Get Adobe Flash player

 

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК – ЛУЧШАЯ АЛЬТЕРНАТИВА ОТДЕЛИТЕЛЮ ЖИДКОСТИ?!

 

Рассмотрим типичную аргументацию данного тезиса. Регенеративный теплообменник (далее РТ) – это устройство:

- компактное;

-  энергоэффективное;

- повышает производительность;

- позволяет использовать более дешевый компрессор с меньшей объемной производительностью

- снижает вероятность преждевременного вскипания жидкого хладагента;

- более эффективно обеспечивает защиту компрессора, чем отделитель жидкости;

- недорогое;

- не создает конденсата;

- заменяет отделитель жидкости (далее ОЖ)

Только часть данных утверждений имеет основание, но большинство является заблуждением.

Далее предлагаю расчет регенеративного теплообменника для конкретной задачи системы холодоснабжения камеры заморозки мяса (см.табл.1).

 

 

Исходные данные:

Температура в камере:-20оС

Температура кипения в испарителе-26оС

Перегрев на термобалоне ТРВ: 5К

Температура конденсации: +45оС

Переохлаждение: 2К

Перегрев полный: 10К

Требуемая холодопроизводительность: 20,3 кВт

Хладагент: R 507a

 

 

 


 

Таблица 1. Сравнение характеристик

холодильных систем

с отделителем жидкости (ОЖ) и

с регенеративным теплообменником (РТ)

 

Характеристики системы

ОЖ

 РТ

ож=

0,1 бар

ож-?Ррт=

0 бар

ож-?Ррт=

-0,2бар

1

2

3

Температуры

кипения:

-28оС

(1,3бар)

-28

(1,3бар)

-30,3

(1,1)

конденсации

45оС

45оС

45оС

переохлаждения

2 К

12 К

12 К

перегрева полного:

10 К

24 К

24 К

перегрева полезного:

5 К

5 К

5 К

Потеря давленияполная

0,1бар

0,1бар

0,3 бар

Холодопроизводительность компрессора:

21,3 кВт

27,2кВт

24 кВт

Холодопроизводительность испарителя:

20,3 кВт

22,7кВт

19,94 кВт

Электропотребление компрессора:

15,72 кВт

15,72 кВт

14,64 кВт

СОР:

1,29

1,44

1,36

Температура нагнетания

78,6оС

96,3оС

97,6оС

Массовый расход:

851кг/ч

799кг/ч

713кг/ч

0,236 кг/с

0,222кг/с

0,198кг/с

Объем

15 л

16,32 л

3 л

Цена изделия относительно стоимости компрессора

2,8%

65%

21%

Выводы по приведенным данным рассмотрены в таблице 2.

 

 

 


 

Таблица 2.Анализ ожиданий

 от применения регенеративного теплообменника РТ

по сравнению с отделителем жидкости

 

Ожидания от применения РТ

Холодильная система

Примечание

С ОЖ

С РТ без перепада давления

С РТ с перепадом давления*

-компактное

0,055 м2

0,136 м2

0,024 м2

Только в случае РТ малого объема

-энерго-эффективное

СОР 1,29

Сор 1,44

Сор 1,36

Подтверждено

-повышает производитель-ность;

20,3 кВт

22,7кВт

+11,8%

19,94 кВт

-0,018%

Маловероятно.

Только в случае отсутствия дополнительного перепада давления

-позволяет использовать более дешевый компрессор с меньшей объемной производительностью

Компрессор 4GE-23Yдешевле на 15% (84,6 против 101,8 м3/ч) 16,93 кВт

18,92 кВт

-6,7%

16,65 кВт

-18%

Опровергнуто.

Более слабый дешевый компрессор не дает заданной мощности

-снижает вероятность преждевременного вскипания жидкого хладагента

Вне всякого сомнения

Подтверждено

-недорогое

2,8% относительно стоимости компрессора

65% относительно стоимости компрессора

21% относительно стоимости компрессора

Опровергнуто.

Очень дорогое изделие

-более эффективно обеспечивает защиту компрессора

В конкретном случае при применении РТ в режиме работы происходит теплообмен между жидкой и газообразной фазой. Величина теплового потока около  3,8кВт в режиме работы. В режиме стоянки компрессора величина теплового потока близка к 0 (в случае теплоизоляции РТ) При теплообмене ОЖ с окружающим пространством величина теплового потока до 0,5 кВт.

Частично подтверждено.Только в режиме работы

-не создает конденсата

Теплоизолированный РТ не создает конденсата. Но, если выпадение конденсата является проблемой – возможна установка ОЖ с теплоизоляцией и дополнительным нагревателем (электрическим или газовым)

Частично подтверждено.

В конкретном случае будет конденсат.

- заменяет отделитель жидкости

Возможность отделять жидкость в большом количестве и в режиме работы и во время остановки   холодильной машины

1.Производительность конкретного РТ не более 20% от производительности всей системы. В режиме работы отделение испарение жидкости происходиттолько в пределах собственной производительности.

2. В режиме стоянки при отсутствии теплообмена (если есть теплоизоляция) с окружающей средой выкипание жидкого хладагента почти полностью прекратится.

1.Только в случае адекватного объема с ОЖ 2. Только в режиме работы

3. Только в пределах, ограниченных мощностью РТ

* Примечание. Чем ниже температура кипения (в случаях более низкой температуры в камере или образования снеговой шубы на испарителе), тем серьезнее негативные последствия дополнительного сопротивления на всасывающей магистрали.

 

 


 

Применение РТ также имеет дополнительные негативные последствия. Например, применение РТ увеличивает перегрев всасываемого газа, тем самым увеличивает температуру нагнетаемого газа (см. табл.1), что в свою очередь способствует:

 

- уносу масла,

 - снижению сроков эксплуатации масла,

 - выпадению накипи при применении водяных конденсаторов.

 

ВЫВОД 1.Применение РТ в системах заморозки с хладагентомR507а в качестве экономичного способа повышения производительности не целесообразно по причине высокой стоимости и повышенных потерь давления.

 

ВЫВОД 2.Рассматривать РТ как полноценный отделитель жидкости недопустимо учитывая его неполноценные возможности по отделению жидкости по сравнению с ОЖ.

 

ВЫВОД 3.На конкретной холодильной системе выполнено более экономное, эффективное и правильное решение –внешний переохладитель жидкого хладагента.

 


В дополнение к своим выводам предлагаю несколько цитат из технической литературы.

 


 

 

 

 [Доссат Р.Дж. - Основы холодильной техники.1984г.]

 

 

 


[«Польман» Маке В. Учебник по холодильной технике. 1998]

 

 

 


[Guentner.Профессиональная публикация. Влияние переохлаждения хладагента на эффективность работы установки: «Переохлаждать, но правильно» 2010г.]