Схемы подачи хладагента в испарители
Создание наиболее рациональных схем подачи хладагента в испарители особенно важно в установках без промежуточного хладоносителя. Основные трудности в работе этих установок возникают из-за неудачных схем подачи хладагента на испарение.
Схемы узла подачи хладагента должны обеспечивать:
защиту установки от опасности гидравлического удара, которая возникает при неправильной подаче хладагента в испарительные системы, а также при скачкообразных изменениях тепловой нагрузки и внезапном вскипании хладагента из-за быстрого понижения давления;
правильное распределение жидкого хладагента по холодопотребителям в полном соответствии с изменяющейся нагрузкой;
возможность автоматического регулирования заданной температуры у охлаждаемых объектов;
максимально возможное устранение влияния гидростатического столба жидкого хладагента на давление и температуру кипения;
возможность удаления снеговой шубы и вывода масла из систем испарения;
наилучшую отдачу тепла от поверхности приборов испарения к кипящему хладагенту;
наименьшую емкость системы по хладагенту. Чем меньше хладагента в системе, тем дешевле и безопаснее эксплуатация установки и тем меньше времени требуется на перестройку режима ее работы.
В аппаратах непосредственного испарения кипение холодильного агента может происходить в трубном и межтрубном пространстве. Соответственно этому в одной из частей аппарата происходит процесс конденсации, дефлегмации, вымораживания. Кипение хладагента в месте потребления холода — теоретически наиболее выгодный способ его передачи.
Повышение температуры испарения приводит к увеличению холодопроизводительности холодильной машины, или при заданной холодопроизводительности к уменьшению расхода энергии на производство холода, что позволяет уменьшить количество работающих машин. Кроме того, теплоотдача 1 кг жидкого холодильного агента при испарении значительно больше теплоотдачи 1 кг хладоносителя, вследствие чего трубопроводы для жидкого холодильного агента будут меньшего диаметра, чем при рассольном охлаждении. Это приводит к более компактной конструкции аппаратов, в которых потребляется холод.
Для улучшения условий теплопередачи иногда предусматривают внутреннюю циркуляцию холодильного агента, для чего на всасывающем трубопроводе для возврата неиспарившегося холодильного агента устанавливают аппарат, по своей конструкции напоминающий отделитель жидкости.
Рис. 110. Принципиальная схема холодильной установки непосредственного испарения:
При применении системы непосредственного испарения холодильного агента целесообразно использовать схему, показанную на рис. 110. Отличительная ее особенность в том, что в систему холодильной установки включен сепаратор 2, с помощью которого поддерживается стабильный уровень холодильного агента в аппарате-холодопотребителе 1. В сепараторе уровень холодильного агента контролируют дистанционным указателем и регулятором уровня; при его падении ниже заданного открывается регулирующий клапан 10 и сепаратор 2 заполняется хладагентом. Пары холодильного агента после холодопотребителя через отделитель жидкости 4 направляются в компрессор 5.
Различают три способа подачи хладагента в испарительную систему: под действием разности давлений конденсации и испарения, под напором столба жидкости и под напором, создаваемым насосом. Первые два способа образуют группу безнасосных схем, третий — группу насосных или насосно-рециркуляционных схем.
Рис. 111. Схема подачи хладагента в испарительную систему под действием разности давлений конденсации и испарения:
Подача хладагента в испарительную систему под действием разности давления конденсации и испарения (рис. 111) самый старый и самый распространенный способ. Давление, создаваемое компрессором в конденсаторе, достаточно, чтобы подать хладагент к самым удаленным точкам разветвленной системы. Давление конденсации аммиака, фреона-12 и фреона-22 зимой не опускается ниже 5÷6 ат. При давлении испарения даже 2÷2,5 ат остается достаточный перепад давлений.
Основа регулирования системы — правильная подача хладагента в испарители.
Показателем правильности такой подачи является степень перегрева паров хладагента на выходе из испарительной системы. Повышение температуры паров хладагента во всасывающий линии на 5÷15 ºС по сравнению с температурой испарения говорит о «сухом ходе» компрессора и является важнейшим условием безопасной работы установки.