Класифікація охолоджувальних систем

Системи холодопостачання класифікують по виду робочого тіла і способам подачі його споживачам холоду:

1. системи безпосереднього випаровування:

   1. безнасосні;

      1. прямоточні;

      2. з самоциркуляцією;

   2. насосні;

      1. непрямоточні (застарілі);

      2. прямоточні з верхньою подачею холодильного агента;

      3. прямоточні з нижньою подачею холодильного агента;

2. системи з проміжними холодоносіями;

   1. відкриті (холодоносій контактує з повітрям);

   2. закриті (немає контакту холодоносія з повітрям);

3. системи з використанням холодоагенту як холодоносія (у холодильних установках спеціального призначення).

Класифікація систем відведення теплоти від споживачів холоду:

1. батарейні (вільна конвекція);

2. повітряні (штучна циркуляція повітря);

3. поза камерного відведення зовнішніх теплоприпливів;

4. контактного теплообміну;

5. променистого теплообміну;

6. криогенними рідинами;

7. змішані (комбінації 1...6).

[Привести приклади на 1...7].

При цьому холодильні установки (не охолоджувальні системи!) можуть бути:

• безупинної генерації холоду;

• акумуляційні (з використанням льоду, розсолів, рідкого N₂, твердого CO₂ і ін.), а машинні відділення можуть бути:

• с централізованим розташуванням устаткування, зв'язаного єдиною схемою;

• с децентралізованими холодильними машинами.

Це показує наскільки різноманітними можуть бути схеми холодильних установок.

2.2. Безнасосні охолоджувальні системи безпосереднього випаровування холодоагенту

У безнасосних системах холодоагент подається в охолоджувальні прилади під дією:

• різниці тисків (Р_к - Р_о) чи (Р_пр - Р_о) – це прямоточні охолоджувальні системи;

• різниці густини холодоагенту – це системи із самоциркуляцією, які називаються також самопливними охолоджувальними системами.

2.2.1. Прямоточна охолоджувальна система з віддільником рідини (рис.2).

[Пояснити роботу схеми.]

На схемі показана тільки та арматура, що необхідна для опису її роботи. Власне охолоджувальна система – це частина схеми вище штрихової лінії; нижче лінії розташоване устаткування машинного відділення.

[Пояснити, чому кожен охолоджувальний прилад має самостійне живлення холодоагентом].

Якщо теплове навантаження охолоджувального приладу дорівнює Q₀, то масова кількість холодоагенту який випаровується ,

де r – схована теплота випаровування, що залежить від температури випаровування t₀ , тобто r = f(t₀).

Причому теплове навантаження охолоджувального приладу залежить від часу і закон цей заздалегідь не відомий.

[Перелічити від чього Q₀ залежить]

Крім того, якщо врахувати, що охолоджувальних приладів може бути велика кількість, величини їхніх площ теплопередавальної поверхні F різні, розташовані вони на різних відстанях від машинного відділення, а в кожнім з них теплове навантаження змінюється в часі за своїм законом, то стає дуже важко правильно розподіляти холодоагент між ними, тому що загальна кількість рідкого холодоагенту після конденсатора обмежена

Тому якщо в одні охолоджувальні прилади буде подаватися надлишкова кількість холодоагенту, то в інших його буде недостатньо для відведення теплоприпливів. Інтенсивна робота охолоджувальних приладів 10 (рис.2) забезпечується при їхньому заповненні рідким холодоагентом на 7080 %, але це приводить до вологого ходу компресора. Тому на усмоктувальному магістральному трубопроводі необхідний віддільник рідини 9, з якого періодично перепускають рідкий холодоагент у розподільний колектор 5. При цьому закривають вентиль 6, а потім відкривають вентиль7.

У цей час підвищується рівень рідини в лінійному ресивері 4. Тому системі потрібен резерв холодоагенту, що знаходиться в апаратах 4 і 9.

У залежності від стану холодоагенту, який надходить на усмоктування в компресор, процеси стискування можуть проходити по-різному (див. рис. 3).

[ Пояснити, що таке гідравлічний удар і вологий хід компресора]

Практично, через нерівноважності процесів в сучасних швидкохідних компресорах, гідравлічний удар може бути і при – .

Недоліки схеми:

• труднощі регулювання розподілу холодоагенту між споживачами холоду, особливо в умовах нестаціонарних режимів;

• недостатня безпека експлуатації; небезпека гідравлічних ударів при викиді «вторинної» рідини;

[пояснити фізичну суть процесів]

• велика витрата труб і арматури;

• незначна циркуляція холодоагенту в охолоджувальних приладах, замаслювання системи;

• трудомісткість обслуговування системи.

Схема (рис.2) знаходить застосування в невеликих по холодовидатності установках з декількома споживачами холоду, що працюють із тепловими навантаженнями, які плавно змінюються в часі, а також для живлення кожухотрубних випарників.