Во всех охлаждающих приборах, предназначенных для охлаждения воздуха, на наружной поверхности, в том числе на ребрах и трубках при температуре ниже 00С образуется иней. Из-за сложности термодиффузионных процессов в настоящее время расчет толщины инея на поверхностях приборов охлаждения не представляется возможным. Приближенные расчеты представлены в работах [19, 20].
Экспериментально установлено, что при наличии слоя инея более 2мм падает холодопроизводитедьность системы охлаждения. Падение холодопроизводительности происходит по двум причинам:
- увеличение термического сопротивления, снижающего коэффициент теплопередачи;
- уменьшение коэффициента теплоотдачи воздуха из-за уменьшения скорости воздуха, обусловленной уменьшением поперечного сечения, а значит, и уменьшением объемного расхода по причине увеличения аэродинамического сопротивления в охлаждающем приборе.
Поэтому существует необходимость периодического оттаивания воздухоохладителей непосредственного охлаждения, работающих при достаточно низкой температуре, при которой на их поверхности образуется слой инея. Периодичность оттаивания зависит от типа испарителя, установки и способа оттаивания. Большие гладкотрубные испарители, применяемые, например, на пивоваренных заводах, холодильниках и т. д., обычно оттаивают один или два раза в месяц. Оребренные воздухоохладители иногда оттаивают один или два раза в течение одного часа. В некоторых низкотемпературных установках испаритель оттаивается непрерывно.
Для оттаивания охлаждающих приборов промышленных холодильных установок используют следующие способы: наружный воздух, воду, рассол, электронагреватели, горячий пар.
Оттаивание при помощи наружного воздуха (естественное оттаивание)
Естественное оттаивание осуществляется перекрытием потока хладагента к испарителю и включением вентиляторов. Этот способ можно проводить только при температурах воздуха выше 0°С. Оттаивание охлаждающих приборов таким способом длится достаточно долго.
Оттаивание водой
Оттаивание водой может осуществиться очень быстро (от 10 до 15минут), если толщина инея не слишком велика. Процесс оттаивания можно еще ускорить, используя горячую воду из контура охлаждения компрессора. Устройства распыления воды и орошения приборов охлаждения должны быть такими, чтобы стекание воды после окончания оттаивания можно было бы полностью опорожнить все части устройства, в которых циркулировала вода. Трубопроводы водоснабжения также должны быть расположены таким образом, чтобы имелась возможность их опорожнения по окончании оттаивания.
Оттаивание рассолом
При использовании вместо воды рассола или другого незамерзающего раствора схемой должно быть предусмотрено его возвращение в резервуар и возможность повторного применения. В некоторых случаях требуются специальные средства для повторного нагревания раствора в резервуаре. Талая вода снижает концентрацию соли в растворе. Поэтому в системе, оттаивания необходимо наличие устройства для поддержания постоянной концентрации раствора.
Оттаивание с помощью злектронагревателей
 |
Оттаивание оребренных воздухоохладителей, часто осуществляют с помощью электрических нагревателей. Для предотвращения замерзания талой воды в поддоне и сливном трубопроводе также размещают электронагреватели. Приборы охлаждения, поддон и сливной водяной трубопровод могут обогреваться трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и гибкими (ленточными) проволочными электронагревателями (ГЭНами). ТЭНы прикрепляют к нагреваемой поверхности на расстоянии 120…150 мм друг от друга. ГЭНы наматывают на трубы или прокладывают вдоль поверхности, прикрепляя к ней. Их чаще применяют для обогрева сливных труб. Этот способ применяется в небольших и средних холодильных установках, работающих на любых хладагентах, кроме аммиака. При этом наиболее распространенные значения мощности электронагревателей находятся в следующих пределах:
· для оребренных приборов охлаждения от 1200 до 1800Вт на 1м2 поверхности;
· для накопительных баков от 1200 до 1800Вт на 1м2 поверхности бака;
· для сливных трубопроводов от 50 до 100Вт на 1пог. метр трубы.
Большой расход электроэнергии является существенным недостатком этого способа, однако к его несомненным достоинствам следует отнести сравнительно легкую автоматизацию процесса оттаивания. Перед оттаиванием хладагент должен быть дренирован из охлаждающих приборов.
Оттаивание горячим паром хладагента
Оттаивание горячим паром хладагента осуществляется несколькими способами, причем во всех применяется горячий пар, нагнетаемый компрессором. Схема простейшего способа оттаивания горячим паром показана на рис.4.12. Нагнетательный трубопровод и испаритель соединяют байпасной линией с электромагнитным вентилем 5. Когда электромагнитный вентиль открывается, горячий пар, нагнетаемый компрессором, поступает в испаритель, минуя конденсатор. Оттаивание осуществляется горячим паром хладагента, который отдает свою теплоту холодному испарителю и конденсируется. Этот способ оттаивания горячим паром имеет существенный недостаток, который заключается в том, что жидкий хладагент поступает в компрессор в начале цикла оттаивания, что может вызвать его повреждение.
Указанный недостаток можно устранить, установив специальные средства для повторного испарения хладагента, конденсирующегося в испарителе, до поступления его в компрессор (рис.4.13). Во время нормального рабочего цикла охлаждения электромагнитный вентиль 12 на всасывающем трубопроводе открыт, а вентиль 10 на горячем трубопроводе закрыт, и пар хладагента из испарителя 2 поступает в компрессор 11, минуя змеевик 14 повторного испарения, чем предотвращается существенное снижение давления во всасывающем трубопроводе. Через определенные интервалы времени (обычно через 3…6 ч) реле времени переключает установку на цикл оттаивания. При этом электромагнитный вентиль 10 на трубопроводе горячего пара открывается, а вентиль 12 на всасывающей байпасной линии 13 закрывается. Одновременно выключаются вентиляторы испарителя 2, а вентилятор змеевика повторного испарения 14 включается. Жидкость, сконденсировавшаяся в испарителе, повторно испаряется в змеевике, а пар всасывается компрессором, где он сжимается и затем снова нагнетается в испаритель 2. Цикл оттаивания завершается при срабатывании реле времени или реле температуры испарителя.
Установка переключается на цикл охлаждения, когда электромагнитный вентиль горячего пара 10 закрывается, а электромагнитный вентиль 12 на линии всасывания 13 открывается. При этом, вентилятор змеевика повторного испарения выключается, а вентиляторы испарителя 2 включаются.
Оттаивание горячим паром хладагента многоиспарительных систем
 | |||
 | |||
Если два или большее количество испарителей подсоединены к общему компрессорно-конденсаторному агрегату, то их можно оттаивать индивидуально. В этом случае работающий испаритель будет являться аппаратом для повторного испарения хладагента, сконденсировавшегося в оттаиваемом испарителе. Схема такой системы показана на рис. 4.14.
Система оттаивания многоиспарительной установки может быть также реализована подачей горячего пара в один из испарителей, с последующим гравитационным сливом конденсата из этого испарителя в линейный ресивер 17 самотеком при условии выравнивания давлений по пару в нем и оттаиваемом испарителе.
Оттаивание горячим паром хладагента реверсивным циклом
При реверсивном цикле (рис. 4.15) конденсатор 12 используют в качестве змеевика для повторного испарения хладагента, который сконденсировался в испарителе 6 во время оттаивания. Автоматический регулирующий вентиль 9 служит для дозированной подачи жидкого хладагента в конденсатор при повторном испарении.
Оттаивание горячим паром хладагента способом «Термобанк »
 |
При оттаивании испарителя горячим паром этим способом (рис. 4.16) используют водяной бак 8 для сохранения части теплоты, содержащейся в нагнетаемом в конденсатор 6 паре хладагента во время работы установки в цикле охлаждения. Эта теплота расходуется на повторное испарение хладагента, сконденсировавшегося в испарителе при оттаивании.
При работе установки в цикле охлаждения (рис. 4.16, а) нагнетаемый компрессором 4 пар поступает сначала через нагревательный змеевик 7, находящийся в водяном баке 8, а затем подается в конденсатор 6. Часть теплоты, которая отводится в конденсаторе, поглощается водой в баке. Во время цикла охлаждения всасываемый пар проходит, минуя регулятор давления всасывания 9 и бак 8, чем предотвращается снижение давления во всасывающем трубопроводе и перегрев всасываемого пара в водяном баке. В нагревательном змеевике 7 имеется байпасная трубка, регулирующая температуру воды в баке. Сечение байпасной трубки таково, что при повышении температуры воды в баке большая часть нагнетаемого пара подается в конденсатор, минуя нагревательный змеевик.
При образовании слоя инея определенной толщины холодильная, установка переключается на цикл оттаивания (рис.4.16, б) электрическим реле времени, которое открывает электромагнитный вентиль 10 на линии горячего пара, закрывает электромагнитный вентиль 2 на линии всасывания и останавливает вентиляторы испарителя. Горячий пар нагнетается в испаритель 3, оттаивая его. Хладагент в испарителе конденсируется и поступает через регулятор давления всасывания 9 в змеевик повторного испарения 1, погруженный в воду, находящуюся в баке 8. В баке происходит теплообмен между водой и хладагентом, который полностью испаряется в змеевике повторного испарения. Отводимая таким образом от воды в баке теплота интенсифицирует процесс оттаивания, а хладагент отсасывается компрессором в виде пара. Во время этого процесса вода, имеющаяся в баке, замерзает на наружной поверхности змеевика повторного испарения. Оттаивание осуществляется в течение 6 – 8 мин. Через несколько минут после периода оттаивания при открытом электромагнитном вентиле горячего пара 10 жидкий хладагент, оставшийся в змеевике и всасывающем трубопроводе, испарится. Реле времени переключает холодильную установку на режим охлаждения. При возобновлении процесса охлаждения в результате прохождения горячего пара через нагревательный змеевик температура воды в баке повышается.
Система оттаивания горячим паром с использованием отделителя жидкости
В схеме на рис.4.17,а показан аппарат «Вапот», который является главным в системе оттаивания горячим паром. Он представляет собой отделитель жидкости 2 специальной конструкции. В отделителе жидкости устанавливается теплообменник 2, представляющий змеевик, в который подается теплый жидкий хладагент из конденсатора (рис.4.17, б).
 |
Отделитель, смонтированный на всасывающем трубопроводе 3, отделяет жидкий хладагент, сконденсировавшийся в испарителе 10, и по спускной трубке 4 (рис.4.17, б) определенного диаметра непрерывно подает дозированное количество жидкости в компрессор вместе с всасываемым паром. Эта незначительная часть жидкости испаряется под действием теплоты сжатия, и пар поступает в испаритель. Отделитель жидкости, таким образом, является непрерывным дополнительным источником теплоты для оттаивания испарителя и исключает одновременно возможность возврата большого количества жидкости в компрессор. Холодильная установка переключается на оттаивание при срабатывании реле времени, которое включает электромагнитный вентиль 6 горячего пара и останавливает вентиляторы испарителя. Реле температуры испарителя прекращает цикл оттаивания и переключает установку на режим оттаивания.
Способ оттаивания рассольных батарей
Cхема, представленная на рис.4.18, позволяет подготовить запас теплого рассола и, благодаря этому, ускорить оттаивание и уменьшить потери энергии на подогревание холодного рассола, отбираемого из батарей, и на охлаждение холодного рассола. В системе оттаивания предусмотрены баки холодного рассола 1 и теплого рассола 2. Циркуляция рассола осуществляется также при помощи отдельного насоса 3. На этажах, наряду с подающим ПК и обратным ОК коллекторами, предусматривают оттаивательные коллекторы для теплого рассола: подающий ПОК и обратный ООК, а также прокладывают отдельные магистрали теплого рассола. При подготовке теплого рассола открывают задвижки 11', 5', 7', 8', 10' и включают насос 3. Рассол циркулирует в контуре бойлера 4.
Вопросы к подразделу 4.6
1). При какой толщине слоя инея и почему падает холодопроизводительность системы охлаждения?
2). Какие используют способы для оттаивания охлаждающих приборов?
3). Каким образом, и в каком случае производится естественное оттаивание?
4). Какие мощности электронагревателей предусматриваются для оттаивания приборов охлаждения, накопительных баков и сливных холодных трубопроводов?
5). Привести принципиальную схему и объяснить принцип действия оттаиванием горячим паром хладагента со змеевиком повторного испарения.
6). Привести принципиальную схему иобъяснить принцип действия системы оттаивания горячими парами хладагента многоиспарительной установки.
7). Привести принципиальную схему и объяснить принцип действия системы оттаивания горячими парами хладагента испарителя реверсивным циклом.
8). Привести принципиальную схему и объяснить принцип действия оттаивания горячими парами хладагента способом «Термобанк».
9). Привести принципиальную схему и объяснить принцип действия системы оттаивания горячими парами хладагента с помощью отделителя жидкости (аппарат «Вапот»).
10). Привести принципиальную схему и объяснить принцип действия оттаивания рассольных батарей.