Лекция №9

В качестве рассола наиболее широко используют водный раствор хлористого кальция CaCl2. Для предотвращения замерзания рассола в кожухотрубном испарителе его концентрацию выбирают такой, чтобы температура замерзания рассола была на 8 оС ниже температуры кипения хладоагента.

Растворы хлористого натрия и кальция вызывают усиленную коррозию труб и аппаратов. Для увеличения срока их службы в рассол добавляют различные присадки (например, бихромат натрия Na2Cr2O7, кальтазин и др.)

Применяют две схемы циркуляции хладоносителя в системах холодоснабжения СКВ: с открытыми баками (рисунок 14.2 а, б, в) и закрытую схему с баком-аккумулятором (рисунок 14.3).

Рис. 14.2.

1, 7, 9 – насос; 2 – отсек бака охлажденной воды; 3 – отсек бака отепленной

воды; 4 – холодильная машина; 5 – испаритель; 6 – градирня; 8 – конденсатор. а) – вода 8 оС; б), с) – вода 2 оС.

Упрощенная схема холодильной установки для охлаждения хладоносителя приведена на рисунке 14.2а. Такие схемы с открытыми баками применяют в основном для охлаждения воды в системах кондиционирования воздуха.

Насос (или группа параллельно работающих насосов) забирает воду из отсека отепленной воды 3 и подает ее для охлаждения в испаритель холодильной машины 5.

Из испарителя вода поступает в отсек охлажденной воды 2, откуда насосом подается к потребителям холода (кондиционерам). Если расход воды у потребителя уменьшается, то избыточное количество воды, равное

разности расходов в линиях названных насосов, будет переливаться из отсека охлажденной воды в отсек отепленной. Заданная температура подаваемой воды поддерживается по сигналу от датчика, установленного на выходе воды из испарителя или в отсеке охлажденной воды. Преимущество этой системы

– полная независимость работы холодильной установки от меняющихся условий у потребителя. Недостатки – общие для любой открытой системы.

Для охлаждения конденсатора 8 холодильной машины используется в основном система оборотного водоснабжения. Основным элементом этой системы являются градирни (6 на рисунке 14.2) или брызгальный бассейн. Техническая характеристика вентиляторных градирен конструкции ВНИКТИхолодопрома типа ГПВ.

Градирни выбирают по площади поперечного сечения. Теоретическим пределом охлаждения воды в градирне служит температура наружного воздуха по смоченному термометру tн.м.. Однако она может быть достигнута только в градирне с бесконечно большой поверхностью теплообмена. В реальных конструкциях вода охлаждается до более высокой температуры ( на 4…12 оС выше температуры воздуха по смоченному термометру в зависимости от tн.м. и в меньшей степени от qF – удельной тепловой нагрузки на 1 м2 поперечного сечения насадки в градирне). При этом охлаждение воды в градирне может быть от 3 до 9 оС.

Для работы холодильных установок совместно с градирнями марки ГПВ характерны нагрузки qF = 25…45 кВт/м2 и температура наружного воздуха по смоченному термометру tн.м. = 16…25 оС. В этих условиях вода охлаждается на ∆tW = 3…5 оС, а разность температур охлажденной воды

воздуха по смоченному термометру θ’ = tW1 - tн.м. составляет от 8 до 4 оС.

tW2 – температура воды, поступающей в градирню (выходящей из конденсатора.

Отношение действительного охлаждения воды к теоретически

возможному называют коэффициентом эффективности градирни ή гр :

гр = (tW2 – tW1)/ (tW2 – tн.м.),

где tW1 – температура воды, выходящей из градирни (поступающей в конденсатор;

Ориентировочные значения этого коэффициента для охладителей различного типа приведены в таблице 14.2.

Для перекачивания воды в оборотной системе следует предусматривать не менее двух рабочих насосов и один резервный.

Для уменьшения количества насосов может быть применена схема, показанная на рисунке 14.2б. По этой схеме циркуляция хладоносителя через

испаритель холодильной машины и его подача к кондиционерам осуществляются одним и тем же насосом (или группой параллельно работающих насосов). Если потребный расход хладоносителя уменьшится, то возрастает давление в подающей магистрали и с помощью регулятора давления Р1 излишек хладоносителя будет сбрасываться в бак.

На рисунке 14.2в показана схема холодоснабжения с открытым бакомаккумулятором из металла или плотного железобетона. Бак 3 разделен на несколько отсеков вертикальными перегородками, которые препятствуют быстрому перемешиванию холодной и теплой воды. Их устанавливают для того, чтобы снизить общую холодопроизводительность холодильной станции.

Работает схема следующим образом. Если потребная тепловая нагрузка нагрузка меньше холодопроизводительности станции, заданная температура хладоносителя поддерживается цикличной работой холодильных машин от их автоматики. При увеличении тепловой нагрузки температура хладоносителя начнет повышаться и превысит заданную. Тогда автоматически открывается клапан смещения КС и насос начнет забирать воду не только из отсека отепленной воды, но и из отсеков холодной воды. В результате в испаритель будет поступать более холодная вода и температура воды, подаваемой на кондиционеры, вновь снизится до расчетного значения. По мере расходования холодной воды происходит перетекание из отсека отепленной воды в отсеки охлажденной воды. В режиме аккумуляции холода вода перетекает в обратном направлении.

Расчеты показывают, что применение баков-аккумуляторов целесообразно, если пиковая тепловая нагрузка превышает среднюю за сутки на 40…50 % и единовременная продолжительность пиковой нагрузки не более 4 часов.

При большом расстоянии потребителей холода от станции, размещении потребителей (воздухоохлаждающие аппараты) в многоэтажных зданиях применяют закрытые циркуляционные системы холодоснабжения. Одна из подобных схем с баком-аккумулятором приведена на рисунке 14.3.

Рис. 14.3.

1 – расширительный бак; 2 – бак-аккумулятор; 3 – холодильная машина; 4 – испаритель; 5 – градирня; 6, 8 – насос; 7 – конденсатор.

При работе по закрытой схеме отепленный хладоноситель, возвращающийся из кондиционера, забирается насосом и подается в испаритель 4 холодильной машины, а оттуда снова к кондиционеру.

Работает схема следующим образом. При уменьшении потребного расхода хладоносителя вследствие уменьшении тепловой нагрузки давление в подающей мегистрали увеличивается и излишек хладоносителя через регулирующий вентиль б) сбрасывается во всасывающий коллектор насоса.

Для аккумуляции холода в этой системе применен вертикальный бакаккумулятор 2. При подключении к циркуляционной системе бака-аккумуля- тора вентили б) и г) закрывают, а вентили а), в) и д) открывают. Циркуляция хладоносителя происходит следующим образом: охлажденный хладоноситель через вентиль в) поступает в бак, опускается вниз, а затем по центральной трубе поступает в подающую магистраль, отепляется в воздухоохладителях кондиционеров и возвращается для охлаждения на станцию. При уменьшении расхода хладоносителя у кондиционера давление в системе возрастает и излишек хладоносителя, не опускаясь в нижнюю часть бака, через регулирующий вентиль а) поступает обратно к насосам.

Расчет емкостей систем холодоснабжения и водяных аккумуляторов холода

Водяные и рассольные, открытые и закрытые системы холодоснабжения, питаемые от холодильных станций, должны иметь емкости, выполняющие одну или несколько следующих функций:

1) выравнивателя работы холодильной станции; минимальная аккумуляционная способность таких емкостей, включая аккумуляционную способность всей системы холодоснабжения, согласно СНиП II–33–75, должна быть рассчитана не менее чем на 15 –ти минутную производитель-

ность одной (наименьшей) из установленных на станции нерегулируемых холодильных машин; наличие регуляторов производительности учитывают при расчете емкостей, выравнивающих работу холодильных машин;

2)приемника периодических стоков из аппаратуры и трубопроводов, которые расположены выше этой емкости (сток происходит при остановке насосов, при этом холодоноситель должен быть сохранен в системе, т. е. не должен сбрасываться в канализацию через переливную трубу);

3) аккумулятора холода, позволяющего применить холодильную станцию с меньшей часовой производительностью, чем максимальная часовая потребность в холоде.

Максимальная часовая потребность в холоде для СКВ определяется при расчетных параметрах наружного воздуха, регламентированных СНиП II–33– 75. Наиболее высокие температуры и энтальпии наружного воздуха в течение расчетных суток в среднем приходятся на 14 15 ч. Баки–аккумуляторы рассчитывают, исходя из потребности в холоде в расчетные сутки. Расход холода в расчетные сутки при прочих равных условиях зависит от типа СКВ.

Вкачестве примера рассмотрим два типа систем.

Кпервому типу отнесены СКВ, подающие в помещения постоянные количества обработанного воздуха. При этом рециркуляционный воздух подмешивается до камеры орошения (или до воздухоохладителя) кондиционера, а параметры воздуха в помещениях регулируются изменением температуры подаваемого воздуха. Ко второму типу отнесены СКВ, в которых для регулирования параметров воздуха в помещениях изменяют количество подаваемого воздуха или воздуха, поступающего на вторую рециркуляцию, либо периодически выключают из работы часть кондиционеров.

Расход холода системами первого типа зависит от количества и параметров наружного воздуха и продолжительности работы СКВ в течение расчетных суток и не зависит от колебания тепловых нагрузок в обслуживаемых помещениях. Расход холода системами второго типа зависит от количества и параметров наружного воздуха, колебаний избытков тепла в обслуживаемых помещениях и продолжительности работы системы в течение расчетных суток.

При расчете аккумуляторов холода принимается, что температура наружного воздуха в расчетные сутки изменяется по закону гармонических колебаний с максимумом в 14 или 15 ч и минимумом в 2 или 3 ч.

При отсутствии атмосферных осадков влагосодержание наружного воздуха достаточно стабильно в течение суток и принимается постоянным. При этих условиях расход холода в СКВ первого и второго типов, кВт, в любой τ час расчетных суток

q = k [ iср + 0,5m tA(1 - 2 ]L + qн + qак,

где k — коэффициент загрузки кондиционеров по холоду в долях от полной загрузки; для систем первого типа = 1, а для систем второго типа к равен отношению избытков тепла в обслуживаемом помещении в данный час суток

системой кондиционирования воздуха

Часовые расходы холода определяют, принимая для каждого часа соответствующую величину mτ (для систем первого типа) или (для систем второго типа). Планиметрируя площадь, ограниченную полученной кривой, находят общий расход холода Qсут, кВт·ч.

Минимальная полезная производительность холодильной станции, кВт·ч. работающей с аккумуляцией холода.

Qх.ст = Qсут/Р,

где Р — продолжительность работы холодильной станции в течение суток; допускается принимать Р = 24 ч, если круглосуточная работа станции с полной нагрузкой продолжается не более 7 сут подряд;

при более продолжительных периодах следует принимать Р ≤ 22 ч.