Тема IV Оптимальный режим работы холодильной установки

Оптимальный режим работы холодильной установки – эта работа при заданных проектных температурах в испарителе, конденсаторе при затрате минимального количества энергоресурсов по обеспечению потребителей холодом. Каждый режим работы холодильной установки характеризуется t₀, от которой зависят другие температурные параметры установки. Если происходят отклонения от оптимального режима, то это ведет к снижению Q₀ установки, нарушению режима температур в охлаждаемых объектах к числу отклонений – или ненормальностей – относятся следующие:

• < t₀ в испарителе;

• > t_к в конденсаторе

• чрезмерно высокая температура перегрева на нагнетании;

• влажный ход компрессора

Пониженная температура кипения - t₀ ºС

Работа при < t₀ вызывает < Q₀ компрессора, увеличения удельного расхода электроэнергии, ухудшение условий работы компрессора в связи с > t_нагн.

Понижение t₀ на 1ºС уменьшает Q₀ компрессора на 4% и на столько же увеличивает расход электроэнергии.

Работа холодильной установки при < t₀ нежелательна – т.к. ведёт к замерзанию хладоносителя, увеличения усушки продуктов в камерах, а во фреоновых машинах < t₀ вызывает вспенивание масла в картере компрессора.

Основной причиной < t₀ может быть «качество» испарителя:

Q_исп.= К · F_и · ∆t₀

т.е. «К» - ухудшается масло, грязь

F – недостаточна – м², масло, скопление воды и других загрязнений.

Причины ухудшения – «К» - Вт/м²ºк

• загрязнение маслом внутренней поверхности испарителя

• снеговая шуба на наружной поверхности испарителя

• уменьшения скорости движения воздуха в воздухоохладитель и хладоносителя в испарителях

Повышенная температура конденсации – t_кºС

Повышение «t_к» ухудшает работу холодильной установки, уменьшает Q₀ компрессора в связи с уменьшением «q₀» хладагента, также увеличивается степень сжатия агента, а значит увеличивается расход электроэнергии.

Повышение t_к на 1ºС вызывает увеличение расхода электроэнергии на 2 – 2,5% и снижению Q₀ компрессора на 1-2 %.

Работа холодильной установки при > t_к не даёт возможности достичь требуемых температур в технологическом процессе – особенно в летнее время.

Повышение t_к тоже зависит от «качества» конденсатора, т.е. от «F_к» и «К_к» Q_к= F_к · К · ∆t

t_к – зависит от количества и качества воды.

Недостаток воды:

• недостаточная производительность водяных насосов, или проходное сечения задвижек на водяном всасывающем трубопроводе;

• Засорение водяных магистралей, труб конденсатора, водораспределителя устройств; «t_к» - зависит от несоответствия поверхности конденсатора → производит работающих компрессоров; t_к – может также увеличиваться из – за уменьшения активной поверхности конденсатора происходит:

• При отсутствии Л.Р, часть конденсатора используется под сбор жидкости, < F_конд.;

• При переполнении системы жидкого хладагента;

• Выключение части труб при ремонте – трубы заглушены < F_кон-ра;

• Неравномерное орошение водой оросительного и испарительного конденсаторов.

Причины ухудшения «К» конденсатора:

• Загрязнение поверхности труб, омываемых водой – водяной камень, отложение ила;

• Загрязнение внутренней поверхности труб маслом;

• Наличие воздуха на конденсаторе

Температура всасывания – t_всас.ºС

Температуру t_всас компрессора определяется по термометру на всасывающем трубопроводе перед запорным вентилем компрессора

∆t_всас = t_вс – t₀ - это независимый самоустанавливающийся параметр

Для аммиачных холодильных установок ∆ t_всас = 5÷10ºС, для фреоновых установок с теплообменниками ∆ t_всас = 10÷15ºС.

В малых холодильных машинах (аммиачных, фреоновых) устанавливается минимальный перегрев ∆ t_всас - необходимый для работы терморегулирующих вентилей ∆ t_всас = 3÷4ºС.

Увеличение «∆ t_всас» - свидетельствует о недостаточной подаче жидкого хладагента в испаритель , заполнение охлаждающих приборов уменьшается, в результате снижается экономичность работы холодильной установки.

При подаче в испарительную систему большого количества жидкого хладагента – чем может испариться за единицу времени – происходит выброс жидкого хладагента во всасывающий трубопровод, что ведёт к влажному ходу и заливу компрессора.

«ТРВ» - его работе зависит настройки (натяжения пружины) и от температуры перегрева выходящего из испарителя пара, т.е. производительность «ТРВ» - не постоянна и с понижением «t₀» и «Р₀» - клапан закрывают.

Температура нагнетания – «t_н»ºС

Определяется температура на нагнетательном трубопроводе за запорным вентилем компрессора

«t_н» → зависит от «t₀» и «t_к», а также от ∆ t_всас .

Высокая температура «t_н» компрессоров увеличивает скорость окисления масла и изнашивания деталей. Поэтому «t_н» не должна превышать:

д ля поршневых компрессоров - 160ºС R717

для винтовых компрессоров - 90ºС R22

для поршневых компрессоров – 150ºС на R 502.

Для н.с.2-х ступенчатых агрегатов – винтовых на R717 t_н- 70 - 90ºС

При высоких «t_н» образуется нагар масла на клапанах и в цилиндрах компрессора, уменьшается вязкость масла, что увеличивает износ и возможность вспышки масла.

Температуру нагнетания для поршневых компрессоров определяется в зависимости:

t_н=2,4 [t_к – (t₀)] ºС

Повышенный перегрев пара на нагнетании «∆t_н» объясняется следующими дефектами:

1. Износ цилиндра компрессора, что вызывает пропуск пара через поршневые кольца, не плотность прилегания всасывающих и нагнетательных клапанов;

2. Недостаточная подача воды в охлаждающую рубашку компрессора – отложение водяного камня < «К» Вт/м²ºК

3. Нарушение смазки поверхности цилиндра разогрев стенок цилиндра из – за повышенного трения.

Температура переохлаждения – «t_п»ºС

∆ t_{переохл.}жидкого хладагента определяется разностью между «t_к» и жидким хладагентом перед Р.В.

Процесс переохлаждения происходит в теплообменных аппаратах – конденсаторах, переохладителях, теплообменниках и П.С.

Чем ниже температура поступающей жидкости в Р.В. – тем меньше потери на её парообразование, т.е. потери в Р.В.

При переохлаждении R717 на 1ºС – «q₀» Вт повышается на 0,4%, т.е. возрастает Q₀ установки без затрат электроэнергии на работу компрессора.

При эксплуатации холодильной установки «t_п» должна быть на 2-3ºС > t_воды, поступающей в переохладитель.

Переохлаждение жидкого хладагента в П.С.2-х ступенчатой установки – в змеевике – на 2-3ºС выше промежуточной температуры внутри обечайки П.С.

Влажный ход компрессора

Влажный ход компрессора – одна из ненормальностей работы холодильной установки, которая может привести к аварии – гидравлическому удару компрессора.

В процессе обслуживания важно во время заметить падение температуры «t_вс» и «t_нагн.». это глухой стук в цилиндре – клапанов поршневой машины – обмерзание всасывающего вентиля и всасывающей стороны цилиндра компрессора.

Причины влажного воздуха

1. Неправильное регулирование подачи жидкого хладагента в испарительную систему;

2. Вскипание жидкого хладагента в испарителе при резком повышении тепловой нагрузки;

3. Переполнение всей системы жидкого хладагента.

Особенности эксплуатации хладоновых установок

При эксплуатации этих установок необходимо учитывать специфические свойства фреонов. В связи с их большой текучестью нужно внимательно следить за:

• Герметичностью системы, своевременно выявить и устранять утечки. Определяется – течеискателями, галлоидными лампами, мыльной пеной и по масляным подтёкам;

• Попаданием влаги в систему – вода с фреоном и маслом под действием высоким температур в компрессоре приводит к образованию минеральных и органических кислот, которые разрушающе действуют на детали компрессора в первую очередь на изоляцию встроенного электродвигателя.

Вода не растворяется во фреоне и при понижении температуры замерзает в ТРВ и капиллярных трубках. Нарушается нормальная циркуляция масла, масло скапливается в испарителе и конденсаторе, а компрессор, оставаясь без масла, может выйти из строя.

Наличие влаги определяется в системе с помощью индикатора влажности – изменение окраски индикатора в зависимости от содержания воды во фреоне – зелёный, синий, голубой, розовый.

Вода из установки удаляется через фильтр – осушители, заполняемые силикагилем – гранулы, циолитом.