Насосно-циркуляционные схемы

Построение схем холодильного контура

с насосной циркуляцией хладагента.

(примерные расчёты,  описание)

Современные мировые тенденции развития холодильной индустрии диктуют нам новые условия, в которых многие технические решения прошлых лет вновь становятся актуальными. Это связано с переходом на природные хладагенты по экономическим показателям. Одним из эффективных решений как на ГФУ, так и на природных хладагентах, является схема с затопленным испарителем.

Схемы с затопленным испарителем бывают двух видов:

- С гравитационным побуждением, когда все испарители и аппараты находятся на примерно одном уровне с циркуляционным ресивером (ЦР), и жидкий хладагент поступает в них под действием сил от уровня жидкости в ЦР и разряжением паров над зеркалом жидкости в ЦР.;

- С принудительным побуждением, когда все потребители холода запитываются от насоса, перекачивающего жидкий хладагент из ЦР к потребителю. Это позволяет существенно увеличить кратность циркуляции хладагента в приборах охлаждения, но одновременно такая схема более сложная.

Схемы с гравитационным побуждением (естественной циркуляцией) довольно хорошо освещены в литературе и их мы не рассматриваем далее. Насосно-циркуляционные схемы представляют направление с большим профессиональным интересом из-за их вариабельности и множества технических нюансов как при проектировании, так и в наладке с эксплуатацией.

            Отправной точкой в реализации насосно-циркуляционной схемы, как и любой иной, служит задание технолога. В котором прописывается:

- вид производства;

- виды продукции и ее оборот в сутки;

- температурные режимы;

- удельные показатели по продукции, характеризующие начало процесса охлаждения и окончание;

- временные рамки набора температуры и технологическая цепочка;

- объёмно-планировочные решения и пути движения продукции;

- прочие технические требования.

От полноты и правильности задания технолога во многом будет зависеть качество работы холодильного оборудования и его долговечность.

Какие параметры рассчитываются при выборе оборудования:

- Кол-ва тепла, отводимое от продукта.

Q=m(iп-iв1000/T х 3600), где

m-суточное поступление продукта(кг/сут), iп и iв--удельные энтальпии продукта при температуре поступления и температуре выпуска(кДж\кг), Т--время холодильной обработки(час). Время по норме 22-24 часа для обработки воздухом, 3 - 8 часов при контактном способе, в зависимости от толщины блоков и вида продукта.

Большую сложность вызывает нахождение энтальпий продукта. Эта информация содержится в специализированном ПО, либо справочниках по технологии, и за редким исключением в литературе по холодильному делу в ограниченном объёме. Можно посмотреть в таблицах Рютова Д.Г., или зарубежной литературе.

Время заморозки и криоскопическую температуру можно приблизительно рассчитать по программе CoolTime, либо расчётным формулам из справочников.

Встречаются упрощённые методики типа:

Q=m х K / Т, где К- коэф-т для процессов замораживания и охлаждения,

и более сложные с учётом кол-ва вымороженной влаги, и проч. параметров.

Так же необходимо особое внимание уделять теплопритокам/теплоизбыткам, качеству сборки строительных конструкций, наличию тамбуров при переходах в зоны низких температур, режимам работы установки и связанных с ними дополнительными нагрузками на компрессор.

Так же остановимся подробнее на параметре кратности циркуляции.

Этот параметр необходим для определения производительности циркуляционного насоса.

Достаточное снабжение испарителей хладагентом необходимо для того, чтобы:

•  полностью задействовать площадь поверхности теплопередачи испарителей;

•  гарантировать равномерное распределение между несколькими испарителями, подвергаемыми разным нагрузкам.

Коэффициент циркуляции рассчитывается следующим образом:

Коэффициент циркуляции    =    производительность подачи насоса / испарившийся хладагент = 

М насоса / М Qо

 Так, например, коэффициент циркуляции 4 означает, что 3 части хладагента отводятся

назад в жидком состоянии, а 1 часть испаряется.

Коэффициент циркуляции зависит от типа испарителя и условий эксплуатации.

Чем выше нагрузка или количество циклов нагрузки, тем больший коэффициент циркуляции должен выбираться. Известная компания WITT рекомендует следующие значения:

Примерное значение напора на линии подачи жидкости после насоса должно составлять около 35-38 м..

Помимо этого, необходимо обращать внимание на конструктив аппарата, как организованы линии подачи жидкости, линия парожидкостной фракции, на степень загрязненности внутренних поверхностей, и т.д..

Особенности обвязки эксплуатации и наладки циркуляционных насосов, отдельная тема.

Много вопросов по проработке схемы холодильного контура можно решить на базе оборудования WITT. В спектр их продукции входят такие элементы насосно-циркуляционных схем как:

Насосы

HRP

 

и GP

 

Экономайзеры для обеспечения режимов работы винтовых компрессоров

 

Поплавковые регуляторы жидкости

 

 

И другие схемные решения высокого качества.

Всё это применяется для обеспечения требований нормальной и эффективной работы холодильной установки.

Например, с помощью поплавковых регуляторов решаются вопросы увязки нескольких конденсаторов равной или различной мощности, обеспечение оттайки горячими парами, обеспечение качественной работы экономайзера.

С помощью ректификатора (выпаривателя) масла

Решается очень важный вопрос возврата масла из циркуляционного ресивера.

Это очень важный момент. Смазочные масла, применяемые для ГФУ в большинстве случаев, замерзают при -24 °С. При этом для схем с температурами до -15 °С возврат масла нужно вести от 3-х уровней на одном из торцов ЦР. Довольно часто температуры гораздо ниже, и масло уже густеет очень сильно, ложится на дно ЦР, далее подхватывается насосом и вместе с жидким хладагентом подаётся в систему циркуляции. Это крайне негативно сказывается на работе как самого насоса, компрессоров, так и элементов обвязки аппаратов и их теплообмене. В этом случае с напорной ветки циркуляционного насоса устраивается отбор части жидкости, которая подаётся через ректификатор в выпаренном состоянии вместе с маслом во всасывающий коллектор холодильной централи.

(продолжение следует.)