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
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 &р 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.
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 ).