Projektując agregaty chłodnicze może zaistnieć konieczność umiejscowienia agregatu parowo-sprężarkowego na parterze lub w piwnicy, a skraplacza chłodzonego powietrzem na dachu budynku. W takich przypadkach należy zwrócić szczególną uwagę właściwy wybórśrednica i konfiguracja rurociąg odprowadzający zapewnienie cyrkulacji oleju smarowego w układzie.
W agregatach freonowych, w przeciwieństwie do agregatów amoniakalnych, olej smarowy rozpuszcza się w freonie, jest odprowadzany wraz z oparami odprowadzanymi ze sprężarki i może gromadzić się w różnych miejscach instalacji rurowej. Aby olej opuszczający sprężarkę mógł przedostać się rurociągiem tłocznym do skraplacza, na poziomym odcinku rurociągu instaluje się pętlę syfonową, przed przejściem do odcinka pionowego, w którym gromadzi się olej. Rozmiar pętli w kierunku poziomym powinien być minimalny. Wykonuje się go najczęściej z kolanek zagiętych pod kątem 90°. Opary freonu przechodzące przez syfon „rozbijają” zgromadzony w nim olej i unoszą go rurociągiem.
W agregatach chłodniczych o stałej (nieregulowanej) wydajności chłodniczej prędkość ruchu freonu w rurze nie ulega zmianie. W takich instalacjach, jeśli wysokość przekroju pionowego wynosi 2,5 m lub mniej, nie ma konieczności instalowania syfonu. Jeżeli wysokość jest większa niż 2,5 m, należy zainstalować syfon na początku pionu i dodatkowe syfony (pętle do podnoszenia oleju) co 5-7 m, a poziomy odcinek rurociągu instaluje się ze spadkiem w kierunku pionowy pion.
Średnicę rurociągu tłocznego określa się według wzoru:
Gdzie: V= G/ρ- objętościowe natężenie przepływu freonu, m 3 /s; ρ, kg/m 3 - gęstość freonu; G- masowe natężenie przepływu freonu (kg/s) - GA =Q 0 /(i 1"" +i 4), którego wartość wyznacza się za pomocą diagramu i-lg P dla freonu zastosowanego w instalacji przy znanej (określonej) wydajności chłodniczej ( Pytanie 0), temperatura parowania ( Do) i temperatura kondensacji ( tk).
Jeżeli sprężarka chłodnicza jest wyposażona w system kontroli wydajności chłodniczej (na przykład ze 100% do 25%), to po jej zmniejszeniu, a w konsekwencji natężenie przepływu freonu i prędkość w wznoszącym się rurociągu tłocznym zmniejszają się do minimalna wartość(8 m/s), wzrost oleju zostanie zatrzymany. Dlatego w agregatach chłodniczych z regulowaną wydajnością sprężarki odcinek wznoszący rurociągu (pion) składa się z dwóch równoległych odgałęzień (rys. 1).
Schemat agregat chłodniczy
Przy maksymalnej produktywności instalacji opary freonu i olej unoszą się w obu rurociągach. Przy minimalnej wydajności a zatem prędkość ruchu freonu w głównej gałęzi ( B ) olej gromadzi się w syfonie, uniemożliwiając przepływ freonu przez ten rurociąg. W tym przypadku freon i ropa naftowa będą transportowane wyłącznie rurociągiem A .
Obliczenia rurociągu podwójnego wtrysku rozpoczyna się od określenia średnicy tego rurociągu. Ponieważ znana jest dla niego wydajność chłodnicza (np. 0,25 Q km) i wymagana prędkość pary freonu (8 m/s), wymaganą średnicę rurociągu wyznacza się ze wzoru (1), po czym dobiera się rurę o średnicy najbliższa wartości uzyskanej w drodze obliczeń.
Średnica rurociągu głównego odgałęzienia d B określa się na podstawie warunku, że przy maksymalnej produktywności instalacji, gdy freon unosi się wzdłuż obu równoległych gałęzi, straty hydrauliczne w gałęziach są takie same:
G A + G B = G km (2)
Δр A = Δр B (3)
Gdzie: λ – współczynnik tarcia hydraulicznego; ζ - współczynnik strat lokalnych.
Z ryc. 1 pokazuje, że długości odcinków, liczba i charakter lokalnych oporów w obu gałęziach są w przybliżeniu takie same. Dlatego
Gdzie
Przykład rozwiązania problemu określenie średnic rurociągów tłocznych maszyny chłodniczej.
Określić średnice rurociągów tłocznych maszyny chłodniczej do chłodzenia wody w układzie klimatyzacji, biorąc pod uwagę następujące dane wyjściowe:
zakres regulacji wydajności ..................100-25%;
chłodziwo................................................. .............. ..............R 410A;
temperatura wrzenia .................................................. ..........t o = 5 °C;
temperatura kondensacji............................................ ... ...t k = 45 °C.
obciążenie chłodnicze............................................ .........320 kW;
Wymiary i konfigurację rurociągów pokazano na rys. 1.
P(dla freonu R 410A) pokazano na rys. 1.
Parametry freonu R410A w kluczowych punktach cyklu podano w tabeli 1.
Schemat cyklu chłodniczego na schemacie i-lg P(dla freonu R404A)
Tabela 1
Parametry freonu R410A w kluczowych punktach cyklu chłodniczego(tabela do rys. 2)
| Zwrotnica | Temperatura, ° C |
Ciśnienie, Bar |
Entalpia, kJ/kg |
Gęstość, |
| 1 | 10 | 9,30 | 289 | 34,6 |
| 1"" | 5 | 9,30 | 131 | 34,6 |
| 2 | 75 | 27,2 | 331 | 88,5 |
| 3 | 43 | 27,2 | 131 | 960 |
| 4 | 5 | 9,30 | 131 | - |
Rozwiązanie.
Określanie średnic rurociągów rozpoczyna się od rurociągu A , dla którego wiadomo, że prędkość freonu w nim musi wynosić co najmniej 6 m/s, a zużycie freonu musi być minimalne, tj. Q0 = 0,25·Q km= 0,25 x 320 = 80 kW.
1) właściwa wydajność chłodnicza w temperaturze wrzenia t 0 =5 °С:
Q 0 = 289 - 131 = 158 kJ/kg;
2) całkowity przepływ masowy freonu w rurociągach (w rurze tłocznej sprężarki):
G km = Q o , km /q 0 = 320/158 = 2,025 kg/s;
3) masowy przepływ freonu w rurociągu A :
GA = 0,25 x 2,025 = 0,506 kg/s.
Określanie średnicy rurociągu A :
W 1952 roku otrzymał dyplom Wyższej Politechniki Moskiewskiej. Baumana (Moskwa) i został wysłany do dystrybucji do Zakładów Kompresorów Ural.
W 1954 roku po powrocie do Moskwy podjął pracę w MRMK Sprzęt Chłodniczy. Następnie kontynuował karierę w Ogólnounijnym Instytucie Badań Naukowych Chłodnictwa (VNIHI) jako starszy pracownik naukowy.
W 1970 roku obronił pracę doktorską i uzyskał stopień kandydata nauk technicznych.
Później pracował w organizacjach projektowych w obszarze związanym z projektowaniem agregatów chłodniczych i systemów klimatyzacyjnych, jednocześnie uczył i tłumaczył literaturę techniczną z zakresu po angielsku.
Zdobyte doświadczenie stało się podstawą popularności pomoc nauczania- „Kurs i dyplom z projektowania agregatów chłodniczych i systemów klimatyzacji”, którego wydanie III ukazało się w 1989 roku.
Dziś Borys Konstantinowicz w dalszym ciągu z sukcesem konsultuje i realizuje prace projektowe (w środowisku ACAD) agregatów chłodniczych i systemów klimatyzacji, a także świadczy usługi w zakresie tłumaczeń literatury technicznej i tekstów z języka angielskiego o tematyce: agregaty chłodnicze i systemy klimatyzacji.
Osoby i organizacje zainteresowane współpracą osobiście z Yavnel B.K. prosimy o przesyłanie zapytań na adres.
Dziękuję.
Mały podręcznik dotyczący układania rur freonowych i tras drenażowych. Ze szczegółami i małymi sztuczkami. Wszyscy się urodzili i przyszli, i naprawdę mam nadzieję, że znacznie uproszczą pracę przy instalowaniu systemów wentylacji i klimatyzacji.
Każda instalacja klimatyzatora (w naszym przypadku najczęstszą opcją jest system dzielony) rozpoczyna się od ułożenia rur miedzianych do cyrkulacji freonu. W zależności od modelu klimatyzatora i jego mocy (w zależności od parametrów chłodzenia w kW) mają rury miedziane inna średnica. W tym przypadku rura przeznaczona na freon gazowy ma większą średnicę, a rura na freon ciekły ma odpowiednio mniejszą średnicę. Ponieważ mamy do czynienia z miedzią, musimy zawsze pamiętać, że jest to materiał bardzo delikatny i łatwo odkształcalny. Dlatego prace przy układaniu tras muszą być wykonywane wyłącznie przez wykwalifikowany personel i bardzo ostrożnie. Faktem jest, że uszkodzenie rur miedzianych może spowodować wyciek freonu, a w rezultacie awarię całego systemu klimatyzacji jako całości. Sprawę komplikuje fakt, że freon nie ma wyraźnego zapachu i dokładne określenie miejsca wycieku można uzyskać tylko za pomocą specjalnego wykrywacza nieszczelności.
Zacznijmy więc Roboty instalacyjne od rozwijania zwoju rurki miedzianej. Mają standardową długość 15 metrów .
Ważny. Istnieją dwa rodzaje rur miedzianych: wyżarzane i nie. Wyżarzone są dostarczane w zwojach i są łatwe do zginania; niewyżarzane są dostarczane w postaci żyłek i mają sztywną konstrukcję.
Jeśli będziemy mieli szczęście i odległość pomiędzy jednostką wewnętrzną i zewnętrzną będzie mniejsza niż 15 metrów, prace będą polegały jedynie na ułożeniu jednego przęsła (o każdej średnicy). Jeżeli odległość przekracza tę długość, wówczas miedziane rurki należy ze sobą zlutować.
Po odwinięciu wymaganej długości rury miedzianej z cewki należy odciąć jej nadmiar. Odbywa się to za pomocą specjalnego obcinaka do rur, ponieważ podczas cięcia rury nie pozostawiają one metalowych wiórów, które mogłyby dostać się do wnętrza systemu. A to jest niedopuszczalne. W swojej praktyce spotkałem ludzi, którzy przecinali rury przecinakami do drutu, a nawet przecinali je szlifierką! W wyniku tej instalacji klimatyzator będzie działał przez kilka miesięcy, a sprężarka ulegnie awarii „z nieznanych przyczyn”.
Ważny. Po przycięciu rurki miedzianej do odpowiedniego rozmiaru należy ją zamknąć specjalnymi plastikowymi zatyczkami lub po prostu zakleić taśmą hydrauliczną.
Czas się odizolować szlaki miedziane. Do tych celów stosuje się specjalną izolację na bazie gumy piankowej. Produkowany jest w długościach dwóch metrów i różni się standardowymi rozmiarami dla każdej określonej średnicy rury miedzianej. Podczas naciągania izolacji na rurę należy uważać, aby jej nie rozerwać. Po szczelnym przyleganiu do siebie bicze skleja się za pomocą taśmy. Najczęściej stosowana jest szara taśma hydrauliczna. Następnie w obsługiwanym pomieszczeniu instaluje się parę przygotowanych w ten sposób rur miedzianych (cieczowych i gazowych). Zazwyczaj trasy przebiegają w przestrzeni międzystropowej (pomiędzy betonową podłogą a sufitem podwieszanym). Kabel połączeniowy międzyblokowy biegnie również jako część rurociągu freonowego. Łączy bloki wewnętrzne i zewnętrzne w jedną całość. Przy mocowaniu tras do podłóg betonowych najczęściej stosuje się taśmę dziurkowaną. Jest cięty na małe kawałki i mocowane są rurki w celu bezpiecznego zamocowania.
Ważny. Przy mocowaniu taśmą dziurkowaną nie można stosować nadmiernej siły, ponieważ może to prowadzić do odkształcenia dość elastycznej i miękkiej rurki miedzianej. Również bardzo mocno ściśnięta izolacja traci swoje właściwości termoizolacyjne i w takich miejscach może pojawić się kondensacja.
Przy układaniu tras rur miedzianych freonowych najtrudniej jest przejść otwory w ścianach, szczególnie w grubych monolitycznych. W tym przypadku dość kapryśna izolacja zwykle pęka, a to jest niedopuszczalne, ponieważ miejsca w rurach, w których go nie ma, zamarzają. Aby tego uniknąć, uciekają się do swego rodzaju „wzmocnienia” izolacji. Aby to zrobić, na całej długości rury (która przejdzie przez otwór), bezpośrednio na izolacji, przykleja się ją taśmą instalacyjną, która przyjmuje główny „uderzenie”.
Właściwie to wszystko. Zakończono montaż tras rur miedzianych freonowych. Teraz pozostaje tylko dokładnie sprawdzić integralność izolacji i forma ogólna same utwory.
Metoda obliczania średnicy rurociągi chłodnicze za pomocą nomogramów
1. Dane wyjściowe przyjęte przy zestawieniu nomogramów.
A. Maksymalne straty w rurociągach:
Na linii ssącej w temperaturze - 8 ° C: 2 ° K;
Na rurociągu ssącym przy -13°C, -18°C, -28°C i -38°C: 1,5°K;
Na linii tłocznej: 1 °K
Linia cieczy: 1°K.
B. Prędkości:
Maksymalna dopuszczalna prędkość przepływu gazu wynosi 15 m/s, tak aby nie przekroczyć poziomu hałasu nieakceptowalnego dla środowiska;
Minimalne dopuszczalne natężenie przepływu gazu;
a) w rurach pionowych z łukami: minimalna prędkość gazu na odcinkach pionowych dobierana jest od warunku zapewnienia powrotu oleju do sprężarki i zależy od temperatury czynnika chłodniczego oraz średnicy rurociągu;
b) w rurociągach poziomych: nie mniejszą niż 3,5 m/s, aby zapewnić normalny powrót oleju;
Maksymalna prędkość fazy ciekłej nie przekracza 1,5 m/s, aby uniknąć zniszczenia zaworów elektromagnetycznych podczas uderzenia wodnego.
C. Pojęcie długości równoważnej .
Brać pod uwagę lokalny opór(zawory, zwoje) wprowadza się pojęcie długości zastępczej, którą określa się poprzez pomnożenie rzeczywistej długości przewodu przez współczynnik korygujący. Wartości współczynników są następujące:
Dla długości od 8 do 30 m: 1,75
Dla długości powyżej 30 m: 1,50.
D. Teoretyczne warunki pracy :
Temperatura skraplania: +43°С - bez dochłodzenia;
Temperatura gazów wlotowych;
a) dla -8°С i -18°С: +18°С
b) dla -28°С i -38°С: 0°С
2. Wykorzystanie nomogramów do doboru średnic rur.
A. Wybierz nomogram odpowiadający użytemu czynnikowi chłodniczemu.
B. Linie ssące.
Wybierz nomogram, którego referencyjna temperatura ssania jest najbliższa ustawionej temperaturze;
Na osi rzędnych narysuj zadaną wydajność chłodniczą, a na osi odciętej faktycznie zmierzoną długość linii (korekta na długość równoważną została już uwzględniona przy konstruowaniu nomogramu).
W pobliżu znalezionego w ten sposób punktu przecięcia wybierz odpowiednią, najbardziej odpowiednią średnicę. Decydującym czynnikiem w tym przypadku jest zawsze uwzględnienie ograniczeń przepływu:
Jeśli chcemy maksymalnie zmniejszyć stratę ciśnienia, znaleziony punkt należy przesunąć w prawo;
Jeżeli znaleziony punkt znajduje się w strefie dopuszczalnej straty, należy go przesunąć w lewo (patrz Przykłady).
Aby sprawdzić poprawność wybranej średnicy, należy dla danej wydajności chłodniczej i wybranej wartości średnicy wyznaczyć z nomogramów długość rury, której odpowiadają straty wskazane w tytule nomogramu. Wówczas realne straty można obliczyć korzystając ze wzoru:
∆Р(∆ Т) fakt = ∆Р(∆ Т)nom x D udawane
Dnie m.
∆Р(∆ Т) fakt- odpowiednio rzeczywiste i nominalne straty ciśnienia (lub temperatury) wskazane w nagłówku nomogramu;
D udawane- rzeczywista zmierzona długość rurociągów;
D nie m.- długość rurociągu, określona z nomogramu w miejscu przecięcia wybranej średnicy rurociągu i rzędnej określonej wydajności chłodniczej.
Przy doborze średnicy rury należy zwrócić uwagę na położenie uzyskanej wartości średnicy w stosunku do krzywych ograniczających dopuszczalne prędkości przepływu w rurze: dla rurociągów poziomych – nie mniej niż 3,5 m/s, dla rurociągów pionowych – nie niższe od wartości odpowiadających „minimalnej” krzywej prędkości gazu w pionowych rurach powrotnych oleju.” W przypadku rurociągów pionowych wybrana wartość średnicy powinna znajdować się po lewej stronie tej krzywej. Jednocześnie pożądane jest, aby prędkość gazu nie przekraczała 15 m/s, jeżeli dla instalacji istotny jest poziom hałasu w rurach.
C. Linie tłoczne.
Metoda doboru średnicy jest taka sama jak w przypadku przewodów ssących, ale przyjmuje się, że wartość odniesienia dla temperatury skraplania wynosi +43°C.
D. Rurociągi bliźniacze.
Przeznaczone do wznoszenia pionowych rurociągów ssawnych lub tłocznych o zmiennym przepływie (agregaty wielosprężarkowe, sprężarki z regulacją wydajności lub instalacje wielokomorowe), a także do pojedynczych rurociągów o średnicach przekraczających 2 5/8".
Aby określić średnice rurociągów podwójnych, należy najpierw wybrać dopuszczalną średnicę pojedynczego rurociągu wznoszącego się dla danej wydajności chłodniczej, podobnie jak w punkcie „A”. Następnie, korzystając z tabeli wskazanej w lewym górnym rogu diagramu, znajdź zalecane średnice pary wznoszących się rurociągów odpowiadające znalezionej wartości pojedynczego rurociągu. Para ta dobierana jest w proporcji około 1/3 ÷ 2/3 podanej wydajności chłodniczej.
E. Linie cieczy.
Straty ciśnienia w przewodach cieczowych zależą od dwóch czynników:
Dynamiczna utrata ciśnienia w zależności od prędkości ruchu płynu (wskazana bezpośrednio w nomogramach);
Statyczne straty ciśnienia na skutek różnicy wysokości kolumn (obliczane w zależności od układu instalacji, z uwzględnieniem wartości strat statycznych na metr wysokości wzniesienia rurociągu: dla cieczy R22 o temperaturze +43 oC - 0,112 bara lub 0,28 oK na 1 m i z uwzględnieniem dochłodzenia ≈ 0,12 bar lub ≈ 0,3°K).
Rurociągi te muszą być starannie dobrane, aby uniknąć strat ciśnienia przekraczających dopuszczalne przechłodzenie. W przeciwnym razie możliwe jest samoistne wrzenie czynnika chłodniczego w rurociągu cieczy (przedwczesne odparowanie). Jeśli obwód zawiera szybko działające zawory (na przykład elektrozawory), prędkość płynu w rurociągach nie powinna przekraczać 1,5 m/s. Nie ma mniejszych ograniczeń prędkości przepływu płynu w rurach (patrz przykład 1). Dla linii łączących kondensator z odbiornikiem prędkość ta powinna zawsze wynosić poniżej 0,5 m/s. W każdym przypadku odbiornik musi znajdować się poniżej skraplacza. Minimalna różnica wysokości wynosi 0,3 m. Jeżeli te warunki nie zostaną spełnione, w skraplaczu zgromadzi się więcej czynnika chłodniczego niż obliczono, czyli jego wydajność będzie niższa, a ciśnienie skraplania będzie wyższe niż obliczone.
3. Praktyczne przykłady.
A. Dobór rurociągów do typowej instalacji (jedno urządzenie, jedna komora chłodnicza).
Dane wstępne: czynnik chłodniczy R22;
temperatura parowania -18°C;
odległość kompresor/komora 40 m;
odległość sprężarka/skraplacz 20 m;
zużyta moc chłodnicza W, przy -16°C;
znamionowa wydajność chłodnicza W, przy -18°C.
Zgodnie z nomogramem dla R22 przy Tisp = -18”C ustalamy, że przy mocy chłodniczej 23000 W i stratach 1,5 oK długość rurociągu pionowego o średnicy 1 5/8” powinna wynosić około 30 m , a długość rurociągu poziomego o średnicy 2 1/8” około 150 m.
Straty dla rurociągu o długości 40 m można obliczyć korzystając z powyższego wzoru. Dla rurociągów o przekroju poziomym i pionowym dobierane są różne średnice przekrojów, obliczane są straty w każdym odcinku, a następnie wyniki sumowane. Przy określaniu średnicy rurociągów należy wziąć pod uwagę ustaloną wartość wydajności chłodniczej urządzenia w temperaturze równowagi, a nie wydajność chłodniczą niezbędną do zapewnienia pracy komory w trybie ciągłym.
Można zauważyć, że wśród wyjściowych danych branych pod uwagę przy wyborze średnicy rurociągów spośród różnych obowiązujących opcji, w zależności od potrzeb i ograniczeń instalacji, pierwszeństwo mają straty ciśnienia, prędkość, poziom hałasu, koszty eksploatacji, i inwestycje kapitałowe.
B. Dobór średnic rurociągów dla instalacji wielokomorowych z centralą agregat sprężarkowy(CDB).
Aby określić średnicę odcinka rurociągu wspólną dla wszystkich komór, za długość należy przyjąć odległość od Centralnego Biura Projektowego do najdalszej komory;
Aby określić średnicę rurociągu dla każdej komory, jako długość uwzględnia się odległość tej komory do Centralnego Biura Projektowego.
Schemat instalacji
i 1 1/8" w temperaturze -13°C (pierwsza wartość to linia cieczy, druga to linia ssania).
Komora 2: W, 45 m: 1/2" i 1 1/8" w temperaturze -8°C.
♦Komora 1+2: W, 70 m: 5/8" i 1 5/8" w temperaturze -18°C.
Komora 3: 3000 W, 60 m: 3/8" i 3/4" w temperaturze -8°C. (-13°C)
Komora 4: 6000 W, 50 m: 1/2" i 1 1/8" w temperaturze -18°C.
♦Kamera 3+4: 9 000 W, 60 m: 1/2" i I 3/8" przy -18°C
♦Komora 1+2+3+4: W, 70 m: 3/4" i 2 1/8" w temperaturze -18°C.
♦Podwójny rurociąg główny wznoszący się: 1 5/8" = 7/8" + 1 3/8".
Podejście to uwzględnia zarówno długość rurociągów, jak i straty ciśnienia spowodowane tą długością, biorąc pod uwagę, że komory mają różne temperatury parowania i że straty te są co najmniej takie same jak na regulatorze ciśnienia parowania.