Раздел 2. Способы охлаждения помещений

Лекция 1. Области применения различных способов охлаждения

Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды делятся на непосредственное охлаждение и охлаждение хладоносителем.

Рис. 1. Схемы способов охлаждения помещений

При непосредственном охлаждении (рис.1а) теплота передается непосредственно рабочему телу (р.т.). При охлаждении хладоносителем теплота передается хладоносителю и только через него - рабочему телу Х.М., расположенной на некотором удалении от объекта охлаждения.

Схема а) проще по оборудованию, т. е. меньше первоначальные затраты по сравнению со схемой б). Схема а) соответственно проще и меньшие затраты энергии:

1) при охлаждении хладоносителем требуется меньшая температура t₀ (при той же t_к) » на (4-6)К;

2) при схеме б) дополнительный расход энергии, обусловленный не только работой привода насоса N_н, но и дополнительной нагрузкой на компрессор, возникающей в результате превращения в теплоту работы насоса.

Кроме того, применяемые в настоящее время хладагенты не действуют на черные металлы, хладоноситель же вызывает коррозию поверхностей труб и аппаратов.

Недостатки системы непосредственного охлаждения:

а) опасность попадания хладагента (х.а.) в помещение;

б) до недавнего времени - трудность распределения р.т. по объектам (возникает влажный ход).

В настоящее время предпочтение отдается системам непосредственного охлаждения. К основным случаям целесообразного применения системы охлаждения хладоносителем относятся следующие:

- когда невозможно применение непосредственного охлаждения по условиям безопасности людей;

- необходимо непосредственное соприкосновение хладоносителя с воздухом, например, для осушения воздуха в охлаждаемых помещениях с большими влаговыделениями;

- при транспортировке холода на относительно большие расстояния (свыше 300-350 метров);

- условия эксплуатации не позволяют обеспечить необходимую плотность соединения труб;

- возникают трудности преодоления влияния статического давления столба жидкости, повышающего температуру кипения t_о в охлаждающих приборах- при значительной стоимости х.а.;

- изменяется качество охлаждаемого вещества при попадании х.а.;

- резкое возрастание тепловой нагрузки на охлаждающий прибор (например, при отводе теплоты взрывного характера) может вызвать недопустимое повышение Р₀.

Раздел 3. Схемы холодильных установок

Для преобразования основных элементов схем Х.У. применяют условные обозначения в соответствии с ГОСТ 2.780-68, 2.782-68, 2.784-70, 2.765-70 и ОСТ 5. 5164-70.

Под схемой холодильной установки понимают условное изображение расположения и взаимосвязи машин, аппаратов, трубопроводов, запорных и регулирующих органов и другой аппаратуры, необходимой для нормального функционирования установки. Схемой установки также называют принятую систему взаимосвязей узлов установки, обеспечивающую заданный процесс.

Схема Х.У. должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечивать надежное поддержание заданного режима в объектах охлаждения;

- быть по возможности простой и не требующей больших затрат на её выполнение;

- быть наглядной и удобной для обслуживания;

- обеспечивать безопасность обслуживающего персонала;

- предусматривать необходимые контрольно-измерительные приборы и приборы автоматического управления и регулирования.

Лекция 1. Определение диаметров трубопроводов

При проектировании схем трубопроводов приходится определять размеры трубопровода, т. е. его длину, диаметр и толщину стенок трубы. Длину трубопровода находят по чертежу или по месту установки, в зависимости от взаимного расположения элементов установки, и от условий монтажа.

При подборе или при расчете короткого трубопровода, когда можно пренебречь падением в нем давления, внутренний диаметр трубы d_вн для хладагента или других веществ может быть определен по оптимальной скорости движения w (м/с) этой жидкости по трубе, исходя из уравнения неразрывности потока, по которому максимальное количество вещества (м³/с), протекающее в трубе

V=(πd²_вн/4) ,

d_вн=(4V/πw)^0,5.

В практике проектирования трубопроводов холодильных установок в качестве оптимальных применяются значения скорости для различных веществ, приведенные в справочной литературе. Полученный расчетом внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера.

При точных расчетах определение диаметра трубопровода осуществляется по численному значению падения давления в трубопроводе, чтобы оно не превышало допустимого. Последнее в определенных условиях является оптимальным, поскольку превышение допустимого падения давления вызывает излишний расход энергии, в то время как заниженное падение давления, достигаемое увеличением диаметра трубы, приводит к излишнему расходу металла.

Потери давления, принимаемые в качестве допустимых при расчете трубопроводов для рабочих тел и хладоносителей, зависят от назначения трубопровода.

Во всасывающем трубопроводе между испарителем и компрессором допускается падение давления, которому соответствует понижение температуры насыщенного пара до 1 К для аммиачных и пропановых установок (т. е. действительному уменьшению холодильной мощности примерно на 4 %) и до 2 К для хладоновых установок.

При значительном удалении потребителей холода системы непосредственного охлаждения от компрессоров (или абсорберов абсорбционных холодильных машин), как это встречается, например, на химических заводах, суммарное падение давления в магистральных трубопроводах между технологическим и холодильным цехами, а также в аппаратах технологического цеха не должно превышать 14,7 кПа.

В нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором допускается падение давления, по абсолютному значению соответствующее изменению температуры насыщенного пара до 0,5 К

(т. е. возрастанию энергии примерно на 1 %) для аммиачных и пропановых установок и до 1 К для хладоновых установок. В соответствии с этой нормой падение давления в нагнетательном трубопроводе при температуре конденсации 25 °С и допустимом повышении температуры насыщенного пара окажется: для аммиака до 15,7 кПа, для хладона-12 до 17,6 кПа.

Для расчета диаметра жидкостного трубопровода норма может быть задана только в единицах давления. Обычно принимают следующие значения допускаемого падения давления для любых холодильных агентов: на участке между конденсатором и линейным ресивером -

1,2 кПа, на участке между ресивером и регулирующей станцией - 24,8 кПа. Между регулирующим вентилем и испарителем падение давления не нормируется, поскольку на этом участке давление и так должно упасть до давления кипения и большей частью бывает безразлично, где произойдет это падение: полностью в вентиле или частично и в трубопроводе. Диаметр этого трубопровода чаще всего принимают таким же, какой определен для хладагента на участке до регулирующего вентиля.

Для жидких хладоносителей считаются допустимыми следующие значения падения давления в трубопроводах: в пределах машинного отделения - не более 150 кПа; в технологических цехах (у потребителей) - не более 100 кПа; в межцеховых коммуникациях при их значительной протяженности - не более 100 кПа.

Толщина стенки трубы может или рассчитываться как для сосудов, работающих под давлением, или выбираться по данным ГОСТа для соответствующего условного давления.

Лекция 2. Схемы узлов машинного отделения

В связи с большим разнообразием схем холодильных установок целесообразно каждую из них представлять состоящей из более простых схем присоединения основных узлов, принципиально не отличающихся друг от друга в различных холодильных установках.