Трубопроводы: всасывающие, нагнетательные и жидкостные

Все элементы холодильного контура, включая компрессоры, теплообменные аппараты, запорно-регулирующую арматуру, ре­сиверы, фильтры-осушители и др., соединяются между собой с помощью трубопроводов.

Трубопроводы фреоновых установок в основном изготавлива­ют бесшовными из меди или латуни. Такие трубы значительно прочнее и лучше подвергаются гибке и формовке, чем сварные и паяные.

Медные трубы выполняют твердыми или мягкими (отожжен­ными). Твердые тянутые трубы выпускают в виде прямых отрезков длиной до 6 м, а мягкие тянутые трубы — длиной до 30 м и поставляют свернутыми в бухты (роли).

Твердые трубы применяют в тех случаях, когда требуется про­ложить их на значительное расстояние без крепления, а также если внешний вид установки имеет важное значение. Мягкие тру­бы диаметром до 20 мм рекомендуется применять при наличии изгибов и вальцованных соединений.

При необходимости получения небольших изгибов и вальцо­ванных соединений на твердых трубах места изгиба или вальцовки предварительно отжигают, нагревая до вишнево-красного цвета, а затем охлаждая на воздухе.

Трубопроводы хладагента монтируют таким образом, чтобы обеспечить безопасные и нормальные условия для эксплуатации и обслуживания оборудования.

При конструировании и монтаже холодильных трубопроводов необходимо соблюдать следующие требования:

обеспечение соответствующей подачи хладагента в испарители;

обеспечение непрерывного возврата масла в картер компрессора;

уменьшение потерь давления хладагента, понижающих произ­водительность и КПД установки;

предотвращение попадания жидкого хладагента в компрессор.

Меньший диаметр, излишняя длина, неудачная конфигура­ция трубопроводов хладагента приводят к увеличению потерь из-за повышенного гидравлического сопротивления, что снижает про­изводительность холодильной машины, увеличивает расход по­требляемой компрессором мощности, ухудшает циркуляцию и уменьшает возврат масла в компрессор.

Всасывающие трубопроводы. От размеров всасывающего тру­бопровода работа холодильной установки зависит в большей сте­пени, чем от размеров других трубопроводов. При оптимальном размере всасывающего трубопровода давление хладагента умень­шается незначительно, а скорость движения потока пара способ­ствует нормальному возврату масла в компрессор. Для обеспече­ния циркуляции масла необходимо поддерживать соответствую­щую интенсивность потока хладагента не только во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, но также и в испарителе.

Большинство машин, которые работают на хладагентах, ра­створимых в масле, проектируют таким образом, чтобы масло воз­вращалось из испарителя в компрессор самотеком через всасыва­ющий трубопровод или отводилось всасываемым паром.

В тех случаях, когда компрессор установки расположен выше испарителя, скорость движения

хладагента в вертикальном уча­стке всасывающего трубопрово­да при минимальной нагрузке может быть мала и масло не бу­дет перемещаться вверх. Для уве­личения скорости движения пара и возврата масла следует умень­шить диаметр только вертикаль­ного участка трубы, а диаметр остальной части всасывающего трубопровода должен быть боль­ше, чтобы обеспечивать незна­чительное снижение давления при максимальной нагрузке ус­тановки (рис. 7.17).

Горизонтальные участки вса­сывающего трубопровода выпол­няют с уклоном не менее 3 % в сторону компрессора для облег­чения возврата в него масла. Если при необходимости требуется рас­положить участок всасывающего трубопровода с движением хлад­агента вверх, то перед ним сле­дует сделать маслоподъемную петлю-сифон (рис. 7.18). Масло постепенно накапливается в пет­ле и увлекается парами хладаген­та. Высота подъема не превыша­ет 2 м. При необходимости подъе­ма на большую высоту выполня­ются два вертикальных участка с маслоподъемными петлями.

Если всасывающая линия имеет большую протяженность, то малый диаметр вертикального участка в период максимальной нагрузки приведет к значительному снижению давления хлад­агента. В этих случаях необходимо применять двухтрубную линию (рис. 7.19).

Трубопровод небольшого диаметра обеспечивает циркуляцию в период минимальной нагрузки, а две вертикальные трубы — во время максимальной нагрузки. Труба большего диаметра имеет вни­зу маслоотделитель. При мини­мальной нагрузке масло осажда­ется в отделителе и блокирует по­ток пара через трубу большего диаметра. При увеличении нагруз­ки на систему скорость движения пара в трубе меньшего диаметра увеличивается до тех пор, пока снижение давления в ней не бу­дет достаточным для уноса масла из отделителя, после чего поток хладагента проходит через обе трубы.

Для систем централизованно­го холодоснабжения торгового холодильного оборудования ре­комендуется поддерживать ми­нимальную скорость хладагента 3,5 м/с в горизонтальных и 7,5 м/с в вертикальных участках всасы­вающего трубопровода. Снижение

давления во всасывающем трубопроводе должно быть не более 0,015 МПа. \

Нагнетательные трубопроводы. Несмотря на то что перепад дав­ления в нагнетательном трубопроводе является менее значимым фактором, чем в любой другой части системы, во многих случа­ях необходимо его поддерживать для демпфирования (поглоще­ния) пульсаций пара в компрес­соре при нагнетании.

Горизонтальный участок на­гнетательного трубопровода дол­жен иметь наклон в направлении потока хладагента не менее 4 мм на 1 м длины, чтобы масло из компрессора поступало в конден­сатор, а не стекало обратно в компрессор. Как и в случае со вса­сывающим вертикальным трубо­проводом, конструкция нагнета­тельного вертикального трубо­провода должна обеспечивать ско­рость движения пара, достаточную для перемещения масла вверх, при минимальной нагрузке.

Если производительность машины меняется в широком диапа­зоне, то можно применить двухтрубную линию при отсутствии маслоотделителя в нагнетательном трубопроводе. При наличии маслоотделителя достаточно иметь один трубопровод.

Одним из ограничивающих факторов при выборе размера на­гнетательного трубопровода является избыточная скорость дви­жения хладагента, которая может быть причиной шума. При скоро­сти 15,2 м/с и более может возникнуть сильный шум. Поэтому максимальная скорость потока хладагента должна быть значительно ниже этой величины.

Жидкостные трубопроводы. Жидкостные трубопроводы пред­назначены для подачи потока переохлажденного жидкого хлад­агента из ресивера к регулятору потока при достаточно высоком давлении, чтобы последний мог работать эффективно.

При выборе размеров жидкостного трубопровода следует учи­тывать, чтобы потери давления не приводили к вскипанию части жидкого хладагента. Образование пара снижает производительность ТРВ и может стать причиной неравномерной подачи хладагента в испаритель. Нужное переохлаждение обеспечивается конденсато­ром, но для системы с очень высокими вертикальными трубопро­водами может возникнуть необходимость в применении теплооб­менника. Если падение давления в жидкостном трубопроводе не превышает 35 кПа, кипения хладагента не происходит. Однако при снижении давления более 70 кПа требуется дополнительное переохлаждение, создаваемое регенеративным теплообменником или переохладителем с водяным охлаждением.

В процессе конструирования трубопроводных линий при опре­делении перепадов давлений пользуются специально составлен­ными диаграммами для различных хладагентов (рис. 7.20).

Перепад давлений в нагнетательном, всасывающем и жидко­стном трубопроводах можно определить из диаграммы, представ­ленной на рис. 7.20, для температур конденсации хладагента R22 в диапазоне от 27 до 49 °С.

Работу с диаграммой начинают с правой ее части, т.е. находят заданное значение холодопроизводительности. Из точки требуе­мой холодопроизводительности проводят вниз вертикальную ли­нию до пересечения с диагональной линией, соответствующей требуемой температуре кипения. Затем следуют по горизонтали влево до пересечения с одной из наклонных линий, соответству­ющих определенному диаметру трубопровода. Опуская вертикаль от точки пересечения до линии расчетной температуры конденса­ции, определяют перепад давлений (в килопаскалях) на 1 м дли­ны трубопровода.

Максимальные рекомендуемые размеры различных участков вса­сывающих и нагнетательных трубопроводов определяют из соот­ветствующих диаграмм для различных хладагентов (рис. 7.21...7.23).