Рекомендации по температурным напорам
(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/ч |
-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.