如何布置制冷剂泵？

在使用氨作为制冷剂时，为什么国内采用泵供液很容易出现汽蚀现象？以至于到目前为止，仍然没有在氨的制冷系统实现全自动运行。笔者的理解是：泵供液容易出现汽蚀现象是其中一个难题（另一个难题是自动热气融霜，这个问题在蒸发器的一章已经提出了解决方案）。这两个难题解决了，其他的就不再是大的问题。

如何解决这个问题，笔者通过查阅相关的资料以及通过不断地实践和总结，已经把这个问题基本上解决了。造成这种问题的原因有以下几点：

1）与制冷剂泵连接的进液管（即低压循环桶的出液管）与桶的连接阻力偏大。

低压循环桶的出液管一般垂直向下（图6-13b），这样的阻力是最小的。而我国一些生产厂家出厂的低压循环桶产品的出液管是侧出（图6-13a），侧出唯一的好处是液体出来不会产生涡旋。而垂直出液管的阻力最小，但是垂直出液会产生涡旋现象，因此出液口的上面设置防涡板。防涡板的作用是防止出液时出现涡旋现象，如果液体带有涡旋，而涡旋会把气体带入制冷剂泵中，也就是出现汽蚀现象。防涡板的样子就像一个带帽的多边分隔板，它把进入出液管之前的液体分隔成好几路以防止涡旋的产生（图6-14）。防涡板带帽的作用是避免桶内的液体垂直进入出液管，使之从侧面进入。

2）制冷剂泵连接的进液管流速不当。

从选型软件^[15]上知道，制冷剂泵连接的出液管的流速一般控制在1m/s，但泵的进液管流速侧没有提供。从理论上讲，这个流速越小越好，但如果这个流速太小会导致造价成本升高。究竟多少合适？笔者从一家著名的制冷剂泵生产厂家提供的数据中^[13]发现，氨制冷剂这个速度一般控制在0.3m/s×（1±20%）为宜，氟利昂制冷剂控制在0.35m/s×（1±20%），而二氧化碳制冷剂的速度控制在前面两种制冷剂之间，即0.32m/s×（1±20%）。由于氨制冷剂容易蒸发（根据压缩机每天的开启时间而定，停机时间越长，所需的速度越低），一般取中到下限；而氟利昂可以取中到上限。

图6-13 低压循环桶两种不同的进液管比较

图6-14 防涡板在低压循环桶的位置

改进的办法：(www.xing528.com)

1）泵连接管道保温不足，需要在产生气体的地方进行特殊的连接。

在整套制冷剂泵连接的位置什么地方最容易产生气体？一般来说是保温最薄弱的地方，很明显在进液过滤器的位置。由于过滤器需要定期清洗，这里的保温层需要做成活动型，随时可以拆卸。如果保温做得不好，很多地方就会暴露在环境温度下，或者经过多次的检修，保温效果也会明显变差。因此在过滤器至制冷剂泵连接的地方，通常也是产生闪发气体最多的，实际上有时候也很难避免。另一方面，制冷剂泵停止运行的时间越长，这里所产生的气体就越多。国外冷库运行时间通常在16～18h/天，而国内大部分的冷库为了利用低谷电价，通常是白天用电高峰期基本上很少开机。只有在晚上用电低谷时才连续开机，通常开机的时间在8～12h/天。经过白天的长时间停机，这里积累了大量的气体。因此在开机的时候很容易出现汽蚀现象。

2）采用卧式与立式桶的差异。为了使制冷剂泵运行更加平稳，欧洲的制冷剂泵生产厂家^[14]建议与泵连接的低压循环桶采用卧式而不是立式，原因是卧式低压循环桶能够提供给泵更加稳定的吸入压头。笔者在欧洲参观的冷库中运行的低温分离容器（包括低压循环桶、集中经济器、气液分离器等）基本上都是卧式容器。

解决这个问题的办法是在停机时产生的闪发气体直接通过过滤器上方的直管回到低压循环桶，只要过滤器和直管的尺寸足够大，同时还要缩短过滤器和泵的进液口连接的距离（图6-15），过滤器的出口和制冷剂泵法兰的连接就只需要一个偏心大小头。这样，在这一段产生的闪发气体由于偏心大小头的引导就可以通过过滤器和直管回到低压循环桶，而不是依靠开机时通过制冷剂泵上面的抽气管。笔者在欧洲参观冷库的制冷系统时^[17]（图6-16），发现在氨泵连接上根本就没有设置抽气管，氨泵上液时根本不会出现汽蚀现象。

图6-15 制冷剂泵与过滤器的连接

图6-16 没有设置抽气管的氨泵的现场照片

还有一种方法是制冷剂泵本身设置了过滤器装置^[13]和进液角阀（图6-17），这种设计使得桶与泵的连接更加简单，用一根管、一个弯头和一个偏心大小头就完成了连接（图6-18）。

认真观察这种泵与低压循环桶之间的连接，可以发现，从桶的出液口到泵的进液口，没有设置任何阀门和过滤器，只有一个弯头和一个大小头，泵的进液口（顶部）设置了一个角阀和过滤器。选择角阀是因为角阀的阻力损失只有直通阀的1/3甚至更少（在下一章会进行讨论）。这种设计已经是最佳的方式，没有任何可以改动的余地，可以说没有比这种方式更好的了。这种解决方案的思路是：制冷剂泵产生的闪发气体主要在泵的进液入口。把泵的入口设计在顶部位置，只要把进液管的尺寸适度加大，尽量减少进液管的阻力损失，这些由于停止运行时产生的闪发气体自然会通过进液管上升回到循环桶中。国内的制冷剂泵生产厂家是否可以在这些方面做些文章呢？笔者正是从产品的这种设计得到启发，从而解决氨泵起动时产生的汽蚀问题。