|
Хорошая система трубопроводов
обеспечивает максимальную производительность установки, ее экономичность,
нормальный возврат масла, минимальный расход мощности, минимальную
потребность в хладагенте, низкий уровень шума, нормальное регулирование
потока хладагента, гибкость в регулировании производительности установки от 0
до 100%. Очевидно, что невозможно удовлетворить все указанные требования, так
как некоторые из них противоречат другим. Для правильного решения этого
вопроса конструктор должен иметь четкое представление о влиянии конфигурации
трубопроводов на работу различных узлов системы.
Перепад давлений. Вообще, перепад давлений снижает
производительность системы и увеличивает расход мощности, потребляемой
компрессором. Необходимо поэтому избегать чрезмерного перепада давлений. Узел
системы влияет на допустимый перепад давлений. Каждая часть системы должна
рассматриваться в отдельности. Разработано большое количество диаграмм и
таблиц, в которых приведены перепады давлений в холодильных трубопроводах в
зависимости от величины производительности при определенных давлениях и
температуре.
Конструктор должен осознавать, что имеется несколько факторов,
которые влияют на размер трубопроводов хладагента и перепад давлений не
является единственным критерием, используемым при расчете и конструировании
системы. Часто требуется, чтобы определяющим фактором была интенсивность
потока хладагента в системе, а не перепад давлений. Кроме того, многие
трудности могут возникнуть в системе из-за неудовлетворительного возврата
масла. Оптимальный перепад давлений более предпочтителен, чем излишне большие
трубопроводы, в которых зарядка хладагента может значительно
Диаметр патрубка на вентиле компрессора или на испарителе,
конденсаторе или другом узле системы не обусловливает правильный диаметр
трубопровода хладагента. Изготовители оборудования выбирают размер вентиля
или патрубка на основании его использования в установке средней
производительности, а также с учетом других факторов, например назначения и
длины соединительных трубопроводов, типа регулирования системы, колебаний в
нагрузке и пр. Трубопроводы хладагента могут быть больше или меньше
присоединительных элементов системы. В таких случаях необходимо пользоваться
редуцирующими устройствами.
Возврат масла. Небольшое количество масла постоянно
циркулирует в системе для обеспечения соответствующей смазки цилиндров
компрессора. Масло, используемое в холодильных системах, растворяется в
жидком хладагенте и при нормальной температуре полностью смешивается с ним.
Масло и пар хладагента, однако, смешиваются хуже, и масло может циркулировать
через систему только в том случае, если интенсивность потока пара хладагента
достаточно высока для переноса масла. Для обеспечения циркуляции масла
необходимо поддерживать соответствующую интенсивность потока хладагента не
только во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, но также и в
испарителе.
Несколько факторов обусловливают неудовлетворительный
возврат масла при низкой температуре кипения. По мере снижения давления
всасывания и уменьшения плотности пара с хладагентом меньше циркулирует
масла. В то же время при снижении давления всасывания степень сжатия
увеличивается и производительность компрессора снижается, а масса
циркулирующего хладагента уменьшается. Холодильное масло становится очень
густым при температуре ниже —18 °С. Однако, пока масло находится в смеси с
достаточным количеством хладагента, оно течет свободно. Вязкость смеси
увеличивается по мере увеличения содержания масла.
В условиях низких температур воздействует несколько
факторов, и в результате может создаться критическое положение. Плотность пара
хладагента уменьшается, интенсивность потока снижается, и увеличивается
аккумуляция масла в испарителе. С увеличением плотности смеси хладагента и
масла оно может осесть в испарителе и не вернуться в компрессор. В
неудовлетворительно сконструированных системах имеются значительные колебания
уровня масла в картере компрессора.
Задержку масла в испарителе можно значительно уменьшить
при соответствующей интенсивности потока хладагента и правильной конструкции
испарителя даже при очень низкой температуре кипения. В нормальных условиях
маслоотделители необходимы при температурах кипения ниже —45 °С для снижения
до минимума количества циркулирующего масла.
Эквивалентная длина трубопровода. Каждый клапан или
вентиль, единица арматуры и изгиб на трубопроводе хладагента способствуют
возникновению перепада давлений из-за трения "вследствие нарушения
свободного течения хладагента или образования препятствия на его пути. В
связи с трудностями расчёта перепада давлений в каждой отдельной единице
арматуры практикуется расчет эквивалентной длины прямолинейного трубопровода.
Это позволяет учитывать всю длину прямолинейного трубопровода, включая
арматуру. Таблицы и диаграммы перепада давлений и размеров трубопровода
основаны на величине перепада давлений на 30,4 м прямолинейного трубопровода, в связи с чем применение понятия эквивалентной длины позволяет
непосредственно пользоваться этими данными ().
Для точного определения перепада давлений необходимо
рассчитать эквивалентную длину для каждой единицы арматуры. На практике
опытный конструктор систем трубопроводов может сделать расчет допуска в
процентах, если только трубопроводная система не очень сложная. Для больших
секций трубопровода, например 30 м и более, допуск может быть равен 20—30 %
действительной длины, для коротких отрезков трубопровода — 50—70 % и более.
Для обеспечения большей точности расчеты необходимо часто проверять.
Диаграммы перепада давлений. Составлены диаграммы, которые
показывают перепад давлений в трубопроводах для хладагентов. На рис, 307, 308
и 309 даны диаграммы для хладагентов R12, R22 и R502. Перепад давлений в
нагнетательном, всасывающем и жидкостном трубопроводах может быть определен
из этих диаграмм для температур конденсации в диапазоне от 27 до 49 °С.
При пользовании диаграммой работу с ней начинают с правого
верхнего угла, т. е. находят заданную холодопроизводи- тельность. Из точки
требуемой холодопроизводительности проводят вниз вертикальную линию до
пересечения с диагональной линией, представляющей требуемую температуру
кипения хладагента. Затем следуют по горизонтали налево. Вертикальная линия
вниз от точки пересечения с каждым размером медного трубопровода до линии
расчетной температуры конденсации позволяет определить непосредственно на
диаграмме перепад давлений (в Па) на 1 м длины трубопровода. Диагональные линии перепада давлений в низу диаграммы показывают изменение перепада давлений при
разных температурах конденсации.
Таким образом, определяют перепад давлений для
трубопровода любого размера и при различных эксплуатационных условиях.
|