POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Seminarium z Chłodnictwa. TEMAT: Budowa i zasada działania hermetycznego agregatu chłodniczego Audifferen- Singrün ( A-S ), w którym płynem roboczym jest dwutlenek siarki. Wykonał: Piotr Gancewski 1
SPIS TREŚCI: 1.Definicja Audifferen-Singrün 3 2.Historia urządzenia 3 4.Budowa i zasada działania 4 5.Rozwój konstrukcji 5 6.Zalety i Wady 6 7. Ciekawostki 7 8. Podsumowanie 8 9. Literatura 9 2
1. Definicja. Audifferen-Singrün był to pierwszy udany i wprowadzony na szeroką skalę agregat chłodniczy. Czynnikiem chłodniczym pracującym w tym urządzeniu był dwutlenek siarki. 2. Historia. PROJEKT: 1905 rok, Epinal, Francja Abbe Audiffren ZASTOSOWANIE PRZEMYSŁOWE: 1908 rok, Epinal, Francja, Firma Singrün Wzrost popularności tego urządzenia: 25000 20000 15000 10000 Sztuk w Europie 5000 0 1920 rok 1927 rok 3
4. Budowa i zasada działania. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 6/1996 Urządzenie składa się z dwóch bębnów umieszczonych w zbiornikach. W zbiorniku ze skraplaczem (1) znajduje się woda, natomiast w zbiorniku z parownikiem(7) solanka. Bębny są osadzone na wspólnym wale, na którym to również umieszczona jest sprężarka (2) (w skraplaczu). Pary czynnika są zasysane przez otwory (9) w parowniku, następnie poprzez kanał wydrążony w wale napędowym dostają się do okna wlotowego sprężarki, gdzie po sprężeniu, pod wpływem siły odśrodkowej spowodowanej obracaniem się bębna czynnik przepuszczany jest przez odolejacz (6) i po zetknięciu z zimną ścianką skraplacza- ulega skropleniu. Ze względu na mniejszą gęstość, pozostały olej zbiera się na wewnętrznej stronie parownika. Zbierany on jest przez tzw. języczki, aby następnie trafić ponownie do sprężarki. Natomiast czynnik chłodniczy, pod wpływem wysokiego ciśnienia poprzez specjalny kanał (10) powraca do parownika, gdzie po przejściu przez element dławiący wpada do bębna. 4
5. Rozwój konstrukcji urządzenia. Urządzenia Audifferen-Singrün, poprzez dziesiątki lat produkcji, doczekały się wielu usprawnień. W mojej ocenie najważniejsze były następujące zmiany. Tzw. języczki, które używane były od początku produkcji zdecydowano prowadzić bliżej ścianki skraplacza, co owocowało swoistym drenażem czynnika, co z kolei w znakomity sposób intensyfikowało proces wymiany ciepła. Dzięki temu usprawnieniu, przy zachowaniu tych samych gabarytów urządzenia, można było otrzymywać większe moce cieplną. Kolejnym, niezwykle istotnym usprawnieniem było wprowadzenie tzw. ekonomizera. Był to wentylator montowany w górnej części obudowy skraplacza, który, podobnie jak omówione wyżej języczki usprawniał proces wymiany ciepła, jednocześnie w wybitny sposób zmniejszał ilość wody zużywanej do chłodzenia. Przedstawiona poniżej tabela pokazuje jak drastyczna różnica ilości wody, była potrzebna do chłodzenia urządzeń z oraz bez ekonomizera. Przekładało się to oczywiście na duży spadek kosztów eksploatacyjnych, co zawsze jest i było brane pod uwagę przy inwestycjach. Nr modelu 2 3 4 6 Ilość wody bez ekonomizera [l/h] Ilość wody z ekonomizerem [l/h] Moc napędowa wentylatora [kw] 98 220 415 800 2 5 10 20 0,15 0,22 0,29 0,37 Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 6/1996 Równie ważnym usprawnieniem było zastosowanie do napędu silnika elektrycznego we wspólnej obudowie. Agregat był dzięki temu w pełni hermetyczny. Na szeroką skalę stosowała to firma General Electric Co. O której w chwili obecnej mówi się jako o największej firmie na świecie. Zainteresowanie General Electric agregatem Audifferen-Singrün w tym kontekście może świadczyć jedynie o jakości tego urządzenia. Podobne usprawnienie opatentował na terenie Australii w 1918 roku Douglas Henry Stokes, jednak w powszechnie dostępnych źródłach zachowały się jedynie szczątkowe informacje na ten temat. 5
6. ZALETY I WADY. Podstawowymi zaletami urządzenia były zwarta konstrukcja, i legendarna wręcz niezawodność. Znany jest przypadek, gdy agregat zainstalowany w Mediolanie w 1910 roku pracował przez 140000 godzin (tj. ponad 16 lat). Z tego powodu urządzenia te znalazły szerokie zastosowanie w ciężkich warunkach eksploatacyjnych (w krajach afrykańskich agregaty typu Audifferen-Singrün pracowały nawet po 1950 roku). Dodatkowo agregaty dużych mocy charakteryzowały się stosunkowo wysoką sprawnością. Niestety nic nie jest bez wad. Największą wadą urządzeń była bardzo wysoka masa (agregat o mocy 9,3 kw ważył aż 2300kg!). Kolejnym ograniczeniem była konieczność stosowania drogich materiałów co z oczywistych względów przekładało się na wysoką końcową cenę urządzenia. Poniższy wykres przedstawia porównanie cen urządzenia Glaca firmy Haubold Atlas, z urządzeniami amoniakalnymi. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 6/1996 Powyższe wady, przy jednoczesnym braku możliwości automatyzacji tego typu urządzeń, doprowadziły ostatecznie do zniknięcia ich z rynku, na rzecz urządzeń wykorzystujących wprowadzone na rynek w latach 30-tych freony. 6
7. CIEKAWOSTKI W urządzeniu zastosowano po raz pierwszy element dławiący, odpowiednik dzisiejszej rurki kapilarnej. Dowodzi to, że historia tego rozwiązania jest o co najmniej 30 lat dłuższa niż podaje większość źródeł. Za kolejną ciekawostkę można uznać fakt iż urządzenia tego typu były pierwszymi stosowanymi na szeroką skalę w celach wojennych. Już podczas I Wojny Światowej, armie francuska i włoska korzystały z tego typu urządzeń. Wykorzystywano dwie wielkości: 460 W montowane na powozach, 2300 W montowane na platformach kolejowych. Godnym odnotowania jest również fakt, że jedno z 4 zachowanych do dnia dzisiejszego na świecie, tego typu urządzeń znajduję się w Katedrze Technik Cieplnych Politechniki Gdańskiej. 7
8. PODSUMOWANIE. Urządzenie Audifferen- Singrün mimo iż nie stosowane już, wywarło ogromny wpływ na rozwój nie tylko techniki chłodniczej, ale i pokuszę się o stwierdzenie, że całej techniki. Wszak wraz z rozwojem chłodnictwa, człowiek staje się bardziej mobilny (zastosowania na powozach i platformach kolejowych), a jego życie staje się choć trochę prostsze (zastosowania w Afryce). W moim przekonaniu, nie należy zapominać o rozwiązaniach naszych ojców, wszak z rozwojem techniki, znikają ograniczenia niegdyś uznawane za nieforsowalne. 8. LITERATURA. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 4/1995 Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 5/1995 Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 6/1996 8