Проектант
Размещение
рекламы





@proektant.
 
ГЛАВНЫЕ НОВОСТИ
 

Aquatherm Almaty 2017–уникальная диалоговая площадка для обсуждения вопросов ЖКХ

5-8 сентября 2017 года в Алматы пройдет 10-я Международная выставка бытового и промышленного оборудования для отопления, водоснабжения, сантехники, кондиционирования, вентиляции, бассейнов, саун и СПА - Aquatherm Almaty 2017. Ежегодно Aquatherm Almaty открывает новый сезон масштабной экспозиции ведущих производителей и поставщиков. Международное присутствие включает стран-лидеров индустрии из Беларуси, Германии, Дании, Италии, Казахстана, Китая, Кыргызстана, Польши, России, Тайваня, Турции, Украины и Франции.

 
ГЛАВНЫЕ НОВОСТИ
 

Новые источники альтернативной энергии появились в Астане

Самонаводящаяся система Smart flower позволяет преобразовывать солнечные лучи в электроэнергию. Такая установка может значительно сократить нагрузку на столичные подстанции, утверждают разработчики. Пока в столице установлены два таких устройства в виде цветка, которые расположены на проспекте Улы Дала и на выезде из аэропорта, отмечается на сайте столичного акимата. По словам разработчиков, устройство выполнено по австрийской технологии. Для установки ноу-хау не потребовалось средств из городского бюджета. Источники альтернативной энергии установлены за счет средств инвесторов.

ПОИСК ПО САЙТУ
новости, статьи, объявления, информация
Поиск осуществляется только по страницам разделов «Инфо», «Новости», «Статьи»
Загрузка поиска

Определение количества хладагента и объёма ресивера для холодильных установок

Источник информации: Компания «Bitzer»

Размещено 02.06.2014


 


Авторы: Вольфганг Линк, г. Фридберг и Манфред Гибе, г. Майнталь


Существует непосредственная зависимость между требуемым количеством холодильного агента в установках различного типа и объёмом ресивера, и поэтому их расчёт нельзя проводить раздельно друг от друга.


 ресиверы

Ресиверы Битцер


В технической литературе часто приводятся приблизительные вычисления количества хладагента. Кроме того, в большинстве случаев не учитывается миграция хладагента по холодильному контуру при простое оборудования. Всё это приводит к ошибочному определению размеров ресивера и возможным сбоям в работе холодильных установок. В нижеприведенных вычислениях во внимание приняты практические условия эксплуатации холодильных установок и требования техники безопасности. Рассчитанные таким образом холодильные установки как правило не испытывают сбоев в работе.


Применение алгоритма расчёта количества хладагента и объёма ресиверов будет продемонстрировано на двух примерах.


Количество хладагента


Для расчёта количества хладагента холодильной установки применяется коэффициент заполнения , то есть отношение объёма заполненной жидкостью секции VF к общему объёму V данной секции установки.


формула 2  коэффициент заполнения                     (1)


Общее количество циркулирующего в установке хладагента равняется M


формула 3 , [кг]


 формула 4, [кг]                        (2)

Где:


Vi - внутренний объем секции установки, м3


i - порядковый номер n секции установки


- плотность жидкости, кг/м3


 - плотность пара, кг/м3


Значения плотности берутся с учётом температуры и давления хладагента на рассматриваемом участке установки, из таблиц свойств пара, либо из диаграмм свойств используемого хладагента. Для оценки достаточно расчётов только по жидким составляющим.


Коэффициенты  секций, однозначно заполненных только паром или только жидкостью, вычисляются просто. Согласно определению, коэффициент  для следующих узлов будет равняться:


 таблица 1


Испаритель и конденсатор заполнены и паром и жидкостью. Для них существуют опытные величины коэффициентов заполнения, зависящие от конструкционных особенностей и уровня нагрузки на секцию.


Теплообменники воздушного охлаждения

 таблица 2


Необходимо, разумеется, также учитывать составляющую имеющегося в наличии ресивера. Его размеры сильно зависят от схемы холодильного контура, (см. далее). В силу этого количество хладагента рассчитывается сначала без учёта ресивера.


Теплообменники водяного охлаждения

 таблица 3


схема 1 

Схема 1. Схема холодильного контура с конденсатором воздушного охлаждения


Установки со сложной конструкцией, включающие в себя промежуточныме регенеративные теплообменники, системы регулирования производительности компрессоров через обводной трубопровод (байпассирование), аккумуляторы жидкого хладагента на линии всасывания и прочее должны рассматриваться в таком же ключе.


Начать следует со сбора данных об объёмах отдельных участков установки, определить согласно холодильному циклу плотности и коэффициенты заполнения, и получить путём подстановки данных в уравнение (2), расчётное количество хладагента.


Кроме того, при простое оборудования хладагент скапливается в наиболее холодных частях установки. Для установок с теплообменниками воздушного охлаждения - это открытые в холодное время года участки установки. Коэффициент заполнения для соответствующих узлов (плотность - при минимальной температуре окружающей среды) будет иметь следующие значения:


 таблица 4


Полученные величины количества хладагента для установок, эксплуатируемых во всех режимах, и при простое, необходимо сравнить. Наибольшая из них будет соответствовать требуемому количеству хладагента без ресивера.


Объём ресивера


Ресивер предназначен для предотвращения сбоев в работе холодильной установки, возникающих при различных штатных ситуациях и при изменении условий окружающей среды.


Необходимо также заранее определить, будет ли ресивер использоваться для приёма всего объёма хладагента, к примеру, на время ремонтных работ, или только для компенсации расхода хладагента вследствие различных условий эксплуатации (частичная нагрузка, изменившаяся температура окружающей среды). Промежуточное решение - холодильные установки с системой регулирования давления в конденсаторе с регуляторами давления и трубопроводом обвода конденсатора.


Следует стремиться к использованию по возможности меньшего по объёму ресивера, чтобы сократить количество хладагента в системе, и, соответственно, снизить затраты на его закупку и нанесение возможного экологического вреда при аварии. Слишком большой ресивер не создаст дополнительных трудностей, но обойдётся дорого. Неоправданно маленький ресивер может стать причиной выхода из строя установки.


Количество хладагента и все зависимые от него параметры, известны. Предназначение подлежащего использованию ресивера очевидно. Таким образом, можно приступить к расчёту его объёма.


Серийные установки с теплообменниками водяного охлаждения (чиллеры) имеют компактную конструкцию. Количество хладагента для них рассчитано производителем и указано в сопроводительной документации. Вследствие укороченной длины трубопроводов уход хладагента едва ли может достигнуть критических масштабов, поэтому в таких установках используются ресиверы малого размера или не устанавливаются вовсе.


Не исключена при определённых обстоятельствах и эксплуатация холодильных установок с теплообменниками воздушного охлаждения также без ресивера. Такие установки должны быть оснащены конденсатором с резервной производительностью, т. е. иметь дополнительный объём, или на протяжении всего срока эксплуатации работать практически в стабильном режиме. Наряду с этим требуется точное заполнение системы. Малые холодильные установки с такой конструкцией встречаются крайне редко, а аналогичные установки большой производительности с воздушным охлаждением практически неосуществимы. Объёмное расширение, например, жидкого хладагента R22 в температурных пределах от -18oC и до +50oC (температура конденсации) составляет 25%.


Если установка оснащена пластинчатым конденсатором, который по отношению к своей производительности имеет малый внутренний объём, необходимо (ввиду изменения объёма хладагента в пределах минимальной и максимальной рабочей температуры) предусмотреть некий буферный объём в виде расширения (увеличения диаметра) трубопровода после конденсатора. Следует замерить минимальную и максимальную рабочую температуру и вычислить, не учитывая газонаполненные секции с соответствующими плотностями формула 5 и коэффициентами формула 1, разницу объёмов:

формула 7, [дм3]                     (3)

Для учёта допусков заполнения объёма компенсационного ресивера берется двойное значение от рассчитанной разницы объёмов:


 формула 8,  [дм3]                     (4)


Для компактных холодильных установок с воздушным охлаждением (с короткими трубопроводами, двумя воздушными потоками, встроенным конденсатором) этого также достаточно, если система оснащена малым компенсационным ресивером, объём которого соответствует величине, вычисленной по формулам (3) и (4).


Его объём должен быть пропорционален степени удалённости конденсатора от холодильной установки. Несмотря на это, при холодном пуске компенсационный ресивер и жидкостный трубопровод заполнены только паром. Проходит достаточно много времени, пока эти узлы вновь не заполнятся жидкостью, жидкий хладагент не поступит на расширительный клапан и давление всасывания не достигнет значения, достаточного для обеспечения стабильной работы холодильной установки. На это время клапан регулятора давления на всасывании должен быть перекрыт. Продолжительность данной фазы должна быть, по возможности, минимальна, так как в это время снабжение компрессора маслом не гарантировано.


Чтобы разрешить эту проблему, имеет смысл контролировать давление в конденсаторе путём регулирования воздушного потока. Например, путём регулирования частоты вращения вентилятора или путём регулирования расхода воздуха с помощью механических регуляторов. Оба метода направлены на создание достаточно высокого давления конденсации в возможно короткие сроки.


Воздушное охлаждение и регулирование давления в конденсаторе


Требуемый объём ресивера зависит от способа регулирования. При регулировании давления путём регулирования воздушных потоков допустимая продолжительность времени перекрытия регулятора давления на всасывании является критерием того, необходим ли малый компенсационный ресивер или больший полноразмерный ресивер. Объём компенсационного ресивера рассчитывается по формулам (3) и (4). Наличие большего по объёму ресивера сокращает пусковой период. Кратчайшее время пуска достигается, если ресивер рассчитан в соответствии со схемой установки регулирования давления в конденсаторе при помощи регуляторов давления. Если применяется способ регулирования давления в конденсаторе с использованием обводного трубопровода в обход конденсатора, то необходимо обязательное сохранение остаточного 10-15%-ного заполнения для обеспечения надёжного пуска установки при низкой температуре окружающей среды.


Таким образом, значения коэффициента заполненияформула 1ресивера равняются:


 таблица 5


Ресивер с остаточным заполнением, не предназначенный для приёма всего объёма хладагента


Допустим, что подлежащий применению ресивер, подобно компенсационному ресиверу, компенсирующему только разницу объёмов во время работы установки, также обязан дополнительно вмещать 10%-ный объём остаточного заполнения, как в случае, рассмотренном выше, но не предназначен для приёма всего объёма хладагента. При каком-то режиме эксплуатации он должен быть заполнен хладагентом на 100%, и поэтому не может быть перекрыт со стороны впуска по отношению к холодильной установке. Требуемый объём такого ресивера вычисляется по формуле:


 формула 9, [дм3]                     (5)

Где:


- наибольшее расчётное количество хладагента, кг


- наименьшее расчётное количество хладагента, кг


- плотность жидкого хладагента при расчётной температуре, кг/м3


Выбираем наиболее близкий по объёму ресивер, из всех имеющихся в наличии, объём которого будет равен .


Количество хладагента с учётом такого ресивера вычисляется, см. формулу (2), следующим образом:

 формула 14, [ кг]                     (6)

- плотность жидкого хладагента при температуре +20oC, кг/м3


- плотность парообразного хладагента при температуре +20oC, кг/м3


- объём ресивера, м3


Ресивер с остаточным заполнением, предназначенный для приема всего объёма хладагента


На практике большинство установленных ресиверов в состоянии вмещать весь объём хладагента системы и могут быть перекрыты с впускной и выпускной стороны. Также им необходимо удерживать как 10-15%-ный объём остаточного заполнения, так и парообразную прослойку до 10% собственного объёма при температуре +20oC, в случае заполнения общим количеством хладагента, циркулирующего в системе.


Оно равно:


 формула 17                     (7)


- плотность жидкого хладагента при наименьшей температуре окружающей среды, кг/м3


- плотность парообразного хладагента при наименьшей температуре окружающей среды, кг/м3


M - текущее значение количества хладагента, кг


Вследствие требования вмещения газообразной прослойки объёмом 10% собственного объёма ресивера справедливо следующее тождество:


 формула 20                     (8)


Значение M из формулы (7) вводим в формулу (8) и, перенеся неизвестное в левую сторону равенства, получаем:


 формула 21, [дм3]                     (9)


После этого мы также должны подбирать близкий по объёму ресивер из имеющихся в каталоге BITZER DP-300-7 Liquid receivers, а затем окончательное количество хладагента рассчитать по формуле (6).


Ресивер, вследствие применения хладагентов первой группы (R22, R407C), подлежит испытанию согласно положениям инструкции по испытаниям баллонов высокого давления, если значение произведения рабочего избыточного давления [бар] и полезного внутреннего объёма ресивера [дм3] превышает 200 бар*дм3.


При применении хладагентов второй группы (например, NH3), или третьей группы (например, R290 пропана), ресиверы также подлежат испытаниям, но даже если значение произведения рабочего избыточного давления [бар] и внутреннего объём ресивера [дм3] не превышает 200 бар*дм3.


Если ресивер перекрывается с обеих сторон, как показано на схеме 1, то требуется установка дополнительного предохранительного перепускного устройства, предотвращающего превышение допустимых значений избыточного рабочего давления жидкости. В случае расчёта ресивера в соответствии с формулой (9), величина избыточного рабочего давления не может превысить допустимую величину. Однако следует обеспечить заполнение установки хладагентом не выше положенной нормы.


 схема 2

Схема 2. Схема холодильного контура с конденсатором водяного охлаждения


Пример 1


Холодильная установка с теплообменниками воздушного охлаждения (схема холодильного контура 1)


Регулирование давления в конденсаторе с помощью регулятора давления

Регулирование производительности компрессора с помощью дросселя на всасывании

Ресивер, вмещающий общий объём хладагента

Хладагент R22

Холодопроизводительность 25 КВт

Температура конденсации +45oС, переохлаждение 2 К

Температура испарения +6oС, перегрев 10 К

Объём конденсатора, включая трубопроводы коллектора 0,019 м3, = 0,6

Объём испарителя, исключая трубопроводы коллектора 0,0104 м3,   = 0,3

Объём жидкостного трубопровода  18х1 0,00633 м3

Объём напорного трубопровода  22х1 0,00943 м3

Объём всасывающего трубопровода  28х1 0,00160 м3

Без учёта компрессора

Минимальная температура окружающей среды при простое оборудования -18oС

Коэффициент заполнения ресивера, минимальный = 0,15


Сначала рассчитаем количество хладагента без ресивера. Для этого понадобятся значения плотностей пара и жидкого хладагента, приведённые в Таблице 1.

 таблица 6


Количество хладагента в рабочем состоянии по формуле (2), суммируется в соответствии с Таблицей 2.

 таблица 7


Количество хладагента в состоянии покоя, при температуре -18°С, определяется в соответствии данными приведёнными в Таблице 3.

таблица 8 


Текущее рассчитанное количество равно 37,6 кг.


Необходимый объём ресивера в соответствии с формулой (9), составит:


 


= 42,7 дм3


Ближайшие по объёму ресиверы BITZER, из имеющихся в каталоге DP-300-7 Liquid receivers:


- горизонтальный F552T, имеет объём 54 дм3;

- вертикальный FS562, имеет объём 56 дм3.


Таким образом, в соответствии с формулой (6), окончательное количество хладагента в холодильной установке с горизонтальным ресивером F552T будет равняться:


 


  = 49,2 кг


Пример 2


Холодильная установка с теплообменниками водяного охлаждения, (схема холодильного цикла 2)


Пластинчатый конденсатор с регулятором расхода охлаждающей жидкости

Компенсационный ресивер

Хладагент R134a

Холодильная мощность 18 КВт

Расчётная температура конденсации +48oС, переохлаждение 2 К

Температура испарения +8oС, перегрев 10 К


 таблица 9


Расчёт по формулам (3) и (4), без учёта заполненных паром секций установки в соответствии со значениями, приведёнными в Таблице 4.

 таблица 10


Таким образом, в соответствии с формулой (3), объём равен:


  дм3


а объём компенсационный ресивера по формуле (4), равен:


  дм3


Следовательно, необходимо использовать компенсационный ресивер с внутренним объёмом, равным 0,24 дм3.


В качестве компенсационного ресивера в данном случае можно использовать, например, отрезок медной трубы 35х1,5х300, или отрезок медной трубы  54х2х120, интегрированный в жидкостной трубопровод установки.


Выводы


Расчёт объёма ресивера даёт возможность определить верное количества хладагента, при этом окончательное количество можно вычислить только после установления внутреннего объёма используемого ресивера.


В компактных холодильных установках с теплообменниками воздушного или водяного охлаждения с собранным в едином корпусе испарителем с расширительным клапаном, компрессором и конденсатором, для поглощения расширяющегося хладагента достаточно использования малого компенсационного ресивера.


Для установок с внешним конденсатором (в основном с воздушным охлаждением), следует обязательно обращать внимание на возможную миграцию хладагента во время выключения компрессора, в расположенные за пределами корпуса установки участки холодильного контура. Если в результате расчётов необходимое количество хладагента при простое окажется больше требуемого в рабочем режиме, следует установить ресивер для вмещения избытка хладагента.


Ресивер установки, оснащённой регуляторами давления в конденсаторе, должен обязательно оставаться заполненным минимально необходимым количеством хладагента в случае его ухода во время простоя.


Если ресивер блокируется со сторон входа и выхода хладагента, то необходимо обеспечивать сброс избыточного давления жидкости. Либо следует установить предохранительное устройство, предотвращающее превышение допустимых значений избыточного рабочего давления, например, автономный клапан, перепускающий хладагент с избыточным давлением на сторону всасывания.







СВЕЖИЕ СТАТЬИ


Контактные данные   |   Рекламно-информационные услуги   |   Размещение в Каталоге   |   Баннерная реклама   |   Статистика посещаемости

евроремонт квартир на сайте