Расчет и подбор холодильного оборудования

Построение цикла работы теплового насоса представлено на рисунке 5.1. Температура кипения 0 °C, конденсации 50 °C. Перегрев 6 °C, переохлаждение 30 °C. Установка работает на фреоне R134a.

Рисунок 5.1 — Цикл работы теплового насоса Подобран спиральный компрессор компании Copeland. У них есть линейка компрессоров, предназначенных специально для тепловых насосов. Компрессор однофазный.

Марка компрессора ZH38K4E-PFZ. Характеристики компрессора приведены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 — Характеристики компрессора.

На рисунке 5.3 видно, что компрессор работает в самом оптимальном режиме и колебания температур ему не страшны.

Рисунок 5.3 — Рабочие диапазоны работы компрессора.

Конденсатор представляет собой бак аккумулятор со змеевиком внутри из алюминиевой трубки заданной площади. Необходимую площадь трубки определяем по формуле:

(5.3).

где k — действительный коэффициент теплопередачи алюминиевой трубки, Вт/(м2К);

tв — расчетная температура газообразного фреона внутри алюминиевой трубки, °С;

tн — расчетная температура воды в баке, °С;

Q — количество тепла которое отдает фреон проходя через конденсатор, кВт.

Производитель конденсатора коэффициент теплопередачи установил в пределах 1,35−1,45 Вт/(м2К), в своих расчетах принят коэффициент теплопередачи на уровне 1,4 Вт/(м2К). Площадь теплообмена в данном случае составит 1,73 м², что вписывается в площадь теплообмена выбранной мною буферной емкости рисунок 5.4.

Рисунок 5.4 — Буферная емкость для системы отопления.

Буферная емкость от производителя S-TANK (совместное предприятие предпринимателей из Великобритании, Эстонии и Беларуси расположенное под минском) серии SS HP-300 обладает площадью конденсации равной 1,85 м². Объем данной емкости составляет 300 литров, максимальная температура в баке 85 °C, максимальное давление в баке 6 бар, максимальное давление в теплообменнике 18 бар (давление конденсации в рассматриваемом пр оекте находится на уровне 12−13 бар).

Испаритель подобран в лицензионной программе по подбору теплообменников Alfa Laval на предприятии УП «Ламинар». Выбор остановился на пластинчатом паяном теплообменнике CB 51 с 6 пластинами, потери давления на нем составляют 37 кПа (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 — Пластинчатый теплообменник CB 51.

Переохладитель ввыбран таким же образом. Он представляет из себя также паяный пластинчатый теплообменник CB 52 с 3 пластинами. Перепад на данном теплообменнике составляет 5 кПа (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 — Пластинчатый теплообменник CB 52.

Предконденсатор выбран таким же методом, но учитывалась повышенная вибрация и выбор пал на разборный пластинчатый теплообменник так как из-за высокой вибрации высока вероятность поломки, а паяные теплообменники ремонту не подлежат. Выбор остановили на теплообменнике Alfa Laval M6FD DN60 c 4 пластинами и перепадом давления в 18 кПа (рисунок 5.7). Данный теплообменник подобран таким образом, чтобы избежать преждевременной конденсации паров хладагента, но забрать максимум полезного тепла охладив его с 80 °C (температуры на выходе фреона из компрессора) до 55 °C.

Рисунок 5.7 — Разборный пластинчатый теплообменник Alfa Laval M6FD DN60.

Отделитель жидкости устанавливают для устранения вероятности попадания жидкого хладагента в компрессор. Так как у меня перегрев невысок то вероятность попадания жидкого хладагента в компрессор высока. Отделители жидкости подбирают по значению внутреннего диаметра, определяемого по формуле:

(5.4).

где G_д — действительный массовый расход хладагента в компрессоре, кг/с;

х_вс — удельный объем всасываемого в компрессор пара, м3/кг;

[щ] - допустимая скорость движения пара в отделителе жидкости, [щ] = 0,5 м/с.

Диаметр отделителя жидкости ровняется:

D_ож=.

Из типоразмерного ряда подобран отделитель жидкости, диаметр которого не меньше расчетного. Отделитель жидкости, для компрессора ZH38K4E-PFZ, подобрали марки Becool, модель BC-AS-1,5−12S диаметром 102 мм и объемом 1,5 литра (рисунок 5.8).

Рисунок 5.8 — Отделитель жидкости Becool.

ТРВ — расширительный вентиль ETS с шаговым двигателем. Данный ТРВ подбирается по расходу. На мой расход в 53,8 г/с подходит ETS 25 (рисунок 5.9).

Клапаны типа ETS представляют собой электроприводные расширительные клапаны (в качестве привода используется шаговый электродвигатель) предназначенные для точной подачи жидкого хладагента в испарители холодильных установок.

Клапаны полностью сбалансированы, обеспечивают реверсивный поток и плотное закрытие в обоих направлениях.

Рисунок 5.9 — Расширительный моторный вентиль.

Фанкойлы.

В системе отопления они выполняют одну из главных ролей. Правильно подобранные и грамотно установленные фанкойлы будут хорошо обогревать дом. Так как температура на улице может опускаться намного ниже чем принята в расчетах, выбраны фанкойлы с запасом по мощности обогрева. Выбор остановлен на фирме-производителе фанкойлов DencoHappel. Для обеспечения перекрытия всех теплопотерь выбрана модель 2 с мощностью нагрева, при температуре воздуха в помещении 20 °C и перепаде температур 50/30°С, 6.2 кВт (рисунок 5.10). Таких фанкойлов в доме будет установлено 3 еденицы.

Рисунок 5.10 — Фанкойлы с двухтрубной системой без электрообогрева.

Для удачного размещения на стенке был выбран вариант 7 рисунок 5.11.

Рисунок 5.11 — Варианты компоновки фанкойлов.