6.9. Выпуск масла из аммиачной системы

Нагнетаемый хладагент всегда выносит из компрессора масло в виде мелкодисперсных частиц и в парообразном состоянии.
   Испаряемость масла зависит от его температуры и увеличивается с ее повышением:

Часть капельного масла задерживается в нагнетательных полостях наклонно расположенных блоков цилиндров. Предложено соединять нижние части нагнетательных полостей с картером дополнительной линией с запорными вентилями dy6dy10. При кратковременном открытии этих вентилей через 4 — 5 ч работы компрессора выпускают масло в картер.
   При движении хладагента по трубопроводу к конденсатору происходит понижение его температуры вследствие теплообмена с окружающей средой. Часть парообразного масла конденсируется и движется с потоком хладагента в виде мелких капель диаметром 0,3 — 3,0 мкм. Поскольку отделение капельного масла происходит легче, чем парообразного, рекомендуется устанавливать маслоотделители ближе к конденсатору, а при использовании форконденсатора — после него.
   Наличие масла в системе холодильной установки всегда нежелательно, поскольку оно создает дополнительное тепловое сопротивление: коэффициент теплопроводности масла в 400 раз меньше, чем у стали. При накоплении в испарителе масло занимает часть рабочего объема аппарата, в котором предусмотрено кипение аммиака. Присутствие масла в аммиаке увеличивает его вязкость, а следовательно, и нагрузку на аммиачный насос; создает пробки в системе, затрудняющие циркуляцию хладагента и слив из отделителя жидкости в защитный ресивер; вызывает несрабатывание приборов автоматики. Для того чтобы воспрепятствовать попаданию масла в теплообменные аппараты, применяются маслоотделители, из которых масло выпускается в картер компрессора или наружу.
   Расслоение аммиака и масла в теплообменных аппаратах происходит за счет разницы их плотностей: плотность жидкого аммиака около 650 кг/м3, а смазочного масла — 900 кг/м3. Поэтому масло, содержащее очень небольшое количество аммиака, располагается в нижней части аппаратов.
   Выпуск масла в картер компрессора производится за счет разности давлений в маслоотделителе и картере компрессора. Процесс выпуска автоматизирован. Выпуск масла наружу из всех аппаратов производится с помощью маслосборника, куда масло поступает под давлением из каждого аппарата. Пар аммиака при этом из маслосборника периодически отсасывается. На схеме (рис. 79) показан выпуск масла из маслоотделителя. При поочередном открытии вентилей 3 и 2 наполняют маслосборник маслом. Выпуск масла производится через вентиль 4 при давлении не более 0,01—0,02 МПа.

Схема выпуска масла из системы. Цилиндрический гидроциклон

Для ускорения процесса расслоения маслоаммиачной смеси используют гидроциклоны. При этом происходит непрерывный выпуск из системы масла и механических загрязнений.
   Для организации устойчивой работы аммиачного насоса и уменьшения замасливания испарительной системы рекомендуется установка гидроциклона (рис. 80) после аммиачного насоса. Гидроциклоны Я10-ЕГЦ серийно выпускаются промышленностью. Они рассчитаны на максимальную подачу насоса до 4,1·10—3 м/с и пригодны для установки у насосов типа 2ХГ-5-4, 5-2 и 2ХГ-3-4-4. При этом скорость жидкости в питающем патрубке насоса составляет 6 — 8 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата не превышает 30 — 35 кПа. При увеличении скорости гидравлические потери возрастают, а коэффициент разделения снижается. Для поддержания скорости в
указанных пределах устанавливают параллельно два или несколько гидроциклонов (рис. 81).

Включение в схему двух гидроциклонов

Кафедрой холодильных установок Ленинградского технологического института холодильной промышленности разработано шесть типоразмеров гидроциклонов (рис. 82), предназначенных для разработки при скоростях хладагента в районе питающего патрубка от 6 до 12 м/с.

Гидроциклон разработки ЛТИХП

Выбор типоразмера гидроциклона производится по диаметру питающего патрубка, мм:,
где V — объемный расход аммиака, м3/с; W — скорость аммиака, м/с (от 6 до 12).
   В зависимости от полученного dn выбираем номер гидроциклона по табл. 52, уточнив зависимость расхода жидкого аммиака через гидроциклон и скорость в питающем патрубке по табл. 53.

Основные размеры гидроциклона. Объёмный расход аммиака при прохождении через гидроциклон

Объемный расход аммиака можно определить исходя из объемной производительности работающих компрессоров либо по графику (рис. 83) в зависимости от холодопроизводительности установки.

Зависимость объёмного расхода аммиака от холодопроизводительности установки

Эффективность отделения масла в гидроциклоне зависит от его концентрации в аммиаке.
   Коэффициент очистки равен: K = ΔGм/Gвx = (ζвх — ζвых) / ζвх , где ζвх — концентрация масла в жидком аммиаке на входе в гидроциклон; ζвых — концентрация масла на выходе из гидроциклона.
   Коэффициент очистки зависит от кратности циркуляции, температуры и скорости смеси. С повышением кратности циркуляции он увеличивается, с понижением температуры — уменьшается. С понижением температуры скорость на питающем патрубке нужно принимать более высокую.
   Схемы подключения гидроциклона приведены на рис. 84. На схеме (рис. 84, а) показано прохождение части жидкого аммиака через рубашку гидроциклона. При работе аппарата в условиях низкой температуры (<—30 °С), конус гидроциклона обогревается жидким хладагентом. Температуру жидкости на выходе из рубашки регулируют степенью открытия запорных вентилей. Она должна быть не ниже —10...—15 °С. На рис. 84, б показано подключение гидроциклонов на стороне высокого давления.

Схемы подключения гидроциклонов

Схемы подключения гидроциклонов б

Поданным ЛТИХП, при правильном выборе гидроциклона температура кипения повышается на 3…5 °С, удельные энергозатраты снижаются на 10—15%. Применение гидроциклонов не обеспечивает полного удаления масла из системы, но позволяет поддерживать его количество на постоянном уровне — порядка 2 %.