В процессе эксплуатации системы кондиционирования воздуха возникает необходимость в регулировании теплоотдачи воздухонагревателя. При количественном регулировании теплоотдачи с повышением температуры наружного воздуха расход теплоносителя уменьшается. При отрицательных температурах наружного воздуха возможно замерзание воды в отдельных трубках воздухонагревателя в результате прекращения в них циркуляции, несмотря на то, что средняя конечная температура теплоносителя, на которую реагирует датчик защиты от замерзания, может быть выше предельного значения. Нарушение циркуляции в отдельных трубках может быть связано с возникновением естественного циркуляционного давления от охлаждения воды, отрицательного по знаку, которое будет тормозить движение воды. Величина циркуляционного давления определяется разностью веса столбов охлажденной жидкости в сборном коллекторе и нагретой жидкости в распределительном коллекторе, которая зависит только от температуры жидкости и разности отметок центра распределительного и сборного коллектора. В расчетном режиме скорости движения жидкости достаточно велики, и естественное циркуляционное давление не оказывает существенного воздействия на распределение потоков. В процессе количественного регулирования при уменьшении расхода и скорости движения воды естественное циркуляционное давление по величине становится соизмеримо с давлением потока воды, что может привести к прекращению циркуляции в отдельных трубках. В процессе регулирования теплоотдачи скорость движения теплоносителя не должна опускаться ниже критического уровня. Расчетами установлено, что для большинства типов воздухонагревателей значение критической скорости не превышает 0,15 м/с [29]. Это значение и принято в качестве минимально допустимого для скорости движения воды в трубках воздухонагревателя.
Конструкция водяного воздухонагревателя с числом трубок по ходу воздуха больше одной чаще всего обеспечивает перекрестно прямоточную или противоточную схему движения теплообмени-вающихся сред. Перекрестный ток имеет место в каждом отдельном ряду труб, прямоток или противоток — в каждом змеевике, состоящем из труб, расположенных в разных рядах по направлению движения воздуха.
Последовательное расположение труб в змеевике позволяет достигнуть большей продолжительности контакта воздуха с трубами, более равномерного распределения температур. При противо-точной схеме больше среднелогарифмическая разность температур и более интенсивно протекает процесс теплопередачи, поэтому такая схема предпочтительна.
Распределительный и сборный коллекторы могут быть изготовлены из углеродистой стали или из меди. В нижней части коллекторов установлены дренажные клапаны, в верхней части — клапаны для удаления воздуха. Присоединение теплообменников к трубопроводам выполняют на резьбе, фланцах, сварке.
Воздухонагреватели могут изготавливаться с обводными каналами, в которых установлены клапаны с ручным или электроприводом. Воздухонагреватели с обводным каналом применяют для первой ступени подогрева воздуха при большом запасе поверхности нагрева теплообменников, когда при регулировании их теплоотдачи изменением расхода теплоносителя может возникнуть опасность замерзания воды в трубках, поэтому применяют регулирование по воздуху. Однако в современных конструкциях воздухонагревателей, варьируя при подборе числом трубок по ходу воздуха, числом ходов и расстоянием между пластинами, можно достаточно точно выбрать воздухонагреватель с необходимой поверхностью нагрева так, чтобы фактическая площадь поверхности нагрева превышала требуемую не более чем на 10%.
Posts Tagged ‘клапаны’
Регулирование теплоотдачи воздухонагревателя
Воскресенье, декабря 27, 2009Приемный блок
Среда, ноября 11, 2009Приемные блоки могут быть прямоточные и смесительные. Блоки прямоточные служат для приема, регулирования расхода и равномерного распределения по живому сечению наружного воздуха, который поступает в кондиционер. В прямоточном блоке воздушные клапаны могут устанавливаться по фронту, сверху или снизу.
Блоки приемные смесительные (два потока) служат для приема, регулирования расхода наружного и рециркуляционного воздуха, смешивания в определенном соотношении и равномерного распределения смеси по живому сечению центрального кондиционера (рисунок 8.3).
Приемный блок имеет воздушные клапаны для приема наружного и рециркуляционного воздуха. Клапанами управляют вручную или с помощью электрического привода для регулирования соотношения количества наружного и рециркуляционного воздуха. В смесительном блоке два воздушных клапана, которые устанавливаются один по фронту, другой — сверху или снизу. Рециркуляционный клапан, как правило, не требует утепления и теплоизоляции, так как не имеет контакта с наружным воздухом. При постоянном расходе приточного воздуха возможно использовать один электропривод одновременно на оба клапана. В том случае, когда расход приточного воздуха изменяется в процессе эксплуатации установки, устанавливают независимый электропривод на каждый клапан.
Воздушные клапаны имеют фланцы для присоединения воздуховодов, могут поставляться с гибкими вставками. Клапан состоит из корпуса, фланцев крепления, лопаток, резиновых уплотнений, приводных шестеренок.
Корпус клапана, как правило, изготавливается из алюминия или оцинкованной стали и имеет фланцы крепления к корпусу установки и к воздуховоду. Лопатки изготавливаются из алюминия или оцинкованной стали. Могут иметь наполнитель из теплоизоляционного материала.
Центральные кондиционеры
Понедельник, октября 12, 2009Центральные кондиционеры компонуются из отдельных конструктивных и функциональных блоков. Функциональные блоки служат для реализации процессов обработки, смешения потоков, изменения расхода, перемещения воздуха. Для доведения состояния наружного воздуха до состояния приточного воздуха в зависимости от периода года, его необходимо очистить от пыли, нагреть или охладить, увлажнить или осушить, при необходимости смешать в определенном соотношении с рециркуляционным воздухом, распределить по двум или нескольким потокам, обеспечить перемещение по сети воздуховодов. Согласно технологической схеме обработки воздуха центральный кондиционер комплектуется функциональными технологическими блоками (воздушные клапаны, фильтры, воздухонагреватели, воздухоохладители, теплообменники для регенерации теплоты удаляемого воздуха, блоки увлажнения, блоки тепломассообмена, вентиляционные агрегаты, шумоглу-шители) и конструктивными блоками с определенной последовательностью их установки.
Конструктивные блоки необходимы для монтажа, обслуживания и ремонта технологических блоков. При компоновке центрального кондиционера их число стремятся уменьшить или совместить функциональный блок с конструктивным с целью сокращения габаритов установки, а также занимаемой оборудованием строительной площади.
Конструктивными особенностями современного оборудования центральных систем кондиционирования воздуха являются:
— разнообразие схем компоновки (двухъярусная компоновка с вытяжными вентиляторами, с тепло-утилизаторами и т.д.);
— сведенное к минимуму количество камер обслуживания, объединение приемного блока и блока фильтров, функциональные блоки с дверцами для обслуживания;
— отсутствие присоединительного блока, вместо него — вентиляторная секция;
— большое разнообразие блоков увлажнения воздуха, использования новых способов увлажнения воздуха (ультразвуковые увлажнители, современные форсуночные камеры орошения);
— использование воздухоохладителей прямого испарения (испаритель холодильной машины);
— в целом более компактные установки;
— моноблочное исполнение типовых схем компоновки с единым корпусом и панелями, что снижает вес агрегата, упрощает монтаж, уменьшает потери теплоты, холода, повышает герметичность установки.
Двухступенчатое испарительное охлаждение
Понедельник, сентября 28, 2009Температура мокрого термометра основного потока воздуха после охлаждения в поверхностном теплообменнике косвенного испарительного охлаждения имеет более низкое значение по сравнению с температурой мокрого термометра наружного воздуха, как естественный предел испарительного охлаждения. Поэтому при последующей обработке основного потока в контактном аппарате методом прямого испарительного охлаждения можно получить более низкие параметры воздуха по сравнению с естественным пределом. Такая схема последовательной обработки воздуха основного потока воздуха методом косвенного и прямого испарительного охлаждения называется двухступенчатым испарительным охлаждением. Схема компоновки оборудования центрального кондиционера, соответствующая двухступенчатому испарительному охлаждению воздуха, представлена на рисунке 5.7 а. Для нее также характерно наличие двух потоков воздуха: основного и вспомогательного. Наружный воздух, имеющий более низкую температуру по мокрому термометру, чем внутренний воздух в обслуживаемом помещении, поступает в основной кондиционер. В первом воздухоохладителе он охлаждается с помощью косвенного испарительного охлаждения. Далее он поступает в блок адиабатного увлажнения, где охлаждается и увлажняется. Испарительное охлаждение воды, циркулирующей через поверхностные воздухоохладители основного кондиционера, осуществляется при ее распылении в блоке адиабатного увлажнения во вспомогательном потоке. Циркуляционный насос забирает воду из поддона блока адиабатного увлажнения вспомогательного потока и подает ее в воздухоохладители основного потока и далее — на распыление во вспомогательном потоке. Убыль воды от испарения в основном и вспомогательном потоке восполняется через поплавковые клапаны. После двух ступеней охлаждения воздух подается в помещение.
Построение процессов изменения состояния воздуха при двухступенчатом испарительном охлаждении представлено на рисунке 5.7 б. Через точку Я проводят линию постоянного влагосодержания до пересечения с изотермой tK = const в точке К, характеризующей конечное состояние воздуха на выходе из поверхностного воздухоохладителя.
Докипатель
Четверг, сентября 17, 2009В докипателе происходит испарение жидкого хладагента (если по каким-либо причинам он не испарился в испарителе) и отделение от него масла. Из докипателя масло через фильтр и капиллярную трубку поступает в картер компрессора. На выходе жидкостной линии установлен трехходовой сервисный вентиль, позволяющий подключить манометрический коллектор.
Соленоидный клапан SV1 служит для открытия канала охлаждения компрессора при его перегреве, а соленоидный клапан SV2 — для регулировки производительности кондиционера методом байпасирования хладагента.
В режиме нагрева процесс идет в обратном направлении (по пунктирной стрелке).
Гидравлические схемы компрессорно-конденсаторных блоков различных типоразмеров могут иметь отклонения от описанной выше, которые не носят принципиального характера.
Схема электрическая компрессорно-конденсаторного блока полупромышленного кондиционера приведена на рис. 6.2.5.
На трехфазный двигатель компрессора СМ напряжение подается пускателем 52С по команде датчика температуры, расположенного во внутреннем блоке.
Электромагнитные катушки (трансформаторы тока) СТ1 и СТ2 предназначены для исключения ошибки при определении фазировки напряжения питания компрессора. Если фазы подключены неправильно, система автоматики разомкнет пускатель 52С.
Нагреватель поддона картера СН, служащий для подогрева масла и удаления жидкого фреона из масла, включается только тогда, когда компрессор не работает, но питание на кондиционер подается.
Электромагнитные катушки SV1 и SV2 включают соответствующие соленоидные клапаны охлаждения компрессора и регулировки производительности.
Датчик 63Н1 расположен на нагнетательном патрубке компрессора и служит для защиты при превышения температуры компрессора.
Датчик 63Н2 поддерживает постоянным давление конденсации путем регулировки скорости вращения вентиляторов обдува конденсатора (вентиляторы FM01 и FM02).
Варистор Vao защищает электронные элементы от повреждения при превышении напряжения питающей сети.
Клапаны
Четверг, сентября 17, 2009Клапанами называются конструкции арматуры с затвором в виде плоской, конусной тарелки или шара, перемещающимся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотни-тельной поверхности седла корпуса.
В зависимости от назначения они подразделяются на запорные, предохранительные, отсечные, обратные.
Клапан, в котором затвор, выполненный в виде тарелки или иглы, перемещается при помощи резьбовой пары, называют вентилем.
Обратные клапаны обеспечивают движение хладагента только в одну сторону. В том случае, если по каким-либо причинам хладагент пойдет в обратном направлении, клапан перекроет канал, в котором он расположен.
Обратные клапаны бывают шарикового и пружинного типа. Принцип их работы понятен из рис. 4.6.5. Падение давления на обратном клапане составляет 0,02-0,05 бара.
Клапаны с шариковым запорным элементом менее чувствительны к загрязнению, поскольку угол контакта "седло—шарик" довольно большой и посторонние частицы автоматически удаляются с седла посадки шарика.
Капилярные расширительные устройства
Четверг, сентября 17, 2009Капиллярные трубки, называемые также дроссельными устройствами, являются наиболее простым устройством для снижения давления и преобразования хладагента из жидкой фазы в газообразную. Используются они главным образом в холодильных машинах небольшой производительности (до 5-7 кВт) с герметичными компрессорами. Для дросселирования применяются медные трубки с внутренним диаметром 0,6-2,5 мм. Длина трубки зависит от холодопроизводительности машины и внутреннего диаметра трубки.
Основными преимуществами капиллярных расширительных устройств являются:
• простота и низкая стоимость;
• высокая надежность и долгий срок службы;
• отсутствие необходимости настройки;
• отсутствие механических узлов;
• облегченный запуск компрессора;
• небольшой пусковой ток компрессора.
Однако применение капиллярных трубок требует соблюдения далее перечисленных мер, обеспечивающих нормальную работу холодильной машины.
1. Необходимо устанавливать докипатель жидкого хладагента Капиллярная трубка надежно работает при постоянных давлениях
нагнетания и всасывания. Однако при изменении нагрузки на испаритель или при изменении давления нагнетания в испаритель может поступать избыточное количество хладагента, часть которого не испаряется. В этом случае жидкий хладагент может попасть в компрессор и повредить клапаны (гидравлический удар). Чтобы это исключить, на всасывающей стороне компрессора обязательно должен быть установлен докипатель жидкого хладагента.
2. Необходимо устанавливать фильтр-осушитель
Учитывая, что внутренний диаметр капиллярной трубки мал (0,6-2,5 мм), для предохранения ее от засорения и замерзания остатков влаги перед капиллярной трубкой необходимо устанавливать фильтр-осушитель.
3. В холодильном контуре нельзя устанавливать ресивер жидкого хладагента
В холодильной машине с капиллярной трубкой при остановке компрессора происходит выравнивание давлений между высоконапорной и низконапорной частями холодильного контура. С одной стороны, это было отмечено как положительное свойство. Но при остановке компрессора в соответствии с принципом "холодной стенки Ватта" весь хладагент будет собираться в самом холодном месте, т. е. в испарителе. Если в системе количество хладагента будет больше по объему, чем внутренний объем испарителя, то при очередном запуске компрессора произойдет гидроудар. Поэтому в системах с капиллярной трубкой нельзя устанавливать жидкостный ресивер.
4. Заправлять хладагент в холодильный контур можно только по массе
При недозаправке и снижении температуры окружающей среды заполнение испарителя будет недостаточным, вследствие чего снизится холодопроизводительность, увеличится перегрев хладагента во всасывающей магистрали, что приведет к ухудшению условий охлаждения двигателя и к перегреву компрессора.
Перезаправка холодильной машины хладагентом снижает перегрев и в испарителе сосредотачивается большое количество жидкого хладагента при остановке компрессора. При последующем запуске возможно попадание жидкого хладагента в компрессор, что приводит к гидроудару, губительному для клапанов.
Если заправка производится при низких или высоких температурах окружающей среды не по массе, а по давлению всасывания, то при изменении температуры окружающей среды возможен перегрев компрессора (недозаправка) или гидроудар (перезаправка). Поэтому холодильные машины с капиллярной трубкой должны заправляться только путем взвешивания хладагента. В случае снижения или повышения давления всасывания, возникновения подозрения на наличие утечек необходимо устранить причину, вызывающую изменение давления всасывания, и заправить систему хладагентом по массе.
5. Необходимо тщательно вакуумировать холодильный контур Одной из причин снижения холодопроизводительности и давления
всасывания может быть замерзание влаги в капиллярной трубке. Это явление происходит в результате некачественного вакуумирования холодильного контура. При остановке кондиционера влага в капиллярной трубке со временем оттаивает и производительность восстанавливается. В этом случае необходимо откачать хладагент, заменить в системе фильтр-осушитель, продуть агрегат сухим азотом, тщательно от-вакуумировать и заправить вновь.
6. Замена капиллярной трубки
При неаккуратном монтаже фреоновой магистрали или несоблюдении правил замены сгоревшего компрессора возможно засорение капиллярной трубки. Признаками его служат: падение производительности, увеличение давления нагнетания, снижение давления всасывания, увеличение перегрева и повышение температуры компрессора. Такие же признаки могут быть и при нехватке хладагента. Но при этом в конденсаторе будет мало хладагента и произойдет большое переохлаждение.
Способы ступенчатого регулирования производительности компрессоров
Четверг, сентября 17, 20091. Пуск и остановка компрессора
По энергетической эффективности этот метод достаточно выгоден. Но частые пуски-остановки приводят к чрезмерному механическому износу компрессора из-за уменьшения масляной пленки на его деталях во время остановки. Иногда это приводит к заклиниванию компрессора. Особенно это опасно в холодные периоды, когда при неработающем компрессоре основная часть хладагента сосредоточится в нижней части картера компрессора. Хладагент и масло расслоятся: масло поднимется на поверхность, а хладагент опустится к забору масляного насоса. При очередном пуске компрессора вместо масла в детали компрессора поступит хладагент, являющийся хорошим очистителем. Будут созданы условия, способствующие заклиниванию компрессора. Именно в эти моменты наиболее вероятен выход компрессора из строя. Для исключения заклинивания компрессора при пуске в холодный период года в картер компрессора встраивают электронагреватель, напряжение на который подается при остановке компрессора. При отсутствии встроенного нагревателя на наружную поверхность картера компрессора можно намотать гибкий проволочный нагреватель мощностью 50-100 Вт. Электронагреватель и компрессор теплоизолируются.
2. Перепуск рабочего тела на части хода поршня (ступенчатый байпас)
Клапан байпаса (4) (рис. 4.1.14) поджимается пружиной, усилие которой постоянно стремится его открыть. Этому препятствует давление рабочего вещества, которое при закрытом соленоидном клапане (5) равно давлению нагнетания, вследствие чего клапан байпаса остается закрытым.
Когда соленоидный клапан (5) открывается, начинается перетекание рабочего вещества из нагнетательной полости (1) во всасывающую полость (6) через фильтр (2) и регулируемый дроссельный клапан 3. Отключение отдельных цилиндров или блоков
Представляет собой частный случай регулирования, при котором всасывающие клапаны принудительно удерживаются в открытом положении.
Если пет механизмов для принудительного открытия клапанов, блоки цилиндров можно отключать с помощью схемы, изображенной на рис. 4.1.15.
При закрытом соленоидном клапане (4) работают оба компрессора. При открытии клапана (4) нагнетательная полость правого блока соединяется с линией всасывания (7). Обратный клапан (3) препятствует течению рабочего вещества из нагнетательного тракта (2) во всасывающую линию (7), и левый блок работает нормально. Правый блок перекачивает рабочее вещество через клапан (4) во всасывающий тракт, так что индикаторная диаграмма частично отключенного компрессора практически такая, как и при принудительном открытии всасывающего клапана.
4. Применение многоскоростных двигателей переменного тока
Этот метод аналогичен плавному изменению частоты вращения, однако на фиксированных частотах.
Компрессоры холодильных машин
Четверг, сентября 17, 2009Компрессором называют механизм, предназначенный для сжатия газов за счет механической энергии. Механическую энергию компрессор получает от привода, как правило, электрического. Компрессор вместе с электроприводом называют компрессорным агрегатом. В дальнейшем для краткости мы будем использовать термин компрессор, понимая под этим компрессорный агрегат. При необходимости будем разделять эти понятия, акцентируя внимание читателя на каком-либо из них.
Компрессоры можно разделить на две группы: объемные и динамические.
В компрессоре объемного типа хладагент всасывается в результате увеличения объема компрессионной камеры и сжимается в результате уменьшения этого объема, после чего нагнетается в трубопровод.
В компрессоре динамического типа повышение давления достигается за счет преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. При этом магистрали всасывания и нагнетания постоянно соединены между собой. К компрессорам динамического типа относятся лопаточные, осевые, центробежные (радиальные) и струйные. Подробное описание этих компрессоров можно найти в специальной литературе [32].
В кондиционерах в основном используются объемные компрессоры четырех видов: поршневые, ротационные, спиральные и винтовые.
Поршневой компрессор — это компрессор объемного типа, содержащий один или несколько поршней, перемещающихся прямолинейно и возвратно-поступательно в цилиндрах.
Поршневые компрессоры подразделяются на непрямоточные, у которых всасывающий и нагнетательный клапаны расположены в крышкцилиндра (рис. 4.1.1, а), и прямоточные (рис. 4.1.1, б), всасывающий клапан которых установлен на дне поршня. Это компрессоры простого действия, в которых процесс осуществляется только при движении поршня в одну сторону. В компрессорах двойного действия рабочий процесс сжатия осуществляется при движении поршня в обе стороны (рис. 4.1.1, б).
Прямоточные компрессоры имеют следующие преимущества:
• малый подогрев рабочего вещества при всасывании, так как всасывающий клапан отделен от нагнетательного;
• малые гидравлические потери благодаря увеличенным размерам клапанов;
Вместе с тем прямоточные компрессоры имеют ряд недостатков:
• большая масса поршневой группы, что ведет к увеличению сил инерции и ограничивает частоту колебаний поршня;
• недоступность всасывающего клапана, установленного на поршне, для регулировки производительности;
• поршневой палец расположен выше маслосъемных колец, что ухудшает условия смазки и увеличивает унос масла из компрессора.
Из-за этих недостатков прямоточные компрессоры практически не применяются.
Холодильные масла
Четверг, сентября 17, 2009В замкнутых контурах холодильных машин масло, предназначенное для смазки трущихся деталей, циркулирует вместе с хладагентом. Поэтому масло должно хорошо растворяться в хладагенте и при этом не ухудшать технических характеристик хладагента и теплообменных аппаратов.
Холодильные масла подразделяются на минеральные (парафиновые, нафтеновые) и синтетические (углеводородные, эфирные и др.). Минеральные масла производятся химическим способом путем извлечения из сырой нефти. Синтетические масла получают методом синтеза нескольких молекул при определенной температуре и давлении.
1. Смазывающая способность
Смазывающая способность показывает, на сколько снижается уровень сухого трения между двумя перемещающимися пластинами или на сколько уменьшается их износ. Вместо пластин может использоваться игла, зажатая губками (метод Фалекса).
2. Вязкость (внутреннее трение)
Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части относительно другой. Вязкость масла в основном определяется силами межмолекулярных связей. Кинематическая вязкость измеряется в смг/с (Ст — стоке) и зависит от температуры. Обычно в справочниках приводится значение кинематической вязкости при температуре 40 "С в мм2/с (сСт — сантистокс). Для холодильных машин эта величина колеблется в пределах 30-60 сСт.
3. Химическая стабильность
Масло должно сохранять свои свойства при изменении температуры — от температуры испарения до температуры нагнетания холодильной машины. Кроме того, не должна образовываться химическая реакция между маслом и хладагентом в рабочем диапазоне температур и давлений. Масло в процессе работы не должно окисляться (как правило, при окислении изменяется цвет масла).
При низких температурах в масле не должны образовываться воскообразные частицы, которые забивают капиллярные трубки, четы-рехходовые и обратные клапаны.
4. Гигроскопичность
Гигроскопичность — способность к поглощению влаги. Выражается в мг/кг (или ррт). Естественно, гигроскопичность должна быть как можно ниже. К сожалению, синтетические масла очень гигроскопичны. Промежуток времени, при котором их можно держать открытыми, должен быть минимальным. Следует избегать переливания масла из одного сосуда в другой. Допустимая гигроскопичность масла при перевозке в цистернах — 30 ррт, в бочках — 45 ррт.
5. Кислотное число
Показателем кислотности (кислотное число) называют количество щелочи в миллиграммах (КОН), необходимое для нейтрализации кислот, содержащихся в одном грамме масла. Кислоты в холодильном контуре разъедают изоляцию эмалированных проводов, воздействуют на медные детали. При этом медь оседает на других металлических деталях (например, подшипниках), что ведет к выходу из строя компрессоров. Допустимое кислотное число — 0,01-0,02.
6. Пенообразование
При длительной остановке компрессора масло, содержащееся в картере, насыщается хладагентом. Во время очередного пуска компрессора резкое снижение давления в картере ведет к выделению хладагента из масла, что сопровождается вспениванием последнего.
Пена разрушает масляную пленку в подшипниках, на стенках цилиндра и других деталях, что ведет к заклиниванию компрессора. Кроме того, происходит выброс масла в холодильный контур, что может привести к выходу из строя нагнетательных клапанов компрессора.