Применение высокоэффективных схем холодоснабжения с применением компрессоров Dorin
Схема холодоснабжения представляет собой схему взаимосвязи холодильных станций или установок с потребителями холода. При разработке схем холодоснабжения стремятся к созданию оптимальных условий работы системы холодоснабжения. В первую очередь – это приближение источника холода к его потребителям, что существенным образом снижает потери холода и дополнительные энергетические затраты, связанные с гидравлическими потерями.
Эффективность холодильного цикла оценивается холодильным коэффициентом ε. Холодильным коэффициентом называется отношение количества тепла Qo, отведенного от охлаждаемого источника, к затраченной работе / потребляемой мощности компрессора Р.
Проведем анализ некоторых схем холодоснабжения для условий эксплуатации при среднетемпературном режиме (СТР) кипения хладагента и при низкотемпературном режиме (НТР) кипения хладагента:
а) режим СТР: температура кипения Тo = минус 10 оС и холодопроизводительность Qo = 66 кВт. Температура конденсации Тк = + 45 оС; температура всасывания Твс = плюс 20 оС и температура переохлаждения ∆Тпереохл = 0 К.
б) режим НТР: температура кипения То = минус 35 оС и холодопроиз-водительность Qo = 16 кВт. Температура конденсации Тк = + 45 оС; температура всасывания Твс = плюс 20 оС и температура переохлаждения ∆Тпереохл = 0 К.
1. Цикл холодильной машины с одноступенчатым сжатием для R404A
Выбор компрессоров осуществляется с помощью Программы Dorin Software v. 15.06:
а) режим СТР :
Модель компрессора | Холодопроиз-водительность Qo, кВт | Потребляемая мощность Р, кВт | Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
---|---|---|---|
Н2201СС – 2 шт. |
33,2 х 2 шт. = 66,4 |
15,27 х 2 шт. = 30,54 |
2,18 |
б) режим НТР :
Модель компрессора |
Холодопроиз-водительность Qo, кВт |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
Н1601СS – 2 шт. |
9,6 х 2 шт. = 19,2 |
7,85 х 2 шт. = 15,8 |
1,22 |
Суммарный холодильный коэффициент ε = 1,7.
2. Цикл холодильной машины с двухступенчатым сжатием для R404A
Наиболее простым циклом двухступенчатой холодильной машины является цикл с неполным промежуточным охлаждением и одним дросселированием холодильного агента.
Выбор компрессоров осуществляется с помощью Программы Dorin Software v. 15.07:
а) режим СТР (холодильная машина с одноступенчатым сжатием):
Модель компрессора |
Холодопроиз-водительность Qo, кВт |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
Н2201СС – 2 шт. |
33,2 х 2 шт. = 66,4 |
15,27 х 2 шт. = 30,54 |
2,18 |
б) режим НТР (холодильная машина с двухступенчатым сжатием, серия 2S-H5):
Модель компрессора |
Холодопроиз-водительность Qo, кВт |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
2S-Н1500 |
16,08 |
11,85 |
1,35 |
Суммарный холодильный коэффициент ε = 1,765.
3. Цикл каскадной холодильной машины для HFC / R744 – R134a / R744 (субкритический цикл)
В двухступенчатой холодильной машине каждая ступень может быть выполнена по независимой схеме, т.е. в виде отдельной холодильной машины. Эти машины можно соединить последовательно. Испаритель ступени высокого давления является при таком соединении конденсатором низкого давления. Такая схема отдельных взаимосвязано работающих машин с последовательным соединением циклов является каскадной.
Нижний каскад холодильной машины совершает обычный холодильный цикл. Такой же цикл совершается и верхним каскадом. На каждом каскаде может реализовываться двухступенчатое сжатие с различными вариантами организации холодильного цикла.
В каскадной холодильной машине вводится новый элемент – испаритель / конденсатор ИК. Этот теплообменный аппарат, передающий теплоту от нижнего каскада к верхнему. Для нижнего каскада он является конденсатором, для верхнего - испарителем. Для передачи теплоты в испарителе / конденсаторе требуется наличие разности температур между конденсирующимся хладагентом нижнего каскада и кипящим хладагентом верхнего каскада.
Выбор компрессоров осуществляется с помощью Программы Dorin Software v. 15.07:
а) режим СТР:
Модель компрессора |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Н4000ЕР – 2 шт. |
36,77 |
б) режим НТР:
Модель компрессора |
Потребляемая мощность Р, кВт |
CDS351B – 2 шт. |
5,47 |
Суммарный холодильный коэффициент ε = 1,94.
4. Цикл холодильной машины для R744 (транскритический цикл Overfeeding / Pre-compression ejectors / дополнительный компрессор и эжектор)
Выбор компрессоров осуществляется с помощью Программы Dorin Software v. 15.07:
а) режим СТР:
Модель компрессора |
Потребляемая мощность Р, кВт |
CD2000M - 2 шт. |
30,36 |
CD180H – 1 шт. / бустер компрессор |
1,38 |
б) режим НТР:
Модель компрессора |
Потребляемая мощность Р, кВт |
CDS301B – 2 шт. |
3,67 |
Суммарный холодильный коэффициент ε = 2,32.
5. Цикл холодильной машины с промежуточным хладоносителем
В холодильной технике промежуточные хладоносители применяют на установках, где непосредственное охлаждение хладагентами по каким-либо причинам нежелательно.
Выбор компрессоров осуществляется с помощью Программы Dorin Software v. 15.07:
а) режим СТР (рекомендуются режимы – перепад температур между хладагентом и хладоносителем ∆Т = 4 – 6 К; температура кипения То = минус 15 оС, R404A):
Модель компрессора |
Холодопроиз-водительность Qo, кВт |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
Н3000СС – 2 шт. |
33,44 х 2 шт. = 66,88 |
17,14 х 2 шт. = 34,28 |
1,95 |
б) режим НТР (рекомендуются режимы – перепад температур между хладагентом и хладоносителем ∆Т = 4 – 6 К; температура кипения То = минус 40 оС – двухступенчатое сжатие, R404A):
Модель компрессора |
Холодопроиз-водительность Qo, кВт |
Потребляемая мощность Р, кВт |
Холодильный коэффициент ε, кВт / кВт |
2S – Н2000 |
17,79 |
14,48 |
1,23 |
Суммарный холодильный коэффициент ε = 1,59.
Анализ показал, что с технико-экономической точки зрения наиболее востребованы в холодильной промышленности следующие циклы холодильных машин:
- Стандартный цикл холодильной машины с одноступенчатым сжатием хладагента R404A;
- Цикл каскадной холодильной машины для HFC / R744 – R134a / R744 (субкритический цикл);
- Цикл холодильной машины для R744 (транскритический цикл Overfeeding / Pre-compression ejectors / бустер компрессор и эжектор).
Расчетная годовая потребляемая мощность выше перечисленных схем холодоснабжения:
- цикл холодильной машины с одноступенчатым сжатием для R404A: 278447 кВт ч;
- цикл каскадной холодильной машины для R134a / R744 (субкритический цикл): 205099 кВт ч;
- цикл холодильной машины для R744 (транскритический цикл Overfeeding / Pre-compression ejectors / дополнительный компрессор и эжектор): 205718 кВт ч.
Из приведённого анализа можно сделать вывод, что для региона Москвы и МО рекомендуется высокоэффективная схема холодоснабжения - цикл каскадной холодильной машины для R134a / R744 (субкритический цикл R744): среднетемпературный контур на R134а и низкотемпературный контур на R744.