BRODSKI STROJNI SUSTAVI OPE SLUBE Rashladna tehnika OSNOVE
BRODSKI STROJNI SUSTAVI OPĆE SLUŽBE Rashladna tehnika
OSNOVE Rashladna tehnika želi ‘izigrati’ prirodni (termodinamički) zakon: toplina uvijek struji s više k nižoj temperaturi. Cilj je rashladne tehnike sniziti temperaturu (tijela, prostora, struje fluida) ispod okolišne i održati je takvom. U tu je svrhu potrebno uključiti tehnološki proces. Takvih je procesa više, no na brodovima se dominantno (čak isključivo) primjenjuje parno-kompresijski rashladni uređaj. Apsorpcijski rashladni uređaji postaju interesantni zbog mogućnosti iskorištavanja otpadne topline. Svaki parno-kompresijski rashladni uređaj ima četiri osnovna dijela: kompresor, kondenzator, prigušni element i isparivač. Tu je još i sušilac, ali ne zbog termodinamike procesa te rashladno sredstvo (engl. refrigerant).
RASHLADNO SREDSTVO Rashladno sredstvo je fluid koji isparavanjem u isparivaču pri niskom tlaku (ali nešto višem od atmosferskog) oduzima toplinu hlađenom prostoru (struji fluida, tijelu…) te se zatim ukapljuje pri povišenom tlaku (ali najčešće nižem od kritičnog) u kondenzatoru čime predaje toplinu rashladnom sredstvu kondenzatora (morskoj ili slatkoj vodi, zraku). Sredstva koja se koriste u parno-kompresijskim rashladnim uređajima zovu se primarna, dok se sekundarna rashladna sredstva koriste kod indirektnih sustava ili u apsorpcijskim rashladnim uređajima. Rashladna sredstva trebaju imati neka svojstva: toplinska, fizikalna, kemijska, sigurnosna te ekonomska. Primarna se rashladna sredstva označavaju velikim slovom R i dvo, tro ili četveroznamenkastim brojem. U nekim slučajevima nakon toga navodi se malo ili veliko slovo.
KARAKTERISTIKE U većini slučajeva tlak i temperatura kondenzacije su ispod kritičnih vrijednosti, ali to ovisi o temperaturi rashladnog sredstva kondenzatora (npr. CO 2 radi s nadkritičnim stanjem). Tlak isparavanja (ovisi o željenoj temperaturi) trebao bi biti viši od atmosferskog jer u protivnom postoji mogućnost ulaska zraka u sustav. Mnogi kompresori nisu niti predviđeni za rad s tlakovima nižim od atmosferskih na usisnoj strani. Što niža specifična toplina tekuće faze, ali što veća toplina pare. Volumetrijski toplinski kapacitet što veći kako bi za isti ukupni rashladni učin uređaj trebao raditi s manje sredstva. Za rashladne fluide većih kapaciteta koriste se stapni (klipni) kompresori dok se za one manjih kapaciteta potrebni turbo (centrifugalni) kompresori.
KARAKTERISTIKE Osim navedenih toplinskih svojstava uz još neke koji nisu navedeni zbog obima gradiva, rashladno sredstvo trebalo bi imati i neka druga fizikalna svojstva. Miris je poželjan zbog mogućnosti otkrivanja propuštanja u sustavu. Mnoga sredstva koja su danas u primjeni nažalost nemaju to svojstvo. Međusobna topivost rashladnog sredstva i ulja za podmazivanje kompresora bi trebala postojati u manjoj mjeri. Velika topivost nije dobra zbog odnošenja veće količine ulja iz ‘kartera’ kompresora. Mali kinematički viskozitet je poželjan jer se smanjuju otpori strujanja u sustavu i time teoretska snaga kompresora.
KARAKTERISTIKE Od kemijskih je svojstava važna kemijska stabilnost ili možda bolje, inertnost. Rashladno sredstvo ne bi trebalo kemijski reagirati s bilo kojom tvari u rashladnom sustavu (metalima iz kojih su izgrađeni elementi sustava, uljem, zrakom, vodom, sredstvima za sušenje, brtvljenje itd. ). Rashladna sredstva ne bi trebala biti otrovna niti zapaljiva, no to već spada u sigurnosne kriterije. JAKO ZAPALJIVO A 3 B 3 SLABO ZAPALJIVO A 2 B 2 NEZAPALJIVO A 1 B 1 NISKA OTROVNOST VISOKA OTROVNOST
Kemijski sastav rashladnih sredstava n halogenirani ugljikovodici n ugljikovodici (zasićeni i nezasićeni, ciklički) n neorganske tvari (dušik, kisik, helij, vodik. . . ) n zeotropne i azeotropne smjese n sekundarni: vodene otopine soli
Identifikacija rashladnih tvari Rxx n n n n xx + 90 = XYZ, gdje je X – broj C atoma, Y – broj H atoma, Z – broj F atoma, 2 X-Y-Z+2 – broj Cl atoma ako je Cl=0 radi se o HFC spoju malo slovo označava različite izomere (isti broj atoma, ali različita struktura) primjer R-134 a: 134+90=224; C=2; H=2; F=4; Cl=0 => C H 2 F – CF 3; tetrafluoretan (HFC 134 a) ciklički ugljikovodici (R-316, R-317 i R-318) razni ugljikovodici (serija 600, npr. izobutan je R-600 a) nezasićeni ugljikovodici kao etilen, propilen i dr. (serija od 1000)
Ostala sredstva n n n n ASHRAE standard 34 -2004 i ISO 817: zeotropne smjese serija brojeva 400; azeotropne smjese - serija brojeva 500 brojevi se dodjeljuju prema kronološkom redu odobravanja od strane ASHRAE velika slova označavaju iste sastojke u smjesi, ali s različitim udjelima (R-407 A R 32/125/134 a (20/40/40), R-407 B R 32/125/134 a (10/70/20), R-407 C R 32/125/134 a (23/25/52), R-407 D R 32/125/134 a (15/15/70), R-407 E R 32/125/134 a (25/15/60) anorganske tvari oznaka=700+molekularna masa m. NH 3=17 (R-717), m. CO 2 (R-744), m. H 2 O (R-718) neki indirektni rashladni sustavi kao radni fluid sekundarnog sustava koriste vodu ili, za niže radne temperature, binarne smjese ili vodene otopine soli
Ulja za podmazivanje kompresora u skladu s preporukama proizvođača kompresora n svojstva: n – mali udio parafinskih komponenata koje mogu izazivati začepljenja u sustavu – termička stabilnost kako na toplim površinama (tlačni ventili kompresora) ne bi stvarali taloge – ne smiju kemijski reagirati – nisko stinište kako bi čak i kod najnižih temperatura u sustavu ostala tekuća – sposobnost miješanja i topivost s radnim fluidom zbog povrata u kompresor – visok indeks viskoziteta znači dovoljnu mazivost kod niskih, ali i dovoljan viskozitet kod najviših temperatura
Na tržištu n mineralna ulja – koristila su se uz CFC spojeve n alkil benzenska ulja (AB) n poliol esterska ulja (POE) n polialfa olefinska ulja (PAO) n polialkil glikolna ulja (PAG) n HFC spojevi trebaju sintetička ulja
Danas
STVARNI TEORETSKI – p-h p Toplinski procesi PARNI – pothlađivač S P. V. –Isuhi usis kondenzata RAZLIKE TEORETSKOG STAVARNOG PROCESA ZRAČNI Q PARNI Q p, T 33 T p, T Q Q Q 3 3 3 Kompresija sep, T ne odvija pri konstantnoj entropiji već se radi p T 2 o politropi. Osim toga u dijelovima kompresora dešavaju se KONDENZATOR p T KONDENZATOR 2’ 2’’ promjene tlaka i temperature KONDENZATOR 2 2 2 rashladnog sredstva. KONDENZATOR 2’ 2’ p P. V. T 2 3 se otpori 3 P. V. U svim ostalim elementima. Tsustava javljaju po h=konst. 2 strujanju te pad tlaka – naravno, najveći je u prigušnom 3’ T 3 POTHLAĐIVAČ po L p elementu. o 1’’ 5 T 1’ 1’ o L 5’ 3’ pothlađivanje 1’’ 5 1’ 1 4 1 T Q o P. V. Manje kondenzata može se- Q desiti io u ODJELJIVAČ 1 Q 1 ISPARIVAČ 1 O Q ISPARIVAČ To 5 4 4 TEKUĆINE 44 1 kondenzatoru. Qo 11’ s ISPARIVAČ 5’ Prigušni element većih sustava je TEV (TXV) ili EEV, a oni ss rade tako što se na izlazu iz isparivača, tj. ulazu u kompresor p. Q , Too postiže Q stanje pare. o. Qo o pregrijane h , Too Q Q ppoo, T oo
Otvoreni, poluotvoreni, hermetički kompresor
Dobava n Teoretska: Vh=S·A n =Vc/Vh , gdje je Vc volumen štetnog prostora n stupanj iskoristivosti dobave: v=Vstv/Vh n v= v· p· T· n n v - volumetrijski stupanj punjenja, p - tlačni koeficijent, T - temperaturni koeficijent, n - koef. propusnosti
Stvarni proces TLAK NA TLAČNOJ STRANI JE VIŠI, A NA USISNOJ NIŽI OD TEORETSKOG ZBOG SVLADAVANJA SILA OPRUGE VENTILA
Stvarni proces - istrošenost
Konstrukcija - stapni
Regulacija kapaciteta n povremenim prekidom pune dobave – uključivanje / isključivanje e. m. kompresora – zatvaranje usisnog voda!!! – držanje usisnih ventila u otvorenom položaju n gruba regulacija – – – n dodatni štetni prostor/i brojem okretaja “isključivanjem” cilindara prigušivanjem na usisnom vodu “by-pass”-om fina regulacija – promjenjivi dodatni štetni prostor/i – podigači usisnih ventila upravljani izvana – brojem okretaja P
“Isključivanje” cilindara REGULACIJSKI VIJAK MIJEH PI RASTERETN I IZ PUMPE CILINDAR ULJA PREMA DRUGIM RASTERETNIM CILINDRIMA DRENAŽA HIDRAULIČKI RELEJ KARTER P
Presjek ventila ODBOJNIK PLOČICA SJEDIŠTE VENTILA SJEDIŠTE JE IZ LIJEVANOG ŽELJEZA; PLOČICA JE NAJOSJETLJIVIJI DIO CIJELOG KOMPRESORA, ČIM MANJE MASE, 0, 8 -4 mm, ČELIK LEGIRAN S Cr, V, Mo I DR. ; ODBOJNIK IZ LIJEVANOG ŽELJEZA ILI ČELIKA; IZMEĐU PLOČICE VENTILA I OPRUGE ČESTO SE STAVLJAJU PRIGUŠNE PLOČICE
Kondenzator n hlađeni vodom (morem), binarnom smjesom, cilindrični plašt, morska voda kroz cijevi – radni fluid oko njih, posuda pod tlakom – sigurnosna armatura) n hlađeni zrakom (radni fluid kroz cijev, zrak oko njih – prirodno ili prisilno strujanje)
Prigušni element kapilara ili regulacijski ventil (TEV ili EEV) n znatan pad tlaka uslijed čega dolazi do promjene faze radnog fluida (tekućina visokog tlaka se pretvara u mokru paru niskog tlaka) n TEV ili EEV obično puštaju količinu radnog fluida koja u isparivaču potpuno ispari i još se malo pregrije n pregrijanje se kreće u rasponu od 3 do 10˚C n
Isparivač prirodna ili prisilna cirkulacija zraka n prisilna cirkulacija zraka: regulacija protoka zraka brojem ventilatora i regulacijom broja okretaja ventilatora n odleđivanje – Zašto? Led je izolator, stvara toplinski otpor. – električnim grijačima ili uvođenjem tople pare radne tvari n sušenje zraka (posebna cijev za toplu paru) n
Ostala oprema n filtar-sušilac – rastavljivi ili hermetički – strelica za smjer ugradnje n pokazno staklo – manjak sredstva – zasićenje sušioca n n n pothlađivač kondenzata spremnik elektromagnetski ventili nepovratni ventili s dvostrukim sjedištem mjerna i regulacijska armatura
Odvajač ulja
Tlačni prekidač Pločica za blokiranje položaja START bar psi DIFF bar psi DVOPOZICIONA REGULACIJA Regulacijskim dugmetom podešava se donja vrijednost željenog tlaka. Podešavanjem razlike određuje se samo gornja vrijednost, ali uvijek u odnosu na podešenu donju.
Prekidač razlike tlakova
Prekidač razlike tlakova Spoj na tlačnu stranu privješene pumpe ulja te usis kompresora tj. karter – usisna strana pumpe
Temperaturni prekidač n veza - EMV n alarmni termostat
Temperaturni prekidač DVOPOZICIONA REGULACIJA Regulacijskim dugmetom podešava se donja vrijednost željene temperature. Podešavanjem razlike određuje se samo gornja vrijednost, ali uvijek u odnosu na podešenu donju.
Presostatski i termostatski ventili vode Ispiranje nečistoća sa sjedišta ventila nakon instalacije, ali i povremeno tijekom eksploatacije.
Pothlađivač kondenzata
Spremnik (receiver)
EM ventili Membrana: guma ili teflon Ručno upravljanje u nuždi Pilot ventil Površina membrane s gornje strane je veća, a kako je tlak isti kao na ulazu ventil je zatvoren Zavojnica pod naponom privlači element 15 te se prostor s gornje strane membrane povezuje s tlakom na izlazu - otvaranje
Ventili NEPOVRATNI VENTIL S DVOSTRUKIM SJEDIŠTEM
Hidrauličko ispitivanje n nepropusnost - sigurnost n pr<7 bar: pi=1, 5·pr, pr>7 bar: pi=2·pr n podešavanje HPS i sig. ventila n dušik ili suhi zrak uz dodatak glicerina ili 5 -10% freona n prvih 6 h tlak može pasti 2% n daljnjih 6 -18 h stalan tlak
Vlaga u sustavu n nepravilno sušenje u tvornici ili prilikom ugradnje (u cijevima) n s rashladnim sredstvom ili uljem n kroz propuštanja ako padne tlak u sustavu i uđe vlažan zrak
Vlaga u sustavu - problemi n kiseline nastale uslijed prisutne vlage odnose Cu i talože ga na površinama povišenih temperatura (ležajevi) n talozi - zaprljanje i korozivnost n zaleđivanje i blokada TEV-a n korozija i uništenje izolacije elektromotora (herm. komp. )
Promjena boje ulja
Blokiranje TEV-a
Topivost
Pokazivač vlage WET DRY
Odvođenje vlage
Vakuumiranje (sušenje)
Dvostepeno
Sušenje tekućim rash. sred. Uočiti: “by-pass” kompresora i TEV-a
Punjenje i nadopunjavanje n tekućim ili plinovitim rashl. sred.
Punjenje i nadopunjavanje
Ventil s dvostrukim sjedištem
Spoj prije sušioca
Punjenje i nadopunjavanje
Blok ventil s manometrima Mjerenje tlakova Punjenje sustava Pražnenje sustava Praženjenje vakuum pumpom
Mjerenje količine
Pokazno staklo
Vaganjem Za potpuno punjenje
Tlakovi u sustavu Usporedba tlakova s preporukama proizvođača
Duljina leda na usisnom vodu Manji uređaji
Dijagnostika n Visoki tlakovi u sustavu – Veliko opterećenje – Visoka okolišna temperatura – Prljav kondenzator n Niski tlakovi u sustavu – Malo opterećenje – Niske temperature – Led na isparivaču n Usis visok – izlaz nizak – Prevelik TEV – Otpušten bulb
Razne izvedbe SKLADIŠTA - indirektno PROVIJANT SKLADIŠTA - direktno REVERZIBILNI – KLIMA MORE VODA - GLIKOL Rashladni medij hladi rasolinu, a ova ZRAK zrak u skladištu. Veći t!!! VODA - GLIKOL
- Slides: 60