Файл: Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 136

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

270

По характеру движения рассола в трубах испарители могут быть одноходовые и многоходовые. Скорость движения рассола в трубах одноходового испарителя не превышает 0,6 м/сек, а коэф­ фициент теплопередачи ни = 300 * 350 ккал/м2 .град-час. Опти­ мальная скорость движения рассола в многоходовых испарителях составляет 0,6 - 0,8 м/сек. Коэффициент теплопередачи у таких

испарителей несколько выше, чем у одноходвых, и колеблется

в

пределах 350 - 400 ккал/м2 *град.час.

 

г Достоинством кожухотрубных испарителей являются простота

и

компактность конструкции, эффективность теплопередачи, возмож­ ность устройства закрытой системы циркуляции рассола,что ослаб­ ляет коррозию. Недостатком является опасность разрыва труб в случае замерзания в них рассола при недостаточной его концен­ трации, а также при остановке рассольного насоса.

Расчет испарителей для охлаждения промежуточного теплоноси­ теля заключается в определении их тѳплопѳредаюцей поверхности и количества циркулирующего рассола.

Теплопередающая поверхность испарителя Fu определяется по формуле

где Qq - холодопроизводительность мамины;

Ки - коэффициент теплопередачи испарителя;

tZp - температура рассола, выходящего из испарителя; Ég - температура кипения хладагента.

Разность температур t2p - É„ можно принимать равной 4-6°. Количество циркулирующего рассола определяется ие усло­ вия, что все тепло к испарителю подводится от рассола и подсчи­

тывается по формуле

Гgn

где Ср - теплоемкость рассола;

t1p - температура рассола, поступающего в испаритель.

§ 14.5. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

При постоянных теплопритоках в помещение и температуре охлаждающей воды холодильная машина работает на установившемся

271

температурной режиме, при котором между температурами испаре­ ния, конденсации и переохлаждения хладагента устанавливается вполне определенная связь, а подача компрессора соответствует нагрузке на конденсатор и холодопроизводитѳльности испарителя. Однако температурный режим работы машины не является неизмен­ ным во времени, а холодопроизводительность даже при постоянной температуре в помещении зависит от изменения температуры охлаж дающей воды, загрязнения теплообменных поверхностей аппаратов, колебания напряжения в электросети, неравномерности загрузки охлаждаемыми грузами и многих других факторов. Изменение тем­ пературного режима или нагрузки на испаритель нарушает соотвѳт ствие между производительностью элементов машины, так как ха­

рактеристики компрессора

и испарителя имеют различный характер

 

Рассмотрим характерные случаи нарушения температурного ре­

жима работы холодильной машины.

 

 

 

 

I. С о в м е с т н а я

р а б о т а

к о м п р е с с о ­

р а

и

и с п а р и т е л я .

Тепловую нагрузку на испари­

тель можно

определить

по

формуле

 

 

 

 

 

а ои

=

H u Fu

" V

ккал/час,

(14.2)

где

ни -

коэффициент

теплопередачи

теплообменных поверхностей

 

 

испарителя, ккал/м2 .град.час;

 

 

 

Fu - площадь теплообменных поверхностей;

 

 

£с - температура в охлаждаемом помещении;

 

 

t - температура кипения хладагента в испарителе.

 

 

Холодопроизводительность компрессора (характеризующая ко­

личество поступающего

в испаритель хладагента) равна

 

 

 

 

Q0H =

л Уѵ Ѵт

ккал/час*

(14.3)

Следовательно, при установившемся температурном режиме хо­ лодильной машины

к. FU S - £о ).

Отношение тепловой нагрузки на испаритель к холодопроизво­ дитѳльности компрессора называют критерием равновесия Р узла испаритель - компрессор:

=ЧѵѴт


272

При установившемся рѳкиме Р = I. Для данной холодильной машины при постоянном числе оборотов компрессора величины ни , Fu , Ѵт практически постоянны. Следовательно, условие динами­ ческого равновесия узла испаритель - компрессор при Р - 1 мож­ но записать в виде Aé = Л ^ ѵ , т.е. изменение разности темпе­ ратур пропорционально произведению объемной холодопроизводи­ тельности машины и коэффициента подачи компрессора. При этом

следует

иметь в виду, что величины Л и

зависят

от темпе­

ратур,

определяющих холодильный цикл.

 

 

На

рис.І4.І2а изображены характеристики компрессора и ис­

парителя. Характеристики испарителя построены на

основании

Рис.14.12. Характеристики компрессора и испарителя

формулы (14.2) при tsi = const и для данного типа испарителя имеют постоянный угол наклона. Характеристика компрессора, по­ строенная по формуле (14.3), показывает, что с увеличением температуры кипения хладагента t0 его холодопроизводительность возрастает. Точка I пересечения характеристик соответствует установившемуся режиму работы холодильной машины и называется рабочей точкой. Ей соответствует температура испарения £ и холодопроизводительность fl , равная тепловой нагрузке на ис­ паритель .

Пусть в результате дополнительного теплопритока извне тем­ пература в охлаждаемом помещении повысилась от tsl до tS2 .При этом, в соответствии с формулой (14.2), тепловая нагрузка на испаритель возрастет и будет соответствовать холодопроизводи­ тельности fl'f (точка I 1), в то время как холодопроизводитель­ ность машины останется прежней. Критерий равновесия узла ис­

273

паритель - компрессор Р станет больше единицы. Следовательно, теплоприток в испаритель будет превышать холодопроизводитель­ ность машины, и тепловое равновесие нарушится.

С увеличением перепада температур Д£ = (ts - £„) начнется более интенсивное парообразование, что приведет к увеличению производительности компрессора и, при неизменном поступлении холодильного агента, к снижению его уровня в испарителе.

Если с повышением температуры в охлаждаемом помещении по­ высится и температура холодильного агента перед регулирующим вентилем,то тепловое равновесие нарушится еще больше, так как из-за увеличения перепада температур при дросселировании аген­ та уменьшается еще и холодопроизводительность цикла.

Для восстановления равновесия необходимо повысить темпе­ ратуру кипения хладагента до величины £02,чего можно добить­

ся, увеличивая его подачу в испаритель. Тогда

разность

темпе­

ратур ( ts2 - і02) станет меньше, чем разность

( £S2 -

tQ/ )f и

тепловая

нагрузка на испаритель уменьшится до

величины

, а

объемная

холодопроизводительность qv увеличится (благодаря

повышению давления в испарителе). Новое равновесное состояние будет характеризоваться рабочей точкой 2.

Повышение температуры воды, охлаждающей конденсатор, и со­ ответствующее увеличение температуры жидкого агента перед ре­ гулирующим вентилем приведет к снижению холодопроизводитель­ ности машины пусть до величины 0' (рис.І4-.І2б). Это снижение будет происходить как по причине увеличения перепада давлений при дросселировании агента, так и вследствие повышения противо­ давления на выходе из компрессора.

Как и в предыдущем случае, критерий равновесия Р станет больше единицы, так как тепловая нагрузка на испаритель при данной температуре окружающего воздуха останется прежней и окажется большей холодопроизводитѳльности компрессора. Для установления равновесного режима работы холодильной машины необходимо повысить температуру кипения до значения £03 и тем самым снизить тепловую нагрузку испарителя до величины Q03 . Повышение температуры кипения агента в соответствии с харак­ теристикой компрессора приводит к увеличению его холодопроиз­ водительности и восстановлению равновесного состояния, соот­ ветствующего точке 3. Увеличения температуры кипения агента в испарителе достигают увеличением его подачи путем большего от­ крытия регулирующего вентиля.


Рис.14.13. Характеристика регулирующего вентиля

274

Важным условием установившегося температурного режима ра­ боты холодильной машины является равенство образующегося в ис­ парителе пара и количества жидкого агента, в него поступающего. Это условіе обеспечивается работой регулирующего вентиля, ха­ рактеристика которого изображена на рис.14.13. Данная характе­ ристика представляет собой зависимость количества проходящего

через вентиль холодиль­ ного агента (выраженного в единицах холодопроиз­ водительности) от темпе­ ратуры кипения в испари­ теле (давления) при по­ стоянной степени откры­ тия вентиля.

При установившемся режиме характеристика вентиля должна прохо­ дить через рабочую точ­ ку I (кривая 2'). Это означает, что через вен­ тиль проходит количество

жидкости, соответствующее потребной холодопроизводительности. При большем открытии регулирующего вентиля (кривая I1) испари­ тель будет переполняться жидким агентом, а при меньшем - в ис­ паритель будет поступать недостаточное количество агента (кри­ вая 3'), что приведет к уменьшению холодопроизводительности.

Необходимо отметить, что температура кипения хладагента, а следовательно, и охлаждаемого объекта регулируется положе­ нием рабочей точки, которая характеризует соответствие между теплопритоком в охлаждаемое помещение и теплом, поглощаемым хладагентом в испарителе. В установившемся температурном ре­ жиме при изменении степени открытия регулирующего вентиля лишь изменяется расход агента через испаритель и нарушается

равновесное состояние узла испаритель -

компрессор, но не ре­

гулируется

температура кипения.

 

 

 

2. С о в м е с т н а я

р а б о т а

к о м п р е с с о ­

р а

и

к о н д е н с а т о р а .

Изменение температуры

охлаждающей воды нарушает равновесное состояние узла конден­ сатор - компрессор.

Тепловую нагрузку конденсатора можно определить из уравне­ ния теплового баланса


275

Q

я

= ö

0*

+ AI.

или

к

* Q 0H

^ c £ •

 

 

о*

 

он

t

Равновесное состояние узла конденсатор - компрессор пред­

полагает равенство

 

 

 

 

 

он ' ь

Имея в виду, что йн = HK FK b.tK » а равенство можно переписать в виде

хи FuД £ „ £

________________

А ^ ѵ Ѵ г(/+е)

flo«= A ? v Vr * это

(14.4)

' ’

где - коэффициент теплопередачи теплообменных поверхностей конденсатора, ккал/м^»град«час;

FH - величина теплопередачей поверхности конденсатора; М н - температурный напор в конденсаторе.

Левую часть равенства (14.4) называют критерием равновесия узла конденсатор - компрессор и обозначают буквой Р' . Посколь­

ку множитель — — с увеличением температуры конденсации

/+ 6

уменьшается, то влияние последней на критерий Р меньше, чем влияние температуры испарения на критерий Р .

На рис.14.14 показаны характеристики компрессора и конден­ сатора. Характеристики компрессора построены для постоянных значений температуры кипения в испарителе и показывают, что с увеличением температуры охлаждающей воды в конденсаторе холодо­ производительность компрессора уменьшается. Это снижение холо­ допроизводительности обусловливается, во-первых, уменьшением, коэффициента подачи из-за увеличения противодавления на выходе из компрессора, и, во-вторых, уменьшением холодопроизводитель­ ности цикла вследствие увеличения перепада температур при дрос­ селировании. Характеристики конденсатора представляют собой зависимости тепловой нагрузки на него от температуры конденса­ ции паров при постоянных средних значениях температуры охлаж­

дающей воды

( tßi = const ). Точка I пересечения характеристик

соответствует

установившемуся режиму работы ( Р'=I. Этой точке

соответствует

температура холодильного

агента £,

и холодопро­

изводитель несть машины, соответствующая

тепловой

нагрузке на

конденсатор

QK/ .

 

 


276

При понижении температуры охлаждающей воды до значения tt2

характеристика конденсатора смещается влево и температура хо­ лодильного агента в нем понижается от t, до t3 . Благодаря пе­ реохлаждению хладагента перед дросселированием объемная холо­

допроизводительность

увеличивается и критерий Р' становится

f+ е

 

Рис.14.14. Характеристики компрессора и конденсатора

меньше единицы. Новое равновесное состояние установится при повышении тепловой нагрузки на конденсатор от fl до точ­ ка 3). Этого достигают путем отключения отдельных секций кон­ денсатора и увеличения тепловой нагрузки на остальные, благо­ даря чему увеличивается температура конденсации и растет пере­ пад температур Д£ . Критерий равновесия Р' становится равным единице.

Можно восстановить и прежнее равновесное состояние (точ­ ка I), если уменьшить циркуляцию воды и повысить ее, нагрев на­ столько, чтобы характеристика конденсатора, имея меныпий на­ клон (на рис.14.14 показана пунктиром), вновь прошла через точку I. Наклон характеристики конденсатора уменьшается также при загрязнении теплообменных поверхностей или затоплении кон­ денсатора жидким хладагентом (меняется значение нн FK ).