Непосредственное охлаждение холодильным агентом

При непосредственном охлаждении воздуха камеры тепло от него при помощи воздухоохладителей и батарей передается непосредствен-но к холодильному агенту, осуществляющему в машине обратный круговой процесс.

Системы непосредственного охлаждения весьма разнообразны по своему устройству. Это объясняется различием свойств приме­няемых холодильных агентов и способов подачи жидкого агента в охлаждаю-щие батареи, разнообразием конструкций оборудова­ния, разным коли-чеством и расположением охлаждаемых объек­тов, работающих при одном или разных температурно-влажност­ных режимах.

Системы охлаждения включают испарительную часть холодиль­ной установки и узлы, относящиеся к машинному отделению.

Наибольшее различие применяемые системы непосредственного охлаждения имеют в испарительной части. В зависимости от спо­соба подачи холодильного агента к охлаждающим приборам раз­личают безнасосные системы с подачей жидкости под действием разности давлений конденсации и кипения и насосные системы, и которых для подачи жидкости используют насосы.

Безнасосные системы. Самой простой является прямоточная система непосредственного охлаждения, применяемая в малых

310 Системы машинного охлаждения

 

фреоновых машинах с автоматическим управлением (рис. 184). Испарители этих машин состоят из одной-двух небольших ребрис­тых батарей. Жидкий фреон подают в батарею сверху, а снизу непосредст-венно в компрессор отводят пар.

Терморегулирующий вентиль подает фреон в батареи в коли­честве, успевающем испариться. При выходе из охлаждающих батарей автоматически устанавливается небольшой перегрев пара. В случае излишней подачи жидкости перегрева пара нет. Тогда автоматически уменьшается подача, и в испарителе снова обра­зуется перегретый пар.

 

Рис. 184. Схема холодильной машины ФАК-0,7 с испарителем для охлаждения прилавка: 1 — электродвигатель; 2 — компрессор; 3 — конденсатор; 4 — теплообмен­ник; 5 — терморегулирующий вентиль; 6 — испаритель

 

При наличии перегрева интенсивность теплопередачи батарей сни-жается, так как уменьшается коэффициент теплоотдачи со сто­роны хла-дагента и температурный напор. Более интенсивно бата­реи работают при омывании всей внутренней поверхности жид­костью. Но это сопря-жено с влажным ходом компрессора, что неэкономично по другим при-чинам и опасно.

У современных фреоновых машин в большинстве случаев рабо­чий цикл идет с применением регенеративного теплообменника (см. рис. 18), что способствует значительному повышению их эко­номичности. Наиболее эффективно применение регенеративного теплообменника в машинах, работающих на фреоне-12. В маши­нах на аммиаке регенера-тивный теплообменник, как было отме­чено, выгоды не приносит.

Аммиачные установки непосредственного охлаждения имеют обыч-но большую холодопроизводительность и разветвленную систему охла-ждающих батарей. Прямоточная система в этих уста­новках непримени-ма из-за увеличения опасности влажного хода компрессора (при боль-шой емкости батарей и переменных тепло­вых нагрузках) и повышен-ного расхода труб (вследствие снижения интенсивности теплопередачи в батареях при работе с перегревом пара).

Непосредственное охлаждение холодильным агентом 311

 

В аммиачных установках большое распространение получила безнасосная система охлаждения с отделителем жидкости (рис. 185), питаемая от регулирующего вентиля под напором из конденсатора. При наличии отделителя жидкости можно улучшить питание бата­рей жидкостью, а вместе с тем избежать всасывания компрессором влажного или чрезмерно перегретого пара. Количество холодиль­ного

Рис. 185. Схема безнасосной системы непосредственного охлаждения с отдели­телем жидкости: 1— электродвигатель; 2 — компрессор; 3 — маслоотделитель; 4 — конденсатор; 5 — регулирующий вентиль; 6 — отделитель жидкости; 7 — батарея непосредст-венного испа­рения; 8 — холодильная камера; 9 — грязеуловитель; 10 — вентиль для выпуска воз­духа; 11 — вентиль для заполнения системы аммиаком; 12 — манометр; 13 — запорный вентиль; 14 — предохранительный клапан

 

 

агента, подаваемого в отделитель жидкости, должно соответствовать

тепловой нагрузке охлаждающих батарей. С изменением теплоприто-ков в камеру возникает необходимость соответственно увеличивать или уменьшать степень открывания регулирующего вентиля. Нельзя допус-кать переполнение отделителя жидкости, так как жидкость может проникнуть во всасывающий трубопровод, вызвать влажный ход комп-рессора и привести к гидравлическому удару.

В случае работы компрессора на одну камеру ручное регулиро­вание подачи жидкости в испарительную систему через жидкост­ной отдели-тель не вызывает особых затруднений.

Регулирование становится сложным при наличии нескольких охлаж-даемых помещений с переменными нагрузками, особенно, если они расположены на разных этажах (рис. 186). В этом случае отделитель жидкости располагают выше самой верхней батареи па 3—4 м. Для каждой батареи образуется свой контур циркуля­ции парожидкостной смеси. Батареи нижнего этажа находятся под большим напором, в них может поступить большее количество жидкости. Для равномерной подачи жидкости по этажам приме­няют регулировочные вентили, устанавливаемые на жидкостном распределительном коллекторе;

312 Системы машинного охлаждения

 

вентиль верхнего этажа открывают полностью, остальные — частично.

Перед каждой камерой в пре­делах одного и того же этажа устанавли-вают дополнительные вен­тили для регулирования подачи жидкости в батареи и отсоса пара. Степень открытия вентилей нередко приходится изменять вслед­ствие переменной тепловой нагрузки охлаждаемых объектов. Установить, насколько должны быть открыты вентили, можно было бы по перегреву пара при выходе из батарей. Но при ручном регулировании эта задача является трудной ввиду большого

 

Рис. 186. Схема безнасосной подачи жидкости через от­делитель в батареи, расположенные в разных этажах: 1—регулирующий вентиль; 2 —отделитель жидкости; 3— рас­- пределительный коллектор; 4 — батарея

 

количества охлаждаемых камер, их отдаленности от машинного отделе-ния и переменных тепловых нагрузок. Нормальное запол­нение батарей, как правило, не достигается. Одни из них получают излишне большое количество жидкости, а другие — недостаточное.

Заполнение охлаждающих батарей зависит от тепловой на­грузки. При небольшой нагрузке образующийся пар проходит в батареях через жид-кость непрерывной цепочкой в виде мелких пузырьков и батареи почти полностью заполнены жидкостью. Если тепловая нагрузка на батареи возрастает (например, в моро­зилке под влиянием внесенных теплых грузов), то парообразова­ние в батарее усиливается и мелкие пузырьки пара сливаются в крупные, заполняющие все сечение трубы. Эти пузы-рьки пере­мещаются в направлении к отделителю жидкости, увлекая с собой образующийся излишек жидкости из батареи. Заполнение бата-реи уменьшается.

Если из батареи вытесняется много парожидкостной эмульсии, то может произойти переполнение отделителя; тогда парожидкост­ная

Непосредственное охлаждение холодильным агентом 313

 

смесь устремится во всасывающий трубопровод, вызывая влажный ход и гидравлические удары в компрессоре. Прекращение подачи первичной жидкости в отделитель (через регулирующий вентиль на основном жидкостном трубопроводе), а также приме­нение регуляторов уровня на отделителе не предохраняют систему от переполнения вторичной жидкостью, выбрасываемой в отдели­тель из батарей в случае резко меняющейся тепловой нагрузки (или резкого понижения давления в испарительной системе при включении в работу дополнительных компрессоров).

 

Рис. 187. Схема оттаивания инея с наружной поверхности батарей с применением дренажного ресивера: 1 — компрессор; 2— маслоотделитель; 3—конденсатор; 4 — линей- ­ный ресивер; 5—регулирующий вентиль; 6—отделитель жидкости; 7 — батарея; 8 — дренажный ресивер; 9—вентиль для заполнения системы аммиаком

 

Для уменьшения опасности гидравлических ударов применяют пере-ливные трубопроводы, по которым избыточная жидкость из отделителя отводится в дренажные ресиверы.

Особые меры предосторожности необходимо соблюдать при оттаива-нии инея с поверхности охлаждающих батарей. Перед от­таиванием жидкость из обогреваемых батарей сливают в дренаж­ный ресивер, батареи отключают от остальной части испаритель­ной системы (рис. 187). Затем направляют в батареи пар высокого давления, отбираемый после маслоотделителя. Пар конденсируется при р = 0,4-0,6 (~4-6), выделяя тепло, за счет которого иней тает на поверхнос-ти батарей. Жидкий хладагент, образующийся в батарее, и разжижен-ное масло отводят в дре­нажный ресивер. Емкость ресивера должна

314 Системы машинного охлаждения

 

быть не меньше ем­кости самой большой батареи или группы одновременно обогревае­мых батарей. В некоторых случаях отсутствуют дренажные реси­веры; тогда жидкость перепускают в другие батареи.

В системах непосредственного охлаждения с отделителем жидкости необходимо учитывать вредное влияние гидростати­ческого давления столба жидкости на теплопередачу в батареях. Чем больше высота столба, под действием которого питаются батареи, тем выше темпе-ратура кипения в нижних слоях жид­кости. Влияние столба жидкости более значительно при низких температурах кипения (табл. 25).

 

Регулировочные вентили для равномерного распределения жидкости по этажам позволяют уменьшить вредное влияние гид­ростатического давления благодаря частичному дросселированию жидкости. Гидроста-тическое давление жидкости в самих бата­реях должно быть невелико.

Сложность регулирования равномерной подачи жидкого ам­миака в батареи, опасность переполнения системы и возникно­вения гидравли-ческих ударов в компрессорах, отрицательное влияние гидростатичес-кого давления столба жидкости на работу батарей (особенно при низ-ких температурах кипения) — сущест­венные недостатки безнасосных систем непосредственного охлаж­дения с отделителем жидкости. Кроме того, эти системы обла­дают большой аммиакоемкостью, особенно при использовании гладкотрубных батарей, что приводит к повышенному расходу аммиака, увеличивает опасность системы в эксплуатации и за­трудняет автоматическое регулирование режима работы.

Насосные аммиачные системы. В насосных системах, получаю­щих широкое применение в крупных и средних холодильниках, для подачи жидкости в батареи используют аммиачные насосы (рис. 188). Насос питается через циркуляционный ресивер или отделитель жидкости. Последний располагают в машинном отде­лении на высоте 1 — 1,5 м

Непосредственное охлаждение холодильным агентом 315

 

выше, чем уровень расположения на­соса. Подпор жидкости на всасывающей стороне обеспечивает надежную работу насоса. Перед аммиачным насосом устанавли­вают пароотделитель — сосуд, соединенный с паровым простран­ством отделителя жидкости. Через него отводят пар, образую­щийся в питательном трубопроводе.

Циркуляция жидкости в батареях насосных систем совер­шается более интенсивно, чем в безнасосных системах, так как производительность

 

Рис. 188. Схема подачи насосом жидкого аммиака в батареи непо­средственного охлаждения: 1 — отделитель жидкости; 2 — насос для аммиака; 3 —жидкостной распре­делительный коллектор; 4 — батарея непосредственного охлаждения; 5 — пароотводчик; 6 —поплавковый регулирующий вентиль; 7 — дистанционный указатель уровня; 8 — коллектор для отвода парожидкостной смеси из батарей к отделителю; 9 — всасывающий трубопровод к компрессору; 10 —трубопровод подачи жидкости к отделителю от регулирующей станции

 

насоса приблизительно в 3—5 раз превышает количество испаряющей-ся жидкости. Интенсивная циркуляция жидкости улучшает теплопере-дачу в батареях, уменьшает загряз­ненность внутренней поверхности маслом.

Влияние гидростатического давления столба жидкости на тем­пературу кипения хладагента в батареях насосных систем зависит только от кон-струкции охлаждающих батарей.

Расположение отделителя жидкости в машинном отделении и непос-редственной близости от компрессоров позволяет упро­стить обслужи-вание установки, уменьшить длину магистральных трубопроводов.

Насосная система распределения жидкого аммиака в батареи в сравне-нии с безнасосной более удобна. Однако при отсутствии автоматичес-ких регулирующих устройств ей также свойственны существенные недостатки. Неавтоматизированная насосная система не гарантирует безопасность работы холодильной установки; возможность гидравли-ческих ударов уменьшается, но полностью не устраняется.

316 Системы машинного охлаждения

 

Сохраняется, до некоторой степени, сложность распределения аммиака в батареи.

Основным условием дальнейшего улучшения систем непосредствен-ного охлаждения является автоматизация их работы и при­менение охлаждающих батарей, свободных от влияния гидроста­тического давления.

Узлы холодильных систем, относящихся к машинному отде­лению (главным образом узлы присоединения компрессоров, кон­денсаторов и регулирующих станций к холодильной системе), составляются в зави-симости от числа температур кипения холо­дильного агента, типа комп-рессоров (одно- или двухступенчатых) и числа единиц установленного оборудования.