2.2.2. Прямоточна охолоджувальна система з теплообмінником (рис.4)
[Описати роботу схеми і її регулювання].
Теплообмінник рекуперативний, процес передачі теплоти в ньому – регенеративний. Апарат виконує також функції віддільника рідини.
У
теплообміннику відбувається глибоке
переохолодження рідини, майже до
.
Тому полегшується розподіл холодоагенту
між споживачами холоду.
Можна встановлювати один регулюючий вентиль на декілька споживачів, що працюють приблизно в однакових режимах, тому що зниження температури рідини перед регвентилем зменшує виділення пари при дроселюванні, що значно полегшує розподіл холодоагенту, особливо в низькотемпературних багатовипарювальних системах.
К
рім
того полегшується розподіл холодоагенту
для холодильних установок, що мають
проміжні посудини без змійовиків, тому
що різниця тисків
часто недостатня для подачі рідкого
холодоагенту на верхні поверхи або до
далеких споживачів холоду в прямоточних
схемах.
Зіставимо цикли холодильних машин, що працюють по звичайних прямоточних схемах (рис. 5a) з розглянутою системою (рис. 5b).
Зіставлення циклів показує, що енергетичних переваг охолоджувальна система з теплообмінником не має (для аміачних установок) тому що теплообмін регенеративний.
[
Дати
пояснення всіх процесів]
Переваги — практичні, експлуатаційні:
простота експлуатації;
легка автоматизація (підтримка рівня рідини в теплообміннику);
більш надійний розподіл холодоагенту між споживачами холоду;
більш надійна робота компресорів.
Застосування: аміачні і фреонові установки з невеликою кількістю споживачів холоду.
2.2.3. Кратність циркуляції холодильного агента
У стаціонарному режимі роботи в охолоджувальні прилади досить подавати стільки рідини, скільки її випаровується. Однак, якщо споживачів холоду декілька, а теплові навантаження їх змінюються, то для забезпечення надійності розподілу в них подають більше рідини ніж випаровується.
Кратність
циркуляції холодоагенту (Z)
– це відношення масової кількості
рідкого холодоагенту
,
подаваного в охолоджувальні прилади,
до кількості пари
,
що утворюється в них в одиницю часу. 
У прямоточній схемі Z незначно вище одиниці.
У
схемі з теплообмінником 
(див.
рис. 5 b)
У
схемі з теплообмінником вологість пари
на виході з випарника повинна бути
підвищеною і може змінюватися лише у
вузьких межах (вправо від т. 6.), тому що
теплове навантаження теплообмінника
обмежене і залежить від різниці температур
.
Для систем з теплообмінником
.
2.2.4. Безнасосна охолоджувальна система із самоциркуляцією холодоагенту (рис. 6).
Н
азивають
її також самопливною системою з
віддільником рідини.
[Описати роботу схеми.]
Циркуляція
холодоагенту відбувається внаслідок
різниці густин рідини
в опускному трубопроводі і парорідинної
суміші
в
охолоджувальному приладу і піднімальному
трубопроводі.
Так, для нижнього охолоджувального приладу рушійна сила циркуляції (циркуляційний напір)
(1)
Циркуляційний
напір витрачається на подолання
гідравлічних опорів в охолоджувальному
приладі
,
зовнішніх трубопроводів подачі і відводу
холодоагенту
,
а також на
прискорення холодоагенту в циркуляційному
контурі
.
Останньої складової можна зневажити
через її невелику величину тобто
.
Тоді
(2)
Сумарні втрати напору можна визначити у відповідності з формулою Вейсбаха-Дарсі
(3)
З цієї формули видно, що зі збільшенням теплового навантаження гідравлічні опори зростають по квадратичній залежності.
Аналіз
залежностей (1), (2) і (3) показує, що кратність
циркуляції холодоагенту в розглянутій
системі спочатку збільшується з ростом
теплового навантаження Q.
Максимальна кратність циркуляції
відповідає критичному тепловому
навантаженню
,
обумовленому з умови
При
теплових навантаженнях вище
кратність циркуляції зменшується і
досягає одиниці при максимальному
тепловому навантаженні
.
Якщо теплове навантаження перевищує , то гідравлічні опори перевищують циркуляційний напір, унаслідок чого заповнення охолоджувального приладу рідким холодильним агентом зменшується. Це приводить до погіршення теплопередачі охолоджувального приладу, у результаті теплове навантаження його знижується до величини . Таким чином, теплове навантаження циркуляційного контуру обмежено величиною . Це варто враховувати при проектуванні систем із самоциркуляцією холодоагенту.
Для збільшення :
підвищують Н, наприклад, розташовуючи віддільник рідини на горищі будинку;
застосовують короткошлангові колекторні охолоджувальні прилади;
збільшують діаметри труб охолоджувальних приладів і трубопроводів;
установлюють мінімальну кількість арматури;
теплоізолюють трубопроводи, що подають, для запобігання випарювання холодоагенту в них;
не допускають зворотних ухилів у трубопроводах подачі і відводу холодоагенту;
п
аралельно
включають охолоджувальні прилади, що
працюють від одного віддільника рідини,
як показано на (рис. 7.).
Такі схеми називають багатовипарювальними. Вони мають додаткові особливості, які варто враховувати при експлуатації.
Якщо всі охолоджувальні прилади розташовані в одній камері, але окремі вітки трубопроводів мають різний гідравлічний опір, то для забезпечення розподілу холодоагенту в межах камери прикривають відповідно рідинні вентилі віток, що мають менший гідравлічний опір.
Якщо охолоджувальні прилади, підключені до одного віддільника рідини, але розташовані в різних камерах, то можуть виникнути утруднення при розподілі холодоагенту між ними.
[Пояснити що відбудеться, якщо теплове навантаження однієї з камер значно збільшаться].
Тому камери зі швидкозмінним тепловим навантаженням бажано живити від самостійних віддільників рідини.