АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»
В климатическом оборудовании охлаждение производится за счёт поглощения тепла при кипении жидкости.
Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.
Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения и, наоборот, чем ниже давление, тем ниже температура кипения.
При нормальном атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. = 1 атм. вода кипит при температуре 100 ºС, но если давление пониженное, как например в горах на высоте, вода начнёт кипеть уже при более низкой температуре.
Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.
Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 40,8 ºС.
Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, т.е. при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно начнёт кипеть, поглощая при этом большое количество теплоты из окружающей среды или из другого любого материала, с которым он находится в контакте. В холодильных машинах фреон кипит не в открытом сосуде, в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребрённую поверхность трубок.
Далее рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере того же фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм. начинается уже при температуре 55 ºС. Процесс конденсации паров фреона, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества теплоты в окружающую среду или применительно к холодильной машине передачей этой теплоты потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.
Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и соответствующего охлаждения воздуха, также процесс конденсации и соответствующий отвод теплоты в конденсаторе был непрерывным, необходимо подавать в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор должны поступать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.
Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются — компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока — капиллярная трубка или терморегулирующий расширительный клапан, соединённые трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) и высокое давление, порядка
Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдём к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.
АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»
Как правило, воздушный конденсатор холодильной машины эксплуатируется в атмосферных условиях (на открытой площадке).
Работа холодильной машины при низких температурах окружающего воздуха связана с рядом проблем, среди которых выделим пять основных:
1. Уменьшение холодо производительности в режиме «охлаждение».
Из-за снижения температуры воздуха, обдувающего конденсатор наружного блока, уменьшается температура и давление конденсации. Как следствие, уменьшается расход жидкого хладагента, поступающего в испаритель через регулятор расхода.
В результате уменьшения расхода хладагента падает давление испарения и возможно отключение холодильной машины при срабатывании устройств защиты по низкому давлению.
Особенно заметно снижение расхода хладагента и уменьшение холодо производительности в кондиционерах с капиллярной трубкой, которой оснащаются практически все бытовые кондиционеры.
В кондиционерах, оборудованных терморегулирующим вентилем, открытие ТРВ до какого-то момента компенсирует падение давления конденсации, но после того, как ТРВ откроется полностью, эффект будет таким же, как и в случае с капиллярной трубкой.
Для увеличения давления конденсации при низкой температуре окружающего воздуха принимаются следующие технические меры:
- уменьшается скорость вращения вентилятора (плавно или ступенчато) обдува конденсатора вплоть до полной его остановки;
- охлаждающий воздух перепускается мимо конденсатора или полностью перекрывается;
- перед конденсатором устанавливается специальный клапан регулирования давления конденсации, который обводит большую часть хладагента мимо конденсатора.
Такое техническое решение позволило, например, в прецизионных кондиционерах марки UNIFLAIR сохранить холодо производительность до температуры наружного воздуха минус 35ºС.
Эффективной мерой сохранения холодо производительности блоков с центробежными вентиляторами, установленных в помещении (подвале, на чердаке и т.д.), является выброс выходящего из конденсатора воздуха не на улицу, а в это же помещение. Для этого в воздуховоде отвода воздуха от конденсатора устанавливаются дополнительные воздушные заслонки с электроприводами пропорционального регулирования, которые перепускают часть или полный расход тёплого воздуха, идущего на охлаждение конденсатора.
2. Уменьшение тепло производительности в режиме «обогрева».
В режиме «обогрева» происходит реверсирование цикла и теплообменник наружного блока выполняет роль испарителя.
При низкой температуре наружного воздуха уменьшается перепад между температурой кипящего хладагента и температурой окружающего воздуха. Количество передаваемого тепла, необходимого для кипения хладагента — снижается и соответственно ухудшаются условия кипения хладагента.
Как следствие, снижается давление всасывания, падает производительность компрессора. Одновременно снижается давление и температура конденсации, что приводит к уменьшению тепло производительности кондиционера.
В этих условиях необходимо максимально увеличить обдув испарителя.
Обычно это достигается увеличением скорости вращения вентилятора наружного блока.
По мере приближения температуры наружного воздуха к температуре кипения хладагента тепло производительность кондиционера снижается. При достижении температуры наружного воздуха минус 20 — 22 ºС тепло производительность снизится на 20 — 25%.
3. Обмерзание теплообменника наружного блока при длительной работе в режиме
При работе кондиционера в режиме «обогрева» происходит охлаждение наружного воздуха, обдувающего кондиционер.
При определённом соотношении температурных и влажностных параметров атмосферного воздуха возможно появление конденсата на пластинах теплообменника наружного блока, образование льда и обмерзание теплообменника.
Образовавшийся лёд не только ухудшает характеристики кондиционера, уменьшая теплопередачу, но и может физически повредить наружный блок, что может привести к довольно дорогостоящему ремонту.
Поэтому предотвращение обмерзания и своевременному оттаиванию теплообменника наружного блока уделяется самое большое внимание.
Для удаления льда и снеговой шубы с теплообменника наружного блока кондиционер кратковременно переводят в режим «охлаждение». Теплообменник прогревается горячим конденсирующимся хладагентом, накопившийся лёд растапливается, и наружный блок вновь готов к эксплуатации. На время оттаивания теплообменника вентиляторы наружного и внутреннего блока останавливаются.
Алгоритм системы оттаивания должен быть построен таким образом, чтобы, с одной стороны, — режим оттаивания включался как можно реже и на минимальное время, с другой стороны, чтобы не возникало накопление льда на теплообменнике.
4. Возможность повреждения компрессора при запуске.
При низких температурах наружного воздуха жидкий хладагент может растворяться в масле компрессора. Поэтому во время остановки компрессора возможно попадание хладагента в масло, находящееся в картере компрессора.
Во время пуска поршневого компрессора при движении поршня вверх в картере возникает разряжение и может происходить вскипание хладагента. Одновременно вспенивается масло и происходит его выброс в выходной трубопровод.
Для исключения этого на компрессорах средней и большой мощности обязательно устанавливаются обогреватели картера, предотвращающие накопление жидкого хладагента в масле при выключенном компрессоре.
В компрессорах роторного типа, не имеющих масляного картера, эта проблема менее остра, чем в поршневых компрессорах. Поэтому на компрессорах SCROLL малой мощности (примерно до 8 — 10 кВт) отсутствие обогревателя картера практически не влияет на работоспособность компрессора.
5. Опасность попадания жидкого хладагента в компрессор при работе в режиме «обогрева».
Ухудшение условий кипения хладагента в теплообменнике наружного блока при работе кондиционера в режиме «охлаждение» может привести к «проскоку» жидкого хладагента и попаданию его в компрессор.
Возникающий при этом гидравлический удар может повредить компрессор.
В связи с этим приходится устанавливать дополнительный ресивер (отделитель жидкости) перед компрессором на линии всасывания.
АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»
Схема реверсивного холодильного цикла.
Рисунок 211 — компрессор; 4 — ресивер;
2 — четырёх ходовой клапан; 5, 9 — терморегулирующий вентиль;
3, 6 — обратный клапан; 7, 8 — теплообменники.
10 — отделитель жидкостной фазы.
МС — электродвигатель компрессора;
RTC — тепловое реле перегрузки электродвигателя компрессора;
SP1 — реле высокого давления;
SP2 — реле низкого давления;
ТС — термостат;
RTV — тепловое реле перегрузки электродвигателей вентиляторов;
SC — регулятор частоты вращения вентилятора;
ВТ — датчик температуры наружного воздуха.
Как видно из схемы холодильного цикла, в кондиционере идёт как бы перекачка тепла из помещения, в котором установлен испаритель, в окружающее пространство, как правило на улицу, где установлен конденсатор. Из испарителя всегда выходит более холодный воздух, а из конденсатора — более тёплый.
Если поменять местами конденсатор и испаритель, то мы будем греть помещение и охлаждать улицу, перекачивая тепло с улицы в помещение. Поскольку кондиционер не создаёт тепло (если, конечно, не учитывать нагрев от компрессора), а только перекачивает его, то затраты энергии получаются примерно в три раза меньше тепла, которое выделяется в помещение. Когда речь идёт о замене конденсатора на испаритель, то под этим понимается так называемый реверсивный цикл «теплового насоса», для чего в схему встраивается 4-х ходовой клапан, переключающий направление потоков хладагента.
В режиме «охлаждение» (смотри Рисунок 21а) пары хладагента – газа высокого давления, выходящего из компрессора ( 1 ) через четырёх ходовой клапан ( 2 ) направляются в теплообменник – конденсатор ( 8 ), где происходит конденсация и изменение агрегатного состояния хладагента. Пары газа высокого давления превращаются в жидкость. Жидкий хладагент через обратный клапан ( 3 ) и ресивер ( 4 ) попадает в терморегулирующий вентиль ( 5 ). Терморегулирующий вентиль ( 9 ) и обратный клапан ( 6 ) при этом закрыты. Из ТРВ ( 5 ) жидкий хладагент поступает в теплообменник ( 7 ) — испаритель, где происходит кипение жидкого хладагента. После испарителя газообразный хладагент низкого давления через четырёх ходовой клапан ( 2 ) поступает в отделитель жидкой фазы ( 10 ) и далее во всасывающий патрубок компрессора ( 1 ).
В режиме «обогрева» (смотри Рисунок 21б) пары хладагента – газа высокого давления, выходящего из компрессора ( 1 ), через четырёх ходовой клапан ( 2 ), попадают в теплообменник ( 7 ), который в данном случае является конденсатором. В теплообменнике ( 7 ) происходит конденсация паров хладагента и из теплообменника выходит хладагент в жидком состоянии. Через обратный клапан ( 6 ) жидкий хладагент поступает в ресивер ( 4 ) и далее через терморегулирующий вентиль ( 9 ) хладагент в жидком состоянии поступает в теплообменник ( 8 ), который будет играть роль испарителя. В теплообменнике ( 8 ) будет происходить кипение жидкого хладагента. На выходе из теплообменника хладагент будет находиться в газовом состоянии низкого давления. Через четырёх ходовой клапан ( 2 ) газ низкого давления поступает в отделитель жидкой фазы ( 10 ) и далее во всасывающий патрубок компрессора ( 1 ). Терморегулирующий вентиль ( 5 ) и обратный клапан ( 3 ) при этом закрыты.
Реверсирование цикла производится четырёх ходовым клапаном ( 2 ).
Таким образом, для обеспечения возможности работы кондиционера в режиме «теплового насоса» необходимо выполнить следующие мероприятия:
- установить четырёх ходовой клапан реверсивного цикла;
- изменить (усилить) конструкцию теплообменника внутреннего блока, так как в режиме «обогрева» он работает под высоким давлением;
- установить отделитель жидкости перед компрессором, чтобы исключить попадание жидкого хладагента в компрессор при изменении режима работы кондиционера с охлаждения на обогрев и обратно;
- установить ещё один ТРВ и комплект обратных клапанов;
- установить дополнительный ресивер для жидкого хладагента, так как усложняются условия работы холодильной машины и увеличивается количество заправляемого хладагента.
Эффективность работы кондиционера в режиме «обогрева» оценивается отношением изменения энтальпии хладагента, или количества тепла, выделяемого в конденсаторе, к изменению энтальпии хладагента в процессе сжатия.
Аналогично режиму «охлаждения», значение коэффициента эффективности кондиционера в режиме «обогрева» определяется как отношение тепловой мощности к электрической мощности компрессора.
Описание теоретической модели бытовой холодильной машины с приточным вентилируемым охлаждением
Библиографическое описание:
Галка, Г. А. Описание теоретической модели бытовой холодильной машины с приточным вентилируемым охлаждением / Г. А. Галка, А. А. Романов, А. В. Стрельцов, О. О. Чулков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 20 (206). — С. 141-144. — URL: https://moluch.ru/archive/206/50526/ (дата обращения: 29.08.2020).
В данной статье раскрывается о теоретической модели БХМ с приточным охлаждением, при помощи включения в холодильный контур дополнительных элементов для возможности подачи воздуха из окружающей среды, с последующим выводом его на конденсатор, для создания подобия рекуперативного теплообмена в момент отключения компрессора контура морозильной камеры.
Ключевые слова: теоретическая модель, бытовая холодильная машина, система nofrost, эффективность работы, приточное охлаждение, эксплуатационные характеристики.
Принцип работы бытовой холодильной машины.
Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела. Но есть небольшая проблема, ту энергию которую мы отбираем надо куда-то использовать, т. к. из закона сохранения энергии мы знаем, что она бесследно не куда деться не может. Для передачи энергии от менее теплого продукта, находящегося в холодильной камере, и более теплой окружающей средой нам помогают хладагенты. Это, так выразимся, “кровь” нашей ХМ. Хладагенты — это такие жидкости, которые при нормальных условиях кипят при отрицательных температурах. [1]
Для понимания принципа действия холодильной машины, не рассматривая всех дополнительных узлов, достаточно понять работу основных элементов — компрессора, конденсатора и испарителя и ТРВ.
Компрессор — это “сердце” холодильной машины, он предназначен для сжатия паров хладагента. Но при сжатии происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора перегретый хладагент (газ) направляется в конденсатор. [2] Конденсатор представляет из себя змеевик (чаще всего медная трубка), где и происходит отдача тепловой энергии за счет теплообмена с окружающей средой, хладагент переходит из газообразного состояния в парожидкостную фазу, после чего конденсируется полностью в жидкость, продолжая свой путь к испарителю. Через дроссельный канал или по-другому ТРВ (терморегулирующий вентиль) хладагент понижает давление как следствие и температуру, начинает кипеть, испаряясь проходя по трубкам испарителя забирая тепло от продуктов из камеры, и идет опять к компрессору для повторного цикла, представлен на Рис.1. [3]
Рис. 1. Схема бытовой холодильной машины: 1 — фильтр осушитель, 2 — испаритель, 3 — конденсатор, 4 — рекуператор (рекуперативный теплообменник), 5 — вход в компрессор, 6 — дросель (ТРВ), 7 — компрессор, 8 — вход в конденсатор
1) Теоретическая модель экономичного бытового холодильника с приточным вентилируемым охлаждением.
Что из себя представляет данная модель:
За основу разработки модели, был взят холодильник Nord, на который ранее была установлена система «NoFrost» (о данной модернизации рассказывается в статье https://moluch.ru/authors/52366/).
В нижней и в верхней части холодильной камеры (далее ХК) проделаны два отверстия D=40 мм (Рис.2.), для подачи воздуха из окружающей среды в холодные периоды в течении всего года (зависит от климатических условий, в которых производится эксплуатация установки) и отвода на конденсатор для обеспечения замены рекуперативного теплообмена (компрессор холодильной камеры при эксплуатации данной системы находится в статическом состоянии, при этом для обеспечения минимальных потерь холодильного коэффициента морозильной камеры (далее МК), воздух забравший тепло, но достаточно холодный направляется на конденсатор в район компрессора МК). Для подачи и отвода используются два полиуретановых воздуховода (поз.5). Внутри холодильной камеры на отверстие для отвода воздуха монтируется кулер 40 мм (поз.1), а на отверстие подачи монтируется обратный клапан для исключения появления «сквозняка» при изменении температуры в камере при отводе тепла от продуктов (следовательно, появляется разность давлений внутри и с наружи ХК) (поз.2), такой же обратный клапан устанавливается на воздуховод отвода воздуха из ХК. Так же в воздуховод подачи устанавливается угольный фильтр для очистки окружающего воздуха от пыли и запаха (данные фильтра используются в промышленных вентиляционных системах). Воздуховоды крепятся с помощью фланцевых соединений к внешней обшивке холодильной камеры, воздуховод отвода ориентируется по корпусу БХМ и направляется на конденсатор первого контура (причины данного расположения воздуховода описаны выше), а воздуховод подачи при помощи крепежных элементов выводится на стену, граничащую с окружающей средой, крепится через фланцевое соединение. В стене предварительно делается отверстие диаметром 40 мм, и монтируется кулер на который при помощи крепежных элементов устанавливается фланец с воздуховодом. Все щели в элементах модели, граничащие с окружающей средой, германизируются силиконовым герметикам, а воздуховоды для избежания, преждевременного теплообмена до попадания воздуха в холодильную камеру оборачиваются самоклеящимся теплоизолирующим материалом. «Сердцем» данной установки является терморегулятор фирмы Siemens (поз.6), которой параллельно включается в цепь к компрессору второго контура (холодильный контур), и выставляется на температуру от 4 C до 7 C (оптимальная рабочая температура холодильной камеры), а термопара вынесена в окружающую среду. На эскизе поз.3 и 4 отмечены ТЭН и кулер включённые в электрическую цепь несущие функцию системы «NoFrost». [4]
Рис. 2. Эскиз теоретической модели БХМ с приточным вентилируемым охлаждение: 1 — куер отвода воздуха из ХК; 2 — отверстие подачи воздуха и окружающей среды с угольным фильтром и обратным клапаном; 3 — кулер рециркуляции воздуха в морозильной камере; 4 — ТЭНы; 5 — воздуховоды; 6 — терморегулятор
Принцип работы:
При повышении температуры в ХК, срабатывает датчик реле температуры ХК посылающий сигнал «о потребности понижения температуры», сигнал попадает на терморегулятор Siemens, который определяет какой элемент включить кулер подачи воздуха из окружающей среды или компрессор (в зависимости от температуры окружающей среды). В это же время на второй кулер подается сигнал о включении и отводе воздуха из холодильной камеры на конденсатор первого контура, для компенсации потерь холодильного коэффициента на компрессоре МК, через 7 сек. реле времени перестает подачу питания (выставление времени зависит от объёма холодильной камеры, мощности кулера и диаметра выходного отверстия, берется из расчета). Работу продолжает кулер подачи воздуха из окружающей среды или же компрессор, до момента, пока перестанет подаваться сигнал датчиком реле температуры ХК.
Данная представленная модель позволяет нам использовать природный холод взятый из окружающей среды, в целях экономии. [5]
Плюсы и минусы:
+ Позволяет уменьшить электропотребление с минимальными потерями холодильного коэффициента низкотемпературного контура МК.
— Месторасположение возле стены, граничащей с окружающей средой.
Литература:
- Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники / Доссат Рой Дж. Перевод с англ.¬¬— М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984–520 с.
- Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов / В.В Нащокин. 3-е изд., испр. и доп. — Москва: Высш.школа, 1980.— 469 с.
- Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт): учеб. пособие / И. Н. Кругляк — М.: Легкакя индустрия, 1974, — 205с.
- Теоретические основы теплотехники: учеб. пособие / Ю. И. Бабенков [и др.] — Ростов н/Д: Издательский центер ДГТУ, 2010. — 290 с.
- Розенфельд Л. М. Холодильные машины и аппараты / Л. М. Розенфельд, А. Г. Ткачев. — М.: Государственное издательство торговой лит-ры, 1960. — 651 с.
Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, холодильная камера, теоретическая модель, бытовая холодильная машина, компрессор, морозильная камера, обратный клапан, отвод воздуха, холодильная машина, холодильный коэффициент.
Холодильная машина | Статья о холодильной машине от Free Dictionary
устройство, используемое для отвода тепла от объекта, который должен быть охлажден до температуры ниже температуры окружающей среды. Холодильные машины используются для получения температуры от 10 ° C до –150 ° C. Температурный диапазон ниже –150 ° C является предметом криогенной инженерии.
Работа холодильных машин основана на принципе теплового насоса; то есть такие машины отводят тепло от охлаждаемого объекта и, затрачивая энергию (например, механическую или тепловую энергию), передают тепло охлаждающей среде — обычно воде или окружающему воздуху — которая имеет более высокую температуру, чем объект охлаждаться.Работа характеризуется холодопроизводительностью, которая для современных машин составляет от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт.
В холодильной технике используются следующие холодильные системы: парокомпрессионные, абсорбционные, пароструйные, воздушно-циклические. Работа этих систем основана на том принципе, что рабочая жидкость, то есть хладагент, завершает обратный термодинамический цикл, называемый холодильным циклом, из-за затрат труда.В парокомпрессионных, абсорбционных и пароструйных холодильных машинах охлаждение достигается за счет кипения жидкости с низкой температурой кипения. В холодильных машинах с воздушным циклом охлаждение осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в расширительном клапане.
Первые холодильные машины появились в середине 19 века. Одной из старейших таких машин является абсорбционная машина, изобретение и конструкция которой связаны с Дж. Лесли (Великобритания, 1810 г.), Ф.Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузен (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на эфире, была построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834 г.). Подобные машины, в которых в качестве хладагента использовался метиловый эфир или диоксид серы, были разработаны позже. В 1874 г. К. Линде (Германия) сконструировал парокомпрессионную аммиачную холодильную машину, положившую начало холодильному машиностроению.
Парокомпрессионные машины являются наиболее широко используемыми и универсальными холодильными машинами.Основными компонентами таких машин (рис. 1) являются испаритель, холодильный компрессор, конденсатор и расширительный клапан. Компоненты, все из которых должны быть хорошо герметизированы, соединены трубопроводами с запорным, регулирующим и предохранительным оборудованием. По типу компрессора парокомпрессионные холодильные машины делятся на поршневые, турбинные, роторные и винтовые.
Рисунок 1. Принципиальная схема парокомпрессионной холодильной машины: (1) испаритель, (2) компрессор, (3) конденсатор, (4) теплообменник, (5) расширительный клапан
В компрессорной холодильной машине хладагент циркулирует по замкнутому циклу.В испарителе хладагент кипит при низком давлении p 0 и низкой температуре. Тепло, необходимое для кипения, отводится от охлаждаемого объекта, тем самым снижая температуру объекта до точки кипения хладагента. Образовавшийся пар втягивается в компрессор, сжимается до давления конденсации p c , а затем проходит в конденсатор, где охлаждается водой или воздухом. За счет отвода тепла в конденсаторе пар конденсируется.Полученный таким образом жидкий хладагент проходит через расширительный клапан, где его температура и давление снижаются, и возвращается в испаритель для повторного испарения, тем самым завершая цикл охлаждения машины.
В некоторых случаях для повышения эффективности холодильной машины (то есть для снижения расхода энергии на единицу количества тепла, отводимого от охлаждаемого объекта), пар, втянутый в компрессор, перегревается, а жидкость переохлаждается. перед расширением.На основе этого принципа температура ниже –30 ° C может быть получена при использовании многоступенчатых или каскадных холодильных машин. В многоступенчатых машинах пар сжимают в несколько ступеней и охлаждают между ступенями. В двухступенчатых холодильных машинах может быть достигнута точка кипения хладагента до –80 ° C. Каскадные холодильные машины состоят из нескольких последовательно соединенных холодильных машин, работающих на разных хладагентах, которые по своим термодинамическим свойствам являются наиболее подходящими для заданных температурных условий.В каскадных машинах может быть достигнута точка кипения до –150 ° C.
Абсорбционная холодильная машина (рис. 2) состоит из котла, конденсатора, испарителя, абсорбера, насоса и расширительного клапана. Рабочая жидкость — это бинарный раствор, в котором два компонента имеют разные точки кипения при одинаковом давлении. Компонент с более низкой точкой кипения — хладагент; второй компонент называется абсорбентом. В диапазоне температур от 0 ° C до –45 ° C используются абсорбционные машины, в которых рабочей жидкостью является раствор аммиака (хладагента) и воды.При температурах охлаждения выше 0 ° C в основном используются абсорбционные машины, работающие на растворе воды (хладагента) и бромида лития.
Рисунок 2. Принципиальная схема абсорбционной холодильной машины: (1) испаритель, (2) абсорбер, (3) насос, (4) расширительный клапан, (5) бойлер, (6) конденсатор
В испарителе абсорбционной холодильной машины хладагент испаряется за счет тепла, отводимого от охлаждаемого объекта. Образующийся пар поглощается абсорбером.Сильный раствор, образовавшийся в абсорбере, закачивается в бойлер, где хладагент испаряется за счет тепловой энергии от внешнего источника, а оставшийся раствор возвращается в абсорбер. Затем пар хладагента течет из котла в конденсатор, где он конденсируется; Образовавшаяся жидкость проходит через расширительный клапан и попадает в испаритель, где испаряется во второй раз.
Использование абсорбционных машин очень выгодно на промышленных предприятиях, которые имеют вторичные энергоресурсы, такие как отработанный пар, горячая вода или дымовые газы промышленных печей.Абсорбционные холодильные машины могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми.
Пароструйные холодильные машины (рис. 3) состоят из эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и расширительного клапана. Хладагент — вода, а источник энергии — пар с давлением 0,3–1 меганьютон на м 2 (3–10 килограмм-сила на см 2 ). Пар поступает в сопло эжектора, где расширяется. В результате давление в эжекторе и, следовательно, в испарителе машины снижается до значения, которое соответствует температуре кипения воды несколько выше 0 ° C, обычно порядка 5 ° C.Из-за частичного испарения вода, которая циркулирует к охлаждающей нагрузке, охлаждается в испарителе. Водяной пар, отбираемый из испарителя, и движущий пар из эжектора проходят в конденсатор, где они становятся жидкой водой и отдают тепло охлаждающей среде. Часть воды из конденсатора перекачивается в испаритель для пополнения запаса охлажденной воды.
Рисунок 3. Принципиальная схема пароструйной холодильной машины: (1) эжектор, (2) испаритель, (3) охлаждающая нагрузка, (4) насос, (5) расширительный клапан, (6) конденсатор
Холодильные машины с воздушным циклом — это газовые холодильники, в которых в качестве хладагента используется воздух.При температурах выше –80 ° C КПД машин с воздушным циклом ниже, чем у парокомпрессионных машин. Более эффективным типом машины с воздушным циклом является регенеративная холодильная машина с воздушным циклом, в которой воздух охлаждается либо в противоточном теплообменнике, либо в регенераторе. В зависимости от давления используемого сжатого воздуха холодильные машины с воздушным циклом делятся на машины высокого и низкого давления. Также различают машины с открытым и закрытым воздушным циклом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Холодильные машины . Под редакцией Н. Н. Кошкина. Москва, 1973.Холодильная техника: Энциклопедический справочник, , тт. 1–3. Москва, 1960–62..
8 наиболее распространенных проблем, обнаруженных в судовой системе охлаждения
Одна из немногих систем машинного оборудования, которая должна работать непрерывно на судах, — это ее холодильная установка. Холодильная установка, являющаяся спасательным кругом для всех скоропортящихся пищевых продуктов и чувствительных к температуре грузов, является одной из важнейших систем на кораблях, которая всегда требует предельного внимания инженеров.
Однако, как и все остальное оборудование на кораблях, в системе охлаждения время от времени могут возникать проблемы.Некоторые из этих проблем распространены, но требуют немедленного внимания. Ниже приведены восемь наиболее часто встречающихся проблем в судовой холодильной установке:
1 . Компрессор запускается, но сразу останавливается
Когда компрессор в контуре рефрижератора запускается и внезапно останавливается, это может быть по следующим причинам:
| Причины | Решения |
| Срабатывает предохранитель низкого давления | Убедитесь, что все клапаны всасывающей линии находятся в открытом состоянии, охладитель заправлен должным образом и предохранитель низкого давления исправен. |
| Неисправен выключатель давления масла | Проверить исправность предохранителя давления масла и заменить неисправный предохранитель |
| Таймер разморозки срабатывает часто | Если таймер размораживания срабатывает часто, что приводит к отключению компрессора, проверьте и отремонтируйте таймер размораживания |
| Уровень смазочного масла ниже требуемого | Это может быть из-за утечки смазочного масла из уплотнения или уноса масла.Устранить утечку и долить масло до уровня |
| Вспенивание масла, приводящее к пониженному давлению масла | Убедиться в отсутствии пены, при необходимости заменить масло |
| Срабатывают предохранители двигателя от перегрузки | Убедитесь, что электродвигатель работает нормально |
2. Компрессор часто запускается и останавливается
Если при поддержании правильной температуры в судовом помещении или рефрижераторном грузе рефрижераторный компрессор часто включается и выключается, то такая проблема требует немедленного решения.Наиболее частые причины такой операции:
| Причины | Решения |
| Неправильная установка предохранителей: это может быть из-за того, что предохранитель высокого давления (HP) установлен слишком высоко или предохранитель низкого давления установлен слишком низко | Проверить и изменить настройку на рекомендуемый предел |
| Диапазон настройки дифференциала мал: предохранитель низкого давления (LP) снабжен настройками давления запуска и остановки.Если диапазон настройки слишком мал, это приведет к частому включению и выключению компрессора | .Измените настройку и увеличьте интервал между значениями давления запуска и остановки компрессора. |
| Неисправные клапаны: если нагнетательный клапан компрессора негерметичен или линейный соленоидный клапан не закрывается должным образом, это приведет к колебаниям давления датчика и приведет к частым включениям и отключениям компрессора. | Заменить все неисправные клапаны |
| Забиты всасывающие фильтры: компрессор снабжен фильтром на всасывающей линии.Если он забит, это приведет к частому отключению LP | Очистить фильтр |
3. Компрессор работает постоянно
Компрессор в холодильной системе работает как насос для циркуляции хладагента в контуре охлаждения. Может случиться так, что для поддержания температуры охлаждения в помещениях компрессор работает постоянно. Если это произойдет, причиной этого могут быть:
| Причины | Решения |
| Хладагента недостаточно для охлаждения испарителя | Убедитесь, что термостатический расширительный клапан работает правильно, и очистите фильтры внутри TEV |
| Термостат отключения по низкому давлению не срабатывает при низкой температуре / давлении | Правильно установите предохранитель низкого давления на правильную настройку |
| Низкий заряд хладагента в контуре | Проверить на утечку хладагента и заправить необходимым хладагентом |
4.Необычный звук компрессора
Одна из самых распространенных проблем в любом оборудовании — ненормальный звук, исходящий из некоторых его частей. Это может быть связано с неисправностями механических компонентов внутри компрессора или по причинам, указанным ниже:
| Причины | Решения |
| Настройка регулятора мощности слишком высокая, что приводит к стуку при запуске | Уменьшите настройку управления производительностью |
| Давление масла низкое | Убедитесь, что уровень масла поддерживается и не образуется пенообразование.При необходимости долейте или долейте смазочное масло |
| Неправильная центровка компрессора и двигателя | Проверить центровку и настроить двигатель и компрессор в одну линию |
| Свободный фундамент | Убедитесь, что фундамент компрессора надежно закреплен и все фундаментные болты проверены на затяжку. |
| Ослабление приводного ремня | Убедитесь, что ремень эластичен, и замените его, если ремень провисает. |
5.Высокая температура на выходе компрессора
Может случиться так, что во всех складских помещениях или грузовых трюмах поддерживается правильная температура, но при этом температура нагнетания компрессора превышает установленный предел. Эта проблема может возникнуть по следующим причинам:
| Причины | Решения |
| Чрезмерная температура всасывания из-за меньшего количества хладагента в контуре | Заправьте контур для поддержания количества хладагента в контуре.Убедитесь, что TEV настроен правильно и подает достаточное количество на испаритель, иначе степень перегрева приведет к увеличению температуры всасывания и нагнетания компрессора |
| Утечка в нагнетательном клапане приводит к выделению тепла | Заменить негерметичный клапан |
| Утечка в предохранительном клапане | Заменить предохранительный клапан |
| Открытый байпас между всасыванием и нагнетанием | Управляйте байпасом, чтобы избежать этого |
6.Обледенение змеевика испарителя
Другой распространенной проблемой в рефрижераторной системе является обледенение змеевиков испарителя, которое может произойти из-за:
| Причины | Решения |
| Установка слишком низкой температуры | Увеличьте температуру змеевика, отрегулировав TEV, или это датчик |
| Емкость змеевика меньше | Установить змеевики испарителя большой емкости |
| Оттайка не работает | Регулярно проверять, работает ли система размораживания |
7.Пониженная холодопроизводительность
Если холодопроизводительность установки снизилась и она не может поддерживать температуру в помещении для хранения или в грузовом отсеке, причины могут быть следующими:
| Причины | Решения |
| Недостаточное охлаждение | Заправка хладагента в контуре |
| Недостаточная или поврежденная изоляция в помещении | Проверить и заменить изоляцию |
| Комната или трюм переполнены | Убедитесь, что комната не заполнена сверх ее вместимости |
| Неисправный соленоид или ТЭВ | Проверьте работу этих клапанов и замените, если они не работают должным образом |
| Плохое расположение термостата, который определяет низкие температуры | Поместите датчик TEV в надлежащее место i.e нагнетание испарителя |
| Дверь в комнату остается открытой | Убедитесь, что дверь закрыта при выходе из камеры хранения |
8. Снижение уровня масла в компрессоре
Если уровень масла в картере компрессора холодильной системы снижается в короткие промежутки времени, это указывает на утечку или увеличение расхода смазочного масла по следующим причинам:
| Причины | Решения |
| Сопло или фильтр засорены | Убедитесь, что форсунка в линии возврата масла или фильтр в электромагнитном клапане очищены и не забиты. |
| Вспенивание масла из-за жидкости во всасывающей линии | Вспенивание масла может возникнуть из-за попадания жидкого хладагента в картер.Долейте масло и устраните причину появления жидкости на всасывании компрессора |
| Негерметичное уплотнение ведущей стороны | Компрессор снабжен сальником со стороны привода. Убедитесь, что он не протекает, и при необходимости замените его. |
| Износ поршневых колец / гильзы, приводящий к уносу масла в системе | Заменить поршневые кольца компрессора или гильзу |
Знаете ли вы о каких-либо других типичных проблемах, наблюдаемых в судовой холодильной установке? Дайте нам знать в комментариях ниже.
Отказ от ответственности: Взгляды авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не несут за это никакой ответственности. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.
Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и компании Marine Insight.
Теги: холодильная
.Морские холодильные установки — Охлаждение грузовых и складских помещений
Морские холодильные установки — Охлаждение грузовых и складских помещений. Главная || Дизельные двигатели || Котлы || Системы питания || Паровые турбины || Обработка топлива || Насосы || Холодильное оборудование ||Охлаждение грузовых и складских помещений
Охлаждение — это процесс, при котором температура помещения или его содержание уменьшается до уровня ниже, чем у их окружения.Холодильное оборудование используется при перевозке некоторых сжиженных газов и сыпучих химикатов. , в системах кондиционирования воздуха, для охлаждения больших объемов CO2 при пожаре систем защиты и сохранения скоропортящихся пищевых продуктов при транспортировке пищевых продуктов. align = «left»> align = «left»> align = «left»> Судовая холодильная установка может варьироваться от небольшой бытовой холодильной установки для продуктов питания до большой установки для рефрижераторных судов. Главный инженер несет ответственность за поддержание правильной температуры, делегируя надлежащую работу и техническое обслуживание установки 2 / E.На более крупных предприятиях может быть сотрудник по холодильной технике. Машины, находящиеся в ведении судового механика, могут включать:- Внутренний исх. растение.
- Грузовой исх. растения
- Установки кондиционирования воздуха
- Установки вентиляции и отопления
- Грузовые рефконтейнеры
Все корректировки должны производиться в соответствии со стандартной передовой практикой, и соответствующие записи должны вноситься в журнал.
Фильтры-сепараторы и осушители необходимо регулярно чистить, чтобы в контуре всегда оставалась влага, грязь и масло. При остановке установки весь газообразный хладагент необходимо перекачивать в ресивер или конденсатор жидкости.
Четыре основных компонента холодильной системы Четыре основных компонента работы холодильной системы по парокомпрессионному циклу:
- Компрессор
- конденсатор
- расширительный клапан
- испаритель.
Компрессор : Компрессор в холодильной системе выполняет следующие функции: повышают давление испаренного хладагента, вызывая его температура насыщения повысится так, чтобы она была выше, чем у морская вода или конденсатор с воздушным охлаждением. Компрессор также способствует циркуляции хладагента за счет прокачивая его по системе.
Конденсатор : конденсатор предназначен для сжижения хладагента и переохладить его до температуры ниже температуры насыщения путем циркуляции морская вода или воздух.Скрытое тепло испарителя переносится в охлаждающую среду. Жидкий хладагент все еще находится под давлением, создаваемым компрессор переходит на расширительный клапан.
Расширительный клапан : Функция расширительного клапана в холодильной системе предназначен для регулирования потока хладагента со стороны высокого давления к системе низкого давления. Падение давления вызывает температуру насыщения хладагент упасть так, что он закипит при низкой температуре испаритель.Расширительный клапан регулирует поток хладагента в испаритель термостатический.
Испаритель : Испаритель в системе охлаждения выполняет следующие функции: для охлаждения воздуха в холодильном пространстве. Это происходит потому, что температура хладагента на входе в испаритель ниже чем воздух в помещении, и это приводит к тому, что хладагент получить скрытое тепло и испариться. Испаритель обычно имеет вентилятор для циркуляции воздуха вокруг него.
Три желаемых свойства хладагента:
- Низкая точка кипения
- низкое давление конденсации
- высокая удельная энтальпия испарения. (Это уменьшает количество хладагента в циркуляции и в нижней машине скорости, размеры и т. д.).
Выключатель высокого давления (HP) установлен на нагнетательной стороне компрессора. в холодильной системе. Это отключит компрессор в в случае превышения давления и может быть сброшен только вручную.
Подробная информация о холодильном цикле -Как работает система?
Для охлаждения грузовых помещений и складских помещений используется система компоненты для отвода тепла из охлаждаемого помещения. Это тепло переносится в другое тело при более низкой температуре.Охлаждение воздуха для кондиционирования воздуха влечет за собой аналогичный процесс.Передача тепла происходит в простой системе: во-первых, в испаритель, в котором более низкая температура хладагента охлаждает тело охлаждаемого пространства; а во-вторых, в конденсаторе, где хладагент охлаждается воздухом или водой. Обычная система, используемая для Судовые холодильные установки представляют собой цикл сжатия пара, как показано на схеме.
Рис. Цикл сжатия пара
align = center> Давление газообразного хладагента увеличивается в компрессоре и от этого он становится горячим.Этот горячий газ под высоким давлением проходит через в конденсатор. В зависимости от конкретного приложения газообразный хладагент будет охлаждаться воздухом или водой, и поскольку он все еще при высоком давлении он будет конденсироваться. Затем жидкий хладагент распределяется по трубопроводной сети, пока не достигнет регулирующего клапана рядом с испарителем, где требуется охлаждение. Это регулирующее клапан измеряет поток жидкого хладагента в испаритель, который при более низком давлении.Воздух из охлаждаемого помещения или системы кондиционирования проходит через испаритель и испаряет жидкий хладагент при в то же время охлаждение воздуха.Устройство системы и испарителя должен быть таким, чтобы весь жидкий хладагент испарился, а газ немного перегрет, прежде чем он вернется в компрессор при низком уровне давление для повторного сжатия.
Таким образом будет видно, что тепло, передаваемое от воздуха к затем испаритель прокачивается по системе, пока не достигнет конденсатор, где он переносится или отклоняется в окружающий воздух или воду.
Следует отметить, что если конденсатор с воздушным охлаждением используется в очень маленькие растения, такие как складские помещения, необходима соответствующая вентиляция. требуется для отвода тепла, отбрасываемого конденсатором. Также, в случае конденсаторов с водяным охлаждением пресная или морская вода может быть заняты. Пресная вода — обычное дело, когда центральная пресная / морская вода теплообменник используется для всех требований машинного отделения. куда это так из-за более высокой температуры охлаждающей воды для конденсатор, температура подачи из конденсаторов будет выше что на системе охлаждения забортной водой.
Температурные рекорды
Температуры в домашних холодильных камерах должны корректироваться 2-м инженером или уполномоченным должностным лицом ежедневно, передаваться главному инженеру и капитану. На более крупном заводе будут поставляться подходящие бревна для ввода температуры груза и всех других соответствующих деталей.
Связанная информация:
- Компоненты системы охлаждения Центробежные, поршневые или винтовые компрессоры.Современные кожухотрубные конденсаторы, различные типы хладагентов, клапаны управления потоком хладагента, вспомогательная арматура и т. Д.
- Современные хладагенты для грузовых судов При любом охлаждении тепло собирается в подходящей жидкости, и эта жидкость удаляется из охлаждаемого космического вещества, унося с собой тепло. Такая жидкость известна как хладагент. Все хладагенты, используемые на борту, можно подразделить на первичные и вторичные хладагенты …..
- Выбор хладагентов Теоретически в качестве хладагента можно использовать практически любую жидкость, если соотношение ее давления и температуры соответствует условиям.Хотя идеальный хладагент неизвестен, существуют определенные факторы, которые определяют его пригодность для конкретной задачи, и выбранный должен быть …
- Процедура охлаждения груза Холодильные грузовые суда обычно требуют системы, которая предусматривает охлаждение различных помещений к разным температурам. Принятые устройства можно разделить на три части: центральная первичная холодильная установка, система циркуляции рассола и система циркуляции воздуха для охлаждения груза в трюме…..
- Как искать и устранять неисправности системы охлаждения Важно, чтобы потери газа в системах были минимальными. Газ, используемый в этой системе, дорог и опасен для здоровья. Поэтому систему следует поддерживать в абсолютно газонепроницаемом состоянии. Ни в коем случае не выпускайте хладагент в атмосферу. Перед ремонтом необходимо откачать хладагент в ресивер жидкости или конденсатор. Оставшийся газ следует выпустить, а помещение хорошо проветрить…..
- Меры предосторожности для холодильной установки и охлаждаемых отсеков На каждом судне должна быть соответствующая информация с изложением мер безопасности при эксплуатации и техническом обслуживании холодильной установки, конкретных свойств хладагента и мер предосторожности для его безопасного обращения. …
- Рефрижераторный контейнер Отдельные контейнеры с собственной холодильной установкой подключаются к 440 или 220 a.c. розетки на палубе. В системах, предназначенных для охлаждения рефрижераторных контейнеров, используются магистрали, расположенные таким образом, что контейнеры, уложенные штабелями между встроенными направляющими рельсами, могут быть подсоединены к всасывающим и нагнетательным воздуховодам судовых холодильная установка с помощью сильфонов с пневматическим управлением……
- Кондиционер Одноканальная и двухканальная судовая система кондиционирования воздуха — Система кондиционирования воздуха призвана обеспечить комфортную рабочую среду независимо от внешних условий. Удовлетворительная обработка воздуха должна включать относительно «закрытую» систему, в которой воздух циркулирует и вернулся ……
Судовое оборудование — Полезные теги
Судовые дизельные двигатели || Паровая установка || Система кондиционирования || Сжатый воздух || Морские батареи || Грузовые рефрижераторы || Центробежный насос || Различные кулеры || Аварийное электроснабжение || Теплообменники выхлопных газов || Система подачи || Насос для откачки питания || Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Форсунка || Топливная масляная система || Подготовка мазута || Коробки передач || Губернатор || Судовой инсинератор || Фильтры масляные || Двигатель MAN B&W || Судовые конденсаторы || Сепаратор нефтесодержащих вод || Устройства защиты от превышения скорости || Поршень и поршневые кольца || Прогиб коленчатого вала || Судовые насосы || Различные хладагенты || Очистные сооружения || Винты || Электростанции || Пневматическая система запуска || Паровые турбины || Рулевой механизм || Двигатель Sulzer || Зубчатая передача турбины || Турбокомпрессоры || Двухтактные двигатели || Операции UMS || Сухой док и капитальный ремонт || Критическое оборудование || Палубное оборудование и грузовые механизмы || КИПиА || Противопожарная защита || Безопасность в машинном отделении ||
Машинные отделения.com о принципах работы, конструкции и эксплуатации всей техники
предметы на корабле, предназначенные в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. По любым замечаниям, пожалуйста
Свяжитесь с нами
Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
Условия использования
Прочтите нашу политику конфиденциальности || Домашняя страница ||
Архивы холодильного оборудования — страница 2 из 10
Какие устройства безопасности предусмотрены в системе охлаждения на судах?
- Выключатель L. P на стороне всасывания компрессора: Установите давление, соответствующее на 5 ° C ниже минимального ожидаемого показания манометра испарения
- Отключение высокого давления на стороне нагнетания компрессора: установите давление, соответствующее 5 ° C выше максимального ожидаемого показания манометра испарения
- Выключатель низкого давления смазочного масла: Давление масла обычно на 2 бара выше давления в картере
- Охлаждающая вода L.Вырез P на стороне конденсатора
- Предохранительный подпружиненный гидроударный клапан на головке блока цилиндров компрессора
- разрывная мембрана на головке блока цилиндров между впускным и выпускным коллекторами
- разрывная мембрана на конденсаторе, [если имеется]
- Предохранительный клапан на конденсаторе; клапан продувки воздухом на конденсаторе
- Главный электромагнитный клапан: для предотвращения попадания жидкости в компрессор, когда установка остановлена, особенно на крупной установке
Почему компрессор охлаждения всасывается из картера?
См. «Всасывание из картера»
Что такое критическая температура?
- Критическая температура — это температура, выше которой невозможно сжижать хладагент независимо от давления.
- Она должна быть как можно более высокой и обязательно выше максимально ожидаемой температуры конденсатора.
Что такое первичный хладагент?
- Это среда, которая используется в цикле сжатия пара для отвода тепла из области низких температур и передачи его в область высоких температур.
- Он претерпевает изменение физического состояния во время своих рабочих циклов.
- В основном летучая жидкость, используется в закрытых системах прямого расширения.
- Испарение при низкой температуре и разумном давлении
- Конденсировать при температуре SW при разумном давлении
Что такое вторичный хладагент?
- Это вещество, передающее тепло за счет теплопроводности и конвекции.
- Рассол — вторичный хладагент с плотностью 1250 кг / м3
- Это нелетучая жидкость во время своего рабочего цикла и используется на больших и сложных установках по