Книга Вальт ЖД Хладотранспорт
.pdf
лодопроизводительности при определённых температурных условиях, которые принято считать стандартными (таблица 2.4).
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.4 |
|
Температурные условия работы компрессоров, 0С |
|
|
|||||
|
|
Стандартные условия |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип холодильных |
t0, |
|
tвс, |
tк, |
tи, |
Рк/Р0 |
|
машин |
0С |
|
0С |
0С |
0С |
|
|
Аммиачные |
-15 |
|
-10 |
+30 |
+25 |
4,49 |
|
Фреоновые |
-15 |
|
+15 |
+30 |
+25 |
4,07 |
|
Рабочую холодопроизводительность Qор получают при конкретных условиях работы, то есть при заданном температурном режиме. Фактическая холодопроизводительность машины с учётом внешних потерь должна быть не выше той, которая необходима для испарителя. Существует понятие холодопроизводительность машины нетто (Qон) и брутто (Qобр) с учётом притока тепла в испарителе, трубопроводах, других элементах машины и т.д. Коэффициент потерь определяется по формуле:
ϕ = Qон
Qобр ,
зависит от качества теплоизоляции трубопроводов, длины системы охлаждения, производительности машины, температурного режима работы и т.д. Практически для холодильных установок небольшой и средней про-
изводительности при рассольной системе охлаждения ϕ = 0,85 - 0,9, а для установок непосредственного охлаждения ϕ = 0,9 - 0,95.
В справочных данных приводится холодопроизводительность стандартная, то есть для стандартных режимов работы машины. Расчёт па-
91
раметров холодильной машины всегда производится для рабочих условий. Поэтому для подбора компрессора возникает необходимость перевода рабочей производительности в стандартную и по ней в справочной литературе ведется подбор необходимого компрессора. Для пересчёта используют две формулы:
Q бр = |
V λрq vp |
Q ос = |
V λ ст q vc т |
|
3,6 , |
|
3 ,6 , |
где qvcт , qvp – объёмная холодопроизводительность при стандартных и рабочих условиях, кДж/м3;
λстλр – коэффициент подачи при стандартных и рабочих условиях. Определив значение V по каждой из этих формул и приравняв их,
получим:
Q 0 ст = Q бр |
λсqvc т . |
|
λрqvp |
Поверочный расчёт поршневого компрессора заключается в определении диаметра цилиндра (Д), хода поршня (S), числа оборотов коленчатого вала (n) и др.
Диаметр цилиндра определяется по формуле:
Д = |
3.6Q ор |
47 .1SnZq vp λp , м. |
92
Средняя скорость хода:
vт = 260Sn =30Sn , м/сек.
Если в формулу вместо Sn подставить 30 vт, то получим:
Д = |
3.6Q ор |
47 .1 30 vтZV pλp , м. |
Среднюю скорость поршня для крупных и средних бескрейцкопфных компрессоров принимают равной 2,5- 4 м/с. Ход поршня находят, задавшись его отношением к диаметру цилиндра. Эта величина зависит от конструкции компрессора и вида холодильного агента. Для аммиачных компрессоров это отношение обычно составляет 0,8 - 0,9, для хладоновых
0,6 - 0,8.
2.10. Теплообменные и вспомогательные аппараты холодильных машин
К теплообменным аппаратам относятся конденсаторы, испарители, теплообменники и др. По конструктивному оформлению они должны при незначительной затрате металла обеспечить условия для наиболее интенсивного теплообмена с окружающей средой, а также быть компактными, дешёвыми и удобными в эксплуатации.
93
Конденсатор – предназначен для осуществления теплообмена между охлаждаемым холодильным агентом и окружающей средой (рис. 2.18 - 2.22). В процессе теплообмена от холодильного агента отводится энергия, которая передаётся охлаждающей среде. При отводе энергии холодильный агент охлаждается и конденсируется. Охлаждающая среда нагревается. В зависимости от вида охлаждающей среды различают конденсаторы
сводяным и воздушным охлаждением.
Укожухотрубных конденсаторов в пространстве между кожухом и трубами конденсируются пары холодильного агента, а в трубах протекает вода. В горизонтальных конденсаторах пары поступают в кожух сверху, а сконденсированный холодильный агент отводится в нижнюю часть кожуха. Для экономии производственных площадей крупные холодильные машины комплектуют кожухотрубными конденсаторами с вертикальным расположением трубного пучка.
В крупных холодильных установках используют оросительные конденсаторы. Они имеют несколько плоских змеевиков из гладких труб, установленных на поддоне и орошаемых сверху водой. Пары холодильного агента подводятся снизу противотоком с водой, а сконденсировавшийся холодильный агент в нескольких местах по высоте конденсатора отводят в сборник – ресивер.
94
Рис. 2.18. Вертикальный кожухотрубный |
Рис. 2.19. Горизонтальный кожухотрубный |
конденсатор |
конденсатор |
Рис. 2.20. Оросительный конденсатор |
Рис. 2.21. Испарительный конденсатор |
Рис. 2.22. Воздушный |
Рис. 2.23. Кожухотрубный |
конденсатор |
испаритель |
96
Испарительный конденсатор состоит из ребристых или гладких труб (змеевиков), непрерывно орошаемых водой из форсунок. Вода подаётся центробежным насосом из поддона конденсатора. Навстречу падающей воде вентилятором непрерывно прогоняется воздух, понижая тем самым её температуру.
Конденсаторы малых холодильных машин часто делают с воздушным охлаждением, что объясняется простой их конструкцией, уменьшением эксплуатационных расходов и капитальных затрат. При использовании воздушных конденсаторов в крупных установках приходится увеличивать их габаритные размеры и они становятся экономически невыгодными.
Воздушные конденсаторы широко распространены в рефрижераторном подвижном составе. Они не расходуют воды, не подвергаются коррозии и не замерзают. Их технические характеристики приведены в таблице 2.5. Конденсатор состоит из нескольких параллельно установленных и соединённых между собой секций, каждая секция - из первого (газового) и жидкостного коллектора, между которыми вварены вертикальные ребристые трубы. Пары поступают в верхний коллектор, а жидкий холодильный агент отводится в нижний. Конденсатор изготовлен из горячекатаных электросварных труб, заключённых в кожух, через который вентилятор прогоняет воздух.
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.5 |
|
Технические характеристики транспортных конденсаторов |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
Поезд |
Секция |
|
АРВ |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
23-ваг. |
21-ваг. |
12-ваг. |
5-ваг. |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Поверхность, м2 |
800 |
480 |
540 |
90-76 |
|
72 |
|
Холодильный |
|
Аммиак |
|
Хладон-12 |
|
||
агент |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производитель- |
|
|
|
|
|
|
|
ность вентиля- |
40000 |
69600 |
5000 |
5500 |
|
5000 |
|
тора, м3/час |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт конденсаторов сводится к определению их теплопередающей поверхности, по величине которой конструируют их или подбирают стандартные. Поверхность теплопередачи определяют по формуле:
Fk = Qk = Qk kΘ qk ,
где Qk – тепловая нагрузка на конденсатор, Вт;
K– коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;
Θ- средняя разность температур между холодильным агентом и
охлаждающей средой (температурный напор), 0С;
qк – удельная тепловая нагрузка конденсатора, зависящая от типа конденсатора и используемого материала, Вт/м2.
98
Тепловая нагрузка конденсатора складывается из рабочей холодопроизводительности брутто компрессора и потребной мощности компрессора:
Qk = Qобр +1000Nтеор = Qобр(εε+1).
Расход охлаждающей воды на конденсаторе закрытого типа можно определить по формуле:
Gв = |
3.6Qk |
|
|
ρc(t2 − t1) , м3 , |
|||
|
|||
где ρ - плотность воды, кг/м3; с – удельная теплоёмкость воды (с=4,17 кДж/кг0С);
t2, t1 – температура воды на входе и выходе конденсатора,0С. Вентилятор для воздушного конденсатора подбирают по его произ-
водительности:
Vвод = |
3.6Qk |
|
|
ρв(i2 −i1) , м3 , |
|||
|
|||
где ρв – плотность воздуха при средней температуре его в конденсаторе, кг/м3;
i2, i1 – энтальпия воздуха, поступающего и выходящего из конденсатора, кДж/кг (определяется по диаграмме d-i).
Испаритель – это теплообменный аппарат, предназначенный для осуществления теплообмена между охлаждаемым веществом и холо-
99
дильным агентом (см. рис. 2.23 - 2.25). В процессе теплообмена от охлаждаемого вещества отводится энергия к кипящему, испаряющемуся холодильному агенту. В зависимости от агрегатного состояния охлаждаемого вещества различают следующие испарители: для охлаждения жидких веществ, газообразных веществ и твёрдых веществ.
В испарителях теплообмен осуществляется через стенку. На процесс кипения оказывает большое влияние разность температур стенки и кипящего холодильного агента. В зависимости от разности температур – температурного напора – изменяется режим кипения жидкости и количество энергии, передаваемое через стенку. Количество энергии, передаваемое к кипящей жидкости через единицу площади теплопередающей стенки, называется удельным тепловым потоком или удельной тепловой нагрузкой.
Основным показателем, характеризующим работу испарителей, является коэффициент теплопередачи, который характеризует величину теплового потока, передаваемого через 1м2 теплообменной поверхности при температурном напоре в 10С. Величина коэффициента теплопередачи зависит от многих факторов: от теплофизических свойств теплообменивающихся веществ, коэффициента теплопроводности материала теплопередающей стенки, чистоты теплопередающей поверхности и др.
Различают следующие типы испарителей.
Кожухотрубный испаритель – представляет собой цилиндрический барабан. Жидкий хладагент поступает через вентиль во внутреннюю полость барабана, где кипит и охлаждает поступающий по трубопроводу рассол, принудительно циркулирующий в трубах.
100