ХКМ Мальгина 1. I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения

• Название: I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения
• Анкор: ХКМ Мальгина 1.doc
• Дата: 15.05.2018
• Размер: 24.08 Mb.
• Имя файла: ХКМ Мальгина 1.doc
• Тип: Документы; #19288
• страница: 14 из 16

Глава 9. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

И АРМАТУРА

К вспомогательным аппаратам относят маслоотделитили и маслособиратели, ресиверы, переохладители и теплообменники, отделители жидкости и промежуточные сосуды, фильтры и осушители, воздухоотделители, а также насосы, вентиляторы и устройства для охлажде­няи рециркулирующей (оборотной) воды, а к армату­ре — вентили, задвижки и клапаны.

Все вспомогательные устройства создают благопри­ятные условия для длительной и бесперебойной эксплу­атации установки, а также способствуют повышению экономичности работы,

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Маслоотделители

Маслоотделители устанавливают на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором ус­тановки с холодильным агентом, ограниченно растворя­ющимся в масле (например, аммиак и до некоторой сте­пени хладоны). Они предназначены для отделения масла, увлекаемого парами холодильного агента из ком­прессора, чтобы не допустить попадания его в больших количествах и теплообмснные аппараты (конденсатор и испаритель).

Из компрессора масло уносится в виде мелких ка­пель либо в парообразном состоянии, так как при тем­пературах 80—150° С оно частично испаряется (3—30%). "В маслоотделителях отделение масла происходит под действием резкого изменения направления движения и разности между плотностями масла и пара,

Для изменения направления движения пара в аппа­рате устанавливают перегородку (рис. , а) или опре­деленным образом располагают патрубки. В этом случае маслоотделители улавливают только 40—60% масла, унесенного из компрессора, так как пары масла и его очень мелкие капли такой аппарат не улавливает.

В циклонный маслоотделитель (рис. , б) пар посту­пает по патрубку 1 и попадает на направляющие лопат­ки 4, где приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы капли масла отбрасываются на корпус и образуют медленно стекающую вниз пленку. При выходе со спирали пар резко изменяет направление и по патрубку 2 уходит из маслоотделителя. Перегород­ка 5 защищает отделившееся масло от струи пара.



Рис. . Маслоотделители:

а — с перегородкой; б —циклонный; в —с водяным охлаждением; г —с про­мывкой паров в жидком аммиаке; 1 — патрубок для входа пара; 2 — патрубок для выхода пара в конденсатор; 3 — перегородка; 4 — направляющие лопатки; 5 — перегородка, защищающая от струи пара; 6— насадка; 7 —водяной змеевик; 8 — уровнедержатель; 9 —переливная труба; 10— ресивер; 11 — конденсатор.
В маслоотделителях для более тщательного отделе­ния масла применяют также водяное охлаждение (рис. , в) или промывку выходящего из компрессора пара в жидком аммиаке (рис. ,г). При этом парообразное масло конденсируется и вязкость его увеличивается, в результате чего образуются более крупные капли мас­ла, которые легко отделяются от пара холодильного агента.

В маслоотделителе с водяным охлаждением (см. рис. , б) охлаждающая вода циркулирует по змеевику 7. Пар холодильного агента с маслом подается через пат­рубок 1 и в маслоотделителе многократно изменяет на­правление движения вследствие соответствующего рас­положения патрубков и насадки 6 из отбойных колец (или металлической стружки). Пар выходит через пат­рубок 2. Масло выпускают через поплавковый пере­пускной клапан в картер компрессора.

В маслоотделителе с промывкой паров в жидком ам­миаке (см. рис. , г) пар вместе с маслом поступает из компрессора через патрубок 1, опущенный в аппарат под уровень жидкого аммиака. Жидкость в маслоотделитель подводят от конденсатора (или ресивера). При выходе из патрубка 1 пар барботирует через слой жидкости и охлаждается, что обусловливает лучшее отделение мас­ла. Поднимаясь по аппарату, пар проходит отбойные та­релки с отверстиями, которые тоже способствуют задер­жанию масла, и выходит через патрубок 2 в конденса­тор //. Плотность масла больше, чем жидкого аммиака. Поэтому масло скапливается в нижней части аппарата под жидким аммиаком и периодически выпускается. Вследствие гидравлического сопротивления парового трубопровода давление в конденсаторе и ресивере не­сколько ниже, чем в маслоотделителе. Поэтому для соз­дания постоянного уровня жидкости в маслоотделителе его необходимо устанавливать так, чтобы уровень жид­кости в конденсаторе (или ресивере) был на 1,5 м выше уровня жидкости в маслоотделителе. Подачу жидкого холодильного агента следует осуществлять через поплав­ковый регулятор уровня (например, ПР-14) или уровне­держатель (см. рис. ,г). В этом случае 11 жидкий холо­дильный агент стекает из конденсатора в ресивер 10 через переливную трубу 9 уровнедержателя 6\ соединен­ного с маслоотделителем уравнительными трубками. По­этому в маслоотделителе поддерживается постоянный уровень жидкости, который соответствует уровню жид­кости в уровнедержателе.

В циклонных маслоотделителях и маслоотделителях с водяным охлаждением или с промывкой пара в жидком аммиаке отделяется 95—97%' масла, унесенного па­рами из компрессора.

В настоящее время отдают предпочтение циклонным маслоотделителям с отбойной насадкой. При температу­рах нагнетания выше 140° С перед циклонным маслоот­делителем пар целесообразно охлаждать до 80—90° С.

В холодильных установках, работающих на хладонах в плюсовом и среднетемпературном режимах, маслоот­делители не устанавливают, так как масло, хорошо рас­творяясь в хладоне, циркулирует вместе с ним. В низко­температурных установках, работающих на R22 и R12, за компрессорами размещают охлаждаемые водой мас­лоотделители с медными ребристыми змеевиками.

Маслоотделители подбирают по диаметру корпуса или нагнетательного штуцера d (в м) компрессора, ко­торый определяют по формуле



где М — массовый расход пара, кг/с;

v₂—удельный объем нагнетаемого компрессором пара, м³/кг

w— скорость движения пара в корпусе (в штуцерах), м/с.

Скорость движения пара в корпусе маслоотделителя должна поддерживаться 0,7—1 м/с, а в нагнетательных штуцерах — для аммиака 20—25 м/с, для хладонов 15— 20 м/с.

Выпуск масла из маслоотделителя аммиачной холодильной установки опасен (маслоотделитель находится под давлением 0,8—1,8 МПа) и приводит к по­тере холодильного агента.

Маслособиратель

Этот аппарат предна­значен для уменьшения опасности при выпуске мас­ла и уменьшения потерь аммиака.


Рис. . Маслособиратель
Из маслоотделителя и маслоотстойников других аппаратов аммиачной уста­новки масло перепускают в маслособиратель (рис. ). Затем давление в нем понижа­ют почти до атмосферного, для чего его подключают к всасывающей стороне компрессора. За давлением на­блюдают по манометру, установленному на маслособирателе. Перед выпуском масло в маслособирателе целесо­образно подогревать, так как растворимость пара в маслe с повышением температуры уменьшается. При выпуске масла наружу все другие вентили на маслособирателе должны быть закрыты.
Ресиверы

В зависимости от назначения различают линейные, циркуляционные, дренажные и защитные ресиверы.

Линейные ресиверы. Они предназначены для сбора конденсата и создания запаса его, что необходимо для бесперебойной подачи жидкости к регулирующему вен­тилю. Линейные ресиверы устанавливают на стороне вы­сокого давления за конденсатором и связывают с послед­ним жидкостным и паровым уравнительными трубопро­водами.

Линейные аммиачные ресиверы (рис. , а) представ­ляют собой горизонтальный цилиндрический сосуд, снаб­женный патрубками 1 и 4 для входа и выхода жидкого аммиака, патрубком 3 для уравнительной паровой ли­нии, указателем уровня 6, манометром 7, предохрани­тельным клапаном 5 и вентилями для выпуска масла и воздуха. Кроме того, над линейным ресивером смонти­рован двухтрубный аппарат 2 для удаления из системы воздуха. Линейный ресивер рассчитан для работы при давлении до 1,8 МПа (18 кгс/см²).

В малых установках, работающих на хладонах, при­меняют как горизонтальные, так и вертикальные линей­ные ресиверы (рис. ,в). В отводящей жидкостной тру­бе 1 установлен фильтр 2. На выходе жидкости из ре­сивера предусмотрен угловой вентиль 3.

В соответствии с правилами безопасности вмести­мость линейного ресивера должна составлять 30% вме­стимости испарительной системы (всех батарей и воздухоотделителей) для систем с верхней подачей холо­дильного агента и 60% вместимости батарей и воздухо­охладителей для систем с нижней подачей холодильно­го агента в приборы охлаждения.



Рис. . Ресиверы:

а- линейный аммиачный горизонтальный; б — вертикальный циркуляцион­ный (дренажный н защитный) аммиачный; в — линейный вертикальный.
При эксплуатации ресивер заполняют жидкостью на 50% объема.

Вместимость линейного ресивера рассчитывают по формулам:

для систем с верхней подачей холодильного агента в приборы охлаждения



для систем с нижней подачей холодильного агента



где V_л._р —объем ресивера, м³;

V_исп = V_б+ V_в— геометрическая вместимость испарительной системы.

Вместимость батареи или воздухоохладителей



где L — длина труб батарея или воздухоохладителя, м;

v — вместимость 1 м трубы, м³.

Расчетную вместимость ресивера увеличивают на 20% (коэффициент 1,2).

Циркуляционные ресиверы. Их применяют в крупных аммиачных холодильных установках с принудительной циркуляцией аммиака в приборах охлаждения, Цирку­ляционный ресивер устанавливают на стороне низкого давления и используют как резервуар, из которого ам­миачный насос забирает жидкость и под давлением на­правляет в охлаждающие батареи. Циркуляционные ре­сиверы бывают горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальный циркуляционный ресивер устроен так же, как и линейный, но над ним не монтируют возду­хоотделитель, но устанавливают патрубок для подклю­чения насоса. Горизонтальные циркуляционные ресиве­ры применяют в комплекте с отделителями жидкости, размещаемыми над ними, а вертикальные — без отдели­теля жидкости. На вертикальном ресивере патрубки рас­положены так, что отделение жидкости от пара осуще­ствляется в ресивере.

В вертикальный циркуляционный ресивер (см. рис. , б) аммиак поступает от регулирующего вентиля по патрубку 1, затем жидкость забирается аммиачным на­сосом через патрубок 9 и направляется в батареи камер. Из батарей пар по патрубку 3 возвращается в ресивер, где жидкость отделяется от пара и сухой пар отсасыва­ется компрессором по патрубку 5. Вертикальный реси­вер снабжен также патрубками 7 и 8 (уравнительных линий) для подключения регулятора и сигнализатора уровня, патрубком 2 для слива жидкости с батарей (перед оттаиванием снеговой шубы с их поверхности), патрубком 4 для подачи пара со стороны нагнетания (для продувки аппарата), а также предохранительным клапа­ном 6, мановакуумметром, указателем уровня 10 и пат­рубком для выпуска масла.

Циркуляционный ресивер должен вмещать всю жид­кость из батарей и воздухоохладителей данной темпера­туры кипения при условии, что батареи заполняют жид­костью на 25—30% в системах с верхней подачей агента и на 60% в системах с нижней подачей агента, а возду­хоохладители—на 50% своей вместимости.

Вместимость циркуляционных ресиверов можно рас­считывать по формулам;

при верхней подаче жидкого аммиака в приборы ох­лаждения:

для горизонтальных ресиверов

для вертикальных ресиверов

при нижней подаче жидкого аммиака в приборы ох­лаждения:

для горизонтальных ресиверов

для вертикальных ресиверов

где V_Б , V_B— геометрическая вместимость труб батарей и возду­хоохладителей, м³;

V_Bстр — вместимость трубопроводов для всасывания пара и слива жидкого аммиака.
Дренажный ресивер. Он является резервуаром для спуска жидкого холодильного агента из приборов охлаж­дения при оттаивании снеговой шубы горячими парами. В качестве дренажных ресиверов используют те же ап­параты, что и для циркуляционных ресиверов, т.е. они могут быть горизонтальные (см. рис. ,а), но без воз­духоохладителя либо вертикальные (см. рис. ,б). Дренажный ресивер должен вмещать жидкость из бата­рей и воздухоохладителей самой большой камеры на хо­лодильнике при условии его заполнения на 80%

Защитный ресивер. Такой ресивер применяют в безнасосных схемах и устанавливают под отделителями жидкости (горизонтальный ресивер) для приема жид­кости в случае выброса ее из батарей при повышенных тепловых нагрузках. При использовании вертикальных ресиверов отделение жидкости происходит в верхней зо­не аппарата.

Вместимость защитных ресиверов можно рассчитать по формулам:

горизонтального

вертикального

Нормальное рабочее заполнение ресиверов: линейных 50%, циркуляционных 30%, ресиверы дренажные и за­щитные при нормальной работе жидкостью не запол­нены.

Все ресиверы снабжены предохранительными клапа­нами, манометрами или мановакуумметрами, указате­лями уровня и запорными вентилями.
Переохладители

Переохладители применяют для охлаждения аммиа­ка перед регулирующим вентилем ниже температуры конденсаций. Они представляют собой противоточные аппараты (рис. , а) из двойных труб: наружных диа­метром 57x3 мм и внутренних диаметром 38X35 мм. Концы наружных труб подогнуты и приварены к внут­ренним. Жидкий аммиак поступает в аппарат сверху и проходит по кольцевому межтрубному пространству. Пе­реход из межтрубного кольцевого пространства одной трубы в другую осуществляется по соединительным пат­рубкам. Охлаждающая вода поступает противотоком (снизу) по внутренним трубам, соединенным между со­бой чугунными калачами на резиновых прокладках. Пе­реохладитель может иметь одну или несколько секций, соединенных параллельно аммиачными и водяными кол­лекторами.



Рис. . Аппараты для переохлаждения жидкости: а — переохладитель; б— теплообменник.
При переохлаждении жидкости перед регулирующим вентилем холодопроизводительность цикла машины уве­личивается (см. рис. и ).

Тепловой поток в переохладителе определяют по формуле



где М_ха — масса проходящего холодильного агента, кг/с;

i_3'—i₃ — энтальпии жидкого холодильного агента на входе в переохладитель и выходе из него, Дж/кг.

Переохладители подбирают по площади теплопередающей поверхности F_п(в м²), которую определяют по формуле



где Ө_П — средний температурный напор между холодильным аген­том и водой;

k_n— коэффициент теплопередачи переохладителя [k_п=600÷700Вт/(м²•К)].
Теплообменники

Их применяют в машинах, работающих на хладонах, В кожухозмеевиковом теплообмен­нике (рис. ,б) жид­кость проходит по внутреннему змеевику, а пар —проти­вотоком по межзмеевиковому пространству.

В результате теплообмена жидкий хладон переох­лаждается, а пары значительно перегреваются. Перегрев пара хладона при всасывании исключает влажный ход компрессора, повышает коэффициент подачи, а следова­тельно, и действительную холодопроизводителыюсть ма­шины.

Тепловой поток в теплообменнике можно определить но формуле



где Q_то —тепловой поток в теплообменнике, Вт;

i_1'и i₁—энтальпии пара, входящего и выходящего из теплообменника, Дж/кг;

M_ха — массовый расход циркулирующего агента, кг/с;

i_3' и i₃— энтальпии жидкости, входящей и выходящей из теп­лообменника, Дж/кг.

Коэффициент теплопередачи теплообменника 120— 180Вт/(м²•К).