Проектирование цикла холодильной машины (стр. 2 из 5)
увеличением объема цилиндров компрессора для компенсации падения холодопроизводительности;
повышением эффективности работы установки с целью восстановления начальной холодопроизводительности или максимального к ней приближения.
Однако может случиться так, что холодопроизводительность системы при работе на новом хладагенте будет выше холодопроизводительности на старом. В этом случае необходимо ограничивать ее величину, для чего существуют различные приемы.
К холодильным системам, заправляемым хладагентом R134a, предъявляют ряд требований.
1. В действующем компрессоре необходима замена минерального масла на синтетическое полиэфирное. Синтетические масла должны иметь соответствующую вязкость, которая достигается с помощью присадок, и быть стабильными в течение длительного периода времени.
2. Необходимым требованием является герметичность конструкционных элементов холодильной машины из-за повышенной текучести R134a.
До настоящего времени не решен вопрос о том, как предотвратить утечку R134a через стенки гибких шлангов трубопроводов. Покрытие внутренних стенок шлангов пленкой на основе нейлона и эластомера увеличивает их жесткость, что может ухудшить их способность поглощать шумы и вибрации.
Так как R134a более текуч, чем R12, то для установок, работающих на R134a, следует использовать регулирующую аппаратуру с паяными соединениями. Изготовление герметичных холодильных контуров позволяет избежать утечек и благотворно сказывается и на состоянии окружающей среды, и на затратах.
При пайке следует принять меры, чтобы исключить образование оксидов внутри трубопроводов. Для этого во время пайки их продувают азотом. Кроме того, концы труб и другие отверстия должны быть закрыты заглушками вплоть до момента начала монтажа.
3. В теплообменниках воздействие масла на конструкционные материалы, особенно медные, нуждается в экспериментальной проверке.
4. В регуляторы не требуется вносить серьезных изменений, однако определение параметров или настройку следует проводить с учетом возможного изменения расхода.
5. Прокладки из материала, используемого для R12, необходимо заменять. В настоящее время прокладки, пригодные для применения в сочетании с многими хладагентами, изготовляют из полиэтиленовой ткани (EFDM) или хлорсодержащего полиэтилена, который характеризуется высокой стойкостью в среде полимерных масел и альтернативных хладагентов. Достаточно стойким считают также материал на основе полихлорпренов.
6. Адсорбенты, применяемые в фильтрах-осушителях, должны соответствовать выбранному хладагенту. Так, фильтр-осушитель, работающий с R12, не может полностью обеспечить удаление влаги из R134a. У некоторых веществ, появившихся в настоящее время на рынке, способность к поглощению влаги примерно на 10 % ниже, чем у веществ, применяемых в фильтрах-осушителях для R12. В связи с этим их массу необходимо увеличить приблизительно на 20 % или использовать в системе фильтр-осушитель с адсорбентом - молекулярным ситом, рассчитанным на структуру молекулы R134a.
7. При техническом обслуживании контроль полноты заправки для систем с R134a более сложен, чем для системы R12, тем более что возможные утечки R134a нельзя обнаружить с помощью обычных средств, которые реагируют на хлор. Новые течеискатели должны реагировать на фтор, и для достижения уровня, начиная с которого обнаруживаются утечки, их чувствительность должна быть значительно выше чувствительности обычных детекторов.
8. Действующие установки можно заправить хладагентом R134a вместо R12 без демонтажа основных агрегатов (компрессора, конденсатора, испарителя), но с заменой терморегулирующего вентиля, давление в котором должно быть рассчитано на использование R134a. Маркировка терморегулирующего вентиля должна однозначно указывать на то, что он предназначен для R134a.
9. В небольших герметичных холодильных установках, работающих на R134a, капиллярная трубка должна быть на 10...15% длиннее, чем в случае применения R12. Кроме того, при использовании R134a необходимо правильно рассчитать размеры и некоторых других устройств: электроклапанов, обратных клапанов, регуляторов давления, с учетом новых значений расходов и потерь давления. Потери давления в электроклапане EVR6, предназначенном соответственно для R134a и R12, приведены на рисунке. В то же время подавляющее большинство применяемых регулирующих приборов, например прессостаты, термостаты, а также смотровые стекла, можно использовать и в установках для работы на хладагенте R134a.
10. Перед использованием R134a шкалы манометров должны быть отградуированы под этот хладагент, если холодильная установка работала на другом хладагенте.
Заправочные емкости и принадлежности для слива должны быть новыми и чистыми. Нельзя пользоваться инструментом, у которого был даже незначительный контакт с R12 или минеральным маслом. Гибкие шланги для R134a должны иметь повышенную герметичность. При монтаже и демонтаже специальные разъемные соединения быстрого действия обеспечивают сохранение хладагента в шлангах. Весь инструмент, используемый при техническом обслуживании установок, работающих на R134a и полиэфирных маслах, снабжают соответствующей маркировкой. Эту оснастку и набор принадлежностей рекомендуется использовать только для работы с R134a.
Для поиска утечек в контуре, по которому циркулирует R134a, существует несколько способов. Многие разработчики поставляют электронные течеискатели, которые при выявлении утечки подают звуковой сигнал. В других течеискателях используют ультрафиолетовые лампы. В хладагент добавляют присадку, которая смешивается с полиэфирным маслом. В случае утечки вытекающее из контура масло с присадкой в ультрафиолетовых лучах становится видимым. Ультрафиолетовые лампы течеискателей старого образца для R134a не годятся.
Хотя R134a нетоксичен и безвреден для озонового слоя, целесообразны (по экологическим и экономическим соображениям) его регенерация и повторное использование. В настоящее время изготовляют передвижные агрегаты для извлечения R134a из контуров при их вакуумировании и восстановления хладагента с целью повторного использования. Агрегат содержит встроенный мощный вакуумный насос, обеспечивающий глубокий вакуум.
Перевод холодильной системы, работающей на R12, на хладагент R134a может быть проведен с использованием обычного сервисного оборудования и обычной практики сервисного обслуживания холодильного оборудования.
Для проведения ретрофита необходимо следующее оборудование: рабочие инструкции; средства техники безопасности (перчатки, очки и т. д.); измерительные приборы, размещенные на трубопроводах; термопары; вакуумный насос; течеискатели; весы; узел для сбора хладагента; мерный цилиндр для заправки холодильной системы; контейнер для сбора масла; масло - заменитель; хладагент-заменитель; новый фильтр-осушитель; ТРВ; этикетки с указанием применяемых масла и хладагента.
Далее приведены основные этапы ретрофита холодильных систем при переводе с хладагента R12 на R134a. [14]
1 - низкое давление кипения
2 - среднее и высокое давления кипения
Рисунок 1.1 Зависимость относительной холодопроизводительности Q0отн (по сравнению с R12) при работе на R134a от температуры кипения.
Рисунок1.2 Потери давления в клапане типа EVR6, установленном на трубопроводах для R134a (1) и R12 (2)
Таблица 1.1 Сравнительные показатели хладагентов R12 и R134a на линии насыщения.
| Сравнительные показатели хладагентов R12 и R134a на линии насыщения | |||||
| Давление, кПа | Температура | Давление, кПа | Температура | ||
| R12 | R134a | R12 | R134a | ||
| 25 | -59 | -53 | 650 | 25 | 24 |
| 50 | -45 | -40 | 700 | 28 | 27 |
| 75 | -37 | -35 | 750 | 30 | 29 |
| 100 | -30 | -26 | 800 | 33 | 31 |
| 125 | -24 | -21 | 900 | 37 | 36 |
| 150 | -20 | -17 | 1000 | 42 | 39 |
| 175 | -16 | -13 | 1200 | 49 | 46 |
| 200 | -12 | -10 | 1400 | 56 | 52 |
| 225 | -9 | -7 | 1600 | 62 | 58 |
| 250 | -6 | -4 | 1800 | 68 | 66 |
| 275 | -4 | -2 | 2000 | 73 | 67 |
| 300 | -1 | 1 | 2200 | 78 | 72 |
| 325 | 2 | 3 | 2400 | 82 | 76 |
| 350 | 4 | 5 | 2600 | 86 | 79 |
| 375 | 6 | 7 | 2800 | 90 | 83 |
| 400 | 8 | 9 | 3000 | 94 | 86 |
| 450 | 12 | 12 | 3200 | 98 | 89 |
| 500 | 16 | 16 | 3400 | 101 | 93 |
| 550 | 19 | 19 | 3600 | 104 | 95 |
| 600 | 22 | 22 | |||
2 ПОЛУЧЕНИЕ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА
2.1Постановка задачи
Расчетхолодильного цикла одноступенчатой холодильной машины. Используется фреон R134а, и рассматривая для сравнения R12. Исходные данные приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Начальные данные для проведения расчета.
| Параметры | Обозначение | Значение |
| Температура в испарителе | Ти1 | 258 К |
| Температура в конденсаторе | Тк | 297 К |
| Холодопроизводительность | Qo | 100 кВт |
2.2Построение холодильного цикла для R-134aс помощью программы, и сравнение с показателями R12 при тех же начальных данных
Расчет проводиться для однаступенчатой-холодильной машины с принципом работы представленным на рисунке 2.1.
Расчет проведен для фреона R-134aи R-12. Полученные данные по эксплуатационному режиму в программах GENCYCLE и SOLKAINEприведены в таблице 2.3 , в программе GENCYCLE получены данные о испарителе, конденсаторе и компрессоре приведены в таблице 2.2