Вопрос 2: «Устройство и принцип работы конденсатора в холодильной машине»
Конденсаторы холодильных машин - теплообменные аппараты, в которых за счет отвода тепла от паров холодильного агента охлаждающей средой - водой или воздухом происходит процесс его конденсации при соответствующем давлении и температуре.
Назначение. Служит для превращения сжатых компрессором паров холодильного агента в жидкое состояние. При этом от холодильного агента необходимо отводить теплоту перегрева, скрытую теплоту конденсации и иногда тепло, соответствующее переохлаждению сконденсированного холодильного агента. Конденсаторы холодильных машин служат для охлаждения и сжижения сжатых в компрессоре паров холодильного агента. В конденсаторе и частично в переохладителе, если он имеется в холодильной установке, отводится вся теплота от холодильного агента, которую он воспринял в компрессоре, испарителе и трубопроводах. В конденсаторах теплота отводится либо водой, либо воздухом.
Конденсаторы холодильной машины являются теплообменным аппаратом, в котором холодильный агент отдает тепло охлаждающей среде ( воде или воздуху); при этом агент конденсируется. Конденсаторы по способу отвода тепла бывают проточные, оросительные, испарительные и воздушные. Конструктивное выполнение их различно. Так как функции выполняемые конденсаторами, до некоторой степени аналогичные таковым испарителям, то в конструкции тех и других много общего.
Принцип работы. Конденсаторы холодильных машин работают при давлениях выше атмосферного, поэтому при их конструировании нужно достичь необходимой прочности и плотности. Конденсатор холодильной машины контейнера имеет воздушное охлаждение. Однако часто в ресивер встраивают теплообменную поверхность, превращая его в дополнительный конденсатор с водяным охлаждением, включаемый во время морских перевозок, что позволяет облегчи ь работу компрессора и снизить температуру в контейнерных трюмах. Испаритель-воздухоохладитель смонтирован в общем машинном отделении с другими частями установки. Охлажденный воздух от испарителя поступает через каналы в полу контейнера, проходит между пакетами с охлаждаемым грузом и возвращается через отверстия в верхней части теплоизолированной стенки. В дополнение к автоматическому контролю используется дистанционный термометр и лампы, сигнализирующие отклонение температуры воздуха от заданной на rt2 C. Термограф регистрирует температуру воздуха в течение недели. Компрессор оснащен приборами автоматической защиты: реле высокого и низкого давления, контроля смазывания. В конденсаторы холодильных машин, использующих компрессоры со смазкой, вместе с холодильным агентом попадает масло. Масло поступает из нагнетательного трубопровода вместе с парами рабочего тела в парообразном состоянии, а также в виде мелких и крупных капель, увлекаемых потоками паров рабочего тела. В конденсаторы холодильных машин пар поступает перегретым. В аппарате он охлаждается до температуры насыщения, а затем конденсируется. От 1 кг пара при этом отводится г - г - j - cpu ( Ти - Тк) теплоты. Процесс конденсации в случае перегретого пара рассчитывают по приведенным выше формулам, но вместо удельной теплоты парообразования г подставляют значение г, равное разности энтальпий перегретого пара и насыщенной жидкости.
Охлаждение. Охлаждение конденсатора холодильной машины может быть водяное и воздушное. При водяном охлаждении в кондиционер необходимо подводить охлаждающую воду.
В конденсаторе холодильной машины, как правило, имеет место пленочная конденсация. Интенсивность теплообмена при пленочной конденсации определяется в основном термическим сопротивлением образующейся пленки конденсата и характером ее движения, которое зависит от физических свойств жидкости и величины теплового потока. Режим стекания пленки может быть ламинарным и турбулентным. Ниже рассмотрены более подробно основные типы применяемых конденсаторов. Если в конденсатор холодильной машины в качестве - среды, огнимающей тепло, подается воздух, то соответственно температура конденсации принимается на 7 - 8 выше температуры окружающего воздуха. Для охлаждения предусмотрена система оборотного водоснабжения с вентиляторными градирнями. Также для охлаждения используют водопроводную воду. Большая часть конденсаторов холодильных машин выполняется в виде пучка горизонтальных труб, расположенных в шахматном коридорном или ромбическом порядке. В этом случае условия теплообмена на различных по высоте рядах труб будут неодинаковы вследствие натекания конденсата с верхних рядов на нижние и влияния скорости пара.
Для охлаждения конденсаторов холодильных машин расходуется большое количество воды, которая подается из водопроводной сети и после прохождения через конденсатор сбрасывается в канализацию. Затраты на обеспечение такого охлаждения составляют значительную часть эксплуатационных расходов. Для сокращения этих расходов и экономии воды целесообразно повторное ее использование после охлаждения в специальных охлаждающих устройствах. Обычно в конденсаторах холодильных машин выбирают скорости воды в пределах от 0 5 до 2 0 м / сек. Вода для охлаждения конденсаторов холодильных машин запасается в заглубленном отдельно стоящем резервуаре. При недостаточном охлаждении конденсатора повышается давление в ней, снижается производительность компрессоров, что сопровождается частыми остановками компрессора выключателем высокого давления.
Утилизация тепла воды от конденсаторов холодильных машин приводит к росту поверхностей подогревателей, но позволяет отказаться от снабжения теплом от котельной или ТЭЦ. При использовании для охлаждения конденсаторов холодильных машин воды, поступающей от насосных установок при естественных я искусственных водоемах, также как и артезианской воды, могут потребоваться устройства для химической и механической очистки воды.
Использование наружного воздуха для охлаждения конденсатора холодильной машины является серьезным преимуществом автономных кондиционеров типа КТА-2. Холодопроизводитель-ность кондиционеров зависит от параметров воздуха, поступающего в испаритель и в конденсатор.
Можно считать, что в конденсаторах холодильных машин происходит конденсация медленно движущегося пара, и пленка движется ламинарно.
Поплавково-регулирующий вентиль высокого давления устанавливают на конденсаторе холодильной машины. При монтаже следят, чтобы камера прибора и ось подвижного механизма были горизонтальны, рычаг с поплавком перемещались в вертикальной плоскости, под фильтром оставалось свободное пространство для осмотра и очистки сетки.
Для охлаждения технологического оборудования ( компрессоров, конденсаторов холодильных машин и др.) требуется большое количество воды. Поэтому с целью экономии водопроводной воды устраивают системы оборотного водоснабжения, в которых нагретая технологическим оборудованием вода охлаждается в градирнях.
Автономные кондиционеры в зависимости от способа охлаждения конденсатора холодильной машины делятся на кондиционеры с воздушным и водяным охлаждением. В кондиционерах с воздушным охлаждением конденсатор холодильной машины обдувается наружным воздухом. Возникает расслоенный режим движения, характерный для конденсаторов холодильных машин. Так как толщина донного конденсата значительна, то теплообмен в этой части малоинтенсивен.
Как упоминалось ранее, условия работы испарителей и конденсаторов холодильных машин таковы, что малая эффективность теплообмена характерна не только для теплоносителей, но и для холодильных агентов.
Автономные агрегаты в зависимости от метода отвода тепла от конденсатора холодильной машины подразделяются на агрегаты с водяным, воздушным и испарительным охлаждением конденсатора.
Индивидуальное задание на тему: «Техническое обслуживание и основные неисправности компрессора с вращающимся ротором»
Рис. 2 Компрессор с вращающимся ротором:
1 — ротор,
2 — пластины,
3 — водяная рубашка,
4—кожух. Компрессор с вращающимся ротором (рис. 2) имеет эксцентрично расположенный в цилиндре ротор-поршень 1, который вращается вокруг своей оси. В роторе сделаны радиальные прорези, в которых размещены скользящие пластины 2, плотно прижимаемые при вращении к поверхности цилиндра действием центробежных сил. Работа этих пластин обеспечивает всасывание и сжатие пара. Ротационные компрессоры такого типа называют еще пластинчатыми.
Во избежание большого износа пластин и чрезмерного шума их окружная скорость не должна превышать 12 м/с.
Статор выполняют двух типов: в одном пластины скользят непосредственно по его корпусу, в другом — по свободно вращающимся кольцам.
Сжатие пара, отсеченного двумя пластинами, происходит непрерывно по мере прохождения его по окружности цилиндра.
Пластинчатые компрессоры отличаются легкостью запуска. Их объемная производительность в два раз выше объемной производительности компрессоров с катящимся ротором. Они надежны в эксплуатации, спокойнее переносят режим влажного хода.
Ротационные компрессоры пластинчатого типа очень удобны для перемещения больших объемов пара при малой степени сжатия (допустимая степень сжатия не более 6). Поэтому их используют чаще всего в качестве первой ступени низкотемпературных холодильных установок.
Рис. 3. Ротационный аммиачный бустер-компрессор РАБ-100:
1 — цилиндр, 2 — вал, 3 — барабан, 4 — крышка цилиндра, 5 — масляный бачок сальника, 6 — сальник, 7 — кольцо торцового уплотнения, 8 — роликоподшипник, 9 — газовый фильтр, 10 — пластина
Ротационный аммиачный бустер-компрессор РАБ-100 (рис. 3) используют в качестве ступени низкого давления в двух- и трехступенчатых холодильных установках в диапазоне температур кипения от —65 до —25° С .
В цилиндре 1 компрессора эксцентрично расположен вращающийся многопластинчатый стальной ротор. Цилиндр 1 и торцовые крышки 4 компрессора — литые чугунные с охлаждающими водяными рубашками. Пластины 10 выполнены из асботекстолита и расположены радиально. Вал 2 опирается на однорядные радиальные роликоподшипники 8, расположенные в расточках торцевых крышек.
Рабочая полость компрессора отделена от подшипниковых камер асботекстолитовыми кольцами. Выходной конец вала уплотнен сталеграфитовым двусторонним сальником 6. Корпус сальника снабжен водяной рубашкой и указателем уровня масла.
Смазка подшипников, пластин и цилиндра производится плунжерным насосом-лубрикатором, приводимым в действие от электродвигателя через клиноременную передачу. На лубрикаторе установлен масляный бачок (смазочное масло ХА-30). На всасывающей линии установлен газовый сетчатый фильтр 9, на нагнетательной— обратный клапан. Для защиты компрессора от чрезмерного повышения давления и температуры нагнетания предусмотрено реле.
Соединение с электродвигателем — через муфту. Компрессоры типа РАБ устанавливаются вместе с электродвигателями на специальных фундаментах.
Самый крупный из выпускаемых отечественной холодильной промышленностью ротационный компрессор РАБ-300А, имеющий четыре вида исполнения, дает при температуре испарения —30° С 460000 ккал/ч холода.
Неисправности компрессора и их причины:
Стоимость компрессора составляет большую часть стоимости всего кондиционера, поэтому за его состоянием нужно тщательно следить. Как правило, замена отказавшего компрессора кондиционера связана с пренебрежением правилами монтажа и эксплуатации кондиционера. Зачастую недостаточно квалифицированные или ответственные работники сервисной службы не проводят необходимые работы, даже обнаружив потемнение теплоизоляции, масла кондиционера, или утечку хладагента. Если они ограничиваются установкой фильтра на жидкостную линию или устранением течи и дозаправкой кондиционера, то вскоре произойдет отказ компрессора. Расскажем, что нужно делать в таких случаях, когда компрессор кондиционера еще можно спасти.
Необходимость ремонта компрессора может выясниться не только в том случае, если компрессор уже не работает, но и по результатам профилактического осмотра кондиционера. Примеры:
По результатам анализа масла компрессора.
При нарушении герметичности фреонового контура кондиционера.
При попадании воды в фреоновый контур кондиционера.
В этих случаях, даже если компрессор кондиционера продолжает работать, все равно скоро возникнет неисправность, если не принять срочные меры.
Анализ масла:
темный цвет масла и запах гари указывает на то, что компрессор кондиционера перегревался. Причины перегрева: утечка хладагента из кондиционера или работа кондиционера на обогрев при отрицательных температурах на улице. Масло при этом теряет свои смазочные свойства и разлагается с образованием смолистых веществ, которые вызывают отказ компрессора кондиционера.
зеленоватый оттенок масла указывает на наличие в нем солей меди. Причина - присутствие влаги в холодильном контуре кондиционера. Тест на кислотность такого масла, как правило, тоже положительный.
прозрачное масло с легким запахом, похожее по цвету на образец, указывает на то, что кондиционеру не нужна немедленная замена масла.
Фильтрация не позволяет полностью восстановить свойства масла, подвергшегося тепловому разложению. Поэтому лучше заменить его.
Нарушение герметичности контура
Нарушение герметичности фреонового контура может быть вызвано разными причинами и не всегда приводит к поломке. Важно место возникновения утечки, количество хладагента которое успело вытечь, промежуток времени между возникновением и обнаружением утечки, режим работы кондиционера и другие факторы. Утечка хладагента опасна тем, что компрессор кондиционера, охлаждаемый хладагентом, перегревается из-за уменьшения плотности хладагента. Температура нагнетания компрессора повышается, горячий газ может повредить четырех ходовой вентиль. Нарушается система смазки компрессора, масло перетекает в конденсатор. Признаки утечки хладагента:
Потемнение теплоизоляции компрессора.
Периодическое срабатывание термозащиты компрессора.
Обгорание изоляции на нагнетательном трубопроводе.
Масло темного цвета с запахом гари.
Если утечка обнаружена вовремя и хладагент не полностью утек из контура, кондиционер недолго работал без хладагента, то ремонт кондиционера в мастерской не обязателен.
Процент внезапных утечек, вызванных разрушением трубопроводов, очень мал. Чаще утечки происходят через небольшие неплотности на вальцовочных соединениях. Надо постоянно следить за работой кондиционера, тогда утечки можно обнаружить своевременно. Через 5 минут после включения кондиционер, в зависимости от выбранного режима, уже должен давать холодный или теплый воздух, в противном случае надо сразу выключить кондиционер и вызвать ремонтника. Если при работе кондиционера трубки на наружном блоке покрыты инеем - значит, происходит утечка хладагента.
Влага в контуре
Влага обычно попадает в фреоновый контур кондиционера, если монтаж выполнен с нарушением правил. Вакуумирование фреоновой магистрали в процессе монтажа нужно, чтобы удалить из смонтированной магистрали воздух и водяные пары. Продувка смонтированной магистрали хладагентом, которую иногда выполняют вместо вакуумирования, не позволяет удалить влагу, а лишь превращает ее в лед на стенках медных трубок. Впоследствии лед тает, образуя влагу внутри холодильного контура.
Опасность в том, что влага в системе часто никак не проявляет себя до момента отказа компрессора кондиционера. Дело в том, что все процессы в кондиционере, работающем на охлаждение (летом), происходят при положительных температурах, а вода проявляет себя лишь когда замерзает, вызывая нарушение работы капиллярной трубки или терморегулирующего вентиля. Однако по косвенным признакам определить наличие влаги в кондиционере можно.
Один из признаков наличия влаги в фреоновом контуре - зеленоватый оттенок масла и положительный тест на кислотность. При обнаружении этих признаков требуется срочное вмешательство, чтобы спасти компрессор от выхода из строя. На более ранних стадиях влага проявляет себя при работе кондиционера в режиме обогрева при низких температурах наружного воздуха или при утечке хладагента. В этих случаях влага превращается в лед и закупоривает капиллярную трубку или ТРВ. В результате давление всасывания кондиционера падает, растет температура компрессора и срабатывает термозащита. Этот цикл повторяется до тех пор, пока не сгорит компрессор. Удаление влаги из фреонового контура также может быть выполнено только в мастерской.