2.1. НОРМАЛЬНА РОБОТА

Розглянемо схему на рис. 2.1, що представляє конденсатор повітряного охолодження за нормальної роботи в розрізі. Припустимо, що в конденсатор надходить холодоагент R22.

Крапка А.Пари R22, перегріті до температури близько 70°С, залишають патрубок нагнітаючий компресора і потрапляють в конденсатор при тиску близько 14 бар.

Лінія А-В.Перегрівання пари знижується при постійному тиску.

Крапка Ст.З'являються перші краплі рідини R22. Температура дорівнює 38°С, тиск, як і раніше, близько 14 бар.

Лінія В-С.Молекули газу продовжують конденсуватись. З'являється все більше і більше рідини, залишається менше і менше пари.
Тиск і температура залишаються постійними (14 бар і 38°С) відповідно до співвідношення "тиск-температура" для R22.

Крапка З.Останні молекули газу конденсуються за температури 38°С, крім рідини в контурі нічого немає. Температура та тиск залишаються постійними, становлячи близько 38°С та 14 бар відповідно.

Лінія C-D. Весь холодоагент сконденсувався, рідина під дією повітря, що охолоджує конденсатор за допомогою вентилятора, продовжує охолоджуватися.

Точка D. R22 на виході з конденсатора лише у рідкій фазі. Тиск, як і раніше, близько 14 бар, але температура рідини знизилася приблизно до 32°С.

Поведінка сумішевих холодоагентів типу гідрохлорфторугперодів (ГХФУ) з великим температурним глайдом див. у пункті Б розділу 58.
Поведінка холодоагентів типу гідрофторвуглеців (ДФУ), наприклад, R407C і R410A див. у розділі 102.

Зміну фазового стану R22 в конденсаторі можна подати так (див. рис. 2.2).

Від А до Ст. Зниження перегріву парів R22 від 70 до 38°С (зона А-В є зоною зняття перегріву в конденсаторі).

У точці з'являються перші краплі рідини R22.
Від В до С. Конденсація R22 при 38 ° С та 14 барах (зона В-С є зоною конденсації в конденсаторі).

У точці С сконденсувалася остання молекула пари.
Від З до D. Переохолодження рідкого R22 від 38 до 32°С (зона C-D є зоною переохолодження рідкого R22 в конденсаторі).

Протягом цього процесу тиск залишається постійним, рівним показанню манометра ВД (у разі 14 бар).
Розглянемо тепер, як поводиться при цьому повітря, що охолоджує (див. рис. 2.3).

Зовнішнє повітря, що охолоджує конденсатор і надходить на вхід з температурою 25°С, нагрівається до 31°С, відбираючи тепло, що виділяється холодоагентом.

Ми можемо уявити зміни температури охолоджуючого повітря при його проходженні через конденсатор та температуру конденсатора у вигляді графіка (див. рис. 2.4) де:

tae- Температура повітря на вході в конденсатор.

tas-температура повітря на виході з конденсатора.

tK- температура конденсації, яка зчитується з манометра ВД.

А6(читається: дельта ця) різниця (перепад) температур.

Загалом у конденсаторах з повітряним охолодженням перепад температур повітрям А0 = (tas - tae) має значення від 5 до 10 До (у прикладі 6 До).
Значення різниці між температурою конденсації та температурою повітря на виході з конденсатора також має порядок від 5 до 10 К (у прикладі 7 К).
Таким чином, повний температурний напір ( tK - tae) може становити від 10 до 20 К (як правило, його значення знаходиться поблизу 15 К, а в нашому прикладі він дорівнює 13 К).

Поняття повного температурного напору дуже важливе, оскільки даного конденсатора ця величина залишається майже постійної.

Використовуючи величини, наведені у наведеному вище прикладі, можна говорити, що для температури зовнішнього повітря на вході в конденсатор, що дорівнює 30°С (тобто tae = 30°С), температура конденсації tk повинна бути дорівнює:
tae + Дбповн = 30 + 13 = 43 ° С,
що відповідатиме показанню манометра ВД близько 15,5 бар для R22; 10,1 бар для R134a та 18,5 бар для R404A.

2.2. ПЕРЕОХОЛОДЖЕННЯ В КОНДЕНСАТОРАХ З ПОВІТРЯНИМ ОХОЛОДЖЕННЯМ

Однією з найбільш важливих характеристикпри роботі холодильного контуру, поза сумнівом, є ступінь переохолодження рідини на виході з конденсатора.

Переохолодженням рідини називатимемо різницю між температурою конденсації рідини при даному тиску і температурою самої рідини при цьому ж тиску.

Ми знаємо, що температура конденсації води при атмосферному тискудорівнює 100°С. Отже, коли ви п'єте склянку води, що має температуру 20°С, з позиції теплофізики ви п'єте воду, переохолоджену на 80 К!

У конденсаторі переохолодження визначається як різниця між температурою конденсації (зчитується з манометра ВД) та температурою рідини, що вимірюється на виході з конденсатора (або в ресивері).

У прикладі, наведеному на рис. 2.5, переохолодження П/О = 38 - 32 = 6 К.
Нормальна величина переохолодження холодоагенту в конденсаторах з повітряним охолодженням знаходиться, як правило, в діапазоні від 4 до 7 К.

Коли величина переохолодження виходить за межі звичайного діапазону температур, часто вказує на аномальний перебіг робочого процесу.
Тому нижче ми проаналізуємо різноманітні випадки аномального переохолодження.

2.3. АНАЛІЗ ВИПАДКІВ АНОМАЛЬНОГО ПЕРЕОХОЛОДЖЕННЯ.

Одна з найбільших складнощів у роботі ремонтника полягає в тому, що він не може бачити процесів, що відбуваються всередині трубопроводів та в холодильному контурі. Проте, вимірювання величини переохолодження може дозволити отримати відносно точну картину поведінки холодоагенту всередині контуру.

Зауважимо, більшість конструкторів вибирають розміри конденсаторів з повітряним охолодженням таким чином, щоб забезпечити переохолодження на виході з конденсатора в діапазоні від 4 до 7 К. Розглянемо, що відбувається в конденсаторі, якщо величина переохолодження виходить за межі цього діапазону.

А) Знижене переохолодження (зазвичай, менше 4 К).

На рис. 2.6 наведено відмінність у стані холодоагенту всередині конденсатора при нормальному та аномальному переохолодженні.
Температура в точках tB = tc = tE = 38 ° С = температурі конденсації tK. Вимірювання температури в точці D дає значення tD = 35 °С, переохолодження 3 К.

Пояснення.Коли холодильний контур працює нормально, останні молекули пари конденсуються в точці С. Далі рідина продовжує охолоджуватися і трубопровід по всій довжині (зона C-D) заповнюється рідкою фазою, що дозволяє досягати нормальної величини переохолодження (наприклад, 6 К).

У разі нестачі холодоагенту в конденсаторі, зона C-D залита рідиною не повністю, є тільки невелика ділянкацієї зони, повністю зайнятий рідиною (зона E-D), та її довжини недостатньо, щоб забезпечити нормальне переохолодження.
В результаті, при вимірюванні переохолодження в точці D, ви обов'язково отримаєте його значення нижче за нормальне (у прикладі на рис. 2.6 - 3 К).
І чим менше буде холодоагенту в установці, тим менше буде його рідкої фази на виході з конденсатора і тим меншим буде його ступінь переохолодження.
У межі, при значній нестачі холодоагенту в контурі холодильної установки, на виході з конденсатора буде знаходитися парорідкісна суміш, температура якої дорівнюватиме температурі конденсації, тобто переохолодження буде дорівнює О К (див. рис. 2.7).

Таким чином, недостатня заправка холодоагенту завжди призводить до зменшення переохолодження.

Звідси випливає, що грамотний ремонтник не буде без оглядки додавати холодоагент в установку, не переконавшись у відсутності витоків і не впевнившись, що переохолодження аномально низько!

Зазначимо, що в міру дозаправки холодоагенту в контур рівень рідини в нижній частині конденсатора буде підвищуватися, викликаючи збільшення переохолодження.
Перейдемо тепер до розгляду протилежного явища, тобто надто великого переохолодження.

Б) Підвищене переохолодження (зазвичай, більше 7 к).

Пояснення.Вище ми переконалися, що нестача холодоагенту в контурі призводить до зменшення переохолодження. З іншого боку, надмірна кількість холодоагенту накопичуватиметься в нижній частині конденсатора.

В цьому випадку довжина зони конденсатора, повністю залита рідиною, збільшується і може займати весь ділянка E-D. Кількість рідини, що знаходиться в контакті з повітрям, що охолоджує, зростає і величина переохолодження, отже, теж стає більше (у прикладі на рис. 2.8 П/О = 9 К).

На закінчення вкажемо, що вимірювання величини переохолодження ідеальні для діагностики процесу функціонування класичної холодильної установки.
У ході детального аналізу типових несправностейми побачимо, як у кожному конкретному випадку безпомилково інтерпретувати дані цих вимірів.

Занадто мале переохолодження (менше 4 К) свідчить про нестачу холодоагенту в конденсаторі. Підвищене переохолодження (більше 7 К) вказує на надлишок холодоагенту в конденсаторі.

Під дією сили тяжіння рідина накопичується в нижній частині конденсатора, тому вхід пари в конденсатор завжди повинен розташовуватися зверху. Отже, варіанти 2 і 4 щонайменше є дивним рішенням, яке не буде працездатним.

Різниця між варіантами 1 і 3 полягає, головним чином, у температурі повітря, що обдуває зону переохолодження. У 1-му варіанті повітря, яке забезпечує переохолодження, надходить у зону переохолодження вже підігрітим, оскільки воно пройшло через конденсатор. Найбільш вдалою слід вважати конструкцію 3-го варіанта, тому що в ній реалізований теплообмін між холодоагентом та повітрям за принципом протитечії.

Цей варіант має найкращі характеристикитеплообміну та конструкції установки в цілому.
Подумайте про це, якщо ви ще не вирішили, який напрямок проходження повітря, що охолоджує (або води) через конденсатор вам вибрати.

Carrier

Інструкція з монтажу, налагодження та обслуговування

РОЗРАХУНОК ПЕРЕОХОЛОДЖЕННЯ І ПЕРЕГРІВУ

Переохолодження

1. Визначення

конденсації насиченої пари холодоагенту (Тк)
і температурою в рідинній лінії (Тж):

ПЗ = Тк Тж.

Колектор

температури)

3. Етапи виміру

електронного на рідинну лінію поруч із фільтром
осушувачем. Переконайтеся, що поверхня труби чиста,
і термометр щільно торкається її. Покрийте колбу або
датчик піною, щоб теплоізолювати термометр
від навколишнього повітря.

низького тиску).

тиск у лінії нагнітання.

Вимірювання повинні проводитися, коли агрегат
працює в оптимальних проектних умовах та розвиває
максимальну продуктивність.

4. За таблицею перерахунку тиску в температуру для R 22

знайдіть температуру конденсації насиченої пари
холодоагенту (Тк).

5. Запишіть температуру, виміряну термометром

на рідинній лінії (Тж) і відніміть її з температури
конденсації. Отримана різниця і буде значенням
переохолодження.

6. При правильній заправці системи холодоагентом

переохолодження становить від 8 до 11°С.
Якщо переохолодження виявилося меншим за 8°С, потрібно
додати холодоагенту, а якщо більше 11°С видалити
надлишки фреону.

Тиск у лінії нагнітання (за датчиком):

Температура конденсації (з таблиці):

Температура в рідинній лінії (за термометром): 45°С

Переохолодження (з розрахунку)

Додайте холодоагент згідно з результатами розрахунку.

Перегрів

1. Визначення

Переохолодження це різниця між температурою
всмоктування (Тв) та температурою насиченого випаровування
(Ті):

ПГ = Тв Ті.

2. Устаткування для вимірювання

Колектор
Звичайний або електронний термометр(З датчиком

температури)

Фільтр або теплоізолююча піна
Таблиця перерахунку тиску в температуру R 22.

3. Етапи виміру

1. Помістіть колбу рідинного термометра або датчик

електронного на лінію всмоктування поряд з
компресором (10-20 см). Переконайтеся, що поверхня
труби чиста, і термометр щільно торкається її верхньої.
частини, інакше показання термометра будуть неправильними.
Покрийте колбу або датчик піною, щоб теплоізо
лювати термометр від навколишнього повітря.

2. Вставте колектор у лінію нагнітання (датчик

високого тиску) та лінію всмоктування (датчик
низького тиску).

3. Після того, як умови стабілізуються, запишіть

тиск у лінії нагнітання. За таблицею перерахунку
тиску в температуру для R 22 знайдіть температуру
насиченого випаровування холодоагенту (Ті).

4. Запишіть температуру, виміряну термометром

на лінії всмоктування (Тв) 10 20 см від компресора.
Проведіть кілька вимірів та розрахуйте
середню температуру лінії всмоктування.

5. Відніміть температуру випаровування з температури

всмоктування. Отримана різниця і буде значенням
перегріву холодоагенту.

6. При правильному налаштуваннірозширювального вентиля

перегрів становить від 4 до 6°С. При меншому
перегріві у випарник потрапляє дуже багато
холодоагенту, і потрібно прикрити вентиль (повернути гвинт
за годинниковою стрілкою). При більшому перегріві в
випарник потрапляє дуже мало холодоагенту, і
потрібно відкрити вентиль (повернути гвинт проти
стрілки).

4. Приклад розрахунку переохолодження

Тиск у лінії всмоктування (за датчиком):

Температура випаровування (з таблиці):

Температура лінії всмоктування (по термометру): 15°С

Перегрів (з розрахунку)

Відкрийте розширювальний вентиль згідно

результатів розрахунку (надто великий перегрів).

УВАГА

ЗАУВАЖЕННЯ

Після регулювання розширювального вентиля не забудьте
повернути на місце кришку. Змінюйте перегрів тільки
після регулювання переохолодження.

19.10.2015

Ступінь переохолодження рідини, одержуваної на виході конденсатора, є важливим показником, який характеризує стабільну роботухолодильного контуру. Переохолодженням називають температурну різницю між рідиною та конденсацією при даному тиску.

При нормальному атмосферному тиску конденсація води має температурний показник 100 градусів за Цельсієм. Відповідно до законів фізики, вода, яка 20 градусів, вважається переохолодженою на 80 градусів за Цельсієм.

Переохолодження на виході з теплообмінника змінюється як різниця між температурною рідиною та конденсацією. Виходячи з малюнка 2.5, переохолодження дорівнюватиме 6 К або 38-32.

У конденсаторах з повітряним охолодженням показник переохолодження має бути від 4 до 7 К. Якщо він має іншу величину, то це говорить про нестабільну роботу.

Взаємодія конденсатора та вентилятора: перепад температур повітря.

Нагнітається повітря вентилятором має показник 25 градусів за Цельсієм (рисунок 2.3). Він забирає тепло у фреона, за рахунок чого його температура змінюється до 31 градуса.

На малюнку 2.4 зображено більш детальну зміну:

Tae - температурна позначка повітря, що подається в конденсатор;

Tas – повітря із новою температурою конденсатора після охолодження;

Tk -з манометра показання про температуру конденсації;

Δθ – різниця температурних показників.

Обчислення температурного перепаду в конденсаторі з повітряним охолодженням відбувається за такою формулою:

Δθ = (tas - tae), де К має межі 5-10 К. На графіку це значення дорівнює 6 К.

Різниця перепаду температур у точці D, тобто на виході з конденсатора, в даному випадку дорівнює 7 К, оскільки перебувати в тій самій межі. Температурний напір становить 10-20 К, малюнку це (tk-tae). Найчастіше значення цього показника зупиняється на позначці 15 К, але в цьому прикладі – 13 К.

Тепловий баланс поверхневого конденсатора має такий вираз:

Gдо ( h до -h до 1)=W(t 2в -t 1в)з в, (17.1)

де h до- ентальпія пари, що надходить у конденсатор, кДж/кг; h до 1 =з t до- ентальпія конденсату; з в=4,19 кДж/(кг× 0 З) – теплоємність води; W- Витрата охолоджувальної води, кг / с; t 1в, t 2в- температура охолоджувальної води на вході та виході з конденсатора. Витрата пари, що конденсується Gдо, кг/с та ентальпія h довідомі з розрахунку парової турбіни. Температура конденсату на виході з конденсатора приймається рівною температурі насичення пари t п, що відповідає його тиску р доз урахуванням переохолодження конденсату D t до: t до = t п - D t до.

Переохолодження конденсату(Різниця між температурою насичення пари при тиску в горловині конденсатора і температурою конденсату у всмоктувальному патрубку конденсатного насоса) є наслідком зниження парціального тиску і температури насиченої пари через наявність повітря і парового опору конденсатора (рис.17.3).

Рис.17.3. Зміна параметрів пароповітряної суміші в конденсаторі: а – зміна парціального тиску пари p п і тиску в конденсаторі p к; б – зміна температури пари t п та відносного вмісту повітря ε

Застосовуючи закон Дальтона до пароповітряного середовища, що рухається в конденсаторі, маємо: р к = р п + р в, де р пі р в– парціальний тиск пари та повітря в суміші. Залежність парціального тиску пари від тиску в конденсаторі та відносного вмісту повітря e=Gв / Gдо має вигляд:

(17.2)

При вході в конденсатор відносний вміст повітря мало р п »р до. У міру конденсації пари значення eзростає і парціальний тиск пари падає. У нижній частині парціальний тиск повітря найбільше, т.к. воно підвищується через зростання щільності повітря та значення e. Це призводить до зниження температури пари та конденсату. Крім того, має місце паровий опір конденсатора, що визначається різницею

D р к = р к - р к '.(17.3)

Зазвичай D р до=270-410 Па (визначається емпірично).

У конденсатор, як правило, надходить волога пара, температура конденсації якої однозначно визначається парціальним тиском пари: меншому парціальному тиску пари відповідає менша температура насичення. На рис.17.3 б показані графіки зміни температури пари t п і відносного вмісту повітря ε в конденсаторі. Таким чином, у міру руху пароповітряної суміші до місця відсмоктування та конденсації пари температура пари в конденсаторі зменшується, так як знижується парціальний тиск насиченої пари. Це відбувається через присутність повітря та зростання його відносного вмісту у пароповітряній суміші, а також наявності парового опору конденсатора та зниження загального тиску пароповітряної суміші.

У таких умовах формується переохолодження конденсату Dt =t п -t до, яке призводить до втрати теплоти з охолоджувальною водою і необхідності додаткового підігріву конденсату в регенеративної системі турбоустановки. Крім того, супроводжується зростанням кількості розчиненого в конденсаті кисню, що викликає корозію трубної системи регенеративного підігріву поживної води котла.

Переохолодження може досягати 2-3 0 С. Засобом боротьби з ним є установка охолоджувачів повітря в трубному пучку конденсатора, з яких відсмоктується пароповітряна суміш в ежекторні установки. У сучасних ПТУ переохолодження допускається трохи більше 1 0 З. Правила технічної експлуатаціїсуворо наказують допустимі присоси повітря в турбоустановку, які повинні бути менше 1%. Наприклад, для турбін потужністю N Е=300 МВт присоси повітря мають бути не більше 30 кг/годину, а N Е=800 МВт – трохи більше 60 кг/годину. Сучасні конденсатори, що володіють мінімальним паровим опором і раціональним компонуванням трубного пучка, номінальному режиміексплуатації турбоустановки практично не мають переохолодження.

Під переохолодженням конденсату розуміють зниження температури конденсату проти температури насиченої пари, що надходить у конденсатор. Вище зазначалося, що величина переохолодження конденсату визначається різницею температур t н -t до .

Переохолодження конденсату призводить до помітного зниження економічності установки, так як з переохолодженням конденсату збільшується кількість тепла, що передається в конденсаторі воді, що охолоджує. Збільшення переохолодження конденсату на 1°З викликає перевитрату палива в установках без регенеративного підігріву поживної води на 0,5%. При регенеративному підігріві поживної води перевитрата палива в установці виходить дещо меншою. У сучасних установкахза наявності конденсаторів регенеративного типу переохолодження конденсату за нормальних умов роботи конденсаційної установкивбирається у 0,5-1°С. Переохолодження конденсату викликається такими причинами:

а) порушенням повітряної щільності вакуумної системи та підвищеними присосами повітря;

б) високим рівнемконденсату у конденсаторі;

в) зайвою витратою води, що охолоджує, через конденсатор;

г) конструктивними вадами конденсатора.

Збільшення вмісту повітря в пароповітряній

суміші призводить до збільшення парціального тиску повітря і відповідно до зниження парціального тиску водяної пари по відношенню до повного тиску суміші. Внаслідок цього температура насиченої водяної пари, а отже, і температура конденсату буде нижчою, ніж було до збільшення вмісту повітря. Таким чином, одним із важливих заходів, спрямованих на зниження переохолодження конденсату, є забезпечення хорошої повітряної густини вакуумної системи турбоустановки.

При значному підвищенні рівня конденсату в конденсаторі може вийти таке явище, що нижні ряди трубок, що охолоджують, будуть омиватися конденсатом, внаслідок чого конденсат буде переохолоджуватися. Тому треба стежити за тим, щоб рівень конденсату був завжди нижчим. нижнього рядуохолодних трубок. Найкращим засобомпопередження неприпустимого підвищення рівня конденсату є пристрій автоматичного регулювання в конденсаторі.

Зайва витрата води через конденсатор, особливо при низькій її температурі, буде призводити до збільшення вакууму в конденсаторі внаслідок зменшення парціального тиску водяної пари. Тому витрата охолоджувальної води через конденсатор необхідно регулювати залежно від парового навантаження на конденсатор і температури охолоджуючої води. При правильному регулюванні витрати охолоджувальної води в конденсаторі підтримуватиметься економічний вакуум і переохолодження конденсату не виходитиме за мінімальне значення для даного конденсатора.

Переохолодження конденсату може відбуватися внаслідок конструктивних недоліків конденсатора. У деяких конструкціях конденсаторів в результаті тісного розташування охолодних трубок і невдалої розбивки їх по трубних дошках створюється великий опір, що досягає в окремих випадках 15-18 мм рт. ст. Великий паровий опір конденсатора призводить до значного зниження тиску над рівнем конденсату. Зменшення тиску суміші над рівнем конденсату відбувається за рахунок зменшення парціального тиску водяної пари. Таким чином, температура конденсату виходить значно нижче температури насиченої пари, що надходить у конденсатор. У таких випадках для зменшення переохолодження конденсату необхідно йти на конструктивні переробки, а саме на видалення деякої частини трубок, що охолоджують, з метою пристрою в трубному пучку коридорів і зниження парового опору конденсатора.

Слід мати на увазі, що видалення частини трубок, що охолоджують, і зменшення внаслідок цього поверхні охолодження конденсатора призводить до збільшення питомого навантаження конденсатора. Однак збільшення питомої парової навантаження зазвичай буває цілком прийнятним, так як конденсатори старих конструкцій мають порівняно низьку питому парову навантаження.

Ми розглянули основні питання експлуатації обладнання конденсаційної установки парової турбіни. Зі сказаного випливає, що головна увага при експлуатації конденсаційної установки повинна бути звернена на підтримку економічного вакууму в конденсаторі і на забезпечення мінімального переохолодження конденсату. Ці два параметри значною мірою впливають на економічність турбоустановки. З цією метою необхідно підтримувати хорошу повітряну щільність вакуумної системи турбоустановки, забезпечувати нормальну роботу повітровидалювальних пристроїв, циркуляційних та конденсатних насосів, підтримувати трубки конденсатора чистими, стежити за водяною щільністю конденсатора, недопускати підвищення присосів. сирої водизабезпечувати нормальну роботу охолоджувальних пристроїв. Наявні контрольно-вимірювальні прилади, автоматичні регулятори, сигналізуючі та регулюючі пристрої дозволяють на установці обслуговуючому персоналувести спостереження за станом обладнання та за режимом роботи установки та підтримувати такі режими роботи, за яких забезпечується високоекономічна та надійна експлуатація установки.