CC BY
27
УДК 621.313
В. А. МАКСИМЕНКО А. Н. ФОТ
Омский государственный технический университет
К ВОПРОСУ О ПЕРЕХОДЕ КОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА КОМБИНИРОВАННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ УЗЛА КОНДЕНСАЦИИ
На крупных холодильных установках традиционно принято компоновать узел конденсации конденсаторами водяного охлаждения. В условиях современной тенденции к дефициту и росту стоимости охлаждающей воды целесообразно комбинированное охлаждение узла конденсации недействующих и проектируемых крупных холодильных установках. Комбинированное охлаждение узла конденсации позволяет стабилизировать давление конденсации и существенно сократить потребление охлаждающей воды.
Ключевые слова: комбинированное охлаждение, узел конденсации, водяное и воздушное охлаждение.
Традиционно считалось более целесообразным конденсаторы крупных и средних холодильных установок охлаждать водой, однако в настоящее время складываются тенденции к дефициту охлаждающей воды и росту ее стоимости. Для решения этой проблемы в компрессорном машиностроении достаточно широко стало внедряться воздушное охлаждение узла конденсации (КВО), так как этот способ имеет ряд преимуществ. Таких как:
— дешевизна теплоприемника, обладающего практически неограниченной теплоемкостью;
— несмотря на большие габариты, КВО требуют меныней площади на территории предприятия, чем аппараты для охлаждения воды и насосные станции (КВО занимают около 3% против 15% водяного хозяйства);
— простота монтажа и обслуживания;
— уменьшается объем ремонтных работ из-за уменьшения коррозии конденсаторов и объем работ по очистке теплообменных поверхностей от загрязнений;
— обеспечивается стабильность коэффициента теплопередачи, благодаря отсутствию загрязнений на поверхности ребристых труб;
— устраняется сброс загрязненных сточных вод в водоемы.
Несмотря на преимущества, у КВО есть ряд недостатков:
— возрастание давления конденсации в периоды с высокой температурой окружающего воздуха;
— необходимо достаточно большое количество воздуха;
— работа вентилятора создает шумовой эффект.
К достоинствам конденсаторов водяного охлаждения можно отнести:
— меньшие габариты, чем КВО, что позволяет размещать их вблизи компрессоров и сокращать протяженность трубопроводов;
— обеспечение более низкою давления конденсации;
К недостаткам относят:
— значи тельное загрязнение теплообменной поверхности, что требует частого обслуживания аппарата и предъявляет высокие требования к охлаждающей среде;
— необходимость содержания водного хозяйства для обеспечения качества охлаждающей среды 111.
Рис. 1а. Расчетная схема холодильной установки с комбинированным охлаждением узла конденсации.
I - компрессор; 2 - испаритель; 3 - конденсатор водяного охлаждения; 4 - конденсатор воздушного охлаждения;
5 - отделитель жидкости; б - вентиль регулирующий;
7 - фильтр; 8 - клапан обратный; 9 - задвижка запорная;
10,11,12,13-регулирующий вентиль
Решить проблему экономии пресной воды, прибегнув к полной замене конденсаторов водяного охлаждения на КВО, в ряде случаев невозможно, так как компрессоры крупных и средних холодильных установок, как правило, ориентировалисьна максимальную температуру конденсации Тк = (30...40°)С. При реконструкции существующих компрессионных холодильных установок следует учесть, что КВО не могут обеспечить в летний период расчетную температуру конденсации.
Одним из первых, кто предложил использовать комбинированное охлаждение узла конденсации, является Е. Т. Петров (2). В своей работе он отмечает, что важнейшие задачи в процессе проектирования холодильных установок с конденсатором воздушного охлаждения является выбор схемною решения узла охлаждения и конденсации хладагента. До настоящею времени мало внимания уделялось влиянию входных параметров пара на эффективность работы аппарата.
Рис. 16. Цикл холодильной устанопки п виде і - IgP диаграммы
Рис. 2. График зависимости давления конденсации Р, от расхода охлаждающей воды Gt,iah и воздуха GleJA
При повышении давления конденсации в летний период перегрев пара на входе в аппарат может оказывать значительное воздействие, как на характер процесса конденсации, гак и на эффективность работы холодильной установки в целом. Результаты исследований но этому вопросу можно найти в работе С. А Путилина [3].
На кафедре КХМУ при ОмГТУ была проведена серия экспериментов на холодильной машине с комбинированным охлаждением узла конденсации (рис. 1а,б).
Особенностью представленной схемы комбинированного охлаждения узла конденсации является наличие отделителя жидкости 5, включенною в схему на выходе из первого конденсатора по ходу тока хладагента до входа во второй конденсатор. В зависимости от режима работы (табл. 1) первый конденсатор снимает теплоту перегрева или в нем происходит частичная конденсация хладагента. Отделитель жидкости служит для отвода сконденсировавшейся жидкости в первом конденсаторе, что приводит к снижению гидравлических потерь на порядок, что, в свою очередь, ведет к снижению металлоемкости холодильной установки и улучшает теплообмен во втором конденсаторе по току хладагента.
В ходе проведения испытаний были получены данные, опираясь на которые построен график зависимости расхода охлаждающей воды и воздуха оглавления конденсации Рл (рис. 2). Во время эксперимента проводилась настройка температур кипения хладона в испарителе, при различных режимах конденсации в конденсаторных узлах водяного, воздушного и комбинированного охлаждения.
Поданным графика видно, что применение комбинированного охлаждения узла конденсации позволяет сохранить давление конденсации в том же
*
Рис. 3. Схема холодильной установки 1 - компрессор; 2 - конденсатор воздушного охлаждении:
3 - конденсатор водяного охлаждения; 4, 8 - дроссельный вентиль; 5, 9 - отделитель жидкости; б - испаритель;
7 - разделительная камера; 10 - насадки-распылители; 11+23, 26 - запорный вентиль; 24 - поплавковое устройство;
25 - цнркулыционный насос
диапазоне, что и у конденсаторов водяного охлаждения, при этом достигнуто сокращение расхода охлаждающей воды в диапазоне 46 - 78 %. Таким образом, возможно сокращение использования пресной воды для охлаждения узла конденсации холодильных установок, где установленное компрессорное оборудование не позволяет оптимально работать при высоких давлениях конденсации. Сохранение давления конденсации постоянным в течение всего периода эксплуатации холодильной установки благоприятно сказывается на работе компрессорных машин. В некоторых регионах страны (с холодными зимами) возможно переключение холодильной установки на режим работы без ком-примирования хладагента (при температуре конденсации ниже температуры кипения хладагента). В таком случае конденсаторы водяного охлаждения и компрессоры отключаются из холодильного цикла. В этот период возможно проведение планового осмотра и ремонта оборудования без прекращения холодоснабжения.
Применение оптимального регулирования расходов охлаждающих сред конденсаторов воздушного и водяного охлаждения, а также изменение площади теплообменной поверхности (если установлено несколько аппаратов водяного и воздушного охлаждения) позволяет поддерживать работу холодильной установки в оптимальном режиме и способствовать увеличению срока службы установленного компрессорного оборудования.
В ходе опытной эксплуатации холодильной установки с комбинированным охлаждением узла конденсации была разработана схема включения отделителя жидкости, обеспечивающая более устойчивую работу установки (рис. 3).
При различных темпера турах охлаждающих сред, как показано в табл. I, возможно переключение последовательности прохождения конденсирующегося холодильного агента через аппараты воздушного и водяного охлаждения. Установленный отделитель жидкости 9 собирает сконденсировавшийся хладагент в первом конденсаторе и направляет несконден-сировавшиеся пары хладагента во второй конденсатор по ходу хладагента. Жидкий холодильный из
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА НАУЧНЫЙ ІЕСТНИК » 2<V0> ЗОЮ
Таблица I
Режимы работы холодильной установки
Режим работы Положение задвижек
I — компрессионный Ut>tra II, 13, 9 — закрытая
11 — компрессионный t„ < U 10, 12, 9 — закрытая
IV — без комнримирования, воздушное охлаждение t.i < t„op 11, 12,9 — открытая
I., - температура воздуха на входе в конденсатор воздушного охлаждения. 1„, - температура воды на входе в конденсатор водяного охлаждения, 1|(, 1|2 - температура входа и выхода хладоносителя, 1М, - температура переключения схемы прохождения узла конденсации, 1^ - температура возможного включения естестаенно*циркуляционной схемы
отделителя жидкости направляется в питающий трубопровод в обход второго конденсатора. При условии давления конденсации ниже давления кипения возможна работа установки без комнримирования хладагента. В таком случае компрессоры 1 отключаются из холодильного цикла, а гидравлические потери в трубопроводах и аппаратах компенсируются за счет жидкостного гидравлическою столба (конденсатор 2 расположен выше испарителя 6) или с помощью насоса 25.
Таким образом при разных значениях температуры наружного воздуха и температуры охлаждающей жидкости, конденсаторы воздушного и жидкостного охлаждения работают в различной последовательности. Это обеспечивает более надежную и экономичную работу установки. К тому же возможность менять соотношение тепловых нагрузок между конденсаторами воздушного и жидкостного охлаждения позволяет повышать холодопроизводи-тельность установки как в зимнее, так и в летнее время года.
Библиографический список
1. Курылеп. Е. С. Холодильные установки / ЕС. Курылев. — Л.: Машиностроение, 1980. — 622 с
2. Петров. Е. Т. Перспективные схемы хладоснабжения с конденсаторами воздушного охлаждения (ВНИИ информ и техн. - эконом. исслгд агропромкомплгксп) / Е.Т. Петров. — М.: АгроНИИТЭИММП, 1987. - 26 с.
3. Путилин. С.А. Влияние перегрею пара хладагента на характеристики конденсаторов с воздутшплм охлаждением : апто-реф.дис.... канд. техн. наук С А. Путилин. — А., 1982. — 16 с.
4. Петров, Е.Т. Особенности автоматизированного проектирования систем хладоснабжсния предприятий большой мощности (Электронный ресурс|. — Режим доступа : ЬПр:// www.relropkb.ru/Download/Article.php. 2002.
МАКСИМЕНКО Василий Александрович, кандидат технических наук, доцеїтг кафедры «Компрессорные и холодильные машины и установки».
Адрес для переписки: 644050, Омск, пр. Мира, 11. ФОТ Андрей Николаевич, старший преподаватель кафедры «Компрессорные и холодильные машины и установки».
Адрес для переписки: e-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 18.03.2010 г.
© В. А. Максименко, А- Н. Фот
Книжная полка
УДК 62-83
Автоматизированный электропривод [Текст]: учеб. пособие / Г. С. Аверьянов [и др.]; ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - 194 с.: рис. - Библиогр.: с. 194. - ISBN 978-5-8149-0737-0.
Изложены общие физические основы современного автоматизированного электропривода. Основное внимание уделено простым моделям и процессам в электроприводе, статическим характеристикам и переходным режимам в различных структурах. Рассмотрены также энергетика электроприводов и элементы их проектирования.
УДК 621.311
Кудрин, Б. И. Электрооборудование промышленности [Текст]: учеб. / Б. И. Кудрин. - М.: Академия, 2008. -423 с. -978-5-7695-4094-3.
Рассмотрено электрооборудование различных отраслей промышленности, включая машиностроение и металлообработку, металлургию, химию, общепромышленное электрооборудование, электрооборудование для повышения качества жизни населения и др. Освещены проблемы диагностики, ремонта и повышения эффективности использования электрооборудования и электроэнергии.
