Тема 1.8. Вспомогательное оборудование, арматура и трубопроводы.

Лабораторная работа 3.

Изучение конструкций вспомогательного оборудования: ресиверов, маслоотделителей, промежуточных сосудов, воздухоотделителей, отделителей жидкости, арматуры.

Цель: Практическое ознакомление с устройством и работой вспомогательного оборудования и включением его в схему холодильной установки.

Практические занятия 13, 14.

Расчет и подбор ресиверов, аммиачных циркуляционных насосов. Определение диаметров трубопроводов различного назначения.

Цель: Освоение методики выполнение расчетов и подбора вспомогательного оборудования, трубопроводов.

Литература: (Л-1) с. 196-228; (Л -2) с . 171 - 190.

Методические указания.

Принципиальная схема холодильной установки состоит, как мы уже выяснили, из четырех основных элементов испарителя, компрессора, конденсатора и регулирующего вентиля. Такая схема не может обеспечить длительную эксплуатацию и безопасную работу холодильной установки, так как с течением времени теплообменная поверхность аппаратов покроется пленкой смазочного масла (ухудшается теплообмен); воздух, попавший в систему, повысит давление конденсации (расход электроэнергии) и т.д. Поэтому вспомогательные аппараты позволяют эксплуатировать холодильную установку в экономичном режиме работы.

Ресиверы предназначены для сбора жидкого холодильного агента и встречаются четырех видов: линейные, защитные, циркуляционные и дренажные.

Линейные ресиверы служат для сбора конденсата холодильного агента, образующегося в конденсаторе. В аммиачных холодильных установках они располагаются всегда ниже конденсаторов и поэтому выбираются только горизонтальные (типа РД).

Защитные ресиверы (типа РД) устанавливаются под отделителями жидкости ОЖ в безнасосных схемах для освобождения ОЖ от жидкого холодильного агента. При использовании вертикального ресивера (типа РД) отпадает необходимость в установке отделителя жидкости, так как первый выполняет функцию и этого аппарата.

Все ресиверы подбираются по необходимой вместимости, расчет их приведен в (Л - 1), (Л - 2).

Маслоотделители предназначены для отделения смазочного масла от пара холодильного агента, устанавливаются они непосредственно после компрессоров. Существует большое разнообразие этих аппаратов, отличающихся по принципу работы, конструкции, производительности. Следует учесть, что маслоотделители барботажного типа (ОММ) промышленностью уже не выпускаются, так как сложно поддерживать в них определенный уровень жидкого аммиака. При подборе компрессоров и двухступенчатых агрегатов необходимо обратить внимание на комплект поставки, ибо в агрегаты А80 и А110 включены маслоотделители, а двухступенчатые агрегаты АД130, АД55, АД25, кроме маслоотделителей имеют и промежуточный сосуд. В последнее время стали использовать гидроциклоны для отделения масла от жидкого аммиака, подаваемого насосом в испарительную систему.

Выпуск масла из аммиачной системы должны производиться при давлении чуть выше атмосферного, так как непосредственное удаление масла из аппаратов высокого давления опасно и запрещено по правилам техники безопасности. Для сбора масла из различных аппаратов и удаления растворенного в нем аммиака применяются маслозаправочные сосуды.

В крупных установках для выпуска воздуха из аммиачной системы используется автоматический воздухоотделитель АВ-4, который подсоединяется к испарительной системе с t₀<-25°С и при t₀>-25°С - двухтрубный воздухоотделитель типа ВТ-1.

На компрессионных холодильных установках иногда происходят гидравлические удары со значительным разрушением поршневых компрессоров. Для обеспечения безаварийной работы компрессоров и защиты их от гидравлического удара после длительной остановки на нагнетательной стороне компрессоров устанавливают обратные демпферные клапаны.

Для защиты сосудов от повышенного давления, на них ставят предохранительные клапаны. Правила эксплуатации предусматривают ежегодную проверку этих устройств, и, чтобы не прерывать работу установки, на каждом сосуде монтируется трехходовой вентиль с двумя предохранительными клапанами. Нужно отчетливо представлять конструкцию трехходового вентиля и его отличие от запорного.

Диаметры трубопроводов холодильных установок рассчитываются, исходя из объемного расхода среды, проходящей по трубопроводу, и принятой скорости ее движения. При подборе труб для аммиачных и крупных фреоновых установок следует выбирать стальные цельнотянутые трубы (ГОСТ 8734 - 75 и ГОСТ 8732 - 78), для небольших фреоновых установок - медные трубы (ГОСТ 617 - 72).

Работая над материалом данной темы, студент должен посетить компрессорный цех своего предприятия, и практически изучить на действующей холодильной установке конструкции, назначение, место в схеме всего вспомогательного оборудования, это поможет в дальнейшем разобраться со схемами холодильных установок.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назначение линейного и дренажного ресиверов и место их установки.

2. Как определить вместимость ресиверов всех назначений?

3. Как подбираются маслоотделители и отделители жидкости? На какую температуру кипения должен быть подключен маслозаправочный сосуд, чтобы он работал более эффективно?

4. При каком давлении выпускают масло из маслозаправочното сосуда?

5. Как влияет наличие воздуха в системе на работу холодильной установки?

6. Каково назначение обратного клапана? Где он ставится?

7. Почему на сосудах, работающих под давлением, устанавливаются два предохранительных клапана, а перед ними - трехходовой запорный вентиль?

8. Как определить объем циркулирующего хладагента для определения диаметра всасывающего, нагнетательного и жидкостного трубопроводов?

Методические указания по выполнению контрольных работ.

К выполнению заданий следует приступать только после изучения теоретического материала и ознакомления с методическими указаниями. Ответы и решения задач должны иллюстрироваться схемами, эскизами, изображением циклов холодильных машин в тепловых диаграммах. Параметры точек цикла и результаты расчетов целесообразно сводить в таблицы.

Задания должны выполняться последовательно, так как в некоторых работах могут использоваться материалы предыдущих.

Каждая величина, входящая в формулу, должна быть пояснена с указанием размерности. Все необходимые расчеты выполняются в системе СИ и конечный результат вычислений должен иметь размерность.

При выборе справочной величины необходимо давать ссылку на литературный источник, поэтому в конце каждой работы должен быть приведен список использованной литературы с указанием авторов, полного наименования учебника или справочника и года издания.

Следует обратить внимание на оформление работ: каждая работа выполняется в отдельной тетради чернилами или пастой; писать следует разборчиво, аккуратно, не допуская сокращения слов за исключением общепринятых. Схемы, эскизы и чертежи выполняются карандашом с соблюдением требований ЕСКД. Их целесообразно давать на вкладах. Размер рисунков выбирается произвольно. Схемы следует выполнять на листах формата А4.

Теоретические вопросы и условия задач рекомендуется переписать полностью с данными своего варианта. На страницах необходимо оставлять поля.

Нужно учесть, что проверка работы преподавателем производится красными чернилами, поэтому красный цвет при выполнении работ должен быть исключен.

В конце каждой работы должно быть место для рецензии преподавателя. После получения рецензии на работу, если она зачтена, следует произвести работу над ошибками. Работа над ошибками, а также исправление незачетной контрольной работы должны быть выполнены в этой же тетради.

Контрольные задания представлены в 10 вариантах. Выбор варианта производится по последней цифре номера личного дела студента (шифра).

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1.

Каждый вариант этого задания состоит из трех теоретических вопросов и трех задач. Данные задач указаны в соответствии с вариантом студента в табл. 1,2.

ВАРИАНТ 1.

1. Способы получения низких температур. Характеристика каждого способа.

2. Принцип действия бескрейкопфного компрессора. Прямоточный и непрямоточный компрессор. Конструкция и принцип работы основных узлов.

3. Устройство и работа аммиачного горизонтального кожухотрубного конденсатора и воздушного конденсатора для промышленных холодильных установок.

ВАРИАНТ 2.

1. Диаграммы S-Т и i-lgР. Изображение термодинамических процессов в тепловых диаграммах. Изображение количества теплоты (подведенной или отведенной) и затраченной в процессе работы в диаграммах S-Т и i-lgР.

2. Назначение, устройство, принцип работы всасывающих, нагнетательных и предохранительных клапанов бескрейцкопфного компрессора, их расположение. Система смазки бескрейцкопфного компрессора.

3. Устройство и работа вертикального кожухотрубного конденсатора и испарительного конденсатора.

ВАРИАНТ 3.

1. Хладагенты и требования, предъявляемые к ним. Характеристики основных хладагентов. Хладоагенты и окружающая среда.

2. Устройство механизма движения и сальника бескрейцкопфного компрессора.

3.Назначение и принцип работы градирен. Конструкция вентиляторных градирен. Устройство теплообменника для фреона.

ВАРИАНТ 4.

1. Хладоносители и требования, предъявляемые к ним. Физические свойства хладоносителей, криогидратная точка. Основные хладоносители.

2. Влияние «невидимых потерь» на производительность компрессора. Коэффициент подачи компрессора. Его определение расчетным и графическим способом.

3.Назначение и классификация конденсаторов. Конструкции воздушных конденсаторов с принудительным и свободным движением воздуха.

ВАРИАНТ 5.

1. Принципиальная схема паровой холодильной машины с расширительным цилиндром. Замена расширительного цилиндра регулирующем вентилем, «сухой ход» компрессора.

2. Устройство и работа непрямоточного компрессора П-220.

3. Назначение и классификация испарителей. Устройство и работа панельного испарителя.

ВАРИАНТ 6.

1. Действительный цикл аммиачной холодильной машины с отделителем жидкости. Изображение в тепловых диаграммах. Расчет теоретического цикла.

2. Принцип действия и устройство ротационных компрессоров с катящимся и вращающимся ротором. Достоинства и недостатки, область применения.

3. Устройство и работа горизонтального кожухотрубного и кожухозмеевикового испарителя. Отличие в конструкции испарителя для фреонов по сравнению с аммиачными испарителями.

ВАРИАНТ 7.

1. Схема и цикл фреоновой холодильной машины с регенеративным теплообменником. Расчет цикла.

2. Классификация винтовых компрессоров. Устройство и работа винтовых компрессоров. Механизм регулирования производительности. Смазка компрессора.

3. Назначение и классификация приборов охлаждения. Конструкции батарей, правила размещения в камерах.

ВАРИАНТ 8.

1. Причины перехода на многоступенчатое сжатие. Определение промежуточного давления. Схема и цикл двухступенчатого сжатия и регулирования с полным промежуточным охлаждением и одной температурой кипения.

2. Принципиальная схема водоаммиачной абсорбционной холодильной машины с ректификатором, дефлегматором и теплообменником. Принцип работы, область применения.

3. Устройство и работа сухих и комбинированных воздухоохладителей. Правила размещения их в камерах.

ВАРИАНТ 9.

1. Схема и цикл двухступенчатого сжатия и одноступенчатого регулирования с теплообменником в промежуточном сосуде. Расчет теоретического цикла.

2. Действительный рабочий процесс поршневого компрессора. Влияние «видимых потерь» на производительность компрессора.

3. Назначение и устройство ресиверов (линейных, дренажных, циркуляционных), их место в схеме холодильной установки.

ВАРИАНТ 10.

1. Схема и цикл двухкаскадной холодильной машины. Область применения.

2. Влияние «невидимых потерь» на производительность компрессора. Коэффициент подачи компрессора. Его определение расчетным и графическим способом.

3. Назначение, устройство, принцип действия, включение в схему и подбор маслоотделителей с водяным охлаждением и циклонных.

Задача 1.

Произвести тепловой расчет и подбор компрессора по теоретической объемной подаче для одноступенчатой холодильной установки по данным, приведенным в табл.1.

Пример решения дан в (Л - 1) с.40-41. Следует обратить внимание на то, что в табл.1. t_n не задана, так как в аммиачных холодильных установках процесс переохлаждения жидкости не учитывается из-за отсутствия переохладителей, а переохлаждение жидкого R-22 производится в регенеративном теплообменнике, и энтальпию точки цикла, характеризующей состояние переохлажденной жидкости, определяют из теплового баланса теплообменника.

При решении задачи необходимо изобразить цикл холодильной машины в тепловой диаграмме S-Т или i-lgР и определить параметры точек, необходимые для расчета, как указано в примере.

Принять объемное мертвое пространство С=5%, Р_ВС=0,005 Мпа, Р_Н=0,01МПа. Подбирать необходимо не менее двух компрессоров по (Л -1) табл. 12, 14.

Таблица 1.

Исходные данные

Номер Хладагент t₀, ^оС t₀, ^оС t₀, ^оС Q₀ КВт

варианта

1 аммиак R717 -5 32 5 280

2 фреон R22 0 34 20 200

3 аммиак R717 -8 30 10 300

4 фреон R22 -15 26 22 220

5 аммиак R717 -12 29 8 320

6 фреон R22 -18 27 74 180

7 аммиак R717 -14 28 6 340

8 фреон R22 -20 25 26 160

9 аммиак R717 -10 31 9 360

10 фреон R22 -4 30 18 140

Задача 2.

Определить параметры узловых точек цикла двухступенчатой холодильной машины, работающей на аммиаке (R717), произвести тепловой расчет и подбор двухступенчатых агрегатов в теоретической объемной подаче (см. (Л-1) с. 141-143, табл12, 14).

Необходимо выбрать цикл двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением пара и змеевиком в промежуточном сосуде. Температуру пара на всасывающей стороне компрессора высокой ступени принять на 510^оС выше промежуточной температуры Параметры узловых точек цикла внести в таблицу.

Таблица 2.

Исходные данные

Номер t₀, ^оС t_к, ^оС t_ВС, ^оС Q₀, КВт

варианта

1 -25 38 10 280

2 -27 37 10 300

3 -30 36 10 320

4 -33 35 10 400

5 -35 34 10 420

6 -38 33 15 260

7 -40 32 15 240

8 -42 31 15 220

9 -43 30 15 330

10 -45 28 15 350

Задача 3.

Подобрать конденсатор и водяные насосы для аммиачной холодильной установки по условию задачи 2; тип конденсатора выбрать в зависмости от холодопроизводительности:

Q₀=100 - 250 кВт - горизонтальные кожухотрубные;

Q₀= 260 - 350 кВт - испарительные;

Q₀= 360 - 460 кВт - вертикальные кожухотрубные;

Примеры расчета даны в (Л - 1) с. 193-194.