压缩机工艺管制冷剂回收装置的优化

刘孝刚

（渤海船舶职业学院动力工程系，辽宁葫芦岛125000）

压缩机工艺管制冷剂回收装置的优化

刘孝刚

（渤海船舶职业学院动力工程系，辽宁葫芦岛125000）

针对压缩机工艺管制冷剂回收存在的问题和制冷剂的使用现状，对制冷剂回收装置进行了优化，优化后的回收装置增加了刺破阀、高效水冷冷凝器和干燥过滤器等设备，避免了制冷剂在回收钢瓶中压力和温度的急剧上升和制冷剂的泄漏，安装的干燥过滤器使回收装置兼有净化功能，提高了制冷剂纯度，为制冷剂的二次利用提供了保证。

制冷剂回收；刺破顶针阀；水冷冷凝器

1 引言

当前，商用制冷装置除了大型冷库使用氨制冷剂外，其他小型制冷装置几乎都使用氟利昂或氟利昂制冷剂的替代产品，我国冰箱及空调等小型制冷装置保有量巨大，以冰箱为例，截至2012年底，城镇居民每百户冰箱拥有量为96台，空调的使用量也在稳步上升，南方炎热地区城镇居民使用空调量高达93%。虽然冰箱等小型的制冷装置所用制冷剂很少，但使用量巨大，制冷剂回收工作不容忽视，由于电冰箱压缩机没有本机自带的维修阀门，给制冷剂的回收工作增加了难度。因此，应积极寻求针对压缩机工艺管的制冷剂回收装置的优化与设计，为压缩机工艺管的制冷剂回收工作能够普遍开展提供技术保证[1-2]，表1列出了目前制冷装置常用制冷剂的使用情况。

表1 商用制冷设备制冷剂使用情况

从表1来看，氟利昂制冷剂在商用制冷装置仍然占据很大比例。在实际维修过程中，制冷维修工环保意识不强，通常的做法是将制冷剂直接排放到大气中，造成环境污染。从对环渤海地区制冷设备维修人员的反馈信息可以看出，制冷剂的回收工作进展缓慢且收效甚微。首先，一台制冷剂回收装置价格不菲，使普通维修人员望而却步；二是制冷维修工的制冷剂回收工具没有普及，没有掌握制冷剂的回收技术；三是维修工环保意识不强，环保部门也没有对制冷剂的回收工作进行监管，以上原因导致了制冷剂的随意排放。

2 目前的制冷剂回收方法与存在的问题

目前，制冷剂回收的主要方法是将制冷剂蒸气冷却液化后储存在回收钢瓶里，这种方法不能安全高效的回收制冷剂，最重要的原因是不能有效解决回收钢瓶的压力急剧升高问题，在维修实践中，避免压力急剧升高的通常做法是需要提供一个低温环境，而低温环境一般需要一个完整的制冷系统才能提供。在实际维修工作中，制冷剂的回收一般都是在制冷系统停机的情况下进行回收的，利用制冷系统本身来提供低温环境很难实现，因此，实际维修工作中制冷剂的回收收效甚微。

在实际的制冷剂回收操作中有一种方法叫“压缩冷凝法”，就是采用风冷冷凝器来降低压力，此方法有一定的弊端，在高温的天气下，经过压缩机升压的制冷剂蒸气经风冷冷凝器后压力降不够，不足以对回收的制冷剂进行有效的降温。如果采用强迫对流式的冷凝器装有轴流风机，虽然增加了传热效率但同时能耗也进一步增加。因此，采用风冷冷凝器来降低回收钢瓶的效果不高[4]。

3 对制冷剂回收装置的优化

3.1 刺破顶针阀的安装

与空调不同的是，冰箱和小型冷柜压缩机没有专门的修理阀门，只有一个维修工艺口，往往这个工艺口都是焊接而成的，如果打开工艺口，就会造成制冷剂的泄漏。传统的制冷剂回收装置往往安装一个截止阀门，但是一旦将工艺口和回收装置连接的时候就会有制冷剂泄漏，为了解决这个问题，建议在压缩机工艺口和回收装置之间安装刺破顶针阀（图1），刺破顶针阀能够快速的回收制冷剂，避免了制冷剂的泄漏，防止制冷剂排入大气中。刺破顶针阀一般为铜制管件，密封圈可以根据制冷管路的大小进行调节，使密封圈与管路的大小相适应，如图1所示。

图1 刺破顶针阀示意图

刺破顶针阀由板状螺母、尼龙软管、手柄、阀针、衬垫、密封圈组成，将可伸缩密封圈套入压缩机工艺口，首先刺破顶针阀手柄逆时针旋转，使阀针退至顶端，然后将板状螺母旋至最高位置，将制冷装置（如电冰箱）压缩机的工艺管口与刺破顶针阀的接头连接后拧紧，顺时针方向旋转手柄，阀针将把工艺管口刺破，密封圈可以保护制冷剂不泄漏，与此同时打开刺破顶针阀，制冷剂开始回收。如要停止回收，可再顺时针转动手柄，使阀针下落将被刺穿的小孔封闭，同时关闭手动阀，用制冷专用工具封口钳进行管路的密封。在最初收集制冷剂时，应虚接软管接头，目的是排除刺破阀中空气，等感受制冷剂低温时迅速拧紧接头螺帽，其他连接管路也应排空。

3.2 将普通冷凝器改为水冷冷凝器进行冷凝

在制冷剂回收过程中，回收钢瓶中制冷剂压力和温度的急剧升高是制冷剂回收工作的难点，如何有效的避免压力的急剧升高是回收制冷剂的重要工作步骤。回收钢瓶压力大会导致制冷剂的回收量下降，因此，制冷剂回收装置应该安装高效的水冷冷凝器，把回收的制冷剂依次通过复合修理阀进入水冷冷凝器盘管，进入盘管的制冷剂温度迅速降低，压力也随之下降，冷凝的同时也降低了制冷剂的压力。使制冷剂从气态冷凝为液态，保证制冷剂钢瓶回收的是液态制冷剂，避免了回收钢瓶压力急剧升高的问题。

普通的风冷冷凝器靠空气自然流动，传热效率低于水冷冷凝器，风冷冷凝器仅适用于制冷量很小的家用冰箱和空调等场合。强制对流式冷凝器一般装有轴流风机，传热效率较高，应用比较广泛。在环境温度比较高的情况下，采用强制对流式冷凝器需要加大冷凝器的表面积才可满足制冷剂回收的要求。采用高效水冷冷凝器通过水与盘管的换热可以及时地带走热量，结构设计紧凑，减小了冷凝器的体积，节省了空间还增加了传热效率。所以，水冷式冷凝器更加适合制冷剂回收装置的要求[5]。

3.3 安装干燥过滤器

在制冷装置维修过程，制冷剂系统有时会对外界开放，水气和灰尘很有可能进入制冷系统管路中，在压缩机工艺口连接维修阀门的焊接过程中，如果没有运用气体保护焊将有可能产生铜氧气膜，甚至是焊渣；在充注制冷剂或冷冻油过程中，冷冻油本身有许多固体杂质和水分，也会带到系统里面并腐蚀系统中的金属部分。

增加干燥过滤器可以使制冷剂得到净化与干燥，安装干燥过滤器可以有效避免回收的制冷剂含有的水分和杂质，制冷剂经干燥过滤处理后可以二次利用，干燥过滤器应该选择超细密过滤器，过滤面积大，可以增加失效时间，在回收制冷剂的同时，也对制冷剂进行了净化，提高制冷剂回收的纯度，为制冷剂的二次回收利用提供了保证。

4 优化后的压缩机工艺管制冷剂回收装置

4.1 工作过程

优化后的制冷剂回收装置如图2所示，刺破顶针阀安装在制冷剂回收装置与压缩机的工艺口之间，刺破顶针阀的安装可以有效减少制冷剂的泄漏。其中高效水冷凝器安装在油分离器后，可以有效降低制冷剂进入钢瓶的压力，同时也降低了温度，干燥过滤器安装在复合修理阀和油分离器之间，可以对回收的制冷剂进行净化和干燥。制冷剂回收装置主要由复合修理阀、干燥过滤器、油分离器、冷凝器、真空泵、制冷剂回收钢瓶、磅秤组成，工作前，将各个元件依次通过组合铜接头连接，管路用制冷高压尼龙软管进行连接。尼龙软管应采用纯聚胺脂高透明高压管(配有组合铜接头)，组合铜接头为公制带顶针高压专用组合铜接头，根据需要可自行选择高压管长度。组合铜接头与高压管的管子可随意组合，大接头直径19 mm、壁厚耐用5 mm。尼龙管与组合接头连接过程如下：用6 mm的张头或十字螺丝刀把尼龙软管管口胀开，套入组合接头拧紧螺丝，可与匹配的组合铜接头进行连接[5]。

图2 制冷剂回收装置示意图

把制冷剂净化与回收装置中的截止阀与压缩机的工艺口进行密封连接，启动真空泵，从压缩机工艺管开始，依次经过截止阀→复合修理阀→干燥过滤器→油分离器→截止阀→冷凝器→真空泵→制冷剂钢瓶。由于制冷系统的压力高，系统内的制冷剂就会泄出，制冷剂受到压缩机的推动和真空泵的吸气进入制冷剂的收集[6]。

4.2 优化后的制冷剂回收实例

优化后的制冷回收装置对型号为航天BCD-210KB的冰箱进行了制冷剂回收，该冰箱的制冷剂采用氟利昂HFC12制冷剂。在回收制冷剂前，维修工首先检查回收装置各管路的连接顺序和气密性，在压缩机工艺口的末端夹紧刺破顶针阀，回收装置的高压软管连至回收罐。启动真空泵和水冷冷凝器，观察复合修理阀压力表的读数，进行制冷剂回收。整个回收过程历时5 min，磅秤读数增加0.46 kg，原制冷充注量为0.5 kg，回收将近系统制冷量的93%，如果进一步回收剩余的制冷剂，停机等待约10 min后再次启动制冷剂净化收集装置，会将剩余制冷剂收集完毕，最后有0.1 kg的少量制冷剂残留系统中，基本达到制冷剂收集的目的。

5 回收装置的主要特点

（1）提高了制冷剂回收的安全性。用传统方法对制冷剂进行回收时，制冷剂回收容器内的压力偏高，尤其是在夏季温度较高时，危险性较大。采用水冷冷凝器可以降低制冷剂进入钢瓶的压力，使制冷剂回收容器外侧温度与大气温度几乎相同，采用高效的水冷冷凝器进行冷凝可完全避免压力升高的危险。

（2）减少了制冷剂的泄漏。刺破顶针阀的安装使制冷剂刺破的一瞬间就进行制冷剂的回收，降低了制冷剂泄漏的可能，同时，刺破顶针阀的安装可以大大提高压缩机工艺口与制冷剂回收装置之间的快速连接，使回收工作变得更加方便、快捷。干燥过滤器的安装不但提高了制冷剂的纯度，还可以及时吸收制冷剂中的水分，为制冷剂的二次利用提供了保证。

（3）多种用途。压缩机工艺管制冷剂回收装置除了满足一线制冷设备维修工能够快速地回收制冷剂之外，回收装置还充分考虑专业实训教学的需要，将压缩机工艺管回收技术应用于专业的技能实训，弥补了制冷压缩机实训教学的不足。同时，实验台的优化与开发还可以为开展压缩机的其它实景训练打下了基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到了关键作用。

6 结语

优化后的制冷剂回收装置提高了设备的安全性，增加了制冷剂的净化作用，同时减少了制冷剂的泄漏，以上功能集于一身，提升了制冷剂回收装置的可操作性，更加适合一线的制冷设备维修工操作和使用，在制冷维修行业具有广阔的应用前景。

[1]韩宝琦，李树林.制冷空调原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]俞炳丰，彭伯彦.CFCs制冷剂的回收与再利用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]王鑫，史琳，朱明善.制冷剂替代物安全性评价的现状和研究课题[J].暖通空调，2002，32（2）：38-42.

[4]丁国良，张春路.制冷空调装置仿真与优化[M].北京：科学出版社，2001.

[5]刘孝刚.制冷剂净化与回收装置的研制[J].辽宁工业大学学报，2013，2（10）：53-68.

[6]上海尚鸿制冷设备工程有限公司.CPSCR700单回收机操作手册[S].2005.

Optimization of Refrigerant Recovery Control in Compressor Process Pipe

LIU Xiao-gang
(School of Power Engineering,Bohai Shipbuilding Vocational College,Huludao 125000,China）

Aiming at the problems existing in the refrigerant recovery in compressor process pipe and the current using status of refrigerant,the refrigerant recovery device was optimized.The optimized design increased puncture valve,high efficient water-cooled condenser and a dry filter,which has avoided a sharp rising of temperature and pressure of refrigerant in recovery cylinder and the refrigerant leaking.The recovery device will have the purifying function with the installed dry filter,which has improved the purity of the refrigerant and provides a guarantee for the secondary application of refrigerant.

refrigerant recovery;pierce thimble valve;water-cooled condenser

TH45

B

1006-2971（2015）03-0038-04

刘孝刚（1978-），男，黑龙江海林人，硕士，讲师，工程师，热能与动力工程专业负责人。E-mail:bhcylxg@163.com

2014-11-28