Классификация и общая характеристика систем охлаждения

Системой охлаждения назы­вают ту часть холодильной установки, кото­рая расположена между регули­рующим вентилем и всасывающим патрубком компрессора.

Назначение охлаждающей сис­темы - поддерживать заданный темпе­ра­турно-влажностный режим в каме­рах. Охлаждающие системы классифи­циру­ются по следующим признакам:

1. По виду охлаждающей среды и спо­собу распределения рабочего вещества по объектам охлаждения:

1.1. Системы непосредственного охлаждения (безнасосные и насосно-циркуляционные).

1.2. Системы охлаждения с промежуточным хладоносителем (открытого и закрытого типа).

2. По способу размещения основного оборудования:

2.1. Системы централизованного охлаждения.

2.2. Системы децентрализованного охлаждения.

3. По способу отвода теплоты от охлаждаемых объектов:

3.1. Системы с контактным охлаждением.

3.2. Системы с бесконтактным охлаждением.

7.2. Системы непосредственного ох­лаждения

В этих системах теплота от объ­ектов отводится непосредственно хо­ло­дильным агентом, протекающим в при­борах охлаждения, выполняющих од­но­временно роль испарителя в холо­дильной машине и располагаемых в охлаждае­мом помещении. При охлаж­дении хладагент кипит, отбирая теп­лоту от охлаж­даемой среды в процессе теплообмена через металлическую теп­лопередающую поверхность испари­теля.

Безнасосные системы по спо­собу подачи хладагента в охлаждаю­щие приборы подразделяются на пря­моточные и с отделителем жидкости.

Прямоточная система (рис. 20) предусматривает подачу хладагента че­рез регулирующий вентиль непо­сред­ственно в батареи и отсос из них паров в компрессор. Жидкий хлада­гент пода­ется в батареи за счет разно­сти давле­ний испарения и конденса­ции. Для обеспечения безопасной и ус­тойчивой работы компрессора необхо­димо, чтобы в ком­прессор поступал перегре­тый пар, а для интенсивной те­плопере­дачи батарей необ­ходимо хо­рошее за­полнение их хладаген­том. Для обеспе­чения таких условий в прямо­точных системах используют: паро­осушители, аккумуляторы, терморегу­ли­рующие вентили, защитные реси­веры. Схемы данных систем приве­дены в [6].

Рис. 20. Простейшая прямоточная система непосредственного охлаждения:

1 - компрессор; 2 - маслоотделитель; 3 - конденсатор; 4 - регулирующий вентиль;

5 - батарея; 6 - паровой вентиль

В системе с отделителем жидкости хладагент после регулирующей станции подается в батареи через специальный сосуд - отделитель жидкости, что позволяет уменьшить заполнение батарей жидким хладагентом и обеспечить нормальную его циркуляцию. Данные системы применяются для холодильников вместимостью до 1000 т.

Принципиальная схема системы с отделителем жидкости, используемая в трехэтажном холодильнике, показана на рис. 21. Циркуляция хладагента в ней осуществляется следующим образом. От регулирующего вентиля 4 парожидкостная смесь направляется в отделитель жидкости 5. Отделившиеся пары отсасываются компрессором 1, а жидкость самотеком направляется в батареи 6 камер холодильника. В батарее хладагент, поглощая теплоту, испаряется и в виде влажного пара поступает обратно в отделитель 5. Пар отсасывается компрессором, а неиспарившаяся жидкость вто­рично направляется в батареи системы через маслоотделитель 2 и конденсатор 3. Напор Dp_Ц, необходимый для такой циркуляции хладагента, создается разностью весов столбов жидкости и пара в трубопроводах, подающих жидкость и отсасывающих пар. Регулирование подачи жидкости осуществляется с помощью вентиля 7.

Недостатками описанной системы являются:

· большое влияние гидравлического столба жидкости на температуру кипения, особенно при низких температурах, что приводит к необходимости снижать температуру кипения;

· сложность распределения жидкости по отдельным приборам охлаждения в разветвленных системах;

· возможность возникновения влажного хода и гидравлических ударов в компрессоре, что обуславливает циркуляцию вторичной жидкости, так как воздействие на эту циркуляцию прикрытием или закрытием регулирующего вентиля связано с большой инертностью;

· большой расход хладагента на заполнение системы.

Рис. 21. Прямоточная система

непосредственного охлаждения с отделителем жидкости:

1 - компрессор; 2 - маслоотделитель; 3 - конденсатор; 4, 7 - регулирующие вентили;

5 - отделитель жидкости; 6 - батарея

Насосно-циркуляционные системы преимущественно применяются на крупных холодильных установках. В этих системах охлаждения жидкий холо­дильный агент в приборы охлаждения подается под давлением, создаваемым насосом. Различают системы с напородержателями и прямоточные.

Напородержатели создают давление (за счет столба жидкости), необхо­димое для распределения хладагента по приборам охлаждения. В данных сис­темах напор насоса используется только для подачи жидкого хладагента в верх­нюю точку системы, а затем жидкость в системе движется самотеком.

В прямоточной системе жидкость после насоса поступает параллельно либо последовательно в приборы охлаждения, из которых частично возвращается для повторной циркуляции. В таких системах напор, создаваемый насосом, можно полностью использовать для изменения количества подаваемого хладагента по потребителям в зависимости от величины тепловых нагрузок. Применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости. Производительность его выбирается такой, чтобы в период максимальной тепловой нагрузки кратность циркуляции достигала 4-5. Это обеспечивает хорошее заполнение приборов охлаждения, большое значение коэффициента теплопередачи, равномерное распределение хладагента по приборам охлаждения. В настоящее время в основном применяются прямоточные системы с нижней подачей жидкого хладагента в приборы охлаждения с вертикальным циркуляционным ресивером.

Система с нижней подачей хладагента в батареи показана на рис. 22. Из вертикального циркуляционного ресивера 4 хладагент забирается насосом 1 и нагнетается в трубопровод, после чего параллельно раздается по этажам и при­борам охлаждения. Хладагент подается в нижние трубы батарей 2 и 3. Неиспа­рившаяся часть хладагента вместе с паром возвращается в циркуляцион­ный ресивер по одному трубопроводу, где пар отделяется и отсасывается ком­прессором, а жидкость вновь насосом подается в приборы охлаждения. По­полнение системы жидким хладаген­том осуществляется через регулирую­щий вентиль или поплавковый регули­рующий вентиль автоматически.

Для охлаждения систем, где используются пристенные гладкотруб­ные батареи, имеющие много труб по высоте, применяют верхнюю подачу хладагента. Более подробное описание схем дано в [6].