CC BY
37
8. Зажирко, В. Н., Бубнов. А. В. Многофункциональный измерительный преобразователь для синхронного электропривода // Разработка автоматизированных средств измерения, контроля и управления для предприятий железнодорожного транспорта, - Омск, 1988. - С. 6- 10.
9 Пат. 3919634 США. МКИ' G 01 Р 3/48. Схема коррекции напряжения на аналоговом датчике скорости |Текст| / Horsl Appel. Klaus Böhm. Gerhard Glelssner (ФРГ). Изобретения за рубежом. - 1976. - N»7. - С. 67.
10. A.c. 1029080 СССР. MKH'GOI Р 3/46. Преобразователь угловой скорости |'Гекст| / А В. Бубнов, В. Н. Горюнов (СССР). - Зс.
11. A.c. 1273810 СССР. MKH'GOI Р 3/46. Преобразователь угловой скорости |Текст| / А. В. Бубнов, H.H. Зажирко, Б. М. Яма-новский (СССР). -4с.: ил.
БУБНОВ Алексей Владимирович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета. БУБНОВА Татьяна Алексеевна, аспирантка кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета.
Статья поступила в редакцию 24.11.08 г. © Л. В. Бубнов, Г. А. Бубнова
удк 621.56 г. И. БУМАГИН
А. С. ЗОТИН
Омский государственный технический университет
ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСАСЫВАЮЩИХ ТРУБОПРОВОДОВ В НАСОСНЫХ АММИАЧНЫХ СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ_
В статье рассматривается применение вертикальных подъемных участков всасывающих трубопроводов, а также необходимость разработки методики их расчета для аммиачных холодильных установок с насосной системой холодоснабжения, которые имели бы минимально возможные гидравлические сопротивления. Это позволит в конечном итоге повысить эффективность и безопасность действующих холодильных установок, а также существенно упростить проектирование трубопроводов.
Ключевые слова: холодильная техника, аммиачная холодильная установка, двухфазный поток.
Одной из главных задач при проектировании аммиачных холодильных установок является обеспечение заданного температурного уровня в приборах охлаждения. Это достигается не только точным расчетом холодильной установки, но и качественной прокладкой трубопроводов, особенно это касается всасывающих трубопроводов, соединяющих приборы охлаждения и циркуляционные или защитные ресиверы.
При проектировании всасывающих трубопроводов необходимо обеспечивать минимальные гидравлические сопротивления во всасывающем трубопроводе. Самой значительной составляющей этих гидравлических сопротивлений в насосных системах холодоснабжения являются сопротивления из-за преодоления гидростатического столба жидкости, которые возникают в вертикальных подъемных участках всасывающих трубопроводов между испарителями и циркуляционными ресиверами.
Вертикальные подъемы образуются как при расположении всасывающего магистрального трубопровода выше испарителя, так и при образовании «мешка» на этом трубопроводе.
В настоящее время в России при проектировании трубопроводов исключают вертикальные подъемы
путем прокладки всасывающих магистральных трубопроводов примерно на одной отметке с испарителями. Атакже, согласно 111, «в случае невозможности прокладки трубопроводов на участках от потребителей холодадо циркуляционных или защитных ресиверов без их нормированного уклона (т.е. с наличием «мешка»), предусматривают дренаж из «мешка» в циркуляционные или защитные ресиверы».
Но, к сожалению, в некоторых случаях предусмотреть данные меры по исключению вер тикальных подъемов не представляется возможным. Особенно сложно располагать трубопроводы на необходимых отметках при реконструкции действующих предприятий из-за наличия не только несущих строительных конструкций, но и действующих трубопроводов. А устройство дополнительного защитного ресивера ¡Í значительно увеличивает стоимость и трудоемкость | эксплуатации холодильной установки. я
Иностранные специалисты решают данную проб- i лему несколькими способами [2|. Одним из них явля- г ется устройство защи тного сосуда и дополнительного £ насоса, что уменьшает трудоемкость эксплуатации, | но еще более увеличивает стоимость установки. g Вторым, и наиболее передовым является устройство _ _ (одной или нескольких) дополнительной вертикаль-
ЙЙ4—I
Лолмил/лыля nodtrmtia /пил
- EL
И)прибора О'Мшдгтя
В циркцляционнуи
Очк&мо» noiiemat линии
Рис. I. Двойной иертиклльный нодъсмный участок ве<1сы11ЛЮ1Ц1'|'о трубоиронол<1
ной подъемной линии па всасывающем трубопроводе (рис. 1).
Принцип действия такой конструкции вертикального подъемного трубопровода состоит в том, что при перекрывании жидким хладагентом сечения основной подъемной линии, двухфазный поток движется по дополнительной линии.
Для чего же она необходима?
Сопротивления гидрос татического столба жидкости появляются в том случае, когда жидкий хладагент полностью перекрывает сечение трубы и не дает паровой фазе проходить по трубопроводу, образуя так называемую жидкостную «пробку».
Этот случай возможен при снарядном или пузырь-коном течении жидкого хладагента, в то время как, с точки зрения минимальных гидравлических сопротивлений двухфазного потока, наиболее предпочтительным является кольцевой режимтечения |4|. Для обеспечения необходимого типа двухфазного потока рассчитываются диаметры трубопроводов. Сложность проектирования реальных систем холодоснаб-жепия заключается в том, что нагрузка в таких системах не постоянна во времени. Поэтому диаметр всасывающего трубопровода, полученный в результате расчета, который был выполнен для полной нагрузки, не подходит для частичной нагрузки. Для трубопроводов, расположенных горизонтально, это не имеет существенного значения, поскольку при частичной нагрузке, сечение трубопровода полностью не перекрывается, а паровая часть потока движется в верхней части трубопровода.
Наиболее опасен случай, когда частичная нагрузка имеет место в вертикальном подъемном трубопроводе, потому что при частичной нагрузке скорость в трубопроводе уменьшается, что приводит к отрыву пленки ж идк< >сти от creí i к и трубой ровода и с каты на -иию жидкого хладагента вниз. В результате этого жидкий хладагент накапливается в нижней части трубы и со временем перекрывает сечение трубопровода.
Выходом изданной ситуации является устройство дополни тельной подъемной линии, рассчитанной на минимальную нагрузку. Она позволяет при перекрывании основной линии обеспечить необходимые параметры двухфазного потока хладагента в вертикальной подъемной линии, и тем самым сохранить нормальную работу системы при неполной нагрузке.
Существуют иностранные рекомендации [2| по выбору диаметров вертикальных подъемных участ-I ков всасывающих трубопроводов. Однако они не
дают необходимую точность результатов и в них не представлено никаких расчетов этих диаметров.
Также существует методика расчета |3|, которая позволяет спроектирован, вертикальный подъемный участок всасывающего трубопровода. Но, к сожалению, она не имеет подтверждения своей практической реализации в холодильной технике, как отечественной, так и иностранной, а также имеет некоторые слабые стороны.
И методике отсутствует расчет, который бы показывал, в какой момент «включается в работу» основная вертикальная подъемная линия, при изменении нагрузки от минимальной до максимальной. Какой перепад давления необходим лдя первоначального подъема жидкого хладагента на необходимую высоту, т.е. для освобождения подъемной линии от жидкого хладагента, накопившегося при работе системы при минимальной нагрузке. Из этого следует, что определить максимальные гидравлические сопро тивления, которые могут иметь место во всасывающей линии при какой-то средней нагрузке, не представляется возможным.
В этой методике не учитывается влияние вязкости масла на режим течения двухфазного потока, потому что в качестве примера в ней рассма тривается фреон Я-22, в котором масло легко растворяется. В аммиачных холодильных установках влияние масла на систему значительно, поскольку масло мало растворимо в аммиаке, и пренебрегать его действием на режим течения потока нельзя.
Также в различной литературе |2, 3| имеются разные конструктивные исполнения вертикального подъемного участка всасывающего трубопровода, которые принципиально отличаются друг от друга.
Из выше сказанного можно сделать следующие выводы. К сожалению, достоверных фактов применения иностранной методики |3| на прак тике в России, как и каких-либо других, не существует. Л подобная отечественная методика расчета вертикальных подъемных участков всасывающих трубопроводов пока не разработана. Правила безопасности (1). которыми должны руководствоваться все без исключения проектировщики, предписывают принимать очень дорогие, а подчас и невыполнимые решения.
Все это говорит о значимости разработки отечественной методики расчета вертикальных подъемных участков всасывающих трубопроводов в холодильной технике и, самое главное, практическое ее подтверждение. Внедрение ее в действующую нормативно-техническую документацию и методические указания по проектированию, а также широкое распространение среди отечественных инженеров-проектировщиков. Это позволит в некоторых случаях увеличить экономичность и безопасность уже действующих производств, в которых рассматриваемая проблема не была решена должным образом А при проектировании вновь строящихся холодильных установок решать проблемы, связанные с прокладкой трубопроводов, используя наиболее передовые, эффективные, надежные, а самое главное, дешевые решения.
Кроме этого, изучение поведения двухфазного потока не только в вертикальных подъемных участках, но и на всех участках трубопроводов холодильной установки, где имеет место двухфазное течение, может внести существенный вклад в понимание фундаментальных принципов работы аммиачных холодильных установок. Л также позволит использовать научные методики расчета в проектировании холо-
Аильных установок, результатом чет будет повышение эффективности и надежности насосных систем холодоснабжения крупных предприятий отечественной промышленности.
Библиографический список
подъемной всасывающей трубы п насосных системах охлаж-дония/O.K. Miller//Chemical Engineering. - 1979. - September, 24.
4 Уоллис, Г. Одномерные двухфазные течения |Текст| / Г. Уоллис ; под ред. проф. И.'Г. Дладьева ; перевод с англ B.C. Данилина, Ю.А. Зейгарника — М. : Изд-во «Мир». 1972. - 440 с.
I Правила безопасности аммиачных холодильных установок |Тскст|: ПБ09-595-03.. утв. Госгехнадзором России 19.06.03. -М : Государственное унитарное предприитие «Научно-технический центр но безопасности в промышленности Госгортех-надзора России». 2003. - 80с.
2. Refrigeration |Текст| - Охлаждение / American Society о( Heating. Refrigerating and Alr-Conditionlng lingineers. - Atlanta. Tullle Circle, 2002. - 543 c.
3. Miller, O.K. Sizing dual-suction risers In liquid overleed refrigeration syslems|TeKcr| - Определение параметров двойной
БУМАГИН Геннадий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Техника и физика низких температур».
ЗОТИН Андрей Сергеевич, аспирант кафедры «Техника и физика низких температур».
Статьи поступила в редакцию 24.12.08 г. © Г. И. Бум,н ни, А. С. Зотин
удк 621.56 г. И. БУМАГИН
М. А. ПЕРЕБЕЙНОС
Омский государственный технический университет
ТЕРМОСИФОННЫЙ СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ АММИАЧНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК_
В статье рассмотрены проблемы устаревших на данный момент аммиачных холодильных установок (ДХУ). Представлен один из современных путей модернизации АХУ, позволяющий снизить эксплуатационные расходы и повысить эффективность работы холодильной установки. Показана проблема отсутствия методик расчета и рекомендаций, для современных схем и оборудования.
Ключевые слова: аммиачная холодильная установка, градирня, приоритетный ресивер.
В настоящее время на территории России действует множество аммиачных холодильных установок (АХУ), пост роенных в эпоху советского времени. Большинство АХУ нуждаются в модернизации, по причине:
— несоответствие холодильных установок современным требованиям действующих норм и правил безопасности (ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок»);
— увеличение эксплуатационных затрат на производство единицы холода;
— увеличение нагрузки на холодильное оборудование.
Наиболее часто встречаются холодильные установки с водяным охлаждением компрессоров, поданные схемы имеют ряд минусов. Так, для охлаждения циркуляционной воды используют в основном:
— охлаждающие пруды;
— градирни.
Охлаждающие пруды, или брызгальные бассейны, предст авляют собой искусственные водоемы (пруды), над поверхностью которых разбрызгивается вода при помощи распылительных сопел (форсунок). Данные сопла подвержены засорению. Кроме того, для
увеличения производительност и охлаждающие пруды должны развиваться но площади. Градирни, в свою очередь, для увеличения производительности могут развиваться не только по площади, но и в высочу.
При обслуживании водоохлаждающих устройств необходимо:
— поддерживать водный баланс и определенный уровень жесткости воды;
— обеспечивать защиту сооружения от засорения и разрушения;
— принимать меры к предотвращению обмерзания водоохлаждающих устройств зимой [ 11. Особенно это актуально для Сибири, где очень часто встречаются явления размерзании поддонов градирен, что усложняет их дальнейшую эксплуатацию в начале летнего сезона.
Изучение современных холодильных установок показало, что возможно полностью отказаться от устаревших, громоздких и трудоемких в эксплуатации охлаждающих устройст в путем применения совместное конденсаторами испарительного типа — приоритетного ресивера (ПР) (рис. 1). Подобные схемы уже применяются за рубежом. Испарительный конденсатор, по существу, является комбинацией
