Лабораторная работа №7 Тема: Изучение конструкции батарей охлаждения и воздухоохладителей.

1. Цель работы:

1. Ознакомление с существующими типами батарей охлаждения и воздухоохладителями.

2. Изучение способов изготовления батарей охлаждения и воздухоохладителей.

2. Порядок выполнения работы:

1. Согласно с ниже изложенными методическими указаниями изучить существующие конструкции батарей охлаждения и воздухоохладителей;

2. Сделать эскизы рисунков, представленных в настоящих методических указаниях;

3. Сделать эскизы батарей и воздухоохладителя, находящихся в лаборатории, определить их геометрические характеристики.

3.Теоретическая часть.

БАТАРЕИ ОХЛАЖДЕНИЯ.

Аппараты, служащие для охлаждений воздуха в помещении (камерах), где отсутствует вынужденная циркуляция воздуха - называются охлаждающими батареями.

Батареи непосредственного охлаждения преимущественно используются в камерах хранения продуктов и подразделяются на пристенные и потолочные. По конструкции они бывают змеевиковыми, шланговыми и коллекторными. Коллекторные батареи выполняются из вертикальных, наклонных или горизонтальных труб, заключённых между двумя коллекторами, расположенными горизонтально или вертикально. Батареи непосредственного охлаждения изготовляют из стальных цельно тянутых труб диаметрами 57 х 3,5 и 38 х 3 мм. Длина шлангов батареи достигает 50м. На рисунке 1 представлена вертикальная пристенная коллекторная батарея.

Широкое применение на холодильниках нашли однорядные горизонтально-трубные (с витыми ребрами) коллекторные батареи (см. рисунок25). Жидкий аммиак поступает в батарею снизу, а пар отсасывается из ее верхней части, пристенные, оребренные батареи с верхней подачей жидкого аммиака изготавливают в виде шлангов с отводом пара из нижних труб.

Рис. 25.Аммиачная вертикально-трубная коллекторная пристенная батарея и аммиачная ребристая коллекторная батарея.

Для охлаждения провизионных камер часто применяют батареи с непосредственным охлаждением, где в качестве рабочего тела используется R-12. На рисунке 26.1 показана двух рядная фреоновая батарея непосредственного охлаждения типа ИРСН – 12,5.

Рис. 26.1

Она изготовлена из медных труб со стальными ребрами.

Ввиду того-то батареи непосредственного охлаждения не получили на судах широкого распространения основным видом приборов охлаждения являются рассольные батареи. На рисунке 26.2 показана однорядная подпалубная шланговая гладкотрубная рассольная батарея.

Рис. 26.2

Батареи обычно изготовляются на судостроительных заводах и в готовом виде поступают на суда. Группирование рассольных батарей должно обеспечивать равномерное поддержание температуры в трюме даже в случае прекращения работы части секции.

ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛИ.

Воздухоохладителем принято называть теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения воздуха (а в большинстве случаев и для осушения) посредством его вынужденной циркуляции.

В зависимости от целей и температурных режимов воздухоохладители применяются в следующих областях:

1. комфортное или технологические кондиционирование воздуха;

2. охлаждение воздуха в помещениях для хранения различных грузов (трюмы);

3. охлаждение воздуха в низкотемпературных установках (морозильные аппараты).

В табл.1 приведены условия работы воздухоохладителей.

Условия работы воздухоохладителей

Таблица 1

Условия работы	Область применения	Параметры воздуха перед воздухоохладителем			Тепловлажностное отношение ε, кДж/кг	Коэффициент влаговыпа-дения, ξ
		Температура t1, oC	Относительная влажность, φ	Температура точки Росы, оС
Высокотем-пературные с выпадением капельного конденсата	Комфортное кондиционирование Технологическое кондиционирование: в пищевой промышленности В радиоэлектронной, приборостроительной и других видах промышленности	20-30 10-15 15-35	0,40 - 0,7 0,7 - 0,9 0,2 – 0,6	7 – 20 5 – 13 -7 -26	7000-23000 5000-10000 5000-20000	1,1 – 1,6 1,3 – 2,0 1,1 – 2,0
Низкотемпературные с образованием инея	Камеры хранения охлажденных продуктов Камеры хранения мороженых продуктов Низкотемпературные установки (термобарокамеры, испытательные устройства и т. п.)	от -5 до +5 от -18 до -30 от -50 до -80	0,8 – 0,9 0,9 – 0,95 -	от -8 до +3 - -	5000-20000 10000-30000 -	1,2 – 2,0 1,1 – 1,3 1,0 – 1,1

Рис. 27 Фреоновый воздухоохладитель непосредственного испарения.

1 – корпус; 2 – змеевики непосредственного испарения; 3 – пластинчатые рёбра; 4 – вентилятор

По принципу действия (способу охлаждения воздуха) воздухоохла­дители делятся:

1. поверхностные (сухие);

2. контактные (мокрые);

3. смешанные.

На судах нашли широкое применение поверхностные воздухоохладители (ВО) непосредственного охлаждения и рассольные. На рисунке 28 показан ВО непосредственного охлаждение, где хладагент, перемещаясь в трубках батареи, кипит за счет отнятия тепла от воздуха, помеще­ния или трюма.

Рассольные ВО бывают как "сухого", так и "мокрого ти­пов". "Мокрые" ВО на судах не получили распространения, а на стацио­нарных холодильниках вытесняются "сухими". На рисунке 6 показан мокрый рассольный форсуночный воздухоохладитель.

Рис. 28. Мокрый форсуночный рассольный воздухоохладитель

Рассольные воздухоохладители размещают как в охлаждаемом, так и в отдельном помещении, удобном для обслуживания,

В ВО смешанного типа внутри труб кипит хладагент, а снаружи трубы орошаются рассолом либо другим раствором, имеющим низкую температуру замерзания.

Необходимо отметить, что в последнее время все чаще ВО (глав­ным образом не большой производительности) объединяют с компрес­сором, конденсатором и вспомогательным оборудованием в один авто­матизированный агрегат. Такие агрегаты, изготовленные, собранные и заправленные хладагентом в заводских условиях, легко размещаются, компонуются в охлаждаемых помещениях, и повышают надежность такого рода холодильных установок,

СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВИДЫ ОРЕБРЕНИЯ ВО.

Применяемые в трубчатых ВО оребрение можно разделить на сле­дующие:

1. пластинчатые;

2. спирально-навивные;

3. спирально - накатные;

4. с отдельными насадными ребрами.

По способу сопряжения ребра с трубой различают:

1. монолитные поверхности, когда ребра на трубе получают при отливке или последующей накаткой;

2. насадные поверхности, когда ребра изготавливают отдель­но, часто даже из другого материалами плотно насаживают на трубу.

Типы оребрения показаны на рисунок 29.

Пластинчатое оребрение широко применяют как на отечественных так и на зарубежных ВО. Ребра без “воротников” изготавливают толщи­ной 0,4-0,5 мм из мягкой стали, латуни марки Л62 и дюралюминия марки Д1; ребра из выштампованными воротниками - из мягкого алюми­ния толщиной 0,2 мм,

Шаг ребер в аппаратах работающих при положительных темпера­турах лежит в пределах от 2 - 4,5 мм. В низко температурных аппа­ратах, где возможно образование инея шаг ребер достигает 10 - 15 мм.

Трубы ВО с пластинчатым оребрением, работающих на фреонах, обычно медные и диаметром от 9 x 0,5 мм до 18 x 1 мм или стальные с диаметром 25 х 2,5 мм. Трубы судовых водяных ВО работающих на забортной воде изготавливают из мельхиора.

Для интенсификации теплообмена на наружной поверхности применяют пластины, отштампованные с зиг­загами или волнами, перпендикулярными к потоку воздуха (см. рисунок 29).

Рис. 29. Типы ребристых поверхностей:

а) спирально-накатные ребра;

б) отдельные насадные ребра;

в) спирально-навивные ребра;

г) пластинчатые ребра

Рисунок 8. Волнистые ребра (а) и ребра с просечками (б)

Очень важно, чтобы при изготовлении пластинчатой ребристой поверхности был получен надежный контакт между трубой и ребром. В отечественной практике большое распространение получил способ при котором “раздача” труб производится путем протягивания через них шарика диаметром на 0,5 мм больше внутреннего диаметра трубы. Такой способ дает хорошие результаты при достаточно толстых ребрах, изготовленных из твердого материала,

Все чаще применяют тонкие алюминиевые ребра, в которых для увеличения площади соприкосновения с трубами при штамповке отбортовываются воротники. Эти воротники служат одновременно для фикса­ции шага ребра при их одевании на трубы. Увеличение диаметра, труб при этом лучше производить гидравлическим способом: путем подачи внутрь труб, масла под давлением 15 - 20 мПа.

В последнее время начали изготавливать цельно-алюминиевые пластинчатые поверхности c антикоррозионным наружным покрытием (анодирование, лакопокрытие и т.д.).

Если применяют стальные трубки и ребра, то для улучшения кон­такта аппарат подвергают горячей оцинковке. Поверхности из медных труб и медных или латунных пластин после сборки обычно лудят.

Соединение труб в шланги осуществляется с помощью калачей на пайке. В ряде случаев соединение труб и калачей производится с по­мощью эпоксидной смолы или особых клеев, что снижает трудоемкость операций и позволяет применять алюминиевые трубы вместо мед­ных, Чтобы уменьшить число соединений при образование шлангов, при­меняют U-образные трубы.

Спирально-навивные ребристые поверхности изготавливают путем навивки стальной алюминиевой или медной ленты на трубу с помощью приспособления устанавливаемого на навивочном станке. Так как длина наружной кромки ребра значительно превышает его длину в основании внутренняя часть навиваемой ленты предварительно должна гофрироваться. Спирально-навивные ребра применяют в широком диа­пазоне геометрических размеров.

Для изготовления аммиачных и рассольных ВО для крупных холо­дильников применяют оребренные стальные трубы диаметрами 57 х 3,5 (редко); 38х3 (38х2,25) и 32x2,25 мм. 0ребрение во всех случаях де­лается из стальной ленты толщиной 1 мм и высотой 30 мм. Для увели­чения периода работы ВО без оттаивания шаг ребер первых рядов по ходу воздуха делается 30 мм, а остальных 20 мм. Необходимо иметь ввиду, что ВО с навивными ребрами более трудоемки при изготовлении и требуют большого расхода метала на 1 м² теплообменной поверхнос­ти, чем аппараты с пластинчатым оребрением.

Спирально - накатные ребристые поверхности выполняют путем выдавливания из толстостенной медной или алюминиевой трубы. Путем накатки алюминиевых труб с начальной толщиной стенок 5 мм получа­ют поверхность с трапециевидными ребрами. Толщина трубы после на­катки 2 мм.

Существуют биметаллические трубы с накатными ребрами: трубы стальные, ребра алюминиевые,

Поверхности с отдельными насадными ребрами применяются редко из-за большой трудоемкости процесса.

Некоторые характеристики ВО существующих ВО приведены в таблицах 2; 3; 4; 5; 6.

Техническая характеристика некоторых типичных ребристых поверхностей

Таблица 2

Воздухоохлади-тели	Вид оребре-ния	Мате-риал трубок (рёбер)	Диаметр и толщи-на стенок трубки, мм	Параметры оребрения			Коэф. Ореб-рения, β		Fv, м2/м3	σF, кг/м
				шаг	Тол-щина	Вы-сота
Воздухоохладители бытовых автономных кондиционеров	Пластинчатое	Al (Al)	10 * 1	2	0,2	8	25		950	0,35
Тоже	Пластинчатое	Cu (Al)	10 * 0,8	2	0,2	8	25		950	0,6
Воздухоохладители центральных кондиционеров	Навивное	Сталь (сталь)	22 * 2	4	0,4	10	10,0		270	3,15
Воздухоохладители холодильных камер ВОП	Пластинчатое	Сталь (сталь)	25 * 2,0	7,5 15	0,3	21,5	17,7		260 135	1,7 2,1
Продолжение таблицы 2
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10
Воздухоохладители фреоновые	Пластинчатое	Cu (Al)	16 * 1,0	7,5 15	0,4	12	9,4	275 150		1,41 2,15

Таблица 3

qFa, Вт/м2	Массовые скорости wp, кг/м2*с		Отношение I/da
	R - 22	R - 12	R - 22	R - 12
1000	75 - 100	70 – 85	3700 – 5000	2400 – 3100
2000	85 – 120	80 – 100	2100 – 2900	1500 – 2000
5000	100 – 160	100 – 140	900 – 1500	80 – 1100
10000	120 - 190	110 - 170	600 - 900	400 - 700

Воздухоохладители ВО, НВО, ПВО

Таблица 4

Мар-ка	Площадь поверх-ности охлажде-ния, м2		Х-ность при Θ = 7оС, Вт	Габаритные размеры			Расход воздуха, м3/ч			Число венти-лято-ров, шт		Устойчив.мощность вентиля-торов		Масса, кг
				длина	Ши-рина	Вы-сота
1	2		3	4	5	6	7			8		9		10
ВО-80	80,5		7300	1,25	1,02	0,972	7200			1		2,2		370
ВО-100	100,2		9300	1,25	1,22	0,972	8000			1		2,2		400
ВО-125	125,6		11400	1,25	1,47	0,972	9000			1		2,2		450
ВО-160	160,8		14800	1,25	1,82	0,972	14400			2		4,4		615
ВО-200	200,3		18500	1,25	2,22	0,972	16000			2		4,4		700
НВО-80	80,2		8800	0,96	2,098	0,818	8000			2		0,6		368
НВО-100	101,2		12400	1,09	2,098	0,824	10000			2		0,6		411
НВО-125	120,3		16200	1,09	2,098	0,858	12500			2		0,6		470
Продолжение таблицы 4
1		2	3	4	5	6		7	8		9		10
НВО-160		172,0	21000	1,146	2,869	0,862		16000	2		1,1		664
НВО-200		202,0	28600	1,313	2,869	2,24		20000	2		1,1		741
ПВО-100		101,3	10000	1,38	1,64	2,24		10000	1		2,2		510
ПВО-160		162,4	15600	1,38	2,17	2,24		16000	2		4,4		740
ПВО-200		253,3	24500	1,64	2,17	2,24		25000	2		4,4		862

Воздухоохладители типа ВОП и ВОГ

Таблица 5

Марка	Площадь поверх-ности охлажде-ния, м2	Холодо-произ-водите-льность при Θ = 10оС, Вт	Шаг рёбер, мм	Диаметр колеса вентиля-тора, мм	Мощность вентилятора (в кВт) при частоте вращения, об/мин		Расход воздуха (в м3/ч)при частоте вращения, об/мин		Мощность электро-нагрева-телей, кВт	Масса, кг
					1000	1500	1000	1500
ВОП-50	50	5800	13,4	400	0,4	0,6	2400	3400	8,68	340
ВОП-75	75	8700	8,6	400	0,4	0,6	2400	3400	8,68	380
ВОП-100	100	11600	17,5	600	1,1	1,5	4960	7450	12,00	821
ВОП-150	150	17500	11,3	600	1,1	1,5	4960	7450	12,00	888
ВОГ-230	230	23000	17,5/13,4	800	-	4,0	-	16900	24,9	1426

Воздухоохладители типов Х и МХ

Таблица 6

Показатели	Х - 100	Х - 160	МХ - 100	МХ - 160	МХ - 250
Холодопроизводительность, Вт при tкип = -10оС	12800	18550	15100	20900	22000
Площадь поверхности охлаждения, м2 (номинальная)	100	160	100	160	250
Площадь поверхности охлаждения, м2 (эффективная)	98	147	97	157	247
Шаг рёбер, мм	17,5 / 8	11,3 / 8	17,5 / 11,3	17,5 / 11,3	12 / 10,7
Расход воздуха, м3/ч	2 * 6500	2 * 9000	2 * 6500	2 * 9000	2 * 15000
Количество вентиляторов, шт	2	2	2	2	2
Частота вращения вала вентилятора, об/мин	24	24	24	24	24
Напряжение, В	380	380	380	380	380
Мощность оттаивателя, кВт	8	13	8	13,5	27
Мощность обогрева поддона, кВт	1	1	1	3	3
Масса, кг	500	720	555	825	630
Габаритные размеры: ширина*высота*длина, мм	1800*1030*1210	1800*1030*1350	1800*1030*1350	2200*1030*1490	2210*1280*1180