Підвищення ефективності роботи холодильної
установки за рахунок переохолодження холодоагенту
ФГТУ ВПО «Балтійська державна академія рибопромислового флоту»,
Зменшення споживання електричної енергії є дуже важливим аспектом життя в зв'язку зі сформованою енергетичної ситуацією в країні і в світі. Зниження енергоспоживання холодильними установками можна досягти підвищенням холодопроизводительности холодильних установок. Останнє може бути здійснено за допомогою різних видів Переохолоджувач. Таким чином, розглянуті різні види Переохолоджувач і розроблений найбільш ефективний.
холодопроизводительность, переохолодження, регенеративний теплообмінник, переохолоджувач, межтрубное кипіння, кипіння всередині труб
За рахунок переохолодження рідкого холодоагенту перед дроселюванням може бути досягнуто значне підвищення ефективності роботи холодильної установки. Переохолодження холодоагенту можна домогтися за рахунок установки переохладителя. Переохолоджувач рідкого холодильного агента, що йде з конденсатора при тиску конденсації до регулюючого вентиля, призначений для його охолодження нижче температури конденсації. Існують різні способи переохолодження: за рахунок кипіння рідкого холодильного агента при проміжному тиску, за рахунок пароподібного агента, що виходить з випарника, і за допомогою води. Переохолодження рідкого холодильного агента дозволяє збільшити холодопродуктивність холодильної установки.
Одним з видів теплообмінних апаратів, призначених для переохолодження рідкого холодоагенту, є регенеративні теплообмінники. В апаратах даного виду переохолодження холодильного агента досягається за рахунок пароподібного агента, що виходить з випарника.
В регенеративних теплообмінниках відбувається теплообмін між рідким холодильним агентом, що йде з ресивера до регу-лірующему вентиля, і пароподібним агентом, що виходять з випарника. Регенеративні теплообмінники використовуються для виконання однієї або кількох таких функцій:
1) підвищення термодинамічної ефективності холодиль-ного циклу;
2) переохолодження рідкого холодильного агента для пред-відрази пароутворення перед регулюючим вентилем;
3) випаровування невеликої кількості рідини, що буря з випарника. Іноді при використанні випарників затоплений-ного типу багатий маслом шар рідини навмисно відводять у всмоктувальну лінію для забезпечення повернення масла. У цих випадках регенеративні теплообмінники служать для випаровування рідкого холодильного агента з розчину.
На рис. 1 представлена схема установки РТ.
Рис.1. Схема установки регенеративного теплообмінника
Fig. 1. The scheme of installation of the regenerative heat exchanger
Найпростіша форма теплообмінника виходить при метал-вої контакті (зварюванні, пайку) між рідинним і паровим трубопроводами для забезпечення противотока. Обидва трубопроводи покриваються ізоляцією як єдине ціле. Для забезпечення максі-бітної продуктивності рідинна лінія повинна бути розміщена нижче всмоктуючої, оскільки рідина під усмоктув-Ющем трубопроводі може текти вздовж нижньої твірної [1].
Найбільшого поширення у вітчизняній промисло-вості і за кордоном отримали кожухозмеевіковие і кожухотрубні регенеративні теплообмінники. У малих холодильних машинах, що випускаються зарубіжними фірмами, іноді викорис-ся змієвикові теплообмінники спрощеної конструкції, в якій рідинна трубка навивается на всмоктувальну. Фірма «Данхем-Баш» (Dunham-Busk, США) для поліпшення теплопере-дачі навитий на всмоктувальну лінію рідинний змійовик за-ливает алюмінієвим сплавом. Усмоктувальна лінія забезпечується внутрішніми гладкими поздовжніми ребрами, що забезпечують хорошу тепловіддачу до пару при мінімальному гідравлічному опорі. Ці теплообмінники призначені для устано-вок холодопроизводительностью менше 14 кВт.
Для установок середньої та великої продуктивності широко застосовуються кожухозмеевіковие регенеративні теплообмін-ники. В апаратах цього типу рідинний змійовик (або кілька паралельних змійовиків), навитий навколо витіснювача, поміщений в циліндричну посудину. Пара проходить в кільцевому просторі між витіснювачем і кожухом, при цьому забезпечується більш повне омивання паром поверхні рідинного змійовика. Змійовик проводиться з гладких, а частіше з оребрених зовні труб.
При використанні теплообмінників типу «труба в трубі» (як правило, для малих холодильних машин) особливу увагу приділяють інтенсифікації теплообміну в апараті. З цією метою або застосовують оребрені труби, або використовують всевозмож-ні вставки (дротові, стрічкові і т. Д.) В паровій області або в паровій і рідинної областях (рис. 2) [1].
Рис.2. Теплообмінник регенеративний типу «труба в трубі»
Fig. 2. Regenerative heat exchanger type "pipe in pipe"
У низькотемпературних холодильних установках двухступенча-того стиснення робота проміжного судини, що встановлюється між компресорами першого і другого ступенів, багато в чому визна-чає термодинамічне досконалість і економічність роботи всієї холодильної установки. Проміжний посудину виконує наступні функції:
1) «збивши» програв пара після компресора першого ступеня, що призводить до зменшення роботи, що витрачається щаблем високого тиску;
2) охолодження рідкого холодоагенту перед надходженням його до регулюючого вентиля до температури, близької або дорівнює температурі насичення при проміжному тиску, що забезпечує зниження втрат в регулюючому вентилі;
3) часткове відділення масла.
Залежно від типу проміжного судини (змієвиковий або беззмеевіковий) здійснюється схема з одне - або двоступінчастим дросселированием рідкого холодоагенту. У безнасосной системах кращим є при-трансформаційних змін змієвикових проміжних судин, в яких рідина знаходиться під тиском конденсації, що забезпечує подачу рідкого холодоагенту в випарну систему багатоповерхових холодильників.
Наявність змійовика виключає також додаткове замаслилися-вання рідини в проміжному посудині.
В насосно-циркуляційних системах, де подача рідини в випарну систему забезпечується за рахунок напору насоса, можуть бути застосовані беззмеевіковие проміжні судини. Використання в даний час в схемах холодильних уста-новок ефективних масловіддільників (промивних або циклонних на стороні нагнітання, гидроциклонов - в випарної сі-стем) також робить можливим застосування беззмеевікових проміжних судин - апаратів більш ефективних і більш простих в конструктивному виконанні [2].
Переохолодження водою може досягатися в протиточних Переохолоджувач.
На рис. 3 показаний двотрубний протиточний переохла-ник. Він складається з однієї або двох секцій, зібраних з по-отже включених подвійних труб (труба в трубі). Внутріш-ня труби з'єднані чавунними калачами, зовнішні - зварені. Рідке робоча речовина протікає в міжтрубномупросторі в протитечія охолоджуючої води, що рухається по внутрішнім тру-бам. Труби - сталеві безшовні. Температура виходу робочої речовини з апарату зазвичай на 2-3 ° С вище температури посту-Пающіє охолоджуючої води [3].
Рис.3. Протиточний переохолоджувач
Fig. 3. Counterflow supercooler
Мал. 4. Ескіз переохладителя рідкого фреону з кипінням в міжтрубномупросторі
Fig. 4. The sketch of supercooler with boiling of liquid Freon in intertubes space
Найбільш підходящим пристроєм є переохолоджувач рідкого фреону з кипінням в міжтрубному просторі. Схема такого переохладителя представлена на рис. 4.
Конструктивно він являє собою кожухотрубний теплообмінний апарат, в міжтрубному просторі якого кипить холодильний агент, в труби надходить холодоагент з лінійного ресивера, переохолоджується і потім подається до випарника. Основним недоліком такого переохладителя є вспенивание рідкого фреону за рахунок утворення масляної плівки на його поверхні, що призводить до необхідності наявності спеціального пристрою для видалення масла.
Таким чином, була розроблена конструкція, в якій пропонується переохолоджуватися рідкий холодильний агент з лінійного ресивера подавати в міжтрубний простір, а в трубах забезпечити (шляхом попереднього дроселювання) кипіння холодильного агента. Дане технічне рішення пояснюється рис. 5.
Мал. 5. Ескіз переохладителя рідкого фреону з кипінням всередині труб
Fig. 5. The sketch of supercooler with boiling of liquid Freon inside pipes
Дана схема пристрою дозволяє спростити конструкцію переохладителя, виключаючи з неї пристрій для видалення масла з поверхні рідкого фреону.
Рекомендована конструкція дозволяє уникнути спінювання рідкого фреону, підвищити надійність і забезпечити більш інтенсивне переохолодження рідкого холодоагенту, що, в свою чергу, веде до збільшення холодопродуктивності холодильної установки.
Посібник ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Зеліковскій по теплообмінних апаратів малих холодильних машин. - М. Харчова промисловість, 19с.
2. Іонов виробництва холоду. - Калінінград: Кн. вид-во, 19с.
3. Данилова апарати холодильних установок. - М. Агропромиздат, 19с.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF REFRIGERATING PLANTS DUE SUPERCOOLING OF REFRIGERANT
N. V. Lubimov, Y. N. Slastichin, N. M. Ivanova
Supercooling of liquid Freon in front of the evaporator allows to increase refrigerating capacity of a refrigerating machinery. For this purpose we can use regenerative heat exchangers and supercoolers. But more effective is the supercooler with boiling of liquid Freon inside pipes.
кefrigerating capacity, supercooling, supercooler