книги из ГПНТБ / Калинушкин М.П. Гидравлические машины и холодильные установки учебник

(рис. VI.9). Внутри цилиндрического кожуха 1 (рис. VI.9, а) экс­ центрично размещен ротор 2, снабженный выступающими ребра­ ми 3 (пластинами).

Перед пуском насоса в кожух заливают воду, которая при вращении ротора равномерно отжимается к стенкам, образуя кольцо (рис. VI.8 , б). Воду заливают в таком количестве, чтобы между ротором и внутренней поверхностью водяного кольца обра­ зовалось серпообразное воздушное пространство 4, перегоражи­ ваемое ребрами 3.

Воздух засасывается через отверстие 5, расположенное в са­ мой широкой части этого серпообразного пространства, а перено­ сится к другому отверстию 6, расположенному в самой узкой ча­ сти, в результате чего происходит вжатие. Воду, нагревающую при вращении, постепенно заменяют. При недостатке воды компрессор перестает действовать.

Водокольцевые компрессоры просты по конструкции и надеж­ ны в эксплуатации. С помощью их можно создать очень глубокий

кольца. Водокольцевые компрессоры часто комбинируют с цент­ робежными насосами, обеспечивая подсос на линии всасывания (самовсасывание).

Известны и другие типы компрессоров, например, с катящим­ ся ротором, винтовые, но в холодильных установках их применя­ ют ограниченно.

§ ѴІ.9. КОНДЕНСАТОРЫ

Теплообменники в холодильных установках предназначают для конденсации охлаждением циркулирующих сжатых паров, т. е. для перевода их из газообразного состояния в капельное. Охлаждают пар или газ водой (речной, водопроводной) или воздухом в ре-

140

эультате теплопередачи через стенки конденсатора или испарени­ ем с них разбрызгиваемой воды.

Простейший, но мало эффективный конденсатор представляет

диаметром и большим числом внутренних труб. В таких конденса­ торах при скорости воды или рассола около 1 м/сек.и разности температур 4—6 ° удельная тепловая нагрузка при фреоне обычно составляет 2000—3000 ккал/м2-ч. В противоточных конденсаторах из двойных труб змеевиков (такую конструкцию почти всегда име­ ют переохладители) удельная тепловая нагрузка доходит до 5000 ккал/м2-ч.

Рис. ѴІ.11. Кожухотрубнын конденсатор

В оросительных конденсаторах вода распределяется по поверх­ ности труб и, стекая по ним, частично испаряется. В испаритель­

: В небольших холодильных установках с весьма развитой по­ верхностью труб конденсатора можно ограничиться только

141

воздушным охлаждением, причем в домашних холодильниках до­ статочна естественная циркуляция воздуха без вентиляторного побуждения. В конденсаторах больших размеров предусматривают устройства для отвода масла и воздуха, для контроля за уровнем жидкости и др. При больших расходах воды ее целесообразно ис­ пользовать по круговому циклу с промежуточным охлаждением в градирнях, прудах.

Для повышения экономичности работы холодильных установок, особенно фреоновых, за конденсатором следует размещать уста­ новку переохладнтеля — второго конденсатора противоточного ти­ па, в котором холодильная жидкость перед дросселированием еще несколько снижает свою температуру. Сконденсированный аммиак переохлаждают водой, а фреон — парами фреона, причем прогре­ ваются эти пары с пользой.

Фреоновый переохладитель принято называть теплообмен­ ником.

§ VI.10. ИСПАРИТЕЛИ

Испарители в холодильных установках предназначают для испарения холодильной жидкости при понижении давления, на что расходуют тепло из окружающей среды.

По принципу действия и конструктивному исполнению испари­ тели аналогичны конденсаторам, но если в последних холодиль­ ная жидкость отдает тепло, то в испарителях поглощает его. Про­

в охладитель и после нагревания возвращается обратно.

Более распространены горизонтальные кожухотрубные испари­ тели, в кожухах-котлах которых расположены трубы для цирку­ ляции рассола. Холодильная жидкость испаряется в межтрубном пространстве и через сухопарник отсасывается компрессором. Для предотвращения замерзания рассола и разрыва труб при пониже­ нии температуры или прекращении циркуляции предусматривают предохранительные устройства. Удельная тепловая нагрузка таких испарителей при нормальных условиях эксплуатации составляет 1500—2000 ккал/м2-ч.

Вхолодильных установках систем кондиционирования воздуха целесообразно вместо, рассола применять воду, используя ее для охлаждения воздуха при распылении форсунками.

Впоследние годы в холодильных установках систем кондицио­ нирования воздуха все шире используют испарители для непосред­ ственного охлаждения воздуха — воздухоохладители.

Устройства и расчет такого рода поверхностных воздухоохла­ дителей; а также устройства для подачи охлажденной воды и ее разбрызгивания рассматриваются в курсе «Вентиляция и конди­ ционирование воздуха».

142

§ ѴІ.1І. АРМАТУРА И ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

и из красномедных труб. Стальные трубы соединяют на сварке или фланцах под приварку, а медные — с помощью накидных гаек.

Для уплотнения фреоновых трубопроводов и аппаратов нельзя использовать резиновые или промасленные прокладки, так как жидкий фреон растворяет резину и масло. В качестве прокладоч­

Важным, хотя и сравнительно простым элементом компресси­ онной холодильной установки, является регулировочный вентиль, который разделяет зону повышенного давления, обеспечивающего конденсацию, от зоны пониженного давления, которая обеспечива­ ет испарение.

Фреоновый регулирующий вентиль для предотвращения утечек имеет специальное сальниковое уплотнение, а маховик имеет вид колпака на резьбе. Системы в зависимости от используемого хо­ лодильного агента и производительности оснащают и другой са­ мой разнообразной предохранительной, регулировочной и конт­ рольной арматурой и аппаратурой, обычно управляемой автома­ тически (вопросы автоматизации рассматриваются в специальном курсе).

Регулировку компрессионных холодильных установок (комп­ рессоров) выгоднее всего производить качественным методом (см. выше стр. 92) при изменении числа оборотов. Количественная ре­ гулировка поршневых компрессоров дросселированием существен­ ного эффекта не дает и способствует значительному снижению к. п.д.

При неизменном числе оборотов можно просто, хотя и не эко­ номично, регулировать перепуск газа со стороны нагнетания на сторону всасывания (для воздушных компрессоров сжатый газ просто частично сбрасывают). Таким регулятором можно управ­ лять автоматически. Он полностью срабатывает, например, в слу­ чае пуска компрессора при закрытом регулировочном вентиле.

Поршневые компрессоры специальных конструкций можно ре­ гулировать увеличением вредного пространства, т. е. части цилинд­ ра между крышкой и поршнем в его крайнем положении (при нормальных условиях оно составляет 3—5% от объема цилиндра). При такой регулировке это пространство увеличивается присоеди­ нением к нему расположенных вокруг цилиндров камер.

Для привода компрессоров при мощностях до 40—50 кет реко­ мендуется использовать асинхронные короткозамкнутые двигате­ ли. Крупные трубокомпрессоры могут иметь привод от газовой или паровой турбины.

143

В подавляющем большинстве случаев холодильные установки, в том числе компрессоры и электродвигатели, поставляет заводизготовитель в комплекте и сопровождает подробной эксплуата­ ционной инструкцией.

При монтаже и эксплуатации компрессионных холодильных установок необходимо строго соблюдать правила техники безопас­ ности, относящиеся к сосудам и аппаратам, работающим под дав­ лением, а также требования к устройству электроустановок. При использовании ядовитых и пожаро-взрывоопасных холодильных жидкостей эти требования еще более повышены и регламентиро­

В пароинжекторных холодильных установках в качестве охлаж­

Вода, как уже указывалось выше, инертна и дешева; она по­ глощает при испарении большое количество тепла, может быть непосредственно направлена из испарителя в воздухоохладитель, но испарение происходит при глубоком вакууме, в связи с чем об­

жектор 2, который отсасывает пар из испарителя 3 и нагнетает смесь паров в конденсатор 4, охлаждаемый водой.

Образовавшийся конденсат через регулировочный вентиль 5 -поступает в испаритель 3 и частично насосом 6 перекачивается в котел 1 для подпитки. В испарителе вследствие создаваемого ин­ жектором разряжения вода при испарении охлаждается и подает­ ся потребителю, утепленной возвращаясь для повторного охлаж­

дения.

144

Пароинжекторные холодильные установки ввиду физических особенностей воды применяют с положительными температурами испарения в 3—5°, что достаточно для целей кондиционирования воздуха. Несмотря на невысокую степень термодинамического и энергетического совершенства такие установки представляют большой интерес, поскольку они просты по конструкции, не имеют движущихся частей и в них может быть использован отработанный пар. В этих условиях особенно целесообразно применять инжек­ торы, так как поршневые или другие объемные компрессоры были бы чересчур громоздкими.

Рис. VI.12. Принципиальная схема пароннжекторной холодильной установки

ло). Вновь обогатившаяся бинарная жидкость насосом 7 перека­ чивается для возобновления процесса в генератор 1.

Легко заметить, что роль компрессора здесь выполняет генера­ тор с абсорбером. з

В качестве бинарнойжидкости используется водный раствор аммиака или бромистого лития LiBr. Бромисто-литиевые уста­ новки более безопасны и предпочтительны в системах кондицио­ нирования воздуха, хотя ввиду агрессивности этой смеси оборудо­ вание приходится изготовлять из нержавеющей стали или медно- н-икелевых сплавов.

Действительная схема абсорбционной холодильной установки более сложна — приходится вводить дополнительные теплообмен­ ники, ректификаторы (очистители паров) и другие аппараты.

При небольшой хладопроизводительности (например, в быто­ вых холодильниках) удается освободиться от единственного меха­ низма-насоса, обеспечивая циркуляцию жидкости за счет диф­ фузии.

Хотя абсорбционные холодильные установки в энергетическом отношении значительно уступают компрессионным, тем не менее их устраивают при использовании отбросного тепла технологиче­ ских процессов или избыточного тепла ТЭЦ в жаркое время года, когда потребность в холоде возрастает.

146

воздушные холодильные установки стали перспективными для по­ лучения очень низких температур и использования в некоторых си­ стемах кондиционирования воздуха.

Вода, добываемая из артезианских скважин, имеет не завися­ щую от времени года температуру 6 —1 0 °, достаточную для охлаж­ дения воздуха в системах кондиционирования. Примерно такую же температуру, даже в самое жаркое время года, имеет вода горных рек, образованных таянием ледников. Артезианская вода может изливаться на поверхность под естественным давлением, но чаще всего ее откачивают глубинными насосами.

Применять артезианскую воду для охлаждения воздуха в ряде случаев выгодно, а в особенности при дальнейшем использовании ее. При наличии поверхностных воздухоохладителей отработанную воду можно использовать для любых целей.

Естественный лед целесообразно использовать для охлажде­ ния воздуха только в системах кондиционирования, кратковремен­ но работающих летом или расположенных в районах с резко кон­ тинентальным климатом. Охлаждают воздух продувкой его через

режима работы установки, обусловливаемого перепадом давлений перед и за регулировочным вентилем.

Температуру конденсации выгоднее принимать как можно бо­ лее низкой (табл. ѴІ.2), но при использовании для орошения реч­ ной или водопроводной воды, а также воздуха она летом может быть выше 30—35° С. Поэтому, как указывалось выше, перед ре­ гулировочным вентилем во вторичном конденсаторе полезно про­ извести еще на несколько градусов дополнительное переохлажде­ ние холодильной жидкости водой, воздухом или даже парами хо­ лодильной жидкости, отводимыми из испарителя.

147

Температуру испарения (кипения) в холодильных системах кондиционирования воздуха, где в качестве .охлажденной жид­ кости обычно используют не рассол, а воду, обеспечивают в пре­ делах 0—5°.

Т а б л и ц а VI.2

Значения объемной хладопроизводительности q ккал/м3 для фреона Ф12 (числитель) и аммиака (знаменатель) в зависимости от температур переохлаждения /п и испарения /а

Объемную хладопроизБодптельность не следует смешивать с теплотой испарения, т. е. количеством тепла, поглощенным при испарении 1 кг холодильной жидкости. Теплота испарения у воды, например, гораздо больше, чем у аммиака и фреона Ф12, но ввиду того что вода испаряется при значительно меньшем давлении, удельный объем ее паров во много раз больше (см. табл. ѴІ.1).

После определения температурного режима работы установки производят пересчет расчетной хладопроизводительности к услов­ ной паспортной хладопроизводительности, в соответствии с кото­ рой и подбирают оборудование. Эти паспортные условия относят

Пересчет хладопроизводительности производят по формуле

148

мых паров к объему, описываемому поршнем в цилиндре. Они за­ висят от отношения давлений перед и за регулировочным венти­ лем, принимают их по справочным данным. В ориентировочных расчетах при близких к паспортным условиям работы можно при­ нимать %0 = Х.

Экономичность работы холодильных установок принято опреде­

в компрессорных холодильных установках средней мощности на

определить построением цикла холодильной машины, но при под­ боре типового оборудования в этом нет необходимости, так как выбираемый компрессор завод-поставщик укомплектовывает необ­ ходимым двигателем.

149