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机械工程中空调制冷技术的应用分析

2023-11-21李志达

科技尚品 2023年10期
关键词:制冷系统制冷剂机械工程

文/李志达

为提高商空调的制冷效果,保障商业空调制冷技术在机械工程领域的合理应用,本文将从空调制冷技术原理出发,分析空调制冷技术的发展历程,同时掌握先进的空调制冷技术,以便为商业空调制冷效果的强化提供合理借鉴。研究发现,空调制冷技术作用显著,属于机械工程中较为重要的生产条件,现实中可借助压缩机选型和安装、制冷剂管路的布置等措施,确保商业制冷达到基本的技术要求。

现阶段,经济环境质量与生活水平不断提高,机械工程生产中对空调制冷系统的性能与运行效率也提出了更高要求。相关设计人员除了要掌握空调系统参数与核心设备指标外,还要不断优化空调制冷系统,借此强化制冷效果,为机械工程稳定运行提供一定的技术保障。

空调制冷技术原理

随着科技创造力的提升,工程机械不断发展,空调制冷技术应用效果的要求越来越高。工程机械空调系统不同于普通的空调系统,其构成是比较复杂的,在机械工程中制冷需要使用到压缩机和冷凝器,同时还要辅助节流和蒸发等环节,才能确保冷空气的循环运行。在此前提下,可以让蒸发器周边温度始终处于安全的温度区间内,并且满足机械生产的全过程制冷要求。

商业空调制冷技术的发展

商业空调制冷技术前后经历了较多的发展阶段,在工程机械中制冷技术由功能简单向功能齐全且智能化方向稳步发展。首先是单一制冷技术。单一制冷空调最早出现在二战期间,空调制冷系统在使用中无法对温度合理调节,所以上市几年后就走向了淘汰。当前的空调系统已经全部发展成了可调节型,对环境温度的控制十分友好。其次是冷暖一体化空调系统。这种冷暖一体化的系统最早应用在汽车上,而后该技术又被使用到了机械工程中,主要是通过一系列制冷、制热、除霜等操作,达到理想的温度调节效果。现阶段,这种空调系统在工程机械领域依然广泛存在。最后是自动温控空调系统。这种自动温控空调系统,也可以达到冷暖一体的效果,但个别情况下需要借助手动调节,无疑增加了作业量。但该系统的优势在于温控效果非常好,可提前设置作业温度,然后系统会根据实际情况,实现温度的自动调节,体现节能环保的理念。目前,新型机械工程制冷机多采用的就是智能温控系统,借此保障能源使用的效率和设备运行速度。

商业空调制冷技术的现实应用

在信息技术不断发展背景下,空调制冷技术进行了新的尝试,许多新技术和科技产品出现,如空气源热泵技术、太阳能半导体空调制冷技术以及空调冰蓄冷技术等,下面将进行简单介绍。

空气源热泵技术

空气源热泵技术的应用原理比较简单,具体是利用集热效应(空调制冷系统的)获取低温热源,在此基础上对收集的热源进行整合,形成-10 摄氏度到40 摄氏度可以利用的空调系统。实践证明,采用该项技术,并不会排放任何污染物,所以说空气源热泵技术评为是一项环保的制冷技术。

太阳能半导体制冷技术

目前,商业制冷技术不断发展,工程机械中制冷设备不断升级,太阳能半导体制冷得到广泛应用。该系统运行由太阳能作为主要能力,通过光电转换(也就是常说的太阳能电)、储能设(蓄电)等构成制冷系统。在制冷系统运行期间,太阳能光电转换器发挥关键作用,其设置的运行目标是输出直流电,确保实际输送的电量稳定,可源源不断给核心制冷装置提供能量,借此发挥商业空调制冷的优势。在技术保障下,促使设备开展制冷运行,而剩余的电量将会直接进入储能设备储,,确保在没有太阳能的时间里系统可以正常运转。

空调冰蓄冷技术

蓄能空调制冷:蓄能空调系统构成复杂,设计理念较为先进,在其科学运行阶段可转移电力高峰用电量,借助相对完善的措施平衡电网峰谷,,起到提高设备运行效率以及节能减排的效果。因为蓄空调制冷可有效抑制环境污染问题,实现生态平衡。该系统与常规系统的最大区别在无须需考虑负荷大小的情况,只要满足制冷阶段的运行负荷要求就可以了。蓄能系统的使用可在合理的时间内对冷负荷进行分配,借此实现制冷设备的合理运行。

蓄冰空调制冷:蓄冰空调制冷是最近几年才被提出的,其与一般空调的制冷原理有所差异,主要在于制冷剂的变化,现实中需借助低凝固点且性能稳定的制冷剂完成相关的制冷操作。在蓄冰空调制冷的加持下,可确保在吸热、放热全过程中热量处于守恒的状态,可将制出的低温卤水直接引进到储冰槽内,借助这样的方式形式循环降温的效果。储冰槽内温度通常情况下比较低,一般可达-4℃~-6℃,而且该制冷系统可合理实现夜间储冷,白天放冷,可提高资源使用效率。储冰槽的作用显著,在整个系统中其作用等同于一个换热器,借助储冰槽完成能量的转换。经研究发现,储冰槽的构成复杂,其内有许多小管,而这些管路发挥着核心的作用。管外为清水,卤水则在小管内流动,不同水质会产生温度差从而形成热能。具体实操中,卤水经管外水温传送回制冷机内,在其中重新加工制冷,当制冷水温达到要求后会将低温水再进入冰槽,在技术保障下实现循环往复,从而满足不同制冷需求。

燃气驱动制冷技术

通过研究发现,以天然气为能源的压缩式制冷空调系统应用较为广泛,该系统已经成功替代了部分的电力驱动压缩式制冷体系。该系统优势明显,在使用期间可节省大量的作业能源,最直接的是减少电力资源的投入。另外,燃气驱动制冷技术对压缩机等核心设备比较友好,可保障核心设备的使用寿命。实操环节中,根据驱动力不同(泵送热能的),可将燃气驱动制冷技术合理分类。

天然气驱动的压缩式制冷:在该技术体系中,不可或缺的是制冷剂。通过研究发现,制冷采用的制冷剂起到核心的作用,其类型多为氟氯烃,这种制冷剂形态较为特殊,在系统运行中只会发生相态变化,同时其制冷效果理想,可灵活调节制冷能力。运行该制冷技术,不仅可以保障运行效率,同时经济性也比较高。螺杆空压机系统通常涵盖着单级压缩螺杆空压机和无热再生吸附式干燥机,前者在实际压缩环节中,可以借助主机阴阳转子的支持展开各项操作,在实际运转阶段中,机头环境散热期间不会产生冷却现象,可以将其作为绝热压缩操作形式。

热驱动的吸收式制冷:通过研究发现,制冷循环过程中,所有的工质对不会形成化学变化,而只有浓度变化,其驱动力为天然气燃烧时产生的热量,甚至废热。该制冷系统中压缩机的地位可以被吸收器和溶液泵等设备替代。实践证明,这种以热能代替电能的制冷方式可以合理控制制冷成本,保障商业制冷设备的经济效益。

干剂除湿系统:研究发现,在潜热冷却作用下,会有一半以上的能量被消耗掉。现实应用中,升级后的吸附系统(利用干燥剂)可在不冷却空气的情况下直接有效将空气水分去除,借助相对高效的方式,灵活调控空气温湿度,满足多方面的制冷需求。

目前,联合系统的应用值得借鉴,可避免凝液现象出现(单一制冷时),在此基础上对环境温湿度合理控制,通过调节室内物品的湿度,有效降低霉菌产生的可能性,提高空气质量。事实证明,采用联合设计方案,可进一步强化温控的效果,节约能量的同时,还可以有效控制制冷系统负荷,从而减少不必要经济损失。

在并联系统设计期间,需使用到高温螺杆并联机组,通过对高温螺杆并联机组强化设计,优化机械工程的生产模式,提高产品质量,同时合理体现节能环保、安全可靠的生产经营理念。在氟制冷螺杆并联机组设计阶段,为达到理想的制冷效果,可合理应用PLC 控制系统作为管理系统,借此保障制冷操作的科学性。PLC 控制稳定性高,可减少制冷设备的故障概率。另外,增加PLC 控制模块后,可从根本降低人工操作的难度,借助在线远程监控,便可以满足不同机械产品制造的温度控制需求,进而为机械工程的合理推进夯实基础。结合上述内容来看,对多台螺杆压缩机配置无热再生干燥机系统可进一步保障生产质量,系统节能改造方案措施可以总结为以下几点:其一,提升主设备能耗功率,在三级压缩离心式压缩机的支持下有效替代单级压缩螺杆压缩机;其二,提高系统控制水准,不断将多余的母管压力水平和波动幅度,进一步检测分析母管压力开展多台压缩机联锁控制模式替代压力带错开模式展开系统管理与控制。

空调制冷技术的应用要点

压缩机选型和安装

通过上述分析可知,在机械工程中,优化制冷系统和空调制冷工艺对项目的顺利推进有积极的作用。在空调制冷技术中压缩机无疑起着重要的作用,为保障系统的整体应用效果,要极为重视这一内容,落实好压缩机选型和安装。压缩机在空调系统中,因为运行原理不同所以有着两大类别,其一是控制排量的压缩机,该压缩机应用广泛;其二是变排量的压缩机。现实应用中,虽然这两类的压缩机都具有各自的优势,是利用制冷剂运输方式,科学实现理想的空调制冷功效,但需要明确的是,整个过程中无法改变压缩机发动转速,冷气是相对集中的。变排量的压缩机灵活性会高一些,具体的应用场景中会根据自身制冷需求完成温度的调控,它的压缩机运行原理是将定排量与变排量融为一体,在此基础上可确保冷气的合理分散。

压缩机安装注意事项:其一,相关人员需要结合实际情况对加载压力进行精准设定,充分考虑使用压力型传感器,以此来保证压缩机可以将加载频率降低至最小化;其二,多台压缩机的加卸载压力带需要设置为阶梯形错开模式,在一定程度上规避卸载、加载操作阶段中,多台压缩机会发生在相同时间范围内共同动作等情况,此类行为会引起强烈的系统压力波动和压缩机高频率加卸载,从而对下游设备、空气压缩机等造成不可忽视的负面影响;其三,多台压缩机的压差控制至关重要。现实中,压差过小会影响压缩机的运行效率,而压差过大则会导致系统响应速度减缓,并且诱发母管压力稳定性问题。

制冷剂管路的布置

在空调制冷系统设计与优化中,制冷剂管路的正确布置直接影响着最终的制冷效果。制冷剂管道较为重要,在现实应用中又称为空调的冷媒管,其作用原理是在一定力的作用下将空调制冷剂安全输送,期间流经的蒸发器、阀门等均要依靠制冷管路的衔接,同时要调节好以上设备与压缩机的距离,确保制冷效果的最大化。在设置该管路时,为保障制冷效率和经济效益,要结合机械工程的实际需求,以最小的制冷孔径进行设置,在此前提下确保管道内清洁与光滑,同时满足制冷剂管道直径最小承载力的设计要求,实现资源合理利用目标。此外,要应用科学的保护措施,将空调制冷管通道保护起来,使与其他发动机的核心管线分离,以免出现管线相互影响的问题。

确保部件安装稳定

除了上述安装与应用要点外,在空调制冷技术应用期间,还需确保各部件安装稳定,借此降低空调制冷故障概率。在完成上述设计内容后,要合理开展机械工程的运行检测,在此基础上确保各个构件安装稳定,科学消除安全隐患。现实中,这样做的目的在于可合理提高空调制冷系统的耐用性,提高空调制冷系统的抗震性能,使其可以较好应对突发问题,从而保障机械工程的生产效率。

先进空调制冷技术的应用功效

结合现实经验可知,多数机械工程所处环境复杂,工作条件较为恶劣,对设备性能有极高的考验。特别是一些机器要长时间在潮湿、寒冷的条件中运行,为保障机械使用寿命,推动机械工程的可持续发展。现实中,需不断加大机械工程的空调制冷系统研究力度,借助有效的调节方式,保障机械工程设备始终处于理想化的工作环境中,降低故障率的同时,延长设备的使用寿命。实践证明,合理的空调制冷和制热技术,可合理改善作业环境,科学调节环境温湿度,保障机械的应用性能。除了精准调控温湿度之外,空调制冷技术的应用,还可以合理改善生产作业现场的风量、清洁度等,在此基础上营造安全、舒适的工作环境,科学提升作业效率和质量。

现阶段,根据空调制冷技术的实施效果来看,先进空调制冷技术的应用,可取得以下成效。

第一,可精准调节环境温度。实操中,应用先进的空调制冷技术可以实现夏季制冷、冬季取暖的设计效果,同时还可以在梅雨季节合理除湿等,确保工程机械驾驶室环境舒适,给作业人员营造一种凉爽宜人的环境。

第二可科学提升空气质量。现实应用中,借助系统的风道速度调节,可改变空间内的风量和风速,对提高空气质量有一定的作用。空调制冷技术还可以与新风系统统一开启,借助新风系统的过滤功能,实现操作空间内的空气流动,加强空气对流的作用,在此基础上,改善操作环境的空气质量,提高机械操作人员的舒适体验。值得强调的是,先进空调制冷技术的应用,还可以是给驾驶室内增压,在此基础上有效防止灰粉进入机械舱,从而有效达到净化环境的目的。

综上所述,新时期机械工程的质量要求逐年提高,在此背景下空调制冷技术得到有效的发展,许多新技术不断涌现。在现代化的机械工程中,先进的空调制冷技术有着较高的应用优势,可为机械制造营造良好的作业环境,消除作业隐患的同时,提高作业质量和效率。结合现实可知,虽然空调技术在机械工程应用中进行了大胆的尝试,目前空气源热泵技术、太阳能半导体空调制冷技术以及空调冰蓄冷技术应用都取得了明显的效果,但是尚有很大的技术发展空间。为此,在后续发展过程中,要深度结合机械工程特点,重视空调制冷技术研发,不断合理探索空调制冷技术的新领域,拓宽空调制冷技术的应用范畴,助力机械工程可持续发展的同时,实现商用空调制冷技术节能效果的最优化。

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