效率要好于直接膨胀型经济 器然而在蒸发温度-30 1：时制冷M 的增加小于螺 杆制冷压缩机组电机功率的增加，因此此时设置经 济器是不合适的
3.2不同制冷剂的制冷效果
根据研究表明，+同制冷剂对于制冷压缩机组 的制冷量增长率有着直接的影响，以制冷剂R 134a 和R 22为例，制冷压缩机组的冷量增加率如图3所 示。从图3中可以明显看出，经济器在以R 134a 为 制冷剂时嬰比K 22为制冷剂时制冷效果更伎明 显|4_5丨
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当代 丨匕 工■ ■
过冷度：0 1:
过热度：5T :■
■
蒸发温度：6t :
□
□
■
■
yms□
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• •
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參
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小学英语哪家好□
參
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制冷剂：R 丨34a 制冷剂:
R 22
•性能系数〇
忭能系数■制冷M 口制冷
W
第50卷第4期张宇，等：制冷系统经济器的选用991
表1螺杆制冷压缩机组制冷量（制冷剂为氨}
T a h l c 1 R e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f s c r e w r e f r i g e r a t i o n c o m p r e s s o r g r o u p (u s i n g a m m o n i a a s r e f r i g e r a n t)
配置经济器的情况
1.•况
-30T H-20T：/36't；-15^/36^-10T./361：-5c t：/36r1：()m
不#经济器制冷量/kW150.8240.2382.5 480.3591.9723.5闪发式经济器制冷量/kW176.5356.8447.2 553.0671.5805.7直接膨胀型经济器制冷量/kw173.2351.3440.1 543.1661.6792.2
表2螺杆制冷压缩机组电机功率（制冷剂为氨）
爱与责任T a b l e 2M o t o r p o w e r o f s c r e w r e f r i g e r a t i o n c o m p r e s s o r u n i t (u s i n g a m m
o n i a a s r e f r i g e r a n t)
呪置经济器的情况
T：况
-30^：/36T.-20H t:m u-10m:-yvjTshr.0T:/36T:
不带经济器电机功率/kw45.571.3112.6 140.5172.82H.0闪发式经济器电机功率/kw59.373.7116.2 146.3181.3218.5
58.673.2115.9 146.1180.8218.3
3.3经济器的选用方案
在大型制冷系统往往须要设置多台制冷压缩机 组，H前有两种经济器的配置方案方案一：多台 制冷压缩机组共用一台经济器；方案二：每台制冷 压缩机组均配置一台经济器：以h两种方案在工程 实践中均有广泛应用，两种方案各有利弊，具体分 析如下
方案一由于多台制冷压缩机组共用一台经济 器，投资相对较少，现场操作维护更加简单同时也存在以下问题：
1 )i h于多数情况大型制冷系统制冷压缩机组通 常设置一台备用机组以便当有机组出现故障时不至 于装置处于低负荷运行状态：由于冬季北方室外气 温较低，可能出现一台或几台制冷压缩机组处于部 分负荷运行，因此如何控制共用经济器返回每台制 冷乐缩机组的气量和压力以达到最佳效率是一个难 题，很难实现在最佳切换点投用经济器，同时控制 较为M杂。
2 )此方案在多数情况下选用的经济器偏大造成 浪费，同时一旦经济器出现故障当需要经济器投用 时整个制冷系统的制冷M将降低，影响整个装置生产。
3 )由于多数大型制冷系统制冷压缩机组的制造 厂仅提供压缩机，而制冷系统屮的冷凝器和储液罐 等均由业主肖行采购，这就造成在经济器的设计吋 很难达到最佳状态通过1-i约克等制冷压缩机组的 厂家的交流中得知，目前若冷凝器和储液罐等设备 由业主肉行采购，均采用一对一配置经济器的方案；若冷凝器和储液罐等设济由制造厂统一供货，则经 济器设置为共用
shortof方案二每台制冷压缩机组均配置经济器，可确 保每台制冷机组彼此相互独立，可以根据实际工艺 负荷决定是否投用某一台或者某几台经济器而互不 影响.操作灵活，同时有利于提高系统可靠性及效 率。某台经济器出现故障需要检修时对其他机组无 影响，有利于装置的稳定性：缺点为每台都配置经 济器投资较高，现场操作和后期维护较为复杂：
4经济器使用中需要注意的问题
1 )经济器在布置时要就近布置在制冷压缩机组 附近，每台制冷压缩机组配置一台经济器时，由于 经济器是撬装在机体上，此问题可以忽略，在多台 制冷乐缩机组共用一台经济器时要注意此问题：
2 )在实际使用中发现，由经济器内液相制冷剂 之间的换热汽化的制冷剂有可能带液，也就是通常 所说的气液两相，返回到制冷压缩机组的补气门，而液相进人制冷压缩机组中会增加制冷压缩机组的 故障率，因此须要防止液相制冷剂进人到制冷压缩 机组中，在经济器回气管道与制冷压缩机组补气n 间设置一台气液分离器可解决此问题，然而实际r_程中增加气液分离器是不经济的，目前T.程中常用 管道的布置解决此问题，管道的布置的方法是禁止 出现液袋，同时管道坡向经济器，坡度为
3 )在实际运行中发现，配置经济器的制冷压缩 机组并不能完全发挥其作用，通过分析发现若想要 经济器达到最仕效果须要控制…经济器返回压缩机 补气门的气量、压力及补气口的开启时间，须要协 同操作才能起到最佳效果而在丨：程实践屮在装置 开车前仅对制冷缩机组进行调试而忽略了经济器 的调试，这就造成经济器不能完全发挥其作用，进
992
®低了设备的制冷效率|M|，因此在制冷压缩机组
正式运行前，要对制冷压缩机组和经济器进行联合
调试，以使经济器能发挥最大的效率
4 )在供液节流阀的选择时设计人员仅考虑纯液 体丨：况，这样就造成一M供液节流阀入「1液体中禽
有气体将会严重影响阀N的通流能力，因此在进入
供液节流阀前液体要保证行足够的过冷度来保证纯
液体丨：况
5结论
本文通过理论分析同时结合丨：程实践提出了经
济器在制冷系统中使用的一些意见和建议，可根椐
具体情况选用：
| )不同类型经济器使用工况及选用方法不冋
2 )不是所有工况选川经济器都能达到提高制冷
效率的效果，如以M为制冷剂时当蒸发温度高于朴海秀
-30丈时配置经济器可提高制冷效率，当低于
-30 t时配置经济器不适用|8|:
3)不同的制冷剂设置经济器的效果不同，
K l M a为制冷剂时要比K22为制冷剂时制冷效果史'
佳明显
4 )大型制冷系统中通常选择共用经济器及一对 一设置经济器方案：
2021年4月
5 )共1丨丨经济器布置时要尽量靠近制冷压缩机
组：
6瓶出制冷压缩机组补气口带液问题的处J1方
法。
7 )在T.程实践中经济器要与制冷压缩机组共同
调试：
8 )供液M流阀选择时不仅考虑纯液相T况，还
要保证进入供液节流阀前液体有足够的过冷度来保
证纯液体丨：况
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kony
当代化工
(上接第988页）
3结论
本文通过室内实验环道分析了水平90°弯符 的全而腐蚀速率分布和点蚀速率分布，以此确记 90°弯管的最危险点位置，主要得到以下结论：丨）从水平90°弯管的全面腐蚀速率结果可以 看出，最大冲刷失重腐浊速率均出现在环向180° 位置，即水平弯管底部的冲刷腐蚀最严重；同时 在惯性力、曳力和二次流的作用下，外部管段的 全面腐蚀速率大于内部符段：
2 )从冲刷腐蚀形貌可以看出，随着轴向角度 的增大，水平弯管腐浊逐渐由电化学腐蚀向典型 的磨蚀转变；在环向90°、轴向45°位置，弯管受 到电化学腐蚀和机械敁力的耦合作丨丨丨，其腐蚀忭 倾向性最大，因此其腐蚀电位最负，此时出现最 大点蚀坑深为240.14
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