探讨：制冷机组内部水分处理的 7 个方法

   本文我们一起来了解下制冷机组内部水分的处理 。

 

一、制冷系统内部为什么会存在水分?      

         

制冷剂是制冷系统的"血液",其化学性质要求必须纯净、干燥,不能含有水分等杂质。然而在实际运行中,由于种种原因,制冷系统内部不可避免地会存在一定量的水分。这些水分主要有以下几个来源:

1、制冷剂原料中的水分。虽然制冷剂在生产过程中要经过精制和干燥,但残留的微量水分在长期使用中会逐渐聚集。

2、装配过程中带入的水分。制冷设备在组装时,如果零部件清洗和存放不当,管路焊接质量欠佳,都会将水分引入系统。

3、检修时引入的水分。制冷机组在检修、部件更换时,如果置换操作不规范,也会带入新的水分。

4、系统泄漏导致的水分入侵。如果制冷管路或部件存在泄漏点,在长期负压运行下,空气中的水汽会被吸入系统内。

5、吸液式蒸发器结霜融化的水分。当蒸发温度过低时,空气中的水汽会在蒸发器表面凝华成霜,融化后的水分会进入制冷剂回路。

6、冷冻水管路渗漏的水分。水冷式冷凝器如果存在冷冻水管泄漏,冷冻水会与制冷剂直接混合。

 

二、机组内部水分过多的危害      

         

制冷机组内部水分过多,会引发一系列负面影响,主要体现在以下几个方面:

1、加剧制冷剂的分解和油的氧化。水分与制冷剂、润滑油发生化学反应,生成酸性物质,加速系统腐蚀和老化。

2、堵塞毛细管和电子膨胀阀。水分在毛细管处析出冰晶,堵塞节流元件,导致系统丢失制冷量。

3、损坏压缩机。水分混入润滑油中,在高温高压下形成乳化液,降低润滑效果,引起压缩机抱轴、烧瓦等故障。

4、引发"闪蒸"效应。含水制冷剂在节流膨胀时会产生汽蚀和闪蒸,降低蒸发器换热效率,影响系统性能。

5、水锤效应导致管路振动。水分在蒸发器内聚集,阻碍制冷剂蒸发,引发水锤效应,导致管路强烈振动,接头松动渗漏。

储液器液位失准。含水制冷剂比重和沸点发生变化,储液器内液位显示不准,易发生液体回击。

 

三、制冷机组内部水分过多的处理方法      

         

当制冷机组内部水分超标时,必须及时采取有效措施进行处理,避免对系统造成不可逆的损坏。常见的处理方法主要有以下几种:

1、更换滤干器       

滤干器是去除制冷系统水分的首要装置,其内芯装有强力吸水剂如硅藻土、分子筛等。当水分超标时,可直接更换新的滤干器,快速降低水分含量。更换时应选择符合制冷剂型号和系统容量的大型滤干器,注意拆装时的气密性,避免新的水分和杂质进入。此法操作简便,成本较低,适合轻度水分超标的情况。但对于水分严重超标的系统,单靠滤干器难以彻底解决问题。

2、真空抽湿法       

真空抽湿是利用真空泵对制冷系统进行长时间深度抽真空,使水分随气体一起被抽出的方法。具体做法是将真空泵与系统高低压侧连接,同时打开所有阀门,连续抽真空至-0.1MPa以下,直至系统内残余水分被充分蒸发带走。抽真空过程中应密切监视真空度变化,必要时重复抽真空数次。在抽真空结束后,还需用干燥氮气反复置换系统,确保水分彻底清除。

真空抽湿法适用于各种程度水分超标的情况,特别是系统受潮严重时,是最彻底有效的方法。但其操作较为复杂,需要专业的真空设备和精湛的技术,周期较长,一般需要数小时到数天。而且置换过程如控制不当,还可能带入新的水分,得不偿失。

3、加装集液器       

在系统低压侧靠近蒸发器出口处加装集液器,可有效阻止蒸发器内冷凝水进入压缩机。集液器利用重力和惯性原理,使气液分离,沉积的水分集中在集液器底部,只有干燥的制冷剂蒸气进入压缩机。一般可选用立式贮液集液器,内设集液罐和贮液罐,上部设置干燥过滤器,定期放掉集液罐内的水分,更换过滤器滤芯。

集液器法安装简便,不需要对系统进行大的改动,且能连续分离水分,投资和维护成本低。但其集液效率有限,只能阻止游离态水分,对溶解态水分无能为力。此外集液器本身也会增加系统阻力,降低蒸发温度,需要优化匹配。

4、升压置换法       

升压置换法是利用高压干燥氮气,将系统内的含水制冷剂排出,再补充新的合格制冷剂的方法。具体做法是先关闭压缩机,在系统高压侧充入干燥氮气,升高系统压力,强制含水制冷剂从低压侧排出。排出过程中,应控制氮气压力始终高于常温下制冷剂的饱和压力,确保制冷剂完全被置换出来。排空后,再对系统进行抽真空,去除残留的水分和氮气,最后重新填充新的制冷剂即可。

升压置换法操作相对简单,不需要特殊工具,可彻底更换含水制冷剂,有效降低系统水分。但置换过程中,大量制冷剂被排放,如不加回收利用,会造成资源浪费和环境污染。且如氮气压力过高,可能损坏压力表等元件,需谨慎控制。

5、原位再生法       

原位再生是一种利用加热和抽真空相结合,直接再生系统内滤干器的方法。其原理是在不拆下滤干器的情况下,利用加热器提高滤干器温度,使吸附的水分快速释放,再抽真空带走水蒸气,从而再生滤干器吸水能力。一般采用电加热套或红外加热灯对滤干器加热至80℃左右,同时接入真空泵抽真空,可在1-2小时内完成再生。

原位再生法最大的优点是不需要更换滤干器,可就地快速再生,减少停机时间和材料成本。且在再生过程中,无需对系统进行大的拆装,避免了开放系统带来的污染风险。但该方法只适用于滤干器轻度失效的情况,对于水分严重超标的系统,再生效果有限。且频繁加热容易使滤干器内芯老化失效,缩短其使用寿命。

6、化学吸水法      

化学吸水法是向制冷系统内注入化学吸水剂,通过化学反应快速去除水分的方法。常用的吸水剂有氧化钙、氧化镁、氢化钙等,其工作原理是与水发生化学反应,生成稳定的化合物如氢氧化钙,从而有效脱除游离水。

具体做法是将一定量吸水剂装入毛细铜管内,灌封两端,制成吸水芯,再将吸水芯串联在液路中,利用制冷剂流动带入系统循环。吸水剂与水反应后,失去活性变为粉末状,被毛细管网捕获,最终随滤干器更换去除。整个过程不影响系统正常运行,脱水效率高,一般可在数小时内将水分降至标准值以下。

化学吸水法操作简便,见效快,一次注入可连续工作数月,特别适合水分含量不太高但又不便停机处理的机组。但化学吸水剂价格昂贵,用量难以准确控制,过量使用可能堵塞毛细管,损坏机组。此外生成的化合物难以彻底去除,长期聚集可能影响系统性能。

7、氮气加热吹洗  

很多制冷人遇到系统里面有水，采用的最基本的方法就是用氮气给管道吹洗，采用这种方法也可以，但是不能彻底排除系统的水。这里给大家推荐一种加强版的吹洗方法；利用加热氮气的方法，将系统里面的水排除。

具体操作如下：

• 准备好氮气若干瓶；
• 利用铜管做一段加热段；
• 连接氮气瓶、加热管、制冷系统；
• 打开氮气瓶，吹洗管道，利用氧气乙炔加热加热段；
• 利用热的氮气吹洗管道，适当加大氮气压力

采用热氮气的好处就是可以将系统里面的水分加热，变成水蒸气，便于排出系统。如果制冷系统比较大， 建议采用分段吹洗的办法。对于膨胀阀、储液器、气液分离器等部件，可以放入高温箱烘烤，将水分排除。

参考文献:
[1] 刘华平. 制冷空调系统安装与维修[M]. 北京: 机械工业出版社, 2015.
[2] 漆贵新. 制冷设备维修技术问答[M]. 北京: 化学工业出版社, 2012.
[3] 姚庆贤. 新编制冷空调维修精要[M]. 北京: 中国电力出版社, 2009.
[4] 陈清林. 制冷系统水分的危害及去除方法[J]. 制冷与空调, 2018, 32(2): 43-48.
[5] 高文杰. 谈制冷系统水分的去除[J]. 制冷技术, 2015(3): 61-63.

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