Вспомогательное оборудование ХУ. Назначение, методы расчета и подбора.

 

По значимости для ХУ аппараты делятся на основные и вспомогательные.

Вспомогательное оборудование не является обязательным элементом ХУ, но их применение увеличивает холодопроизводительность, уменьшает потребляемую мощность, увеличить надежность, долговечность работы и т.д.

К ним относятся: регенеративный теплообменник (РТ), переохладитель (ПО), промежуточный сосуд (ПС), маслоотделитель (МО), маслосборник (МС), линейный ресивер (ЛР), дренажный ресивер (ДР), защитный ресивер (ЗР), циркуляционный ресивер (ЦР), компаундный ресивер (КР), воздухоотделитель (ОВ), отделитель жидкости (ОЖ) и т.д.

Циркуляционные аммиачные насосы. Их подбирают по требуемым значениям объемной подачи и напора. В каждой испарительной системе (работающей на одну температуру кипения) обычно предусматривают один рабочий насос и один резервный.

Чтобы независимо от тепловой нагрузки обеспечить необходимое заполнение приборов охлаждения жидким аммиаком в насосно-циркуляционных системах, к ним подается больше жидкости, чем требуется для отвода теплоты.

Для насосно-циркуляционных систем с нижней подачей жидкости в батареи объемную подачу насоса принимают в 3 – 5 раз больше, чем испаряется аммиака в системе (т.е. кратность циркуляции равна 3 – 5).

Для схем с верхней подачей в батареи кратность циркуляции следует принимать в зависимости от длины шланга:

Для воздухоохладителей с верхней подачей жидкости кратность циркуляции принимают равной 25 – 30.

где Q₀ – холодопроизводительность испарительной системы, куда подается ХА

– удельная теплота парообразования приданных t₀, кДж/кг

V_Ж – удельный объём жидкого аммиака приданной t₀

n – кратность циркуляции

 

Промежуточные сосуды. В системах двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием применяют промежуточные сосуды со змеевиком. Уровень жидкости в сосуде поддерживается регулятором уровня. На сосуде устанавливают также приборы автоматической защиты компрессора от гидравлического удара и предохранительный клапан с условным проходом диаметром 25 мм.

Подбирают промежуточные сосуды по внутреннему диаметру всасывающего патрубка компрессора ступени высокого давления.

Скорость движения пара в сечении сосуда должна быть не более 0,5 м/с. Скорость жидкого аммиака в змеевике 0,4 – 0,7 м/с. Коэффициент теплопередачи змеевика 580 – 700 Вт/(м²-К).

 

Отделители жидкости. Для защиты компрессоров от попадания в них жидкого хладагента и, следовательно, от гидравлического удара в схему включают отделители жидкости. Жидкость отделяется от пара вследствие резкого изменения скорости и направления движения хладагента. Скорость пара в сосуде должна быть не более 0,5 м/с.

Отделители жидкости снабжены автоматическими приборами, выключающими компрессор при опасном изменении уровня жидкости в сосуде. В насосно-циркуляционных схемах и безопасных схемах при регулировании заполнения приборов охлаждения по перегреву пара при нормальной эксплуатации в сосуде не должно быть жидкости (вся жидкость, поступающая в сосуд, сливается в ресивер).

Подбирают отделители жидкости по диаметру всасывающего патрубка компрессора. Затем выполняется проверка на выполнение функций ОЖ. На каждую всасывающую магистраль (по температурам кипения) подбирают отдельный сосуд, обслуживающий всю испарительную систему.

 

Ресиверы. Для жидкого аммиака выпускают ресиверы двух типов: горизонтальные РД и вертикальные РДВ. Ресиверы РД могут быть использованы в качестве циркуляционных, защитных или дренажных.

При использовании горизонтального ресивера в качестве защитного или циркуляционного его устанавливают вместе с отделителем жидкости,

соединяя оба аппарата трубопроводами. Вертикальные ресиверы могут одновременно осуществлять функции циркуляционного ресивера и отделителя жидкости. Их применяют на крупных холодильных установках. Эти же аппараты можно использовать в качестве защитных ресиверов в безнасосных схемах. При использовании вертикальных ресиверов в качестве циркуляционных присоединение аммиачного насоса к ресиверу осуществляют через жидкостный стояк, создающий необходимый подпор жидкости на входе в насос.

Линейные, защитные, дренажные и циркуляционные ресиверы подбирают по требуемому геометрическому внутреннему объему этих емкостей V (в м³).

Требуемый объем линейных ресиверов У_л._р при условии их заполнения не более чем на 80% определяют по формулам:

для систем с верхней подачей аммиака в-приборы охлаждения

V_ЛР = 0,4(V_б + V_во); (14.1)

для систем с нижней подачей аммиака

V_л._р=0,6(V_б + V_B0), (14.2)

где V₆ и V_во – внутренний объем труб батарей и воздухоохладителей.

Требуемый объем защитных ресивер,ов К₃.р для каждой испарительной системы (по температурам кипения) определяют по формулам:

для ресиверов горизонтального типа V₃._P >0,4 (V_б + V_BO); (14.3)

для ресиверов вертикального типа V_ЗР > 0,5(V_б + V_BO). (14.4)

Объем дренажного ресивера выбирают таким, чтобы при условии заполнения не более чем на 80% он вместил жидкий аммиак из любого аппарата или наиболее аммиакоемких батарей (воздухоохладителей) охлаждаемого помещения.

Требуемый объем циркуляционного ресивера К_цр для каждой испарительной системы определяют по формулам:

в схемах с нижней подачей аммиака в приборы охлаждения

V_цp=K[V_H._T + 0,2(V₆+V_BO) + 0,3V_B._T], (14.5)

где V_HT — внутренний объем нагнетательного трубопровода-аммиачного насоса; V_BT – внутренний объем трубопроводов совмещенного отсоса паров и слива жидкости;

в схемах с верхней подачей аммиака в приборы охлаждения

V_ц._р = К[ V_H._T + 0,ЗК_б + 0,5V_ВО + 0,3V_ВT]. (14.6)

Скорость паров аммиака в паровой зоне циркуляционного ресивера не должна превышать 0,5 м/с.

Значение коэффициента К в формулах (14,5) и (14,6) принимают в зависимости от типа ресивера:

Рабочее заполнение ресиверов: линейных – 50%, циркуляционных – 30%. При нормальной работе дренажные и защитные ресиверы не заполнены жидким аммиаком.

 

Маслоотделители. Для улавливания масла, уносимого из компрессора вместе с парами нагнетаемого хладагента, служат маслоотделители. Наибольшее распространение получили маслоотделители инерционного типа с сетчатой набивкой и без нее. Устанавливают маслоотделители за компрессором на линии нагнетания. Их подбирают по диаметру нагнетательного патрубка компрессора. Затем проверяют выполнение функций МО:

w = (0,7 ÷ 1) м/с – условие выполнения своих функций.

Поскольку в любом маслоотделителе масло улавливается не полностью, в крупных установках предусматривают дополнительный маслоотделитель перед конденсаторной группой. Этот маслоотделитель подбирают по диаметру общего нагнетательного трубопровода. Однако, несмотря на двукратное отделение масла от нагнетаемых паров, некоторое количество масла все же поступает в конденсатор и далее в промежуточные сосуды. Поэтому перед поступлением жидкого аммиака к приборам охлаждения рекомендуется дополнительно отделить масло с помощью гидроциклона.

 

Гидроциклоны. Устанавливаются на жидкостных нагнетательных линиях насосов, служат для отделения смазочного масла от жидкого аммиака. Подбираются по номинальному расходу аммиака через один гидроциклон. Если фактический расход аммиака больше рекомендуется устанавливать 2 и более гидроциклонов, работающих параллельно.

Диаметр патрубка рассчитывается:

Далее выбирается стандартный диаметр из шести типоразмеров.

 

Маслосборники. Перепуск масла из компрессоров и аппаратов осуществляются с помощью маслосборников, число которых определяется числом, размерами и расположением обслуживаемых аппаратов. Из маслосборников масло перепускают в бак отработавшего масла,

устанавливаемый снаружи и соединенный трубопроводом с атмосферным воздухом. Трубопровод, соединяющий маслосборник с баком отработавшего масла, должен иметь небольшое гидравлическое сопротивление (0,01 – 0,02 МПа), что достигается установкой маслосборника поблизости от бака. Если это невозможно по условиям планировки, устанавливают последовательно два маслосборника: один непосредственно возле обслуживаемых аппаратов, а второй – вблизи бака.

Как видно из приведенных выше данных, вместимость этих емкостей сравнительно мала, поэтому для приема значительного количества масла, например, из винтовых компрессоров, используют другие аппараты, например промежуточный сосуд 40ПСз.

В последнем случае для обогрева масла через змеевик пропускают жидкий аммиак, идущий от ресивера (конденсатора) на регулирующую станцию.