Dobór chłodnic powietrza. Kształtne lamele
W artykule tym postaram się przybliżyć państwu sposób doboru chłodnicy powietrza. Nie jest to proces skomplikowany, ale nie można tego robić niejako "z automatu".
Większa powierzchnia wymiany
Na wydajność chłodniczą wymiennika ciepła (chłodnicy) ma wpływ; powierzchnia wymiany ciepła, współczynnik przenikania ciepła oraz różnica temperatur. Zależność tę możemy zapisać wzorem:
Q-A*k*Δt
gdzie:
Występującą we wzorze różnicę temperatur można o kreślić jako różnicę temperatury powietrza w komorze tii temperatury odparowania czynnika chłodniczej. Należy zwrócić uwagę, że część producentów podaje wydajność chłodnica, przyjmując jako t średnią z temperatur powietrza przed i za chłodnicą. Natomiast inni producenci jako temperaturę t przejmują temperaturę powietrza napływającego na chłodnicę (przed chłodnicą), (zrównując zatem wydajności chłodnic dwóch różnych producentów, należy zwrócić uwagę jaka została przyjęta temperatura komory te przy podanej różnicy temperatur.
W celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła chłodnicy na rurki miedziane nałożone są tłoczone z aluminium arkusze blachy nazywane lamelami. Kształt lamel musi zapewniać dobie warunki przepływu powietrza, a także łatwe ich odszranianie. Odległości między nimi wahają się od 2 do 12 mm. Większy odstęp między lamelami oznacza jednak mniejszą powierzchnię wymiany ciepła chłodnicy, a zatem i mniejszą jej wydajność chłodniczą. Dla uzyskania tej siniej wydajności należy użyć większej i tym samym droższej chłodnicy. W urządzeniach klimatyzacyjnych z uwagi na brak zjawiska szronienia, stosuje się mniejsze odstępy lamel (poniżej 4mm).
Co wpływa na wydajność chłodnicy?
Na wydajność chłodnicy ma w dużym stopniu wpływ współczynnik przenikania ciepła.
Wartość współczynnika k zależy z jednej strony od współczynnika przewodzenia ciepła λ (użytych do budowy chłodnicy materiałów: miedz, aluminium), z drugiej zaś strony od współczynnika przejmowania ciepła na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła. Współczynniki przejmowania ciepła zalezą z kolei od rodzaju płynów biorących udział w wymianie ciepła oraz od prędkości ich przepływu. Duże prędkości płynów (po stronie wewnętrznej czynnika chłodniczego, np. R22, R404, R134A itd. i po stronie zewnętrznej powietrza) zapewniają wysokie wartości współczynnika przejmowania ciepła ot, a zatem i znaczne wartości współczynnika przenikania ciepła k. W praktyce mamy niewielki wpływ na prędkość przepływającego czynnika chłodniczego. Dla zwiększenia współczynnika przejmowania ciepła niektórzy producent chłodnic stosują karbowane wewnątrz rurki miedziane. Z drugiej strony, przez podwyższenie prędkości przepływającego powietrza producenci zwiększają współczynnik przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej.
Rodzaje chłodnic
W sprzedaży mażemy spotkać dwa rodzaje chłodnie powietrza, z naturalną konwekcją lub wymuszonym przepływom powietrza przez wentylatory. W zależności od rodzaju zastosowanej chłodnicy mamy bardzo różne współczynniki przenikania ciepła. Dla chłodnic z wymuszonym przepływem powietrza współczynniki przenikania ciepła wynoszą 18 - 29 W/m2K. Natomiast w przypadku chłodnic konwekcyjnych współczynniki przenikania ciepła wynoszą 6-10 W/m2K. Wynika zatem z tego, iż wymuszany przepływ powietrza powoduje przy tej samej powierzchni wymiennika trzykrotnie większy współczynnik przenikania ciepła, a co za tym idzie trzy razy większą wydajność chłodniczą.
Wady i zalety chłodnic konwekcyjnych
Chłodnice konwekcyjne mają zarówno swoich zwolenników jak i przeciwników. Wadą tych chłodnic (parowników) jest niski współczynnik przenikania ciepła k, znaczna materiałochłonność i związane z tym duże rozmiary, a przez to wysokie koszty ich wykonania. Z tego względu dla uzyskania dużych wydajności chłodniczych, zastosowanie parowników konwekcyjnych jest w dużym stopniu ograniczone. Wykorzystuje się je obecnie tylko w pomieszczeniach przeznaczonych do przechowywania wrażliwych towarów, w których wymagane prędkości przepływu powietrza są niewielkie.
Wciąż sporną kwestią jest problem, czy ususzka towaru przy naturalnym chłodzeniu jest mniejsza. Na wilgotność powietrza w komorze wpływa różnica temperatur (odparowania i powietrza w komorze) oraz ilość i prędkość przepływającego powietrza. Rozstrzygająca dla wilgotności powietrza w komorze wydaje się być w pierwszym rzędzie różnica temperatur Δt, a ta z reguły w parownikach konwekcyjnych jest wyższa. Ponadto zjawisku konwekcji naturalnej towarzyszą również zawirowania powietrza przy powierzchni parownika, często porównywalne z tymi pochodzącymi od pracy wentylatora. Bez nich wymiana powietrza nie byłaby możliwa. Dlatego w celu uzyskania wyższych wydajności chłodniczych, obecnie powszechnie stepuje się parowniki z wymuszonym przepływem powietrza.
Wielkość chłodnicy
Dobiera się z reguły na Δt od 4 do 10K -zależnie od wymaganej wilgotności powietrza. Większość chłodnic powietrza montuje się pod stropem.Wykonane są one w najróżniejszych odmianach. Chłodnice o płaskiej konstrukcji wykazują swoje zalety przede wszystkim w zastosowaniu do małych pomieszczeń i komór chłodniczych, zapewniając ich dobre wykorzystanie, gdyż do składowania towarów pozostaje wówczas do dyspozycji przestrzeń przy wszystkich ścianach. Innym obszarem ich zastosowania są hale produkcyjne w zakładach przetwórczych, gdzie w strefie przebywania ludzi cyrkulacja powietrza powinna być niewielka. Przepływ powietrza może być w takiej chłodnicy jednostronny lub dwustronny. Zdecydowanie częściej stosowane są parowniki przyścienne. Posiadają one dużo większy zasięg strumienia powietrza dochodzący nawet do 28 m. Praca ich powoduje intensywny przepływ powietrza w całej objętości komory.
Pogorszenie pracy
Oszronienie i oblodzenie parowników wykorzystywanych do chłodzenia powietrza zdecydowanie pogarsza warunki pracy urządzenia chłodniczego. Przy znacznych grubościach warstwy szronu osłabia się lub ustaje przepływ ciepła do parownika, zmniejszane przy tym przegrzanie par czynnika. W następstwie tego spada temperatura parowania i wiąz z niecałkowita wydajność urządzenia.
W pomieszczeniach o temperaturze t > +4°C podczas przerw w pracy sprężarki, wentylatory nadal pracują i parownik odszrania się dzięki ciepłu doprowadzonemu z komory przez krążące w nim powietrze.
Przy chłodzeniu pomieszczeń o temperaturze poniżej +4°C chłodnice wyposażone są w system odszraniania gorącymi gazami lub grzałkami elektrycznymi.
Odszranianie pracownika za pomocą ogrzewania elektrycznego jest obecnie najczęściej stosowanym sposobem prowadzenia tej operacji. Grzałki elektryczne wsunięte są do bloku chłodnicy oraz umieszczone są na tacy skroplin pod chłodnica. Początek operacji odszraniania jest inicjowany przekaźnikiem zefirowym, a jego zakończenie sterowane jest czujnikiem temperatury końca odszraniania.
Początek operacji odszraniania gorącym gazem, podobnie jak w odszranianiu elektrycznym, jest inicjowany przekaźnikiem żebrowym, a jego zakończenie sterowane jest czujnikiem temperatury końca odszraniania. Działanie układu chłodniczej podczas procesu odszraniania wygląda podobnie jak w pompie ciepła. Podczas odszraniania gorące pary czynnika chłodniczego wytłaczane ze sprężarki są kierowane nie do skraplacza, lecz do parownika. Duże ciepło przegrzania i skraplania czynnika powoduje szybkie roztopienie szronu. Dzięki wykorzystaniu energii prących par czynnika chłodniczego, zużycie energii elektrycznej w porównaniu z odszranianiem elektrycznym jest niewielkie. Dlatego ten system odszraniania w układach chłodniczych jest szczególnie zalecany.
Dobór parametrów
Dobór temperatury parowania zależy przede wszystkim od rodzaju chłodzonego towaru. Po ustaleniu wymaganej temperatury w komorze przy wyborze temperatury odparowania należy pamiętać o następującej zasadzie:
- duża różnica temperatur Δt — mała powierzchnia wymiany ciepła parownika — niska wilgotność względna w pomieszczeniu chłodzonym,
- mała różnica temperatur Δt — duża powierzchnia wymiany ciepła parownika— duża wilgotność względna w pomieszczeniu chłodzonym.
Wydajność chłodnic
Większość producentów podaje wydajności chłodnicze produkowanych przez siebie chłodnic przy różnicy temperatur Δt - 8K, Dlatego umieszczają w swoich katalogach również nomogramy, na podstawie których można określić, o ile zwiększy się lub zmniejszy wydajność chłodnicy w zależności od różnicy temperatur Δt (odparowania i w komorze). Wydajność chłodnicy powietrza (parownika) zależy również od zastosowanego czynnika chłodniczego. Odpowiednie wartości współczynnika Fc obrazuje tabela 2.
Jak dobrać chłodnicę?
Dobierając chłodnicę z katalogu, należy zatem obliczyć wydajność nominalną, podaną w katalogu, wg wzoru.
Qi= Qi/Fe * F
Autor: Przemysław FlagmańskiŹródło: instalator.pl
