POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Automatyzacja procesu odszraniania wentylatorowych chłodnic powietrza gorącymi parami czynnika w małych urządzeniach chłodniczych Andrzej Domian SUCHiKL GDAŃSK 2011
SPIS TREŚCI WSTĘP 1. Zjawisko szronienia 2. Metody odszraniania. 3. Automatyzacja procesu odszraniania gorącymi parami czynnika chłodniczego. 4.Literatura 2
1. Zjawisko szronienia Proces fizyczny, który ma miejsce wówczas, gdy dochodzi do kontaktu wilgotnego powietrza z powierzchnią, której temperatura jest niższa od temperatury punktu rosy omywającego jej powietrza oraz, gdy temperatura ta jest niższa od 0⁰C. Proces oszraniania to proces usuwania szronu z powierzchni chłodnicy. Odszranianie polega na stopieniu narosłego na chłodnicy szronu, względnie lodu i na odprowadzeniu powstałej podczas tego procesu wody poza chłodnicę Rys. 4.2 przedsawia zależność zużycia energii elektrycznej od grubości warstwy szronu na parowniku. Przy grubości 3-4 cm warstwy lodu na parowniku, zużycie energii elektrycznej wzrasta ok. 60 % w stosunku do nominalnego zużycia. Zjawisko szronienia jest procesem niepożądanym i powoduję: -zmniejszenie współczynnika przenikania -zwiększenie oporów przepływu powietrza, z czym wiąże się większe zużycie energii, 3
Zjawisko szronienia wymusza zastosowanie specjalnej konstrukcji układów chłodniczych, ze względu na występujący szron, gdyż trzeba ogrzewać tackę do skroplin, zastosować specjalny układ do odprowadzania skroplin. 2.Metody odszraniania Wyróżnia się trzy główne metody odsłaniania chłodnic: -Odszranianie za pomocą grzejników elektrycznych, -Odszranianie za pomocą zraszania wodą, -Odszranianie gorącymi parami czynnika chłodniczego Odszranianie za pomocą gorących par czynnika chłodniczego stosuję się w szafach i komorach chłodniczych o temp. przestrzeni chłodniczej t<2⁰c. Przekaźnik czasowy ustala czas trwania operacji odszraniania. Czujnik temperatury umieszczony na powierzchni wymiennika przerywa proces. Rys 101. przedstawia schemat odszraniania z użyciem czterodrogowego zaworu nawrotnego. 4
Gorące pary czynnika chłodniczego ze sprężarki za pomocą czterodrogowego zaworu nawrotnego zamiast do skraplacza trafiają do parownika, gdzie następuję odszronienie parownika. Następnie przewodem obejściowym czynnik chłodniczy przechodzi przez zawór zwrotny (10), zawór elektromagnetyczny (7) po czym zostaję zdławiony w zaworze rozprężnym (12 ) i trafia do skraplacza, który to pełni funkcję parownika. Przekaźnik czasowy ustala czas trwania operacji. Po skończeniu procesu oszraniania następuję normalny cykl pracy urządzenia. 3.Automatyzacja procesu odszraniania gorącymi parami czynnika chłodniczego. Najbardziej powszechną metodą odszraniania jest odszranianie za pomocą gorących par. Jest to proces bardzo krótki i bardzo energooszczędny. Proces ten przedstawia rys. 2.4. W procesie tym można wyróżnić etapy: 1. Wyłączenie wentylatorów chłodnic, co przyczynia się do braku wymiany ciepła pomiędzy powietrze w komorze, a chłodnicą powietrza. Wymiana ciepła i masy zachodzi wtedy za pomocą promieniowania, a także przewodzenia. Przyczynia się to do szybszego oszronienia powierzchni chłdnicy. 5
2. Zamknięcie zaworów ( 1 ) zasilających parownik ciekłym czynnikiem. W parowniku następuję spadek ciśnienia. Po odessaniu par czynnika do przewodu ssawnego wzrasta ciśnienie w parowniku, następuję wyparcie znajdującej się tam cieczy. 3. Podgrzanie tacy ociekowej poprzez doprowadzenie gorących par czynnika o ciśnieniu zbliżonym do ciśnienia skraplania, przy równoczesnym zamknięciu zaworu, który to uniemożliwi wydostanie się par czynnika z parownika. 4. Właściwy proces oszraniania. Podnosi się temperatura. 5. Zakończenie procesu oszraniania, obniżenie ciśnienia. 6. Osuszenie powierzchni chłodnicy, w celu zapobieżenia porywania kropel z powierzchni chłodnicy. 7. Włączenie wentylatorów. Przejście urządzenia w normalny cykl chłodzenia. Odszranianie za pomocą gorących par ma wiele zalet : - niezawodność - krótki czas operacji, -niskie koszty. Rys. 3 przedstawia układ z dolnym zasalaniem pompowym: 6
Proces odszraniania rozpoczyna się w chwili zamknięcia zaworów elektromagnetycznych w rurociągach: zasilającym, a także powrotnym, oraz z pewną zwłoką czasową od otwarcia zaworu elektromagnetycznego w przewodzie doprowadzającym gorące pary czynnika. Zwłoka czasowa potrzebna jest na zamknięcie zaworu głównego znajdującego na linii ssawnej. Wewnątrz chłodnicy rośnie ciśnienie, po czym po czasie osiąga poziom ustawiony na zaworze pilotowym stałego ciśnienia (CVP). Po tym etapie rozpoczyna się proces odtajania. Gorące pary skraplając się podgrzewają chłodnicę i w postaci cieczy usuwane są przez zawór utrzymujący ciśnienie odszraniania w tym aparacie (PM+CVP(HP)). Po stopieniu szronu zawory elektromagnetyczne zainstalowane w przewodzie ssawnym nie powinny zostać gwałtownie otwarte, gdyż występująca duża różnica ciśnień może spowodować uszkodzenie urządzenia. W urządzeniu powinny być stosowane zawory dwukrokowe typu PMLX lub standardowe zawory PML z elektromagnetycznym zaworem obejściowym, aby w sposób łagodny obniżyć ciśnienie wewnątrz chłodnicy Wnioski -We wszystkich urządzeniach chłodniczych wyposażonych w wentylatorowe chłodnice powietrza pracujący przy ujemnych temperaturach, występuje problem powstawania lodu na ich powierzchniach. -Typową metodą odszraniania małych urządzeń chłodniczych jest odwrócenie obiegu -Dla zapewnienia efektywności urządzenia konieczne jest usuwanie warstwy szronu -Odszranianie jest konieczne ze względu na pochłanianie przez szron zapachów -Odszranianie jest procesem cyklicznym 7
Literatura 1. H.J. Ullrich, Technika chłodnicza poradnik 2. Z. Bonca, Chłodnictwo Okrętowe, Gdynia 1996r. 3. Z. Bonca Amoniakalne urządzenia chłodnicze 8