Мнацаканов Г.К. Холодильна техніка і технология. Навчальний посібник. Частина 1
Подождите немного. Документ загружается.
Х О Л О Д И Л Ь Н А Т Е Х Н І К А І Т Е Х Н О Л О Г І Я
частина 1
----------------------------------------------------------------------
1.1. безнасосні;
1.1.1. прямоточні;
1.1.2. з самоциркуляцією;
1.2. насосні;
1.2.1. непрямоточні (застарілі);
1.2.2. прямоточні з верхньою подачею холодильного
агента;
1.2.3. прямоточні з нижньою подачею холодильного
агента;
2. системи з проміжними холодоносіями;
2.1. відкриті (холодоносій контактує з повітрям);
2.2. закриті (немає контакту холодоносія з повітрям);
3. системи з використанням холодоагенту як холодоносія (у
холодильних установках спеціального призначення).
Класифікація систем відведення теплоти від споживачів
холоду:
1. батарейні (вільна конвекція);
2. повітряні (штучна циркуляція повітря);
3. поза камерного відведення зовнішніх теплоприпливів;
4. контактного теплообміну;
5. променистого теплообміну;
21
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
9
8
7
10
6
5
3
4
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
М Н А Ц А К А Н О В Г. К.
--------------------------------------------------------------------------------------
6. криогенними рідинами;
7. змішані (комбінації 1...6).
[Привести приклади на 1...7].
При цьому холодильні установки (не охолоджувальні системи!)
можуть бути:
безупинної генерації холоду;
акумуляційні (з використанням льоду, розсолів, рідкого N
2
,
твердого CO
2
і ін.), а машинні відділення можуть бути:
с централізованим розташуванням устаткування, зв'язаного
єдиною схемою;
с децентралізованими холодильними машинами.
Це показує наскільки різноманітними можуть бути схеми
холодильних установок.
2.2. Безнасосні охолоджувальні системи
безпосереднього випаровування холодоагенту
У безнасосних системах холодоагент подається в
охолоджувальні прилади під дією:
різниці тисків (Р
к
- Р
о
) чи (Р
пр
- Р
о
) – це прямоточні
охолоджувальні системи;
різниці густини холодоагенту – це системи із
самоциркуляцією, які називаються також самопливними
22
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
9
8
7
10
6
5
3
4
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Х О Л О Д И Л Ь Н А Т Е Х Н І К А І Т Е Х Н О Л О Г І Я
частина 1
----------------------------------------------------------------------
охолоджувальними системами.
2.2.1. Прямоточна охолоджувальна система з віддільником
рідини (рис.2).
[Пояснити роботу схеми.]
На схемі показана тільки та арматура, що необхідна для
опису її роботи. Власне охолоджувальна система – це частина
схеми вище штрихової лінії; нижче лінії розташоване
устаткування машинного відділення.
[Пояснити, чому кожен охолоджувальний прилад має
самостійне живлення холодоагентом].
Якщо теплове навантаження охолоджувального приладу
дорівнює Q
0
, то масова кількість холодоагенту який
випаровується
r
Q
G
0
,
де r – схована теплота випаровування, що залежить від
температури випаровування t
0e
, тобто r = f(t
0
).
Причому теплове навантаження охолоджувального
приладу залежить від часу і закон цей заздалегідь не відомий.
[Перелічити від чього Q
0
залежить]
23
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
9
8
7
10
6
5
3
4
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
М Н А Ц А К А Н О В Г. К.
--------------------------------------------------------------------------------------
Крім того, якщо врахувати, що охолоджувальних приладів
може бути велика кількість, величини їхніх площ
теплопередавальної поверхні F різні, розташовані вони на
різних відстанях від машинного відділення, а в кожнім з них
теплове навантаження змінюється в часі за своїм законом, то
стає дуже важко правильно розподіляти холодоагент між ними,
24
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
9
8
7
10
6
5
3
4
2
1
Рис.2. Принципова схема прямоточної охолоджувальної
системи з віддільником рідини
1 — компресор, 2 — масловіддільник, 3 — конденсатор,
4 — лінійний ресивер, 5 — розподільний колектор, 6,7 —
запірні вентилі, 8 — регулюючий вентиль, 9 — віддільник
рідини,10 — охолоджувальний прилад.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Х О Л О Д И Л Ь Н А Т Е Х Н І К А І Т Е Х Н О Л О Г І Я
частина 1
----------------------------------------------------------------------
тому що загальна кількість рідкого холодоагенту після
конденсатора обмежена
k
k
k
r
Q
G
Тому якщо в одні охолоджувальні прилади буде
подаватися надлишкова кількість холодоагенту, то в інших його
буде недостатньо для відведення теплоприпливів. Інтенсивна
робота охолоджувальних приладів 10 (рис.2) забезпечується
при їхньому заповненні рідким холодоагентом на 7080 %, але
це приводить до вологого ходу компресора. Тому на
усмоктувальному магістральному трубопроводі необхідний
віддільник рідини 9, з якого періодично перепускають рідкий
холодоагент у розподільний колектор 5. При цьому закривають
вентиль 6, а потім відкривають вентиль7.
У цей час підвищується рівень рідини в лінійному
ресивері 4. Тому системі потрібен резерв холодоагенту, що
знаходиться в апаратах 4 і 9.
У залежності від стану холодоагенту, який надходить на
усмоктування в компресор, процеси стискування можуть
проходити по-різному (див. рис. 3).
25
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
М Н А Ц А К А Н О В Г. К.
--------------------------------------------------------------------------------------
[Пояснити, що таке гідравлічний удар і вологий хід
компресора]
Практично, через нерівноважності процесів в сучасних
швидкохідних компресорах, гідравлічний удар може бути і при
1
–
2
.
Недоліки схеми:
26
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
Рис.3. Можливі процеси стиску в циклі одноступінчастої
холодильної машини
1 – 2 — нормальний стиск. Крайній випадок – т.1
сполучається з т.0.
– — підвищений перегрів на усмоктуванні (при недостатній
подачі холодоагенту) приводить до росту температури
нагнітання і додатковій роботі циклу (заштрихована площа)
– — теоретичний вологий хід;
– — теоретичний гідравлічний удар.
1
Т
k
Т
kaм
Т
0
S
5
4
2
1
2
0
3
Т
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Х О Л О Д И Л Ь Н А Т Е Х Н І К А І Т Е Х Н О Л О Г І Я
частина 1
----------------------------------------------------------------------
труднощі регулювання розподілу холодоагенту між
споживачами холоду, особливо в умовах нестаціонарних
режимів;
недостатня безпека експлуатації; небезпека гідравлічних
ударів при викиді «вторинної» рідини;
[пояснити фізичну суть процесів]
велика витрата труб і арматури;
незначна циркуляція холодоагенту в охолоджувальних
приладах, замаслювання системи;
трудомісткість обслуговування системи.
Схема (рис.2) знаходить застосування в невеликих по
холодовидатності установках з декількома споживачами
холоду, що працюють із тепловими навантаженнями, які плавно
змінюються в часі, а також для живлення кожухотрубних
випарників.
2.2.2. Прямоточна охолоджувальна система з
теплообмінником (рис.4)
[Описати роботу схеми і її регулювання].
Теплообмінник рекуперативний, процес передачі теплоти
в ньому – регенеративний. Апарат виконує також функції
27
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
М Н А Ц А К А Н О В Г. К.
--------------------------------------------------------------------------------------
віддільника рідини.
У теплообміннику відбувається глибоке переохолодження
рідини, майже до
0
t
. Тому полегшується розподіл холодоагенту
між споживачами холоду.
Можна встановлювати один регулюючий вентиль на
декілька споживачів, що працюють приблизно в однакових
режимах, тому що зниження температури рідини перед
регвентилем зменшує виділення пари при дроселюванні, що
значно полегшує розподіл холодоагенту, особливо в
низькотемпературних багатовипарювальних системах.
Крім того полегшується розподіл холодоагенту для
холодильних установок, що мають проміжні посудини без
змійовиків, тому що різниця тисків
0
PP
np
часто недостатня
для подачі рідкого холодоагенту на верхні поверхи або до
28
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
Рис.4.Принципова схема прямоточної охолоджувальної
системи з теплообмінником
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Х О Л О Д И Л Ь Н А Т Е Х Н І К А І Т Е Х Н О Л О Г І Я
частина 1
----------------------------------------------------------------------
далеких споживачів холоду в прямоточних схемах.
Зіставимо цикли холодильних машин, що працюють по
звичайних прямоточних схемах (рис. 5a) з розглянутою
системою (рис. 5b).
Зіставлення циклів показує, що енергетичних переваг
охолоджувальна система з теплообмінником не має (для
аміачних установок) тому що теплообмін регенеративний.
[Дати пояснення всіх процесів]
Переваги — практичні, експлуатаційні:
простота експлуатації;
легка автоматизація (підтримка рівня рідини в
29
а)
b)
Рис.5. Цикли холодильних машин із прямоточними
охолоджувальними системами.
Т
S
1
2
3
4
Т
3
4
5
0
5
0
7
6
1
2
S
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
М Н А Ц А К А Н О В Г. К.
--------------------------------------------------------------------------------------
теплообміннику);
більш надійний розподіл холодоагенту між споживачами
холоду;
більш надійна робота компресорів.
Застосування: аміачні і фреонові установки з невеликою
кількістю споживачів холоду.
2.2.3. Кратність циркуляції холодильного агента
У стаціонарному режимі роботи в охолоджувальні
прилади досить подавати стільки рідини, скільки її
випаровується. Однак, якщо споживачів холоду декілька, а
теплові навантаження їх змінюються, то для забезпечення
надійності розподілу в них подають більше рідини ніж
випаровується.
Кратність циркуляції холодоагенту (Z) – це відношення
масової кількості рідкого холодоагенту
р
G
, подаваного в
охолоджувальні прилади, до кількості пари
п
G
, що
утворюється в них в одиницю часу.
п
р
G
G
Z
У прямоточній схемі Z незначно вище одиниці.
У схемі з теплообмінником
65
05
Z
(див. рис. 5 b)
30
a
c
b
е
d
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
ВР
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10