Подобряване на ефективността на охлаждането

инсталации поради преохлаждане на хладилен агент

FGOU VPO "Балтийска държавна академия на риболовния флот",

Русия, *****@***ru

Намаляване на потреблението електрическа енергияе много важен аспектживот във връзка с актуалната енергийна ситуация в страната и в света. Намаляването на консумацията на енергия на хладилните агрегати може да се постигне чрез увеличаване на капацитета на охлаждане на хладилните агрегати. Последното може да се извърши с помощта на различни видове преохладители. Така, считано различни видовепреохладители и проектирани най-ефективните.

охлаждащ капацитет, преохлаждане, регенеративен топлообменник, преохладител, кипене от черупка до тръба, вътрешнотръбно кипене

Чрез преохлаждане на течния хладилен агент преди дроселиране може да се постигне значително повишаване на ефективността на работа. хладилен агрегат. Преохлаждането на хладилния агент може да се постигне чрез инсталиране на преохладител. Преохладителят за течен хладилен агент, изтичащ от кондензатора при кондензационно налягане към управляващия клапан, е проектиран да го охлажда под температурата на кондензация. Съществуват различни начинипреохлаждане: чрез кипене на течен хладилен агент при междинно налягане, чрез напускащ изпарител парен агент и чрез вода. Преохлаждането на течния хладилен агент прави възможно увеличаването на охлаждащия капацитет на хладилната инсталация.

Един от видовете топлообменници, предназначени за преохлаждане на течни хладилни агенти, са регенеративните топлообменници. При устройства от този тип преохлаждането на хладилния агент се постига поради напускането на изпарения агент от изпарителя.

При регенеративните топлообменници топлообменът се осъществява между течния хладилен агент, идващ от приемника към управляващия клапан, и парообразния агент, напускащ изпарителя. Регенеративните топлообменници се използват за изпълнение на една или повече от следните функции:

1) повишаване на термодинамичната ефективност на хладилния цикъл;

2) преохлаждане на течния хладилен агент за предотвратяване на изпаряване пред управляващия клапан;

3) изпаряване на малко количество течност, отнесена от изпарителя. Понякога, когато се използват изпарители от наводнен тип, богат на масло слой течност умишлено се отклонява към смукателната линия, за да се осигури връщане на маслото. В тези случаи регенеративните топлообменници служат за изпаряване на течния хладилен агент от разтвора.

На фиг. 1 е показана диаграма на инсталацията на RT.

Фиг. 1. Схема за монтаж на регенеративен топлообменник

Фиг. 1. Схемата за монтаж на регенеративния топлообменник

Най-простата форма на топлообменник се получава чрез метален контакт (заваряване, запояване) между тръбите за течност и пара за осигуряване на противоток. И двата тръбопровода са покрити с изолация като цяло. За максимална производителност, течната линия трябва да бъде разположена под смукателната линия, тъй като течността в смукателния тръбопровод може да тече по долния генератор.

Най-разпространени в родната индустрия и в чужбина са регенеративните топлообменници с корпус и намотка. В малки хладилни машиниах, произведени от чуждестранни фирми, понякога се използват топлообменници с опростен дизайн, в които тръбата за течност е навита върху смукателната тръба. Компанията Dunham-Busk (САЩ) за подобряване на топлопреминаването, течната намотка, навита на смукателната линия, е запълнена с алуминиева сплав. Смукателният тръбопровод е оборудван с вътрешни гладки надлъжни ребра, които осигуряват добър топлопренос към пара с минимално хидравлично съпротивление. Тези топлообменници са предназначени за инсталации с охлаждащ капацитет под 14 kW.

За инсталации със средна и голяма производителност широко се използват регенеративни топлообменници с корпус и намотка. В устройства от този тип, течна намотка (или няколко успоредни намотки), навита около изместващия изместител, се поставя в цилиндричен съд. Парата преминава в пръстеновидното пространство между изместителя и корпуса, като същевременно осигурява по-пълно измиване с пара на повърхността на течната намотка. Бобината е направена от гладки, а по-често от оребрени тръби от външната страна.

При използване на топлообменници от типа "тръба в тръба" (като правило за малки хладилни машини) се обръща специално внимание на интензифицирането на топлопреминаването в апарата. За целта се използват или оребрени тръби, или се използват различни вложки (тел, лента и др.) в областта на парите или в областта на парата и течността (фиг. 2).

Фиг.2. Топлообменник регенеративен тип "тръба в тръба"

Фиг. 2. Регенеративен топлообменник тип “тръба в тръба”

Преохлаждането чрез кипене на течен хладилен агент при междинно налягане може да се извърши в междинни съдове и икономайзери.

При нискотемпературните двустепенни компресионни хладилни агрегати работата на междинния съд, монтиран между компресорите на първия и втория етап, до голяма степен определя термодинамичното съвършенство и ефективността на работата на целия хладилен агрегат. Междинният съд изпълнява следните функции:

1) „събаряне“ на прегряването на парата след компресора на първия етап, което води до намаляване на работата, изразходвана от етапа високо налягане;

2) охлаждане на течния хладилен агент преди да влезе в управляващия клапан до температура, близка или равна на температурата на насищане при междинно налягане, което намалява загубите в управляващия клапан;

3) частично отделяне на маслото.

В зависимост от вида на междинния съд (навита или без намотка) се изпълнява схема с едно или двустепенно дроселиране на течния хладилен агент. В безпомпените системи се предпочитат змиевидни междинни съдове, в които течността е под налягане на кондензиране, осигурявайки течен хладилен агент към изпарителната система на многоетажните хладилници.

Наличието на бобината изключва и допълнително омасляване на течността в междинния съд.

В системи с помпена циркулация, където подаването на течност към изпарителната система се осигурява от налягането на помпата, могат да се използват междинни съдове без намотки. Настоящото използване на ефективни маслени сепаратори в схемите на хладилни агрегати (измиване или циклон от страна на изпускане, хидроциклони в изпарителната система) също прави възможно приложениемеждинни съдове без намотки - устройства, по-ефективни и по-лесни за използване дизайн.

Преохлаждането на водата може да се постигне в преохладители с обратен поток.

На фиг. 3 показва двутръбен противоточен преохладител. Състои се от една или две секции, сглобени от двойни тръби, свързани последователно (тръба в тръба). Вътрешните тръби са свързани с чугунени ролки, външните тръби са заварени. Течното работно вещество тече в пръстеновидното пространство в противоток на охлаждащата вода, движеща се през вътрешните тръби. Тръби - стоманени безшевни. Температурата на изхода на работното вещество от апарата обикновено е с 2-3 °C по-висока от температурата на входящата охлаждаща вода.

тръба в тръба"), всеки от които се подава с течен хладилен агент през разпределителя, а хладилният агент от линейния приемник влиза в пръстеновидното пространство, основният недостатък е ограниченият експлоатационен живот поради бързата повреда на разпределителя. Междинният съд , от своя страна, може да се използва само за охладителни системи, работещи с амоняк.

Ориз. 4. Скица на течен фреонов преохладител с кипене в пръстена

Фиг. 4. Скица на суперохладител с кипене на течен фреон в междутръбното пространство

Най-подходящото устройство е течен фреонов преохладител с кипене в пръстена. Диаграма на такъв преохладител е показана на фиг. 4.

Конструктивно това е кожухотръбен топлообменник, в чийто пръстен кипи хладилният агент, хладилният агент от линейния приемник влиза в тръбите, преохлажда се и след това се подава към изпарителя. Основният недостатък на такъв суперохладител е разпенването на течен фреон поради образуването на маслен филм върху повърхността му, което води до необходимостта от специално устройство за отстраняване на маслото.

По този начин е разработен проект, в който се предлага да се подава преохладен течен хладилен агент от линеен приемник в пръстеновидното пространство и да се осигури (чрез предварително дроселиране) кипенето на хладилния агент в тръбите. Дадено техническо решениее обяснено на фиг. 5.

Ориз. 5. Скица на течен фреонов преохладител с кипене вътре в тръбите

Фиг. 5. Скица на суперохладител с кипене на течен фреон вътре в тръбите

Тази схема на устройството позволява да се опрости конструкцията на преохладителя, изключвайки от него устройство за отстраняване на масло от повърхността на течен фреон.

Предложеният течен фреонов преохладител (икономайзер) представлява корпус, съдържащ пакет от топлообменни тръби с вътрешни ребра, както и тръба за вход на охладения хладилен агент, тръба за изход на охладения хладилен агент, тръби за вход на дроселирания хладилен агент, тръба за изхода на парообразния хладилен агент.

Препоръчителният дизайн позволява да се избегне разпенването на течен фреон, да се увеличи надеждността и да се осигури по-интензивно преохлаждане на течния хладилен агент, което от своя страна води до увеличаване на охлаждащия капацитет на хладилния агрегат.

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНАТА ЛИТЕРАТУРА

1. Zelikovsky върху топлообменници на малки хладилни машини. - М.: Хранителна промишленост, 19с.

2. Производство на йонни студове. - Калининград: Княз. издателство, 19с.

3. Данилова хладилни агрегати. - М.: Агропромиздат, 19с.

ПОДОБРЯВАНЕ НА ЕФЕКТИВНОСТТА НА ХЛАДИЛНИ ИНСТАЛАЦИИ ПОРАДИ ПРЕОХЛАЖДАНЕ НА ХЛАДИЛНИЯ ФРАНТ

Н. В. Любимов, Ю. Н. Сластичин, Н. М. Иванова

Преохлаждането на течен фреон пред изпарителя позволява да се увеличи хладилния капацитет на хладилна машина. За целта можем да използваме регенеративни топлообменници и суперохладители. Но по-ефективен е суперохладителят с кипене на течен фреон вътре в тръбите.

хладилен капацитет, преохлаждане, суперохладител

В кондензатора газообразният хладилен агент, компресиран от компресора, преминава в течно състояние (кондензира). В зависимост от работните условия на хладилния кръг, парите на хладилния агент могат да кондензират напълно или частично. За правилното функциониране на хладилния кръг е необходима пълна кондензация на парите на хладилния агент в кондензатора. Процесът на кондензация протича при постоянна температура, наречена температура на кондензация.

Преохлаждането на хладилния агент е разликата между температурата на кондензиране и температурата на хладилния агент, напускащ кондензатора. Докато в сместа от газообразен и течен хладилен агент има поне една газова молекула, температурата на сместа ще бъде равна на температурата на кондензация. Следователно, ако температурата на сместа на изхода на кондензатора е равна на температурата на кондензация, тогава хладилната смес съдържа пара и ако температурата на хладилния агент на изхода на кондензатора е по-ниска от температурата на кондензация, тогава това ясно показва, че хладилният агент е преминал напълно в течно състояние.

Прегряване на хладилния агенте разликата между температурата на хладилния агент, напускащ изпарителя, и точката на кипене на хладилния агент в изпарителя.

Защо е необходимо да се прегряват парите на хладилния агент, който вече е изварен? Смисълът на това е да се гарантира, че целият хладилен агент ще премине в газообразно състояние. Наличието на течна фаза в хладилния агент, влизащ в компресора, може да доведе до воден чук и да повреди компресора. И тъй като кипенето на хладилния агент се случва при постоянна температура, не можем да кажем, че целият хладилен агент е изкипел, докато температурата му надвиши точката на кипене.

в двигателите вътрешно горенесе изправи пред явлението усукващи вибрациивалове. Ако тези колебания застрашават здравината на коляновия вал в работния диапазон на скоростта на вала, тогава се използват антивибратори и амортисьори. Те се поставят в свободния край на коляновия вал, т.е. там, където възникват най-големите сили на усукване.

флуктуации.

външни сили карат коляновия вал на дизела да извършва усукващи вибрации

Тези сили са налягането на газа и инерционните сили на биелно-коленовия механизъм, при чието променливо действие се създава непрекъснато променящ се въртящ момент. Под въздействието на неравномерния въртящ момент секциите на коляновия вал се деформират: те се усукват и развиват. С други думи, в коляновия вал възникват усукващи вибрации. Сложната зависимост на въртящия момент от ъгъла на въртене на коляновия вал може да се представи като сума от синусоидални (хармонични) криви с различни амплитуди и честоти. При определена честота на въртене на коляновия вал честотата на смущаващата сила, в този случай всеки компонент на въртящия момент, може да съвпадне с честотата на естествените вибрации на вала, т.е. ще възникне резонансно явление, при което амплитудите на усукващите вибрации на вала могат да станат толкова големи, че валът може да се срути.

Да елиминирамрезонансно явление в съвременните дизелови двигатели, прил специални устройства- антивибратори. Един от видовете такова устройство, антивибраторът на махалото, е широко разпространен. В момента, когато движението на маховика по време на всяко от неговите трептения ще се ускори, натоварването на антивибратора, съгласно закона за инерцията, ще се стреми да поддържа движението си със същата скорост, т.е. той ще започне да изостава под определен ъгъл от участъка на вала, към който е прикрепен антивибраторът (позиция II) . Товарът (или по-скоро неговата инерционна сила) ще „забави“ вала. Кога ъглова скоростмаховик (вал) по време на същото трептене ще започне да намалява, товарът, спазвайки закона за инерцията, ще има тенденция да „дърпа“ вала заедно с него (позиция III),
По този начин инерционните сили на окачения товар по време на всяко трептене периодично ще действат върху вала в посока, противоположна на ускорението или забавянето на вала, и по този начин ще променят честотата на неговите собствени трептения.

Силиконови амортисьори. Амортисьорът се състои от херметичен корпус, вътре в който е поставен маховик (маса). Маховикът може да се върти свободно спрямо корпуса, монтиран на края на коляновия вал. Пространството между корпуса и маховика е изпълнено със силиконова течност с висок вискозитет. Когато коляновият вал се върти равномерно, маховикът, поради силите на триене в течността, придобива същата честота (скорост) на въртене, която е същата като на вала. И ако има усукващи вибрации на коляновия вал? Тогава енергията им се прехвърля към корпуса и ще бъде погълната от силите на вискозно триене, които възникват между корпуса и инерционната маса на маховика.

Режими на ниски обороти и натоварвания. Преминаването на основните двигатели към режими на ниска скорост, както и преходът на спомагателните двигатели към режими на ниско натоварване, е свързано със значително намаляване на подаването на гориво към цилиндрите и увеличаване на излишния въздух. В същото време параметрите на въздуха в края на компресията се намаляват. Промяната в pc и Tc е особено забележима при двигатели с газово турбинно компресиране, тъй като компресорът на газовата турбина практически не работи при ниски натоварвания и двигателят автоматично преминава в режим на работа без презареждане. Малките порции горящо гориво и големият излишък на въздух намаляват температурата в горивната камера.

Поради ниските температури на цикъла, процесът на изгаряне на горивото протича бавно, бавно, част от горивото няма време да изгори и се стича по стените на цилиндъра в картера или се отвежда с отработените газове в изпускателната система.

Влошаването на изгарянето на горивото се улеснява и от лошото смесване на горивото с въздуха, поради намаляване на налягането на впръскване на гориво с спад на натоварването и намаляване на скоростта. Неравномерното и нестабилно впръскване на горивото, както и ниските температури в цилиндрите, причиняват нестабилна работа на двигателя, често придружена от неправилно запалване и повишен дим.

Образуването на въглерод протича особено интензивно, когато в двигателите се използват тежки горива. При работа при ниски натоварвания, поради лошо пулверизиране и относително ниски температури в цилиндъра, капките тежко гориво не изгарят напълно. При нагряване на капката леките фракции постепенно се изпаряват и изгарят, а в сърцевината й остават само тежки висококипящи фракции, които са базирани на ароматни въглеводороди, които имат най-силни връзки между атомите. Поради това окисляването им води до образуването на междинни продукти – асфалтени и смоли, които са силно лепкави и могат да бъдат здраво залепени към метални повърхности.

Поради горните обстоятелства при продължителна работа на двигатели при ниски обороти и натоварвания се получава интензивно замърсяване на цилиндрите и особено на изпускателния тракт с продукти от непълно изгаряне на гориво и масло. Изпускателните канали на капаците на работните цилиндри и изпускателните тръби са покрити с плътен слой от асфалто-катранени вещества и кокс, често намалявайки тяхната площ на потока с 50-70%. В изпускателната тръба дебелината на слоя сажди достига 10-20 мм. Тези отлагания, когато натоварването на двигателя се увеличи, периодично се запалват, причинявайки пожар в изпускателната система. Всички маслени отлагания изгарят, а сух въглероден диоксид, образуван по време на горенето, се издухва в атмосферата.

Формулировки на втория закон на термодинамиката.
За съществуването на топлинен двигател са необходими 2 източника - гореща пролети източник на студ (околна среда). Ако топлинната машина работи само от един източник, тогава тя се нарича вечен двигател от 2-ри вид.
1 формулировка (Ostwald):
"Вечен двигател от 2-ри вид е невъзможен."
Вечен двигател от 1-ви вид е топлинен двигател с L>Q1, където Q1 е подадената топлина. Първият закон на термодинамиката "позволява" възможността за създаване на топлинен двигател, който напълно преобразува подадената топлина Q1 в работа L, т.е. L = Q1. Вторият закон налага по-строги ограничения и гласи, че работата трябва да е по-малка от доставената топлина (L Вечен двигател от 2-ри вид може да се реализира, ако топлината Q2 се пренесе от студен източник към горещ. Но за това топлината трябва спонтанно да премине от студено тяло към горещо, което е невъзможно. От това следва 2-ра формулировка (на Клаузиус):
"Топлината не може спонтанно да премине от по-студено тяло към по-горещо."
За работата на топлинен двигател са необходими 2 източника - топъл и студен. 3-та формулировка (Карно):
"Там, където има температурна разлика, може да се работи."
Всички тези формулировки са взаимосвързани, от една формулировка е възможно да се получи друга.

Ефективност на индикаторазависи от: степента на сгъстяване, съотношението на излишния въздух, дизайна на горивната камера, ъгъла на напредване, скоростта, продължителността на впръскване на горивото, качеството на пулверизиране и образуването на смес.

Повишаване на ефективността на индикатора(чрез подобряване на процеса на горене и намаляване на топлинните загуби на горивото в процесите на компресия и разширяване)

????????????????????????????????????

Съвременните двигатели се характеризират с високо ниво на топлинно напрежение на CPG, поради форсирането на работния им процес. Това изисква технически компетентна грижа за охладителната система. Необходимото отделяне на топлина от нагретите повърхности на двигателя може да се постигне или чрез увеличаване на разликата в температурата на водата T = T in.out - T in.in, или чрез увеличаване на нейната консумация. Повечето дизелови компании препоръчват за MOD T = 5 - 7 gr.C, за SOD и WOD t \u003d 10 - 20 gr.S. Ограничението на температурната разлика на водата е причинено от желанието да се поддържат минимални температурни напрежения на цилиндрите и втулките по тяхната височина. Интензифицирането на топлопреминаването се осъществява поради високите скорости на движение на водата.

При охлаждане с извънбордова вода максималната температура е 50 гр.С. Само затворените охладителни системи могат да се възползват от високотемпературното охлаждане. С повишаване на температурата хладно. вода, загубите от триене в групата на буталата намаляват и еф. мощността и ефективността на двигателя, с увеличаване на Tv, температурният градиент по дебелината на втулката намалява и топлинните напрежения също намаляват. С намаляване на температурата-ry хладно. вода, химическата корозия се увеличава поради кондензация върху цилиндъра на сярна киселина, особено при изгаряне на серни горива. Въпреки това има ограничение на температурата на водата поради ограничаването на температурата на огледалото на цилиндъра (180 градуса C) и по-нататъшното му повишаване може да доведе до нарушаване на здравината на масления филм, изчезването му и появата на сух триене. Ето защо повечето фирми ограничават температурата до 50-60 gr. C и само при горене на високосерни горива се допускат 70 -75 gr. С.

Коефициент на топлопреминаване- единица, която обозначава преминаването на топлинен поток с мощност 1 W през строителен конструктивен елемент с площ 1 m2 при температурна разлика от 1 Kelvin W / (m2K) между външния и вътрешния въздух.

Определението на коефициента на топлопреминаване е както следва: загубата на енергия на квадратен метър повърхност при температурна разлика между външната и вътрешната. Това определение включва връзката на ватове, квадратни метри и Келвин W/(m2 K).

За изчисляване на топлообменниците широко се използва кинетичното уравнение, което изразява връзката между топлинния поток Q и ​​топлопреносната повърхност F, наречена основното уравнение за пренос на топлина: Q = KF∆tсрτ, където К – кинетичен коефициент (коефициент на топлопреминаване, характеризиращ скоростта на топлопреминаване; ∆tср – средна движеща сила или средна температурна разлика между топлоносителите (средна температурна разлика) по повърхността на топлопреминаване; τ – време.

Най-голямата трудност е изчислението коефициент на топлопреминаване Kхарактеризираща скоростта на топлопреносния процес, включващ и трите вида топлопренос. Физическото значение на коефициента на топлопреминаване следва от уравнението (); неговите размери:

На фиг. 244 OB = R е радиусът на манивелата и AB=L е дължината на свързващия прът. Да обозначим съотношението L0 = L/ R- се нарича относителна дължина на свързващия прът, за морските дизелови двигатели е в диапазона 3,5-4,5.

обаче в теорията на KShM СЕ ИЗПОЛЗВА ОБРАТНАТА СТОЙНОСТ λ= R / L

Разстоянието между оста на буталния болт и оста на вала при завъртането му под ъгъл a

AO \u003d AD + DO \u003d LcosB + Rcosa

Когато буталото е вътре m.t., то това разстояние е равно на L+R.

Следователно пътят, изминат от буталото, когато манивелата се завърти под ъгъл a, ще бъде равен на x=L+R-AO.

Чрез математически изчисления получаваме формулата за пътя на буталото

X = R ( 1-cosa +1/ λ(1-cosB) ) (1)

Средната скорост на буталото Vm, заедно със скоростта на въртене, е индикатор за скоростта на двигателя. Определя се по формулата Vm = Sn/30, където S е ходът на буталото, m; n - скорост, min-1. Смята се, че за MOD vm = 4-6 m/s, за SOD vm = 6s-9 m/s и за VOD vm > 9 m/s. Колкото по-висок е vm, толкова по-големи са динамичните напрежения в частите на двигателя и толкова по-голяма е вероятността от тяхното износване - преди всичко групата цилиндър-бутала (CPG). В момента параметърът vm е достигнал определена граница (15-18,5 m/s), поради здравината на материалите, използвани в двигателостроенето, особено след като динамичното напрежение на CPG е пропорционално на квадрата на стойността vm. Така че, с увеличаване на vm с коефициент 3, напреженията в частите ще се увеличат с коефициент 9, което ще изисква съответно увеличение на якостните характеристики на материалите, използвани за производството на CPG части.

Средната скорост на буталото винаги е посочена във фабричния паспорт (сертификат) на двигателя.

Истинската скорост на буталото, т.е. неговата скорост в даден момент (в m / s), се определя като първата производна на пътя по отношение на времето. Заменете във формулата (2) a= ω t, където ω е честотата на въртене на вала в rad/sec, t е времето в сек. След математически трансформации получаваме формулата за скоростта на буталото:

C=Rω(sina+0,5λsin2a) (3)

където R е радиусът на манивелата vm\

ω - ъглова честота на въртене на коляновия вал в rad / s;

а - ъгъл на въртене на коляновия вал vgrad;

λ= R / L-отношение на радиуса на коляната към дължината на биелния прът;

Ко - обиколна скорост на центъра, манивелата vm / s;

L - дължина на свързващия прът vm.

При безкрайна дължина на свързващия прът (L=∞ и λ =0) скоростта на буталото е

Диференцирайки формула (1) по подобен начин, получаваме

C \u003d Rω sin (a + B) / cosB (4)

Стойностите на функцията sin(a + B) са взети от таблиците, дадени в справочниците и ръководствата, в зависимост от ta и λ.

Очевидно максималната стойност на скоростта на буталото при L=∞ ще бъде при a=90° и a=270°:

Cmax= Rω sin a.. Тъй като Co= πRn/30 и Cm=Sn/30=2Rn/30=Rn/15, тогава

Co/Cm= πRn15/Rn30=π/2=1,57 откъдето Co=1,57 Cm

Следователно и максимална скоростбуталото ще бъде равно. Cmax = 1,57 Арт.

Представяме уравнението на скоростта във формата

С = Rωsin a +1/2λ Rωsin2a.

Графично и двата члена от дясната страна на това уравнение ще бъдат показани като синусоиди. Първият член Rωsin a , представляващ скоростта на буталото при безкрайна дължина на свързващия прът, ще бъде представен от синусоида от първи ред, а вторият член 1/2λ Rωsin2a е корекция за влиянието крайна дължинасвързващ прът - синусоида от втори ред.

като построим посочените синусоиди и ги добавим алгебрично, получаваме графика на скоростта, отчитайки непрякото влияние на свързващия прът.

На фиг. 247 са показани: 1 - крива Rωsin a,

2 - крива 1/2λ Rωsin2a

3 - крива С.

Под експлоатационни свойства се разбират обективните характеристики на горивото, които се появяват в процеса на използването му в двигател или агрегат. Процесът на горене е най-важен и определя неговите експлоатационни свойства. Процесът на изгаряне на горивото, разбира се, се предшества от процесите на неговото изпаряване, запалване и много други. Характерът на поведението на горивото във всеки от тези процеси е същността на основните експлоатационни свойства на горивата. В момента се оценяват следните експлоатационни свойства на горивата.

Летливостта характеризира способността на горивото да преминава от течно в пара. Това свойство се формира от такива показатели за качество на горивото като фракционен състав, налягане на наситените пари при различни температури, повърхностно напрежение и други. Изпарението има важностпри избора на гориво и до голяма степен определя техническите, икономическите и експлоатационни характеристикидвигатели.

Запалимостта характеризира характеристиките на процеса на запалване на смеси от горивни пари с въздух. Оценката на това свойство се основава на такива качествени показатели като температурни и концентрационни граници на запалване, температури на възпламеняване и самовъзпламеняване и др. Индексът на запалимост на горивото е от същото значение, както и неговата горимост; По-нататък тези две свойства се разглеждат заедно.

Горивността определя ефективността на процеса на изгаряне на смеси въздух-гориво в горивните камери на двигатели и горивни устройства.

Помпаемостта характеризира поведението на горивото при изпомпването му през тръбопроводи и горивни системи, както и при филтрирането му. Това свойство определя непрекъснатото подаване на гориво към двигателя при различни работни температури. Помпаемостта на горивата се оценява чрез вискозитетно-температурни свойства, точки на облачност и течливост, гранична температура на филтриране, водно съдържание, механични примеси и др.

Тенденцията към образуване на отлагания е способността на горивото да образува отлагания от различни видове в горивните камери, в горивните системи, по всмукателните и изпускателните клапани. Оценката на това свойство се основава на такива показатели като съдържание на пепел, капацитет за коксуване, съдържание на катранени вещества, ненаситени въглеводороди и др.

Корозивността и съвместимостта с неметални материали характеризира способността на горивото да причинява корозионни увреждания на метали, подуване, разрушаване или промяна в свойствата на гумени уплътнения, уплътнители и други материали. Това експлоатационно свойство осигурява количествена оценка на съдържанието на корозивни вещества в горивото, тестване на устойчивостта на различни метали, гуми и уплътнители в контакт с горивото.

Защитната способност е способността на горивото да предпазва материалите на двигатели и възли от корозия при контакт с агресивна среда в присъствието на гориво и преди всичко способността на горивото да предпазва металите от корозия. електрохимична корозияпри контакт с вода. Това свойство се оценява чрез специални методи, които включват въздействието на обикновена, морска и дъждовна вода върху метали в присъствието на гориво.

Свойствата против износване характеризират намаляването на износването на триещите се повърхности в присъствието на гориво. Тези свойства са важни за двигатели, при които горивните помпи и оборудването за управление на горивото се смазват само от самото гориво без използване на смазка (например в бутало горивна помпависоко налягане). Свойството се оценява по отношение на вискозитет и смазваща способност.

Капацитетът на охлаждане определя способността на горивото да абсорбира и отстранява топлината от нагрети повърхности, когато горивото се използва като охлаждаща течност. Оценката на свойствата се основава на такива качествени показатели като топлинен капацитет и топлопроводимост.

Стабилността характеризира устойчивостта на показателите за качество на горивото по време на съхранение и транспорт. Това свойство оценява физическата и химическата стабилност на горивото и неговата чувствителност към биологична атака от бактерии, гъбички и мухъл. Нивото на това свойство ви позволява да зададете гаранционния срок за съхранение на гориво при различни климатични условия.

Екологичните свойства характеризират въздействието на горивото и продуктите от неговото горене върху хората и заобикаляща среда. Оценката на това свойство се основава на показателите за токсичност на горивото и продуктите от неговото горене и опасност от пожар и експлозия.

Безкрайните морски простори се плават от големи кораби, послушни на ръцете и волята на човека, задвижвани от мощни двигатели, които използват различни видове корабно гориво. Транспортни корабимогат да използват различни двигатели, но повечето от тези плаващи конструкции са оборудвани с дизелови двигатели. Горивото за корабни двигатели, използвани в корабните дизелови двигатели, се разделя на два класа - дестилат и тежък. Дестилатното гориво включва дизелово лятно гориво, както и чужди горива като Marine Diesel Oil, Gas Oil и др. Има нисък вискозитет, т.е
изисква предварително загряване при стартиране на двигателя. Използва се при високоскоростни и среднооборотни дизелови двигатели, а в някои случаи и при нискооборотни дизелови двигатели в режим на стартиране. Понякога се използва като добавка към тежко гориво в случаите, когато е необходимо да се намали вискозитета му. тежки оценкигоривата се различават от дестилатните по по-висок вискозитет, повече висока температуравтвърдяване, наличие на по-голям брой тежки фракции, високо съдържание на пепел, сяра, механични примеси и вода. Цените на корабното гориво от този тип са много по-ниски.

Повечето кораби използват най-евтиното тежко корабно дизелово гориво или мазут. Използването на мазут е продиктувано преди всичко от икономически съображения, тъй като цената на корабното гориво, както и общите разходи за транспортиране на стоки по море при използване на мазут са значително намалени. Като пример може да се отбележи, че разликата в цената на мазута и другите видове гориво, използвани за корабни двигатели, е около двеста евро на тон.

Правилата за морско корабоплаване обаче предписват в определени режими на работа, например при маневриране, използването на по-скъпо морско гориво с нисък вискозитет или дизелово гориво. В някои морски райони, например Ламанша, поради сложността на навигацията и необходимостта от спазване на екологичните изисквания, използването на мазут като основно гориво по принцип е забранено.

Избор на гориводо голяма степен зависи от температурата, при която ще се използва. Осигурено е нормално стартиране и планирана работа на дизеловия двигател летен периодс цетаново число 40-45, in зимен периоднеобходимо е да го увеличите до 50-55. За моторни горива и мазути цетановото число е в диапазона 30-35, за дизелово гориво - 40-52.

Ts-диаграмите се използват предимно за илюстративни цели, тъй като в Pv-диаграмата площта под кривата изразява работата, извършена от чисто вещество в обратим процес, а в Ts-диаграмата площта под кривата изобразява получената топлина за същите условия.

Токсичните компоненти са: въглероден оксид CO, въглеводороди CH, азотни оксиди NOx, прахови частици, бензен, толуен, полициклични ароматни въглеводороди PAH, бензапирен, сажди и прахови частици, олово и сяра.

Стандартите за емисии в момента са вредни веществаморските дизелови двигатели се регулират от IMO, международната морска организация. Всички произвеждани в момента корабни дизелови двигатели трябва да отговарят на тези стандарти.

Основните опасни за хората компоненти в отработените газове са: NOx, CO, CnHm.

Редица методи, например директно впръскване на вода, могат да бъдат приложени само на етапа на проектиране и производство на двигател и неговите системи. За вече съществуваща моделна гамадвигатели, тези методи са неприемливи или изискват значителни разходи за модернизация на двигателя, подмяна на неговите възли и системи. В ситуация, когато е необходимо значително намаляване на азотните оксиди без преоборудване на серийни дизелови двигатели - и тук това е точно такъв случай, най- ефективен начине използването на трипътен каталитичен преобразувател. Използването на преобразувател е оправдано в райони, където има високи изисквания за емисии на NOx, като големите градове.

По този начин основните направления за намаляване на вредните емисии на дизелови отработени газове могат да бъдат разделени на две групи:

1)-подобряване на конструкцията и системите на двигателя;

2) - методи, които не изискват модернизация на двигателя: използване на каталитични преобразуватели и други средства за пречистване на отработените газове, подобряване на състава на горивото, използване на алтернативни горива.

Една от най-големите трудности в работата на майстора е, че той не може да види процесите, протичащи вътре в тръбопроводите и в хладилния кръг. Въпреки това, измерването на количеството преохлаждане може да осигури относително точна картина на поведението на хладилния агент във веригата.

Имайте предвид, че повечето дизайнери оразмеряват кондензатори с въздушно охлаждане, за да осигурят преохлаждане на изхода на кондензатора в диапазона от 4 до 7 K. Помислете какво се случва в кондензатора, ако преохлаждането е извън този диапазон.

A) Намалено преохлаждане (обикновено по-малко от 4 K).

Ориз. 2.6

На фиг. 2.6 показва разликата в състоянието на хладилния агент вътре в кондензатора при нормално и необичайно преохлаждане. Температура в точки tw=tc=te=38°С = температура на кондензация tk. Измерването на температурата в точка D дава стойността td=35 °C, преохлаждане 3 K.

Обяснение. Когато хладилният кръг работи нормално, последните молекули на парата кондензират в точка C. Освен това течността продължава да се охлажда и тръбопроводът по цялата дължина (зона C-D) се запълва с течна фаза, което позволява постигане на нормална стойност на преохлаждане (за например 6 К).

В случай на липса на хладилен агент в кондензатора, зона C-D не е напълно запълнена с течност, има само малък парцелтази зона, напълно заета от течността (зона E-D), и нейната дължина не е достатъчна, за да осигури нормално преохлаждане.

В резултат на това, когато измервате хипотермията в точка D, определено ще получите стойността й под нормата (в примера на Фигура 2.6 - 3 K).

И колкото по-малко хладилен агент има в инсталацията, толкова по-малко ще бъде неговата течна фаза на изхода на кондензатора и толкова по-малка ще бъде степента му на преохлаждане.

В границата, при значителен недостиг на хладилен агент в хладилния кръг, на изхода на кондензатора ще има паро-течна смес, чиято температура ще бъде равна на температурата на кондензация, тоест преохлаждането ще бъде 0 K (вж. Фигура 2.7).

Ориз. 2.7

tv=td=tk=38°С. Стойност на преохлаждане P/O = 38-38=0 K.

По този начин недостатъчното зареждане на хладилен агент винаги води до намаляване на преохлаждането.

От това следва, че компетентен майстор няма да добави безразсъдно хладилен агент към инсталация, без да се увери, че няма течове и без да се увери, че преохлаждането е необичайно ниско!

Имайте предвид, че с добавянето на хладилен агент към веригата нивото на течността в долната част на кондензатора ще се повиши, което ще доведе до увеличаване на преохлаждането.

Нека сега се обърнем към разглеждането на противоположното явление, тоест твърде много хипотермия.

Б) Повишена хипотермия (обикновено повече от 7 К).

Ориз. 2.8

tv=te=tk= 38°С. td = 29 ° C, следователно, преохлаждане P / O \u003d 38-29 = 9 K.

Обяснение. По-горе видяхме, че липсата на хладилен агент във веригата води до намаляване на преохлаждането. От друга страна, прекомерно количество хладилен агент ще се натрупа на дъното на кондензатора.

В този случай дължината на зоната на кондензатора, пълна с течност, се увеличава и може да заеме цялата раздел E-D. Количеството течност в контакт с охлаждащия въздух се увеличава и следователно количеството на преохлаждането също става по-голямо (в примера на фиг. 2.8, P/O = 9 K).

В заключение посочваме, че измерванията на величината на преохлаждането са идеални за диагностициране на процеса на функциониране на класическа хладилна инсталация.

По време на подробен анализ типични неизправностище видим как във всеки конкретен случай да интерпретираме точно данните от тези измервания.

Твърде ниското преохлаждане (по-малко от 4 K) показва липса на хладилен агент в кондензатора. Повишено преохлаждане (повече от 7 K) показва излишък на хладилен агент в кондензатора.

2.4. УПРАЖНЕНИЕ

Изберете от 4 дизайна на кондензатора с въздушно охлаждане, показани на фиг. 2.9 който смятате за най-добър. Обясни защо?

Ориз. 2.9

Поради гравитацията течността се натрупва в долната част на кондензатора, така че входът за пара към кондензатора трябва винаги да е отгоре. Следователно варианти 2 и 4 са най-малкото странно решение, което няма да работи.

Разликата между варианти 1 и 3 е основно в температурата на въздуха, който духа над зоната на преохлаждане. При 1-ви вариант въздухът, който осигурява преохлаждане, влиза в зоната на преохлаждане, вече загрята, тъй като е преминал през кондензатора. Дизайнът на 3-та опция трябва да се счита за най-успешен, тъй като осъществява топлообмен между хладилния агент и въздуха според принципа на противопотока. Тази опция има най-доброто представянетоплопренос и проектиране на инсталацията като цяло.

Помислете за това, ако все още не сте решили в коя посока на охлаждащия въздух (или вода) искате да премине през кондензатора.

• Влиянието на температурата и налягането върху състоянието на хладилните агенти
• Преохлаждане в кондензатори с въздушно охлаждане
• Анализ на случаи на необичайна хипотермия

климатик

Зареждането на климатика с фреон може да се извърши по няколко начина, всеки от тях има своите предимства, недостатъци и точност.

Изборът на метод за презареждане на климатици зависи от нивото на професионализъм на майстора, необходимата точност и използваните инструменти.

Също така е необходимо да се помни, че не всички хладилни агенти могат да се презареждат, а само еднокомпонентни (R22) или условно изотропни (R410a).

Многокомпонентните фреони се състоят от смес от газове с различни физични свойства, които при изтичане се изпаряват неравномерно и дори когато малък течтехният състав се променя, така че системите с тези хладилни агенти трябва да бъдат напълно презаредени.

Пълнене на климатика с фреон по маса

Всеки климатик се зарежда фабрично с определено количество хладилен агент, чиято маса е посочена в документацията за климатика (също посочена на табелката), има и информация за количеството фреон, което трябва да се добави допълнително за всеки метър фреонов път(обикновено 5-15 гр.)

При зареждане с гориво по този метод е необходимо напълно да освободите хладилния кръг от останалия фреон (в цилиндър или да изтече в атмосферата, това изобщо не вреди на околната среда - прочетете за това в статията за ефекта на фреона върху климат) и го почистете с прахосмукачка. След това напълнете системата с определеното количество хладилен агент по тегло или с помощта на цилиндъра за пълнене.

Предимствата на този метод в висока прецизности достатъчна простота на процеса на зареждане на климатика. Недостатъците включват необходимостта от евакуиране на фреон и евакуация на веригата, а цилиндърът за пълнене освен това има ограничен обем от 2 или 4 килограма и големи размери, което позволява да се използва главно в стационарни условия.

Пълнене на климатика с фреон за хипотермия

Температурата на преохлаждане е разликата между температурата на кондензация на фреон, определена според таблицата или скалата на манометъра (определена от налягането, отчетено от манометъра, свързан към линията за високо налягане директно върху скалата или според таблицата) и температурата при изхода на кондензатора. Температурата на преохлаждане обикновено трябва да бъде в диапазона от 10-12 0 C (точната стойност е посочена от производителя)

Стойността на преохлаждане под тези стойности показва липса на фреон - той няма време да се охлади достатъчно. В този случай трябва да се зареди с гориво

Ако преохлаждането е над посочения диапазон, значи в системата има излишък от фреон и трябва да се източи преди достигане оптимални стойностихипотермия.

Можете да попълните този начин с помощта на специални устройства, които веднага определят величината на преохлаждането и налягането на кондензация, или е възможно с помощта на отделни устройства - манометричен колектор и термометър.

Предимствата на този метод включват достатъчна точност на пълнене. Но точността на този метод се влияе от замърсяването на топлообменника, следователно, преди да заредите гориво с този метод, е необходимо да почистите (измиете) кондензатора на външното тяло.

Зареждане на климатика при прегряване на хладилен агент

Прегряването е разликата между температурата на изпаряване на хладилния агент, определена от налягането на насищане в хладилния кръг и температурата след изпарителя. Практически се определя чрез измерване на налягането на смукателния клапан на климатика и температурата на смукателната тръба на разстояние 15-20 см от компресора.

Прегряването обикновено е в диапазона от 5-7 0 C (точната стойност е посочена от производителя)

Намаляването на прегряването показва излишък от фреон - той трябва да се източи.

Преохлаждането над нормата показва липса на хладилен агент - системата трябва да се зарежда, докато се достигне необходимата стойност на прегряване.

Този метод е доста точен и може да бъде значително опростен с помощта на специални инструменти.

Други методи за зареждане на хладилни системи

Ако системата има прозорец за наблюдение, тогава по наличието на мехурчета може да се прецени липсата на фреон. В този случай хладилният кръг се пълни, докато потокът от мехурчета изчезне, това трябва да се прави на порции, след всяко изчакване, докато налягането се стабилизира и липсата на мехурчета.

Възможно е и пълнене чрез налягане, като се постигат посочените от производителя температури на кондензация и изпаряване. Точността на този метод зависи от чистотата на кондензатора и изпарителя.

Варианти на работа на хладилния агрегат: работа с нормално прегряване; с недостатъчно прегряване; силно прегряване.

Работа с нормално прегряване.

Схема на хладилен агрегат

Например, хладилният агент се подава при налягане от 18 бара, налягането на засмукване е 3 бара. Температурата, при която хладилният агент кипи в изпарителя t 0 \u003d -10 ° C, на изхода на изпарителя температурата на тръбата с хладилния агент t t = -3 ° C.

Полезно прегряване ∆t = t t - t 0 = -3 - (-10) \u003d 7. Това е нормалната работа на хладилния агрегат с въздушен топлообменник. AT изпарителфреонът изпарява напълно в около 1/10 от изпарителя (по-близо до края на изпарителя), превръщайки се в газ. Освен това газът ще се нагрява до стайна температура.

Прегряването е недостатъчно.

Температурата на изхода ще бъде например не -3, а -6 ° С. Тогава прегряването е само 4 °C. Точката, в която течният хладилен агент спира да кипи, се приближава до изхода на изпарителя. По този начин по-голямата част от изпарителя е изпълнен с течен хладилен агент. Това може да се случи, ако термостатичният разширителен клапан (TRV) доставя повече фреон към изпарителя.

Колкото повече фреон ще бъде в изпарителя, толкова повече пари ще се образуват, толкова по-високо ще бъде смукателното налягане и температурата на кипене на фреона ще се повиши (да речем не -10, а -5°C). Компресорът ще започне да се пълни с течен фреон, тъй като налягането се е увеличило, потокът на хладилния агент се е увеличил и компресорът няма време да изпомпва всички пари (ако компресорът няма допълнителен капацитет). С тази операция охлаждащият капацитет ще се увеличи, но компресорът може да се повреди.

Силно прегряване.

Ако производителността на разширителния клапан е по-ниска, тогава по-малко фреон ще влезе в изпарителя и той ще изкипи по-рано (точката на кипене ще се приближи до входа на изпарителя). Целият разширителен вентил и тръбите след него ще замръзнат и ще се покрият с лед, а 70 процента от изпарителя изобщо няма да замръзне. Фреоновите пари в изпарителя ще се нагреят и тяхната температура може да достигне температурата в помещението, следователно ∆t ˃ 7. В този случай охлаждащият капацитет на системата ще намалее, налягането на засмукване ще намалее, нагрятите фреонови пари могат да повреда статора на компресора.