Nâng cao hiệu quả làm lạnh
cài đặt do làm lạnh phụ chất làm lạnh
FGOU VPO "Học viện Hạm đội Đánh cá của Bang Baltic",
Nga, ***** @ *** ru
Giảm tiêu thụ năng lượng điện rất là khía cạnh quan trọng cuộc sống gắn với tình hình năng lượng hiện nay trong nước và thế giới. Giảm tiêu thụ năng lượng của các đơn vị lạnh có thể đạt được bằng cách tăng công suất lạnh của các đơn vị lạnh. Sau này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiều loại bộ làm mát con khác nhau. Như vậy, coi như các loại khác nhau bộ làm mát con và được thiết kế hiệu quả nhất.
công suất làm lạnh, làm lạnh phụ, bộ trao đổi nhiệt tái sinh, bộ làm mát phụ, đun sôi từ vỏ đến ống, đun sôi trong ống
Bằng cách làm lạnh phụ chất làm lạnh lỏng trước khi tiết lưu, có thể đạt được sự gia tăng đáng kể trong hiệu suất vận hành. nhà máy điện lạnh. Có thể đạt được khả năng làm lạnh phụ của chất làm lạnh bằng cách lắp đặt bộ làm lạnh phụ. Bộ làm lạnh phụ cho chất làm lạnh lỏng chảy từ bình ngưng ở áp suất ngưng tụ đến van điều khiển được thiết kế để làm mát nó dưới nhiệt độ ngưng tụ. Hiện hữu nhiều cách khác nhau làm lạnh phụ: bằng cách đun sôi chất làm lạnh lỏng ở áp suất trung gian, bằng tác nhân hơi rời khỏi thiết bị bay hơi và bằng nước. Làm lạnh phụ môi chất lạnh lỏng giúp tăng khả năng làm lạnh của tủ lạnh.
Một trong những loại bộ trao đổi nhiệt được thiết kế để làm siêu lạnh chất làm lạnh lỏng là bộ trao đổi nhiệt tái sinh. Trong các thiết bị loại này, quá trình làm lạnh phụ của chất làm lạnh đạt được do tác nhân bay hơi rời khỏi thiết bị bay hơi.
Trong thiết bị trao đổi nhiệt tái sinh, sự trao đổi nhiệt xảy ra giữa chất làm lạnh lỏng đi từ bộ thu đến van điều khiển và tác nhân hơi ra khỏi thiết bị bay hơi. Bộ trao đổi nhiệt tái sinh được sử dụng để thực hiện một hoặc nhiều chức năng sau:
1) tăng hiệu suất nhiệt động của chu trình làm lạnh;
2) làm lạnh phụ của chất làm lạnh lỏng để ngăn chặn sự hóa hơi phía trước van điều khiển;
3) sự bay hơi của một lượng nhỏ chất lỏng mang đi từ thiết bị bay hơi. Đôi khi, khi sử dụng thiết bị bay hơi kiểu ngập nước, một lớp chất lỏng giàu dầu được cố tình chuyển hướng vào đường hút để đảm bảo dầu quay trở lại. Trong những trường hợp này, bộ trao đổi nhiệt tái sinh làm nhiệm vụ làm bay hơi chất làm lạnh lỏng khỏi dung dịch.
Trên hình. 1 cho thấy sơ đồ lắp đặt RT.
Hình 1. Sơ đồ lắp đặt bộ trao đổi nhiệt tái sinh
Quả sung. 1. Sơ đồ lắp đặt bộ trao đổi nhiệt tái sinh
Hình thức đơn giản nhất của bộ trao đổi nhiệt thu được bằng cách tiếp xúc kim loại (hàn, hàn) giữa ống chất lỏng và hơi để cung cấp dòng điện ngược dòng. Cả hai đường ống đều được bao phủ bằng vật liệu cách nhiệt. Để đạt hiệu suất tối đa, đường chất lỏng phải được đặt bên dưới đường hút, vì chất lỏng trong đường hút có thể chảy dọc theo ma trận đáy.
Phổ biến nhất trong ngành công nghiệp trong nước và nước ngoài là các thiết bị trao đổi nhiệt tái sinh dạng vỏ-cuộn và dạng vỏ-ống. Trong nhỏ máy điện lạnhà, do các hãng nước ngoài sản xuất, đôi khi người ta sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng cuộn có thiết kế đơn giản, trong đó ống chất lỏng được quấn vào ống hút. Công ty Dunham-Busk (Mỹ) để cải thiện khả năng truyền nhiệt, cuộn dây lỏng quấn trên đường hút được làm đầy bằng hợp kim nhôm. Đường hút được trang bị các đường gân dọc trơn bên trong, giúp truyền nhiệt tốt thành hơi với lực cản thủy lực tối thiểu. Các bộ trao đổi nhiệt này được thiết kế để lắp đặt với công suất làm mát nhỏ hơn 14 kW.
Để lắp đặt có năng suất vừa và lớn, bộ trao đổi nhiệt tái sinh dạng vỏ và cuộn được sử dụng rộng rãi. Trong các thiết bị loại này, một cuộn dây chất lỏng (hoặc một số cuộn dây song song) quấn quanh bộ dịch chuyển được đặt trong một bình hình trụ. Hơi nước đi trong không gian hình khuyên giữa bộ dịch chuyển và vỏ, đồng thời cung cấp quá trình rửa sạch bằng hơi nước hoàn chỉnh hơn bề mặt của cuộn dây lỏng. Cuộn dây được làm từ trơn, và thường là từ các ống có vây ở bên ngoài.
Khi sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng ống trong ống (thường dành cho thiết bị làm lạnh nhỏ) Đặc biệt chú ý tăng cường truyền nhiệt trong thiết bị. Với mục đích này, các ống có vây được sử dụng hoặc các bộ chèn khác nhau (dây, băng, v.v.) được sử dụng trong vùng hơi hoặc trong vùng hơi và lỏng (Hình 2).
Hình 2. Bộ tái sinh trao đổi nhiệt loại "ống trong ống"
Quả sung. 2. Bộ trao đổi nhiệt tái sinh kiểu "ống trong ống"
Làm lạnh con bằng cách đun sôi chất làm lạnh lỏng ở áp suất trung gian có thể được thực hiện trong các bình trung gian và thiết bị tiết kiệm.
Trong các thiết bị lạnh nén hai cấp nhiệt độ thấp, hoạt động của bình trung gian được lắp đặt giữa các máy nén của giai đoạn thứ nhất và thứ hai quyết định phần lớn đến sự hoàn hảo về nhiệt động học và hiệu quả hoạt động của toàn bộ đơn vị lạnh. Tàu trung gian thực hiện các chức năng sau:
1) “loại bỏ” sự quá nhiệt của hơi sau máy nén giai đoạn đầu, dẫn đến giảm công do giai đoạn áp suất cao tạo ra;
2) làm mát chất làm lạnh lỏng trước khi đi vào van điều khiển đến nhiệt độ gần bằng hoặc bằng nhiệt độ bão hòa ở áp suất trung gian, điều này làm giảm tổn thất trong van điều khiển;
3) tách dầu một phần.
Tùy thuộc vào loại bình trung gian (cuộn hoặc không ống), một sơ đồ điều chỉnh một hoặc hai giai đoạn của chất làm lạnh lỏng được thực hiện. Trong các hệ thống không bơm, các bình trung gian serpentine được ưu tiên hơn, trong đó chất lỏng ở dưới áp suất ngưng tụ, cung cấp chất làm lạnh lỏng cho hệ thống bay hơi của tủ lạnh nhiều tầng.
Sự hiện diện của cuộn dây cũng loại trừ việc bôi dầu bổ sung chất lỏng trong bình trung gian.
Trong hệ thống tuần hoàn bơm, nơi cung cấp chất lỏng cho hệ thống bay hơi bằng áp suất của bơm, có thể sử dụng bình trung gian không ống. Việc sử dụng các bộ tách dầu hiệu quả hiện nay trong các sơ đồ thiết bị lạnh (rửa hoặc xyclon ở phía xả, hydrocyclone trong hệ thống bay hơi) cũng làm cho ứng dụng khả thi tàu trung gian không ống - thiết bị hiệu quả hơn và dễ sử dụng hơn thiết kế.
Làm mát con nước có thể đạt được trong bộ làm mát phụ dòng ngược.
Trên hình. 3 hiển thị bộ làm mát phụ hai đường ống ngược dòng. Nó bao gồm một hoặc hai đoạn được lắp ráp từ các ống đôi được nối nối tiếp với nhau (pipe in pipe). Các ống bên trong được nối bằng các cuộn gang, các ống bên ngoài được hàn. Chất lỏng làm việc chảy trong không gian hình khuyên ngược dòng với nước làm mát di chuyển qua các đường ống bên trong. Ống - thép liền khối. Nhiệt độ đầu ra của chất làm việc từ thiết bị thường cao hơn nhiệt độ của nước làm mát đến từ 2-3 ° C.
ống trong ống "), mỗi ống được cung cấp chất làm lạnh lỏng thông qua bộ phân phối, và chất làm lạnh từ bộ thu tuyến tính đi vào không gian hình khuyên, nhược điểm chính là tuổi thọ hạn chế do bộ phân phối trung gian nhanh hỏng. do đó, chỉ có thể được sử dụng cho các hệ thống làm mát chạy bằng amoniac.
 |
Cơm. 4. Phác thảo một bộ làm mát phụ freon lỏng với sự sôi trong vòng tròn
Quả sung. 4. Bản phác thảo của siêu lạnh với sự sôi của Freon lỏng trong không gian giữa các ống
Thiết bị phù hợp nhất là bộ làm lạnh phụ freon lỏng có nhiệt độ sôi trong vòng tròn. Sơ đồ của một bộ làm mát con như vậy được hiển thị trong hình. 4.
Về mặt cấu tạo, nó là một thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống, trong vòng tròn mà chất làm lạnh sôi, chất làm lạnh từ bộ thu tuyến tính đi vào các đường ống, được làm siêu lạnh và sau đó được đưa đến thiết bị bay hơi. Nhược điểm chính của thiết bị siêu làm lạnh như vậy là tạo bọt freon lỏng do hình thành màng dầu trên bề mặt của nó, dẫn đến cần phải có một thiết bị đặc biệt để loại bỏ dầu.
Do đó, một thiết kế đã được phát triển trong đó đề xuất cung cấp chất làm lạnh lỏng siêu lạnh từ bộ thu tuyến tính vào không gian hình khuyên, và đảm bảo (bằng cách điều tiết sơ bộ) chất làm lạnh sôi trong các đường ống. Được cho giải pháp kỹ thuậtđược giải thích trong Hình. năm.
Cơm. 5. Phác thảo một bộ làm mát phụ freon lỏng có sôi bên trong các đường ống
Quả sung. 5. Bản phác thảo của siêu làm lạnh với sự sôi của Freon lỏng bên trong đường ống
Sơ đồ này của thiết bị giúp đơn giản hóa thiết kế của bộ làm mát con, loại trừ khỏi nó một thiết bị loại bỏ dầu trên bề mặt freon lỏng.
Bộ làm lạnh phụ freon lỏng được đề xuất (bộ tiết kiệm) là một vỏ chứa một gói ống trao đổi nhiệt với các cánh tản nhiệt bên trong, cũng như một đường ống cho đầu vào của chất làm lạnh được làm mát, một đường ống cho đầu ra của chất làm lạnh được làm mát, các đường ống cho đầu vào của chất làm lạnh được điều chỉnh, một đường ống để thoát chất làm lạnh hơi.
Thiết kế được khuyến nghị giúp tránh tạo bọt freon lỏng, tăng độ tin cậy và cung cấp khả năng làm lạnh phụ chuyên sâu hơn cho chất làm lạnh lỏng, do đó, dẫn đến tăng khả năng làm lạnh của bộ phận làm lạnh.
DANH SÁCH CÁC NGUỒN TÀI LIỆU ĐÃ SỬ DỤNG
1. Zelikovsky trên bộ trao đổi nhiệt của máy lạnh nhỏ. - M.: ngành công nghiệp thực phẩm, 19 giây.
2. Sản xuất ion lạnh. - Kaliningrad: Hoàng tử. nhà xuất bản, 19s.
3. Các đơn vị điện lạnh Danilova. - M.: Agropromizdat, 19 tuổi.
NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA CÂY LẠNH DO CÔNG NGHỆ SIÊU MÁT CỦA MÁY LẠNH
N. V. Lubimov, Y. N. Slastichin, N. M. Ivanova
Siêu làm lạnh Freon lỏng phía trước dàn bay hơi cho phép tăng năng suất lạnh của máy móc làm lạnh. Với mục đích này, chúng ta có thể sử dụng bộ trao đổi nhiệt tái sinh và bộ siêu làm mát. Nhưng hiệu quả hơn là bộ làm lạnh siêu tốc với việc đun sôi Freon lỏng bên trong đường ống.
khả năng làm lạnh, siêu lạnh, siêu lạnh
2.1. HOẠT ĐỘNG BINH THƯƠNG
Hãy xem xét sơ đồ trong Hình. 2.1, hiển thị một bình ngưng làm mát bằng không khí hoạt động bình thường trong phần. Giả sử rằng môi chất lạnh R22 đi vào bình ngưng.
Điểm A. Hơi của R22, quá nhiệt đến nhiệt độ khoảng 70 ° C, rời khỏi ống xả của máy nén và đi vào bình ngưng với áp suất khoảng 14 bar.
Dòng A-B. Hơi quá nhiệt giảm ở áp suất không đổi.
Điểm B. Những giọt R22 lỏng đầu tiên xuất hiện. Nhiệt độ là 38 ° C, áp suất vẫn còn khoảng 14 bar.
Dòng B-C. Các phân tử khí tiếp tục ngưng tụ. Chất lỏng xuất hiện ngày càng nhiều, hơi nước còn lại ngày càng ít.
Áp suất và nhiệt độ không đổi (14 bar và 38 ° C) phù hợp với mối quan hệ áp suất-nhiệt độ đối với R22.
Điểm C. Các phân tử khí cuối cùng ngưng tụ ở nhiệt độ 38oC, ngoại trừ chất lỏng trong mạch không còn gì. Nhiệt độ và áp suất không đổi lần lượt ở khoảng 38 ° C và 14 bar.
Dòng C-D. Toàn bộ môi chất lạnh đã ngưng tụ, chất lỏng tiếp tục lạnh đi dưới tác dụng của không khí làm mát dàn ngưng bằng quạt gió.
Điểm D R22 ở đầu ra của bình ngưng chỉ ở pha lỏng. Áp suất vẫn còn khoảng 14 bar, nhưng nhiệt độ chất lỏng đã giảm xuống khoảng 32 ° C.
Đối với hoạt động của chất làm lạnh được pha trộn như hydrochlorofluorocarbon (HCFCs) với nhiệt độ trượt lớn, xem điểm B của phần 58.
Đối với hoạt động của chất làm lạnh như hydrofluorocarbon (HFC), chẳng hạn như R407C và R410A, xem phần 102.
Sự thay đổi trạng thái pha của R22 trong tụ điện có thể được biểu diễn như sau (xem Hình 2.2).
Từ A đến B. Giảm quá nhiệt của hơi R22 từ 70 đến 38 ° C (vùng A-B là vùng giảm quá nhiệt trong bình ngưng).
Tại điểm B xuất hiện những giọt R22 lỏng đầu tiên.
B đến C. Ngưng tụ R22 ở 38 ° C và 14 bar (vùng B-C là vùng ngưng tụ trong bình ngưng).
Tại điểm C, phân tử hơi cuối cùng đã ngưng tụ.
C đến D. Làm lạnh con R22 lỏng từ 38 đến 32 ° C (Vùng C-D là vùng làm lạnh con R22 lỏng trong bình ngưng).
Trong toàn bộ quá trình này, áp suất không đổi, bằng với chỉ số của đồng hồ áp suất HP (trong trường hợp của chúng tôi là 14 bar).
Bây giờ chúng ta hãy xem xét cách hoạt động của không khí làm mát trong trường hợp này (xem Hình 2.3).
Không khí bên ngoài, làm mát bình ngưng và đi vào đầu vào ở nhiệt độ 25 ° C, được làm nóng đến 31 ° C, lấy đi nhiệt do chất làm lạnh sinh ra.
Chúng ta có thể biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của không khí làm mát khi nó đi qua bình ngưng và nhiệt độ của bình ngưng dưới dạng đồ thị (xem Hình 2.4) trong đó:
tae là nhiệt độ không khí tại đầu vào của bình ngưng.
nhiệm vụ- nhiệt độ không khí ở đầu ra của bình ngưng.
tK- nhiệt độ ngưng tụ đọc từ đồng hồ áp suất HP.
A6(đọc: delta theta) chênh lệch nhiệt độ (chênh lệch).
Nói chung, trong các thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí, sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí A0 = (tas - tae) có giá trị từ 5 đến 10 K (trong ví dụ của chúng tôi là 6 K).
Giá trị của sự chênh lệch giữa nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ không khí ở đầu ra của bình ngưng cũng theo thứ tự từ 5 đến 10 K (trong ví dụ của chúng tôi là 7 K).
Do đó, tổng chênh lệch nhiệt độ ( tK - tae) có thể nằm trong khoảng từ 10 đến 20 K (thông thường, giá trị của nó là khoảng 15 K và trong ví dụ của chúng tôi là 13 K).
Khái niệm về chênh lệch nhiệt độ tổng là rất quan trọng, vì đối với một tụ điện nhất định, giá trị này hầu như không đổi.
Sử dụng các giá trị cho trong ví dụ trên, đối với nhiệt độ không khí bên ngoài tại đầu vào bình ngưng là 30 ° C (tức là tae = 30 ° C), nhiệt độ ngưng tụ tk phải là:
tae + Dbfull = 30 + 13 = 43 ° С,
sẽ tương ứng với giá trị đo áp suất HP khoảng 15,5 bar đối với R22; Thanh 10,1 cho R134a và 18,5 thanh cho R404A.
| 2.2. LÀM MÁT TRONG MÁY LẠNH LẠNH TRONG KHÔNG KHÍ |
Một trong những những đặc điểm quan trọng Trong quá trình hoạt động của mạch làm lạnh, không nghi ngờ gì nữa, là mức độ làm lạnh phụ của chất lỏng ở đầu ra của bình ngưng.
Độ lạnh con của chất lỏng là hiệu số giữa nhiệt độ mà chất lỏng ngưng tụ ở một áp suất nhất định và nhiệt độ của chính chất lỏng ở cùng một áp suất.
Chúng ta biết rằng nhiệt độ ngưng tụ của nước ở áp suất khí quyển là 100 ° C. Do đó, khi bạn uống một cốc nước có nhiệt độ 20 ° C, theo quan điểm của vật lý nhiệt, bạn đang uống nước được làm siêu lạnh bằng 80 K!
Trong bình ngưng, làm lạnh con được định nghĩa là sự chênh lệch giữa nhiệt độ ngưng tụ (đọc từ đồng hồ áp suất HP) và nhiệt độ chất lỏng được đo tại đầu ra bình ngưng (hoặc trong bộ thu).
Trong ví dụ được hiển thị trong hình. 2.5, làm lạnh phụ P / O \ u003d 38 - 32 \ u003d 6 K.
Làm lạnh phụ chất làm lạnh thông thường trong bình ngưng làm mát bằng không khí thường nằm trong khoảng từ 4 đến 7 K.
Khi lượng làm lạnh phụ nằm ngoài phạm vi nhiệt độ bình thường, điều này thường cho thấy quá trình làm việc không bình thường.
Do đó, dưới đây chúng tôi phân tích những dịp khác nhau hạ thân nhiệt bất thường.
| 2.3. PHÂN TÍCH CÁC TRƯỜNG HỢP PHÁT HIỆN SIÊU LẠNH. |
Một trong những khó khăn lớn nhất trong công việc của người thợ sửa chữa là anh ta không thể nhìn thấy các quá trình xảy ra bên trong đường ống và trong mạch điện lạnh. Tuy nhiên, việc đo lượng làm lạnh phụ có thể cung cấp một bức tranh tương đối chính xác về hoạt động của chất làm lạnh trong mạch.
Lưu ý rằng hầu hết các nhà thiết kế đặt kích thước bình ngưng làm mát bằng không khí để cung cấp khả năng làm lạnh phụ ở đầu ra của bình ngưng trong khoảng từ 4 đến 7 K. Xem xét điều gì xảy ra trong bình ngưng nếu hệ thống làm lạnh phụ nằm ngoài phạm vi này.
A) Làm lạnh con giảm (thường nhỏ hơn 4 K).
Trên hình. 2.6 cho thấy sự khác biệt về trạng thái của chất làm lạnh bên trong bình ngưng lúc bình thường và hạ thân nhiệt bất thường.
Nhiệt độ điểm tB = tc = tE = 38 ° C = nhiệt độ ngưng tụ tK. Đo nhiệt độ tại điểm D cho giá trị tD = 35 ° C, làm lạnh con 3 K.
Giải trình. Khi mạch làm lạnh hoạt động bình thường, các phân tử hơi cuối cùng ngưng tụ tại điểm C. Hơn nữa, chất lỏng tiếp tục làm mát và đường ống dọc theo toàn bộ chiều dài (vùng CD) được lấp đầy bởi pha lỏng, cho phép đạt được giá trị làm lạnh con bình thường (đối với ví dụ, 6 K).
Trong trường hợp thiếu chất làm lạnh trong bình ngưng, vùng C-D không được lấp đầy hoàn toàn bằng chất lỏng, chỉ có âm mưu nhỏ vùng này, bị chiếm hoàn toàn bởi chất lỏng (vùng E-D), và chiều dài của nó không đủ để cung cấp khả năng làm lạnh con bình thường.
Kết quả là, khi đo độ hạ thân nhiệt tại điểm D, bạn chắc chắn sẽ nhận được giá trị của nó dưới mức bình thường (trong ví dụ trong Hình 2.6 - 3 K).
Và càng ít chất làm lạnh trong quá trình lắp đặt, thì pha lỏng của nó ở đầu ra của bình ngưng càng ít và mức độ làm lạnh phụ của nó sẽ càng ít.
Trong giới hạn, với sự thiếu hụt đáng kể chất làm lạnh trong mạch làm lạnh, ở đầu ra của bình ngưng sẽ có một hỗn hợp hơi - lỏng, nhiệt độ của hỗn hợp này sẽ bằng nhiệt độ ngưng tụ, tức là, làm lạnh con sẽ bằng 0 K (xem Hình 2.7).
Do đó, việc nạp không đủ chất làm lạnh luôn dẫn đến giảm khả năng làm lạnh phụ.
Theo đó, một thợ sửa chữa có năng lực sẽ không liều lĩnh thêm chất làm lạnh vào nơi lắp đặt mà không đảm bảo rằng không có rò rỉ và không đảm bảo rằng hệ thống làm lạnh phụ thấp bất thường!
Lưu ý rằng khi chất làm lạnh được thêm vào mạch, mực chất lỏng ở đáy bình ngưng sẽ tăng lên, gây ra sự gia tăng độ lạnh phụ.
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang xem xét hiện tượng ngược lại, đó là, giảm thân nhiệt quá nhiều.
B) Tăng thân nhiệt (thường hơn 7 K).
Giải trình.Ở trên chúng ta đã thấy rằng việc thiếu môi chất lạnh trong mạch dẫn đến giảm độ lạnh phụ. Mặt khác, một lượng môi chất lạnh quá mức sẽ tích tụ dưới đáy dàn ngưng.
Trong trường hợp này, chiều dài của vùng ngưng tụ, hoàn toàn chứa đầy chất lỏng, tăng lên và có thể chiếm toàn bộ phần E-D. Lượng chất lỏng tiếp xúc với không khí làm mát tăng lên và lượng làm lạnh phụ, do đó, cũng trở nên lớn hơn (trong ví dụ trong Hình 2.8, P / O = 9 K).
Kết luận, chúng tôi chỉ ra rằng các phép đo cường độ làm lạnh phụ là lý tưởng để chẩn đoán quá trình hoạt động của một nhà máy làm lạnh cổ điển.
Suốt trong phân tích chi tiết các lỗi điển hình, chúng ta sẽ xem cách diễn giải chính xác dữ liệu của các phép đo này trong từng trường hợp cụ thể.
Làm lạnh phụ quá thấp (nhỏ hơn 4 K) cho thấy sự thiếu chất làm lạnh trong bình ngưng. Làm lạnh phụ tăng lên (lớn hơn 7 K) cho thấy lượng chất làm lạnh dư thừa trong bình ngưng.
Do trọng lực, chất lỏng tích tụ ở dưới cùng của bình ngưng, do đó hơi vào bình ngưng phải luôn ở trên cùng. Do đó, các phương án 2 và 4 ít nhất là một giải pháp kỳ lạ sẽ không hoạt động.
Sự khác biệt giữa lựa chọn 1 và 3 chủ yếu là ở nhiệt độ của không khí thổi qua vùng siêu làm lạnh. Trong biến thể đầu tiên, không khí cung cấp làm lạnh phụ đi vào vùng làm mát phụ đã được làm nóng, vì nó đã đi qua bình ngưng. Thiết kế của phương án thứ 3 nên được coi là thành công nhất, vì nó thực hiện trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và không khí theo nguyên tắc ngược dòng.
Tùy chọn này có hiệu suất tốt nhất truyền nhiệt và thiết kế nhà máy nói chung.
Hãy suy nghĩ về điều đó nếu bạn vẫn chưa quyết định hướng nào của không khí làm mát (hoặc nước) bạn muốn đi qua bình ngưng.
Cơm. 1.21. Sema dendrite
Do đó, cơ chế kết tinh của kim loại nóng chảy ở tốc độ làm lạnh cao khác về cơ bản ở chỗ đạt được mức độ siêu lạnh cao ở thể tích nóng chảy nhỏ. Hệ quả của điều này là sự phát triển của kết tinh số lượng lớn, trong đó kim loại nguyên chất có thể đồng nhất. Các trung tâm kết tinh lớn hơn kích thước tới hạn có khả năng tăng trưởng hơn nữa.
Đối với kim loại và hợp kim, hình thức tăng trưởng điển hình nhất là hình đuôi gai, được mô tả lần đầu tiên vào đầu năm 1868 bởi D.K. Chernov. Trên hình. 1.21 cho thấy bản phác thảo của D.K. Chernov, giải thích cấu trúc của dendrite. Thông thường, một dendrite bao gồm một thân (trục bậc nhất), từ đó các nhánh mở rộng - các trục của bậc thứ hai và các trục tiếp theo. Sự phát triển của đuôi gai tiến hành theo những hướng tinh thể học nhất định với các nhánh ở những khoảng thời gian đều đặn. Trong các cấu trúc có mạng lưới của các hình khối hướng tâm về mặt và thân, sự phát triển của đuôi gai diễn ra theo ba hướng vuông góc với nhau. Thực nghiệm đã chứng minh rằng sự phát triển của đuôi gai chỉ được quan sát thấy trong quá trình nóng chảy siêu lạnh. Tốc độ tăng trưởng được xác định bởi mức độ siêu lạnh. Vấn đề về mặt lý thuyết xác định tốc độ tăng trưởng như một hàm của mức độ siêu lạnh vẫn chưa được quyết định sáng suốt. Dựa trên dữ liệu thực nghiệm, người ta tin rằng sự phụ thuộc này có thể được coi gần đúng ở dạng V ~ (D Т) 2.
Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng ở một mức độ siêu lạnh quan trọng nhất định, số lượng các trung tâm kết tinh có khả năng phát triển thêm giống như tuyết lở được quan sát thấy. Sự tạo mầm của ngày càng nhiều tinh thể mới có thể làm gián đoạn sự phát triển của tua gai.
Cơm. 1,22. Chuyển đổi cấu trúc
Theo dữ liệu nước ngoài mới nhất, với sự gia tăng mức độ siêu lạnh và gradient nhiệt độ phía trước mặt trước kết tinh, sự chuyển đổi cấu trúc của một hợp kim đông đặc nhanh chóng được quan sát thấy từ đuôi gai sang đều, vi tinh thể, tinh thể nano, và sau đó là trạng thái vô định hình (Hình 1.22).
1.11.5. Amorphi hóa nóng chảy
Trên hình. 1.23 minh họa một biểu đồ TTT lý tưởng hóa (Thời gian-Nhiệt độ-Giao dịch), giải thích các tính năng đông đặc của kim loại hợp kim nóng chảy tùy thuộc vào tốc độ làm mát.
Cơm. 1,23. Sơ đồ TTT: 1 - tốc độ làm mát vừa phải:
2 - tốc độ làm mát rất cao;
3 - tốc độ làm mát trung gian
Nhiệt độ được vẽ trên trục tung, thời gian được vẽ trên trục hoành. Trên một nhiệt độ nóng chảy nhất định - T P pha lỏng (nóng chảy) ổn định. Dưới nhiệt độ này, chất lỏng siêu đông đặc và trở nên không ổn định, vì nó có thể xảy ra cho sự hình thành và phát triển của các trung tâm kết tinh. Tuy nhiên, khi làm lạnh đột ngột, chuyển động của các nguyên tử trong chất lỏng siêu lạnh mạnh có thể dừng lại, và ở nhiệt độ dưới T3, pha rắn vô định hình sẽ hình thành. Đối với nhiều hợp kim, nhiệt độ bắt đầu của quá trình amorphi hóa - ТЗ nằm trong khoảng từ 400 đến 500 ºC. Hầu hết các thỏi và vật đúc thông thường được làm nguội từ từ theo đường cong 1 trong Hình. 1,23. Trong quá trình làm nguội, các trung tâm kết tinh xuất hiện và lớn lên, tạo thành cấu trúc tinh thể của hợp kim ở trạng thái rắn. Ở tốc độ làm lạnh rất cao (đường cong 2), một pha rắn vô định hình được hình thành. Mối quan tâm cũng là tốc độ làm mát trung gian (đường cong 3). Đối với trường hợp này, có thể có một biến thể hỗn hợp của quá trình đông đặc với sự hiện diện của cả cấu trúc tinh thể và vô định hình. Tùy chọn này xảy ra khi quá trình kết tinh đã bắt đầu không có thời gian để hoàn thành trong thời gian làm nguội đến nhiệt độ ТЗ. lựa chọn hỗn hợp sự đông đặc với sự hình thành của các hạt nhỏ vô định hình được giải thích bằng một sơ đồ đơn giản được trình bày trong Hình. 1,24.
Cơm. 1,24. Sơ đồ hình thành các hạt nhỏ vô định hình
Ở bên trái của hình này, một giọt nóng chảy lớn được hiển thị, chứa 7 trung tâm kết tinh trong thể tích, có khả năng phát triển tiếp theo. Ở giữa, giọt giống nhau được chia thành 4 phần, trong đó một phần không chứa các tâm kết tinh. Hạt này sẽ đông đặc vô định hình. Ở bên phải trong hình, hạt ban đầu được chia thành 16 phần, 9 phần trong số đó sẽ trở thành vô định hình. Trên hình. 1,25. sự phụ thuộc thực của số lượng các hạt vô định hình của hợp kim niken cao cấp vào kích thước hạt và cường độ làm nguội trong môi trường khí (argon, heli) được trình bày.
Cơm. 1,25. Sự phụ thuộc của số lượng các hạt hợp kim niken vô định hình vào
kích thước hạt và cường độ làm lạnh trong môi trường khí
Quá trình chuyển từ kim loại nóng chảy sang trạng thái vô định hình, hay còn được gọi là trạng thái thủy tinh là một quá trình phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Về nguyên tắc, tất cả các chất đều có thể thu được ở trạng thái vô định hình, nhưng kim loại nguyên chất đòi hỏi tốc độ làm lạnh cao như vậy mà hiện đại chưa thể cung cấp phương tiện kỹ thuật. Đồng thời, hợp kim hóa cao, bao gồm hợp kim eutectic của kim loại với kim loại (B, C, Si, P) đông đặc ở trạng thái vô định hình ở tốc độ nguội thấp hơn. Trong bảng. 1.9 cho thấy tốc độ làm nguội tới hạn trong quá trình amorphi hóa của niken nóng chảy và một số hợp kim.
Bảng 1.9
Một trong những khó khăn lớn nhất trong công việc của người thợ sửa chữa là anh ta không thể nhìn thấy các quá trình xảy ra bên trong đường ống và trong mạch điện lạnh. Tuy nhiên, việc đo lượng làm lạnh phụ có thể cung cấp một bức tranh tương đối chính xác về hoạt động của chất làm lạnh trong mạch.
Lưu ý rằng hầu hết các nhà thiết kế đặt kích thước bình ngưng làm mát bằng không khí để cung cấp khả năng làm lạnh phụ ở đầu ra của bình ngưng trong khoảng từ 4 đến 7 K. Xem xét điều gì xảy ra trong bình ngưng nếu hệ thống làm lạnh phụ nằm ngoài phạm vi này.
A) Làm lạnh con giảm (thường nhỏ hơn 4 K).
Cơm. 2,6
Trên hình. 2.6 cho thấy sự khác biệt về trạng thái của chất làm lạnh bên trong bình ngưng trong quá trình làm lạnh con bình thường và bất thường. Nhiệt độ tại các điểm tw = tc = te = 38 ° С = nhiệt độ ngưng tụ tk. Đo nhiệt độ tại điểm D cho giá trị td = 35 ° C, làm lạnh con 3 K.
Giải trình. Khi mạch làm lạnh hoạt động bình thường, các phân tử hơi cuối cùng ngưng tụ tại điểm C. Hơn nữa, chất lỏng tiếp tục làm mát và đường ống dọc theo toàn bộ chiều dài (vùng CD) được lấp đầy bởi pha lỏng, cho phép đạt được giá trị làm lạnh con bình thường (đối với ví dụ, 6 K).
Trong trường hợp thiếu chất làm lạnh trong bình ngưng, vùng C-D không được lấp đầy hoàn toàn bằng chất lỏng, chỉ có một phần nhỏ của vùng này bị chiếm hoàn toàn bởi chất lỏng (vùng E-D) và chiều dài của nó không đủ để đảm bảo làm lạnh con bình thường.
Kết quả là, khi đo độ hạ thân nhiệt tại điểm D, bạn chắc chắn sẽ nhận được giá trị của nó dưới mức bình thường (trong ví dụ trong Hình 2.6 - 3 K).
Và càng ít chất làm lạnh trong quá trình lắp đặt, thì pha lỏng của nó ở đầu ra của bình ngưng càng ít và mức độ làm lạnh phụ của nó sẽ càng ít.
Trong giới hạn, với sự thiếu hụt đáng kể chất làm lạnh trong mạch làm lạnh, tại cửa ra bình ngưng sẽ có một hỗn hợp hơi-lỏng, nhiệt độ của hỗn hợp này sẽ bằng nhiệt độ ngưng tụ, tức là, làm lạnh con sẽ là 0 K (xem Hình 2.7).
Cơm. 2,7
tv = td = tk = 38 ° С. Giá trị làm lạnh con P / O = 38-38 = 0 K.
Do đó, việc nạp không đủ chất làm lạnh luôn dẫn đến giảm khả năng làm lạnh phụ.
Theo đó, một thợ sửa chữa có năng lực sẽ không liều lĩnh thêm chất làm lạnh vào nơi lắp đặt mà không đảm bảo rằng không có rò rỉ và không đảm bảo rằng hệ thống làm lạnh phụ thấp bất thường!
Lưu ý rằng khi chất làm lạnh được thêm vào mạch, mực chất lỏng ở đáy bình ngưng sẽ tăng lên, gây ra sự gia tăng độ lạnh phụ.
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang xem xét hiện tượng ngược lại, đó là, giảm thân nhiệt quá nhiều.
B) Tăng thân nhiệt (thường hơn 7 K).
Cơm. 2,8
tv = te = tk = 38 ° С. Do đó, td \ u003d 29 ° C, làm lạnh phụ P / O \ u003d 38-29 \ u003d 9 K.
Giải trình. Ở trên chúng ta đã thấy rằng việc thiếu môi chất lạnh trong mạch dẫn đến giảm độ lạnh phụ. Mặt khác, một lượng môi chất lạnh quá mức sẽ tích tụ dưới đáy dàn ngưng.
Trong trường hợp này, chiều dài của vùng ngưng tụ, hoàn toàn chứa đầy chất lỏng, tăng lên và có thể chiếm toàn bộ phần E-D. Lượng chất lỏng tiếp xúc với không khí làm mát tăng lên và lượng làm lạnh phụ, do đó, cũng trở nên lớn hơn (trong ví dụ trong Hình 2.8, P / O = 9 K).
Kết luận, chúng tôi chỉ ra rằng các phép đo cường độ làm lạnh phụ là lý tưởng để chẩn đoán quá trình hoạt động của một nhà máy làm lạnh cổ điển.
Trong quá trình phân tích chi tiết các lỗi điển hình, chúng ta sẽ xem cách diễn giải chính xác dữ liệu của các phép đo này trong từng trường hợp cụ thể.
Làm lạnh phụ quá thấp (nhỏ hơn 4 K) cho thấy sự thiếu chất làm lạnh trong bình ngưng. Làm lạnh phụ tăng lên (lớn hơn 7 K) cho thấy lượng chất làm lạnh dư thừa trong bình ngưng.
2.4. TẬP THỂ DỤC
Chọn từ 4 thiết kế bình ngưng làm mát bằng không khí được hiển thị trong hình. 2.9 tùy chọn nào bạn cho là tốt nhất. Giải thích vì sao?
Cơm. 2,9
Do trọng lực, chất lỏng tích tụ ở dưới cùng của bình ngưng, do đó hơi vào bình ngưng phải luôn ở trên cùng. Do đó, các phương án 2 và 4 ít nhất là một giải pháp kỳ lạ sẽ không hoạt động.
Sự khác biệt giữa lựa chọn 1 và 3 chủ yếu là ở nhiệt độ của không khí thổi qua vùng siêu làm lạnh. Trong biến thể đầu tiên, không khí cung cấp làm lạnh phụ đi vào vùng làm mát phụ đã được làm nóng, vì nó đã đi qua bình ngưng. Thiết kế của phương án thứ 3 nên được coi là thành công nhất, vì nó thực hiện trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và không khí theo nguyên tắc ngược dòng. Phương án này có các đặc điểm truyền nhiệt tốt nhất và thiết kế tổng thể của nhà máy.
Hãy suy nghĩ về điều đó nếu bạn vẫn chưa quyết định hướng nào của không khí làm mát (hoặc nước) bạn muốn đi qua bình ngưng.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến trạng thái của chất làm lạnh
- Làm lạnh con trong bình ngưng làm mát bằng không khí
- Phân tích các trường hợp hạ thân nhiệt bất thường
Làm lạnh con ngưng tụ được hiểu là sự giảm nhiệt độ của nước ngưng so với nhiệt độ của hơi bão hòa đi vào bình ngưng. Ở trên đã lưu ý rằng lượng ngưng tụ siêu lạnh được xác định bởi sự chênh lệch nhiệt độ t n -t đến .
Sự làm lạnh con của bình ngưng dẫn đến hiệu quả của việc lắp đặt giảm đáng kể, vì khi làm lạnh con của bình ngưng, lượng nhiệt truyền trong bình ngưng sang nước làm mát sẽ tăng lên. Sự gia tăng làm lạnh phụ của ngưng tụ thêm 1 ° C gây ra tiêu thụ nhiên liệu quá mức trong các nhà máy không có hệ thống sưởi tái sinh nước cấp tăng 0,5%. Với việc đốt nóng tái sinh nước cấp, lượng tiêu thụ nhiên liệu dư thừa trong nhà máy sẽ ít hơn phần nào. TRONG cài đặt hiện đại với sự có mặt của thiết bị ngưng tụ tái sinh, làm lạnh phụ của ngưng tụ trong điều kiện hoạt động bình thường Đơn vị ngưng tụ không vượt quá 0,5-1 ° C. Sự làm lạnh phụ của Condensate được gây ra bởi những nguyên nhân sau:
a) vi phạm mật độ không khí của hệ thống chân không và tăng sức hút không khí;
b) trình độ cao nước ngưng trong bình ngưng;
c) dòng nước làm mát quá mức qua bình ngưng;
d) sai sót thiết kế của tụ điện.
Tăng hàm lượng không khí trong phòng xông hơi ướt
hỗn hợp dẫn đến sự gia tăng áp suất riêng phần của không khí và do đó, làm giảm áp suất riêng phần của hơi nước liên quan đến áp lực đầy đủ hỗn hợp. Kết quả là nhiệt độ của hơi nước bão hòa, và do đó là nhiệt độ của chất ngưng tụ, sẽ thấp hơn so với trước khi hàm lượng không khí tăng lên. Như vậy, một trong những biện pháp quan trọng nhằm mục đích giảm bớt sự làm lạnh con của nước ngưng là đảm bảo mật độ không khí tốt trong hệ thống chân không của nhà máy tua bin.
Với sự gia tăng đáng kể mức độ ngưng tụ trong bình ngưng, hiện tượng có thể xảy ra là các hàng dưới của ống làm mát sẽ bị rửa sạch bởi nước ngưng, kết quả là nước ngưng sẽ được làm siêu lạnh. Do đó, phải đảm bảo rằng mức nước ngưng luôn ở dưới hàng ống giải nhiệt phía dưới. Phương thuốc tốt nhất ngăn chặn sự gia tăng không thể chấp nhận được của mức độ ngưng tụ là một thiết bị để tự động điều chỉnh nó trong bình ngưng.
Dòng nước quá mức qua bình ngưng, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp, sẽ dẫn đến tăng chân không trong bình ngưng do giảm áp suất riêng phần của hơi nước. Do đó, lưu lượng nước làm mát qua dàn ngưng phải được điều chỉnh phụ thuộc vào tải trọng hơi trên dàn ngưng và vào nhiệt độ của nước làm mát. Với việc điều chỉnh phù hợp lưu lượng nước làm mát trong bình ngưng, chân không kinh tế sẽ được duy trì và quá trình làm lạnh phụ của nước ngưng sẽ không vượt quá giá trị tối thiểuđối với tụ điện này.
Sự làm lạnh con của bình ngưng có thể xảy ra do sai sót thiết kế trong bình ngưng. Trong một số thiết kế của thiết bị ngưng tụ, do sự bố trí gần nhau của các ống làm mát và sự phân hủy không thành công của chúng dọc theo các tấm ống, một lực cản hơi lớn được tạo ra, trong một số trường hợp, đạt tới 15-18 mm Hg. Nghệ thuật. Sức cản hơi lớn của bình ngưng dẫn đến áp suất trên mức nước ngưng giảm đáng kể. Sự giảm áp suất của hỗn hợp trên mức ngưng tụ xảy ra do sự giảm áp suất riêng phần của hơi nước. Do đó, nhiệt độ của thiết bị ngưng tụ thu được thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ của hơi bão hòa đi vào thiết bị ngưng tụ. Trong những trường hợp như vậy, để giảm bớt sự làm lạnh phụ của nước ngưng, cần phải thay đổi cấu trúc, cụ thể là loại bỏ một số ống làm mát để bố trí các hành lang trong bó ống và giảm sức cản hơi của bình ngưng.
Cần lưu ý rằng việc loại bỏ một phần của các ống làm mát và do đó làm giảm bề mặt làm mát của bình ngưng dẫn đến tăng tải cụ thể của bình ngưng. Tuy nhiên, việc tăng tải lượng hơi cụ thể thường khá được chấp nhận, vì các thiết kế cũ hơn của bình ngưng có tải lượng hơi cụ thể tương đối thấp.
Chúng tôi đã xem xét các vấn đề chính về hoạt động của thiết bị của bộ ngưng tụ tuabin hơi nước. Như đã đề cập ở trên, cần chú ý chính trong việc vận hành thiết bị ngưng tụ là duy trì chân không kinh tế trong bình ngưng và đảm bảo ngưng tụ tối thiểu. Hai thông số này ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của nhà máy tua bin. Để đạt được điều này, mật độ không khí tốt phải được duy trì. Hệ thống chân không lắp đặt tuabin, đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị loại bỏ không khí, máy bơm tuần hoàn và nước ngưng, giữ cho các ống bình ngưng sạch sẽ, theo dõi mật độ nước của bình ngưng, ngăn chặn sự gia tăng hút nước thô, đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị làm mát. Các thiết bị điều khiển và đo lường, bộ điều chỉnh tự động, các thiết bị điều khiển và báo hiệu có sẵn tại nhà máy cho phép nhân viên bảo trì theo dõi trạng thái của thiết bị và chế độ vận hành của nhà máy và duy trì các chế độ vận hành đó để đảm bảo vận hành nhà máy có độ kinh tế cao và đáng tin cậy.
Đang tải...