Chłodnictwo na inżynieri środowiska - dr inż. Andrzej Bugaj - zagadnienia i ścciąga ;)

Oto kilka podstawowych pytań jakie można dostać na zaliczeniu z Chłodnictwa, wraz z krótkim opracowaniem

1. Schemat podstawowego układu chłodniczego, sprężarkowego.

2. Bilans energetyczny dla podstawowego układu sprężarkowego.

3. Wskaźnik wydajności chłodniczej i wskaźnik wydajności cieplnej układu sprężarkowego oparty na bilansie energetycznym.

4. Typy sprężarek używanych w układach chłodniczych pracujących na potrzeby systemów klimatyzacji – wady i zalety.

5.    Schemat podstawowego chłodniczego układu absorpcyjnego, bromo-litowego.

6.    Bilans masowy dla podstawowego układu absorpcyjnego. + Bilans cieplny dla podstawowego układu absorpcyjnego

7.    Wskaźnik wydajności chłodniczej i wskaźnik wydajności cieplnej podstawowego układu absorpcyjnego oparty na bilansie cieplnym.

8. Podstawowe elementy układu sprężarkowego.

*************************************************************************

1. Schemat podstawowego układu chłodniczego, sprężarkowego.

UWAGA NA KIERUNKI PRZEPŁYWU NA GÓRNYCH SCHEMATACH, SĄ RÓŻNE;)




Najprostszy układ chłodniczy składa się z następujących elementów:

- skraplacza,

- elementu dławiącego (zaworu rozprężnego)

- parownika

- sprężarki.


W parowniku, który jest umiejscowiony w środowisku chłodzonym, panuje niskie ciśnienie więc i temperatura.

Znajdujący się tam czynnik chłodniczy wrze, intensywnie odbierając ciepło.

Następnie jest zasysany i sprężany
przez sprężarkę po czym trafia do skraplacza, gdzie pod wysokim ciśnieniem ulega skropleniu.

Ciekły czynnik o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia trafia do elementu dławiącego, ponieważ jego ciśnienie musi zostać obniżone do ciśnienia panującego w parowniku.

Podczas dławienia część czynnika odparowuje powodując spadek temperatury pozostałej cieczy. Zimna mieszanina cieczowo-parowa trafia do parownika i cykl się powtarza.

2. Bilans energetyczny dla podstawowego układu sprężarkowego.

3. Wskaźnik wydajności chłodniczej i wskaźnik wydajności cieplnej układu sprężarkowego oparty na bilansie energetycznym.

COP - wskaźnik wydajności grzania

EER - wskaźnik wydajności chłodniczej

4. Typy sprężarek używanych w układach chłodniczych pracujących na potrzeby systemów klimatyzacji – wady i zalety.

W szeroko pojętym chłodnictwie mamy zazwyczaj do czynienia z trzema typami sprężarek:

- sprężarki tłokowe - silnik elektryczny napędza tłok który, we współpracy z zaworami, wytwarza nam ciśnienie. Są sprężarki tłokowe jednostopniowe i dwu stopniowe, jednostopniowe mają jeden cylinder, dwustopniowe mają drugi, który sprężone pierwszym powietrze jeszcze dosprężają;)
Zasada działania sprężarki tłokowej polega na zasysaniu czynnika chłodniczego opuszczającego parownik ( w postaci pary nasyconej lub przegrzanej). Czynnik o niskim ciśnieniu zostaje sprzężony do wysokiego ciśnienia, osiągając przy tym wysoką temperaturę skraplania. Sterowanie zasysaniem oraz wytłaczaniem czynnika chłodniczego następuje dzięki automatycznym zaworom, a tłoki sprężarki napędzane są wałem korbowym.
Zaletą jest cena, wysokie ciśnienie i jasność w kwesti kiedy remont. Wadą duże wymiary i masa, tłoczenie gazu "dawkami", pulsacyjnie, sprawność ogólna 50-70%

- sprężarki spiralne - w sprężarkach spiralnych (typu scroll) sprężanie czynnika chłodniczego następuje pomiędzy ruchomą i nieruchomą spiralą. Współśrodkowe, identyczne spirale są nałożone na siebie. Podczas gdy jedna spirala jest nieruchoma, druga obracając się wokół niej powoduje przepływ czynnika chłodniczego do coraz mniejszych kieszeni, które powstają w wyniku połączenia geometrycznej konstrukcji spirali i sposobu ruchu spirali ruchomej wokół spirali nieruchomej, a w konsekwencji jego sprężanie aż do ciśnienia tłoczenia, uzyskiwanego w kieszeni centralnej. Po uzyskaniu maksymalnego ciśnienia, poprzez port tłoczny umieszczony w górnej części spirali ruchomej, czynnik w fazie gazowej przedostaje się na stronę tłoczną sprężarki, a następnie przez zawór zwrotny do systemu. Przestrzeń znajdująca się pomiędzy nimi zmniejsza się podczas ruchu obrotowego. Sprężarki te wyróżniają się cichą pracą oraz prostą budową i niewielkimi rozmiarami. Prosta konstrukcja, zredukowana liczba części odpowiedzialnych za sprężanie czynnika chłodniczego oraz brak zaworów powodują, że sprężarki typu scroll posiadają wysoką efektywność (ich sprawność wolumetryczna wynosi 100%) dzięki czemu ich stosowanie powoduje zużywanie mniejszej ilości energii elektrycznej niż w przypadku sprężarek tłokowych. Sprężarki typu scroll stosuje się w układach klimatyzacyjnych, w chłodnictwie średnio i niskotemperaturowym oraz w pompach ciepła. Modyfikacje zestawów spiral (geometria, rozmiary) pozwalają na dobór sprężarki o optymalnych parametrach pracy dla danego procesu, w pożądanym zakresie temperaturowym. Dzięki niewielkiej prędkości obrotowej spiralnych elementów sprężających, sprężarki spiralne są wyjątkowo ciche, co pozwala na ich instalowanie w każdym środowisku roboczym.

- sprężarki śrubowe - ich zasadnicze elementy to dwa wirniki śrubowe, kadłub, łożysko oraz koła zębate. Wirniki śrubowe umieszczone są w cylindrycznych wytłoczeniach kadłuba, które przecinając się nawzajem tworzą w przekroju poprzecznym zarys w kształcie cyfry 8. Wirniki zazębiają się podczas obrotów jednego z nich (drugi jest od niego napędzany), dzięki czemu następuje zmniejszenie objętości przestrzeni pomiędzy i czynnik chłodniczy ulega sprężeniu. W odpowiednich momentach przestrzenie robocze łączą się przemiennie z komorą ssawną i tłoczną sprężarki. W tych sprężarkach także wymagane jest stosowanie oleju, w celu chłodzenia mechanizmu oraz zwiększenia szczelności. Charakteryzują się dużym zakresem temperatur dla czynników chłodniczych, większym niż dla sprężarek tłokowych. Biorą niestety więcej prądu niż np. tłokowe. Brak pulsacji powietrza, niski poziom hałasu,

5.    Schemat podstawowego chłodniczego układu absorpcyjnego, bromo-litowego.

6.    Bilans masowy dla podstawowego układu absorpcyjnego. + Bilans cieplny dla podstawowego układu absorpcyjnego

Mam nadzieję, że to to;)

7.    Wskaźnik wydajności chłodniczej i wskaźnik wydajności cieplnej podstawowego układu absorpcyjnego oparty na bilansie cieplnym.

COP - wskaźnik wydajności grzania

EER - wskaźnik wydajności chłodniczej

chłodzenie EER = Qp / Qwarm

grzanie COP = (Qskr + Qabs) / Qwarm

8. Podstawowe elementy układu sprężarkowego.

Sprężarka to zasadniczy element układu chłodniczego, którego celem jest zasysanie par czynnika  ziębniczego o o niskim niskim ciśnieniu oraz niskiej temperaturze i sprężaniu jej do wysokiego ciśnienie i wysokiej temperatury.

Rodzaje sprężarek stosowane w chłodnictwie:

• tłokowe 

– hermetyczne 

– półhermetyczne

• rotacyjne 

– łopatkowe łopatkowe 

– spiralne 

– z tłokiem mimośrodowym

• śrubowe

---

Parowacz to element układu chłodniczego, którego zadaniem jest odprowadzenie ciepła ze środowiska chłodzonego. Ciepło pobiera wrzący czynnik chłodniczy.

Typy parowaczy:

– Parowacze do chłodzenia powietrza 

– Parowacze do do chłodzenia chłodzenia cieczy:

• płaszczowo rurowe

• rurowe

Skraplacz to element układu, którego zadaniem jest odprowadzenie ciepła pobranego przez czynnik w parowniku oraz ciepła jakie on uzyskał podczas sprężania. Proces ten odbywa się na drodze skraplania sprężonych par czynnika chłodniczego. W zależności od otoczenia do którego odprowadzane jest ciepło ze od otoczenia do którego odprowadzane jest ciepło ze skraplacza wyróżniamy skraplacze:

– chłodzone powietrzem 

– chłodzone wodą 

– skraplacze wyparne

Rodzaje skraplaczy

– skraplacz płytowy

– skraplacz współosiowy

---

Zawór rozprężny – element automatyki regulujący dopływ czynnika chłodniczego do parownika. Zapewnia strumień czynnika w ilości zgodnej z chwilowym obciążeniem cieplnym parownika, aby osiągnąć stan równowagi z ilością pary odsysanej z tego wymiennika przez sprężarkę. 

Typy zaworów rozprężnych:

– rurka rurka kapilarna kapilarna 

– Automatyczny zawór rozprężny 

– Elektroniczny zawór rozprężny 

– Termostatyczny zawór rozprężny

– Presostatyczny zawór rozprężny