4.2.1. Системы непосредственного охлаждения

При малых расстояниях между производителем и потребителем холода к охлаждающим приборам может подаваться непосредственно рабочее тело холодильной машины. Такие системы холодоснабжения, как уже определено выше, называются системами с непосредственным охлаждением. Холодильная установка непосредственного охлаждения конструктивно проще, менее энергоемка, проще в эксплуатации, более долговечна и имеет меньшую стоимость. В ее составе отсутствует испаритель и насосно-моторная группа по перекачке хладоносителя.

Естественно, что установка непосредственного охлаждения может применяться при наличии разрешительных санитарно-гигиенических и технологических условий, а также разумных экономических показателях этих систем.

В этих системах теплота от объектов отводится непосредственно холодильным агентом, протекающим в приборах охлаждения и выполняющих одновременно роль испарителя холодильной машины. При этом соcтояние холодильного агента в приборах охлаждения изменяется (он кипит).

На практике различают безнасосные и насосно-циркуляционные системы непосредственного охлаждения.

Безнасосные системы. По способу подачи жидкого хладоагента в охлаждающие приборы эти системы охлаждения подразделяются на прямоточные и с отделителем жидкости.

В прямоточных системах (рис.4.1) жидкий хладоагент подается под воздействием разности давлений конденсации и кипения.

Жидкий хладоагент по трубопроводу 1 из конденсатора поступает к терморегулирующим вентилям 2, где дросселируется и направляется в охлаждающие приборы 3 (испарители). Чувствительный патрон терморегулирующих вентилей укрепляется на всасывающем трубопроводе 4, по которому пар поступает к компрессору. Терморегулирующий вентиль автоматически изменяет подачу жидкости в зависимости от степени перегрева пара на входе в компрессор, обеспечивая тем самым точное дозирование подаваемой жидкости в каждый прибор охлаждения.

Рис. 4.1 Рис. 4.2

В системах охлаждения с отделителем жидкости используется напор Н, создаваемый столбом жидкости (рис. 4.2). Хладоагент по трубопроводу 1 поступает к регулирующему вентилю 2 и далее направляется в отделитель жидкости 3. Сухой насыщенный пар отсасывается компрессором через трубопровод 4, а жидкий хладоагент направляется в приборы охлаждения 5.

В этих схемах не обеспечивается равномерная и надежная подача жидкости в охлаждающие приборы. Во второй схеме большое значение на температуру кипения оказывает высота столба жидкости. Безнасосные системы не исключают возможности возникновения влажного хода и гидравлических ударов в компрессоре, имеют большую вместимость по хладоагенту и используются на холодильных установках малой и средней производительности.

Насосно-циркуляционные системы. Применяются преимущественно на крупных холодильных установках. В этих системах жидкий холодильный агент подается в камеры охлаждения под давлением, создаваемым насосом.

На рис. 4.3 изображена схема с нижней подачей хладоагента в приборы охлаждения и вертикальным циркуляционным ресивером. Жидкий хладоагент из конденсатора или ресивера по трубопроводу 1 подается в циркуляционный ресивер 3 через регулирующий вентиль 2. Образовавшийся при дросселировании пар отделяется в ресивере и через трубопровод 4 отсасывается компрессором. Жидкий хладоагент скапливается в нижней части ресивера и направляется к насосу 6, который подает жидкий хладоагент в приборы охлаждения 5.

Рис. 4.3

Насос подбирают по производительности, обеспечивающей в приборах кратность циркуляции 5 – 6. Это упрощает распределение жидкости по приборам и увеличивает интенсивность теплообмена. Важным является контроль за уровнем жидкости в ресивере: недостаток жидкости делает неустойчивой работу насоса, а ее избыток может привести к влажному ходу и гидравлическим ударам в компрессоре. Для этого ресивер снабжают визуальными и дистанционными указателями уровня.

По сравнению с безнасосными, в насосно-циркуляционных системах более простое распределение жидкости между приборами охлаждения, меньшая загрязненность поверхностей теплообмена маслом, меньшая вместимость системы по хладоагенту, большая безопасность работы и т. п.

Запрет на применение систем непосредственного охлаждения может быть вызван:

- санитарно-гигиенической опасностью применения хладоагента, например, при возможном контакте его в случае аварии с охлаждаемыми продуктами питания при их хранении;

- при высокой стоимости хладоагента и большой емкости системы холодоснабжения;

- при высокой степени вероятности утечки хладоагента;

- при необходимости непосредственного контакта хладоносителя с охлаждаемой средой, например, в оросительных камерах кондиционеров;

- при различном уровне расположения охлаждающих приборов по высоте и ощутимом влиянии статического давления столба жидкого хладоагента на температуру кипения;

- при резких изменениях в режиме потребления холода, вследствие которых возможным становится попадание жидкой фазы в компрессор;

- при значительном расстоянии между производителем и его потребителем, приводящем к снижению давления в трубопроводах вследствие гидравлических потерь и теплообмена с окружающей средой и, как следствие, к нарушению режима работы испарителя;

- при высокой агрессивности, санитарно-гигиенической и экологической опасности хладоагента и т. п.