袁修海

( 上海海立特種制冷設(shè)備有限公司，上海 201901 )

淺談高溫特種空調(diào)機(jī)的設(shè)計(jì)

袁修海

( 上海海立特種制冷設(shè)備有限公司，上海 201901 )

高溫特種空調(diào)機(jī)的使用環(huán)境非常惡劣，本文針對(duì)其使用環(huán)境特點(diǎn)，從耐高溫、防粉塵、抗振動(dòng)、防腐蝕四個(gè)方面全面介紹了高溫空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中常采用的技術(shù)措施及注意事項(xiàng)等，可以有效降低高溫空調(diào)的故障率，提高其可靠性。

高溫空；耐高溫；抗腐蝕；抗振動(dòng)；防粉塵

0 引言

高溫特種空調(diào)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱高溫空調(diào))，使用環(huán)境溫度最高可達(dá)到80℃，廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)的煉鋼廠、焦化廠、鋁廠等場(chǎng)合，用于高溫、多塵、振動(dòng)、有腐蝕性氣體等惡劣環(huán)境下的行車的司機(jī)室、電氣室及地面操作室等的空氣調(diào)節(jié)，高溫空調(diào)不同于一般民用空調(diào)，設(shè)計(jì)工況，采用的冷媒，零部件的選型等都有很大的不同，高溫空調(diào)目前還沒(méi)有國(guó)家或行業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)企業(yè)基本上都是按自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，針對(duì)高溫空調(diào)的環(huán)境特點(diǎn)，如何針對(duì)性地開(kāi)展設(shè)計(jì)，降低產(chǎn)品的故障率，本文著重從四個(gè)方面進(jìn)行探討。

1 耐高溫設(shè)計(jì)

高溫空調(diào)的耐高溫設(shè)計(jì)首先是制冷劑的選擇，盡可能選用臨界溫度高、沸點(diǎn)高、低壓的制冷劑，然后各零部件的選擇也要考慮到高溫下運(yùn)行的可靠性。在特高溫環(huán)境下，還要輔助以諸如噴射冷卻的方案來(lái)解決壓縮機(jī)排溫過(guò)高的問(wèn)題。

1.1 高溫空調(diào)制冷劑的選擇

選擇制冷劑主要考慮三個(gè)方面，熱力性質(zhì)、環(huán)保性及安全性。高溫空調(diào)由于使用環(huán)境溫度高，需選用沸點(diǎn)高的高溫制冷劑，早期行業(yè)高溫空調(diào)采用的制冷劑為R12、R114等，隨著對(duì)環(huán)保的重視，這兩種CFC族類制冷劑，由于對(duì)臭氧層有破壞作用，已被淘汰。目前高溫空調(diào)行業(yè)用的制冷劑主要有R142b、R134a、R227ea等，R142b屬于HCFC族類制冷劑，HCFC族類制冷劑屬于過(guò)渡類制冷劑，已被我國(guó)列為需要加速淘汰類的制冷劑。R134a與R227ea屬于HFC族類制冷劑，目前在高溫空調(diào)行業(yè)使用有逐漸增多的趨勢(shì)，屬于環(huán)保型制冷劑。這三種制冷劑中，R134a沸點(diǎn)最低，耐溫性方面不如R142b和R227ea，一般建議R134a制冷劑高溫空調(diào)用于環(huán)境溫度不高于65℃的場(chǎng)合，也有文獻(xiàn)研究了R134a高溫空調(diào)在70℃環(huán)境溫度下的試驗(yàn)情況，但此時(shí)壓縮機(jī)排氣溫度已很高，容易導(dǎo)致壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的劣化，對(duì)壓縮機(jī)的安全運(yùn)行不利，另外由于排氣溫度高于制冷劑的臨界溫度，將導(dǎo)致系統(tǒng)效率極大的衰減。R227ea耐溫性介于R134a與R142b之間，在國(guó)內(nèi)及國(guó)外都已有用于高溫空調(diào)行業(yè)的實(shí)踐，但因其單位容積制冷量小，同樣高溫空調(diào)額定工況下根據(jù)循環(huán)熱力計(jì)算，R227ea的單位容積制冷量?jī)H為R134a的54%，因此需要配置更大排氣量的壓縮機(jī)，更大換熱面積的換熱器，節(jié)流機(jī)構(gòu)也需要定制，導(dǎo)致其產(chǎn)品體積大，材料成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于R134a制冷劑高溫空調(diào)，限制了其推廣應(yīng)用，但因其耐溫性要好于R134a制冷劑，從環(huán)保角度來(lái)說(shuō)，在環(huán)境溫度超過(guò)65℃的特高溫環(huán)境下，高溫空調(diào)產(chǎn)品用R227ea替代R142b是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。R142b是目前高溫空調(diào)行業(yè)用的最廣的制冷劑，其單位容積制冷劑約為R134a的61%左右，因此其需要的壓縮機(jī)排量及換熱器面積介于R134a與R227ea之間，目前在≤65℃的高溫環(huán)境下有逐漸被R134a制冷劑替代的趨勢(shì)，這既是環(huán)保的需要也是成本壓力下的結(jié)果。安全性方面，除了R142b有微燃外，幾種制冷劑的安全等級(jí)都比較好。

高溫空調(diào)根據(jù)使用環(huán)境溫度一般劃分為高溫環(huán)境(≤65℃)和特高溫環(huán)境(≤80℃)，因此根據(jù)使用環(huán)境的極限溫度選擇合適的高溫空調(diào)也很重要，針對(duì)高溫環(huán)境(≤65℃)，一般建議選用R134a制冷劑的高溫空調(diào)，對(duì)特高溫環(huán)境(≤80℃)，建議選用R142b制冷劑的高溫空調(diào)，但隨著對(duì)環(huán)保的重視，R142b作為過(guò)渡類的制冷劑必然面臨著淘汰的命運(yùn)，需要加大R227ea制冷劑高溫空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行特性的研究及R227ea作為組分的混合制冷劑在高溫空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，隨著研究的深入，不排除將來(lái)會(huì)有熱工性能好、安全等級(jí)高的新環(huán)保制冷劑出現(xiàn)。

表1 常用工質(zhì)主要物性參數(shù)

Form 1 main physical parameters of several refrigerants

工質(zhì)R134aR142bR227ea分子式C2H2F4C2H3F2ClCF3CHFCF3分子量1021004817003沸點(diǎn)(℃)-262-925-166ODP0005-0060GWP024～029034～03904臨界溫度(℃)1011136451018臨界壓力(MPa)406415293等熵指數(shù)111112112安全等級(jí)A1A2A1

1.2 部件的選型

1.2.1 壓縮機(jī)的選型

目前行業(yè)高溫空調(diào)主流選用的壓縮機(jī)為渦旋式壓縮機(jī)，由于這種壓縮機(jī)無(wú)吸、排氣閥，因此工作可靠、壽命長(zhǎng)，吸排氣連續(xù)，氣流脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且扭矩變化均勻，渦旋式壓縮機(jī)不存在余隙容積，因此在較大壓比范圍內(nèi)都具有較高的容積效率，一般為0.8～0.95。由于沒(méi)有R142b及R227ea專用壓縮機(jī)，所以在進(jìn)行壓縮機(jī)選型時(shí)要考慮到壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的適用性，即制冷劑與冷凍油的相容性，原則上使用同一族類制冷劑的壓縮機(jī)不會(huì)有問(wèn)題，如R142b可選用同屬HCFC族R22制冷劑的空調(diào)壓縮機(jī)，兩種制冷劑使用的潤(rùn)滑油都是礦物油，但因不同的廠家的潤(rùn)滑油可能添加的添加劑不同如耐磨劑及抗起泡劑等，在使用前最好咨詢壓縮機(jī)廠家，另外高溫空調(diào)由于使用環(huán)境溫度高，額定制冷量測(cè)試工況也要遠(yuǎn)高于民用空調(diào)，需要進(jìn)行熱力循環(huán)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算需要的壓縮機(jī)排量來(lái)選擇合適的壓縮機(jī)，在高溫下對(duì)于單位容積制冷量較小的制冷劑如R227ea、R142b等制冷劑來(lái)說(shuō)，就需要配置大排量的壓縮機(jī)來(lái)滿足循環(huán)量的需要，循環(huán)量大，相對(duì)來(lái)說(shuō)制冷劑充注量也大，要考慮到壓縮機(jī)最大允許充注量的要求，要求潤(rùn)滑油濃度控制在35%以上，必要時(shí)需補(bǔ)充潤(rùn)滑油。

1.2.2 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇

高溫空調(diào)的節(jié)流機(jī)構(gòu)可選擇毛細(xì)管及膨脹閥。因行車在移動(dòng)過(guò)程中，高溫空調(diào)使用場(chǎng)合環(huán)境溫度變化大，而毛細(xì)管適用環(huán)境工況變化能力較弱，一般不建議采用毛細(xì)管作為節(jié)流元件，多采用膨脹閥，因高溫空調(diào)所用制冷劑為非常用制冷劑，且使用環(huán)境工況與民用空調(diào)工況差異較大，膨脹閥需要根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、過(guò)熱度、過(guò)冷度及制冷劑要求向膨脹閥生產(chǎn)廠家定制，成本也相對(duì)較高。

1.2.3 換熱器的設(shè)計(jì)

換熱器包含蒸發(fā)器和冷凝器，由于環(huán)境溫度較高，一般采用大風(fēng)量小溫差設(shè)計(jì)，額定工況蒸發(fā)溫度一般控制在10～15℃左右，冷凝溫度控制在65℃，大風(fēng)量小溫差設(shè)計(jì)通過(guò)抬高蒸發(fā)溫度，降低冷凝溫度，提升在惡劣環(huán)境工況下的制冷量，降低壓縮機(jī)的壓比，控制壓縮機(jī)的排氣溫度，達(dá)到空調(diào)安全運(yùn)行的目的

1.2.4 風(fēng)機(jī)的選型

一般蒸發(fā)側(cè)采用內(nèi)轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)，冷凝側(cè)采用內(nèi)轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)要求達(dá)到F級(jí)絕緣，耐溫155℃以上，防護(hù)等級(jí)IP54以上，以提高風(fēng)機(jī)在惡劣工況下的可靠性，風(fēng)機(jī)的壓頭要根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合，送風(fēng)距離等因素進(jìn)行選擇，風(fēng)葉一般采用鋁制風(fēng)葉或鐵制風(fēng)葉，也有采用不銹鋼風(fēng)葉，較少采用ABS塑料風(fēng)葉，主要考慮到塑料葉輪在高溫下容易變形的緣故。

1.2.5 儲(chǔ)液器及油分離器的設(shè)置

對(duì)于高溫空調(diào)來(lái)說(shuō)，設(shè)置儲(chǔ)液器是必要的，主要因?yàn)楦邷乜照{(diào)安裝在移動(dòng)的行車上，運(yùn)行過(guò)程中，其環(huán)境熱負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生變化，從而引起高溫空調(diào)運(yùn)行工況的變化，為確保向蒸發(fā)器持續(xù)而穩(wěn)定的供液，有必要設(shè)置儲(chǔ)液器，同時(shí)也可讓冷凝器的換熱面積得到充分的利用。

由于高溫空調(diào)的運(yùn)行工況變化較大，因此有的企業(yè)通過(guò)安裝氣液分離器的形式來(lái)保證壓縮機(jī)低負(fù)荷工況下的回氣可能帶液?jiǎn)栴}，不過(guò)由于高溫空調(diào)器目前普遍采用的為渦旋壓縮機(jī)，其抗液擊能力較強(qiáng)，也有企業(yè)取消了氣液分離器來(lái)降低成本，沒(méi)有數(shù)據(jù)表明高溫空調(diào)可靠性因此受到明顯影響。

1.3 電控方面

高溫空調(diào)的線纜需選用高溫線纜，高溫線纜的最高耐溫要達(dá)到200℃，電控部分要安裝于被冷卻空間內(nèi)，另外在高溫環(huán)境下各電機(jī)要有過(guò)載及過(guò)流保護(hù)，排氣溫度保護(hù)等，高壓保護(hù)、低壓保護(hù)等。

1.4 高溫環(huán)境下降低排氣溫度的措施

高溫環(huán)境下，壓縮機(jī)的壓比較大，壓縮機(jī)排氣溫度較高，在高溫空調(diào)的設(shè)計(jì)中主要采用噴液裝置來(lái)降低排氣溫度的方法，就是通過(guò)噴液閥或毛細(xì)管引入少量高壓液體噴入壓縮機(jī)回氣管，這種方式雖然犧牲了部分制冷量，卻有效地降低了排氣溫度，提高了空調(diào)器運(yùn)行的安全性，噴液裝置作為一種安全性防護(hù)措施，一般只在特高溫環(huán)境，壓縮機(jī)排溫快達(dá)到極限前開(kāi)始動(dòng)作，如有的廠家設(shè)定噴液裝置動(dòng)作時(shí)的排氣溫度為115℃，因此在多數(shù)工作環(huán)境情況下，裝置是不動(dòng)作的，現(xiàn)在不少?gòu)S家在≤65℃高溫環(huán)境下使用的高溫空調(diào)中已經(jīng)取消了這一裝置，通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制壓縮機(jī)的壓比有效地解決了壓縮機(jī)排溫過(guò)高問(wèn)題，一般控制壓比在10以內(nèi)，壓縮機(jī)的安全比較有保障。但在特高溫環(huán)境下，即高于65℃的環(huán)境溫度下還是建議配置噴液裝置，以提高壓縮機(jī)的安全性。

2 抗振動(dòng)設(shè)計(jì)

高溫空調(diào)的使用場(chǎng)合一般多為振動(dòng)環(huán)境，如行車的吊裝作業(yè)及移動(dòng)過(guò)程中，焦化廠的四大車：推煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車上，振幅較大，振動(dòng)形式為隨機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)沖擊加速度可達(dá)到2g，這需要在高溫空調(diào)設(shè)計(jì)上要考慮到各部件的抗振性，高溫空調(diào)設(shè)計(jì)出來(lái)以后除了性能試驗(yàn)外，也需上振動(dòng)臺(tái)做振動(dòng)試驗(yàn)，如某企業(yè)高溫空調(diào)振動(dòng)試驗(yàn)要求：橫向、縱向及垂向耐久試驗(yàn)振動(dòng)各2個(gè)小時(shí)，振動(dòng)頻率范圍5～150Hz，振動(dòng)烈度2.9mm/s，另外做斜坡沖擊試驗(yàn)15次，加速度15g。

2.1 結(jié)構(gòu)的抗振性設(shè)計(jì)

壓縮機(jī)除采用運(yùn)動(dòng)部件較少的渦旋式壓縮機(jī)外，壓縮機(jī)的固定也不同于民用空調(diào)的壓縮機(jī)，底腳采用鐵質(zhì)底腳，同時(shí)壓縮機(jī)的殼體上部輔以抱箍固定的方式將壓縮機(jī)牢牢地固定在空調(diào)的底盤(pán)上，避免振動(dòng)時(shí)壓縮機(jī)的振幅過(guò)大拉斷銅管，同時(shí)將壓縮機(jī)的振動(dòng)傳遞到空調(diào)殼體上。高溫空調(diào)的殼體采用鈑金框架式結(jié)構(gòu)，整體進(jìn)行焊接，較少采用拼裝式結(jié)構(gòu)，鋼板厚度多采用2.5mm以上，以提高整機(jī)的抗振性。銅管一般采用1.0～1.5mm厚的銅管，特別壓縮機(jī)的吸排氣管多采用1.5mm厚的，焊接多采用15%以上的高銀焊條進(jìn)行焊接，以提高焊接口的韌性及焊料滲透性，銅管的走向上每400mm對(duì)銅管采取固定措施，必要時(shí)可以采用避震管來(lái)減輕振動(dòng)的傳遞，部件的裝配采用鉚螺母的形式進(jìn)行固定，配以彈簧墊圈或自鎖螺母，不采用自攻螺絲的方式。

2.2 高溫空調(diào)分體機(jī)的連接管的抗振措施

目前高溫空調(diào)分體機(jī)的連接管有采用銅管的，有采用橡膠空調(diào)管的，若采用銅管，銅管兩端需有一段長(zhǎng)度不小于1米的采用銅波紋管，方便銅管安裝及提高抗振性，若采用橡膠連接管，需考慮橡膠連接管的耐溫性及惡劣環(huán)境下的老化性能，一般要求橡膠空調(diào)連接管的耐溫范圍要達(dá)到-40～125℃，同樣，橡膠連接管也要像銅連接管那樣表面套保溫管進(jìn)行保溫處理。連接管長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行配置，不宜過(guò)長(zhǎng)，且連接管走向每一定長(zhǎng)度要采取固定措施，避免振動(dòng)情況下連接管甩動(dòng)拉斷管路或接口的喇叭口，造成泄漏。

2.3 換熱器的抗振性

換熱器采用框架式設(shè)計(jì)，兩安裝端板的穿換熱管孔要求進(jìn)行翻邊拉高處理，一般拉高2mm，脹管需漲緊，避免換熱管與端板存在松動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)時(shí)磨斷銅管，兩端安裝板之間采用鋼板鉚接固定。換熱器一般不單獨(dú)懸掛固定于機(jī)架上，一般配有安裝隔板來(lái)承接部分換熱器的重量。

換熱器的換熱管壁厚一般要選得厚一些，由于需要的制冷劑循環(huán)量大，行業(yè)一般選用?9.52管徑的，光管一般選?9.52×0.35mm，內(nèi)螺紋管一般選?9.52×0.3+0.2-53-18規(guī)格的，匯總管壁厚一般不低于1.0mm，且匯總管與支管的焊接一般采用不低于15%的高銀焊條進(jìn)行焊接，以提高振動(dòng)下的焊接口的韌性。

3 防腐蝕設(shè)計(jì)

高溫空調(diào)的使用場(chǎng)合經(jīng)常有諸如硫化氫等腐蝕性氣體，會(huì)對(duì)換熱器翅片，鈑金等產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，這就需要對(duì)高溫空調(diào)進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)。

3.1 鈑金的防腐

鈑金最好的防腐措施是采用不銹鋼304進(jìn)行加工制造，但考慮到成本因素，只針對(duì)一些高端需求客戶進(jìn)行客制化制作，目前高溫空調(diào)行業(yè)廠家普遍采用的還是進(jìn)行噴涂環(huán)氧樹(shù)脂涂層進(jìn)行防腐，一般進(jìn)行多道工序處理，先進(jìn)行富鋅環(huán)氧底漆處理，中間層再進(jìn)行環(huán)氧漆處理，最后面漆噴聚氨酯涂料，使噴漆厚度達(dá)到300um左右，這樣處理的鈑金基本能達(dá)到ISO12944-6中所列中性鹽霧試驗(yàn)C5-M的防腐要求標(biāo)準(zhǔn)：耐久性期限高的情況下，中性鹽霧試驗(yàn)720小時(shí)?，F(xiàn)在也有對(duì)鈑金進(jìn)行納米噴涂防腐處理的，因高溫空調(diào)行業(yè)尚未大規(guī)模采用，目前還沒(méi)有與噴漆的抗腐蝕效果對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 換熱器的防腐蝕設(shè)計(jì)

由于空氣中含有水的雜質(zhì)，會(huì)使銅鋁之間產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬為陽(yáng)極，陽(yáng)極易腐蝕，故而會(huì)使未受涂覆的保護(hù)或被破壞的部分率先腐蝕，繼而影響到整個(gè)換熱器。早期高溫空調(diào)行業(yè)換熱器采用的是親水鋁箔，在高腐蝕性的場(chǎng)合，這種未經(jīng)任何處理的換熱器一段時(shí)間后翅片就會(huì)腐爛、變脆，在外力作用下很容易就能從換熱管上脫落，造成換熱面積大幅減小從而導(dǎo)致結(jié)冰等各種故障的發(fā)生。后來(lái)出現(xiàn)一種經(jīng)過(guò)一定防腐處理的金箔，金箔實(shí)際是一種經(jīng)過(guò)表面處理的鋁片，這種翅片在船用空調(diào)上使用較為普遍，但因?yàn)閾Q熱器在加工沖孔的過(guò)程中會(huì)破壞邊界層的防腐涂層，雖有一定的防腐效果，但整體防腐效果依然不是很理想。還有一種鋼管套不銹鋼翅片：因生產(chǎn)廠家較少，換熱效果不如銅管好，使用也不是很普遍。

目前行業(yè)采用的比較主流的換熱器防腐處理方式有：

(1)銅管銅翅片：換熱效果最好，但成本也最高，防腐蝕效果較銅管鋁翅片有較大提升。

(2)銅管鋁翅片電泳噴涂：換熱器制作完畢后送往噴涂廠進(jìn)行電泳，在鋁翅片表面噴涂一層環(huán)氧樹(shù)脂以提高換熱器的防腐蝕性，但因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂涂料有一定的熱阻，會(huì)降低換熱器的換熱效率，通過(guò)與銅管鋁翅片的換熱效率對(duì)比測(cè)試，大概下降約5%左右，因此在計(jì)算換熱面積時(shí)需考慮到這塊的熱效率損失情況。

(3)銅管鋁翅片納米噴涂：目前行業(yè)已有廠家在供應(yīng)納米噴涂的產(chǎn)品，這種空調(diào)換熱器表面涂覆了一次納米防護(hù)涂料，這種涂層具有超強(qiáng)的抗腐蝕性，根據(jù)廠家納米樣品與不銹鋼1000小時(shí)鹽霧試驗(yàn)對(duì)比測(cè)試結(jié)果反饋，抗腐蝕性要明顯強(qiáng)于不銹鋼，納米涂層另外還具有防霉抗菌、疏水效果，防結(jié)霜效果等，因納米涂層具有增強(qiáng)傳熱作用，因此換熱效率是有所提升的，另外疏水效果可以避免換熱器翅片間形成水橋，進(jìn)而提高通風(fēng)量，一定程度上也可以增強(qiáng)了換熱。也可以說(shuō)，換熱器納米噴涂的方式可能是目前高溫空調(diào)行業(yè)最好的解決方案，也是高溫空調(diào)換熱器防腐未來(lái)的趨勢(shì)。

除了以上介紹的防腐措施外，考慮到腐蝕性環(huán)境下的翅片壽命，換熱器的片厚一般建議選擇0.2mm以上的。

3.3 化學(xué)過(guò)濾器的采用

針對(duì)高溫空調(diào)一些含有有毒有害氣體的場(chǎng)合，為了保障作業(yè)人員的人身健康，通常應(yīng)客戶需要在空調(diào)送回風(fēng)口配置化學(xué)過(guò)濾器，化學(xué)過(guò)濾器有選擇性地吸附有害氣體分子，而不是像普通濾網(wǎng)那樣機(jī)械地過(guò)濾雜質(zhì)?；瘜W(xué)過(guò)濾器實(shí)質(zhì)是一種裝有活性炭吸附物質(zhì)的過(guò)濾網(wǎng)，利用活性炭的吸附作用及催化作用，使某些氣體污染物降解或改變?yōu)闊o(wú)害氣體。這種一般被稱為物理吸附，隨著使用時(shí)間的增加，這種活性炭的吸附能力會(huì)逐漸減弱，一般可通過(guò)加熱及水蒸氣熏蒸的辦法使活性炭再生。

還有一種是化學(xué)吸附，是在活性炭中均勻地滲入特定的試劑，使試劑與有害氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)對(duì)特定污染物的清除能力，這種活性炭一般不能再生，也就是說(shuō)過(guò)濾器需要定期進(jìn)行更換。

3.4 風(fēng)機(jī)的抗腐蝕

在腐蝕性較大的場(chǎng)合，對(duì)于蒸發(fā)用的離心風(fēng)機(jī)，一般對(duì)離心風(fēng)機(jī)蝸殼及葉輪進(jìn)行防腐噴涂處理，冷凝側(cè)的風(fēng)機(jī)風(fēng)葉一般選用不銹鋼的或?qū)︿X制葉片噴涂處理。

3.5 系統(tǒng)管路的防腐處理

高溫空調(diào)的系統(tǒng)管路一般為銅管，銅管焊接后一般采用噴涂防腐漆的方法來(lái)增強(qiáng)管路的抗腐蝕性，也可在焊接前將管路送往噴涂廠進(jìn)行納米或電泳噴涂。

4 防塵設(shè)計(jì)

高溫空調(diào)使用環(huán)境惡劣表現(xiàn)之一就是現(xiàn)場(chǎng)粉塵相當(dāng)?shù)拇螅貏e是一些冶金廠諸如煉鋼廠、鋁廠、碳素廠及焦化廠等，而且粉塵中含有大量的金屬顆粒，容易造成電器短路故障及換熱器堵塞，冷凝溫度提高，造成高溫空調(diào)耐溫性下降。

4.1 電氣元件的防塵設(shè)計(jì)

電氣元件除了要選用高防塵等級(jí)的以外，整個(gè)高溫空調(diào)的電控部分一般要做密封設(shè)計(jì)，避免外界粉塵的侵入造成電氣短路故障。操作按鈕一般多選用按鈕式，慎選旋鈕式，旋鈕式開(kāi)關(guān)容易導(dǎo)致外界粉塵侵入造成卡死故障，在外界強(qiáng)力下容易造成開(kāi)關(guān)損壞，按鈕式可以在外部增加防塵套，減少灰塵的侵入，現(xiàn)在也有廠家操控面板上增加一有機(jī)玻璃罩，也是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。

4.2 換熱器的防塵

高溫空調(diào)為了防止換熱器積塵及提高吹除能力，換熱器片距要比民用空調(diào)大得多，蒸發(fā)器片距一般不小于2.0mm，冷凝器的片距一般不小于2.5mm，冷凝器最大片距已有廠家做到4.0mm的，片型選擇方面一般多選擇平翅片，平翅片雖然換熱效率不及波紋片及窗片(波紋片與窗片的換熱效率分別約為平翅片的1.1倍和1.2倍)，但平翅片不容易造成粉塵集聚，相對(duì)來(lái)說(shuō)不容易臟堵。

4.3 防塵過(guò)濾網(wǎng)的選擇

高粉塵環(huán)境下避免換熱器被堵塞的一個(gè)有效方法是在換熱器回風(fēng)側(cè)配置過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)按過(guò)濾效率分為初效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器、高效過(guò)濾器，一般標(biāo)配為初效過(guò)濾器，對(duì)應(yīng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)G4或美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)L6，但具體還是要視現(xiàn)場(chǎng)情況及用戶要求進(jìn)行選擇，選擇過(guò)濾網(wǎng)高效的，粉塵過(guò)濾效果較好，但需要對(duì)過(guò)濾網(wǎng)經(jīng)常進(jìn)行清洗，否則很容易臟堵影響換熱器通風(fēng)量，造成蒸發(fā)器結(jié)冰，制冷效果下降，空調(diào)高壓報(bào)警等故障，因此過(guò)濾網(wǎng)如何選擇需要在防塵效果和維護(hù)工作量之間取得一個(gè)平衡。

4.4 一些防塵技術(shù)在行業(yè)的采用

冷凝風(fēng)機(jī)反吹技術(shù)，通過(guò)PLC控制，定時(shí)讓冷凝風(fēng)機(jī)進(jìn)行反吹，可以將機(jī)器內(nèi)部及積聚在外表面的粉塵，飄絮吹除，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證確實(shí)有一定效果，但對(duì)于高濕性及油污性的場(chǎng)合效果有限，且采用這項(xiàng)技術(shù)需在風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間設(shè)置一定的時(shí)間間隔，避免風(fēng)機(jī)未完全停下來(lái)時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)造成風(fēng)機(jī)軸扭矩過(guò)大而斷裂。

5 總結(jié)

高溫特種空調(diào)機(jī)作為一種廣泛使用于鋼廠、焦化廠、鋁廠等冶金行業(yè)的空調(diào)設(shè)備，不同于一般民用空調(diào)，使用環(huán)境惡劣，設(shè)計(jì)時(shí)需從耐高溫、抗振動(dòng)、防腐蝕、防粉塵四個(gè)方面進(jìn)行，提高其在惡劣環(huán)境下使用的可靠性

(1)耐高溫設(shè)計(jì)首先要根據(jù)環(huán)境溫度選用合適制冷劑的高溫空調(diào)，設(shè)計(jì)上采用大風(fēng)量小溫差設(shè)計(jì)，抬高蒸發(fā)溫度，降低冷凝溫度，降低壓縮機(jī)的壓比，零部件的選型要充分考慮到在高溫下運(yùn)行的安全性。

(2)抗振動(dòng)設(shè)計(jì)要求鈑金及換熱器宜采用框架式結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)采用鐵質(zhì)底腳并輔助以壓縮機(jī)上部抱箍固定的方式，管路建議采用高銀焊條焊接，連接管建議采用橡膠連接管，這是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。

(3)抗腐蝕設(shè)計(jì)：主要是鈑金框架及換熱器的防腐蝕設(shè)計(jì)，目前鈑金有增加噴防腐漆厚度及納米噴涂方式，換熱器有電泳噴涂及納米噴涂?jī)煞N方式，從趨勢(shì)上看，不管鈑金或換熱器，納米噴涂都可能是一種更好的選擇。

(4)防粉塵設(shè)計(jì)：主要是電控部分及換熱器的防塵設(shè)計(jì)，電控部分需采用密封設(shè)計(jì)，換熱器采用大片距，平翅片結(jié)構(gòu)形式，避免灰塵的集聚。

高溫空調(diào)設(shè)計(jì)中若解決了以上四個(gè)問(wèn)題，就可以大幅提高高溫空調(diào)的可靠性，降低高溫空調(diào)故障率。

高溫空調(diào)目前各廠家還是著重于可靠性設(shè)計(jì)，但隨著對(duì)節(jié)能和環(huán)保的要求提高，如何在滿足可靠性的同時(shí)提高產(chǎn)品的能效，如何尋找到更適用于特種高溫空調(diào)用的環(huán)保制冷劑還有很多的工作要做。

[1] 吳業(yè)正.小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[2] 何立江，鄔志敏，周大漢，等.R134a工質(zhì)用于高溫空調(diào)器的理論及實(shí)驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械，2003，31(10)：41-43

[3] GB 4706.1-2005，家用和類似用途電器安全 第1部分：通用要求[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005

[4] GB/T 7725-2004，房間空氣調(diào)節(jié)器[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004

[5] GB/T 20928-2007，無(wú)縫內(nèi)螺紋管[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007

[6] 陸燕.一種用于高溫特種空調(diào)壓縮機(jī)固定裝置[P].中國(guó)專利：ZL.201420343875.7，2014-10-29

[7] 楊振剛.高溫多塵環(huán)境下的空調(diào)技術(shù)[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2004

[8] 夏飛.高溫空調(diào)器研發(fā)的初步思考[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2011，32(138)：18

[9] 王兆華，沈永年，宋世亮.含R227ea的混合制冷劑替代R22研究[J].能源工程，2005，(2)：35-38

[10] ISO12944-6，Paints and varnishes-Corrosion protection of steel structures by protective paint systems，Part 6:Laboratory performance test methods[S].ISO，1998

[11] guohaijun006.制冷劑應(yīng)用知識(shí)手冊(cè)[i].https:∥wenku.baidu.com/view/7b161edd5022aaea998f0fa2.html

DesignofHighTemperatureSpecialAirConditioner

YUAN Xiuhai

( SHANGHAI HAGHLY AUTOMATIC ELECTRIC CO.，LTD.，Shanghai，201901 )

The working environment of high temperature air conditioners is very bad.According to its working environment characteristics，a comprehensive introduction of technical measures adopted and the attentions in use are given in the design process of high temperature air conditioners.It mainly introduces from four aspects such as: high temperature resistance、anti-corrosion、anti dust and anti vibration.All these measures can effectively reduce the fault rate and improve its reliability.

High temperature air conditioner；High temperature resistance；Anti-corrosion anti-vibration；Anti-dust

2017-6-2

袁修海(1972—)，男，碩士，工程師。從事特種制冷設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)。E-mail：yxh@hailite.cn

ISSN1005-9180(2017)04-079-06

TB61+1文獻(xiàn)標(biāo)示碼B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.04.015