Grunnleggende regler for valg av fordamper for en kjølemaskin for dampkompresjon. Design av varmeveksler: eksempel. Beregning av området, varmevekslerens kraft Grad av overoppheting av damp ved utløpet til fordamperen

Et av de viktigste elementene for en dampkomprimeringsmaskin er. Han utfører hovedprosessen i kjølesyklusen - valg fra mediet som skal avkjøles. Andre elementer i kjølekretsen, for eksempel en kondensator, en ekspansjonsanordning, en kompressor, etc., sørger bare for pålitelig drift av fordamperen, så det er nettopp valget av sistnevnte som må tas hensyn til.

Av dette følger at at ved valg av utstyr til kjøleaggregat, er det nødvendig å starte med fordamperen. Mange nybegynnerverksteder innrømmer ofte typisk feil og begynn å fullføre installasjonen med en kompressor.

I fig. 1 viser et diagram over den vanligste dampkompresjonen kjølemaskin. Dens syklus gitt i koordinater: trykk R og jeg. I fig. 1b punktene 1-7 i kjølesyklusen, er en indikator for kjølemediets tilstand (trykk, temperatur, spesifikt volum) og sammenfaller med den i fig. 1a (statusparameterfunksjoner).

Fig. 1 - Oppsett og i koordinatene til en konvensjonell dampkompresjonsmaskin: RU utvidelsesenhet pk - kondensasjonstrykk, Ro - kokepress.

Grafisk bilde bilde. 1b viser status og funksjoner til kjølemediet, som varierer med trykk og entalpi. Seksjon AB på kurven i fig. 1b kjennetegner kjølemediet i mettet damptilstand. Temperaturen tilsvarer kokepunktet. Andelen kjølemediumdamp i er 100%, og overoppheting er nær null. Til høyre for kurven AB kjølemediet har en tilstand (temperaturen på kjølemediet er høyere enn kokepunktet).

Punkt I Det er avgjørende for dette kjølemediet, siden det tilsvarer temperaturen som stoffet ikke kan gå i flytende tilstand, uansett hvor høyt trykket er. På segmentet av flyet har kjølemediet en mettet væsketilstand, og på venstre side har den en superkjølt væske (temperaturen på kjølemediet er mindre enn kokepunktet).

Inne i kurven ABC kjølemediet er i en damp-væske-blanding (andelen damp i et volum er varierende). Prosessen som forekommer i fordamperen (fig. 1b) tilsvarer segmentet 6-1 . Kuldemediet kommer inn i fordamperen (punkt 6) i en tilstand av kokende damp / væske-blanding. Dessuten avhenger andelen damp av en spesifikk kjølesyklus og er 10-30%.

Ved utløpet av fordamperen kan det hende at kokeprosessen ikke avsluttes 1 stemmer kanskje ikke med prikken 7 . Hvis temperaturen på kjølemediet ved utløpet til fordamperen er større enn kokepunktet, får vi fordamperen med overoppheting. Dens verdi Δ Overoppheting representerer forskjellen i temperatur på kjølemediet ved utløpet til fordamperen (punkt 1) og dens temperatur på metningslinjen AB (punkt 7):

SuperТ superheat \u003d Т1 - Т7

Hvis punktene 1 og 7 faller sammen, er kjølemedietemperaturen lik kokepunktet og overoppheting Δ Overoppheting vil være null. Dermed får vi en oversvømmet fordamper. Når du velger en fordamper, er det derfor først nødvendig å velge mellom en oversvømmet fordamper og en overopphetet fordamper.

Merk at under oversiktlige forhold er en oversvømmet fordamper mer fordelaktig når det gjelder intensiteten av varmefjerningsprosessen enn ved overoppheting. Men det må huskes at ved utløpet til den oversvømte fordamperen er kjølemediet i en tilstand av mettet damp, og det er umulig å tilføre kompressoren et fuktig miljø. Ellers er det stor sannsynlighet for utseendet til vannhammer, som vil være ledsaget av mekanisk ødeleggelse av kompressordelene. Det viser seg at hvis du velger en oversvømmet fordamper, er det nødvendig å gi ekstra beskyttelse for kompressoren mot å få mettet damp inn i den.

Hvis du foretrekker en fordamper med overoppheting, trenger du ikke å bekymre deg for å beskytte kompressoren og få mettet damp inn i den. Sannsynligheten for vannhammer vil kun forekomme i tilfelle avvik fra den nødvendige indikatoren for verdien av overoppheting. Under normale driftsforhold for kjøleaggregatet, mengden av overoppheting Δ Overoppheting bør være innen 4-7 K.

Med en reduksjon i overoppheting Δ Overoppheting, øker intensiteten av valg av varme fra omgivelsene. Men til for lave verdier Δ Overoppheting (mindre enn 3K) er det en sjanse for at våt damp kommer inn i kompressoren, noe som kan forårsake en vannhammer og følgelig skade på de mekaniske komponentene til kompressoren.

Ellers med høy lesing Δ Overoppheting (mer enn 10 K), indikerer dette at for lite kjølevæske kommer inn i fordamperen. Intensiteten for varmefjerning fra det avkjølte mediet avtar kraftig, og kompressorens termiske regime svekkes.

Når du velger en fordamper, dukker det opp et annet spørsmål knyttet til kokepunktet for kjølemediet i fordamperen. For å løse det er det først nødvendig å bestemme hvilken temperatur på det kjølte mediet som skal sikres for normal drift av kjøleenheten. Hvis luft brukes som et avkjølt medium, er det i tillegg til temperaturen ved utløpet til fordamperen også nødvendig å ta med fuktigheten ved utløpet til fordamperen. La oss nå vurdere oppførselen til temperaturene til det avkjølte mediet rundt fordamperen under driften av en konvensjonell kjøleenhet (fig. 1a).

For ikke å fordype dette emnet, vil trykktapet på fordamperen bli forsømt. Vi vil også anta at varmevekslingen mellom kjølemediet og miljøet utføres i henhold til en direkte strømningskrets.

I praksis brukes ikke et slikt skjema ofte, siden det er underordnet motstrømsopplegget når det gjelder varmeoverføringseffektivitet. Men hvis en av kjølevæskene har det konstant temperatur, og indikasjonene på overoppheting er små, vil fremoverstrømningen og motstrømningen være ekvivalent. Det er kjent at temperaturverdien for temperaturhodet ikke er avhengig av strømningsmønsteret. Hensynet til den direkte strømningskretsen vil gi oss en mer visuell representasjon av varmeoverføringen som skjer mellom kjølemediet og det kjølte mediet.

Først introduserer vi den virtuelle mengden Llik lengden på varmeveksleren (kondensator eller fordamper). Verdien kan bestemmes ut fra følgende uttrykk: L \u003d W / Shvor W - tilsvarer det indre volumet til varmeveksleren som kjølemediet sirkulerer, m3; S - varmeveksler overflate m2.

Hvis vi snakker om en kjølemaskin, er den tilsvarende lengden på fordamperen nesten lik lengden på røret som prosessen foregår i 6-1 . Derfor vaskes dens ytre overflate av et avkjølt medium.

Vær først oppmerksom på fordamperen, som fungerer som en luftkjøler. I den skjer prosessen med å ta varme fra luften som et resultat av naturlig konveksjon eller ved tvangsblåsing av fordamperen. Vær oppmerksom på at i moderne kjøleenheter praktisk talt ikke brukes den første metoden, siden luftkjøling ved naturlig konveksjon er ineffektiv.

Dermed vil vi anta at luftkjøleren er utstyrt med en vifte, som gir tvangsblåsing av fordamperen med luft og er en rørformet varmeveksler (fig. 2). Dens skjematiske fremstilling er presentert i fig. 2b. vurder de grunnleggende mengdene som kjennetegner blåseprosessen.

Temperaturforskjell

Temperaturfallet over fordamperen beregnes som følger:

ΔТ \u003d Ta1- Ta2,

hvor ΔTa er i området fra 2 til 8 K (for rør-fin fordamper med tvungen luftstrøm).

Med andre ord, når normal operasjon kjøleaggregat, luften som går gjennom fordamperen må avkjøles ikke lavere enn 2 K og ikke høyere enn 8 K.

Fig. 2 - Skjema og temperaturparametere for luftkjøling på luftkjøleren:

TA1 og TA2 - lufttemperatur ved luftkjølerens inn- og utløp;

• ff - kjølemedietemperatur;
• L - ekvivalent lengde på fordamperen;
• Deretter - kokepunktet for kjølemediet i fordamperen.

Maksimal temperaturhode

Maksimal temperaturhode for luft ved innløpet til fordamperen bestemmes som følger:

DTmax \u003d Ta1 - Det

Denne indikatoren brukes ved valg av luftkjølere, siden utenlandske produsenter av kjøleutstyr gir verdier for kjølekapasiteten til fordampere Qisp avhengig av størrelse dtmaks. Vurder metoden for å velge luftkjøler på kjøleenheten og bestem de beregnede verdiene dtmaks. For å gjøre dette gir vi et eksempel på generelt aksepterte anbefalinger for valg av verdier dtmaks:

• for frysere dtmaks er i området 4-6 K;
• for lagringskamre av uemballerte produkter - 7-9 K;
• for lagringskamre av hermetisk forseglede produkter - 10-14 K;
• for klimaanlegg - 18-22 K.

Graden av overoppheting av damp ved utløpet til fordamperen

For å bestemme graden av overoppheting av damp ved utløpet til fordamperen, bruk følgende skjema:

F \u003d ΔTerreg / DTmax \u003d (T1-T0) / (Ta1-T0),

hvor T1 - temperaturen på kjølemediumdampen ved utløpet til fordamperen.

Vi bruker praktisk talt ikke denne indikatoren, men i utenlandske kataloger er det gitt at indikasjonene på kjølekapasiteten til luftkjølere Qisp tilsvarer en verdi på F \u003d 0,65.

Verdi under drift F akseptert fra 0 til 1. Antar det F \u003d 0deretter ΔTerreg \u003d 0og kjølemediet ved utløpet til fordamperen vil ha en mettet damptilstand. For denne modellen av luftkjøler vil den faktiske kjølekapasiteten være 10-15% mer enn tallet gitt i katalogen.

Hvis en F\u003e 0,65, så skal indikatoren for kjølekapasitet for denne modellen av luftkjøler være mindre enn verdien som er gitt i katalogen. Anta at F\u003e 0,8, vil den faktiske ytelsen for denne modellen være 25-30% mer enn verdien som er gitt i katalogen.

Hvis en F-\u003e 1deretter kjøleevnen til fordamperen Qisp-\u003e 0 (fig. 3).

Fig. 3 - avhengighet av fordamperens kjølekapasitet Qisp fra overoppheting F

Prosessen som er avbildet i fig.2b er preget av andre parametere:

• aritmetisk gjennomsnittstemperaturhode DTav \u003d Tasr-T0;
• gjennomsnittlig lufttemperatur som går gjennom fordamperen Tasr \u003d (Ta1 + Ta2) / 2;
• minimum temperaturhode DTmin \u003d Ta2-To.

Fig. 4 - Skjema og temperaturparametere som viser prosessen på fordamperen:

hvor TE1 og TE2 vanntemperatur ved innløpet og utløpet til fordamperen;

• FF - kjølemedietemperatur;
• L er ekvivalent lengde på fordamperen;
• Det er kokepunktet for kjølemediet i fordamperen.

Fordampere hvor væske fungerer som et kjølemedium har de samme temperaturparametrene som for luftkjølere. De digitale verdiene for temperaturene til den kjølte væsken, som er nødvendige for normal drift av kjøleenheten, vil være forskjellige enn de tilsvarende parametrene for luftkjølere.

Hvis temperaturforskjellen i vann ΔTe \u003d Te1-Te2deretter for skall- og rørfordampere ΔТе bør holdes i området 5 ± 1 K, og for platefordampere indikatoren ΔТе vil være innen 5 ± 1,5 K.

I motsetning til luftkjølere i flytende kjølere, er det nødvendig å ikke opprettholde maksimalt, men minimumstemperaturhode DTmin \u003d Te2-To - forskjellen mellom temperaturen på det avkjølte mediet ved utløpet til fordamperen og kokepunktet for kjølemediet i fordamperen.

For skall- og rørfordampere, minimumstemperaturhode DTmin \u003d Te2-To skal holdes innen 4-6 K, og for platefordampere - 3-5 K

Det spesifiserte området (forskjellen mellom temperaturen på det avkjølte mediet ved utløpet til fordamperen og kokepunktet for kjølemediet i fordamperen) må opprettholdes av følgende grunner: med en økning i forskjellen begynner kjølehastigheten å synke, og med en reduksjon øker risikoen for frysing av den avkjølte væsken i fordamperen, noe som kan forårsake dens mekaniske ødeleggelse.

Fordamper Design

Uavhengig av fremgangsmåten for påføring av forskjellige og kjølemedier, er varmeoverføringsprosessene som forekommer i fordamperen underlagt den viktigste teknologiske syklusen for kaldkrevende produksjon, i henhold til hvilken kjøleaggregater og varmevekslere opprettes. For å løse problemet med å optimalisere varmeutvekslingsprosessen er det således nødvendig å ta hensyn til betingelsene for en rasjonell organisering av de teknologiske kretsløpene for kaldkrevende produksjon.

Som kjent er det mulig å avkjøle et visst miljø ved hjelp av en varmeveksler. Designløsningen bør velges i samsvar med de teknologiske kravene som gjelder for disse enhetene. Et spesielt viktig poeng er enhetens samsvar med den teknologiske prosessen for varmebehandling av mediet, som er mulig under følgende forhold:

• vedlikehold av innstilt temperatur på arbeidsprosessen og kontroll (regulering) over temperatur tilstand;
• valg av enhetsmateriale iht kjemiske egenskaper miljø;
• kontroll over varigheten av miljøet i enheten;
• korrespondanse mellom arbeidshastigheter og trykk.

En annen faktor som den økonomiske rasjonaliteten til apparatet er avhengig av er produktivitet. Først av alt påvirkes det av varmeoverføringshastigheten og samsvar med enhetens hydrauliske motstand. Disse forholdene er mulige under følgende omstendigheter:

• tilveiebringe den nødvendige hastigheten til arbeidsmediet for implementering av det turbulente regimet;
• opprettelse av de mest passende forhold for fjerning av kondensat, skala, rimfrost osv.;
• skape gunstige forhold for bevegelse av arbeidsmiljøer;
• forhindring av mulig forurensning av enheten.

Andre viktige krav er også lett vekt, kompakthet, enkel design, samt enkel installasjon og reparasjon av enheten. For å overholde disse reglene, bør man ta hensyn til faktorer som: konfigurasjon av varmeoverflaten, tilstedeværelse og type skillevegger, metoden for plassering og festing av rør i rørarkene, overordnede dimensjoner, arrangement av kamre, bunner, etc.

Brukbarheten og påliteligheten til enheten påvirkes av faktorer som styrke og tetthet avtakbare tilkoblinger, kompensasjon for temperatur deformasjoner, bekvemmelighet for vedlikehold og reparasjon av enheten. Disse kravene er grunnlaget for utforming og valg av varmevekslerenhet. Hovedrollen i dette er å sikre det nødvendige teknologisk prosess i kaldkrevende produksjon.

For å velge riktig designløsning av fordamperen, er det nødvendig å bli veiledet av følgende regler. 1) avkjøling av væsker utføres best ved bruk av en rørformet varmeveksler med stiv utforming eller en kompakt platevarmeveksler; 2) bruken av rørformede anordninger skyldes følgende forhold: varmeoverføringen mellom arbeidsmediet og veggen på begge sider av varmeoverflaten er betydelig forskjellig. I dette tilfellet må finnene installeres fra siden til den laveste varmeoverføringskoeffisienten.

For å øke varmeoverføringsintensiteten i varmevekslere er det nødvendig å overholde følgende regler:

• sikre de rette forholdene for fjerning av kondensat i luftkjølere;
• redusere tykkelsen på det hydrodynamiske grensesjiktet ved å øke bevegelseshastigheten til arbeidsfluidet (installasjon av ringformede skillevegger og bryte rørbunten i passasjer);
• forbedring av strømmen rundt varmeoverføringsoverflaten av arbeidsorganer (hele overflaten skal aktivt delta i varmeoverføringsprosessen);
• samsvar med de grunnleggende indikatorene for temperatur, termisk motstand, etc.

Ved å analysere individuelle termiske motstander, kan man velge den mest optimale måten å øke varmeoverføringsintensiteten (avhengig av type varmeveksler og arbeidsfluidets art). I en flytende varmeveksler er det rasjonelt å installere tverrskilleveggene bare med noen få slag i rørrommet. Under varmeoverføring (gass med gass, væske med væske) kan mengden væske som strømmer gjennom ringrommet være arrogant stor, og som et resultat vil hastighetsindikatoren nå grensene som er inne i rørene, som et resultat av at installasjonen av partisjoner vil være irrasjonell.

Forbedring av varmeoverføringsprosesser er en av hovedprosessene for å forbedre varmeoverføringsutstyret til kjølemaskiner. I denne forbindelse forskes det innen energi- og kjemiteknikk. Dette er en studie av regimets egenskaper ved strømmen, turbulisering av strømmen ved å skape kunstig ruhet. I tillegg utvikles nye varmeoverføringsflater, noe som gjør varmevekslere mer kompakte.

Vi velger en rasjonell tilnærming for beregning av fordamperen

Ved utforming av fordamperen bør det utføres en strukturell, hydraulisk, styrke-, termisk og mulighetsstudie. De utføres i flere versjoner, hvis valg avhenger av ytelsesindikatorer: en teknisk og økonomisk indikator, effektivitet, etc.

For å foreta en termisk beregning av en overflatevarmeveksler, er det nødvendig å løse varmeoverførings- og varmebalanseligningen, under hensyntagen til visse betingelser enhetsdrift (strukturelle dimensjoner på varmeoverføringsflater, temperatur og kretsgrenser, i forhold til bevegelse av kjøling og avkjølt medium). For å finne en løsning på dette problemet, må du bruke regler som lar deg få resultater fra kildedataene. Men på grunn av mange faktorer er det umulig å finne en felles løsning for forskjellige varmevekslere. Sammen med dette er det mange omtrentlige beregningsmetoder som er enkle å produsere i manuell eller maskinversjon.

Moderne teknologier lar deg velge en fordamper ved hjelp av spesielle programmer. I utgangspunktet er de levert av produsenter av varmeutvekslingsutstyr og lar deg raskt velge den nødvendige modellen. Når du bruker slike programmer, er det nødvendig å ta hensyn til det faktum at de krever drift av en fordamper under standardforhold. Hvis de faktiske forholdene avviker fra standarden, vil fordamperens ytelse være forskjellig. Det er derfor lurt å alltid foreta verifiseringsberegninger av din design av fordamperen, angående de faktiske forholdene for driften.

Ved beregning av den konstruerte fordamperen bestemmes dens varmeoverføringsoverflate og volumet av sirkulerende saltlake eller vann.

Fordamperens varmeoverføringsflate er funnet med formelen:

hvor F er varmeoverføringsoverflaten til fordamperen, m 2;

Q 0 - maskinens kjølekapasitet, W;

Dt m - for skall-og-rørfordampere er dette den gjennomsnittlige logaritmiske forskjellen mellom temperaturene på kjølevæsken og kokepunktet til kjølemediet, og for panelfordampere er det den aritmetiske forskjellen mellom temperaturene til den utgående saltlaken og kokepunktet for kjølemediet, 0 С;

- varmefluksetetthet, W / m 2.

For omtrentlige beregninger av fordamper brukes verdiene for varmeoverføringskoeffisienter oppnådd eksperimentelt i W / (m 2 × K):

for ammoniakkfordampere:

skall og rør 450 - 550

panel 550 - 650

for freon skall-og-rør-fordamper med riflede svømmeføtter 250 - 350.

Den gjennomsnittlige logaritmiske temperaturforskjellen på kjølevæsken og koking av kjølemediet i fordamperen beregnes med formelen:

(5.2)

hvor t Pl og t P2 er temperaturene til kjølevæsken ved innløpet og utløpet til fordamperen, 0 ° C;

t 0 - kokepunktet for kjølemediet, 0 C.

På grunn av det store volumet av tanken og den intensive sirkulasjonen av kjølevæsken, kan gjennomsnittstemperaturen for panelfordampere tas lik temperaturen ved utløpet til tanken P2. Derfor for disse fordamperne

Volumet av sirkulerende kjølemedium bestemmes av formelen:

(5.3)

hvor VP - volumet av det sirkulerende kjølevæsken, m 3 / s;

med P - spesifikk varme saltlake, J / (kg × 0 C);

rP er tettheten av saltlaken, kg / m 3;

t Р2 og t Р1 - henholdsvis varmebærertemperatur ved inngangen til og ut av det kjølte rommet, 0 С;

Q 0 - maskinens kjølekapasitet.

Verdier med P og rP finnes fra referansedataene for det respektive kjølemediet, avhengig av temperatur og konsentrasjon.

Kjølevæskets temperatur når den passerer gjennom fordamperen synker med 2 - 3 0C.

Beregning av fordamper for kjøling av luft i kjøleskap

For fordelingen av fordamperne inkludert i kjølersettet, bestemmes den nødvendige varmeoverføringsoverflaten av formelen:

hvor SQ er den totale varmeøkningen til kameraet;

K er varmeoverføringskoeffisienten til kammerutstyret, W / (m 2 × K);

Dt er den beregnede temperaturforskjellen mellom luften i kammeret og gjennomsnittstemperaturen på kjølevæsken under saltlake-kjøling, 0 C.

Varmeoverføringskoeffisienten for batteriet er 1,5–2,5 W / (m 2 K), for luftkjølere - 12–14 W / (m 2 K).

Den beregnede temperaturforskjellen for batterier er 14–16 0 С, for luftkjøler - 9–11 0 С.

Antall kjøleinnretninger for hvert kammer bestemmes av formelen:

hvor n er det nødvendige antall kjøleenheter, stk .;

f er varmeoverføringsoverflaten til ett batteri eller luftkjøler (tatt basert på tekniske spesifikasjoner biler).

kondensatorer

Det er to hovedtyper av kondensatorer: vannkjølt og luftkjølt. Høy ytelse kjøleenheter bruker også luftkjølte kondensatorer som kalles fordampningskondensatorer.

I kjøleenheter for kommersielt kjøleutstyr brukes ofte luftkjølte kondensatorer. Sammenlignet med en vannkjølt kondensator er de økonomiske i drift, enklere å installere og betjene. Kjøleenheter, som inkluderer vannkjølte kondensatorer, er mer kompakte enn enheter med luftkjølte kondensatorer. I tillegg produserer de mindre støy under drift.

Vannkjølte kondensatorer kjennetegnes av arten av bevegelse av vann: strømningstype og vanning, og etter design - skall-og-spole, dobbelt-rør og skall-og-rør.

Hovedtypen er horisontale skall-og-rør-kondensatorer (fig. 5.3). Det er noen forskjeller i utformingen av kondensatorer av ammoniakk og freon, avhengig av typen kjølemedium. Ammoniakk-kondensatorer dekker et område fra 30 til 1250 m 2 når det gjelder varmeoverføringsoverflaten, og freon-kondensatorer varierer fra 5 til 500 m 2. I tillegg produseres ammoniakk vertikale skall- og rørkondensatorer med en varmeoverføringsoverflate på 50 til 250 m 2.

Skall- og rørkondensatorer brukes i maskiner med middels høy kapasitet. Varm kjølemediumdamp kommer gjennom røret 3 (fig. 5.3) inn i ringrommet og kondenserer på den ytre overflaten av bunten med horisontale rør.

Kjølevann sirkulerer inne i rørene under trykk fra pumpen. Rør er flared i rørark, lukket eksternt med vannhetter med skillevegger som skaper flere horisontale passasjer (2-4-6). Vann kommer inn gjennom røret 8 fra bunnen og kommer ut gjennom røret 7. På det samme vanndekket er det en ventil 6 for utslipp av luft fra vannrommet og en ventil 9 for å drenere vannet under revisjon eller reparasjon av kondensatoren.

Figur 5.3 - Horisontale skall-og-rør-kondensatorer

På toppen av apparatet er det en sikkerhetsventil 1 som forbinder det ringformede rommet til ammoniakkkondensatoren med røret utover, over mønet på taket i den høyeste bygningen innenfor en radius på 50 m. En utjevningslinje som forbinder kondensatoren til mottakeren er koblet gjennom røret 2, til hvilket flytende kuldemedium ledes ut gjennom røret 10 fra bunnen deler av apparatet. En oljepanne med et rør 11 for drenering av olje er sveiset nedenfra til kroppen. Det flytende kjølemediumnivået i den nedre delen av foringsrøret overvåkes ved hjelp av et nivåmåler 12. Under normal drift må alt flytende kuldemedium ledes ut i mottakeren.

På toppen av foringsrøret er det en ventil 5 for utlufting, samt et rør for tilkobling av en trykkmåler 4.

Vertikale skall-og-rør-kondensatorer brukes i høykapasitets-ammoniakk-kjøleskap, de er designet for en varmebelastning på 225 til 1150 kW og installeres utenfor maskinrommet uten å okkupere det nyttige området.

Nylig har kondensatorer av platetype dukket opp. Den høye varmeoverføringshastigheten i platekondensatorer, sammenlignet med skall-og-rør, tillater den samme varmebelastningen å redusere metallforbruket til apparatet med omtrent halvparten og øke kompaktheten med 3-4 ganger.

Aerial kondensatorer brukes hovedsakelig i maskiner med liten og mellomstor kapasitet. I henhold til arten av bevegelsen av luft, er de delt inn i to typer:

Med fri bevegelse av luft; slike kondensatorer brukes i maskiner med svært lav produktivitet (opp til ca. 500 W) brukt i husholdningskjøleskap;

Med tvungen luftbevegelse, det vil si med blåst av varmeoverføringsoverflaten ved hjelp av aksiale vifter. Denne typen kondensatorer er mest anvendelig i små og mellomstore maskiner, men nylig, på grunn av mangel på vann, brukes de i økende grad i maskiner med høy ytelse.

kondensatorer lufttype brukes i kjøleaggregater med stappeskap, stikkboks og hermetiske kompressorer. Kondensatorkonstruksjoner av samme type. En kondensator består av to eller flere seksjoner koblet i serie med kammer eller parallelt med samlere. Seksjonene er rette eller U-formede rør som er satt sammen i en spole ved hjelp av punkteringer. Rør - stål, kobber; ribber - stål eller aluminium.

Kondensatorer med tvungen luftbevegelse brukes i kommersielle kjøleenheter.

Kondensatorberegning

Ved utforming av en kondensator reduseres beregningen til å bestemme dens varmeoverføringsoverflate og (hvis den er vannkjølt) mengden vann som forbrukes. Først av alt beregnes den faktiske termiske belastningen på kondensatoren

hvor Q til - den faktiske termiske belastningen på kondensatoren, W;

Q 0 - kompressorens kjølekapasitet, W;

N i - indikatoreffekt på kompressoren, W;

N e - effektiv kompressorkraft, W;

h m - mekanisk effektivitet av kompressoren.

I enheter med hermetiske eller tetningsløse kompressorer, bør den termiske belastningen på kondensatoren bestemmes ved å bruke formelen:

(5.7)

hvor N e - elektrisk kraft ved terminalene til kompressormotoren, W;

h e - effektiviteten til den elektriske motoren.

Kondensatorens varmeoverføringsoverflate bestemmes av formelen:

(5.8)

hvor F er varmeoverføringsoverflaten, m 2;

k er varmeoverføringskoeffisienten til kondensatoren, W / (m 2 × K);

Dt m er den gjennomsnittlige logaritmiske forskjellen mellom kondensasjonstemperaturene til kjølemediet og kjølevann eller luft, 0 C;

q F er varmefluksdensiteten, W / m 2.

Den gjennomsnittlige logaritmiske forskjellen bestemmes av formelen:

(5.9)

hvor t1 er temperaturen på vannet eller luften ved innløpet til kondensatoren, 0 C;

t B2 - temperatur på vann eller luft ved utløpet til kondensatoren, 0 C;

t til - kondensasjonstemperatur på kjøleenheten, 0 C.

Varmeoverføringskoeffisienter forskjellige typer kondensatorer er gitt i tabellen. 5.1.

Tabell 5.1 - Varmeoverføringskoeffisientene til kondensatorer

Fordampende for ammoniakk

Luftkjølt (tvungen luftsirkulasjon) for kjølemedium

verdier tildefinert for finnet overflate.

Arealet av varmeoverføringsoverflaten til fordamperen F, m 2, bestemmes av formelen:

hvor er varmefluksen i fordamperen, W

k er varmeoverføringskoeffisienten til fordamperen, W / (m 2 * K), avhenger av type fordamper;

Den gjennomsnittlige logaritmiske forskjellen mellom temperaturene til kokende freon og det avkjølte mediet;

- spesifikk varmefluks lik 4700 W / m 2

Strømningshastigheten for kjølevæsken som er nødvendig for fjerning av varmeinnstrømning, bestemmes av formelen:

hvor fra -varmekapasitet til det avkjølte mediet: for vann 4,187 kJ / (kg * ° C), for saltlake tas varmekapasiteten i henhold til spesielle tabeller avhengig av dens frysetemperatur, som tas 5-8 ° C under kokepunktet for kjølemediet t 0 for åpne systemer og 8 -10 ° C lavere t 0 for lukkede systemer;

ρ p - tetthet, kjølevæske SCR, kg / m 3;

Δ t r - forskjellen i temperatur på kjølevæsken ved innløpet til fordamperen og ved utløpet til det, ° C.

For klimaanlegg i nærvær av dyse-vanningskamre, brukes vannstrømningsfordelingsordninger. I henhold til dette er pt p definert som temperaturforskjellen ved utløpet til vannet til vanningskammeret t w.k og ved utgangen av fordamperen t X :.

8. Valg av kondensator

Beregningen av kondensatoren reduseres til å bestemme området for varmeoverføringsoverflaten, hvorved en eller flere kondensatorer velges, med et totalt overflateareal som tilsvarer den beregnede (overflatemargin ikke mer enn + 15%).

1. Den teoretiske varmefluksen i kondensatoren bestemmes av forskjellen i spesifikke entalpier i den teoretiske syklusen, med eller uten å ta hensyn til superkjøling i kondensatoren:

a) varmefluxen, tatt i betraktning superkjøling i kondensatoren, bestemmes av forskjellen i spesifikke entalpier i den teoretiske syklusen:

b) varmestrøm uten å ta hensyn til underkjøling i kondensatoren og i fravær av en regenerativ varmeveksler

Den totale varmebelastningen, tatt i betraktning varmeekvivalenten til effekten som kompressoren bruker på komprimeringen av kjølemediet (faktisk varmestrøm):

2. Den gjennomsnittlige logaritmiske temperaturforskjellen θ jf mellom det kondenserende kjølemediet og mediet som kjøler kondensatoren bestemmes, ° С:

hvor er temperaturforskjellen i begynnelsen av varmeoverføringsoverflaten (stor temperaturforskjell), 0 С:

Temperaturforskjellen på slutten av varmeoverføringsoverflaten (lavere temperaturforskjell), 0 С:

3. Finn den spesifikke varmefluksen:

hvor k er varmeoverføringskoeffisienten er 700 W / (m 2 * K)

4. Arealet av kondensatorens varmeoverføringsflate:

5. Forbruk av kjølevæskekondensator:

hvor er den totale varmefluksen i kondensatoren fra alle grupper av kompressorer, kW;

fra -spesifikk varme fra kjølekondensormediet (vann, luft), kJ / (kg * K);

ρ er tettheten til mediet som kjøler kondensatoren, kg / m 3;

- oppvarming medium kjølekondensator, ° С:

1,1 - sikkerhetsfaktor (10%), med hensyn til uproduktive tap.

I henhold til vannstrømmen, under hensyntagen til nødvendig trykk, velges en pumpe for revers vannforsyning med den nødvendige kapasiteten. Sørg for å tilby en backup-pumpe.

9. Valg av viktigste kjøleenheter

Valg av kjølemaskin gjøres ved en av tre metoder:

I henhold til det beskrevne volumet av kompressoren, som er en del av maskinen;

I henhold til diagrammer over maskinens kjølekapasitet;

I henhold til tabellverdiene for maskinens kjølekapasitet gitt i produktets tekniske egenskaper.

Den første metoden ligner på den som ble brukt for å beregne en en-trinns kompressor: bestem det nødvendige volumet som er beskrevet av kompressorstemplene, og velg deretter en maskin eller flere maskiner fra de tekniske tabellene, slik at den faktiske verdien av volumet som er beskrevet av stemplene er 20-30% mer enn oppnådd beregning.

Når du velger en kjølemaskin ved den tredje metoden, er det nødvendig at kjølekapasiteten til maskinen, beregnet for driftsforholdene, reduseres til forholdene under hvilken den er gitt i tabellen over egenskaper, det vil si til standardbetingelser.

Etter å ha valgt merkevaren til enheten (i henhold til kjølekapasitet, redusert til standardforhold), er det nødvendig å sjekke om varmeoverføringsoverflaten til fordamperen og kondensatoren er tilstrekkelig. Hvis området for varmeoverføringsoverflaten til enhetene som er angitt i den tekniske spesifikasjonen, er lik det beregnede eller litt større enn det, er maskinen valgt riktig. Hvis for eksempel fordamperens overflateareal viste seg å være mindre enn det beregnede, er det nødvendig å stille inn et nytt temperaturhode (lavere kokepunkt), og deretter kontrollere om kompressorkapasiteten er tilstrekkelig ved det nye kokepunktet.

Vi aksepterer York YCWM vannkjølt kjøler med en kjølekapasitet på 75 kW.

Der fordamperen er designet for å avkjøle væske, ikke luft.

Fordamperen i kjøleren kan være av flere typer:

• lamellær
• pipe - nedsenkbar
• skall og rør.

Oftest er de som ønsker å samle chiller deg selv, bruk en nedsenkbar - vridd fordamper, som det billigste og enkleste alternativet, som kan lages uavhengig av hverandre. Spørsmålet er hovedsakelig i riktig fremstilling av fordamperen, angående kompressorkraften, valget av diameter og lengde på røret som den fremtidige varmeveksleren vil bli laget av.

For å velge et rør og dets mengde, må du bruke beregning av varmeteknikk, som lett kan finnes på Internett. Følgende kobberrørdiametere 1/2 er mest anvendelige for produksjon av kjølere med effekt opp til 15 kW, med en vridd fordamper; 5/8; 3/4. Det er veldig vanskelig å bøye rør med stor diameter (fra 7/8) uten spesielle maskiner, slik at de ikke brukes til vridde fordamper. Det mest optimale med tanke på brukervennlighet og kraft per 1 meter lengde er et 5/8 rør. I ingen tilfeller skal en tilnærmet beregning av rørets lengde tillates. Hvis kjølevæskefordamperen ikke er produsert riktig, vil verken den nødvendige overopphetingen, eller den nødvendige superkjøling eller koketrykket til freon oppnås, som et resultat vil kjøleren ikke fungere effektivt eller vil ikke avkjøles i det hele tatt.

En annen nyanse, siden mediet som skal avkjøles er vann (oftest), bør kokepunktet, når du bruker vann, ikke være lavere enn -9С, med et delta på ikke mer enn 10 K mellom kokepunktet til freon og temperaturen på det avkjølte vannet. I denne forbindelse bør lavtrykksalarmbryteren stilles til et nødmerke som ikke er lavere enn trykket fra den brukte freon, ved et kokepunkt på -9C. Ellers, hvis kontrollerens feilfeil og vanntemperaturen synker under + 1C, vil vannet begynne å fryse på fordamperen, noe som vil redusere og til slutt redusere varmeoverføringsfunksjonene til nesten null - vannkjøleren vil ikke fungere korrekt.

Egen produksjon av flytende kjøleenheter (kjølere) ble organisert i 2006. De første enhetene hadde en kjølekapasitet på 60 kW og ble satt sammen på basis av platevarmevekslere. Om nødvendig utstyrt med en hydraulisk modul.

Hydromodulen er en termisk isolert tank med en kapasitet på 500 liter eller mer (avhengig av kraft, så for en kjølekapasitet på 50-60 kW, skal tanken være 1,2-1,5 m3) delt med en spesialformet skillevegg i to tanker med "varmt" og "kjølt" vann . Pumpe indre kontur, tar vann fra det "varme" rommet til tanken, leverer det til plate varmeveksler, hvor den, som går i motstrøm med freon, avkjøles. Kjølt vann kommer inn i en annen del av tanken. Kapasiteten til den interne pumpen må ikke være mindre enn kapasiteten til den eksterne kretspumpen. Partisjonens spesielle form lar deg justere volumet av overløp i et bredt område med en liten endring i vannstanden.

Når du bruker vann som varmebærer, tillater slike installasjoner det å bli avkjølt til + 5 ºC ÷ + 7ºС. Følgelig, i standardberegningen av utstyret, antas temperaturen på det innkommende vannet (kommer fra forbrukeren) å være + 10ºC ÷ + 12ºС. Kraften i installasjonen beregnes ut fra den nødvendige vannføringen.

Utstyret vårt er utstyrt med flertrinns beskyttelsessystemer. Pressostater beskytter kompressoren mot overbelastning. Lavtrykksbegrenseren tillater ikke at kokende freon senker temperaturen under minus 2 ° C, og beskytter platevarmeveksleren mot mulig frysing av vann. Den installerte strømningsbryteren vil slå av kjølekompressoren når det oppstår luftforurensning, når rørene blir tette og når platene fryser. Sugetrykkregulatoren opprettholder kokepunktet til freon + 1 С ± 0,2 С.

Vi installerte lignende apparater for avkjøling av en saltoppløsning for salting av ost på ostefabrikker, for raskt å avkjøle melk etter pasteurisering på meierier, for jevn å senke temperaturen på vann i bassenger ved fiskeproduserende (avl og oppdrett) planter.

Hvis det er nødvendig å senke temperaturen på kjølevæsken fra + 5 ºC ÷ + 7ºС til negative og nær null temperaturer, i stedet for vann, brukes en propylenglykoloppløsning som kjølemiddel. Den brukes også hvis omgivelsestemperaturen synker under -5 ° C, eller om nødvendig slår av den interne kretspumpen fra tid til annen (krets: buffertank - varmeveksler på kjøleenheten).

Når vi beregner utstyret, tar vi alltid hensyn til endringer i slike kjølemediets egenskaper som varmekapasitet og overflatevarmeoverføringskoeffisient. INSTALLASJONEN TIL ARBEID MED VANN vil fungere feil når du bytter ut varmebeholderen på løsninger av etylen-glycol, propylen-glycol eller filial. OG VICE VERSA .

Parafinkjøleenheten, montert i samsvar med denne ordningen, fungerer sammen med luftsystem kjølevæskekjøling om vinteren, s automatisk avstengt kjølekompressor.

Vi har erfaring med utvikling og produksjon av kjølere for å løse kjøleproblemet i en kort periode, men med høy kjølekraft. For eksempel krever verksted for melkemottak installasjoner med en arbeidstid på 2 timer / dag for avkjøling i løpet av denne tiden 20 tonn melk fra + 25 ºC ÷ + 30 С til + 6 ºC ÷ + 8 С. Dette er det såkalte impulsavkjølingsproblemet.

Når du setter oppgaven med å impulse avkjøling av produkter, er det økonomisk mulig å produsere en kjøler med en kald akkumulator. Vi gjør standardinstallasjoner som dette:

A) En termisk isolert tank produseres med et volum på 125-150% av beregnet bufferkapasitet90% fylt med vann;

B) Inne i den er det plassert en fordamper laget av bøyde kobberrørledninger eller metallplater med spor innfres;

Mating av freon med en temperatur på -17 ºC ÷ -25 С, vi fryser is med ønsket tykkelse. Vannet som kommer fra forbrukeren blir avkjølt som et resultat av issmelting. Boble brukes til å øke smeltehastigheten.

Et slikt system tillater bruk av kjøleenheter effekt 5 ÷ 10 ganger mindre enn verdien av pulseffekten til kjølebelastningen. Det må forstås at temperaturen på vannet i tanken kan avvike betydelig fra 0 °С, siden hastigheten på isen som smelter i vann med en temperatur på + 5ºС er veldig lav. Ulempene med dette systemet inkluderer også den store vekten og dimensjonene til tanken med fordamperen, noe som forklares ved behovet for å sikre et stort varmevekslerområde ved is / vann-grensesnittet.

Hvis det er nødvendig å bruke vann med en temperatur nær null temperatur (0ºС ÷ + 1ºС), uten mulighet for å bruke løsninger av propylenglykol, etylenglykol eller saltlaker i stedet for det (for eksempel lekkasjetetthet i systemet eller SANPiN-krav), produserer vi chillers ved hjelp av filmvarmevekslere.

Med et slikt system vasker vannet fra forbrukeren, som passerer gjennom et spesielt system med samlere og dyser, jevn metallplater med stor overflate avkjølt til minus 5 ° C. Når det renner ned fryser en del av vannet på platene, og danner en tynn isfilm, resten av vannet, som renner nedover denne filmen, avkjøles til ønsket temperatur og samles i en termisk isolert tank plassert under platene, hvorfra den kommer inn i forbrukeren.

Slike systemer har strenge krav til støvnivået i rommet der tanken med fordamperen er installert, og av åpenbare grunner krever det mer høy level takene. De er preget av de største dimensjonene og kostnadene.

Vårt firma vil løse enhver oppgave du har angitt for å kjøle væsken. Vi vil sette sammen (eller velge en ferdig installert) installasjon med et optimalt driftsprinsipp og en minimumskostnad, både av selve installasjonen og dens drift.