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
----------------------------------------------------------------------
У схемі з теплообмінником вологість пари на виході з
випарника повинна бути підвищеною і може змінюватися лише
у вузьких межах (вправо від т. 6.), тому що теплове
навантаження теплообмінника обмежене і залежить від різниці
температур
43
tt
.
Для систем з теплообмінником
;)(2,1
3
NHдляZ
)22(3,1 RдляZ
.
2.2.4. Безнасосна охолоджувальна система із
самоциркуляцією холодоагенту (рис. 6).
Називають її також самопливною системою з
віддільником рідини.
31
Рис.6.Принципова схема безнасосної охолоджувальної
системи із самоциркуляцією холодоагенту.
Н
1
2
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.
--------------------------------------------------------------------------------------
[Описати роботу схеми.]
Циркуляція холодоагенту відбувається внаслідок різниці
густин рідини
)(
1
в опускному трубопроводі і парорідинної
суміші
)(
2
в охолоджувальному приладу і піднімальному
трубопроводі.
Так, для нижнього охолоджувального приладу рушійна
сила циркуляції (циркуляційний напір)
)(
21
gНP
ц
(1)
Циркуляційний напір витрачається на подолання
гідравлічних опорів в охолоджувальному приладі
)(
б
Р
,
зовнішніх трубопроводів подачі і відводу холодоагенту
)(
з
Р
,
а також на прискорення холодоагенту в циркуляційному
контурі
)(
пр
Р
. Останньої складової можна зневажити через її
невелику величину тобто
0
пр
Р
. Тоді
збц
РРР
(2)
Сумарні втрати напору можна визначити у відповідності з
формулою Вейсбаха-Дарсі
2
2
w
d
l
РР
M
вн
трзб
(3)
З цієї формули видно, що зі збільшенням теплового
навантаження гідравлічні опори зростають по квадратичній
залежності.
32
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
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
----------------------------------------------------------------------
Аналіз залежностей (1), (2) і (3) показує, що кратність
циркуляції холодоагенту в розглянутій системі спочатку
збільшується з ростом теплового навантаження Q. Максимальна
кратність циркуляції відповідає критичному тепловому
навантаженню
)(
кр
Q
, обумовленому з умови
Q
PP
Q
P
зб
ц
)(
)(
При теплових навантаженнях вище
кр
Q
кратність циркуляції
зменшується і досягає одиниці при максимальному тепловому
навантаженні
max
Q
.
Якщо теплове навантаження перевищує
max
Q
, то гідравлічні
опори перевищують циркуляційний напір, унаслідок чого
заповнення охолоджувального приладу рідким холодильним
агентом зменшується. Це приводить до погіршення теплопередачі
охолоджувального приладу, у результаті теплове навантаження його
знижується до величини
max
Q
. Таким чином, теплове навантаження
циркуляційного контуру обмежено величиною
max
Q
. Це варто
враховувати при проектуванні систем із самоциркуляцією
холодоагенту.
Для збільшення
max
Q
:
підвищують Н, наприклад, розташовуючи віддільник
33
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.
--------------------------------------------------------------------------------------
рідини на горищі будинку;
застосовують короткошлангові колекторні
охолоджувальні прилади;
збільшують діаметри труб охолоджувальних приладів і
трубопроводів;
установлюють мінімальну кількість арматури;
теплоізолюють трубопроводи, що подають, для
запобігання випарювання холодоагенту в них;
не допускають зворотних ухилів у трубопроводах подачі
і відводу холодоагенту;
паралельно включають охолоджувальні прилади, що
працюють від одного віддільника рідини, як показано на
(рис. 7.).
Такі схеми називають багатовипарювальними. Вони
мають додаткові особливості, які варто враховувати при
34
Рис. 7. Схема багатовипарювального циркуляційного
контуру
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
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
----------------------------------------------------------------------
експлуатації.
Якщо всі охолоджувальні прилади розташовані в одній
камері, але окремі вітки трубопроводів мають різний
гідравлічний опір, то для забезпечення розподілу холодоагенту
в межах камери прикривають відповідно рідинні вентилі віток,
що мають менший гідравлічний опір.
Якщо охолоджувальні прилади, підключені до одного
віддільника рідини, але розташовані в різних камерах, то
можуть виникнути утруднення при розподілі холодоагенту між
ними.
[Пояснити що відбудеться, якщо теплове навантаження
однієї з камер значно збільшаться].
Тому камери зі швидкозмінним тепловим навантаженням
бажано живити від самостійних віддільників рідини.
2.3. Вплив гідростатичного стовпа холодоагенту на
теплопередачу охолоджувальних приладів
Має місце у всіх охолоджувальних системах з нижньою
подачею холодоагенту. Розглянемо це явище на прикладі
системи із самоциркуляцією холодоагенту (рис.8).
35
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.
--------------------------------------------------------------------------------------
Звичайно теплове навантаження охолоджувального
приладу визначають з вираження
00
ttkFQ
k
Однак, при наявності стовпа рідини температурний напір по
висоті охолоджувального приладу змінюється. Допустимо, що
опускний трубопровід добре ізольований. Тоді температура
холодоагенту на вході в охолоджувальний прилад дорівнює
0
t
.
Однак, через вплив стовпа холодоагент знаходиться при
тиску
Hgpp
101
, тобто він надходить в охолоджувальний
прилад у переохолодженому стані. На ділянці
ab
рідина
рухається нагору і підігрівається доти, поки її температура
досягне температури насичення на відповідній ділянці по висоті
(крапка b). Надалі, піднімаючись по охолоджувальному приладу,
36
Рис. 9. Розподіл температур і тисків у циркуляційному
контурі
Н
1
e
d
t
a
c
P
1
Н
b
p
Н
0
t
k
t
)( pft
00
,tр
е
d
P
0
1
t
0
t
t
H
2
1
H
P
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
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
----------------------------------------------------------------------
холодильний агент кипить при перемінних температурах, що
знижуються, відповідно тискам на ділянці
bc
, однак
температури кипіння на цій ділянці вище
0
t
.
Дійсний температурний напір
)(
0
t
охолоджувального
приладу можна обчислити як
11
))(( ttdHHttt
a
c
k
Середня температура холодоагенту
1
t
може бути
визначена також графічно:
de
abcdeF
ttt
k
1
(див. заштриховану площу на графіку).
Як видно
t
завжди менше
)(
0
tt
k
.
Для обліку погіршення теплопередачі охолоджувального
приладу унаслідок впливу стовпа рідини вводять
температурний коефіцієнт
;
0
tt
t
t
1
t
Тоді дійсне теплове навантаження охолоджувального
приладу
t
QQ
0
Чим більше Н, нижче
0
t
тим менше
t
.
37
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.
--------------------------------------------------------------------------------------
Для фреонів
t
менше ніж для аміаку, тому що густина
фреонів вище. У деяких випадках (наприклад,
низькотемпературні установки, або велика Н) величина
t
може знижуватися до 0,3…0,4, що потрібно враховувати в
розрахунках.
2.4. Видалення снігової шуби з поверхонь
охолоджувальних приладів безпосереднього
випаровування.
Якщо температура зовнішньої поверхні охолоджувального
приладу нижче температури точки роси навколишнього
повітря, то на її поверхні випадає волога, а якщо, крім того, ця
температура нижче
C
0
0
, то випадає іній (снігова шуба), що
погіршує теплопередачу охолоджувального приладу.
Чим вище
k
t
і більше
ik
tt
тим інтенсивніше
осаджується іній.
Особливо помітно погіршує іній теплопередачу оребрених
х
2
рядних і пучкових батарей, а осадження інею на
повітроохолоджувачі може навіть порушити циркуляцію
повітря через нього.
Методи видалення інею з батарей:
утеплення батареї зовні застосовується при епізодичній
38
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
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
----------------------------------------------------------------------
нетривалій роботі холодильних камер, а також для дрібних
торгових камер, шаф, прилавків-вітрин;
механічне очищення (обмітання інею) – трудомістка
операція, застосовна іноді для низькотемпературних камер,
де утвориться пухкий іній;
відтавання інею ‘гарячими’ парами високого тиску
)8( атмp
, що відводять після масловіддільника. Це
основний спосіб;
Пари конденсуються в батареї, з якої попередньо
видаляють рідкий холодоагент. Теплота конденсації гарячих
парів витрачається на плавлення інею.
Послідовність операцій при проведенні відтавання
батарей розглянемо на прикладі багатовипарювальної схеми,
представленої на (рис. 9), де I, II і III – номера камер, у яких
розташовані батареї.
Будемо видаляти іній з поверхні батареї, розташованої в
камері II, користуючись позначеннями вентилів, приведеними
на рис. 9.
1. Перевіряємо рівень рідини в дренажному ресивері
(DP). Вільна ємність у ньому повинна бути достатньою для
прийому
рідкого холодоагенту з батарей, з поверхні яких видалятимуть
39
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.
--------------------------------------------------------------------------------------
іній. Якщо в DP багато рідині, то видавлюємо її в
охолоджувальну систему гарячою парою. Для цього закриваємо
вентилі 5, 6, 9 і відкриваємо 10, 7, 8. Після спорожнювання DP
закриваємо вентилі 7, 8 і відкриваємо 9 (після ЛР), потім
повільно відкриваємо вентиль 5.
2. Закриваємо вентилі 1, 2 відключаючи батарею камери II від
системи циркуляції.
3. Відкриваємо вентилі 3 і 6 на дренажному трубопроводі і
вентиль 4 на трубопроводі гарячої пари і зливаємо рідину з
батареї в DP.
4. Як тільки температура трубопроводу біля вентиля 3 почне
підвищуватися закриваємо цей вентиль. При цьому гаряча пара,
40
4 2
3
1
Р.П
1
2
3
4
5
6
7
ВН
Б
t
1
t
2
Т
Рис.9. Схема відтавання батарей від інею.
D.P.
Л.Р.
ВР
I
II
III
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
МВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10