Сравнение систем охлаждения с ультранизкой температурой: одноблоковый двухэтапный компрессор против каскадного охлаждения

Сравнение систем охлаждения с ультранизкой температурой: одноблоковый двухэтапный компрессор против каскадного охлаждения

Одноступененный двухступенчатый холодильный компрессор и каскадный холодильный блок являются двумя основными ультранизкими температурными решениями для температур испарения ниже -40 ℃ в промышленном холоделении. Одностепенный двухэтапный холодильный компрессор охватывает мощность охлаждения 25 ~ 220 кВт с температурой испарения от -40 ℃ до -70 ℃. Он использует один корпус компрессора с интегрированными ступенями высокого и низкого давления. Каскадный холодильный блок обеспечивает мощность охлаждения 10 ~ 150 кВт и достигает температуры испарения в диапазоне от -70 ℃ до -120 ℃. Принимает две полностью независимые холодильные цепи. Одноступененный двухэтапный холодильный компрессор имеет более простую конструкцию трубопровода, меньше компонентов и меньшие первоначальные инвестиции по сравнению с каскадным холодильным блоком одинаковой мощности охлаждения. Каскадный холодильный блок нуждается в двух отдельных холодильных цепях, двойных приемниках, двойных сепараторах масла и двух наборах конденсаторов, что увеличивает сложность системы и затраты на проект. Объемная эффективность одноблокового двухэтапного холодильного компрессора достигает 76% при испарении -45 ℃. Каскадный холодильный блок низкоступенчатый компрессор достигает 67% при испарении -80 ℃. Мощность нагревателя корбанного корпуса для одноблокового двухэтапного холодильного компрессора составляет 220 Вт. Каскадный холодильный блок нуждается в нагревателе 240 Вт для защиты компрессора в режиме ожидания на низкой ступени. Цикл капитального ремонта клапанной пластины для одноэтапного двухступенчатого холодильного компрессора составляет 6500 часов, в то время как срок службы клапанной пластины компрессора с низким уровнем стадии каскадного холодильного блока составляет 6200 рабочих часов. Одноступенчатый двухэтапный холодильный компрессор с площадью пола 1,3 ㎡.  Каскадный холодильный блок занимает 1,8 ~ 2,4 ㎡, что на 40~80% больше для той же мощности охлаждения. Одноступененный двухступенчатый холодильный компрессор использует низкотемпературное холодильное масло ISO VG100. Каскадный блок использует ISO VG68 для высокой ступени и ISO VG100 для схемы низкой ступени. Требование к чистоте масла для обоих ультранизкотемпературных растворов является классом NAS7 или лучше, чтобы защитить клапанные пластины, поршневые кольца и подшипники при высоких коэффициентах сжатия. Начальный ток низкоступенчатого компрессора для обоих типов достигает в 3,7 раза номинального тока. Контакторы должны иметь размер в 1,25 раз номинального тока двигателя. Цикл проверки всасывающего фильтра для обеих систем составляет 1800 рабочих часов. Заблокировка фильтра более 50% повысит всасывающее сверхнагревание и уменьшит мощность охлаждения на 16 ~ 17%. Одноступененный двухступенчатый холодильный компрессор может работать 16 часов в день непрерывно. Каскадный холодильный блок обычно работает 12-16 часов в день для морозильной сушки и лабораторных приложений. Уровень шума в 1 метре: одноблоковый двухступенчатый при 83 дБ (А), каскадный холодильный блок при 84 дБ (А). Акустические корпусы могут уменьшить шум на 11 ~ 12 дБ (А). Длительная работа выше номинальной температуры разряда значительно сократит срок службы, снижая срок службы на 36% для одноэтапных двухступенчатых агрегатов и на 37% для каскадных агрегатов в течение двух лет. Безопасный клапан одноблокового двухэтапного холодильного компрессора установлен на 3,0 МПа. Каскадный холодильный блок имеет отдельные рельефные клапаны для высокой и низкой ступени, оба устанавливаются на 3,0 МПа. Конструкция конденсатора для одноблока двухступенчатых целей температура конденсации 35 ~ 42 ℃, в то время как каскадный высокоступенчатый конденсатор работает при 32 ~ 40 ℃. Каждый 5 ℃ повышение температуры конденсации уменьшает мощность охлаждения примерно на 12% для одноблоковых двухэтапных компрессоров и на 13% для каскадных холодильных агрегатов. Порог пробела поршневого кольца для обеих систем составляет 0,12 мм. После превышения объемная эффективность резко снижается, и блок не может поддерживать конструкционную мощность охлаждения. Одностепенний двухступенчатый холодильный компрессор полагается на межступенчатое охлаждение для контроля температуры разряда. Cascade использует каскадный теплообменник в качестве основного компонента теплопередачи. Порог сигнализации температуры подшипника для двухэтапного единицы составляет 80 ℃ с точкой выхода на 88 ℃. Каскадная сигнализация низкой ступени 78 ℃, отключение электроэнергии при 85 ℃ для предотвращения приступов. Ограничение угла наклона транспортировки составляет 12 ° для двухступенчатого компрессора с одним блоком и 10 ° для каскадного блока, чтобы избежать риска наводнения нефтью и жидкого молота во время запуска. Требование эффективности сепаратора масла ≥99.6% для обоих. Скорость переноса нефти более 0,4% загрязняет теплообменники и снижает коэффициент передачи тепла в течение 12 месяцев. Рекомендуемое всасывающее сверхнагревание составляет 8K ~ 12K для обеих ультранизкотемпературных систем, чтобы предотвратить возвращение жидкого холодильного агента и защитить компоненты компрессора. Установка фундамента бетона класса C25 или выше требуется для обеих систем. Ежегодное осаждение более 0,2 мм вызывает неправильное выравнивание вала и аномальную вибрацию. Коэффициент мощности полной нагрузки одноблокового двухступенчатого холодильного компрессора достигает 0,81, каскадный холодильный блок достигает 0,80. Реактивная компенсация может снизить затраты на электроэнергию на 4 ~ 6%. Целевая ежегодная утечка хладагента ≤0,4%. Для каскадного холодильного блока проверка утечки должна проводиться отдельно на высокоступенчатых и низкоступенчатых схемах холодильного агента. Для выключения лона