При проектировании холодильных установок бывает необходимость разместить испарительно-компрессорный агрегат на первом этаже или в подвале, а конденсатор воздушного охлаждения - на кровле здания. В таких случаях необходимо уделять особое внимание правильному выбору диаметра и конфигурации нагнетательного трубопровода, обеспечивающих циркуляцию смазочного масла в системе.

Во фреоновых холодильных установках, в отличие от аммиачных установок, смазочное масло растворяется во фреоне, уносится с нагнетаемыми парами из компрессора и может накапливаться в различных местах трубопроводной системы. Чтобы масло, уходящее из компрессора, поднималось по нагнетательному трубопроводу в конденсатор, на горизонтальном участке трубопровода перед переходом к вертикальному участку устанавливают петлю-сифон, в котором скапливается масло. Размер петли в горизонтальном направлении должен быть минимальным. Обычно ее изготовляют из отводов, изогнутых под углом 90°. Пары фреона, проходящие через сифон, "раздробляют" скопившееся там масло и уносят его вверх по трубопроводу.

В холодильных установках с постоянной (нерегулируемой) холодопроизводительностью скорость движения фреона в трубе не меняется. В таких установках, если высота вертикального участка 2,5 м или меньше, сифон можно не устанавливать. При высоте больше 2,5 м предусматривают установку сифона в начале стояка и дополнительные сифоны (маслоподъемные петли) через каждые 5-7 м, а горизонтальный участок трубопровода монтируют с уклоном в сторону вертикального стояка.

Рекомендуемая скорость движения фреона в вертикальных участках нагнетательного трубопровода составляет 8-20 м/с, в горизонтальных - 2-3 м/с. При скорости более 20 м/с в трубах возникает нежелательный шум.

Диаметр нагнетательного трубопровода, определяют по формуле:

где: V= G/ρ - объемный расход фреона, м³/с; ρ, кг/м³ - плотность фреона; G - массовый расход фреона (кг/с) - G_А=Q₀/(i_1''+i₄), величину которого определяют c помощью диаграммы i-lg p для используемого в установке фреона при известных (заданных) холодопроизводительности (Q₀), температуре испарения (t_o) и температуре конденсации (t_k).

Если холодильный компрессор оснащен системой регулирования холодопроизводительности (например, от 100% до 25%), то при ее уменьшении и, следовательно, уменьшении расхода и скорости фреона в восходящем нагнетательном трубопроводе до минимального значения (8 м/с), подъем масла прекратится. Поэтому в холодильных установках с регулируемой производительностью компрессора, восходящий участок трубопровода (стояк) выполняют из двух параллельных ветвей (рис.1).

Рис. 1. Схема холодильной установки

При максимальной производительности установки пары фреона и масло поднимаются по обоим трубопроводам. При минимальной производительности и, следовательно, скорости движения фреона в основной ветви (Б) масло скапливается в сифоне, препятствуя движению фреона по этому трубопроводу. В этом случае подъем фреона и масла будет осуществляться только по трубопроводу А.

Расчет нагнетательного спаренного трубопровода начинают с определения диаметра этого трубопровода. Так как для него известны холодопроизводительность (например, 0,25·Q_км) и требуемая скорость паров фреона (8 м/с), то требуемый диаметр трубопровода определяют по формуле (1), после чего по каталогу медных трубопроводов подбирают трубу, диаметр которой наиболее близок к значению, полученному расчетным путем.

Диаметр трубопровода основной ветви d_Б определяют из условия, что при максимальной производительности установки, когда фреон поднимается по обеим параллельным ветвям, гидравлические потери в ветвях одинаковы:

G_А + G_Б = G_км                                                                 (2)

Δр_А = Δр_Б                                                                          (3)

где: λ - коэффициент гидравлического трения; ζ - коэффициент местных потерь.

Из рис. 1 видно, что длины участков, количество и характер местных сопротивлений в обеих ветвях примерно одинаковы. Поэтому

откуда

Пример решения задачи определения диаметров нагнетательных трубопроводов холодильной машины.

Определить диаметры нагнетательных трубопроводов холодильной машины для охлаждения воды в системе кондиционирования воздуха, с учетом следующих исходных данных:

• холодильная нагрузка.........................................................320 кВт;

• диапазон регулирования производительности.....................100-25 %;

• холодильный агент..............................................................R 410A;

• температура кипения...........................................................t_o = 5 °C;

• температура конденсации....................................................t_k = 45 °C.

Размеры и конфигурация трубопроводов приведены на рис.1.

Схема холодильного цикла в диаграмме i-lg p (для фреона R 410A) представлена на рис. 1.

Параметры фреона R410A в узловых точках цикла приведены в таблице 1.

Рис. 2. Схема холодильного цикла в диаграмме i-lg p (для фреона R404A)

Таблица 1

Параметры фреона R410A в узловых точках холодильного цикла
(таблица к рис. 2)

Точки	Температура, °С	Давление, Бар	Энтальпия, кДж/кг	Плотность, кг/м3
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	-

Решение.

Определение диаметров трубопроводов начинаем с трубопровода А, для которого известно, что скорость фреона в нем должна быть не менее 6 м/с, а расход фреона должен быть минимальным, т.е., при Q₀= 0,25·Qкм = 0,25 х 320 = 80 кВт.

1) удельная холодопроизводительность при температуре кипения t₀=5 °С:

q₀= 289 - 131 = 158 кДж/кг;

2) общий массовый расход фреона в трубопроводах (в нагнетательном патрубке компрессора):

G_км = Q_o,км /q₀ = 320/158 = 2,025 кг/с;

3) массовый расход фреона в трубопроводе А:

G_A = 0,25 х 2,025 = 0,506 кг/с.

Определяем диаметр трубопровода А:

где: ρ₂ - плотность нагнетаемых паров фреона (в точке "2" на рис.2).

По каталогу медных труб выбираем трубу d = 35 х 1,5 (внутренний диаметр 32 мм, площадь сечения 0,0008088 м²).

Определяем диаметр трубопровода Б:

По каталогу медных труб выбираем трубу d = 54 х 2 (внутренний диаметр 50 мм, площадь сечения 0,0019635 м²).

Ответ: d_A = 35 х 1,5 мм; d_Б = 54 х 2 мм.

---

Об авторе ЯВНЕЛЬ БОРИС КОНСТАНТИНОВИЧ Явнель Борис Константинович родился в 1929 году в г. Амвросиевка Донецкой области Украинской ССР. В 1952 году получил диплом МВТУ им. Баумана (г. Москва) и был направлен по распределению на Уральский компрессорный завод. В 1954 году, по возвращении в Москву, поступил на работу в "МРМК холодильного оборудования". Затем трудовая деятельность была продолжена во Всесоюзном научно-исследовательском холодильном институте (ВНИХИ) в качестве старшего научного сотрудника. В 1970 году защитил диссертацию и получил степень кандидата технических наук. В дальнейшем работал в проектных организациях по направлению, связанному с проектированием холодильных установок и систем кондиционирования воздуха, параллельно преподавал и занимался переводом технической литературы с английского языка. Полученный опыт был заложен в основу популярного учебного пособия - "Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха", 3-е издание которого вышло в свет в 1989 году. На сегодняшний день Борис Константинович продолжает успешно консультировать и выполняет работы по проектированию (в среде ACAD), холодильных установок и систем кондиционирования воздуха, а также оказывает услуги по переводу технической литературы и текстов с английского языка по тематике: холодильные установки и системы кондиционирования воздуха. Лицам и организациям, заинтересованным в сотрудничестве, лично, с Явнелем Б.К., просим направлять запросы на e-mail. Спасибо.

---

[ Главная] [ РЕДАКЦИЯ] [ АВТОРАМ] [ ЦЕНЫ] [ ДОГОВОРЫ] [ ССЫЛКИ] [ КОНТАКТЫ] [ README] [ Домой]