Rys. 5. Przykład typowej sprężarki amoniakalnej tłokowej firmy GEA GRASSO seria 412

Materiały dopuszczalne do kontaktu z amoniakiem

W układach chłodniczych amoniakalnych, podstawowym materiałem jest stal węglowa lub nierdzewna, mimo tego że materiały te charakteryzują się gorszą od miedzi czy aluminium przewodnością cieplną. Z drugiej strony, twardość stali utrudnia wykonanie wymienników ciepła. Stal węglowa ulega łatwo korozji w obecności wody, w związku z czym nie zaleca się stosowania stali węglowej w skraplaczach chłodzonych wodą podłączonych do wież chłodniczych. Zalecane materiały to:

• ocynkowana stal węglowa – powszechnie stosowana, stal nierdzewna – wysoki koszt, odporna na korozję, cieńsze ścianki rur,
• tytan – bardzo drogi materiał, stosowany tylko w specjalnych układach amoniakalnych. Jest jednak jedynym materiałem, jaki można użyć w skraplaczach chłodzonych wodą morską (trawlery),
• aluminium – dobra przewodność, może mieć kontakt z amoniakiem, łatwy w produkcji wymienników ciepła, jest jednak nieodporny na korozję w przypadku kontaktu nie tylko z solanką czy glikolem, ale także z wodą. Z tych tez powodów jest rzadko stosowany w instalacjach amoniakalnych.

Sprężarki amoniakalne

W przemysłowych amoniakalnych układach chłodniczych stasowane są głownie dwa typy sprężarek: sprężarki tłokowe (rys. 4. i 5.) i sprężarki śrubowe (rys. 6. i 7.). W niektórych przypadkach, szczególnie w amoniakalnych instalacjach klimatyzacyjnych, można spotkać sprężarki rotacyjne użyte jako booster w układach dwustopniowych.

Rys. 6. Agregat ze sprężarką ś rubową SAB193 (Sabroe produkcji Johnson Controls)

Najbardziej rozpowszechnione w amoniakalnych instalacjach chłodniczych są sprężarki tłokowe, których wydajność chłodnicza nie przekracza z reguły 1000 kW. Typowa tłokowa sprężarka amoniakalna jest typu otwartego, w której wał korbowy sprężarki wyprowadzony jest poza jej obudowę (rys. 4.) i połączony z elektrycznym silnikiem napędowym. Spręż tych sprężarek zawiera się z reguły pomiędzy 8 i 9. Budowa tych sprężarek jest dobrze znana, więc skoncentruję się na zagadnieniach związanych z ich pracą w instalacji amoniakalnej. Najważniejszym elementem prawidłowej i sprawnej pracy amoniakalnej sprężarki chłodniczej jest jej właściwe smarowanie i rodzaj oleju. Z reguły, stosowane są oleje mineralne, ze względu na ich niską cenę. Dla bardzo niskich wartości temperatury parowania stosuje się oleje typu PAO. Oleje te nie mieszają się niestety z amoniakiem, co jest ich powszechną „wadą”. Natomiast ich zaletą, jeżeli tak można to określić, jest fakt, że są one cięższe od ciekłego amoniaku, co ułatwia oddzielenie oleju od amoniaku w odolejaczu. Ten typ olejów jest głownie stosowany w systemach z zalanym parownikiem i recyrkulacyjnych, w których powierzchnia wymienników ciepła jest omywana ciekłym amoniakiem. Oleje mineralne i PAO nie są zalecane w systemach z bezpośrednim zasilaniem parowników z tego powodu, że w parowniku nie ma wystarczającej ilości ciekłego amoniaku, aby wymyć olej z powierzchni wymiennika. Rozwiązaniem dla tego typu systemów są oleje z grupy PAG. Oleje te mieszają się z amoniakiem i są z powodzeniem stosowane w tych systemach do -20°C temperatury parowania. Wadą olejów mieszających się z czynnikiem chłodniczym (odnosi się to również do amoniaku) jest fakt, że olej zmieszany z czynnikiem wraca do karteru sprężarki, w którym ulega spienieniu w czasie startu sprężarki (obniżenie się ciśnienia w karterze powoduje gwałtowne pienienie się oleju zmieszanego z czynnikiem chłodniczym).

Rys. 7. Śrubowa sprężarka amoniakalna – przekrój