Системы вентиляции » давление

Основы замены хладагентов в холодильных машинах

admin — Sat, 28 Aug 2010 17:49:50 +0000

Международными соглашениями предусматривается:
• прекращение производства хладагентов категории CFC;
• ступенчатое снижение производства хладагентов категории HCFC;
• запрещение любых операций с холодильным оборудованием, сопровождающихся выбросом хладагентов в атмосферу;
• повторное использование или уничтожение извлекаемых хладагентов.
Остановка производства хладагентов категории CFC и довольно высокая стоимость альтернативных заменителей обусловливает необходимость слива хладагента при ремонте холодильных машин. Особенно это относится к крупным холодильным установкам, содержащим от 20 до 300 кг хладагента.
Под сливом хладагента из холодильной установки понимается извлечение хладагента из холодильной машины в накопительные баллоны для последующего повторного использования, восстановления или уничтожения.
Повторное использование означает новую заправку уже использованного и слитого из установки хладагента, как правило, в ту же установку, из которой он был эвакуирован. Перед повторной заправкой хладагент фильтруют, отделяют масло, осушают, пропуская через фильтры-осушители и маслоотделители. Такую операцию, как правило, выполняют с помощью станций утилизации хладагента непосредственно на объекте или в ремонтной мастерской.
Восстановление заключается в обработке слитых хладагентов таким образом, чтобы восстановленный хладагент соответствовал техническим условиям завода-поставщика. При восстановлении состав хладагента подвергается химическому анализу.
Если различные хладагенты смешаны в одном баллоне, сильно загрязнены, имеют в своем составе повышенный процент кислот и не могут быть восстановлены, их отправляют на уничтожение. Уничтожение хладагента производится на заводах-изготовителях путем расщепления в специальных реакторах, либо они используются в других технологических процессах в промышленности.
Сливать хладагенты необходимо в баллоны, окрашенные зеленой флюоресцирующей краской. Чистые хладагенты заправляются в баллоны следующих цветов:
R12 — бледно-серый,
R22 — ярко-зеленый,
R134a — бледно-голубой,
R142b — розовый, R407C — бледно-розовый.
Заправляются баллоны на 75 % от полного объема баллона. Испытательное давление для баллонов должно быть в 1,5 раза больше, чем давление насыщенных паров соответствующего хладагента при температуре 50 X. Так, испытательное давление сосуда для хранения R22 составляет 29,0 бар.

Термодинамические свойства хладагентов

admin — Sat, 24 Jul 2010 17:45:15 +0000

С помощью холодильного агента осуществляется холодильный цикл. Это возможно благодаря тому, что хладагент при одном и том же давлении может изменять свою температуру за счет изменения агрегатного состояния.
Испаряясь в испарителе, хладагент отбирает тепло из охлаждаемого объема, затем после сжатия компрессором и перехода в жидкое состояние отдает это тепло окружающей среде.
Для создания эффективного холодильного цикла хладагент должен обладать следующими термодинамическими свойствами:
1. Иметь высокую удельную энтальпию, так как холодопроизводительность холодильной машины прямо пропорциональна энтальпии.
2. При атмосферном давлении хладагент должен иметь температуру кипения, обеспечивающую требуемую температуру в охлаждаемом объеме.
3. Для получения высоких значений холодильного коэффициента необходимо, чтобы потребляемая мощность компрессора была как можно меньше, а это значит, что давление конденсации должно быть как можно ниже.
4. Хладагент должен иметь высокую теплопроводность, небольшие плотность и вязкость. В этом случае гидравлические потери на трение, местные сопротивления и затраты энергии на циркуляцию хладагента в холодильном контуре будут малы.
5. Хладагент должен хорошо растворяться в масле, обеспечивая-смазку компрессора и возврат масла из холодильного контура.
6. Хладагент не должен быть электропроводным.
7. Хладагент должен быть экологически чистым.
8. Эксплутационные расходы должны быть небольшие. Это зависит от следующих параметров хладагента:
термохимической стабильности;
• технологичности эксплуатации;
• степени горючести и взрывоопасности;
• стоимости.
Вещество, которое отвечало бы всем перечисленным требования, найти практически невозможно. Поэтому при подборе хладагента исходят из основных определяющих требований, предъявляемых к конкретной холодильной машине.
* R — refrigerant (хладагент)
Длительное время основными хладагентами были аммиак (NH3), углекислый газ (С03) и двуокись серы (S02). Но в 1930 г. в США был создан хладагент, который по своим характеристикам на тот период казался идеальным. Этот хладагент — дихлордифторметан (C12F2C) — получил торговую марку "фреон" и буквенное обозначение R12 *. В дальнейшем был получен ряд новых хладагентов, основанных на фторхлоруглеродах. Все они получили обозначение R и цифры, зависящие от химического состава (R CDU), где С (сотни) — число атомов углерода в химическом составе, уменьшенное на единицу; D (десятки) — число атомов водорода, увеличенное на единицу; U (единицы) — число атомов фтора.

Снижение переохлаждения

admin — Sat, 10 Jul 2010 17:43:08 +0000

Перегрузка по отбору холода (повышенный теплоприток) может вызывать повышение давления испарения (рис. 3.2.25, табл. 3.2.12).
Причины перегрузки могут быть следующие:
работа установки в условиях постоянного отбора холода (повышенный теплоприток);
• неправильный подбор оборудования (недостаточная холодопроизводительность).
Низкое давление конденсации и высокое давление испарения
На рис. 3.2.26 представлен случай, когда давление конденсации ниже нормы, в то время как давление испарения превышает допустимое значение. Подобное может происходить из-за неисправности компрессора (клапана на нагнетании или на всасывании).

Высокое давление конденсации и испарения

admin — Mon, 05 Jul 2010 17:42:05 +0000

При использовании терморегулирующего вентиля
Слишком большой поток хладагента, проходящий через вентиль, приводит к повышению давления испарения (рис. 3.2.22). Причины могут быть следующими:
неточно отрегулирован ТРВ;
Неисправности, которые могут возникнуть из-за избыточного количества хладагента в установке, использующей ТРВ в качестве регулятора потока хладагента:
• отказ компрессора;
• снижение холодопроизводительности;
• уменьшение рабочего тока компрессора;
• срабатывание датчика высокого давления.
При использовании капиллярной трубки Слишком большой поток хладагента, проходящий через капиллярную трубку, приводит к повышению давления испарения (рис. 3.2.23). Причина — избыточное количество хладагента в установке. Неисправности, которые могут возникнуть из-за избыточного количества хладагента в установке с капиллярной трубкой в качестве регулятора потока хладагента: отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности;
• уменьшение рабочего тока компрессора; срабатывание датчика высокого давления.
Низкое давление испарения ("слабый" испаритель)
Падение давления испарения может происходить из-за того, что в испарителе не происходит достаточный теплообмен (рис. 3.2.24). Причины могут быть следующие:
недостаточный поток воздуха проходит через испаритель;
а) засорен воздушный фильтр;
б) соскальзывает ремень вентилятора;
в) вентилятор испарителя вращается в обратную сторону;
г) засорен испаритель.
низкая температура воздуха на входе в испаритель. Неисправности, которые могут возникнуть при низком давлении испарения:
• срабатывание датчика низкого давления; отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности; уменьшение рабочего тока компрессора.

Определение неисправности холодильных машин

admin — Wed, 30 Jun 2010 17:39:51 +0000

Исследуя реальный холодильный цикл путем измерения параметров в определенных точках холодильной машины, можно оценить отклонения lg P-I диаграммы от нормы и, исходя из этого, определить характер неисправности холодильной машины. Практически измеряют температуру и давление в характерных точках холодильной машины, ток двигателя компрессора, перегрев испарителя, переохлаждение конденсатора.
Ниже приведены несколько примеров отклонения lg P-I диаграммы от нормы и причины этих отклонений (неисправности).
Высокое давление конденсации
Причинами повышенного давления при воздушном охлаждении конденсатора могут быть:
отсутствие обдува конденсатора; высокая наружная температура. Причинами повышенного давления при водяном охлаждении могут быть:
• недостаточное количество охлаждающей воды; высокая температура охлаждающей воды.
Для обоих типов охлаждения:
загрязнение или частичная закупорка конденсатора; наличие в системе воздуха или неконденсирующихся газов. 1. На рис. 3.2.18 показана lg P-I диаграмма при "слабом" конденсаторе, не обеспечивающем необходимой теплоотдачи. Характерными отклонениями lg P-I диаграммы и признаками являются:
повышение давления конденсации; повышение температуры нагнетания;
• повышение температуры испарения (незначительное); уменьшение перепада температуры воздуха, проходящего через конденсатор;
• увеличение рабочего тока компрессора;
появление пузырьков газа в жидкой фракции хладагента (наблюдается в смотровом стекле на жидкостной линии);
повышение температуры головки компрессора;
возможны пульсации температуры на выходе ТРВ. Неисправности, которые могут возникнуть вследствие "слабого" конденсатора:
• отказ компрессора;
• снижение холодопроизводительности;
Второй причиной повышения давления конденсации может быть перезаправка холодильной машины хладагентом. Характерными отклонениями при перезаправке хладагентом являются:
• повышение давления конденсации;
• повышение температуры нагнетания;
• повышение переохлаждения.
Неисправности, которые могут возникнуть при перезаправке холодильной машины:
отказ компрессора;
• срабатывание датчика высокого давления;
• перегрев компрессора.
Низкое давление испарения
Причинами низкого давления испарения могут быть:
• недостаточное количество хладагента (недозаправка или утечка хладагента);
недостаточно хладагента проходит через регулятор подачи хладагента (ТРВ или капиллярную трубку). 1. При недостаточном количестве хладагента lg P-I диаграмма примет вид, показанный на рис. 3.2.20.
Характерными отклонениями lg P-I диаграммы являются:
• снижение давления испарения;
• снижение или отсутствие переохлаждения. Неисправности, которые могут возникнуть при недостаточном
количестве хладагента:
срабатывание датчика низкого давления; отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности; уменьшение рабочего тока компрессора.

Потери при дросселировании

admin — Thu, 24 Jun 2010 17:37:26 +0000

Потери при дросселировании определяются физическими свойствами холодильного агента, а также интервалом температур до и после дросселирования — чем больше интервал, тем больше потери. Поэтому одним из способов снижения потерь является уменьшение этого интервала путем понижения температуры жидкого хладагента перед дросселированием.
Это обеспечивается переохлаждением хладагента в конденсаторе на 5-8 К относительно температуры конденсации. Процесс переохлаждения идет по лини 6-7' (рис. 3.2.9), а в ряде случаев линия переохлаждения совпадает с пограничной кривой (линия 6-7).
В точке 7 в кондиционерах давление составляет 15 бар, температура — 32-35 "С. Перепад температур воздуха, охлаждающего конденсатор, составляет 5-10 К. Температура конденсации должна быть на 10-15 К выше температуры окружающей среды.
Хотя в парокомпрессионном цикле работа расширения составляет небольшую часть работы цикла, обеспечить адиабатическое расширение крайне сложно. Поэтому применяют дросселирование с помощью терморегулирующего вентиля (ТРВ) или трубки малого сечения (капиллярной трубки). Дросселирование обеспечивает понижение давления без изменения энтальпии. Однако в процессе дросселирования реальных газов температура понижается меньше, чем при адиабатическом расширении. Это объясняется наличием частичного парообразования за счет выделения теплоты трения в процессе дросселирования. Вследствие этого снижаются полезная работа расширения и холодопроизводительность. Этот необратимый процесс идет с увеличением удельной энтропии. Следовательно, на T-S диаграмме (рис. 3.2.9) линия процесса дросселирования пойдет не вертикально вниз (S = const), а наклонно (линия 7-1).
Таким образом, на T-S диаграмме парокомпрессионный цикл описывается следующими процессами:
1- 2 — отбор тепла от охлаждаемой среды при парообразовании (кипении) хладагента в испарителе при постоянном давлении;
2- 3 — отбор тепла от охлаждаемой среды при перегреве газообразного хладагента в испарителе;
3- 4 — сжатие хладагента компрессором;
4- 5 — снятие перегрева хладагента в конденсаторе;
5- 6 — конденсация хладагента;
6- 7 или 6-7' — переохлаждение хладагента;
7- 1 или 7'~-1 — дросселирование хладагента.
Удельная холодопроизводительность (на 1 кг хладагента) пропорциональна площади a-1-2-3-d. Затраченная работа — площади 1-2-3-4-5-6-7'.
Энергия, отданная конденсатором, пропорциональна сумме вышеуказанных площадей, то есть площади а-1 -7'-6-5-4-3-d.
Увеличение холодопроизводительности за счет переохлаждения конденсатора равно площади а-1-1'-Ь.
Увеличение холодопроизводительности за счет перегрева хладагента при кипении равно площади c-2-3~d.
При всей наглядности прохождения физических процессов в холодильной машине на 745" и /Л^диаграммах производить расчеты по ним не совсем удобно, так как для определения холодопроизводительности и затраченной работы необходимо на диаграмме измерять площади многоугольников. Расчеты обычно производят по энтальпийной диаграмме (P-I диаграмма), в которой количество тепла, .участвующего в процессах, отображается не площадями, а прямолинейными отрезками.

Холодильный цикл реальной холодильной машины

admin — Fri, 18 Jun 2010 17:36:50 +0000

Холодильный цикл реальной холодильной машины значительно отличается от цикла Карно, что связано со следующими обстоятельствами:

1. Необходимость перегрева хладагента в процессе парообразования в испарителе
Рассмотрим парокомпрессионный цикл с хладагентом R22 и температурой испарения +5°С, обычно используемый при комфортном кондиционировании (рис. 3.2.9).
В точке / на входе испарителя (рис. 3.2.10) давление составляет примерно 4,8 бара, а температура +5 °С. (Точные значения термодинамических параметров хладагента R22 приведены в табл. 3.2.1—3.2.4). Жидкость начинает испаряться, и чем ближе к точке 2, тем больше в испарителе пара и меньше жидкости. Однако давление и температура

по всей длине испарителя остаются постоянными. В точке 2 жидкости уже нет, есть только пар.
Однако производить сжатие в этой точке еще нельзя, так как из-за изменения, например, температуры окружающей среды точка 2 может "плавать", сдвигаясь при этом в область парожидкост-ной фазы. Поступление части жидкости в компрессор может привести к гидродинамическому удару и выходу компрессора из строя.

Поэтому отбор тепла производят до тех пор, пока на выходе из испарителя не произойдет перегрев пара на 5-8 К выше температуры кипения (точка 3). Этот режим называется режимом "сухого хода". Кроме того, данный режим обеспечивает повышение холодопроизво-дительности холодильной машины.
Температуру испарения следует выбирать как можно выше, так как повышение температуры испарения на 1 °С ведет к повышению холодопроизводительности на 3-5 %.

Рассмотрим, что происходит с охлажденным воздухом, который с помощью вентилятора проходит через испаритель.
Пусть температура воздуха на входе в испаритель равна 22 "С, а на выходе 15 °С. Перепад температуры воздуха составляет ^^=22-15= =7 °С, а полный перепад между температурой хладагента (5 °С) и температурой воздуха на входе составит:
Депшщ=22-5 = 1ГС.
Д9П0ЛН и Д?Е03Д зависят от температуры и влажности окружающего воздуха. Как правило, для испарителей, охлаждающих воздух, могут быть приняты следующие значения:
Ди.-6-lOK; Д6полн= 16-20 К.
2. Наличие потерь в компрессоре
Потери в компрессоре возникают из-за трения, наличия мертвого объема, наличия масла в хладагенте, охлаждения встроенного электродвигателя хладагентом и др. Эти потери можно уменьшить, увеличив степень сжатия и температуру сжатого хладагента до 60-70 "С (линия 3-4, рис. 3.2.9), хотя температура конденсации должна быть около 40 °С.
Разность между температурой конденеации и температурой окружающей среды должна быть как можно меньше, так как снижение температуры конденсации на 1 °С ведет к увеличению холодоп-роизводительности на 1 %.
3. Снятие перегрева и переохлаждение конденсатора
Учитывая, что для исключения потерь в компрессоре температура хладагента повышена до 60-70 °С, то при конденсации нам необходимо прежде всего снять перегрев и привести хладагент к требуемой температуре конденсации.

Давление и теплота

admin — Sat, 29 May 2010 17:30:00 +0000

Давление — величина, характеризующая интенсивность действия сил на какую-либо часть поверхности тела по направлениям, перпендикулярным к этой поверхности. Давление определяется отношением силы, равномерно распределенной по нормали к этой поверхности, к площади поверхности. Давление, создаваемое силой в один Ньютон (1Н = 0,102 кг) на площадь один квадратный метр, равно одному Паскалю (Па). Более крупная единица 1 бар = 103 Па.
Различают барометрическое (атмосферное) давление Ре, абсолютное Ps и разрежение. Атмосферное давление является результатом давления окружающей воздушной среды на поверхность Земли. Нормальное атмосферное давление на уровне моря уравновешивается столбиком ртути 760 мм рт. ст., что соответствует 101 325 Па = 105 Па = 1 бар (таблица 3.1.1).
тв
Разность между абсолютным давлением и барометрическим называется избыточным давлением. В закрытых сосудах измеряют избыточное давление, а абсолютное определяют путем сложения избыточного и атмосферного. Например, если избыточное давление равно 4 бар, то абсолютное равно 5 бар.
Теплотой называется часть энергии, которая непосредственно передается данному телу от более нагретого тела в результате теплового контакта между ними. Следует отмстить, что этот способ передачи энергии не связан с совершением работы одним телом над другим.
За единицу теплоты принят 1 Джоуль (Дж = Н ? м).
Теплообмен между твердыми телами, газами и жидкостями, которые находятся при разных температурах, может происходить тремя способами: излучением, теплопроводностью и конвекцией.
Передача теплоты излучением происходит путем трансформации тепловой энергии тела в лучистую энергию — электромагнитные волны, которые, распространяясь в пространстве, достигают другого тела и преобразуются в тепловую энергию этого тела.
Передача теплоты теплопроводностью осуществляется за счет передачи энергии молекул более нагретых частей тела молекулам с меньшей температурой. Молекулы с большей температурой сталкиваются с молекулами с меньшей температурой и передают им часть энергии. В жидкостях и газах наряду с теплопроводностью теплота может передаваться путем перемешивания сред с разной температурой.
При конвективном теплообмене перенос тепла осуществляется от жидкой или газообразной среды к твердому телу (например, в тепло-обменных аппаратах). Как правило, эти три механизма передачи тепла присутствуют в тепловых машинах одновременно.
Соотношение между работой и полученным в результате выполнения этой работы теплом определил английский ученый Джоуль (1845), который вычислил механический эквивалент теплоты.

Понятия и определения технологии получения холода

admin — Sun, 23 May 2010 17:29:25 +0000

Специалисты в области холодильной техники
используют более 3000 специальных терминов. В начале этого раздела мы приведем некоторые из них, без которых изложить основы технологии получения холода не представляется возможным. При необходимости читатель может обращаться к политехническим словарям, к специальным словарям по холодильной науке и технике, изданным Международным институтом холода, или к другим учебникам [21].
Совокупность тел, которые энергетически взаимодействуют между собой, с другими телами и с окружающей их средой, составляет термодинамическую систему.
Величины, характеризующие состояние термодинамической системы, называют параметрами состояния системы.
Параметры состояния, не зависящие от массы термодинамической системы, называются интенсивными термодинамическими параметрами (например, давление и температура).
Параметры состояния, пропорциональные массе данной термодинамической системы, значение которых равно сумме значений таких же параметров отдельных составляющих системы, называются экстенсивными термодинамическими параметрами (например, объем и внутренняя энергия).
Энергия является количественной мерой различных форм движения материи. Энергия прямо или косвенно может быть превращена в работу.
Работа определяется как произведение силы на перемещение в направлении действия силы. Работа измеряется в Джоулях (Дж = Н - м). Если тело обладает энергией, то оно может совершить работу, которая в соответствии с принципом сохранения энергии может быть преобразована в другую форму энергии.

Закон сохранения энергии формулируется следующим образом: "Работа внешних сил плюс подведенная теплота расходуются на
изменение механической и внутренней энергии рабочего тела".
К внешним силам относятся, например, силы давления и силы
трения.
Мощность — это частное от деления произведенной работы или переданной энергии в течение определенного интервала времени на продолжительность этого интервала.
Физическое состояние однородного вещества однозначно определяется тремя основными параметрами: температурой, давлением и объемом. Совокупность этих параметров определяет агрегатное состояние вещества.
Температура характеризует интенсивность теплового движения молекул, атомов и других частиц, образующих термодинамическую систему. Энергия теплового движения прямо пропорциональна абсолютной температуре тела. С молекулярно-кинетической точки зрения температура не может быть отрицательной. Наименьшее значение температуры есть нуль. При этой температуре давление идеального газа равно нулю, движение молекул прекращается. Это есть начальная точка абсолютной шкалы температур.
Абсолютная шкала температур введена английским ученым Кельвином. В этой шкале тройная точка воды (термодинамическое состояние, при котором имеются все три фазы вещества: газ, жидкость, твердое состояние) равна 273,16 К. По шкале Цельсия этому состоянию воды присвоено значение температуры О °С. Таким образом, между шкалами абсолютной Кельвина (К) и Цельсия (°С) существует соотношение: К-*С+273,16; °С - К-273,16;

Простая холодильная машина

admin — Thu, 13 May 2010 17:33:15 +0000

Простая холодильная машина использует явление поглощения тепла из охлаждаемой среды во время перехода вещества из Таким образом, мы получаем замкнутый цикл холодильной машины, которая с помощью испарителя отбирает тепло из холодильной камеры и с помощью конденсатора отдает его другой среде.жидкого состояния в газообразное при постоянной температуре и давлении. Так, если капнуть на ладонь какой-либо хладагент, например, эфир, то ладонь будет охлаждаться. При испарении хладагент отбирает тепло у ладони, а нагретые пары хладагента перейдут в окружающую среду, отдав ей часть тепла ладони.
Если этот хладагент замкнуть в изолированной термодинамической системе и создать условия для сбора испарившегося хладагента и обратного его преобразования в жидкость, то эту часть хладагента можно вновь использовать для охлаждения. Схема такой термодинамической системы приведена на рис. 3,2.2, а процессы, протекающие в системе, отображены в Р- V диаграмме на рис. 3.2.3.
В камере, которую необходимо охладить, находится испаритель. В испаритель поступает жидкий хладагент, который затем испаряется, отбирая тепло у холодильной камеры (поток А на рис. 3.2,2 и кривая 4-1 на рис. 3.2.3).
Регулируя давление, можно сделать так, чтобы хладагент превращался в пар при требуемой температуре (в допустимых для данного хладагента пределах и при технически реализуемых давлениях). Затем необходимо отобранное хладагентом тепло передать в окружаюнгую среду или использовать для нагревания. Для этого хладагент сжимают компрессором (кривая 1-2 на рис. 3.2.3) и направляют в теплообменник, называемый конденсатором. Конденсатор при постоянном давлении отдает тепло окружающей среде, например, воздуху или воде (поток В рис. 3.2.2, линия 2-3, рис. 3.2.3). Естественно, что температура среды, окружающей конденсатор, должна быть ниже температуры жидкого хладагента.
Для того чтобы жидкий хладагент начал испарятьс я, необходимо снизить его давление. Это осуществляется с помощью регулирующего вентиля, на входе которого давление высокое, а на выходе — низкое.