07.11.2014

Рекомендации по температурным напорам

В.В. Шишов, главный инженер Группы компаний «Фармина»
(журнал "Холодильная техника" №9, 2014 г)

   В течение многих десятилетий в холодильной технике не меняются рекомендации по выбору температур кипения и конденсации в зависимости от внешних условий, т.е. температур в охлаждаемом объекте и окружающей среды. Обычно температуру в охлаждаемой камере задает технолог (существуют четыре стандартных температурных условия SC), а температура окружающей среды связана с климатом местности, где расположена эта камера.

   Выбор температуры кипения – дело серьезное, поскольку, чем ниже давление всасывания, тем хуже возвращается масло из системы в компрессор (КМ). При этом увеличивается степень сжатия в КМ (следует следить, чтобы температура нагнетания не превышала 135 0С).

   При вакууме в кожухе герметичного КМ возможен пробой электрической изоляции статора.

   Температуру кипения хладагента (ХА) рекомендуют поддерживать согласно стандартным условиям EN 328 (табл.1).

Таблица 1. Стандартные условия

 

Вариант стандартных

условий (SC)

Температура воздуха

в камере, 0С

Температура

кипения, 0С

Разность температур ∆t, К

SC 1

+10

0

10

SC 2

0

-8

8

SC 3

-18

-25

7

SC 4

-25

-31

6

 

Перегрев ХА в воздухоохладителях (ВО) поддерживают Δtп = 5÷8 К, что обеспечивает безопасный «сухой» ход КМ.

   Рассмотрим одноступенчатый цикл с ХА R 404А для поддержания температуры в камере

- 25 0С при разных температурных напорах ∆t в ВО (программа Solkan 8). Холодопроизводительность цикла q0 = 1 кВт, температура конденсации tк = + 45 0С, адиабатный КПД КМ ηад = 0.65, перегрев в ВО Δtп = 7 К.

 

Таблица 2.  Изменение параметров цикла при разных температурных напорах в ВО

 

Температура

в камере, 0С

Температура

кипения, 0С

Разность температур ∆t, К

Холодильный коэффициент ε

Температура

нагнетания, 0С

Уд.объемная

холодопроизв., кДж/м3

Объемная расход, м3

-25

-31

6

1.15

83.57

851

4.23

-32

7

1.12

84.25

812

4.43

-33

8

1.09

84.94

774

4.65

-35

10

1.04

86.36

703

5.15

 

   Увеличивая температурный напор с 6 до 10 К можно уменьшить площадь ВО, но следует учитывать, что холодильный коэффициент ε в этом случае упадет на 9.6 % (табл. 2), а необходимая объемный расход КМ увеличится на 21.75 %, т.е. придется применять КМ большего типоразмера.

   Таким образом, уменьшение температурного напора в ВО с понижением температуры кипения вызвано  резким сокращением удельной объемной холодопроизводительности ХА при низких температурах кипения.

   Вторым важным фактором является температурный напор в конденсаторе (КД). По общепринятым рекомендациям температурный напор в КД воздушного охлаждения составляет 10…20 К, причем максимальное значение ΔT определяет предел безопасной эксплуатации КМ при тяжелых погодных условиях, так как превышение этого параметра ведет к уменьшению ресурса работы КМ. Например, при температуре окружающей среды tос = +35 0С  температура конденсации будет tкд = +55 0С, что близко к предельной для КМ BOCK HG34P с ХА R 404А, составляющей 58 0С  (рис.1).

 

Рис.1. Пределы применения поршневого компрессора

 

   Повышая температурный напор можно уменьшить площадь КД, но следует учитывать, что это приведет к большим эксплуатационным расходам, поскольку рост температуры конденсации на 1 К увеличивает расход электроэнергии приблизительно на 3 %. С другой стороны при уменьшении ΔT с 15 до 8 К КД с теплопроизводительностью 300 кВт окупится в течение года*, так что следует стремиться к уменьшению температурного напора.