Насосно-циркуляционные схемы подачи хладагент.

Рис. 7. Насосно-циркуляционная схема подачи хладагента

Насосно-циркуляционные схемы подачи хладагента существенно улучшают эксплуатационные характеристики испарительной системы. Жидкость из ОЖ 2 (рис. 7) насосом 4 подаётся к жидкостному распределительному коллектору 6, откуда направляется в охлаждающие приборы 5 каждого этажа. ОЖ при таких схемах подачи может располагаться в машинном отделении, важно, чтобы насос находился ниже уровня жидкого хладагента в ОЖ не менее чем на 1,5...1,8 м, чтобы создать подпор перед насосом, предотвращающий парообразование в трубопроводе и в насосе, так как оно может привести к кавитации и срыву работы насоса.

Чтобы уменьшить попадание пара в насос, перед ним поставлен отделитель пара 3, соединенный с паровым трубопроводом 7, идущим в отделитель жидкости (в современных конструкциях насоса отвод пара производится из корпуса насоса).

Преимущества схемы:

1)существенное усиление циркуляции жидкости (n=5...6), что увеличивает эффект саморегулирования подачи и практически освобождает от необходимости вмешиваться в раздачу жидкости по объектам;

2) улучшается теплоотдача в охлаждающих приборах;

3) степень заполнения охлаждающих приборов повышается до 100 %, поверхность теплообменных аппаратов сокращается;

4) отделитель жидкости может быть установлен в любом месте, в частности, в пределах машинного отделения, в непосредственной близости от компрессоров, что упрощает обслуживание установки и уменьшает длину магистральных трубопроводов.

Выводы:

Безнасосные схемы относительно просты и достаточно надёжны, особенно для малых и средних установок. На крупных установках с большим числом охлаждаемых объектов применение подобных схем требует большого количества автоматических регулирующих приборов, нуждающихся в некотором обслуживании и ремонте. Поэтому для таких крупных установок насосные схемы в большинстве случаев оказываются более целесообразными.

Лекция 4. Схемы трубопроводов для жидких хладоносителей

Системы охлаждения хладоносителями имеют существенные недостатки, однако их использование в ряде случаев (см. материал предыдущих лекций) оказывается целесообразным. Схемы с жидкими хладоносителями различают в зависимости от типа выбранных испарителей и охлаждающих приборов, а именно, открытые или закрытые, т. е. имеется ли в теплообменном аппарате свободный уровень хладоносителя, находящийся под атмосферным давлением.

Например, открытые испарители: погруженные, капельные, вертикально-трубные; закрытые: кожухотрубные, кожухозмеевиковые. Открытые камерные приборы охлаждения – мокрые воздухоохладители. Закрытые – сухие воздухоохладители и камерные батареи.

Схема с открытыми охлаждающими приборами и открытыми испарителями

Рис. 8. Схема охлаждения хладоносителем с открытыми охлаждающими приборами и открытым испарителем:

1-Испаритель; 2-змеевик; 3-сливная труба; 4-насос; 5-обводной мост (для слива во время ремонта); 6-охлаждающие приборы (мокрые ВО); 7-бак дополнительной ёмкости; 8,9-большой и малый отсек; 10-переливная труба (для слива избытка по трубе 3); 11-соединительная труба.

Из охлаждающих приборов 6 (рис. 8) рассол сливается в отсек 9 дополнительной ёмкости 7, а в случае её заполнения переливается в отсек 8 (благодаря наличию ∆h). Охлажденный хладоноситель через вентиль 1^/ насосом 4 подаётся в воздухоохладители (ВО). Отсек 9 соединен с испарителем трубой 11 как сообщающиеся сосуды. Верхняя зона испарителя 1 и отсека 9 соединены переливной трубой 10, через которую избыток жидкости сливается по трубе 3 в сливной бак. При остановке системы рассол сливается в отсек 8. Задвижка 2^/ открывается при пуске (когда бак 7 заполнен), а закрывается (а 1^/ открывается) при поступлении хладоносителя в отсек 9. Обратный клапан необходим для постоянного заполнения подающей магистрали – это позволяет пускать насос с открытыми всасывающими и подающими задвижками на всасывающих и подающих линиях. Задвижки 3^/ и 4^/ – для слива хладоносителя из баков при чистке и ремонте. На сливных линиях у охлаждающих приборов задвижки не ставятся, для предотвращения возможного вытекания хладоносителя в охлаждаемое помещение.

Для схемы характерны принудительная подача хладоносителя к потребителям и свободный слив от потребителя.

Недостатки:

1. Повышенный расход энергии на работу насоса ()

() – для большой высоты может быть значительной, где ().

2. Необходимость в баке дополнительной ёмкости (для слива рассола). Это повышает первоначальные затраты и требует дополнительной площади (для размещения).

3. Обязательное расположение испарителя ниже охлаждающих приборов.

4. Неравномерность сопротивлений подающих линий. Следовательно, отсюда появляется необходимость дополнительной регулировки расхода рассола на подающих линиях.

5. Повышенная коррозия (за счет насыщения рассола воздухом).

6. Необходимость постоянного восстановления концентрации рассола (за счет испарения части влаги в охлаждающих приборах происходит деконцентрация).

7. Необходимость отдельного помещения (от машинного отделения) для размещения испарителя, баков, вспомогательного оборудования – для устранения возможного загрязнения машинного отделения.

Такие схемы применяются вынужденно по условиям технологического процесса.

Схема с открытыми охлаждающими приборами и закрытым испарителем

Рис.9. Схема трубопроводов с открытыми охлаждающими приборами и закрытым испарителем

Закрытый испаритель (рис. 9) можно установить на любом уровне по отношению к охлаждающим приборам, но при условии наличия сборного бака, расположенного ниже приборов, с объёмом достаточным для слива всего хладоносителя.

Подобная схема применяется в установках кондиционирования воздуха при использовании форсуночных кондиционеров. Для охлаждения воды использован кожухотрубный испаритель 1, в который отеплённая вода подаётся насосом 2 из отделения тёплой воды А сборного бака 3. В это отделение сливается вода из кондиционеров 5, расположенных выше бака 3. Холодная вода из испарителя 1 подаётся в отделение бака Б, оттуда насосами 4 подаётся потребителям. Применение отдельных насосов и трёхходовых вентилей 1^/ позволяет регулировать температуру подачи воды к каждому потребителю за счет подмешивания отепленной воды из поддона воздухоохладителя, подача которой регулируется датчиком температуры ДТ. Особенность такой схемы состоит в том, что при остановке насоса хладоноситель остаётся в поддонах воздухоохладителя.

Схема с закрытыми охлаждающими приборами и открытым испарителем

Пример подобной схемы показан на рис. 10. Хладоноситель подаётся в охлаждающие приборы 4 снизу, благодаря чему при остановке насоса 3 хладоноситель из приборов не сливается, что позволяет отказаться от бака дополнительной ёмкости. Положительно в схеме то, что движение хладоносителя совпадает с движением пузырьков воздуха (воздух отделяется в верхней части и выпускается через дополнительный вентиль). Задвижка 1^/ служит для выпуска рассола в сливной бак.

Рис.10. Схема трубопроводов с закрытыми охлаждающими приборами и открытым испарителем

Достоинства:

1. Не нужен бак дополнительной ёмкости.

2. Возможно любое взаимное расположение охлаждающих приборов и испарителя.

3. Значительно уменьшается деконцентрация рассола (нет непосредственного контакта с воздухом в охлаждающих приборах).

4. Уменьшается коррозия труб и аппаратов.

Недостатки:

1. Дополнительный расход энергии для случаев расположения охлаждающих приборов выше испарителя.

2. В ряде случаев требуется дополнительная регулировка подачи хладоносителя в охлаждающие приборы, так как гидравлические сопротивления к отдельным охлаждающим приборам могут быть неодинаковы.

Схема с закрытыми охлаждающими приборами и закрытым испарителем

Эта схема целесообразнее, чем предыдущие. Здесь имеются не два магистральных трубопровода, а три, и все они напорные: 1 – подающий (прямой), 2 – обратный, 3 – компенсационный. Это обеспечивает равномерную раздачу хладоносителя по охлаждаемым объектам, так как теперь циркуляционное кольцо каждого потребителя 4 оказывается одинаковым по длине и, следовательно, гидравлические сопротивления на пути к каждому охлаждающему объекту и из него могут быть одинаковыми.

Иногда эту схему называют трёхстояковой или трёхтрубной. Для того, чтобы все линии системы находились под некоторым напором, необходимо заполнение системы хладоносителем при всех возможных изменениях температуры. Это обеспечивается установкой расширительного бака 3 (рис. 11) в верхней точке циркуляционного кольца (на (1…2)м выше самого верхнего аппарата – потребителя холода). Минимальный объем бака 3 должен компенсировать возможные понижения уровня.

, где

V – объем системы, заполненный хладоносителем; β – коэффициент объемного расширения; ∆t_м – максимально возможное изменение температуры ts.

Рис.11. Схема трубопроводов с закрытым испарителем и закрытыми охлаждающими приборами

Для предотвращения переполнения расширительного бака из него выводится в машинное отделение переливная труба 5. За­движка 1^/ служит для выпуска хладоносителя из системы в слив­ной бак. Из него же насос 1 может забирать хладоноситель при пополнении системы; в этом случае задвижка 2' должна быть закрыта, а заполнение системы контролируется стоком жидкости по трубе 5.

Важным достоинством закрытых схем является относительно малый расход энергии на работу насоса в связи с тем, что в таких схемах не нужен напор на подачу жидкости к верхней точке системы, так как столб жидкости в подающем трубопроводе урав­новешивается столбом в компенсационном трубопроводе. Другими до­стоинствами являются: независимость расположения испарителя 2 от расположения охлаждающих приборов; значительно меньшая коррозия оборудования и меньшая деконцентрация хладоносителя; возможность расположения оборудования в машинном от­делении, так как отсутствуют причины, вызывающие его загряз­нение и в связи с этим нет необходимости в специальном аппарат­ном помещении; хорошее удаление воздуха, поскольку хладоно­ситель до самой верхней точки системы (расширительного бака) движется все время снизу вверх, то есть по пути движения пузырь­ков воздуха, и расширительный бак выполняет роль своеобразного воздухоотделителя. Чтобы избежать при пуске насоса подъема уровня хладоносителя в расширительном баке и переливания из него, следует устанавливать расширительный бак в точке ну­левого избыточного давления в системе.

Для предотвращения переполнения расширительного бака из него выводится в машинное отделение переливная труба 5. За­движка 1^/ служит для выпуска хладоносителя из системы в слив­ной бак. Из него же насос 1 может забирать хладоноситель при пополнении системы; в этом случае задвижка 2' должна быть закрыта, а заполнение системы контролируется стоком жидкости по трубе 5.