Тепловой расчёт поверхностного воздухоохладителя.

 

Особенностью расчёта сухого воздухоохладителя является значительная разница (в 100 и более раз) коэффициентов теплоотдачи от кипящего холодильного агента и коэффициента теплоотдачи.

Поэтому при отношении , считать не имеет

На интенсивность теплообмена влияет осаждения влаги на поверхности воздухоохладителя. При положительных температурах образуется конденсат, при отрицательных иней.

При расчёте сухого воздухоохладителя строиться процесс охлаждения воздуха в h-d влажного воздуха

 

,

,

Средняя относительная влажность воздуха в холодильной камере задаётся

,

,

,

Если процесс охлаждения 1-2 продолжить до пересечения с линией , то получим точку, характеризующую состояние наружной поверхности воздухоохладителя.

По известной формуле, в зависимости от конкретных условий рассчитывается конвективный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха .

Влияние влаги оценивается коэффициентом влаговыпадения

,

где с — коэффициент зависящий от температуры.

,

Как правило коэффициент теплоотдачи от воздуха приводится к внутренней, неоребрённой поверхности

.

Плотность теплового потока со стороны воздуха:

.

Площадь внутренней теплопередающей поверхности:

.

 

Вспомогательные аппараты холодильных машин.

К вспомогательным аппаратам относят: регенеративный теплообменник, промежуточный сосуд, переохладитесь, отделитель жидкости, маслоотделитель, маслосборник, ресиверы, воздухоохладитель.

 

Регенеративный теплообменник.

Регенеративный теплообменник предназначен для перегрева пара холодильного агента после испарителя за счёт охлаждения жидкости перед дросселированием. За счёт внутреннего теплообмена температура всасываемого пара увеличивается, что приводит к увеличению потребляемой мощности, а также к увеличению удельной холодопроизводительности цикла. Таким образом для многих холодильных агентов холодильный коэффициент с введением регенеративного теплообменника практически не изменяется (для R12 — повышается на 2%, для R22 — повышается на 1%, для R717 — не изменится). С экономической точки зрения регенеративный теплообменник не выгоден так как увеличивается количество холодильного агента, повышаются массогабаритные показатели и возрастает стоимость холодильной машины. Однако для малых хладоновых холодильных машин применение регенеративного теплообменника обязательно. В них происходит выпаривание (вскипание) холодильного агента из масло - хладонового раствора, который выходит из испарителя.

По конструкции регенеративные теплообменники бывают:

· «Труба в трубе»,

· кожухозмеевиковые,

· кожухотрубные.

Преимущества регенеративного теплообменника типа «труба в трубе»:

1. Низкая стоимость,

2. Простота конструкции.

Недостаток регенеративного теплообменника типа «труба в трубе»:

1. Малая интенсивность теплообмена.

Преимущества регенеративного теплообменника змеевикового типа:

· Интенсивность теплообмена значительно выше.

Недостаток регенеративного теплообменника змеевикового типа:

· Более сложная конструкция,

· Более высокая стоимость.

Кожухотрубные регенеративные теплообменники представляют собой небольшой аппарат с корпусом, трубами, решеткой, крышками и т.д. В таком аппарате высокая интенсивность теплообмена, однако он сложнее по конструкции и имеет высокую стоимость.

 

Промежуточные сосуды.

Промежуточные сосуды применяются в двух- и многоступенчатых холодильных машинах. Он выполняет несколько функций.

Основное назначение:

1. охлаждение пара перед компрессором более высокого давления.

2. отделение жидкого холодильного агента от всасываемого пара в ступень более высокого давления.

3. в аммиачных холодильных машинах в промежуточном сосуде отделяется масло от аммиака.

По конструкции промежуточный сосуд бывает змеевикового и беззмеевикого типа. В змеевековых ПС происходит охлаждение жидкого холодильного агента перед дросселированием.

Преимуществом беззмеевикового ПС является более высокая удельная холодопроизводительность цикла.

Недостатком является большая концентрация масла в холодильном агенте поступающем в испаритель.

Преимущество змеевиковых это — меньшая концентрация масла в холодильном агенте поступающем в испаритель.

Недостатком змеевиковых — более низкая удельная холодопроизводительность цикла.

 

Переохладитель

Переохладители делятся на переохладители для охлаждения жидкости и для охлаждения пара.

Перохладители для охлаждения жидкости предназначен для понижения температуры жидкого холодильного агента перед дросселированием. Такие переохладители применяются в крупных холодильных аммиачных холодильных установках. По конструкции они представляют собой многосекционный аппарат типа «труба в трубе». Секции расположены друг под другом и крепятся к стене. По внутренней трубе циркулирует холодная вода, в межтрубном пространстве проходит жидкий холодильный агент. Для охлаждения используется артезианская вода или водопроводная. В настоящее время переохладители для охлаждения жидкости экономически не выгодны из-за высокой стоимости охлаждающей воды. В современных холодильных установках охлаждение жидкого холодильного агента осуществляется за счет увеличения теплопередающей поверхности конденсатора.

Переохладители для охлаждения пара применяются в двухступенчатых холодильных машинах. Для предварительного охлаждения пара перед промежуточным сосудом. Они могут быть с водяным и воздушным охлаждением. Как правило охлаждающей средой является охлаждающая среда конденсатора. Водяные переохладители — кожухотрубные. Воздушные переохладители с принудительной циркуляцией воздуха — по конструкции аналогичны воздушным конденсаторам.

 

Отделитель жидкости

Предназначен для отделения жидкого холодильного агента от всасываемого пара. Их установка исключает «влажный» ход компрессора и гидравлический удар.

По конструкции отделитель жидкости представляет собой цилиндрический сосуд, отделение жидкости происходит за счёт резкого изменения скорости и направления потока. Скорость потока в отделителях жидкости должна быть ниже скорости витания капли. Скорость витания капли зависит от температуры, вида холодильного агента, давления и др. параметров. В аммиачных отделителях жидкости скорость не должна превышать 0,5 м/с.

 

Маслоотделители

 

Маслоотделители предназначены для отделения масла от холодильного агента. Они бывают паровые и жидкостные.

Паровые маслоотделители устанавливаются после компрессора перед конденсатором. По конструкции и принципу действия паровые маслоотделители делятся:

1. инерционные,

2. циклонные,

3. барботажные,

4. сетчатые,

5. комбенированные.

В инерционном маслоотделителе капли масла отделяются за счёт резкого изменения скорости и направления потока. Скорость потока в них должна быть не более 0,5 м/с.

Преимуществом таких маслоотделителей является простота конструкции и низкая стоимость.

Недостатком является малая эффективность маслоотделения (40 - 60%) и невозможность отделения парообразного масла.

В циклонных маслоотделителях установлена спиральная пластина. Парообразный поток поступает на спиральную пластину и закручивается, при этом возникают центробежные силы инерции. Под действием центробежных сил капли масла отбрасываются к внутренней поверхности маслоотделителя, а затем стекают вниз.

Преимуществом является более высокая эффективность маслоотделения (60 - 80%).

Недостатки циклонных маслоотделителей:

1. более высокая стоимость,

2. сложность конструкции,

3. невозможность отделения парообразного масла.

В барботажных маслоотделителях постоянно поддерживается уровень жидкого холодильного агента. Жидкий холодильный агент подаётся из конденсатора через поплавковый регулятор уровня. Горячий пар холодильного агента поступает через заглубленный трубопровод под слой жидкого холодильного агента. Так как температура конденсации пара масла выше температуры конденсации холодильного агента, то при барботировании парообразное масло охлаждается и конденсируется.

Преимуществом является высокая эффективность маслоотделения (80-95%).

Недостатки:

1. трудность поддержания уровня жидкого холодильного агента,

2. необходимость установки маслоотделителя ниже конденсатора на 1,5 – 3 метра.

Комбинированные маслоотделители представляют комбинацию инерционного, сетчатого, циклонного маслоотделителей. Эффективность таких маслоотделителей достигает 99,5%. Недостатком является сложность конструкции, высокая стоимость и гидравлические потери.

 

Маслосборник

Маслосборник предназначен для сбора масла из маслоотделителя и маслосборников всех теплообменных аппаратов. По конструкции маслосборник представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд. Он обязательно должен быть соединен трубопроводом с линией низкого давления. Это необходимо для выпаривания холодильного агента из маслосборника. В аммиачных холодильных установках маслосборник устанавливается на улице, за пределами машинного отделения.

 

Ресиверы

Линейный ресивер

Линейный ресивер выполняет следующие функции:

1. освобождение теплопередающей поверхности конденсатора от жидкого холодильного агента.

2. обеспечение бесперебойной работы при различных тепловых нагрузках.

3. создание гидравлического затвора препятствующего проникновению пара к дроссельному устройству.

4. исполняет роль маслоотделителя.

По конструкции линейный ресивер может быть горизонтальным и вертикальным.

Преимуществом горизонтальных линейных ресиверов является более высокий уровень заполнения: до 80%.

Недостаток горизонтальных линейных ресиверов: большая занимаемая площадь.

Преимуществом вертикальных линейных ресиверов это - малая занимаемая площадь.

Недостаток вертикальных линейных ресиверов это — меньший уровень заполнения холодильным агентом: до 70%.

 

Дренажный ресивер

 

1 – патрубок выхода пара к компрессору; 2 — люк-лаз; 3 — патрубок входа жидкости от регулирующего вентиля; 4 — патрубок входа парожидкостной смеси от камерных приборов; 5 — патрубок входа пара от компрессоров (для компаундных схем); 6 — патрубки для присоединения уравнительной колонки; 7 — штуцер для присоединения предохранительного клапана; 8 — штуцеры для присоединения сигнализаторов уровня; 9 — штуцер для выпуска воздуха и подачи горячего пара; 10 — вентиляционный люк; 11 — патрубок для дренажа масла: 12 — патрубок для выхода жидкости к насосу; 13 — патрубок дренажа жидкости; 14 — штуцеры для присоединения указателя уровня; 15 — термометровая гильза; 16 — штуцер для присоединения манометра.

 

Предназначен для сбора жидкого холодильного агента из всех аппаратов и сосудов заполненных при работе жидким холодильным агентом. А также применяется на случай оттайки, ремонта, аварии, технической диагностики, испытания и т.д. По конструкции бывают горизонтальные и вертикальные. Преимущества и недостатки аналогичны как и у линейных ресиверов.

 

Защитный ресивер

Защитный ресивер предназначен для сбора жидкого холодильного агента из отделителей жидкости. Для бесперебойной работы холодильной установки должно быть не менее двух защитных ресиверов, работающих параллельно. По конструкции и расположению они бывают горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальные ресивера комплектуются отделителями жидкости.

Вертикальные ресивера работают без отделителя жидкости. Они выполняют роль как защитных ресиверов, так и отделителей жидкости.

Преимущества и недостатки аналогичны как и у линейных ресиверов.

 

Циркуляционные ресивера

Предназначен для сбора жидкого холодильного агента неиспарившегося в приборах охлаждения. Циркуляционные ресивера увеличивают кратность циркуляции холодильного агента. По конструкции бывают горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные ресивера комплектуются отделителями жидкости. Вертикальные ресивера работают без отделителя жидкости. Они выполняют роль как защитных ресиверов, так и отделителей жидкости.

Преимущества и недостатки аналогичны как и у линейных ресиверов.

 

Компаубные ресивера

Выполняют роль циркуляционного ресивера и промежуточного сосуда. По конструкции бывают только горизонтальные.