Budowa i zasada działania hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn (A-S), w którym płynem roboczym jest dwutlenek siarki.

Transkrypt

1 Piotr Herrmann r. Seminarium z Chłodnictwa pt.: Budowa i zasada działania hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn (A-S), w którym płynem roboczym jest dwutlenek siarki.

2 Spis treści: 1. Historia A-S Budowa hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn w którym płynem chłodniczym jest dwutlenek siarki Zasada działania hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren- Singrőn Rozwiązania konstrukcyjne hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn Budowa wybranych elementów hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn Przykładowe dane charakterystyczne agregatu chłodniczego Audiffren- Singrőn Wnioski Źródła

3 1. Historia A-S: Urządzenie to zostało skonstruowane przez Abbè Audiffrena. Miało to miejsce w 1905 roku w Epinal we Francji. Na skale przemysłową firma Singrőn (takŝe z Epinal)wprowadziła do produkcji w 1908 roku. Natomiast firma Brown-Boveri produkowała go od 1912r..TakŜe od tego roku zaczęto równieŝ jego produkcję w USA. Agregaty A-S były takŝe produkowane przez firmę Atlas z Danii oraz firmę Haubold z Niemiec pod nazwą firmową Glacia. 2.Budowa hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn w którym płynem chłodniczym jest dwutlenek siarki: Rys. 1. Budowa hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn. 3

4 WyróŜnikiem konstrukcji tego agregatu (Rys. 1.), w którym płynem roboczym jest dwutlenek siarki jest zastosowanie dwóch kulistych bębnów. Pełnią one rolę szczelnej obudowy. Szczelność tą uzyskano dzięki temu iŝ zostały one odlane. Pierwszy bęben 1, umieszczony w zbiorniku z wodą chłodzącą 3, pełni rolę skraplacza oraz obudowy spręŝarki, natomiast drugi z bębnów 7, umieszczony w zbiorniku z solanką, pełni rolę parownika. SpręŜarka tłokowa z odolejaczem 4 oraz przeciwcięŝarem 2 zawieszona jest na wale na tulejach. Tłok stanowi całość razem z tłoczyskiem co, wymusza wahadłowy ruch cylindra. Zastosowanie odpowiedniego przeciwcięŝaru sprawia, Ŝe cylinder spręŝarki zawsze skierowany jest do dołu. W celu uniknięcia zaworów ssanych oraz tłocznych zastosowano szczeliny ssane i tłoczne, otwierane zamykane w zaleŝności od kąta obrotu wału. 3.Zasada działania hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren- Singrőn: Pary czynnika chłodniczego zasysane są poprzez otwór wykonany w wydrąŝonym wale 9 do szczelin ssawnych spręŝarki. Po spręŝeniu są one wytłaczane do przestrzeni bębna 1 i następnie pod wpływem siły odśrodkowej, przepływają przez odolejacz 4. Gorące pary stykając się z zimnymi ściankami bębna 1 ulegają skropleniu, przy czym na skutek działania siły odśrodkowej zbierają się w jego zewnętrznej części 6. Działanie odolejacza polega na zbieraniu oleju z powierzchni skropli przy pomocy skrobaka 4a. Odolejone skropliny na wskutek wysokiego ciśnienia przepływają przewodem 10 do sąsiedniego współobracającego się bębna 7, pełniącego rolę parownika. Dławienie ciekłego czynnika odbywa się w otworze o niewielkiej średnicy, znajdującym się u wylotu kanału wydrąŝonego w wale. 4.Rozwiązania konstrukcyjne hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn: Hermetyczny agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn pracujący w oparciu o przedstawioną wyŝej zasadę działania produkowany był w wielu odmianach, które posiadały róŝne rozwiązania konstrukcyjne. Począwszy od najprostszych urządzeń napędzanych korbą (Rys.2) do agregatów gdzie napędzający silnik elektryczny montowany był we wspólnej duŝej obudowie tworząc w ten sposób w pełni hermetycznych agregat. Na rys. 3 przedstawiono agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn z zasilaniem parownika zaworem pływakowym. 4

5 Rys. 2. Agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn napędzany korbą. Rys. 3. Agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn z zasilaniem parownika zaworem pływakowym. 5

6 5. Budowa wybranych elementów hermetycznego agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn: Element dławiący. W agregacie A-S po raz pierwszy zastosowano element dławiący w postaci długiej cienkiej rurki. Stosowano teŝ dodatkowe przewęŝenie jej przekroju w części wylotowej, a w niektórych rozwiązaniach zastosowano zawór pływakowy (Rys. 3). Zaletą zasilania parownika poprzez cienką rurkę było to, Ŝe podczas postoju urządzenia następowało wyrównywanie ciśnień skraplania i parowania. Dzięki temu zlikwidowany został moment rozruchowy wynikający z róŝnicy ciśnień skraplania i parowania. Gdy zastosowano zawór pływakowy w celu zasilania parownika czynnikiem, to montowano takŝe zawór odciąŝający. Zawór odciąŝający zamykał się pod wpływem siły odśrodkowej, gdy urządzenie uzyskało określone obroty. Polepszenie wymiany ciepła skraplacza poprzez: -zastosowanie języczka (Rys. 3): Po spręŝeniu a następnie pod wpływem siły odśrodkowej czynnik chłodniczy był utrzymywany na wewnętrznej powierzchni obracającego się skraplacza w postaci cienkiej warstwy. Aby polepszyć intensyfikację procesu wymiany ciepła zastosowano języczek, który nie tylko zbierał olej, ale teŝ dodatkowo warstwę ciekłego czynnika i odprowadzał ją do zbiorniczka, z którego to przewodem poprzez zawór pływakowy ciekły czynnik wędrował do parownika. Dzięki temu zabiegowi zapewniono większą moc cieplną skraplacza przy zachowaniu tych samych jego gabarytów. -natrysk wodny (Rys. 4): W komorze chłodzenia nad skraplaczem wprowadzono natrysk wodny. Rozwiązanie to intensyfikowało proces skraplania oraz poprawiało warunki chłodzenia spręŝarki. 6

7 Rys. 4. Agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn z zastosowaniem natrysku wodnego. -zastosowanie tzw. ekonomizera : Ekonomizerem był wentylator, który był umieszczony w górnej części zbiornika wodnego nad skraplaczem. Przypominam, Ŝe skraplacz był umieszczony w zbiorniku wypełnionym całkowicie wodą. W przypadku zastosowania ekonomizera tylko niewielka część komory była zalana, do poziomu koniecznego do porywania wody przez obracający się skraplacz. Wentylator powodował intensywne odparowanie cienkiej warstwy wody z górnej powierzchni skraplacza. W tym przypadku do komory chłodzenia skraplacza naleŝało doprowadzić tylko wodę uzupełniającą straty, które wynikały z odparowania wody. Zastosowanie ekonomizera niewiarygodnie ograniczało ilość wody chłodzącej. Porównanie zuŝycia wody chłodzącej przez agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn przedstawiono w tabeli 1: 7

8 Nr modelu Ilość wody [l/h] bez ekonomizera Ilość wody [l/h] z ekonomizerem moc napędowa wentylatora [kw] Tabela 1. Ilość wody chłodzącej zuŝywanej przez agregat chłodniczy Audiffren-Singrőn. Polepszenie wymiany ciepła parownika (Rys. 2): Z wypływającej w parowniku z rurki pary mokrej oddziela się ciecz, która to pod wpływem siły odśrodkowej rozpływa się po wewnętrznej powierzchni zbiornika pod wpływem siły odśrodkowej. W tej sytuacji następuje odparowanie z cienkich warstw cieczy. Proces ten charakteryzuje się duŝą intensywnością przekazu ciepła. W celu polepszenia tego zjawiska zaopatrzono parownik w języczki zbierające nadmiar cieczy. Wynikiem tego było uzyskanie większej mocy chłodniczej parownika przy zachowaniu tych samych gabarytów parownika. 6. Przykładowe dane charakterystyczne agregatu chłodniczego Audiffren- Singrőn: 8

9 Nr modelu n Q o N Q o Masa wirnika z zawieszeniem Masa wirnika bez wentylatora N obr/min kw kw - kg kg a b a Z danych przedstawionych w Tabeli 1 zwraca uwagę bardzo wysoka sprawność Q o N. NajwyŜsze sprawności osiągają największe urządzenia, ale ich masa wzrasta kilkukrotnie. 7.Wnioski: Zalety: -bardzo wysoka sprawność agregatów A-S; -zwartość budowy; -niezwykła niezawodność; -moŝliwość stosowania bardzo trudnych warunkach, nawet gdy nie było napędu od silnika elektrycznego. Przykład takiego rozwiązania zastosowano w Indiach (Rys. 5). Rys. 5. Napęd agregatu chłodniczego Audiffren-Singrőn siłą mięśni ludzkich Indie. 9

10 Wady: -wysoka masa; -bardzo drogie. Na wykresie 1 przedstawiono porównanie cen agregatów chłodniczych Audiffren-Singrőn (duńskiej firmy Möller&Iochumsen pod nazwą Nilo oraz niemieckiej firmy Haubold pod nazwą Glacia) z małymi kompletnymi urządzeniami amoniakalnymi. Agregaty A-S były droŝszymi urządzeniami chłodniczymi. Wykres 1. Porównanie cen agregatu Audiffren-Singrőn z małymi urządzeniami amoniakalnymi. 10

11 8. Źródła: - Butrymowicz Dariusz: Szafkowe agregaty chłodnicze, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, str , Butrymowicz Dariusz: Agregat A-S raz jeszcze, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, str , Prospekt: Historische Kälte- und Klimatechnik e.v. - Wiedza własna. 11