Воздухоохладители систем кондиционирования

БИЛЕТ № _11__

1.Трехступенчатые холодильные машины применяют для получения весьма низких температур, например, ниже – 60°С (аммиачная система охлаждения). Как и холодильные машины двухступенчатого сжатия, они бывают с полным и неполным промежуточным охлаждением.

На (рис. 1, а) показана схема трехступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением и одной температурой кипения хладагента. Между конденсатором К и первым регулирующим вентилем РВ₁ установлен переохладитель П.

Сухой насыщенный пар, образовавшийся в испарителе И, всасывается цилиндром низкого давления ЦНД, сжимается и выталкивается в промежуточный сосуд ПС_II. В этом сосуде он охлаждается до насыщенного состояния за счет частичного выкипания жидкости.

Из сосуда ПС_II этот пар вместе с паром, образовавшимся при дросселировании через вентиль РВ_II, засасывается цилиндром среднего давления ЦСД, сжимается и выталкивается в охладитель ВО, там он частично охлаждается, а затем для полного охлаждения поступает в промежуточный сосуд ПС_I. В этом сосуде пар охлаждается также за счет частичного выкипания жидкости, смешивается с паром, поступившим после дросселирования через вентиль РВ_I, и засасывается цилиндром высокого давления ЦВД. Здесь пар сжимается и выталкивается в конденсатор.

После конденсации хладагент поступает в переохладитель П для дальнейшего охлаждения. Из переохладителя жидкий хладагент последовательно проходит через три регулирующих вентиля и понижает свое давление и температуру до температуры кипения в испарителе, освобождаясь от пара в промежуточных сосудах.

Примеромхолодильной машины трехступенчатого сжатия может служить машина для производства сухого льда (рис. 1, б). Она отличается от обычной трехступенчатой машины тем, что имеет разомкнутый цикл, так как хладагент (углекислый газ) в ней является исходным продуктом для получения сухого льда в льдогенераторе Л.

Рис. 1 – Схемы холодильных машин трехступенчатого сжатия

Углекислый газ подается в трехступенчатый компрессор, где последовательно сжимается в ЦНД, ЦСД и ЦВД и поступает в конденсатор К. Здесь газ превращается в жидкость, которая затем проходит в вентиль РВ_I, промежуточный сосуд ПС_I, вентиль РВ_II, сосуд ПС_II, вентиль РВ_III до генератора Л. Полученный в льдогенераторе лед хранят в емкостях с теплоизоляцией.

При получении в холодильных машинах весьма низких температур возникает опасность затвердевания хладагента. В этих случаях применяют каскадные холодильные машины. Каждая ступень каскада может быть выполнена в виде отдельной машины. Последовательное соединение двух или нескольких холодильных машин и представляет собой каскадную машину. При этом испаритель каждой последующей машины является конденсатором предыдущей. Поскольку рабочие процессы в каждой холодильной машине совершаются отдельно, для каскадной машины можно использовать различные хладагенты. В нижней ступени используют хладагенты с более низкими температурами затвердевания – фреон-13, фреон-14, а в верхней – с более высокими температурами – аммиак, хладон-12, фреон-22 и др.

В схеме двухкаскадного цикла (рис. 2) имеются компрессоры (1) и (2), конденсатор (7), испаритель (3), регулирующие вентили (4) и (6), испаритель-конденсатор (5). В последнем конденсируются пары хладагента второй машины в результате кипения хладагента первой машины. Таким образом, первая машина позволяет создать в испарителе-конденсаторе достаточно низкую температуру конденсации с целью переохлаждения хладагента второй машины, то есть верхнего каскадного цикла. В верхнем цикле чаще всего осуществляется двухступенчатое сжатие, в нижнем – одноступенчатое.

К недостаткам каскадного цикла относится повышенный расход энергии по сравнению с циклом многоступенчатого сжатия, так как температура конденсации в нижней части каскада выше температуры кипения в верхней части. Рассчитывают машины отдельно для каждого каскада.

Рис. 2 – Схема каскадной холодильной машины

Принцип действия и конструкция винтового компрессора. Рабочий процесс состоит из 4 частей: всасывание, перенос, сжатие и нагнетание. В начальный момент со стороны всасывания зубья винтов находятся в зацеплении. Подаётся ХА с давлением всасывания. При начальном повороте винтов зубья выходят из зацепления, образуя между собой треугольную парную полость, в которую за счёт разности давления всасывается ХА. При дальнейшем повороте винтов из зацепления выходит следующая пара зубьев, отсекая эту полость от окна всасывания. Начинается перенос. Газ перемещается по периферии винтов без изменения объёма. Далее за счёт заполнения выступами одного винта впадин другого происходит уменьшение объёма. Начинается сжатие. Кода зубья начинают входить в зацепление со стороны нагнетания, образуется такая же треугольная парная полость, из которой, за счёт разности давления ХА выталкивается в линию нагнетания. Процесс нагнетания заканчивается, когда в зацепления входит следующая пара зубьев.

Основные узлы: корпус, винты и роторы, узел подшипников, узел уплотнения, узел системы смазки, узел регулирования холодопроизводительности.

К водо - воздушным конденсаторам относятся:

1. Оросительный конденсатор. Выполняются из труб высокого давления, последовательно соединенных в секции, которые параллельно подключены к коллекторам. Газ движется в трубах, снаружи орошаемых водой. Ввод газа производится через верхний коллектор, отвод - через нижний. Охлаждающая вода подается на верхние трубы и, стекая вниз, орошает расположенные ниже трубы, часть воды при этом испаряется. Стекающая вода собирается на поддоне, откуда направляется на градирню.

2. Испарительный конденсатор.

Такой конденсатор по конструкции напоминает оросительный. Трубный пучок конденсатора состоит из нескольких плоских вертикальных змеевиков. Верхние трубы змеевиков соединены с верхним паровым коллектором, а нижние – с нижним жидкостным коллектором. Над основными теплообменными секциями расположены водяные коллекторы с форсунками. Над водяными коллекторами установлен сепаратор – каплеотбойник. Выше сепаратора устанавливается форконденсатор (предконденсатор). Все элементы конденсатора размещаются внутри стального прямоугольного корпуса. В нижней части корпуса имеется водоприемный бак или поддон. В зависимости от конструкции в верхней или боковой части корпуса располагаются вентиляторы.

2. Различают два основных типа средств холодильного автотранспорта: изотермические автомобили и авторефрижераторы. Изотермические автомобили имеют теплоизолированный кузов, препятствующий недопустимому повышению (понижению) температуры перевозимых продуктов. Авторефрижераторы оснащены автономными холодильными установками и имеют теплоизолированный кузов. В качестве охлаждающей системы в них используют компрессорные холодильно-отопительные машины или установки с расходуемым охлаждающим веществом — жидким азотом, сухим льдом и др.

Изотермические автомобили имеют теплоизолированный кузов, но не оснащаются холодильной установкой. Температура в кузове изотермического автомобиля поддерживается в определенных пределах за счет холода, аккумулированного грузом, или одним из источников холода — сухим и водным льдом, льдо-соляной смесью, эвтектическими растворами в специальных аккумуляторах (зероторами). Источник холода вводится в кузов совместно с грузом.

Для авторефрижераторов наиболее распространенным является машинное охлаждение с использованием автоматизированной холодильной установки компрессионного типа. Выпускают машины с приводом от двигателя автомобиля, с приводом от самостоятельного двигателя внутреннего сгорания, а также с электроприводом от собственной дизель-генераторной установки. Конденсатор и воздухоохладитель ребристотрубные с принудительным обдувом. Воздухоохладитель монтируют обычно на передней стенке грузового отделения.

В авторефрижераторах применяют следующие способы охлаждения: машинное, аккумуляционное, сухим льдом, сжиженными газами, комбинированное.

Аккумуляционная система состоит из компрессорно-конденсаторного агрегата, установленного вне кузова, и охлаждающих приборов аккумуляционного типа, смонтированных в кузове. Охлаждающие приборы — плоские металлические сосуды, (плиты) из нержавеющей стали, заполненные эвтектическим раствором. Внутри плит размещены испарители холодильной машины — трубчатые теплообменники, по которым циркулирует хладагент или охлаждающий раствор. Эвтектический раствор в плитах замораживают во время работы холодильной машины на стоянке автомобиля. В кузове поддерживается необходимая для транспортирования температура за счет таяния эвтектического раствора.

Технологическая схема цикла с простымдросселированием для рефрижераторного режима (рис. 1) включает следующие основные элементы: компрессор (I), концевой холодильник (II), теплообменник (III), дроссельный вентиль (IV), сосуд (V).

Поступающий на охлаждение воздух изотермически (T1= T2) сжимается в компрессоре (I) (линия 1-2), теплота сжатия qk отводится в окружающую среду в холодильнике (II). Затем газ охлаждается изобарически при P2=const (линия 2-3) до температуры T3 в теплообменнике (III), далее охлажденный газ дросселируется (вентиль IV) при постоянной энтальпии (i3= i4), понижая свою температуру с T3 до значения T4 и частично конденсируется.

К сосуду (V), где находится жидкость подводится теплота q0, отводимая от охлаждаемого объекта при температуре T0. В результате подвода теплоты q0 жидкость в сосуде (V) испаряется (энтальпия рабочего вещества, уходящего из сосуда, повышается до значения i3). Затем нагретый газ в состоянии сухого насыщенного направляется в теплообменник (III) для охлаждения прямого потока до T3, сам при этом нагревается с T5 до T1=T2 и возвращается в компрессор (I); цикл замыкается.

Воздухоохладители систем кондиционирования

Воздухоохладитель предназначен для охлаждения и осушения воздуха в теплый период года. Осушение воздуха происходит в том случае, если температура поверхности трубок воздухоохладителя ниже температуры точки росы охлаждаемого воздуха. Это вызывает выпадение конденсата из воздуха и его осушение. Конструктивно - это оребренный теплообменник, внутри труб которого протекает хладоноситель (вода или незамерзающие растворы) или кипит хладагент. В центральных кондиционерах большой производительности обычно используют водяные воздухоохладители, к которым подается холодная вода от 7 чиллера. Чиллер - холодильная установка для охлаждения воды, чаще всего обеспечивает режим - 6 оС температура воды на выходе и 12оС обратный поток после воздухоохладителя. Водяные воздухоохладители позволяют плавно регулировать степень охлаждения воздуха при изменении тепловых нагрузок в помещении и параметров наружного воздуха. В небольших компактных центральных кондиционерах для сокращения общих габаритов могут применяться воздухоохладители с непосредственным кипением хладагента

определяем нагрузку на воздухоохладитель: