Основные правила выбора испарителя для парокомпрессионной холодильной машины. Пример системы вентиляции с кондиционированием
Агрегаты, имеющие опорные стойки, проверяются на горизонтальность и крепятся фундаментными болтами, после чего производится обвязка агрегата трубопроводами, контрольная проверка соосности валов, монтаж силовых кабелей, электроаппаратуры и приборов автоматики. Монтаж заканчивается индивидуальными испытаниями вхолостую и под нагрузкой.
К монтажу испарителя приступают в разобранном виде: бак, панели, коллекторы, мешалки, отделитель жидкости. Бак проверяется на герметичность, панели проверяются на вертикальность, коллекторы на горизонтальность. Делается пробный пуск мешалки. Затем монтируется на отдельной площадке отделитель жидкости. Бак снаружи теплоизолируется, собранный испаритель подвергается индивидуальному испытанию.
Монтаж батарей и воздухоохладителей
Воздухоохладитель(в/о)
Для крепления подвесных в/ов процессе строительства между плитами покрытия или перекрытия предусматриваются металлические закладные детали. Но поскольку расположение воздухоохладителей может не совпадать с закладными деталями дополнительно предусматривается специальная металлоконструкция.
Заканчивается монтаж индивидуальными испытаниями в/о, которые включают обкатку вентилятора и при необходимости проверку на прочность и плотность трубного пространства. Постаментныев/о могут устанавливаться либо на опоры фундамента, либо при размещении на антресолях на металлические опоры. Монтаж включает установку в проектное положение, выверку, закрепление, подводку трубопроводов х/а, прокладку дренажноготрубопровода, подводку электрических кабелей.
Батарея
Могут быть потолочные,пристенные. Для крепления потолочных батарей используют закладные детали. Батареи составляются из секций и могут быть коллекторные и змеевиковые.Испытываю на плотность и прочность со всей системой.
Монтаж агрегатированного оборудования
Перед монтажом проверяется готовность помещения,фундаменты, комплектность и состояние оборудования, наличие технической документации. Агрегаты могут размещаться либо в одном помещении, машинном отделении, либо рассредотачиваться по подсобным помещениям. В последнем случае на 1м 3 помещения должно быть не более 0,35кг(напр.R22). Помещение должно быть оборудовано системой вентиляции. Запрещается устанавливать агрегаты на лестничных площадках, под лестницами, в коридорах, в вестибюлях, в фойе.
В машинном отделении нужно соблюдать следующее:
1. Ширина главного прохода не менее 1,2 м;
2. Между выступающими частями оборудования не меньше 1 м;
3. Расстояние между агрегатом и стеной не меньше 0,8 м.
Щиты с арматурой размещаются на стене возле агрегата.
Трубопроводы прокладываются с уклоном обеспечивающий возврат масла в картер компрессора.Термо-регулирующий вентиль устанавливаются капиллярной трубкой вверх.
Компрессорно-конденсаторные агрегаты поступают с завода заполненными х/а, поэтому перед испытанием системы на плотность и прочность они отключаются.
Монтаж трубопроводов
При прокладке трубопроводов в стене устанавливается гильза, диаметром на 100-200 мм больше диаметра трубопроводов.
В зависимости от среды и условий работы трубопроводы подразделяются на: А-высокотоксичные; Б-пожаровзрывоопасные; В-все остальные.
В зависимости от категорий к трубопроводам предъявляются различные требования в отношении: сортамента, арматуры, вида соединения, контроля качества сварного шва, условий испытаний. Напр. Для аммиачных применяют бесшовные стальные трубы, которые соединяют с фасонными участками и между собой при помощи сварки, а с оборудованием и арматурой при помощи фланцевых соединений(шип-паз, выступ-впадина). Для фреоновых ХМ используются медные трубы, которые соед. между собой при помощи пайки, а с оборудованием, арматурой при помощи соед. нипель-штуцер-накидная гайка.
 |
Для хладоносителя и воды используются стальные сварные с продольным швом трубы. Между собой соед. при помощи резьбовых соед.
При прокладке водяных трубопроводов в земле не разрешается их пересечение с электрическими кабелями. Трубопроводы изготавливаются на основе монтажных схем и чертежей, а также спецификации труб, опор, подвесок. Чертежи содержат размеры и материал труб и арматуры, фрагменты подвязки к оборудованию, места установки опор, подвесок. В помещении разбивается трасса трубопроводов, т.е. на стенах делаются отметки, соответствующие осям трубопроводов, по этим осям размечаются места установки узлов крепления, арматуры, компенсаторов. Устанавливаются кронштейны и закладные детали для крепления и заливаются бетоном. До монтажа трубопроводов должно быть установлено все оборудование, так как монтаж трубопроводов начинают от оборудования. На неподвижные опоры поднимаются сборочные узлы и закрепляются в нескольких точках. Затем узел присоединяется к патрубку оборудования, выверяется и предварительно закрепляется. Затем к узлу присоединяется прямолинейный участок путем прихватки сваркой. Собранный участок проверяется на прямолинейность и монтажные стыки свариваются. В заключении проводится контрольная проверка и участок трубопровода в соед. закрепляют окончательно. После монтажа трубопроводы продуваются сжатым воздухом(водяные-водой) и испытываются на плотность и прочность.
Монтаж воздуховодов
В целях унификации расположения воздуховодов относительно строительных конструкций следует использовать рекомендуемые монтажные положения:
Параллельность а 1 =а 2
Расстояние до стен(колонн)
Х=100 при =(100-400)мм
Х=200 при =(400-800)мм
Х=400 при от 800 мм
Минимально допустимое расстояние от оси воздуховодов до наружной поверхности должно быть не менее 300 мм + половина Возможны варианты прокладки нескольких воздуховодов относительно горизинтальной оси.
Расстояние до наружной стенки(от осей воздуховодов)
-минимально допустимое расстояние от осей воздуховодов до поверхности потолка
При прохождении воздуховодов через строительные конструкции разъемные соед. воздуховодов следует размещать на расстоянии не менее 100мм от поверхности этих конструкций. Крепление воздуховодов выполняется на расстоянии не больше 4х метров относительно друг друга, при диаметре или размеров большей стороны воздуховода менее 400 мм, и не более 3х метров при больших диаметрах(горизонтальные неизолированные на бесфланцевых соед.), на расстоянии не более 6м при диаметре до 2000 мм (неизолированные гор. металлические воздуховоды на фланцевом соед.)
Способы соед. воздуховодов:
Фланцевое соед.;
Телескопическое соед.;
1,2 – склепываемые детали; 3 – корпус заклепки; 4 – головка стержня; 5 – концентратор напряжений; 6 – упор; 7 – цанга; 8 – стержень. Цанга 7 тянет стержень 8 влево. Упор 6 прижимает заклепку 3 к склепываемым деталям 1,2. Головка стрежня 4 развалбцовывает заклепку 3 с внутренней стороны и при определенном усилии стержень 8 отрывает ее.
Бандажное соед.;
1-бандаж
2-прокладка
3-соед. воздуховоды
Эксплуатация и сервис СКВ
После сдачи заказчику законченных монтажом систем начинается их эксплуатация. Эксплуатация СКВ – постоянное использование системы при нормальной ее работе в целях создания и поддержания заданных условий в обслуживаемых объектах. В ходе эксплуатации производят включение системы, техническое обслуживание, оформление предусмотренной документации, регистрацию в журналах рабочих параметров, а также замечания по работе. Обеспечение бесперебойной и эффективной работы СКВ осуществляют службы эксплуатации в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Они вкл. в себя: сроки техобслуживания, профилактического осмотра, ремонтов, сроки поставки запчастей, инструктажа и материалов. СКВ также используются схемами систем, актами на скратые работы, акты на отступление от проекта, технологические паспорта на оборудование. Перед вводом в эксплуатацию СКВ проводятся их испытания и наладка. Испытания вкл. индивидуальные испытания смонтированного оборудования, пневматические испытания подсистем тепло и холодоснабжения, а также системы воздуховодов. Результаты испытаний оформляются соответствующим актом. Целью работ по наладке СКВ явл. Достижение и стабильное поддержание заданных параметров при наиболее экономичном режиме работы всех систем. При наладке рабочие параметры системы устанавливаются в соответствии с проектными и нормативными показателями. В процессе обслуживания системы проверяют тезническое состояние всего оборудования, размещение и исправность регулирующих устройств и контрольно-измерительных приборов. По результатам проверки составляют дефектную ведомость. Если установленное оборудование соответствует проекту, то проводят испытания и наладку всех систем в след. последовательности: - наладка всех функциональных блоков ЦК для вывода его на проектные параметры; - аэродинамическая регулировка системы на проектные расходы воздуха по ответвлениям; - испытание и наладка источника теплоты и холода, насосной станции; - наладка систем фанкойлов, воздухоохладителей и воздухонагревателей ЦК; - измерение и проверка параметров воздуха в помещении с нормативными.
Испарители
В испарителе жидкий хладагент кипит и превращается в парообразное состояние, отводя теплоту от охлаждаемой среды.
Испарители подразделяют:
по виду охлаждаемой среды - для охлаждения газовых сред (воздуха или других газовых смесей), для охлаждения жидких теплоносителей (хладоносителей), для охлаждения твёрдых тел (продуктов, технологический веществ), испарители-конденсаторы (в каскадных холодильных машинах);
в зависимости от условий движения охлаждаемых сред - с естественной циркуляцией охлаждаемой среды, с принудительной циркуляцией охлаждаемой среды, для охлаждения неподвижных сред (контактное охлаждение или замораживание продуктов);
по способу заполнения - затопленного и незатопленного типов;
по способу организации движения холодильного агента в аппарате - с естественной циркуляцией хладагента (циркуляция хладагента под действием разности давлений); с принудительной циркуляцией хдадагента (с циркуляционным насосом);
в зависимости от способа организации циркуляции охлождаемой жидкости - с закрытой системой охлаждаемой жидкости (кожухотрубные, кожухозмеевиковые), с открытой системой охлаждаемой жидкости (панельные).
Чаще всего средой для охлаждения является воздух - универсальный теплоноситель, который всегда имеется в наличии. Испарители отличаются по виду каналов, в которых течёт и кипит хладагент, профилю теплообменной поверхности и организации движения воздуха.
Виды испарителей
Листотрубные испарители применяют в бытовых холодильниках. Изготовляют из двух листов, имеющих штампованые каналы. После совмещения каналов листы соединяют роликовой сваркой. Собранному испарителю может придаваться вид П- или О-образной конструкции (по форме низкотемпературной камеры). Коэффициент теплопередачи листотрубных испарителей составляет от 4 до 8 В/(м- квадратных * К) при температурном напоре 10 К.
а, б - О-образной формы; в - панельный (полка-испаритель)
Гладкотрубные испарители представляют собой змеевики из труб которые крепятся к стойкам скобками или пайкой. Для удобства монтажа гладкотрубные испарители изготавливают в виде настенных батарей. Батарея такого типа (настенные гладкотрубные испарительные батареи типа БН и БНИ) применяют на судах для оснащения камер для хранения пищевых продуктов. Для охлаждения провизионных камер используют гладкотрубные настенные батареи конструкции ВНИИхолодмаша (ОН26-03)
Ребристотрубные испарители наиболее широко применяют в торговом холодильном оборудовании. Испарители изготавливают из медных труб диаметром 12, 16, 18 и 20 мм с толщиной стенки 1 мм или латунной ленты Л62-Т-0,4 толщиной 0,4 мм. Для предохранения поверхности труб от контактной коррозии их покрывают слоем цинка или хромируют.
Для оснащения холодильных машин производительностью от 3,5 до 10,5 кВт применяют испарители ИРСН (испаритель ребристотрубный сухой настенный). Испарители изготавливают из медной трубы диаметром 18 х 1 мм, оребрение - из латунной ленты толщиной 0,4 мм с шагом ребра 12,5 мм.
Ребристотрубный испаритель, снабжённый вентилятором для принудительной циркуляции воздуха, получил название воздухоохладителя. Коэффициент теплопередачи такого теплообменного аппарата выше, чем у ребристого испарителя, и поэтому габариты и масса аппарата меньше.
испаритель неисправность технический теплопередача
Кожухотрубные испарители относятся к испарителям с закрытой циркуляцией охлаждаемой жидкости (теплоносителя или жидкой технологической среды). Охлаждаемая жидкость протекает через испаритель под напором, создаваемым циркуляционным насосом.
В кожухотрубных испарителях затопленного типа хладагент кипит на наружной поверхности труб, а охлаждаемая жидкость протекает внутри труб. Закрытая система циркуляции позволяет снизить системы холодоснабжения вследствие уменьшения контакта с воздухом.
Для охлаждения воды чаще используют кожухотрубные испарители с кипением хладагента внутри труб. Теплообменная поверхность выполнена в виде труб с внутренним оребрением и хладагент кипит внутри труб, а охлаждаемая жидкость протекает в межтрубном пространстве.
Эксплуатация испарителей
· При эксплуатации испарителей необходимо соблюдать требования инструкций заводов-изготовителей, настоящих Правил и производственных инструкций.
· При достижении давления на нагнетательных линиях испарителей выше предусмотренного проектом электродвигатели и теплоносители испарителей автоматически должны отключаться.
· Не допускается работа испарителей при неисправной или выключенной вентиляции, с неисправными контрольно-измерительными приборами или их отсутствии, при наличии в помещении концентрации газа, превышающей 20% нижнего концентрационного предела распространения пламени.
· Сведения о режиме работы, количестве отработанного времени компрессоров, насосов и испарителей, а также неполадках в работе должны отражаться в эксплуатационном журнале.
· Вывод испарителей из рабочего режима в резерв должен производиться согласно производственной инструкции.
· После отключения испарителя запорная арматура на всасывающей и нагнетательной линиях должна быть закрыта.
· Температура воздуха в испарительном отделениях в рабочее время должна быть не ниже 10 °С. При температуре воздуха ниже 10 °С, необходимо слить воду из водопровода, а также из охлаждающей системы компрессоров и нагревающей системы испарителей.
· В испарительном отделениях должны быть технологические схемы оборудования, трубопроводов и КИП, инструкции по эксплуатации установок и эксплуатационные журналы.
· Техническое обслуживание испарителей осуществляется эксплуатационным персоналом под руководством специалиста.
· Текущий ремонт испарительного оборудования включает в себя операции технического обслуживания и осмотра, частичную разборку оборудования с ремонтом и заменой быстроизнашивающихся частей и деталей.
· При эксплуатации испарителей должны выполняться требования по безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
· Техническое обслуживание и ремонт испарителей должны производиться в объеме и сроки, указанные в паспорте завода-изготовителя.Техническое обслуживание и ремонт газопроводов, арматуры, приборов автоматики безопасности и КИП испарителей должны проводиться в сроки, установленные для этого оборудования.
Эксплуатация испарителей не допускается в случаях:
1) повышения или понижения давления жидкой и паровой фазы выше или ниже установленных норм ;
2) неисправности предохранительных клапанов, КИП и средств автоматики;
3) непроведения поверки контрольно-измерительных приборов;
4) неисправности крепежных деталей;
5) обнаружении утечки газа или потения в сварных швах, болтовых соединениях, а также нарушения целостности конструкции испарителя;
6) попадании жидкой фазы в газопровод паровой фазы;
7) прекращении подачи теплоносителя в испаритель.
Ремонт испарителей
Слишком слабый испаритель . Обобщение симптомов
В настоящем разделе мы условимся под неисправностью «слишком слабый испаритель» понимать любую неисправность, приводящую к аномальному снижению холодопроизводительности по вине самого испарителя.
Алгоритм диагностирования
Неисправность типа «слишком слабый испаритель» и, как следствие, аномальное падение давления испарения, наиболее легко выявляется, поскольку это единственная неисправность, при которой одновременно с аномальным падением давления испарения реализуется нормальный или слегка пониженный перегрев.
Практические аспекты
3агрязнены трубки и теплообменные ребра испарителя
Опасность появления этого дефекта возникает, главным образом, в установках, которые плохо обслуживаются. Типичным примером такой установки является кондиционер, в котором отсутствует воздушный фильтр на входе в испаритель.
При чистке испарителя иногда достаточно продуть ребра струёй сжатого воздуха или азота в направлении, противоположном движению воздуха при работе установки, но чтобы полностью справиться с грязью, часто приходится использовать специальные чистящие и моющие средства. В некоторых особо тяжелых случаях может даже возникнуть необходимость замены испарителя.
Грязный воздушный фильтр
В кондиционерах загрязнение воздушных фильтров, установленных на входе в испаритель, приводит к росту сопротивления воздушному потоку и, как следствие, падению расхода воздуха через испаритель, что обусловливает рост перепада температур. Тогда ремонтник должен почистить или поменять воздушные фильтры (на фильтры аналогичного качества), не забывая при установке новых фильтров обеспечить свободный доступ к ним наружного воздуха.
Представляется полезным напомнить, что воздушные фильтры должны находиться в безупречном состоянии. Особенно на выходе, обращенном к испарителю. Нельзя допускать, чтобы фильтрующий материал был порванным или терял толщину в ходе повторяющихся промывок.
Если воздушный фильтр находится в плохом состоянии или не подходит для данного испарителя, частицы пыли будут плохо улавливаться и с течением времени вызовут загрязнение трубок и ребер испарителя.
Проскальзывает или порван ременный привод вентилятора испарителя
Если ремень (или ремни) вентилятора проскальзывает, скорость вращения вентилятора падает, что приводит к снижению расхода воздуха через испаритель и росту перепада температуры воздуха (в пределе, если ремень порван. расход воздуха полностью отсутствует).
Перед тем, как подтянуть ремень, ремонтник должен проверить его износ и в случае необходимости заменить. Безусловно, ремонтник должен также проверить выравнивание ремней и полностью осмотреть привод (чистота, механические зазоры, засаленность, натяжение), а также состояние приводного мотора с той же тщательностью, что и самого вентилятора. Каждый ремонтник, естественно, не может иметь в запасе в своей машине все существующие модели приводных ремней, поэтому предварительно нужно справиться у клиента и подобрать нужный комплект.
Плохо отрегулирован шкив с переменной шириной желоба
Большинство современных кондиционеров оснащены приводными моторами вентиляторов, на оси которых устанавливается шкив переменного диаметра (переменной ширины желоба).
По окончании регyлировки необходимо закрепить подвижную щеку на резьбовой части ступицы с помощью стопорного винта, при этом винт следует завернуть как можно более тyгo, внимательно следя за тем, чтобы ножка винта упиралась в специальную лыску, имеющуюся на резьбовой части ступицы и предотвращающую повреждение резьбы. В противном случае, если резьба будет смята стопорным винтом, дальнейшая регyлировка глубины желоба будет затруднена, а может быть и совсем невозможна. После регyлировки шкива следует в любом случае проверить силу тока, потребляемого электромотором (см. описание следующей неисправности).
Большие потери давления в воздушном тракте испарителя
Если шкив с переменным диаметром отрегулирован на максимальное число оборотов вентилятора, а расход воздуха при этом остается недостаточным, это значит, что потери в воздушном тракте слишком большие по отношению к максимальному числу оборотов вентилятора.
После того, как вы твердо убедились в отсутствии других неполадок (закрыты задвижка или клапан, например), следует считать целесообразным заменить шкив таким образом, чтобы повысить скорость вращения вентилятора. К сожалению, повышение числа оборотов вентилятора требует не только замены шкива, но и влечет за собой другие последствия.
Вентилятор испарителя вращается в обратную сторону
Опасность появления такой неисправности существует всегда при вводе в эксплуатацию новой установки, когда вентилятор испарителя оборудован трехфазным приводным электродвигателем (в этом случае бывает достаточным поменять местами две фазы, чтобы восстановить нужное направление вращения).
Мотор вентилятора, будучи рассчитан на питание от сети с частотой 60 гц, подключен к сети с частотой 50 гц
Эта проблема, к счастью довольно редко встречающаяся, может в основном касаться двигателей, изготовленных в США и предназначенных для включения в сеть переменного тока с частотой 60 гц. 3аметим, что некоторые моторы, изготовленные в Европе и предназначенные для экспорта, могут также требовать частоту питающего тока 60 гц. Быстро понять причину данной неисправности можно очень просто достаточно ремонтнику прочитать технические характеристики мотора на прикрепленной к нему специальной табличке.
3агрязнение большого числа ребер испарителя
Если много ребер испарителя покрыто грязью, сопротивление движению воздуха через него повышено, что приводит к снижению расхода воздуха через испаритель и повышению перепада температуры воздуха.
И тогда ремонтнику не останется ничего другого, кроме тщательной очистки загрязненных частей оребрения испарителя с обеих сторон с помощью специальной гребенки с шагом зубьев, в точности соответствующей расстоянию между ребрами.
Техническое обслуживание испарителей
Оно заключается в обеспечении теплосъёма с теплопередающей поверхности. В этих целях регулируют подачу жидкого хладагента в испарители и воздухоохладители до создания требуемого уровня затопленных системах или в количестве, необходимом для обеспечения оптимального перегрева отходящего пара в незатопленных.
От регулирования подачи хладагента и порядка включения и отключения испарителей во многом зависит безопасность работы испарительных систем. Регулирование подачи хладагента проводят таким образом, чтобы предотвратить прорыв паров со стороны высокого давления. Это достигается плавностью операций регулирования, поддержанием необходимого уровня в линейном ресивере. При подключении к работающей системе отключённых испарителей необходимо предотвратить влажный ход компрессора, который может произойти из-за выброса пара из отопленного испарителя вместе с каплями жидкого хладагента при резком его вскипании после неосторожного или непродуманного открытия запорной арматуры.
Порядок подключения испарителя независимо от продолжительности отключения должен быть всегда следующим. Прекращают подачу хладагента в работающий испаритель. Закрывают всасывающий вентиль на компрессоре и постепенно открывают запорный вентиль на испарителе. После этого также постепенно открывают всасывающий вентиль компрессора. Затем регулируют подачу хладагента в испарители.
Для обеспечения эффективного процесса теплопередачи в испарителях холодильных установок с рассольными системами следят за тем, чтобы вся теплопередающая поверхность была погружена в рассол. В испарителях открытого типа уровень рассола должен быть на 100-150 мм выше секции испарителя. При эксплуатации кожухотрубных испарителей следят за своевременным выпуском воздуха через воздушные краны.
При обслуживании испарительных систем следят за своевременностью оттаивания (отогрева) слоя инея на батареях и воздухоохладителях, проверяют, не замерз ли трубопровод отвода талой воды, следят за работой вентиляторов, плотностью закрытия люков и дверей во избежание потерь охлаждаемого воздуха.
При оттаивании следят за равномерностью подачи греющих паров, не допуская неравномерного нагрева отдельных частей аппарата и не превышая скорости отогрева 30 Сч.
Подачу жидкого хладагента в воздухоохладители в установках безнасоснон схемой регулируют по уровню в воздухоохладителе.
В установках с насосной схемой регулируют равномерность поступления хладагента во все воздухоохладители в зависимости от скорости обмерзания.
Список литературы
· Монтаж, эксплуатация и ремонт холодильного оборудования. Учебник (Игнатьев В.Г., Самойлов А.И.)
В целях повышения безопасности эксплуатации холодильной установки рекомендуется конденсаторы, линейные ресиверы и маслоотделители (аппараты высокого давления) с большим количеством хладагента размещать снаружи машинного отделения.
Это оборудование, как и ресиверы для хранения запаса хладагента, должны быть ограждены металлическим барьером с запирающимся входом. Ресиверы должны быть защищены навесом от солнечных лучей и осадков. Аппараты и сосуды, устанавливаемые в помещении, могут размещаться в компрессорном цехе или специальном помещении аппаратной, если оно имеет отдельный выход наружу. Проход между гладкой стеной и аппаратом должен быть не менее 0,8 м, но допускается установка аппаратов у стен без проходов. Расстояние между выступающими частями аппаратов должно быть не менее 1,0 м, а если этот проход является основным - 1,5 м.
При монтаже сосудов и аппаратов на кронштейнах или консольных балках последние должны быть заделаны в капитальную стену на глубину не менее 250 мм.
Допускается установка аппаратов на колоннах с помощью хомутов. Запрещается пробивать отверстия в колоннах для крепления оборудования.
Для монтажа аппаратов и дальнейшего обслуживания конденсаторов и циркуляционных ресиверов устраиваются металлические площадки с ограждением и лестницей. При длине площадки более 6 м лестниц должно быть две.
Площадки и лестницы должны иметь поручни и закраины. Высота поручней 1 м, закраин - не менее 0,15 м. Расстояние между стойками поручней не более 2 м.
Испытания аппаратов, сосудов и систем трубопроводов на прочность и плотность производятся по окончании монтажных работ и в сроки, предусмотренные «Правилами устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок».
Горизонтальные цилиндрические аппараты.
Кожухотрубные испарители, горизонтальные кожухотрубные конденсаторы и горизонтальные ресиверы устанавливают на бетонных фундаментах в виде отдельных тумб строго горизонтально с допустимым уклоном 0,5 мм на 1 м погонной длины в сторону маслоотстойника.
Аппараты опираются на деревянные антисептированные брусья шириной не менее 200 мм с углублением по форме корпуса (рис. 10 и 11) и прикрепляются к фундаменту стальными поясами с резиновыми прокладками.
Низкотемпературные аппараты устанавливают на брусья толщиной не менее толщины теплоизоляции, а под
поясами размещают деревянные бруски длиной 50-100 мм и высотой, равной толщине изоляции, на расстоянии 250- 300 мм друг от друга по окружности (рис. 11).
Для очистки труб конденсаторов и испарителей от загрязнений расстояние между их торцовыми крышками и стенами должно составлять 0,8 м с одной стороны и 1,5-2,0 м с другой. При установке аппаратов в помещении для замены труб конденсаторов и испарителей устраивается «ложное окно» (в стене напротив крышки аппарата). Для этого в кладке здания оставляют проем, который заполняют теплоизоляционным материалом, зашивают досками и штукатурят. При ремонте аппаратов «ложное окно» вскрывают, а по окончании ремонта восстанавливают. По окончании работ по размещению аппаратов на них монтируют приборы автоматики и контроля, запорную арматуру, предохранительные клапаны.
Полость аппарата для хладагента продувают сжатым воздухом, испытание на прочность и плотность производят со снятыми крышками. При монтаже конденсаторно-ресиверного узла горизонтальный кожухотрубный конденсатор устанавливают на площадке над линейным ресивером. Размер площадки должен обеспечивать круговое обслуживание аппарата.
Вертикальные кожухотрубные конденсаторы. Аппараты устанавливают вне помещения на массивном фундаменте с приямком для слива воды. При изготовлении фундамента в бетон закладывают болты крепления нижнего фланца аппарата. Конденсатор устанавливают подъемным краном на пакеты подкладок и клиньев. Подбивкой клиньев аппарат выставляют строго вертикально с помощью отвесов, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для того чтобы исключить раскачивание отвесов ветром, их грузы опускают в емкость с водой или маслом. Вертикальное расположение аппарата вызвано винтообразным стеканием воды по его трубкам. Даже при незначительном наклоне аппарата вода не будет нормально омывать поверхность труб. По окончании выверки аппарата подкладки и клинья сваривают в пакеты и делают подливку фундамента.
Испарительные конденсаторы.
Поставляются на монтаж в сборе и устанавливаются на площадке, размеры которой позволяют проводить круговое обслуживание этих аппаратов. ‘Высота площадки принимается с учетом размещения под ней линейных ресиверов. Для удобства обслуживания площадку оборудуют лестницей, а при верхнем расположении вентиляторов она устанавливается дополнительно между площадкой и верхней плоскостью аппарата.
После установки испарительного конденсатора к нему подключают циркуляционный насос и трубопроводы.
Наибольшее распространение находят испарительные конденсаторы типа TVKA и «Эвако» производства ВНР. Капле-отбойный слой этих аппаратов изготовлен из пластмассы, поэтому в районе установки аппаратов должны быть запрещены сварочные и другие работы с открытым пламенем. Электродвигатели вентиляторов заземляют. При установке аппарата на возвышении (например, на крыше здания) необходимо применение молниезащиты.
Панельные испарители. Поставляются в виде отдельных узлов, и их сборка производится в ходе монтажных работ.
Бак испарителя испытывается на герметичность наливом воды и устанавливается на бетонную плиту толщиной 300-400 мм (рис. 12), высота подземной части которой составляет 100-150 мм. Между фундаментом и баком укладывают деревянные антисептированные брусья либо железнодорожные шпалы и теплоизоляцию. Панельные секции устанавливают в баке строго горизонтально, по уровню. Боковые поверхности бака изолируют и штукатурят, налаживают работу мешалки.
Камерные приборы. Пристенные и потолочные батареи собирают из унифицированных секций (рис. 13) на месте монтажа.
Для аммиачных батарей используют секции из труб диаметром 38X2,5 мм, для хладоносителя - диаметром 38X3 мм. Трубы оребрены спирально навитыми ребрами из стальной ленты 1X45 мм с шагом ребер 20 и 30 мм. Характеристики секций представлены в табл. 6.
Суммарная длина шлангов батарей в насосных схемах не должна превышать 100-200 м. Установка батареи в камере производится с помощью закладных деталей, закрепленных в перекрытии при сооружении здания (рис. 14).
Шланги батарей размещают строго горизонтально по уровню.
Потолочные воздухоохладители поставляются для монтажа в сборе. Несущие конструкции аппаратов (швеллеры) соединяются со швеллерами закладных деталей. Горизонтальность установки аппаратов проверяют по гидростатическому уровню.
К месту монтажа аппаратов батареи и воздухоохладители поднимаются погрузчиками или другими грузоподъемными устройствами. Допустимый уклон шлангов не должен превышать 0,5 мм на 1 м погонной длины.
Для удаления талой воды во время оттаивания устанавливаются сливные трубы, на которых закрепляют нагревательные элементы типа ЭНГЛ-180. Нагревательный элемент представляет собой ленту из стеклонити, в основе которой находятся металлические нагревательные жилы из сплава с высоким удельным сопротивлением. Нагревательные элементы навивают на трубопровод спирально или прокладывают линейно, закрепляя на трубопроводе стеклолентой (например, лента ЛЭС-0,2Х20). На вертикальном участке сливного трубопровода нагреватели устанавливаются только спирально. При линейной прокладке нагреватели закрепляют на трубопроводе стеклолентой с шагом не более 0,5 м. После закрепления нагревателей трубопровод изолируют негорючей изоляцией и обшивают защитной металлической оболочкой. В местах значительных изгибов нагревателя (например, на фланцах) под него нужно подложить алюминиевую ленту толщиной 0,2-1,0 мм и шириной 40-80 мм во избежание местных перегревов.
По окончании установки все аппараты испытывают на прочность и плотность.
→ Монтаж холодильных установок
Монтаж основных аппаратов и вспомогательного оборудования
К основным аппаратам холодильной установки относят аппараты, непосредственно участвующие в массо- и теплообменных процессах: конденсаторы, испарители, переохладители, воздухоохладители и т. п. Ресиверы, маслоотделители, грязеуловители воздухоотделители, насосы, вентиляторы и другое оборудование, входящее в состав холодильной установки, относят к вспомогательному оборудованию.
Технология монтажа определяется степенью заводской готовности и особенностями конструкции аппаратов, их массой и проектом установки. Вначале устанавливают основные аппараты, что позволяет приступить к прокладке трубопроводов. Чтобы предотвратить увлажнение теплоизоляции на опорную поверхность аппаратов, работающих при низких температурах, наносят слой гидроизоляции, укладывают теплоизоляционный слой, а затем вновь слой гидроизоляции. Для создания условий, исключающих образование тепловых мостиков, все металлические детали (пояса крепления) накладывают на аппараты через деревянные антисептированные бруски или прокладки толщиной 100-250 мм.
Теплообменные аппараты. Большинство теплообменных аппаратов заводы поставляют в готовом к монтажу виде. Так, кожухотрубные конденсаторы, испарители, переохладители поставляют в собранном виде, элементные, оросительные, испарительные конденсаторы и панельные, погружные испарители - сборочными единицами. Ребристотрубные испарители, батареи непосредственного охлаждения и рассольные могут быть изготовлены монтажной организацией на месте из секций оребрен-ных труб.
Кожухотрубные аппараты (так же как и емкостное оборудование) монтируют поточно-совмещенным способом. При укладке сварных аппаратов на опоры следят за тем, чтобы все сварные швы были доступны для осмотра, обстукивания молотком при освидетельствовании, а также для ремонта.
Горизонтальность и вертикальность аппаратов проверяют по уровню и отвесу или с помощью геодезических инструментов. Допускаемые отклонения аппаратов от вертикали составляют 0,2 мм, по горизонтали - 0,5 мм на 1 м. При наличии у аппарата сборника или отстойника допустим уклон только в их сторону. Особо тщательно выверяют вертикальность кожухо-трубных вертикальных конденсаторов, так как необходимо обеспечить пленочное стекание воды по стенкам труб.
Элементные конденсаторы (из-за большой металлоемкости их применяют в редких случаях в промышленных установках) устанавливают на металлическом каркасе, над ресивером по элементам снизу вверх, выверяя горизонтальность элементов, одноплоскостность фланцев штуцеров и вертикальность каждой секции.
Монтаж оросительных и испарительных конденсаторов заключается в последовательном монтаже поддона, теплообменных труб или змеевиков, вентиляторов, маслоотделителя, насоса и арматуры.
Аппараты с воздушным охлаждением, используемые в качестве конденсаторов холодильных установок, монтируют на постаменте. Для центровки осевого вентилятора относительно направляющего аппарата служат прорези в плите, которые позволяют перемещать плиту редуктора в двух направлениях. Электродвигатель вентилятора прицентровывают к редуктору.
Панельные рассольные испарители размещают на изоляционном слое, на бетонной подушке. Металлический бак испарителя устанавливают на деревянные брусья, монтируют мешалку и рассольные задвижки, подключают сливную трубу и испытывают бак на плотность наливом воды. Уровень воды не должен падать в течение суток. Затем сливают воду, убирают брусья и опускают бак на основание. Панельные секции перед монтажом испытывают воздухом на давление 1,2 МПа. Затем поочередно монтируют секции в баке, устанавливают коллекторы, арматуру, отделитель жидкости, бак заливают водой и испаритель в сборе вновь испытывают воздухом на давление 1,2 МПа.
Рис. 1. Монтаж горизонтальных конденсаторов и ресиверов поточно-совмещенным методом:
а, б - в строящемся здании; в - на опоры; г - на эстакады; I - положение конденсатора перед строповкой; II, III - положения при перемещении стрелы крана; IV - установка на опорные конструкции
Рис. 2. Монтаж конденсаторов:
0 - элементного: 1 - опорные металлоконструкции; 2 - ресивер; 3 - элемент конденсатора; 4 - отвес для выверки вертикальности секции; 5 - уровень для проверки горизонтальности элемента; 6 - линейка для проверки расположения фланцев в одной плоскости; б - оросительного: 1 - слив воды; 2 - поддон; 3 - ресивер; 4 - секции змеевиков; 5 - опорные металлоконструкции; 6 - водораспределительные лотки; 7 - подача воды; 8 - переливная воронка; в - испарительного: 1 - водосборник; 2 - ресивер; 3, 4 - указатель уровня; 5 - форсунки; 6 - каплеотбойник; 7 - маслоотделитель; 8 - предохранительные клапаны; 9 - вентиляторы; 10 - форконденсатор; 11 - поплавковый регулятор уровня воды; 12 - переливная воронка; 13 - насос; г - воздушного: 1 - опорные металлоконструкции; 2 - рама привода; 3 - направляющий аппарат; 4 - секция оребренных теплообменных труб; 5 - фланцы подсоединения секций к коллекторам
Погружные испарители монтируют подобным образом и испытывают давлением инертного газа 1,0 МПа для систем с R12 и 1,6 МПа для систем с R22.
Рис. 2. Монтаж панельного рассольного испарителя:
а - испытание бака водой; б - испытание панельных секций воздухом; в - монтаж панельных секций; г - испытание испарителя водой и воздухом в сборе; 1 - деревянные брусья; 2 - бак; 3 - мешалка; 4 - панельная секция; 5 - козлы; 6 - рампа подачи воздуха на испытания; 7 - слив воды; 8 - маслосборник; 9-отделитель жидкости; 10 - теплоизоляция
Емкостное оборудование и вспомогательные аппараты. Линейные аммиачные ресиверы монтируют на стороне высокого давления ниже конденсатора (иногда под ним) на одном фундаменте, и паровые зоны аппаратов соединяют уравнительной линией, что создает условия для слива жидкости из конденсатора самотеком. При монтаже выдерживают разность высотных отметок от уровня жидкости в конденсаторе (уровня выходного патрубка из вертикального конденсатора) до уровня жидкостной трубы из переливного стакана маслоотделителя И не менее 1500 мм (рис. 25). В зависимости от марок маслоотделителя и линейного ресивера выдерживают разности высотных отметок конденсатора, ресивера и маслоотделителя Яр, Яр, Нм и Ни, задаваемые в справочной литературе.
На стороне низкого давления устанавливают дренажные ресиверы для слива аммиака из охлаждающих приборов при оттаивании снеговой шубы горячими парами аммиака и защитные ресиверы в безнасосных схемах для приема жидкости в случае выброса ее из батарей при повышении тепловой нагрузки, а также циркуляционные ресиверы. Горизонтальные циркуляционные ресиверы монтируют вместе с отделителями жидкости, размещаемыми над ними. В вертикальных циркуляционных ресиверах пар от жидкости отделяется в ресивере.
Рис. 3. Схема монтажа конденсатора, линейного ресивера, маслоотделителя и воздухоохладителя в аммиачной холодильной установке: КД - конденсатор; ЛР - линейный ресивер; ВОТ - воздухоотделитель; СП - переливной стакан; МО - маслоотделитель
В хладоновых агрегатированных установках линейные ресиверы устанавливают выше конденсатора (без уравнительной линии), и хладон поступает в ресивер пульсирующим потоком по мере заполнения конденсатора.
Все ресиверы оснащают предохранительными клапанами, манометрами, указателями уровня и запорной арматурой.
Промежуточные сосуды устанавливают на опорные конструкции на деревянных брусьях с учетом толщины тепловой изоляции.
Охлаждающие батареи. Хладоновые батареи непосредственного охлаждения заводы-изготовители поставляют в готовом к монтажу виде. Рассольные и аммиачные батареи изготовляют на месте монтажа. Рассольные батареи делают из стальных электросварных труб. Для изготовления аммиачных батарей применяют стальные бесшовные горячекатаные трубы (обычно диаметром 38X3 мм) из стали 20 для работы при температуре до -40 °С и из стали 10Г2 для работы при температуре до -70 °С.
Для поперечно-спирального оребрения труб батарей используют холоднокатаную стальную ленту из низкоуглеродистой стали. Трубы оребряют на полуавтоматической оснастке в условиях заготовительных мастерских с выборочной проверкой щупом плотности прилегания оребрения к трубе и заданного шага оребрения (обычно 20 или 30 мм). Готовые секции труб подвергают горячему цинкованию. При изготовлении батарей применяют полуавтоматическую сварку в среде диоксида углерода или ручную электродуговую. Оребренные трубы соединяют а батареи коллекторами или калачами. Коллекторные, стеллажные и змеевиковые батареи собирают из унифицированных секций.
После испытаний аммиачных батарей воздухом в течение 5 мин на прочность (1,6 МПа) и в течение 15 мин на плотность (1 МПа) места сварных соединений подвергают цинкованию электрометаллизационным пистолетом.
Рассольные батареи испытывают водой после монтажа на давление, равное 1,25 рабочего.
Батареи крепят к закладным деталям или металлоконструкциям на перекрытиях (потолочные батареи) или на стенах (пристенные батареи). Потолочные батареи крепят на расстоянии 200-300 мм от оси труб до потолка, пристенные - на расстоянии 130-150 мм от оси труб до стены и не менее 250 мм от пола до низа трубы. При монтаже аммиачных батарей выдерживают допуски: по высоте ±10 мм, отклонение от вертикальности пристенных батарей - не более 1 мм на 1 м высоты. При установке батарей допускается уклон не более 0,002, причем в сторону, противоположную движению пара хладагента. Пристенные батареи монтируют кранами до монтажа плит перекрытия или с помощью погрузчиков со стрелой. Потолочные батареи монтируют с помощью лебедок через блоки, прикрепленные к перекрытиям.
Воздухоохладители. Их устанавливают на постаменте (по-стаментные воздухоохладители) или крепят к закладным деталям на перекрытиях (навесные воздухоохладители).
Постаментные воздухоохладители монтируют поточно-совме-щенным методом с помощью стрелового крана. Перед монтажом укладывают изоляцию на постамент и выполняют отверстие для подсоединения дренажного трубопровода, который прокладывают с уклоном не менее 0,01 в сторону слива в канализационную сеть. Навесные воздухоохладители монтируют так же, как и потолочные батареи.
Рис. 4. Монтаж батареи:
а - батареи электропогрузчиком; б - потолочной батареи лебедками; 1 - перекрытие; 2- закладные детали; 3 - блок; 4 - стропы; 5 - батарея; 6 - лебедка; 7 - электропогрузчик
Охлаждающие батареи и воздухоохладители из стеклянных труб. Для изготовления рассольных батарей змеевикового типа применяют стеклянные трубы. Трубы прикрепляют к стойкам только на прямых участках (калачи не закрепляют). Опорные металлоконструкции батарей крепят к стенам или подвешивают к перекрытиям. Расстояние между стойками не должно превышать 2500 мм. Пристенные батареи на высоту 1,5 м защищают сетчатыми ограждениями. Аналогичным способом монтируют и стеклянные трубы воздухоохладителей.
Для изготовления батарей и воздухоохладителей берут трубы с гладкими концами, соединяя их фланцами. После окончания монтажа батареи испытывают водой на давление, равное 1,25 рабочего.
Насосы. Для перекачки аммиака и других жидких хладагентов, хладоносителей и охлажденной воды, конденсата, а также для освобождения дренажных колодцев и циркуляции охлаждающей воды используют центробежные насосы. Для подачи жидких хладагентов применяют только герметичные бессальниковые насосы типа ХГ со встроенным в корпус насоса электродвигателем. Статор электродвигателя герметизирован, а ротор насажен на один вал с рабочими колесами. Подшипники вала охлаждаются и смазываются жидким хладагентом, отбираемым от нагнетательного патрубка и перепускаемым затем на сторону всасывания. Герметичные насосы устанавливают ниже точки забора жидкости при температуре жидкости ниже -20 °С (во избежание срыва работы насоса подпор на всасывании составляет 3,5 м).
Рис. 5. Монтаж и выверка насосов и вентиляторов:
а - монтаж центробежного насоса по лагам с помощью лебедки; б - монтаж вентилятора лебедкой с использованием оттяжек
Перед монтажом сальниковых насосов проверяют их комплектность и при необходимости проводят ревизию.
Центробежные насосы устанавливают на фундамент краном, талью либо по лагам на катках или листе металла с помощью лебедки или рычагов. При установке насоса на фундамент с глухими болтами, заделанными в его массив, около болтов укладывают деревянные брусья, чтобы не замять резьбу (рис. 5, а). Проверяют высотную отметку, горизонтальность, центровку, наличие масла в системе, плавность вращения ротора и набивку сальникового уплотнения (сальника). Сальник
Жен быть тщательно набит и равномерно без перекоса загнут Чрезмерная затяжка сальника ведет к его перегреву и увеличению расхода электроэнергии. При монтаже насоса выше приемного резервуара на всасывающем патрубке ставят обратный клапан.
Вентиляторы. Большинство вентиляторов поставляют в виде агрегата, готового к монтажу. После установки вентилятора краном или лебедкой с оттяжками тросами (рис. 5,б) на фундамент, постамент или металлоконструкции (через виброизолирующие элементы) выверяют высотную отметку и горизонтальность установки (рис. 5, в). Затем снимают стопорящее ротор устройство, осматривают ротор и корпус, убеждаются в отсутствии вмятин и других повреждений, проверяют вручную плавность вращения ротора и надежность крепления всех деталей. Проверяют зазор между наружной поверхностью ротора и корпусом (не более 0,01 диаметра колеса). Измеряют радиальное и осевое биение ротора. В зависимости от размеров вентилятора (его номера) предельное радиальное биение составляет 1,5-3 мм, осевое 2-5 мм. Если замер показывает превышение допуска, проводят статическую балансировку. Измеряют также зазоры между вращающимися и неподвижными частями вентилятора, которые должны находиться в пределах 1 мм (рис. 5, г).
При пробном пуске в пределах 10 мин проверяют уровень шума и вибрации, а после останова надежность крепления всех соединений, нагрев подшипников и состояние маслосистемы. Продолжительность испытаний под нагрузкой - 4 ч, при этом проверяют устойчивость работы вентилятора при рабочих режимах.
Монтаж градирен. Небольшие градирни пленочного типа (I ПВ) поставляют на монтаж с высокой степенью заводской готовности. Выверяют горизонтальность установки градирни, подключают к системе трубопроводов и после заполнения системы водооборотного цикла умягченной водой регулируют равномерность орошения насадки из мипластовых или полихлорвиниловых пластин, изменяя положение водораспылитель-ных форсунок.
При монтаже более крупных градирен после сооружения бассейна и строительных конструкций устанавливают вентилятор, выверяют его соосность с диффузором градирни, регулируют положение водораспределительных желобов или коллекторов и форсунок для равномерного распределения воды по поверхности орошения.
Рис. 6. Выверка соосности рабочего колеса осевого вентилятора градирни с направляющим аппаратом:
а - перемещением рамы относительно опорных металлоконструкций; б - натяжением тросов: 1 - ступица рабочего колеса; 2 - лопасти; 3 - направляющий аппарат; 4 - обшивка градирни; 5 - опорные металлоконструкции; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель; 8 - центрирующий тросы
Соосность регулируют перемещением рамы и электродвигателя в пазах для болтов крепления (рис. 6, а), а в наиболее крупных вентиляторах соосность достигается путем регулирования натяжения тросов, прикрепленных к направляющему аппарату и несущим металлоконструкциям (рис. 6,б). Затем проверяют направление вращения электродвигателя, плавность хода, биение и уровень вибрации на рабочих скоростях вращения вала.
Одним из самых важных элементов для парокомпрессионной машины является . Он выполняет главный процесс холодильного цикла – отбор от охлаждаемой среды. Другие элементы холодильного контура, такие как конденсатор, расширительное устройство, компрессор и пр., только обеспечивают надежную работу испарителя, поэтому именно выбору последнего необходимо уделять должное внимание.
Из этого следует, что, подбирая оборудование для холодильной установки, необходимо начинать именно с испарителя. Многие начинающие ремонтники часто допускают типичную ошибку и начинают комплектацию установки с компрессора.
На рис. 1 представлена схема самой обычной парокомпрессионной холодильной машины. Ее цикл, заданный в координатах: давление Р и i . На рис. 1б точки 1-7 холодильного цикла, является показателем состояния холодильного агента (давления, температуры, удельного объема) и совпадает с аналогичным на рис. 1а (функции параметров состояния).
Рис. 1 – Схема и в координатах обычной парокомпрессионной машины: РУ расширительное устройство, Рk – давление конденсации, Ро – давление кипения.
Графическое изображение рис. 1б отображает состояние и функции холодильного агента, которые изменяются в зависимости от давления и энтальпии. Отрезок АВ на кривой рис. 1б характеризует хладагент в состоянии насыщенного пара. Его температура соответствует температуре начала кипения. Доля пара хладагента в составляет 100%, а перегрев близок к нулю. В правой части от кривой АВ хладагент имеет состояние (температура хладагента больше температуры кипения).
Точка В является критической для данного хладагента, поскольку отвечает той температуре, при которой вещество не может перейти в жидкое состояние, не зависимо от того, на сколько высоким будет давление. На отрезке ВС хладагент имеет состояние насыщенной жидкости, а в левой стороне – переохлажденной жидкости (температура хладагента меньше температуры кипения).
Внутри кривой АВС хладагент находится в состоянии парожидкостной смеси (доля пара в единице объема изменчива). Процесс, происходящий в испарителе (рис. 1б), отвечает отрезку 6-1 . Хладагент поступает в испаритель (точка 6) в состоянии кипящей парожидкостной смеси. При этом доля пара зависит от определенного холодильного цикла и составляет 10-30%.
На выходе из испарителя процесс кипения может не завершиться и точка 1 может не совпадать с точкой 7 . Если температура хладагента на выходе из испарителя больше температуры кипения, то получаем испаритель с перегревом. Его величина ΔТперегрев представляет собой разность температуры хладагента на выходе из испарителя (точка 1) и его температуры на линии насыщения АВ (точка 7):
ΔТперегрев=Т1 – Т7
Если точка 1 и 7 совпадают, то температура хладагента равна температуре кипения, а перегрев ΔТперегрев будет равен нулю. Таким образом, получим затопленный испаритель. Поэтому, при выборе испарителя вначале необходимо совершить выбор между затопленным испарителем и испарителем с перегревом.
Отметим, что при равных условиях затопленный испаритель более выгоден по интенсивности процесса отбора теплоты, чем с перегревом. Но следует учитывать то, что на выходе затопленного испарителя хладагент находится в состоянии насыщенного пара, а подавать влажную среду в компрессор нельзя. В противном случае возникает высокая вероятность появления гидроударов, которые будут сопровождаться механическим разрушением деталей компрессора. Получается, что если выбрать затопленный испаритель, то необходимо предусматривать дополнительную защиту компрессора от попадания в него насыщенного пара.
Если отдать предпочтение испарителю с перегревом, то не нужно заботиться о защите компрессора и попадания в него насыщенного пара. Вероятность возникновения гидравлических ударов будет возникать только в случае отклонения от требуемого показателя величины перегрева. В нормальных условиях эксплуатации холодильной установки величина перегрева ΔТперегрев должна находиться в пределах 4-7 К.
При снижении показателя перегрева ΔТперегрев , интенсивность отбора теплоты окружающей среды повышается. Но при чрезмерно низких значениях ΔТперегрев (менее 3К) возникает вероятность попадания в компрессор влажного пара, что может стать причиной появления гидравлического удара и, следовательно, повреждения механических узлов компрессора.
В обратном случае, при высоком показании ΔТперегрев (больше 10 К), это говорит о том, что в испаритель поступает недостаточное количество хладагента. Резко снижается интенсивность отбора теплоты от охлаждаемой среды и ухудшается тепловой режим компрессора.
При выборе испарителя возникает и другой вопрос, связанный с величиной температуры кипения хладагента в испарителе. Чтобы его решить вначале необходимо определить какую температуру охлаждаемой среды следует обеспечить для нормальной работы холодильной установки. Если в качестве охлаждаемой среды используется воздух, то кроме температуры на выходе из испарителя требуется учесть и влажность на выходе из испарителя. Теперь рассмотрим поведения температур охлаждаемой среды вокруг испарителя во время работы обычной холодильной установки (рис. 1а).
Чтобы не углубляться в данную тему потерями давлений на испарителе будем пренебрегать. Также будем считать, что происходящий теплообмен между хладагентом и окружающей средой осуществляется по прямоточной схеме.
На практике такую схему используют не часто, поскольку по эффективности теплообмена она уступает противоточной схеме. Но если один из теплоносителей имеет постоянную температуру, а показания перегрева невелики, то прямоток и противоток будут равнозначными. Известно, что среднее значение температурного напора не зависит от схемы движения потоков. Рассмотрение прямоточной схемы предоставит нам более наглядное представление о теплообмене, который происходит между хладагентом и охлаждаемой средой.
Для начала введем виртуальную величину L , равную длине теплообменного устройства (конденсатора или испарителя). Ее значение можно определить из следующего выражения: L=W/S , где W – соответствует внутреннему объему теплообменного устройства, в котором происходит циркуляция хладагента, м3; S – площадь поверхности теплообмена м2.
Если речь идет о холодильной машине, то равнозначная длина испарителя практически равняется длине трубки, в которой происходит процесс 6-1 . Поэтому ее наружная поверхность омывается охлаждаемой средой.
Вначале обратим внимание на испаритель, который выполняет роль воздухоохладителя. В нем процесс отбора теплоты от воздуха происходит в результате естественной конвекции или же при помощи принудительного обдува испарителя. Отметим, что в современных холодильных установках первый способ практически не используют, поскольку охлаждение воздуха путем естественной конвекции является малоэффективным.
Таким образом, будем предполагать, что воздухоохладитель оборудован вентилятором, который обеспечивает принудительный обдув испарителя воздухом и являет собой трубчато-ребристый теплообменный аппарат (рис. 2). Его схематическое изображение представлено на рис. 2б. рассмотрим основные величины, которые характеризуют процесс обдува.
Перепад температур
Перепад температур на испарителе рассчитывается следующим образом:ΔТ=Та1- Та2 ,
где ΔТа находится в пределах от 2 до 8 К (для трубчато-ребристых испарителей с принудительным обдувом).
Другими словами, при нормальной работе холодильной установки воздух проходящий через испаритель должен охлаждаться не ниже 2 К и не выше 8 К.
Рис. 2 – Схема и температурные параметры охлаждения воздуха на воздухоохладителе:
Та1 и Та2 – температура воздуха на входе и выходе из воздухоохладителя;
- FF – температура хладагента;
- L – эквивалентная длина испарителя;
- То – температура кипения хладагента в испарителе.
Максимальный температурный напор
Максимальный температурный напор воздуха на входе в испаритель определяется следующим образом:DTмакс=Та1 – То
Данный показатель применяется при подборе воздухоохладителей, поскольку зарубежные производители холодильной техники предоставляют значения холодопроизводительности испарителей Qисп в зависимости от величины DTмакс . Рассмотрим метод подбора воздухоохладителя холодильной установки и определим расчетные значения DTмакс . Для этого приведем в пример общепринятые рекомендации по подбору значения DTмакс :
- для морозильных камер DTмакс находится в пределах 4-6 К;
- для камер хранения неупакованной продукции – 7-9 К;
- для камер хранения герметично упакованной продукции – 10-14 К;
- для установок кондиционирования воздуха – 18-22 К.
Степень перегрева пара на выходе из испарителя
Для определения степени перегрева пара на выходе из испарителя используют следующую форму:F=ΔТперегр/DTмакс=(Т1-Т0)/(Та1-Т0) ,
где Т1 – температура пара хладагента на выходе из испарителя.
Данный показатель у нас практически не используют, но в зарубежных каталогах предусмотрено, что показания холодопроизводительности воздухоохладителей Qисп соответствует значению F=0,65.
Во время эксплуатации значение F принято принимать от 0 до 1. Предположим, что F=0 , тогда ΔТперегр=0 , а хладагент на выходе из испарителя будет иметь состояние насыщенного пара. Для данной модели воздухоохладителя фактическая холодопроизводительность будет на 10-15% больше показателя, приведенного в каталоге.
Если F>0,65 , то показатель холодопроизводительности для данной модели воздухоохладителя, должен быть меньше значения, приведенного в каталоге. Допустим, что F>0,8 , тогда фактическая производительность для данной модели будет на 25-30% больше значения, приведенного в каталоге.
Если F->1 , то холодопроизводительность испарителя Qисп->0 (рис.3).
Рис.3 – зависимость холодопроизводительности испарителя Qисп от перегрева F
Процесс, изображенный на рис.2б, характеризуют и другие параметры:
- среднеарифметический температурный напор DTср=Таср-Т0 ;
- средняя температура воздуха, которая проходит через испаритель Таср=(Та1+Та2)/2 ;
- минимальный температурный напор DTмин=Та2-То .
Рис. 4 – Схема и температурные параметры, отображающие процесс охлаждения воды на испарителе:
где Те1 и Те2 температура воды на входы и выходе испарителя;
- FF – температура хладагента;
- L – эквивалентная длина испарителя;
- То – температура кипения хладагента в испарителе.
Если перепад температур по воде ΔТе=Те1-Те2 , то для кожухотрубных испарителей ΔТе следует поддерживать в диапазоне 5±1 К, а для пластинчатых испарителей показатель ΔТе будет находиться в пределах 5±1,5 К.
В отличие от воздухоохладителей в охладителях жидкости необходимо поддерживать не максимальный, а минимальный температурный напор DTмин=Те2-То – разность между температурой охлаждаемой среды на выходе из испарителя и температурой кипения хладагента в испарителе.
Для кожухотрубных испарителей минимальный температурный напор DTмин=Те2-То следует поддерживать в пределах 4-6 К, а для пластинчатых испарителей – 3-5 К.
Заданный диапазон (разность между температурой охлаждаемой среды на выходе из испарителя и температурой кипения хладагента в испарителе) необходимо поддерживать по следующим причинам: при увеличении разности интенсивность охлаждения начинает снижаться, а при снижении повышается риск замерзания охлаждаемой жидкости в испарителе, что может стать причиной его механического разрушения.
Конструктивные решения испарителей
Независимо от способа применения различных и хладагентов, теплообменные процессы, происходящие в испарителе, подчиняются основному технологическому циклу холодопотребляющего производства, согласно которому создаются холодильные установки и теплообменные аппараты. Таким образом, чтобы решить задачу по оптимизации теплообменного процесса необходимо учитывать условия рациональной организации технологического цилка холодопотребляющего производства.Как известно, охлаждение определенной среды возможно при помощи теплообменника. Его конструктивное решение следует выбирать согласно технологическим требованиям, которые предъявляются к данным устройствам. Особо важным моментом является соответствие устройства технологическому процессу термической обработки среды, что возможно при следующих условиях:
- поддержание заданной температуры рабочего процесса и контроль (регулирование) над температурным режимом;
- выбор материала устройства, согласно химическим свойствам среды;
- контроль над продолжительностью пребывания среды в устройстве;
- соответствие рабочих скоростей и давления.
- обеспечение необходимой скорости рабочих сред для осуществления турбулентного режима;
- создание наиболее подходящих условий для удаления конденсата, накипи, инея и пр.;
- создание благоприятных условий для движения рабочих сред;
- предотвращение возможных загрязнений устройства.
На удобство эксплуатации и надежность устройства влияют такие факторы как прочность и герметичность разъемных соединений, компенсация температурных деформаций, удобства для обслуживания и ремонта устройства. Данные требования заложены в основу конструирования и выбора теплообменного агрегата. Главную роль в этом занимает обеспечение требуемого технологического процесса в холодопотребляющем производстве.
Для того, что выбрать правильное конструктивное решение испарителя необходимо руководствоваться следующими правилами. 1) охлаждение жидкостей лучше всего осуществлять при помощи трубчатого теплообменника жесткой конструкции или компактного пластинчатого теплообменника; 2) применение трубчато-ребристых устройств обусловлено следующими условиями: теплоотдача между рабочими средами и стенкой по обе стороны поверхности нагрева значительно отличаются. При этом оребрение необходимо устанавливать со стороны наименьшего коэффициента теплоотдачи.
Для увеличения интенсивности теплообмена в теплообменниках необходимо придерживаться таких правил:
- обеспечение надлежащих условий по отводу конденсата в воздухоохладителях;
- снижение толщины гидродинамического пограничного слоя путем повышения скорости движения рабочих тел (установка межтрубных перегородок и разбивка пучка трубок на ходы);
- улучшение обтекания рабочими телами поверхности теплообмена (вся поверхность должна активно участвовать в процессе теплообмена);
- соблюдение основных показателей температур, термических сопротивлений и пр.
Улучшение теплообменных процессов является одним из основных процессов по совершенствованию теплообменного оборудования холодильных машин. В этом отношении проводятся исследования в области энергетики и химической техники. Это изучение режимных характеристик течения, турбулизация потока путем создания искусственных шероховатостей. Кроме того, ведется разработка новых поверхностей теплообмена, благодаря чему теплообменники станут более компактными.
Выбираем рациональный подход для расчета испарителя
При проектировании испарителя следует произвести конструктивный, гидравлический, прочностной, тепловой и технико-экономический расчет. Их выполняют в нескольких вариантах, выбор которых зависит от показателей эффективности: технико-экономического показателя, КПД и пр.Чтобы произвести тепловой расчет поверхностного теплообменника необходимо решить уравнение и теплового баланса, с учетом определенных условий работы устройства (конструктивные размеры теплопередающих поверхностей, пределов изменения температур и схем, относительно движения охлаждающей и охлаждаемой среды). Чтобы найти решение этой задачу нужно применять правила, которые позволят получить результаты из исходных данных. Но из-за многочисленных факторов, найти общее решение для различных теплообменников невозможно. Вместе с этим существует много методов приближенного расчета, которые легко произвести в ручном или машинном варианте.
Современные технологии позволяют подобрать испаритель при помощи специальных программ. В основном они предоставляются производителями теплообменной аппаратуры и позволяют быстро подобрать необходимую модель. При использовании таких программ необходимо учитывать то, что они предполагают работу испарителя при стандартных условиях. Если фактические условия отличаются от стандартных, то производительность испарителя будет иной. Таким образом, желательно всегда проводить проверочные расчеты выбранной вами конструкции испарителя, относительно фактических условий его работы.
