При проектуванні холодильних установок буває необхідність розмістити випарно-компресорний агрегат на першому поверсі або в підвалі, а конденсатор повітряного охолодження – на покрівлі будівлі. У таких випадках необхідно приділяти особливу увагу правильному виборудіаметра та конфігурації нагнітального трубопроводу, що забезпечують циркуляцію мастила в системі.
У фреонових холодильних установках, на відміну від аміачних установок, мастило розчиняється у фреоні, виноситься з парами, що нагнітаються, з компресора і може накопичуватися в різних місцях трубопровідної системи. Щоб масло, що йде з компресора, піднімалося нагнітальним трубопроводом в конденсатор, на горизонтальній ділянці трубопроводу перед переходом до вертикальної ділянки встановлюють петлю-сифон, в якому накопичується масло. Розмір петлі у горизонтальному напрямку має бути мінімальним. Зазвичай її виготовляють із відводів, вигнутих під кутом 90°. Пари фреону, що проходять через сифон, "роздрібнюють" масло, що скупчилося там, і відносять його вгору по трубопроводу.
У холодильних установках із постійною (нерегульованою) холодопродуктивністю швидкість руху фреону в трубі не змінюється. У таких установках, якщо висота вертикальної ділянки 2,5 м або менше, сифон не можна встановлювати. При висоті більше 2,5 м передбачають встановлення сифона на початку стояка та додаткові сифони (маслопідйомні петлі) через кожні 5-7 м, а горизонтальну ділянку трубопроводу монтують з ухилом у бік вертикального стояка.
Діаметр нагнітального трубопроводу визначають за формулою:
Де: V= G/ρ- об'ємна витрата фреону, м3/с; ρ, кг/м 3 – щільність фреону; G- масова витрата фреону (кг/с) - G А = Q 0 / (i 1 "" + i 4)величину якого визначають за допомогою діаграми i-lg pдля використовуваного в установці фреону при відомих (заданих) холодопродуктивності ( Q 0), температурі випаровування ( t o) та температурі конденсації ( t k).
Якщо холодильний компресор оснащений системою регулювання холодопродуктивності (наприклад, від 100% до 25%), то при її зменшенні і, отже, зменшенні витрати та швидкості фреону у висхідному нагнітальному трубопроводі до мінімального значення(8 м/с), підйом олії припиниться. Тому в холодильних установках з регульованою продуктивністю компресора, висхідну ділянку трубопроводу (стояк) виконують із двох паралельних гілок (рис.1).
Схема холодильної установки
При максимальній продуктивності установки пари фреону та олія піднімаються по обох трубопроводах. При мінімальній продуктивностіі, отже, швидкості руху фреону до основної гілки ( Б ) масло накопичується в сифоні, перешкоджаючи руху фреону цим трубопроводом. В цьому випадку підйом фреону та олії здійснюватиметься тільки трубопроводом А .
Розрахунок нагнітального спареного трубопроводу починають із визначення діаметра цього трубопроводу. Так як для нього відомі холодопродуктивність (наприклад, 0,25 · Q км) і необхідна швидкість парів фреону (8 м/с), необхідний діаметр трубопроводу визначають за формулою (1), після чого за каталогом мідних трубопроводів підбирають трубу, діаметр якої найбільш близький до значення, отриманого розрахунковим шляхом.
Діаметр трубопроводу основної гілки d Бвизначають з умови, що при максимальній продуктивності установки, коли фреон піднімається по обох паралельних гілках, гідравлічні втрати у гілках однакові:
G А + G Б = G км (2)
Δр А = Δр Б (3)
Де: - коефіцієнт гідравлічного тертя; ζ – коефіцієнт місцевих втрат.
З рис. 1 видно, що довжини ділянок, кількість та характер місцевих опорів в обох гілках приблизно однакові. Тому
Звідки
Приклад розв'язання задачі визначення діаметрів нагнітальних трубопроводів холодильної машини
Визначити діаметри нагнітальних трубопроводів холодильної машини для охолодження води в системі кондиціювання повітря з урахуванням наступних вихідних даних:
діапазон регулювання продуктивності.....................100-25%;
холодильний агент................................................ ..............R 410A;
Температура кипіння................................................ ...........t o = 5 °C;
температура конденсації................................................ ....t k = 45 °C.
холодильне навантаження................................................ .........320 кВт;
Розміри та конфігурація трубопроводів наведені на рис.1.
p(Для фреону R 410A) представлена на рис. 1.
Параметри фреону R410A у вузлових точках циклу наведено у таблиці 1.
Схема холодильного циклу у діаграмі i-lg p(для фреону R404A)
Таблиця 1
Параметри фреону R410A у вузлових точках холодильного циклу(Таблиця до рис. 2)
| Крапки | Температура, °С |
Тиск, Бар |
Ентальпія, кДж/кг |
Густина, |
| 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 | - |
Рішення.
Визначення діаметрів трубопроводів починаємо з трубопроводу А для якого відомо, що швидкість фреону в ньому повинна бути не менше 6 м/с, а витрата фреону повинна бути мінімальною, тобто, при Q 0 = 0,25 · Q км= 0,25 х 320 = 80 кВт.
1) питома холодопродуктивність за температури кипіння t 0 =5 °С:
q 0 = 289 - 131 = 158 кДж/кг;
2) загальна масова витрата фреону в трубопроводах (в нагнітальному патрубку компресора):
G км = Q o , км / q 0 = 320/158 = 2,025 кг / с;
3) масова витрата фреону у трубопроводі А :
G A = 0,25 х 2,025 = 0,506 кг/с.
Визначаємо діаметр трубопроводу А :
1952 року отримав диплом МВТУ ім. Баумана (м. Москва) і було направлено за розподілом на Уральський компресорний завод.
У 1954 році, після повернення до Москви, вступив на роботу в "МРМК холодильного обладнання". Потім трудова діяльність була продовжена у Всесоюзному науково-дослідному холодильному інституті (ВНІХІ) як старший науковий співробітник.
У 1970 році захистив дисертацію та отримав ступінь кандидата технічних наук.
Надалі працював у проектних організаціях за напрямом, пов'язаним з проектуванням холодильних установок та систем кондиціювання повітря, паралельно викладав та займався перекладом технічної літератури з англійської мови.
Набутий досвід був закладений в основу популярного навчального посібника- "Курсове та дипломне проектування холодильних установок та систем кондиціювання повітря", 3-те видання якого вийшло у 1989 році.
На сьогоднішній день Борис Костянтинович продовжує успішно консультувати та виконує роботи з проектування (в середовищі ACAD), холодильних установок та систем кондиціювання повітря, а також надає послуги з перекладу технічної літератури та текстів з англійської мови на тематику: холодильні установки та системи кондиціювання повітря.
Особам та організаціям, зацікавленим у співпраці, особисто, з Явнелем Б.К., просимо надсилати запити на .
Дякую.
Невеликий мануал з прокладання трас фреонопроводу та дренажу. З подробицями та невеликими хитрощами. Всі вони народилися і прийшли з , і я дуже сподіваюся, значно спростять роботи з монтажу систем вентиляції та кондиціювання.
Будь-який монтаж кондиціонера (у нашому випадку найпоширеніший варіант-спліт система) починається з прокладання мідних трубок для циркуляції фреону. Залежно від моделі кондиціонера та його потужності (за параметрами охолодження, КВт), мідні трубки мають різний діаметр. При цьому трубка, призначена для газоподібного фреону, має більший діаметр, а трубка рідинного фреону відповідно менший. Так як ми маємо справу з міддю, завжди треба пам'ятати, що це матеріал дуже ніжний і легко деформується. Тому роботи з прокладання трас необхідно виконувати лише кваліфікованому персоналу та дуже обережно. Справа в тому, що пошкодження мідних труб може спричинити витік фреону і, як наслідок, вихід з ладу всієї системи кондиціювання в цілому. Ускладнюється це тим, що фреон не має яскраво вираженого запаху і зрозуміти, де конкретно відбувається витік, можна тільки за допомогою спеціального приладошукача.
Отже, починаються монтажні роботиз розмотування бухти мідної трубки. Вона мають стандартну довжину-15 метрів .
Важливо. Мідні трубки бувають двох видів: відпалені та ні. Отожженные поставляються в бухтах і легко гнутися, не отожженные поставляються хлистами і мають жорстку структуру.
Якщо нам пощастило, і відстань між внутрішнім та зовнішнім блоком менше 15 метрів, робота полягатиме лише у прокладанні однієї бухти (кожного діаметру). Якщо відстань перевищує цей метраж, то мідні трубки необхідно спаювати між собою.
Після того, як потрібна довжина мідної трубки розмотана з бухти, зайве треба відрізати. Робиться це за допомогою спеціального труборіза, тому що він при відрізанні труби не залишає металевої крихти, яка може потрапити усередину системи. А це неприпустимо. На моїй практиці зустрічалися такі, які перекушували трубки кусачками і навіть відрізали болгаркою! Внаслідок такого монтажу, кондиціонер проживе кілька місяців і компресор зламається «з незрозумілих причин».
Важливо. Після того, як мідна трубка відрізана у відповідний розмір, її необхідно закрити спеціальними пластиковими заглушками або просто заклеїти сантехнічним скотчем.
Настав час для ізолювання мідних трас. Для цього використовується спеціальна ізоляція на основі спіненого каучуку. Вона випускається хлистами по два метри та відрізняється типорозмірами під кожен конкретний діаметр мідної трубки. Під час натягування ізоляції на трубу необхідно уважно стежити, щоб не порвати її. Між собою хлист після щільного примикання один до одного склеюються за допомогою скотчу. Найчастіше використовують сірий сантехнічний скотч. Далі, підготовлена таким чином пара мідних трубок (рідинна і газова), монтується в приміщенні, що обслуговується. Зазвичай, траси проходять у міжстельовому просторі (між бетонним перекриттям та підшивною стелею). Також у складі магістралі фреонопровода проходить кабель міжблочного з'єднання. Він пов'язує в єдине ціле внутрішній та зовнішній блок. При кріпленні трас до бетонного перекриття найбільшого поширення набула перфострічка. Її нарізають невеликими шматками та притягують трубки для надійної фіксації.
Важливо. Не допускається надмірне зусилля при фіксації перфострічкою, оскільки це може призвести до деформації пластичної і м'якої мідної трубки. А також дуже стиснена ізоляція втрачає свої теплоізоляційні властивості і в таких місцях можлива поява конденсату.
У прокладанні мідних трас фреонопроводу найскладнішим місцем є проходження отворів у стінах, особливо у товстих монолітних. У цьому досить примхлива ізоляція зазвичай рветься, але це неприпустимо т.к. місця трубок, де її немає, обмерзають. Щоб уникнути цього, вдаються до свого роду «армування» ізоляції. Для цього по всій довжині трубки (яка буде проходити по отвору), прямо поверх ізоляції проклеюють щільним сантехнічним скотчем, який і бере на себе основний «удар».
Ось, власне, і все. Монтаж мідних трас фреонопроводу завершено. Тепер залишилося лише уважно перевірити цілісність ізоляції та загальний виглядсамих трас.
Методика розрахунку діаметрів холодильних трубопроводівз використанням номограм
1. Вихідні дані, прийняті під час складання номограм.
А. Максимальні втрати у трубопроводах:
На лінії всмоктування при -8°С: 2°К;
На лінії всмоктування при -13 ° С, - 18 ° С, -28 ° С і -38 ° С: 1,5 ° К;
На лінії нагнітання: 1 ° К
На рідинній лінії: 1 ° До.
В. Швидкості:
Максимально допустима швидкість газового потоку - 15 м/с, щоб не перевищити рівень шуму, неприйнятний для довкілля;
Мінімально допустима швидкість газового потоку;
а) у вертикальних трубах з вигинами: мінімальна швидкість газу на вертикальних ділянках вибирається з умови забезпечення повернення олії в компресор і залежить від температури холодоагенту та діаметра трубопроводу;
б) у горизонтальних трубах: не нижче 3,5 м/с, щоб забезпечити нормальне повернення олії;
Максимальна швидкість рідкої фази не більше 1,5 м/с, щоб уникнути руйнування електромагнітних клапанів при гідроударах.
С. Поняття еквівалентної довжини .
Щоб врахувати місцеві опори(Вентили, повороти), вводиться поняття еквівалентної довжини, яка визначається множенням фактичної довжини магістралі на поправочний коефіцієнт. Значення коефіцієнта такі:
Для довжин від 8 до 30 м: 1,75
Для довжин понад 30 м: 1,50.
D. Теоретичні умови роботи :
Температура конденсації: +43 ° С - без переохолодження;
Температура газів, що всмоктуються;
а) для -8°С та -18°С: +18°С
б) для -28°С та -38°С: 0°С
2. Використання номограм для вибору діаметрів труб.
А. Вибрати номограму, що відповідає використовуваному холодоагенту.
В. Магістралі всмоктування.
Вибрати номограму, еталонна температура всмоктування, за якою найбільш близька до заданої температури;
Відкласти по осі ординат - задану холодопродуктивність, по осі абсцис - фактичну виміряну довжину магістралі (поправка на еквівалентну довжину вже врахована під час побудови номограми).
Поблизу знайденої таким чином точки перетину вибрати відповідний найбільш вдалий діаметр. Вирішальним чинником у своїй завжди залишається облік обмежень швидкості потоку:
Знайдена точка має бути зсунута праворуч, якщо ви хочете зменшити втрати тиску, наскільки це можливо;
Якщо знайдена точка знаходиться в зоні прийнятних втрат, вона має бути зсунута вліво (див. приклади).
Щоб зробити перевірку правильності обраного діаметра, потрібно при заданій холодопродуктивності та обраному значенні діаметра визначити по номограм довжину труби, якій відповідають зазначені і заголовку номограми втрати. Тоді реальні втрати можуть бути підраховані за такою формулою:
∆Р(∆ Т) фак = ∆Р(∆ Т)ном х D фак
Dном.
∆Р(∆ Т) фак- відповідно втрати тиску (або температури) фактичні та номінальні, зазначені в заголовку номограми;
D фак- фактично виміряна довжина трубопроводів;
D ном.- Довжина трубопроводу, визначена по номограмі в точці перетину обраного діаметра трубопроводу та ординати заданої холодопродуктивності.
При виборі діаметра труби слід звертати увагу на положення отриманого значення діаметра по відношенню до кривих, що обмежує допустимі величини швидкості потоку в трубі: для горизонтальних трубопроводів - не нижче 3,5 м/с, для вертикальних трубопроводів - не нижче значень, що відповідають кривій "мінімальна швидкість газу у вертикальних трубопроводах для повернення олії”. Для вертикальних трубопроводів обране значення діаметра повинно знаходитися ліворуч від цієї кривої. Одночасно бажано, щоб швидкість газу не перевищувала 15 м/с, якщо для установки має значення шуму в трубах.
Магістралі нагнітання.
Метод вибору діаметра такий самий, як і для магістралей всмоктування, але еталонне значення температури конденсації прийнято рівним +43 °С.
D. Здвоєні трубопроводи.
Призначені для висхідних вертикальних магістралей всмоктування або нагнітання зі змінною витратою (багатокомпресорні агрегати, компресори з регулюванням продуктивності або багатокамерні установки), а також значення діаметрів одиночного трубопроводу понад 2 5/8".
Для визначення діаметрів здвоєних трубопроводів спочатку слід підібрати допустимий діаметр одиночного висхідного трубопроводу для заданої холодопродуктивності аналогічно пункту "А". Потім по таблиці, вказаній зліва нагорі на діаграмі, знайти рекомендовані діаметри пари висхідних трубопроводів, еквівалентних знайденому значенню одиночного трубопроводу. Ця пара підібрана в пропорції близько 1/3 ÷ 2/3 від заданої холодопродуктивності.
Є. Рідинні магістралі.
Втрати тиску у рідинних магістралях визначаються двома факторами:
Динамічні втрати тиску, що залежать від швидкості руху рідини (зазначені у номограмах);
Статичні втрати тиску, обумовлені різницею висот стовпа (розраховуються в залежності від трасування установки, з урахуванням величини статичних втрат на один метр висоти підйому трубопроводу: для рідкого R22 при температурі +43 оС – 0,112 бар або 0,28 оК на 1 м, а з врахуванням переохолодження ≈ 0,12 бар або ≈ 0,3 °К).
Ці трубопроводи повинні бути ретельно розраховані, щоб уникнути втрат тиску, що перевищують допустиме переохолодження. В іншому випадку можливе мимовільне закипання холодоагенту в рідинному трубопроводі (передчасне пароутворення). Якщо контур містить швидкодіючі клапани (наприклад електромагнітні), швидкість рідини в трубопроводах повинна бути не вище 1,5 м/с. Обмежень знизу для швидкості руху рідини в трубах немає (див. приклад 1). Для магістралей, що з'єднують конденсатор з ресивером, ця швидкість повинна бути завжди нижче 0,5 м/с.У будь-якому випадку ресивер повинен перебувати нижче конденсатора. Мінімальна різниця висот становить 0,3 м. Якщо ці умови не будуть виконані, то в конденсаторі буде накопичуватися більша кількість холодоагенту, ніж розраховувалося, тобто його продуктивність буде нижчою, а тиск конденсації вищий за розрахунковий.
3. Практичні приклади.
А. Підбір трубопроводів для нормальної установки (один агрегат, одна холодильна камера).
Вихідні дані: холодоагент R22;
температура випаровування -18 ° С;
відстань компресор/камера 40 м;
відстань компресор/конденсатор 20 м;
споживана холодопродуктивність Вт, при -16 ° С;
номінальна холодопродуктивність, при -18 °С.
По номограмі для R22 при Тисп = -18 "З, визначаємо, що при холодопродуктивності 23000 Вт і втрати 1,5 оК, довжина вертикального трубопроводу діаметром 1 5/8" повинна бути близько 30 м, а довжина горизонтального трубопроводу діаметром 2 1/8 "близько 150 м."
Втрати для трубопроводу завдовжки 40 м можуть бути підраховані за зазначеною вище формулою. Для трубопроводів, що мають горизонтальну та вертикальну ділянки, вибираються різні діаметри ділянок, вважаються втрати на кожній із ділянок, а потім результати складаються. При визначенні діаметра трубопроводів необхідно враховувати значення холодопродуктивності агрегату при рівноважній температурі, а не холодопродуктивність, яка необхідна для забезпечення роботи камери в безперервному режимі.
Можна помітити, що в числі вихідних даних, що приймаються до уваги при виборі діаметра трубопроводів з безлічі допустимих варіантів, залежно від потреб та обмежень установки, пріоритет віддається втрат тиску, швидкості, шуму, вартості експлуатації, обсягу капіталовкладень.
В. Підбір діаметрів трубопроводів для багатокамерних установок із центральним компресорним блоком(ЦКЛ).
Для визначення діаметра загального для всіх камер ділянки трубопроводу в якості довжини, що приймається до уваги, слід брати відстань від ЦКЛ до максимально віддаленої камери;
Для визначення діаметра трубопроводу кожної камери як довжини, прийнятої до уваги, слід брати відстань від цієї камери до ЦКБ.
Схема встановлення
і 1 1/8" при -13 ° С (перше значення - рідинна лінія, друге - магістраль всмоктування).
Камера 2:Вт, 45 м: 1/2" та 1 1/8" при -8 °С.
♦Камера 1+2:Вт, 70 м: 5/8" та 1 5/8" при -18 °С.
Камера 3: 3 000 Вт, 60 м: 3/8" та 3/4" при -8 °С. (-13 ° С)
Камера 4: 6 000 Вт, 50 м: 1/2" та 1 1/8" при -18 °С.
♦Камера 3+4: 9 000 Вт, 60 м: 1/2" та I 3/8" при -18 °С
♦Камера 1+2+3+4:Вт, 70 м: 3/4" та 2 1/8" при -18 °С.
♦Вихідна здвоєна магістраль загального трубопроводу: 1 5/8" = 7/8" + 1 3/8".
Цей підхід враховує одночасно довжину трубопроводів і втрати тиску, зумовлені цією довжиною, зважаючи на те, що камери мають різні температури випаровування, і що ці втрати, принаймні такі ж, як на регуляторі тиску випаровування.