Celem przedstawionych badań jest doświadczalne określenie różnych wpływów na napełnienie wymienników ciepła i w związku z tym uzyskanie praktycznej możliwości obliczenia tego napełnienia i minimalnej wymaganej pojemności zbiornika ciekłego czynnika. Wyniki tych badań (z roku 2005) zostały opublikowane w zeszłorocznym, październikowym wydaniu CH&K.

     Wymaganie zmniejszenia napełnień z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia pociąga za sobą konieczność starannej analizy napełnień już w fazie projektu. Stąd należy dążyć do redukcji napełnienia lub zmniejszenia pojemności zbiornika ciekłego czynnika. Ze zmniejszeniem pojemności zbiornika są związane następujące zalety:
● mniejsze rozmiary konstrukcji,
● mniejsza zawartość czynnika chłodniczego i niższe koszty,
● mniejsza emisja czynnika chłodniczego w razie awarii,
● niższa wartość TEWI urządzenia.
     Do określenia wielkości zbiornika potrzebna jest znajomość minimalnego wymaganego napełnienia dla osiągnięcia niezakłóconej pracy instalacji. Wielkość ta jest zależna między innymi od różnorodnych sytuacji eksploatacyjnych i rodzajów wymienników ciepła. (...)

Wyniki

Wymienniki powietrzne...
... wpływ gęstości strumienia masy
     Wyniki badań z ostatniego roku wykazały, że gęstość strumienia masy nie jest wielkością decydującą o stopniu napełnienia. Utrzymywano na stałym poziomie temperaturę odparowania t_o, stopień przegrzania Δt_o2h i zawartość pary na wlocie x. Ze wzrostem gęstości strumienia masy otrzymywano zwiększony stopień napełnienia (rys. 3).

     Wyniki dla parowacza E5 potwierdzają fakt,  że gęstość strumienia masy ma jedynie wtórny wpływ na stopień napełnienia. Wprawdzie na rys. 4. pokazano, że stopień napełnienia spada ze wzrostem gęstości strumienia masy, to jednak nie jest to parametr dominujący. W porównaniu z wieloobwodowym rozdziałem czynnika, dla instalacji prostej stopień napełnienia jest nieco wyższy, maksymalnie o 5÷6%.

... wpływ sposobu wykonania rurek
     Na rys. 5 widać, że wpływ sposobu wykonania rurek na stopień napełnienia jest nie do uchwycenia. Stopnie napełnienia odpowiadają wynikom dla rur gładkich. Rury profilowane powodują spadek stopnia napełnienia przy tej samej mocy wymiennika.

Wymienniki wodne
     Wymienników wodnych nie rozważano tu szczegółowo. Wyniki wykazują trend, że wymienniki powietrzne są bardziej przydatne pod względem redukcji napełnienia, co wykazano w tabeli 2, w punkcie „przegląd”. (...)

Parowniki płytowe
     Parownik płytowy pokazany na rys. 6 wykazuje znacznie wyższe stopnie napełnienia niż parownik omywany powietrzem.

Wpływ rodzaju czynnika chłodniczego
     Pierwsze pomiary, przeprowadzone dla czynnika chłodniczego R404A, nie wykazały istotnych różnic w stopniu napełnienia w porównaniu z pomiarami dla R134a, co pokazano na rys. 7. Rodzaj czynnika chłodniczego ma na stopień napełnienia wpływ pomijalny. Można zatem wyniki pomiarów przenosić na inne czynniki chłodnicze.

Przegląd
     W tabeli 2 pokazano zestawienie wyników dla wymienników ciepła. Zawarte są tam także wyniki badań z minionego roku. Wyniki te pokazują, że dla wymienników powietrznych jest wymagany mniejszy stopień napełnienia. Wymienniki cieczowe mają przy porównywalnych mocach mniejszą pojemność napełnienia ze względu na mniejszą objętość wewnętrzną. Nie należy jednak oczekiwać większej redukcji napełnienia. Dlatego też w następnym punkcie będzie przytoczone badanie możliwości redukcji napełnienia w zbiornikach ciekłego czynnika. Zbiornik ciekłego czynnika Podstawowe napełnienia zbiorników Na rys. 8 przedstawiono porównanie podstawowych napełnień zbiorników. Zbiornik pionowy wymaga mniejszych napełnień w porównaniu ze zbiornikiem poziomym. Zbiornik nie może być zbyt wąski, gdyż nie zapewnia rozdziału faz czynnika.

Zasada rozdziału faz w zbiorniku
     Zbiornik w obiegu chłodniczym służy jako rezerwa ciekłego czynnika, dla uniknięcia przedmuchiwania czynnika gazowego przez zawór rozprężny. Ten czynnik gazowy zostaje oddzielony od cieczy już w zbiorniku. Dzięki temu, że czynnik gazowy nie rozrywa strumienia cieczy, nie nastąpi przekroczenie maksymalnej prędkości przepływu cieczy.
     Przedstawione niżej obliczenia i informacje dotyczą pracy doktorskiej mgr inż. Mario KOEBE z Uniwersytetu Paderborn z roku 2004. We wzajemnym oddziaływaniu dwóch faz rozróżnia się 3 przypadki:
● oddziaływanie fazy ciekłej na pęcherzyki gazu,
● oddziaływanie pęcherzyków na fazę ciekłą,
● rola wzajemnego oddziaływania pęcherzyków.
(...)

wydanie 7/2007

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE