wod-kan.biz wod-kan.biz


Szanowny Użytkowniku,

Zanim zaakceptujesz pliki "cookies" lub zamkniesz to okno, prosimy Cię o zapoznanie się z poniższymi informacjami. Prosimy o dobrowolne wyrażenie zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych partnerów biznesowych oraz udostępniamy informacje dotyczące plików "cookies" oraz przetwarzania Twoich danych osobowych. Poprzez kliknięcie przycisku "Akceptuję wszystkie" wyrażasz zgodę na przedstawione poniżej warunki. Masz również możliwość odmówienia zgody lub ograniczenia jej zakresu.

1. Wyrażenie Zgody.

Jeśli wyrażasz zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych Zaufanych Partnerów, które udostępniasz w historii przeglądania stron internetowych i aplikacji w celach marketingowych (obejmujących zautomatyzowaną analizę Twojej aktywności na stronach internetowych i aplikacjach w celu określenia Twoich potencjalnych zainteresowań w celu dostosowania reklamy i oferty), w tym umieszczanie znaczników internetowych (plików "cookies" itp.) na Twoich urządzeniach oraz odczytywanie takich znaczników, proszę kliknij przycisk „Akceptuję wszystkie”.

Jeśli nie chcesz wyrazić zgody lub chcesz ograniczyć jej zakres, proszę kliknij „Zarządzaj zgodami”.

Wyrażenie zgody jest całkowicie dobrowolne. Możesz zmieniać zakres zgody, w tym również wycofać ją w pełni, poprzez kliknięcie przycisku „Zarządzaj zgodami”.


Wybierz język:  
2016-11-18 www.wod-kan.biz
„... istnienie początkowego przegrzania nie wpływa na wzrost różnicy temperatur”...
Artur ŻUK

„... istnienie początkowego przegrzania nie wpływa na wzrost różnicy temperatur” w skraplaczach. Tak brzmi cytat z książki pod tytułem „Wymienniki Ciepła, Urządzenia Suszarnicze i Chłodnicze” autorstwa P. D. Lebiediewa. Czy to stwierdzenie cytowane w wielu opracowaniach jest prawdziwe?

Skraplacze są elementem składowym każdej instalacji chłodniczej. Zadaniem, które pełnią w obiegu jest odebranie ciepła od czynnika chłodniczego (o wysokim ciśnieniu) i przekazanie go płynowi chłodzącemu. Efektem tego procesu jest fazowa przemiana pary w ciekły (skroplony) czynnik chłodniczy. Warunkiem koniecznym jest, aby temperatura ścianki np. rurki skraplacza była niższa od temperatury nasycenia płynu skraplanego. Teoretycznie izentropowe sprężanie czynnika chłodniczego powoduje wzrost jego temperatury ponad temperaturę skraplania, temperaturę tę nazywa się temperaturą tłoczenia.

Wobec powyższego całkowita, odebrana ilość ciepła w skraplaczu jest sumą:

  • ciepła przegrzania,
  • ciepła skraplania (przemiany fazowej pary nasyconej suchej w ciecz nasyconą),
  • ciepła dochłodzenia cieczy (jeżeli takie występuje).

W związku z powyższym skraplacz można podzielić na trzy części. W części pierwszej następuje obniżenie temperatury pary przegrzanej doprowadzanej ze sprężarki do temperatury skraplania czynnika chłodniczego. Przegrzana para będzie stopniowo ulegała schłodzeniu aż do osiągnięcia w całości przepływu jej strumienia temperatury nasycenia. Proces ten charakteryzuje się znaczną zmianą temperatury czynnika chłodniczego, niskimi współczynnikami przejmowania ciepła i dużą napędową różnicą temperatur (dochodzącą do kilkudziesięciu stopni Celsjusza). Część ta jest niesłusznie pomijana podczas wykonywanie obliczeń cieplnych skraplaczy.

W części drugiej wymiennika następuje właściwe skraplanie czynnika chłodniczego. Proces ten charakteryzuje się stałą temperaturą czynnika chłodniczego, większymi (w porównaniu do części pierwszej) współczynnikami przejmowania ciepła i małą napędową różnicą temperatur. Ze stałą temperaturą skraplania mamy do czynienia w przypadku czynników jednorodnych lub mieszanin azeotropowych.

W jego części trzeciej następuje dochłodzenie ciekłego czynnika. Proces ten charakteryzuje się bardzo małą napędową różnicą temperatur, która w niektórych przypadkach może uniemożliwić dalszą wymianę ciepła. W skraplaczach płaszczowo- rurowych, w których czynnik chłodniczy skrapla się w przestrzeni międzyrurowej, dochłodzenie można podzielić na naturalne (gdzie skroplony czynnik chłodniczy ochładza się spływając po powierzchni rur, w których płynie medium chłodzące) i sztuczne (zalanie skraplacza skroplonym czynnikiem do pewnego poziomu, który pozwala na uzyskanie żądanej temperatury dochłodzenia cieczy). Dochłodzenie naturalne można pominąć podczas wykonywania obliczeń cieplnych skraplaczy płaszczowo-rurowych. To czy wystąpi dochłodzenie sztuczne, zależy od projektanta instalacji chłodniczej.

W wielu specjalistycznych publikacjach książkowych istnieją sprzeczne opinie o obliczaniu średniej napędowej różnicy temperatur. Czy podczas wykonywania obliczeń powinno się uwzględniać przegrzanie par doprowadzanych do skraplacza? Jeżeli tak, to jaki wpływ mają one na uzyskiwane moce wymienników ciepła np. typu SPR produkowanych przez Przedsiębiorstwo Budowy Urządzeń Chłodniczych S.A.? W celu uzyskania odpowiedzi na powyższe pytanie firma ta postanowiła przebadać produkowane w Gdyni freonowe skraplacze płaszczowo -rurowe w wersji 2 i 4 przepływowej.

DOTYCHCZASOWA TEORIA

Do odprowadzenia ciepła ze skraplacza musi on mieć wystarczającą powierzchnię wymiany ciepła [1], którą wyznacza się na podstawie wzoru Pecleta (1).

Wzór Pecleta

gdzie:

Qk – wydajność cieplna skraplacza
[W], k – współczynnik przenikania ciepła
[W/m2·K], ΔT– napędowa różnica temperatur [K].

Wartość współczynnika przenikania ciepła zależy od bardzo wielu czynników, takich jak:

  • rodzaj czynnika chłodniczego,
  • rodzaju płynu chłodzącego skraplacz,
  • prędkość przepływu płynu chłodzącego skraplacz,
  • temperatura pracy,
  • konstrukcja skraplacza.

W przypadkach, gdy znana jest dla danego typu skraplacza wartość współczynnika przenikania ciepła, występującą we wzorze na średnią logarytmiczną różnicę temperatur między czynnikiem chłodniczym a płynem chłodzącym należy ją obliczyć przyjmując, że temperatura czynnika jest stała i równa temperaturze skraplania [1].

Wartość współczynnika przenikania ciepła

gdzie:

Tk – temperatura skraplania,

Twlotu wody – temperatura wlotu wody,

Twylotu wody – temperatura wylotu wody.

Zgodnie z przytoczoną teorią podwyższając temperaturę wlotu przegrzanych par czynnika do skraplacza, nie powinna zmieniać się jego wydajność (moc) cieplna.

OPIS TYPOSZEREGU SKRAPLACZY TYPU SPR

Skraplacze typu SPR zbudowane są z korpusu, wiązki rur ożebrowanych i pokryw wodnych. Korpus stanowi płaszcz wykonany z rury lub blachy stalowej i jest zakończony dwoma stalowymi dnami sitowymi.

Dna sitowe i pokrywy pokryte są warstwą poliamidu, który zabezpiecza stal przed korozyjnym działaniem wody morskiej. W dnach sitowych zwalcowane są wysokowydajne rury obustronnie żebrowane wykonane z miedzioniklu.

Rys. 1. Zmiana procentowa wydajności cieplnej skraplaczy 2 przepływowych w stosunku do zmiany temperatury wlotu par przegrzanych czynnika
Rys. 1. Zmiana procentowa wydajności cieplnej skraplaczy 2 przepływowych w stosunku do zmiany temperatury wlotu par przegrzanych czynnika
Rys. 1. Zmiana procentowa wydajności cieplnej skraplaczy 4 przepływowych w stosunku do zmiany temperatury wlotu par przegrzanych czynnika
Rys. 1. Zmiana procentowa wydajności cieplnej skraplaczy 4 przepływowych w stosunku do zmiany temperatury wlotu par przegrzanych czynnika

Typoszereg skraplaczy typu SPR można podzielić na 5 odmian (są to odmiany 125, 150, 200, 250 i 300) oraz 11 różnych średnic, co daje możliwość uzyskania 55 wielkości skraplaczy w typoszeregu. Każdy z tych skraplaczy może być wyprodukowany w wersji 2 lub
4 przepływowej. Liczba przyporządkowana danej wielkości aparatu odpowiada długości (w centymetrach) rur skraplaczy.

W tabeli 1 porównano wady i zalety skraplaczy 2 i 4 przepływowych.

Tabela 1. Porównanie wad i zalet skraplaczy 2 i 4 przepływowych.

Ilość przepływów 2 4
Przepływ wody chłodzącej większy mniejszy
Koszt pompy wody chłodzącej większy mniejszy
Koszt eksploatacji (pompy) większy mniejszy
Wydajność (moc) cieplna większe mniejsze
Wymiary mniejsze większe
Opory przepływu wody chłodzącej mniejsze większe
Koszt skraplacza mniejszy większy

Opis założeń do przeprowadzenia badań

Badania wykonano w oparciu o następujące założenia:

  • utrzymanie stałej różnicy temperatur między temperaturą skraplania, a temperaturą wlotu wody chłodzącej,

(Tk - Twlotu wody) = const

  • utrzymanie stałej prędkość wody chłodzącej (skraplacze 4 przepływowe V=2 m/s, skraplacze 2 przepływowe V=2,5 m/s)

Vwody = const

  • utrzymanie stałej temperatury skraplania (30°C).

Tk = const

Utrzymanie stałych parametrów cieplno-przepływowych (poza temperaturą wylotu wody chłodzącej) i zmienianie tylko temperatury wlotu par przegrzanych pozwoliło na dokładne przebadanie wpływu temperatury przegrzanych par czynnika na wydajność cieplną skraplaczy 2 i 4 przepływowych.

ZESTAWIENIE WYNIKÓW BADAŃ

Wyniki uzyskane w badaniach przedstawiono w formie graficznej na rysunkach 1 i 2. Wykresy pokazane na rysunku 1 dotyczą skraplaczy 2-przepływowych, natomiast wykresy na rysunku 2 skraplaczy 4-przepływowych. Każdy z rysunków zawiera pięć wykresów zmiany procentowej wydajności cieplnej skraplaczy w porównaniu do zmiany temperatury wlotu przegrzanych par czynnika do skraplacza. Każdy z pięciu wykresów przyporządkowany jest konkretnemu czynnikowi chłodniczemu.

OPIS UZYSKANYCH WYNIKÓW

Jak widać w zbiorze wykresów na rysunkach 1 i 2 wysoka temperatura wlotu przegrzanych par czynnika do skraplacza ma pozytywny wpływ na uzyskiwane moce wymiennika ciepła, i w niektórych przypadkach może dwukrotnie zwiększyć wydajność urządzenia. Większe różnice w wydajności odnotowano w krótszych skraplaczach 2-przepływowych.

Wynika to z faktu, że temperatura wylotu wody chłodzącej skraplacz jest zależna od ilości przepływów wody w wymienniku, jej strumienia masowego (założono stałą prędkość przepływu więc strumień masowy też jest stały) i długości skraplacza.

Im dłuższy jest skraplacz tym wyższa jest temperatura wylotu wody chłodzącej, która zbliża się do temperatury skraplania czynnika chłodniczego, a to ogranicza wymianę ciepła między skraplanym czynnikiem chłodniczym i płynem chłodzącym.

Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku skraplaczy 4-przepływowych, gdzie podczas badań można było zauważyć, że wydajność skraplaczy odmiany 300 nie zmienia się przy podwyższeniu temperatury wlotu przegrzanych par czynnika. Wynika to z faktu „zbliżania się” temperatury wylotu wody chłodzącej do temperatury skraplania czynnika chłodniczego.

WNIOSKI

Na podstawie analizy wyników badań stwierdzono, że wysoka temperatura wlotu przegrzanych par czynnika do skraplacza może nawet dwukrotnie podnieść jego wydajność (moc) cieplną.

W związku z powyższym wywnioskować można, że do obliczenia średniej napędowej różnicy temperatur nie powinno się posługiwać wzorem na średnią logarytmiczną różnicę temperatur zakładając, że temperatura czynnika jest stała i równa temperaturze skraplania [1].

Do obliczenia średniej napędowej różnicy temperatur powinno stosować się metodę podziału skraplacza na części. Metoda ta polega na podziale wymiennika ciepła na kilka sekcji. Średnia logarytmiczna różnica temperatur dla każdej z nich powinna zostać obliczona w sposób indywidualny.


LITERATURA:

[1] Lebiediew P.D.: Wymienniki Ciepła, Urządzenia Suszarnicze i Chłodnicze, Moskwa-Leningrad 1966
[2] Szolc T.: Chłodnictwo, Wyd. Szkol. i Pedagog., Warszawa 1972
[3] Karty Katalogowe firmy PBUCH S.A.

Firma: I.P.P.U.MASTA Spółka z o.o.
Tagi: skraplacz, Wydawnictwo Masta, TCHiK, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, wpływ temperatury
 
 
Polecane artykuły

NOWOŚĆ! Pianka ArmaPET Struct FR – ognioodporna, wytrzymała i w 100 % z recyklingu PET

2024-11-14 www.wod-kan.biz

ArmaPET Struct FR to innowacyjna pianka izolacyjna do zastosowań typu sandwich wykonana z pochodzącego...

 

ArmaComfort – komfort akustyczny bez kompromisów

2024-08-06 www.wod-kan.biz

ArmaComfort to system izolacji akustycznych przeznaczonych do stosowania na rurach deszczowych i kanalizacyjnych...

 

Inwestycje w infrastrukturę wodno-kanalizacyjną wyzwaniem dla Polski

2024-07-26 www.wod-kan.biz

Wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie, zapotrzebowanie na czystą wodę i efektywne systemy kanalizacyjne...

 

NOWOŚĆ! ArmaFlex ACE Plus - izolacje systemów HVAC o podwyższonej klasie reakcji na ogień (NRO)

2024-02-07 www.wod-kan.biz

Najnowszą generację produktów izolacyjnych ArmaFlex ACE Plus charakteryzuje podwyższony stopień...

 

NOWOŚĆ! Systemy preizolowanych rurociągów AustroPEX - maksymalna elastyczność i sprawny montaż

2024-01-12 www.wod-kan.biz

AustroPEX to system lekkich i elastycznych preizolowanych rurociągów opracowanych z myślą o zastosowaniu...

 

Skuteczna ochrona systemów wodno-kanalizacyjnych przed zamarzaniem

2023-12-10 www.wod-kan.biz

W Polsce, w zależności od obszaru, strefy przemarzania sięgają do głębokości od 0,8 do 1,4 metra....

 


Wszelkie prawa zastrzeżone © 2004-2024 Vertica Technologie Internetowe.