Obiegi sprężarkowe amoniakalne
Ocena użytkowników: / 2
SłabyŚwietny 
Data dodania: 07.10.2015

Obiegi chłodnicze sprężarkowe są najczęściej spotykane w obecnie stosowanym chłodnictwie. Amoniakalne sprężarkowe obiegi chłodnicze stosowane są zwykle w przemyśle spożywczym i przetwórczym. Ze względu na bezpieczeństwo instalacji wymagają one dodatkowych zabezpieczeń związanych ze strefą przeciwwybuchową.

 

Obsługa instalacji amoniakalnych wymaga posiadania specjalnie przeszkolonego personelu z uwagi na zagrożenie zdrowia przy wycieku tego czynnika z instalacji (możliwość podrażnienia i poparzenia dróg oddechowych) – gaz jest silnie żrący, palny i trujący. Amoniak reaguje z miedzią, co wyklucza stosowanie klasycznych rozwiązań z chłodnictwa freonowego oraz podraża montaż instalacji. Amoniak jest czynnikiem lżejszym od powietrza – przy wycieku gromadzi się przy wyższych partiach pomieszczeń.

 

Amoniak jest stosowany w układach chłodniczych, ponieważ w przypadku dużych obiektów przemysłowych posiada on jako czynnik roboczy najlepsze parametry termodynamiczne. Umożliwia efektywne wykorzystanie mocy elektrycznej dostarczanej do sprężarek chłodniczych. W obiegach chłodniczych amoniakalnych stosunek mocy chłodniczej do pracy wykonanej przez sprężarkę jest bardziej korzystny niż w przypadku innych czynników roboczych. 

 

 

Efektywność teoretyczna sprężarkowych amoniakalnych obiegów chłodniczych 

 

W pracy wyznaczono parametry obiegów chłodniczych amoniakalnych sprężarkowych. W obliczeniach tych obiegów założono, że obiegi są idealne tzn:

  • sprężanie czynnika roboczego w sprężarce odbywa się po linii stałej izentropy (sprężarka idealna);
  • w analizie obiegów pominięto wpływ otoczenia na elementy obiegu (pominięto straty ciepła do otoczenia);
  • pominięto opory przepływu w wymiennikach oraz w rurociągach;
  • zawory rozprężne zmodelowano jako idealne.

 

W obliczeniach obiegów wykorzystano własności termodynamiczne amoniaku opisane w pracy [1]. Ponadto wykorzystano w przygotowanym oprogramowaniu podstawowe równania pozwalające wyznaczyć parametry obiegów termodynamicznych, tj.:

  • bilans masy:

 

2015 09 82 1

 

gdzie:

mi – i-ty strumień masy dopływający (wypływający) z podsystemu termodynamicznego

  • bilans energii:

 

2015 09 82 2

 

gdzie:

Δhi – przyrost entalpii (dodatni lub ujemny) przepływającej i-tej masy czynnika roboczego przez podsystem termodynamiczny, 

Qi – strumienie ciepła dostarczane lub odbierane od podsystemu termodynamicznego,

Wi – moc dostarczana lub generowana w podsystemie termodynamicznym.

 

 

2015 09 82 3

Rys. 1. Zrzut ekranowy oprogramowania – obieg amoniakalny jednostopniowy

 

 

2015 09 82 4

 

Rys. 2. Obieg jednostopniowy zaznaczony na wykresie log p-h

 

 

Obieg sprężarkowy amoniakalny – jednostopniowy

 

(...)

 

Obieg sprężarkowy amoniakalny – dwustopniowy

 

(...)

 

Możliwości współpracy obiegów sprężarkowych amoniakalnych z układami amoniakalnymi absorpcyjnymi

 

Obiegi amoniakalne sprężarkowe mogą być stopniowane nie tylko w konfi guracji kaskadowej dwóch sprężarek. Poniżej przedstawiono jako przykład układ dwustopniowy trójgeneracyjny [3, 4], gdzie sprzęgnięto dwa układy chłodnicze – chłodniczy układ amoniakalny sprężarkowy oraz chłodniczy układ amoniakalny absorpcyjny. Taka konfi guracja przy obecnym dodatkowym źródle ciepła w postaci silnika kogeneracyjnego lub turbiny gazowej umożliwia elastyczne przełączanie się systemów, lub ich jednoczesne załączanie w przypadku wystąpienia takiego zapotrzebowania. Układ zbudowano w Rotterdamie (Holandia) w fabryce margaryny. Układ ten wyposażony jest w turbinę gazową RUSTON o 5 MW mocy elektrycznej. Wyposażony jest również w siedem sprężarek chłodniczych, przy czym każda umożliwia odebranie strumienia ciepła 500 kW w parowniku. Układ absorpcyjny pozwala odebrać 1400 kW w parowniku przy temperaturze wymiennika międzystopniowego 23°C.

 

 

2015 09 87 1

Rys. 8. Układ trójgeneracyjny amoniakalny – połączenie systemu sprężarkowego z absorpcyjnym

 

 

Podsumowanie

 

W artykule zaprezentowano obliczenia dla obiegu amoniakalnego sprężarkowego jedno- i wielostopniowego. Układy sprężarkowe amoniakalne występują w różnych konfi guracjach, nawet z możliwością współpracy z systemami absorpcyjnymi. Obiegi te, choć mogą stanowić zagrożenie dla życia przy niepoprawnej obsłudze, to są i jeszcze długo będą jednym z najbardziej opłacalnych rozwiązań w przemyśle chłodniczym.

 

 

dr inż. Robert MATYSKO
Instytut Maszyn Przepływowych
Polska Akademia Nauk

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.