Безнасосные системы с непосредственным кипением холодильного агента

По способу питания охлаждающих приборов хладагентом безнасосные системы непосредственного охлаждения подразделяются на прямоточные и с отделителем жидкости.

Рис. 11.1. Простейшая прямоточная система непосредственного охлаждения: 1 – компрессор; 2 – маслоотделитель; 3 – конденсатор; 4 – регулирующий, вентиль; 5 – батареи; 6 – паровой вентиль

Прямоточная система (рис. 11.1) предусматривает подачу хладагента через регулирующий вентиль непосредственно в батареи и отвод из них паров в компрессор. Жидкий хладагент подается в батареи за счет разности давлений конденсации и кипения. При этом некоторая его часть может не испариться и попасть в компрессор, что чревато гидравлическим ударом.

В связи с этим такая СОХ используется только в самых малых фреоновых установках. Чаще она встречается в двух модификациях: с паросушителем, либо с аккумулятором [3, с. 37-39].

В системе с отделителем жидкости хладагент после регулирующей станции подается в батареи через специальный сосуд – отделитель жидкости, что позволяет улучшить заполнение батарей жидким хладагентом и обеспечить нормальную его циркуляцию. Эту систему применяют только для холодильников вместимостью до 1000 т. Принципиальная схема аммиачной системы с отделителем жидкости, используемая на трехэтажном холодильнике, показана на рис. 11.2. Хладагент в системе циркулирует следующим образом. От регулирующей станции парожидкостная смесь направляется в отделитель жидкости, где жидкость отделяется от пара. Пары отсасываются компрессором, а жидкость самотеком направляется в батареи камер холодильника. В батарее хладагент, принимая теплоту, испаряется и в виде влажного пара поступает обратно в отделитель жидкости (ОЖ). Отсюда сухой насыщенный пар отбирается компрессором, а жидкость вторично направляется в батареи системы.

Важной эксплуатационной характеристикой такой системы является кратность циркуляции агента:

,

где М – массовый расход агента через батареи, кг/с;

М' – массовый расход холодильного агента, который испарился или мог бы испариться в батареях, кг/с.

Рис. 11.2. Прямоточная система непосредственного охлаждения с отделителем жидкости: 1 – компрессор; 2 – маслоотделитель; 3 – конденсатор; 4 – регулирующий, вентиль; 5 – отделитель жидкости; 6 – батареи; 7 – регулирующие вентили на этажах

При п < 1 в батареи поступает меньше холодильного агента, чем могло бы испариться, а это приводит к частичному осушению поверхности батареи и снижению интенсивности отвода тепла. Эффективность её работы снижается.

При п > 1 эффективность батареи возрастает, но появляется опасность гидравлического удара в компрессоре. Введение в схему установки ОЖ устраняет такую опасность, поскольку батарея фактически работает при п = 1.

Дополнительный напор D р_ц, возникающий при циркуляции хладагента, создается разностью плотностей столбов жидкости и пара в трубопроводах, подающих жидкость и отводящих пар. Таким образом, напор самоциркуляции агента равен

D р_ц = 9,81 Н ₁ (r₁ – r₂),

где Н ₁ – высота уровня жидкого аммиака в циркуляционном контуре батареи, м;

r₁ – плотность жидкости при входе в батарею, кг/м³;

r₂ – плотность парожидкостной смеси в батарее и трубопроводе отвода паров в отделитель жидкости, кг/м³.

При параллельно включенных батареях циркуляционный контур распадается на ряд параллельных контуров, в которых циркулирует парожидкостная смесь. Обычно отделители жидкости устанавливают на каждом этаже холодильника, а затем их объединяют по температурам кипения хладагента.

Системы непосредственного охлаждения с отделителем жидкости, несмотря на широкое распространение на холодильниках, имеют недостатки:

– трудность равномерной подачи жидкого хладагента к потребителям холода, особенно в разветвленных системах холодильников. Это приводит к не эффективному использованию приборов охлаждения, нарушению температурного режима камер, а также отрицательно сказывается на работе компрессора;

– возможность возникновения гидравлических ударов в компрессорах при переполнении ОЖ.

Применяемые способы предупреждения гидравлических ударов ухудшают теплопередачу приборов охлаждения камер вследствие недостаточного заполнения их жидким аммиаком.

Крупные аммиачные установки не всегда полностью автоматизированы и обычно работают при кратности циркуляции п < 1, что обеспечивает поступление в компрессор перегретых паров. В этом случае эффективность теплопередачи батарей уменьшается на 20-30 %. Кроме того, при разветвленной сети раздачи хладагента по приборам охлаждения самые отдаленные из них всегда работают при недостаточном заполнении.

Дата добавления: 2014-01-04