Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Воздухоохладители

Воздухоохладители

Страница 9 из 11

Воздухоохладители служат для понижения температуры воздуха, подаваемого на охлаждаемый объект. По конструкции они бывают сухие, мокрые и смешанного типа с орошением трубчатых змеевиков рассолом.

Размещают воздухоохладители в охлаждаемом помещении или вне его (во втором случае кожух покрывают теплоизоляцией). Различают воздухоохладители постаментные (напольные), устанавливаемые на полу камер или антресолей, и навесные, которые подвешиваются к потолку. Воздух продувается через воздухоохладитель осевым или центробежным вентилятором обычно поперек труб. Если вентилятор должен обеспечить циркуляцию воздуха только через воздухоохладитель, используют осевые вентиляторы, создающие небольшой напор. При наличии воздуховодов и фильтров применяют центробежные вентиляторы. Скопившийся на поверхностях труб воздухоохладителя иней оттаивают горячими парами хладагента или с помощью электронагревателей.

Воздухоохладитель (1) (рис. 1, а) представляет собой аппарат, состоящий из специальной камеры с батареей, в которой кипит хладагент или прокачивается холодный рассол. Воздух всасывается из помещения через канал (5), прогоняется вентиляторами через воздухоохладитель, охлаждается и снова по каналам (2) поступает в помещение.

Если воздухоохладитель расположен в верхних этажах или на чердаке помещения, то холодный воздух проходит в стенах (4), а теплый по каналам, расположенным в потолке охлаждаемой камеры, поступает обратно в воздухоохладитель, как показано на (рис. 1, б).

Схемы воздушного охлаждения и движения воздуха в охлаждаемой камере

Рис. 1 – Схемы воздушного охлаждения и движения воздуха в охлаждаемой камере

Сухие воздухоохладители, как правило, имеют трубы с плоскими или навитыми ребрами (коэффициент ребристости 10–15).

Воздухоохладители с ребристыми трубами обладают высоким удельным теплосъемом с единицы длины, малой массой, достаточной компактностью и невысокой стоимостью. Воздухоохладители с гладкими трубами в основном применяют в помещениях с большим выделением влаги из воздуха.

Ребристый воздухоохладитель непосредственного охлаждения состоит из охлаждающих секций и вентилятора. Фреоновые ребристые воздухоохладители изготовляют из медных или алюминиевых труб диаметром 10–18 мм, а аммиачные и рассольные воздухоохладители из стальных труб. Иногда аммиачные воздухоохладители делают из алюминиевых ребристых труб. Размеры пластинок (ребер) 596×160×0,5 мм.

Воздухоохладитель с ребристыми трубами собран из одинаковых секций, в которые хладагент поступает параллельным потоком. Равномерное распределение хладагента обеспечивается специальным распределителем («пауком»). Распределитель состоит из сопла, по которому жидкий хладагент поступает в распределительную камеру, где давление несколько меньше, чем в жидкостной линии, вследствие небольшого дросселирования в сопле. Из этой камеры хладагент распределяется по трубопроводам, а затем направляется в каждую секцию. Если трубопроводы от распределителя к секциям одинакового диаметра и длины, в каждой трубе будет происходить одинаковое падение давления и подача хладагента в каждую секцию будет также равной.

В изотермических вагонах с машинным охлаждением и в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха применяют сухие воздухоохладители. Такой воздухоохладитель представляет собой кожух (1) (рис. 2), в котором смонтированы восемь секций (батарей) (2), непосредственно охлаждаемых с помощью вентилятора предварительно очищенным в фильтре воздухом. Жидкий фреон поступает в каждую батарею по жидкостной трубе, а отсасывается по газовой.

Воздухоохладитель 5-вагонной секции постройки завода ГДР

Рис. 2 – Воздухоохладитель 5-вагонной секции постройки завода ГДР

Трубы объединены коллектором (5). Общая поверхность теплопередачи составляет 148 м2. Батарея представляет собой змеевик длиной 2070 мм из медной трубы диаметром 15 мм с толщиной стенки 1 мм. На каждую трубу насажено 95 медных ребер.

Два вентилятора воздухоохладителя расположены со стороны грузового помещения вагона, а их электродвигатели мощностью по 1,1 кВт – в машинном отделении. Каждый вентилятор при 2800 об/мин обеспечивает производительность 5500 м3/ч.

Воздухоохладитель 5-вагонной рефрижераторной секции БМЗ состоит из горизонтально расположенных медных труб с латунными ребрами, укрепленными за счет протяжки через трубы шарика диаметром 13,6 мм. Трубы объединены в змеевики калачами, припаянными латунью. Шаг латунных ребер неодинаковый: на 1/3 длины верхней секции он составляет 6 мм, затем увеличивается до 12 мм. В нижней секции на 2/3 длины от верха шаг ребер равен 12 мм, а ниже – 24 мм. 28 змеевиков составляют 14 секций, расположенных в два вертикальных ряда, по семь секций в ряду. Наружная поверхность секции лудится.

Фреон поступает в змеевики через два распределителя жидкости (4) (рис. 3). Пары отсасываются через два газовых коллектора (2) и (3). Распределитель жидкости состоит из корпуса, крышки и подводящей трубы с фланцами. Крышка прикреплена к корпусу болтами через паронитовую прокладку. По периметру в крышке имеются отверстия, в которые запаяны 14 медных труб для подвода фреона в змеевики. Распределитель жидкости и коллекторы присоединены к змеевикам так, что весь воздухоохладитель разделен на две секции, параллельно работающие для каждой холодильной машины. Теплопередающая поверхность воздухоохладителя составляет 175 м2.

Воздухоохладитель 5-вагонной секции БМЗ

Рис. 3 – Воздухоохладитель 5-вагонной секции БМЗ: 1 и 7 – стойки; 2 и 3 – коллекторы; 4 – распределитель жидкого фреона; 5 – фланец; 6 – крюк; 8 – верхняя секция; 9, 10, 12 – кронштейны; 11 – нижняя секция

Испаритель-воздухоохладитель автономного рефрижераторного вагона (рис. 4) состоит из четырех секций (4) с общей теплопередающей поверхностью 64 м2. В каждой секции имеется два ряда оребренных труб (5), по десять в ряду. Жидкий хладагент от распределителя (3) по восьми трубам (2) поступает в каждый ряд труб. Полученные при кипении пары направляются в газовый коллектор (1), откуда отсасываются компрессором. Масса воздухоохладителя около 60 кг.

Перед испарителем установлены три нагревательных элемента общей мощностью 6 кВт, которые предназначены для отопления грузового помещения вагона.

Воздухоохладитель автономного рефрижераторного вагона 5-вагонной секции ГДР

Рис. 4 – Воздухоохладитель автономного рефрижераторного вагона 5-вагонной секции постройки завода ГДР

Мокрый воздухоохладитель (рис. 5) представляет собой клепаный или сварной бак с толщиной стенок 5–6 мм. На расстоянии 700–800 мм от дна уложена сетка или решетка, на которую слоем толщиной 250–400 мм насыпаны фарфоровые или фаянсовые кольца (3) диаметром и высотой по 25 мм с толщиной стенки 2,5 мм. Над кольцами расположены распределительные желоба (2) для рассола. Воздух подается снизу и проходит через кольца вверх. Навстречу воздуху из желобов льется холодный рассол, орошающий кольца. Воздух охлаждается, соприкасаясь с поверхностью холодных колец. Частицы рассола могут уноситься из воздухоохладителя продуваемым воздухом, поэтому над желобами поставлена еще одна решетка (сетка), на которой насыпан слой 100–150 мм неорошаемых колец (1). Воздухоохладитель покрыт теплоизоляцией (4). Мокрый воздухоохладитель дает значительную экономию металла при изготовлении.

Схема мокрого воздухоохладителя

Рис. 5 – Схема мокрого воздухоохладителя

Форсуночный воздухоохладитель располагается над испарителем в общем кожухе. Холодный теплоноситель (рассол или вода) забирается насосом из испарителя, подается в форсунки и разбрызгивается в потоке охлаждаемого воздуха, после чего снова сливается в испаритель. Воздухоохладитель имеет устройства для задержки взвешенных в воздухе капель теплоносителя на выходе из форсуночной камеры. Скорость воздуха в форсуночной камере не превышает 2,5 м/с.

Кроме описанных, существуют воздухоохладители смешанного типа, в которых воздух охлаждается при непосредственном контакте с разбрызгиваемым теплоносителем и соприкосновении с охлаждающей поверхностью.

Расчет воздухоохладителей

Расчет воздухоохладителей сводится к определению температурно-влажностного режима работы по диаграмме i – d, а затем к подбору поверхности воздухоохладителя и количества циркулирующего через него воздуха. Кроме того, определяют количество (кг/ч) циркулирующего хладагента или рассола.

Теплопередающую поверхность (м2) сухого воздухоохладителя рассчитывают по формуле

210214_f8

где Q0 – рабочая холодопроизводительность воздухоохладителя (определяется тепловым расчетом), Вт;

tв – средняя разность температур циркулирующего воздуха и хладагента, рассола или воды, °С;

Кв – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, Вт/(м2·К).

Коэффициент теплопередачи воздухоохладителя зависит от конструкции аппарата, скорости движения воздуха и направления воздушного потока по отношению к охлаждаемой поверхности. Кроме того, большое значение имеют температурно-влажностные условия работы воздухоохладителя, степень загрязненности поверхности теплопередачи и толщина слоя инея.

В таблице 30 приведены значения коэффициента теплопередачи для воздухоохладителей из ребристых труб, отнесенные к наружной поверхности.

При рассольном охлаждении значения коэффициентов берут в размере 90% указанных.

Для воздухоохладителей, скомпонованных из листовых алюминиевых испарителей, при продольном продувании воздуха со скоростью 3–5 м/с и температуре кипения t0 = -30° С коэффициент Кв = 14 Вт (м2·К).

Вентилятор подбирают по объему циркулирующего воздуха (м3/ч):

210214_f9

где i1 и i2 – энтальпия входящего и выходящего воздуха, кДж/кг;

ρ – плотность воздуха при средней температуре воздухоохладителя, кг/м3.

Энтальпии определяют по диаграмме i – d для влажного воздуха, причем должны быть известны параметры воздуха в начале процесса охлаждения и направление процесса, а также один из параметров в конце охлаждения (t2 или φ2).

Плотность воздуха также устанавливают по i-d диаграмме или психрометрической таблице соответственно его температуре на выходе из воздухоохладителя.

Пример расчета воздухоохладителя. Определить теплопередающую поверхность сухого фреонового воздухоохладителя из оребренных труб и производительность вентилятора при следующих условиях: холодопроизводительность воздухоохладителя Q0B = 13900 Вт = 12000 ккал/ч, температура воздуха охлаждаемого помещения t = 0° С, относительная влажность φ1 = 80%, скорость движения воздуха υ = 5 м/с.

Принимаем: температуру воздуха, поступающего в воздухоохладитель, t1 = + 2° С, φ1 = 80%, для воздуха при выходе из воздухоохладителя t2 = -2° С; температуру кипения хладона-12 t0 = -10° С, то есть на 10° С ниже температуры охлаждаемого воздуха.

На i-d диаграмме строим процесс охлаждения воздуха. По данным t1 = + 2° С и φ1 = 0,8 находим точку и определяем ее параметры, которые характеризуют состояние воздуха, поступающего в воздухоохладитель (i1 = 2,6 ккал/кг = 10,8 кДж/кг). Принимаем температуру воздуха у охлаждающей поверхности труб на 0,5° С выше температуры кипения хладона-12 t3 = -9,5° С и определим параметры при φ3 = 100%, которые характеризуют состояние воздуха на выходе из воздухоохладителя: i2 = 1,2 ккал/кг = 5,03 кДж/кг и ρ = 1,3 кг/м3.

Коэффициент теплопередачи для ребристого фреонового воздухоохладителя при скорости воздуха 5 м/с принимаем К = 23,3 Вт/(м2·К).

Поверхность воздухоохладителя определяем по формуле:

210214_f10

Производительность вентилятора рассчитываем по формуле:

210214_f11

Расчет воздуховодов заключается в определении их поперечных сечений. Зная количество воздуха Vв, проходящего по участку в течение часа, и задаваясь скоростью его движения υ = 2÷8 м/с (меньшие скорости берут для наиболее удаленных от вентилятора участков, постепенно повышая их при приближении к нему), определяют сечения воздуховодов по формуле (м2):

210214_f12

Для прямоугольных воздуховодов, задаваясь величиной одной из сторон, получают значение другой, а для круглых определяют диаметр d (м) по формуле

210214_f13


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика