У випарнику відбувається процес переходу холодоагенту з рідкого фазового стану в газоподібний з одним і тим же тиском, тиск всередині випарника скрізь однакове. У процесі переходу речовини з рідкого в газоподібний (його википання) в випарнику - випарник поглинає тепло на відміну від конденсатора, який виділяє тепло в навколишнє середовище. таким чином за допомогою двох теплообмінників відбувається процес теплообміну між двома речовинами: охолоджуваних речовиною, яке знаходиться навколо випарника і зовнішнім повітрям, який знаходиться навколо конденсатора.

Схема руху рідкого фреону

Соленоїдний клапан - перекриває або відкриває подачу холодоагенту у випарник, завжди або повністю відкритий або повністю закритий (може й не бути в системі)

Терморегулюючий вентиль (ТРВ) - це точний прилад, Який регулює подачу холодоагенту у випарник в залежності від інтенсивності кипіння холодоагенту у випарнику. Він перешкоджає попаданню рідкого холодоагенту в компресор.

Рідкий фреон надходить на ТРВ, через мембрану в ТРВ відбувається дроселювання холодоагенту (фреон розпорошується) і починає кипіти через перепад тиску, поступово краплі перетворюються в газ, на всій ділянці трубопроводу випарника. Починаючи з дросселирующего пристрої ТРВ, тиск залишається постійним. Фреон продовжує кипіти і на певній ділянці випарника повністю перетворюється в газ і далі, проходячи по випарника газ, починає нагріватися повітрям, який знаходиться в камері.

Якщо, наприклад, температура кипіння фреону -10 ° С, температура в камері +2 ° С, фреон перетворившись в газ в випарнику починає нагріватися і на виході з випарника його температура повинна бути рівною -3, -4 ° С, таким чином Δt ( різниця між температурою кипіння холодоагенту і температурою газу на виході випарника) повинна бути \u003d 7-8, це режим нормальної роботи системи. При даній Δt ми будемо знати, що на виході з випарника НЕ \u200b\u200bбуде часток не викіпевшей фреону (їх не повинно бути), якщо кипіння буде відбуватися в трубі, то значить не вся потужність використовується для охолодження речовини. Труба теплоізолюється, щоб фреон не нагрівається до температури навколишнього середовища, тому що газом холодоагенту охолоджується статор компресора. Якщо все ж відбувається потрапляння рідкого фреону в трубу, то значить, доза подачі його в систему занадто велика, або випарник поставлений слабкий (короткий).

Якщо Δt менше 7, то випарник заливається фреоном, він не встигає википіти і система не працює належним чином, компресор також заливається рідким фреоном і виходить з ладу. У більшу сторону перегрів не так небезпечний, ніж перегрів в меншу сторону, при Δt ˃ 7 може відбутися перегрів статора компресора, але невеликий надлишок перегріву може ніяк не відчули компресором і при роботі він краще.

За допомогою вентиляторів, які знаходяться в повітроохолоджувачі, відбувається з'їм холоду з випарника. Якби цього не відбувалося, то трубки покривалися льодом і при цьому холодоагент досягав би температури свого насичення, при якій він перестає кипіти, і далі навіть незалежно від перепаду тиску в випарник б потрапляв фреон рідкий не випарується, заливаючи компресор.

Група компаній «МЕЛ» - оптовий постачальник систем кондиціонування Mitsubishi Heavy Industries.

www.сайт Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. У вас повинен бути включений JavaScript для перегляду.

Компресорно-конденсаторні блоки (ККБ) для охолодження вентиляції набувають все більшого поширення при проектуванні систем центрального охолодження будівель. Переваги їх очевидні:

По-перше, це ціна одного кВт холоду. У порівнянні з чиллерна системами охолодження припливного повітря за допомогою ККБ не містить проміжного холодоносія, тобто води або незамерзаючих розчинів, тому обходиться дешевше.

По-друге, зручність регулювання. Один компресорно конденсаторний агрегат працює на одну припливну установку, тому логіка управління єдина і реалізується за допомогою стандартних контролерів управління припливних установок.

По-третє, простота монтажу ККБ для охолодження системи вентиляції. Не потрібно додаткових повітроводів, вентиляторів і т.д. Вбудовується тільки теплообмінник випарника і все. Навіть додаткова ізоляція припливних повітропроводів часто не потрібно.

Мал. 1. ККБ LENNOX і схема його підключення до припливної установки.

На тлі таких чудових переваг на практиці стикаємося з безліччю прикладів кондиціонування системи вентиляції, в яких ККБ або взагалі не працюють, або в процесі роботи дуже швидко виходять з ладу. Аналіз цих фактів показує, що часто причина в неправильному підборі ККБ і випарника для охолодження припливного повітря. Тому розглянемо стандартну методику підбору компресорно конденсаторних агрегатів і постараємося показати помилки, які допускаються при цьому.

НЕПРАВИЛЬНА, але найбільш часто зустрічається, методика підбору ККБ і випарника для прямоточних припливних установок

1. В якості вихідних даних нам необхідно знати витрата повітря припливної установки. Задамо для прикладу 4500 м3 / год.
2. Припливна установка прямоточная, тобто без рециркуляції, працює на 100% зовнішньому повітрі.
3. Визначимо район будівництва - наприклад Москва. Розрахункові параметри зовнішнього повітря для Москви + 28С і 45% вологість. Ці параметри приймаємо за початкові параметри повітря на вході у випарник припливної системи. Іноді параметри повітря приймають «із запасом» і задають + 30С або навіть + 32С.
4. Задамо необхідні параметри повітря на виході з припливної системи, тобто на вході в приміщення. Часто ці параметри задають на 5-10С нижче, ніж необхідна температура припливного повітря в приміщенні. Наприклад, + 15С або навіть + 10С. Ми зупинимося на середньому значенні + 13С.
5. далі з допомогою i-d діаграми (рис. 2) будуємо процес охолодження повітря в системі охолодження вентиляції. Визначаємо необхідний витрата холоду в заданих умовах. У нашому варіанті необхідну витрату холоду 33,4 кВт.
6. Підбираємо ККБ по необхідному витраті холоду 33,4 кВт. Є в лінійці ККБ найближча велика і найближча менша модель. Наприклад, для виробника LENNOX це моделі: TSA090 / 380-3 на 28 кВт холоду і TSA120 / 380-3 на 35,3 кВт холоду.

Приймаємо модель з запасом на 35,3 кВт, тобто TSA120 / 380-3.

А тепер ми розповімо, що буде відбуватися на об'єкті, при спільній роботі припливної установки і підібраного нами ККБ за вищеописаною методикою.

Проблема перша - завищена продуктивність ККБ.

Кондиціонер вентиляції підібраний на параметри зовнішнього повітря + 28С і 45% вологість. Але замовник планує його експлуатувати не тільки коли на вулиці +28, в приміщеннях часто вже жарко за рахунок внутрішніх теплонадлишків починаючи з + 15С на вулиці. Тому на контролері встановлюється температура припливного повітря в кращому випадку + 20С, а в гіршому ще нижче. ККБ видає або 100% продуктивності, або 0% (за рідкісними винятками плавного регулювання при використання зовнішніх блоків VRF у вигляді ККБ). ККБ при зниженні температури зовнішнього (забірного) повітря свою продуктивність не зменшує (а фактично навіть трохи збільшує за рахунок більшого переохолодження в конденсаторі). Тому при зниженні температури повітря на вході у випарник ККБ буде прагнути видавати і меншу температуру повітря на виході з випарника. При наших даних за розрахунками виходить температура повітря на виході + 3С. Але цього бути не може, тому що температура кипіння фреону в випарнику + 5С.

Отже, зниження температури повітря на вході у випарник до + 22С і нижче, в нашому випадку призводить до завищеної продуктивності ККБ. Далі відбувається недокіпаніе фреону в випарнику, повернення рідкого холодоагенту на всмоктування компресора і, як наслідок, вихід з ладу компресора через механічного пошкодження.

Але на цьому наші проблеми, як не дивно, не закінчуються.

Проблема друга - заниження випарника.

Давайте уважно подивимося на підбір випарника. При підборі припливної установки задаються конкретні параметри роботи випарника. У нашому випадку це температура повітря на вході + 28С і вологість 45% і на виході + 13С. Значить? випарник підбирається САМЕ на ці параметри. Але що буде відбуватися, коли температура повітря на вході у випарник буде, наприклад не + 28С, а + 25С? Відповісти досить просто, якщо подивитися на формулу теплопередачі будь-яких поверхонь: Q \u003d k * F * (Tв-Tф). k * F - коефіцієнт теплопередачі і площа теплообміну не зміняться, ці величини постійні. Тф - температура кипіння фреону не зміниться, тому що вона також підтримується постійної + 5С (в нормальному режимі роботи). А ось Тв - середня температура повітря стала менше на три градуси. Отже, і кількість переданого тепла стане менше пропорційно температурному перепаду. Але ККБ «про це не знає» і продовжує видавати покладені 100% продуктивності. Рідкий фреон знову повертається на всмоктування компресора і призводить до вищеописаних проблем. Тобто розрахункова температура випарника є МІНІМАЛЬНОЇ робочою температурою ККБ.

Тут можна заперечити - «А як же робота он-офф спліт систем?» розрахункова температура в сплітах + 27С в приміщенні, а фактично вони можуть працювати до + 18С. Справа в тому, що в спліт системах площа поверхні випарника підбирається з дуже великим запасом, як мінімум 30%, як раз для компенсації зниження теплопередачі при зниженні температури в приміщенні або зниженні швидкості вентилятора внутрішнього блоку. Ну і нарешті,

Проблема третя - підбір ККБ «із запасом» ...

Запас по продуктивності при підборі ККБ вкрай шкідливий, тому що запас - це рідкий фреон на всмоктуванні компресора. І в фіналі маємо заклинений компресор. В цілому максимальна продуктивність випарника повинна бути завжди більше, ніж продуктивність компресора.

Постараємося відповісти на питання - а як же правильно підбирати ККБ для припливних систем?

По-перше, необхідно розуміння того, що джерело холоду у вигляді компресорно-конденсаторний блок не може бути єдиним в будівлі. Кондиціювання системи вентиляції може тільки зняти частину пікового навантаження, що надходить в приміщення з вентиляційним повітрям. А позичена певної температури всередині приміщення в будь-якому випадку лягає на місцеві доводчики (внутрішні блоки VRF або фанкойли). Тому ККБ має не підтримувати певну температуру при охолодженні вентиляції (це і неможливо з причини он-офф регулювання), а знижувати теплопоступления в приміщення при перевищенні певної зовнішньої температури.

Приклад системи вентиляції з кондиціонуванням:

Вихідні дані: місто Москва з розрахунковими параметрами для кондиціонування + 28С і 45% вологість. Витрата припливного повітря 4500 м3 / год. Теплонадлишки приміщення від комп'ютерів, людей, сонячної радіації і т.д. складають 50 кВт. Розрахункова температура в приміщеннях + 22С.

Продуктивність кондиціонування повинна підбиратися таким чином, щоб її вистачало при найгірших умовах (максимальних температурах). Але також кондиціонери вентиляції повинні без проблем працювати і при деяких проміжних варіантах. Причому більшу частину часу системи кондиціонування вентиляції працюють якраз при завантаженні 60-80%.

• Задаємо розрахункову температуру зовнішнього повітря і розрахункову температуру внутрішнього. Тобто головне завдання ККБ - охолодження припливного повітря до температури в приміщенні. Коли температура зовнішнього повітря менше необхідної температури повітря в приміщенні - ККБ НЕ ВКЛЮЧАЄТЬСЯ. Для Москви від + 28С до необхідної температури в приміщенні + 22С отримуємо різницю температур 6С. В принципі перепад температур на випарнику не повинен бути більше 10С, тому що температура припливного повітря не може бути менше температури кипіння фреону.

• Визначаємо необхідну продуктивність ККБ виходячи з умов охолодження припливного повітря від розрахункової температури + 28С до + 22С. Вийшло 13,3 кВт холоду (i-d діаграма).

• Підбираємо по необхідної продуктивності 13,3 ККБ з лінійки популярного виробника LENNOX. Підбираємо найближчий МЕНШИЙ ККБ TSA036 / 380-3с продуктивністю 12,2 кВт.

• Підбираємо випарник пріточкі з найгірших для нього параметрів. Це температура зовнішнього повітря, що дорівнює необхідній температурі в приміщенні - в нашому випадку + 22С. Продуктивність випарника по холоду дорівнює продуктивності ККБ, тобто 12.2 кВт. Плюс запас по продуктивності 10-20% на випадок забруднення випарника і т.д.

• Визначаємо температуру припливного повітря при температурі зовнішнього + 22С. отримуємо 15С. Вище температури кипіння фреону + 5С і вище температури точки роси + 10С, значить, ізоляцію припливних повітропроводів можна не робити (теоретично).

• Визначаємо залишилися теплонадлишки приміщень. Виходить 50 квт внутрішніх теплонадлишків плюс невелика частина від припливного повітря 13,3-12,2 \u003d 1,1 кВт. Разом 51,1 кВт - розрахункова продуктивність для систем місцевого регулювання.

висновки: основна ідея, на яку хотілося б звернути увагу - це необхідність розрахунку компресорно конденсаторного блоку не на максимальну температуру зовнішнього повітря, а на мінімальну в діапазоні експлуатації кондиціонера вентиляції. Розрахунок ККБ і випарника, проведений на максимальну температуру припливного повітря призводить до того, що нормальна робота буде тільки при діапазоні зовнішніх температур від розрахункової і вище. А якщо температура зовні нижче розрахункової - буде неповне кипіння фреону в випарнику і повернення рідкого холодоагенту на всмоктування компресора.

Одним з найважливіших елементів для парокомпрессионной машини є. Він виконує головний процес холодильного циклу - відбір від охолоджуваного середовища. Інші елементи холодильного контуру, такі як конденсатор, розширювальне пристрій, Компресор та ін., Тільки забезпечують надійну роботу випарника, тому саме вибору останнього необхідно приділяти належну увагу.

З цього випливає, що, підбираючи обладнання для холодильної установки, необхідно починати саме з випарника. Багато починаючі ремонтники часто допускають типову помилку і починають комплектацію установки з компресора.

На рис. 1 представлена \u200b\u200bсхема звичайнісінькою парокомпрессионной холодильної машини. Її цикл, заданий в координатах: тиск Р і i. На рис. 1б точки 1-7 холодильного циклу, є показником стану холодильного агента (тиску, температури, питомої обсягу) і збігається з аналогічним на рис. 1а (функції параметрів стану).

Мал. 1 - Схема і в координатах звичайної парокомпрессионной машини: РУ розширювальне пристрій, Рk - тиск конденсації, Ро - тиск кипіння.

Графічне зображення рис. 1б відображає стан і функції холодильного агента, які змінюються в залежності від тиску і ентальпії. відрізок АВ на кривій рис. 1б характеризує холодоагент в стані насиченої пари. Його температура відповідає температурі початку кипіння. Частка пара холодоагенту в становить 100%, а перегрів близький до нуля. У правій частині від кривої АВ холодоагент має стан (температура холодоагенту більше температури кипіння).

Крапка В є критичною для даного холодоагенту, оскільки відповідає тій температурі, при якій речовина не може перейти в рідкий стан, Не залежно від того, на скільки високою буде тиск. На відрізку ВС холодоагент має стан насиченою рідини, а в лівій стороні - переохолодженої рідини (температура холодоагенту менше температури кипіння).

усередині кривої АВС холодоагент знаходиться в стані парожидкостной суміші (частка пари в одиниці об'єму мінлива). Процес, що відбувається в випарнику (рис. 1б), відповідає відрізку 6-1 . Холодоагент надходить у випарник (точка 6) в стані киплячій парожидкостной суміші. При цьому частка пара залежить від певного холодильного циклу і складає 10-30%.

На виході з випарника процес кипіння може не завершитися і точка 1 може не збігатися з точкою 7 . Якщо температура холодоагенту на виході з випарника більше температури кипіння, то отримуємо випарник з перегрівом. його величина ΔТперегрев являє собою різницю температури холодоагенту на виході з випарника (точка 1) і його температури на лінії насичення АВ (точка 7):

ΔТперегрев \u003d Т1 - Т7

Якщо точка 1 і 7 збігаються, то температура холодоагенту дорівнює температурі кипіння, а перегрів ΔТперегрев буде дорівнює нулю. Таким чином, отримаємо затоплений випарник. Тому, при виборі випарника спочатку необхідно зробити вибір між затопленим випарником і випарником з перегрівом.

Відзначимо, що при рівних умовах затоплений випарник вигідніший за інтенсивністю процесу відбору теплоти, ніж з перегрівом. Але слід враховувати те, що на виході затопленого випарника холодоагент знаходиться в стані насиченої пари, а подавати вологе середовище в компресор можна. В інакше виникає висока ймовірність появи гідроударів, які будуть супроводжуватися механічним руйнуванням деталей компресора. Виходить, що якщо вибрати затоплений випарник, то необхідно передбачати додатковий захист компресора від попадання в нього насиченого пара.

Якщо віддати перевагу випарника з перегрівом, то не потрібно піклуватися про захист компресора і попадання в нього насиченого пара. Імовірність виникнення гідравлічних ударів виникатиме тільки в разі відхилення від необхідного показника величини перегріву. У нормальних умовах експлуатації холодильної установки величина перегріву ΔТперегрев повинна знаходитися в межах 4-7 К.

При зниженні показника перегріву ΔТперегрев, Інтенсивність відбору теплоти навколишнього середовища підвищується. Але при надмірно низьких значеннях ΔТперегрев (Менш 3К) виникає вірогідність попадання в компресор вологої пари, що може стати причиною появи гідравлічного удару і, отже, пошкодження механічних вузлів компресора.

У зворотному випадку, при високому показанні ΔТперегрев (Більше 10 К), це говорить про те, що в випарник надходить недостатня кількість холодоагенту. Різко знижується інтенсивність відбору теплоти від охолоджуваного середовища і погіршується тепловий режим компресора.

При виборі випарника виникає й інше питання, пов'язане з величиною температури кипіння холодоагенту у випарнику. Щоб його вирішити спочатку необхідно визначити яку температуру охолоджувальної середовища слід забезпечити для нормальної роботи холодильної установки. Якщо в якості охолоджувальної середовища використовується повітря, то крім температури на виході з випарника потрібно врахувати і вологість на виході з випарника. Тепер розглянемо поведінки температур охолоджувальної середовища навколо випарника під час роботи звичайної холодильної установки (рис. 1а).

Щоб не заглиблюватися в дану тему втратами тиску на випарнику будемо нехтувати. Також будемо вважати, що відбувається теплообмін між холодоагентом і навколишнім середовищем здійснюється за прямоточною схемою.

На практиці таку схему використовують не часто, оскільки по ефективності теплообміну вона поступається противоточной схемою. Але якщо один з теплоносіїв має постійну температуру, а показання перегріву невеликі, то прямоток і протитечія будуть рівнозначними. Відомо, що середнє значення температурного напору не залежить від схеми руху потоків. Розгляд прямоточною схеми надасть нам більше наочне уявлення про теплообміні, який відбувається між холодоагентом і охолоджувальної середовищем.

Для початку введемо віртуальну величину L, Рівну довжині теплообмінного пристрою (конденсатора або випарника). Її значення можна визначити з наступного виразу: L \u003d W / S, де W - відповідає внутрішньому об'єму теплообмінного пристрою, в якому відбувається циркуляція холодоагенту, м3; S - площа поверхні теплообміну м2.

Якщо мова йде про холодильній машині, то рівнозначна довжина випарника практично дорівнює довжині трубки, в якій відбувається процес 6-1 . Тому її зовнішня поверхня омивається охолоджувальної середовищем.

Спочатку звернемо увагу на випарник, який виконує роль воздухоохладителя. У ньому процес відбору теплоти від повітря відбувається в результаті природної конвекції або ж за допомогою примусового обдування випарника. Відзначимо, що в сучасних холодильних установках перший спосіб практично не використовують, оскільки охолодження повітря шляхом природної конвекції є малоефективним.

Таким чином, будемо припускати, що воздухоохладитель обладнаний вентилятором, який забезпечує примусовий обдув випарника повітрям і являє собою трубчасто-ребристий теплообмінний апарат (рис. 2). Його схематичне зображення представлене на рис. 2б. розглянемо основні величини, які характеризують процес обдування.

перепад температур

Перепад температур на випарнику розраховується наступним чином:

Т \u003d Та1- ТА 2,

де ΔТа знаходиться в межах від 2 до 8 К (для трубчасто-ребристих випарників з примусовим обдувом).

Іншими словами, при нормальній роботі холодильної установки повітря проходить через випарник повинен охолоджуватися не нижче 2 До і не вище 8 К.

Мал. 2 - Схема і температурні параметри охолодження повітря на повітроохолоджувачі:

ТА 1 і ТА 2 - температура повітря на вході і виході з повітроохолоджувача;

• FF - температура холодоагенту;
• L - еквівалентна довжина випарника;
• те - температура кипіння холодоагенту у випарнику.

Максимальний температурний напір

Максимальний температурний напір повітря на вході у випарник визначається наступним чином:

DTмакс \u003d ТА 1 - Те

Даний показник застосовується при підборі повітроохолоджувачів, оскільки зарубіжні виробники холодильної техніки надають значення холодопродуктивності випарників Qисп в залежності від величини DTмакс. Розглянемо метод підбору воздухоохладителя холодильної установки і визначимо розрахункові значення DTмакс. Для цього наведемо як приклад загальноприйняті рекомендації по підбору значення DTмакс:

• для морозильних камер DTмакс знаходиться в межах 4-6 К;
• для камер зберігання неупакованих продукції - 7-9 К;
• для камер зберігання герметично упакованої продукції - 10-14 К;
• для установок кондиціонування повітря - 18-22 К.

Ступінь перегріву пара на виході з випарника

Для визначення ступеня перегріву пара на виході з випарника використовують наступну форму:

F \u003d ΔТперегр / DTмакс \u003d (Т1-Т0) / (ТА 1-Т0),

де Т1 - температура пара холодоагенту на виході з випарника.

Даний показник у нас практично не використовують, але в зарубіжних каталогах передбачено, що показання холодопроизводительности повітроохолоджувачів Qисп відповідає значенню F \u003d 0,65.

Під час експлуатації значення F прийнято приймати від 0 до 1. Припустимо, що F \u003d 0, тоді ΔТперегр \u003d 0, А холодоагент на виході з випарника матиме стан насиченої пари. Для даної моделі воздухоохладителя фактична холодопродуктивність буде на 10-15% більше показника, наведеного в каталозі.

якщо F\u003e 0,65, То показник холодопроизводительности для даної моделі воздухоохладителя, повинен бути менше значення, наведеного в каталозі. Припустимо, що F\u003e 0,8, Тоді фактична продуктивність для даної моделі буде на 25-30% більше значення, Наведеного в каталозі.

якщо F-\u003e 1, То холодопроизводительность випарника Qісп-\u003e 0 (Рис.3).

Рис.3 - залежність холодопродуктивності випарника Qисп від перегріву F

Процес, зображений на рис.2б, характеризують і інші параметри:

• середньоарифметичний температурний напір DTср \u003d ТАСР-Т0;
• середня температура повітря, яка проходить через випарник ТАСР \u003d (ТА 1 + ТА2) / 2;
• мінімальний температурний напір DTмін \u003d ТА 2-Те.

Мал. 4 - Схема і температурні параметри, що відображають процес охолодження води на випарнику:

де ТЕ1 і ТЕ2 температура води на входи і вихід випарника;

• FF - температура холодоагенту;
• L - еквівалентна довжина випарника;
• То - температура кипіння холодоагенту у випарнику.

Випарники, в яких охолоджуючої середовищем виступає рідина, мають ті ж температурні параметри, що і для повітроохолоджувачів. Цифрові значення температур охолоджувальної рідини, які необхідні для нормальної роботи холодильної установки, які мають бути обраними, ніж відповідні параметри для повітроохолоджувачів.

Якщо перепад температур по воді ΔТе \u003d ТЕ1-ТЕ2, То для кожухотрубних випарників ΔТе слід підтримувати в діапазоні 5 ± 1 К, а для пластинчастих випарників показник ΔТе буде перебувати в межах 5 ± 1,5 К.

На відміну від повітроохолоджувачів в охолоджувачах рідини необхідно підтримуватиме максимальний, а мінімальний температурний напір DTмін \u003d ТЕ2-Те - різниця між температурою охолоджувальної середовища на виході з випарника і температурою кипіння холодоагенту у випарнику.

Для кожухотрубних випарників мінімальний температурний напір DTмін \u003d ТЕ2-Те слід підтримувати в межах 4-6 К, а для пластинчастих випарників - 3-5 К.

Заданий діапазон (різниця між температурою охолоджувальної середовища на виході з випарника і температурою кипіння холодоагенту у випарнику) необхідно підтримувати з наступних причин: при збільшенні різниці інтенсивність охолодження починає знижуватися, а при зниженні підвищується ризик замерзання охолоджувальної рідини в випарнику, що може стати причиною його механічного руйнування.

Конструктивні рішення випарників

Незалежно від способу застосування різних і холодоагентів, теплообмінні процеси, що відбуваються в випарнику, підкоряються основним технологічним циклом холодопотребляющего виробництва, згідно з яким створюються холодильні установки і теплообмінні апарати. Таким чином, щоб вирішити задачу по оптимізації теплообмінного процесу необхідно враховувати умови раціональної організації технологічного Цилка холодопотребляющего виробництва.

Як відомо, охолодження певного середовища можливо за допомогою теплообмінника. його конструктивне рішення слід вибирати згідно з технологічними вимогами, які пред'являються до даних пристроїв. особливо важливим моментом є відповідність пристрою технологічним процесом термічної обробки середовища, що можливо за таких умов:

• підтримка заданої температури робочого процесу і контроль (регулювання) над температурним режимом;
• вибір матеріалу пристрою, згідно хімічними властивостями середовища;
• контроль над тривалістю перебування середовища в пристрої;
• відповідність робочих швидкостей і тиску.

Іншим фактором, від якого залежить економічна раціональність апарату, є продуктивність. Перш за все, на неї впливають інтенсивність теплообміну і дотримання гідравлічних опорів пристрою. Виконання цих умов можливо при наступних обставинах:

• забезпечення необхідної швидкості робочих середовищ для здійснення турбулентного режиму;
• створення найбільш відповідних умов для видалення конденсату, накипу, інею та ін .;
• створення сприятливих умов для руху робочих середовищ;
• запобігання можливих забруднень пристрою.

іншими важливими вимогами також є невелика вага, компактність, простота конструкції, а також зручність монтажу і ремонту пристрою. Для дотримання цих правил слід враховувати такі фактори як: конфігурація поверхні нагрівання, наявність і тип перегородок, спосіб розміщення і кріплення трубок в трубних решітках, габаритні розміри, Пристрій камер, днищ та ін.

На зручність експлуатації і надійність пристрою впливають такі фактори як міцність і герметичність рознімних з'єднань, компенсація температурних деформацій, зручності для обслуговування і ремонту пристрою. Дані вимоги закладені в основу конструювання і вибору теплообмінного агрегату. Головну роль в цьому займає забезпечення необхідного технологічного процесу в холодопотребляющем виробництві.

Для того, що вибрати правильне конструктивне рішення випарника необхідно керуватися наступними правилами. 1) охолодження рідин найкраще здійснювати за допомогою трубчастого теплообмінника жорсткої конструкції або компактного пластинчастого теплообмінника; 2) застосування трубчасто-ребристих пристроїв обумовлено наступними умовами: Тепловіддача між робочими середовищами і стінкою по обидва боки поверхні нагрівання значно відрізняються. При цьому ребра необхідно встановлювати з боку найменшого коефіцієнта тепловіддачі.

Для збільшення інтенсивності теплообміну в теплообмінниках необхідно дотримуватися таких правил:

• забезпечення належних умов щодо відведення конденсату в повітроохолоджувачах;
• зниження товщини гідродинамічного прикордонного шару шляхом підвищення швидкості руху робочих тіл (установка міжтрубних перегородок і розбивка пучка трубок на ходи);
• поліпшення обтікання робочими тілами поверхні теплообміну (вся поверхня повинна активно брати участь в процесі теплообміну);
• дотримання основних показників температур, термічних опорів та ін.

Аналізуючи окремі термічні опору можна вибрати найбільш оптимальний спосіб підвищити інтенсивність теплообміну (в залежності від типу теплообмінника і характеру робочих тіл). В рідинному теплообміннику поперечні перегородки раціонально встановлювати тільки при декількох ходах в трубному просторі. При теплообміні (газу з газом, рідини з рідиною) кількість рідини, що протікає через міжтрубний простір, може бути гордовито великим, і, в результаті, показник швидкості досягне тих меж, що і всередині трубок, через що установка перегородок буде нераціональна.

Поліпшення теплообмінних процесів є одним з основних процесів щодо вдосконалення теплообмінного обладнання холодильних машин. В цьому відношенні проводяться дослідження в області енергетики і хімічної техніки. Це вивчення режимних характеристик течії, турбулізація потоку шляхом створення штучних шорсткостей. Крім того, ведеться розробка нових поверхонь теплообміну, завдяки чому теплообмінники стануть більш компактними.

Вибираємо раціональний підхід для розрахунку випарника

При проектуванні випарника слід провести конструктивний, гідравлічний, прочностной, теплової та техніко-економічний розрахунок. Їх виконують в кількох варіантах, вибір яких залежить від показників ефективності: техніко-економічного показника, ККД та ін.

Щоб зробити теплової розрахунок поверхневого теплообмінника необхідно вирішити рівняння і теплового балансу, З урахуванням певних умов роботи пристрою (конструктивні розміри теплопередающих поверхонь, меж зміни температур і схем, щодо руху охолоджувальної і охолоджувальної середовища). Щоб знайти рішення цієї завдання потрібно застосовувати правила, які дозволять отримати результати з вихідних даних. Але через численних факторів, знайти загальне рішення для різних теплообмінників неможливо. Разом з цим існує багато методів наближеного розрахунку, які легко зробити в ручному або машинному варіанті.

Сучасні технології дозволяють підібрати випарник за допомогою спеціальних програм. В основному вони надаються виробниками теплообмінної апаратури і дозволяють швидко підібрати необхідну модель. При використанні таких програм необхідно враховувати те, що вони припускають роботу випарника при стандартних умовах. Якщо фактичні умови відрізняються від стандартних, то продуктивність випарника буде інший. Таким чином, бажано завжди проводити перевірочні розрахунки обраної вами конструкції випарника, щодо фактичних умов його роботи.

Багато ремонтники часто задають нам наступне питання: "Чому в ваших схемах харчування Ег до випарника завжди підводиться зверху, чи є це обов'язковою вимогою при підключенні випарників? "Справжній розділ вносить ясність в це питання.
А) Трохи історії
Ми знаємо, що коли температура в охолоджуваному обсязі зменшується, одночасно падає тиск кипіння, оскільки повний перепад температур залишається майже постійним (див. Розділ 7. "Вплив температури охолоджуваного повітря").

Кілька років тому це властивість часто використовувалося в холодильному торговельному обладнанні в камерах з позитивною температурою для зупинки компресорів, коли температура холодильної камери досягала необхідної величини.
Така технологія майна:
мала два пре-
регулятор НД
Регулювання по тиску
Мал. 45.1.
По-перше, вона дозволяла обходитися без задає термостата, оскільки реле НД виконувало подвійну функцію - задає і запобіжного реле.
По-друге, для забезпечення розморожування випарника при кожному циклі досить було налаштувати систему так, щоб компресор запускався при тиску, відповідному температурі вище 0 ° С, і таким чином заощадити на системі оттайкі!
Однак, коли компресор зупинявся, для того, щоб тиск кипіння в точності відповідало температурі в холодильній камері, Обов'язково потрібно постійна наявність рідини в випарнику. Ось чому в той час випарники живиться дуже часто знизу і весь час були наполовину залиті рідким холодоагентом (див. Рис. 45.1).
В наші дні регулювання щодо тиску використовується досить рідко, так як воно має наступні негативні моменти:
Якщо конденсатор має повітряне охолодження (найбільш частий випадок), тиск конденсації протягом року сильно змінюється (див. Розділ 2.1. "Конденсатори з повітряним охолодженням. Нормальна робота "). Ці зміни тиску конденсації обов'язково призводять до змін тиску кипіння і, отже, змін повного температурного перепаду на випарнику. Таким чином, температура в холодильній камері не може підтримуватися стабільною і буде піддаватися великим змінам. Тому необхідно або використовувати конденсатори з водяним охолодженням, або застосовувати ефективну систему стабілізації тиску конденсації.
Якщо виникають хоча б невеликі аномалії в роботі установки (по тискам кипіння або конденсації), що призводять до зміни повного температурного перепаду на випарнику, навіть незначного, температура в холодильній камері не може більше підтримуватися в заданих межах.

Якщо нагнітає клапан компресора недостатньо герметичний, то при зупинках компресора тиск кипіння швидко зростає і виникає небезпека збільшення частоти циклів "пуск-останов" компресора.

Ось чому в наші дні для відключення компресора найбільш часто використовується датчик температури в охолоджуваному обсязі, а реле НД виконує тільки функції захисту (див. Рис. 45.2).

Зауважимо, що в цьому випадку спосіб за-Пітко випарника (знизу або зверху) майже не робить помітного впливу на якість регулювання.

Б) Конструкція сучасних випарників

При збільшенні холодопроизводительности випарників, їх розміри, зокрема довжина трубок, що використовуються для їх виготовлення, також збільшуються.
Так, в прикладі на рис. 45.3, конструктор для отримання продуктивності в 1 кВт повинен послідовно з'єднати дві секції по 0,5 кВт кожна.
Але така технологія має обмежене застосування. Дійсно, при подвоєнні довжини трубопроводів втрати тиску також подвоюються. Тобто, втрати тиску в великих испарителях швидко стають занадто великими.
Тому, при підвищенні потужності виробник більше не має в своєму розпорядженні окремі секції послідовно, а з'єднує їх паралельно з тим, щоб зберегти втрати тиску якнайнижче.
Однак при цьому потрібно, щоб кожен випарник був запитан строго однаковою кількістю рідини, в зв'язку з чим виробник встановлює на вході у випарник розподільник рідини.

3 секції випарника, з'єднані паралельно
Мал. 45.3.
Для таких випарників питання про те, знизу або зверху їх живити, вже не варто, оскільки вони живляться тільки через спеціальний розподільник рідини.
Тепер розглянемо способи поОсоеОіненія трубопроводів до різним типам випарників.

Для початку, як приклад, візьмемо невеликий випарник, мала продуктивність якого не вимагає застосування розподільника рідини (див. Рис. 45.4).

Холодоагент надходить на вхід випарника Е і потім опускається по першій секції (вигини 1, 2, 3). Далі він піднімається в другій секції (вигини 4, 5, 6 і 7) і перед тим, як покинути випарник на виході з нього S, знову опускається по третьої секції (вигини 8, 9, 10 і 11). Зауважимо, що холодоагент опускається, піднімається, потім знову опускається, і рухається назустріч напрямку руху охолоджуваного повітря.
Розглянемо тепер приклад більш потужного випарника, який має значні розміри і живиться за допомогою розподільника рідини.

Кожна частка повної витрати холодоагенту надходить на вхід своєї секції Е, піднімається в першому ряду, потім опускається в другому ряду і залишає секцію через свій вихід S (див. Рис. 45.5).
Інакше кажучи, холодоагент піднімається, потім опускається в трубах, завжди рухаючись проти напрямку руху охолоджуючого повітря. Отже, яким би не був тип випарника, холодоагент поперемінно то опускається, то піднімається.
Отже, поняття про випарнику, зачитаному зверху чи знизу, не існує, особливо для найбільш часто зустрічається випадку, коли випарник запітиеается через розподільник рідини.

З іншого боку, в обох випадках ми побачили, що повітря і холодоагент рухаються за принципом протитечії, тобто назустріч один одному. Корисно нагадати підстави для вибору такого принципу (див. Рис. 45.6).

Поз. 1: цей випарник живиться через ТРВ, який налаштований таким чином, щоб забезпечувати перегрів 7К. Для забезпечення такого перегріву парів, які покидають випарник, служить певна ділянка довжини трубопроводу випарника, що обдувається теплим повітрям.
Поз. 2: Мова йде про те ж самому місці, але з напрямком руху повітря, що збігається з напрямком руху холодоагенту. Можна констатувати, що в цьому випадку довжина ділянки трубопроводу, що забезпечує перегрів пари, зростає, оскільки обдувається більш холодним повітрям, ніж у попередньому випадку. Це означає, що випарник містить менше рідини, отже, ТРВ в більшою мірою перекритий, тобто тиск кипіння нижче і холодопродуктивність нижче (див. також розділ 8.4. "Терморегулюючі-щий вентиль. Вправа").
Поз. 3 і 4: Хоча випарник живиться знизу, а не зверху, як на поз. 1 і 2, спостерігаються ті ж самі явища.
Таким чином, хоча в більшості прикладів випарників з прямим циклом розширення, що розглядаються в цьому посібнику, вони живляться рідиною зверху, це зроблено виключно для спрощення та з метою більш зрозумілого викладу матеріалу. На практиці монтажник-холодильщик реально майже ніколи не помилиться в підключенні розподільника рідини до випарника.
У тому випадку, коли у вас виникають сумніви, якщо напрямок проходження повітря через випарник не надто ясно позначено, щоб вибрати спосіб підключення трубопроводів до випарника, виконуйте розпорядження розробника з метою досягнення холодо-проізводітел'ності, заявленої в документації на випарник.