Двигатель испарителя


20. Слишком слабый испаритель.

20. СЛИШКОМ СЛАБЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ 20.1. АНАЛИЗ СИМПТОМОВ 

В настоящем разделе мы условимся под неисправностью "слишком слабый испаритель " понимать любую неисправность, приводящую к аномальному снижению холодопроизводитель-ности по вине самого испарителя.Чтобы проанализировать проявления этого семейства неисправностей в различных участках холодильного контура, в качестве примера мы будем рассматривать испаритель, оребрение которого сильно загрязнено.

А) Проявления в системе ТРВ/испаритель

Каждый килограмм воздуха, проходящего через испаритель, вызывает выкипание некоторого количества хладагента, передавая ему свое тепло.

Поскольку ребра испарителя загрязнены, теплообмен между воздухом и хладагентом существенно снижен. Как следствие, воздух будет хуже охлаждаться и количество выкипевшего хладагента сильно упадет.Ввиду того, что охлаждение воздуха сильно ухудшается, температура охлаждаемого помещения (или холодильной камеры) возрастет, что явится причиной обращения клиента к ремонтнику, поскольку "стало слишком тепло ".

Поскольку температура в охлаждаемом помещении слишком выросла, выросла также и температура воздуха на входе в испаритель (см. точку 1 на рис. 20.1).

Более того, из-за ухудшения обмена между воздухом и хладагентом повысилась и температура воздушной струи на выходе из испарителя (точка 2).

Так как количество хладагента, которое способно выкипеть в испарителе, сильно упало, все начнет происходить так, как если бы пропускная способность ТРВ резко возросла.

Эта относительная переразмеренность ТРВ может вызывать пульсации давления, сопровождаемые периодическими гидроударами (точка 3), так же, как при сильном уменьшении расхода воздуха через испаритель.Б) Проявления в системе испаритель/компрессор

Ввиду плохого теплообмена между воздухом и хладагентом количество пара, образующегося в испарителе, уменьшается.Так как испаритель производит меньше пара, чем способен перекачать компрессор, сильно падает давление кипения.Если потеря холодопро-изводительности испарителя достаточно велика, переразмеренность ТРВ может привести к периодическим гидроударам (точка 3 на рис 20.2), сопровождаемым значительными пульсациями давления всасывания (точка 4).

Заметим, что рост температуры воздуха на входе в испаритель сопровождается падением давления кипения.

Как следствие, полный перепад температур на испарителе Абполн очень сильно возрастает.

В кондиционерах температура кипения всегда должна оставаться выше О °С. Однако, если испаритель слишком слабый, давление на выходе из него падает и температура кипения может стать отрицательной, что приведет к образованию инея на входе в испаритель (точка 5).

Но снежная шуба, оседающая на испарителе, начинает работать как теплоизоляция, ее накопление будет способствовать еще большему снижению холодопроизводительности, что приведет к дальнейшему падению давления кипения и увеличению процесса обмерзания испарителя (и так далее...).В результате весь испаритель может покрыться снежной шубой, а в некоторых, особо тяжелых случаях, иней может появиться и на всасывающей магистрали (точка 6).

Основным признаком неисправностей, обусловленных слишком слабым испарителем, который сразу и однозначно позволяет диагностировать эту неисправность, является сильное падение давления кипения, сопровождаемое слабым перегревом.

В) Проявления в системе компрессор /конденсатор

В связи с тем, что ТРВ является переразмеренным по отношению к испарителю, периодически возможно поступление частиц жидкости в компрессор. В результате температура вентиля всасывания компрессора (точка 7 на рис. 20.3) может понижаться.

Мы видим, что холодопроизводительность стала аномально низкой. Таким образом, конденсатор также стал как бы переразмеренным, поскольку он был рассчитан на теплоотдачу, соответствующую номинальным условиям работы. Следовательно, все симптомы будут указывать на переразмеренность конденсатора!В связи с этим давление конденсации (точка 8) будет иметь тенденцию к снижению (в соответствии с используемым типом регулировки ВД).

Заметим, что если используемый в установке способ регулирования давления конденсации не позволяет менять расход воздуха через конденсатор, перепад температур воздуха будет гораздо ниже, чем при нормальных условиях работы, и температура воздуха на выходе из конденсатора (точка 9) также понизится.Поскольку холодопроизводительность упала, массовый расход хладагента также упал и, следовательно, скорость потока жидкости во всех трубопроводах уменьшилась.

Как следствие, упала скорость жидкого хладагента, который циркулирует в нижней части конденсатора, в результате чего этот хладагент в течение более длительного отрезка времени контактирует с воздухом, что благоприятствует процессу переохлаждения хладагента (в добавок к тому, что конденсатор и так является переразмеренным).В результате переохлаждение жидкости на выходе из конденсатора (точка 10) будет вполне нормальным и, по всей видимости, даже хорошим.

Неисправность типа слишком слабый испаритель" очень легко распознается, потому что это единственная неисправность, при которой падает давление кипения и одновременно снижается перегрев

Г) Две разновидности неисправности, обусловленной слишком слабой производительностью испарителя

Эта неисправность подразделяется на две различных категории, которые отличаются величиной перепада температур воздуха на входе и выходе из испарителя.

Низкий расход воздуха через испаритель

Если дефицит холодопроизводительно-сти вызван недостатком расхода воздуха через испаритель, скорость каждой молекулы воздуха, пересекающей испаритель, понижена.Одновременно понижена и температура поверхности охлаждения, поскольку температура кипения хладагента (то есть давление кипения) упала.

При низкой скорости прохождения воздуха через испаритель время контакта воздуха с охлаждающей поверхностью возрастает, а мы помним, что ее температура ниже нормальной.

В результате воздух охлаждается очень хорошо и его температура (Bs) на выходе из испарителя становится более низкой.

Таким образом, при недостаточном расходе воздуха через испаритель перепад температур воздуха на входе в испаритель и на выходе из него Абвозд = бе — 0s становится аномально высоким (см. рис. 20.4).

Загрязненный испаритель

Если испаритель загрязнен снаружи, теплообмен между воздухом и хладагентом ухудшается, так как грязь становится как бы теплоизоляцией.В результате воздух, проходящий через испаритель, охлаждается плохо и его температура на выходе из испарителя (Bs) повышается.

Ухудшение охлаждения воздуха на выходе из испарителя приводит к тому, что перепад температур воздуха на входе в испаритель и на выходе из него Абвозд = бе — 0s становится аномально низким (см. рис. 20.5).

Это и отличает неисправность, связанную с недостаточным расходом воздуха через испаритель, от случая, когда испаритель загрязнен снаружи.

 20.2. ОБОБЩЕНИЕ СИМПТОМОВ

Внимание! Для кондиционеров, например, считается, что при температуре воздуха на входе в испаритель 25°С температура кипения 0°С является понизкенной, однако точно такая зке температура кипения 0°С будет нормальной, если температура воздуха на входе в испаритель равна 18°С (в первом случае мы имеем величину температурного напора на входе в испаритель Лви = 25-0 = 25 К, а во втором Лви = 18 — 0 = 18 К). Более подробно см. раздел 7.

 20.3. АЛГОРИТМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Неисправность типа "слишком слабый испаритель" и, как следствие, аномальное падение давления кипения наиболее легко выявляется, поскольку это единственная неисправность, при которой одновременно с аномальным падением давления кипения реализуется нормальный или слегка пониженный перегрев.

 20.4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Почему компрессор не охлаждает?.. Посмотрим на манометры... О! Давление кипения упало... И перегрев тоже...Это ни что иное, как... СЛИШКОМ СЛАБЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ...Измерим перепад температур воздуха, проходящего через испаритель...Если перепад низкий, значит ИСПАРИТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕН...В противном случае РАСХОД ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ИСПАРИТЕЛЬ НЕДОСТАТОЧЕН.

 20.5. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ

Напомним, что неисправность типа "слишком слабый испаритель" подразделяется на две категории: недостаточный расход воздуха через испаритель (большой перепад температур по воздуху) и грязный испаритель (малый перепад температур воздуха).

ПРИМЕЧАНИЕ. Незначительное загрязнение теплообменных ребер испарителя может очень сильно снизить его холодопроизводитель-ность, не оказывая заметного влияния на величину расхода воздуха.Неисправность типа "слишком слабый испаритель" охватывает очень много разнообразных дефектов, которые приводят к появлению одних и тех же признаков, различаясь главным образом по величине перепада температуры воздуха на входе в испаритель и на выходе из него. Отметим некоторые из этих дефектов.

1. Загрязнены трубки и теплообменные ребра испарителя

Опасность появления этого дефекта главным образом возникает в установках, которые плохо обслуживаются. Типичным примером такой установки является кондиционер, в котором отсутствует воздушный фильтр на входе в испаритель.При нормальной работе, конденсирующаяся влага, содержащаяся в охлаждаемом воздухе, растекается почти равномерно по ребрам и трубкам испарителя.Если воздушный фильтр не задерживает посторонние частицы, содержащиеся в воздухе, эти частицы могут прилипать к влажной поверхности деталей испарителя. С течением времени они образуют нечто вроде накипи, которая ведет себя как теплоизоляция и затрудняет теплообмен между хладагентом и воздухом.Следует помнить, что загрязнение испарителя может происходить, даже если установка оборудована воздушным фильтром, в том случае, когда воздух, проходящий через испаритель, содержит большое количество сигаретного дыма (например, в ночных кафе).

В этом случае газообразный никотин и смолы, образующиеся при сгорании сигарет, без труда проникают через воздушный фильтр, приспособленный только для улавливания твердых частиц и не задерживающий газы. Сигаретный дым, конденсируясь, образует некое подобие желтоватого ила с неприятным запахом.Этот конденсат, смешиваясь с парами воды, содержащимися в воздухе, равномерно распределяется по наружной поверхности ребер и трубок испарителя и нарастает слой за слоем, также образуя теплоизолирующую корку на поверхности испарителя.

Таким образом, загрязнение испарителя вызывается пылью или конденсатом сигаретного дыма, в результате чего мы будем иметь симптомы грязного испарителя и, следовательно, низкий температурный перепад в потоке воздуха.

В кондиционерах, когда поток воздуха, проходящий через испаритель, плохо профильтрован, частицы пыли увлекаются "вглубь" ребер потоком воздуха.

Поэтому загрязнение ребер может быть иногда более сильным внутри или на выходе из испарителя (см. рис. 20.9).

Следовательно, чтобы точно оценить степень чистоты испарителя нужно осмотреть его с двух сторон (на входе и на выходе воздушной струи), освещая ребра электролампой.

При чистке испарителя иногда достаточно продуть ребра струей сжатого воздуха или азота в направлении,                             положном движению воздухапри работе установки, но чтобы полностью справиться с грязью часто приходится использовать специальные чистящие и моющие средства.

В некоторых особо тяжелых случаях может даже возникнуть необходимость замены испарителя.

2. Грязный воздушный фильтр

В кондиционерах загрязнение воздушных фильтров, установленных на входе в испаритель, приводит к росту сопротивления воздушному потоку и, как следствие, падению расхода воздуха через испаритель, что обусловливает рост перепада температур.

Тогда ремонтник должен почистить или поменять воздушные фильтры (на фильтры аналогичного качества), не забывая при установке новых фильтров обеспечить свободный доступ к ним наружного воздуха.Представляется полезным напомнить, что воздушные фильтры должны находиться в безупречном состоянии, особенно на выходе, обращенном к испарителю. Нельзя допускать, чтобы фильтрующий материал был порван или терял толщину в ходе повторяющихся промывок.

Если воздушный фильтр находится в плохом состоянии или не подходит для данного испарителя, частицы пыли будут плохо улавливаться и с течением времени вызовут загрязнение трубок и ребер испарителя.

3. Проскальзывает или порван ременный привод вентилятора испарителя

Если ремень (или ремни) вентилятора проскальзывает, скорость вращения вентилятора падает, что приводит к снижению расхода воздуха через испаритель и росту перепада температур воздуха (в пределе, если ремень порван, расход воздуха полностью отсутствует).Перед тем, как подтянуть ремень, ремонтник должен проверить его износ и в случае необходимости заменить.

Безусловно, ремонтник должен также проверить выравнивание ремней и полностью осмотреть привод (чистота, механические зазоры, засаленность, натяжение...), а также состояние приводного мотора с той же тщательностью, что и самого вентилятора. Естественно, каждый ремонтник не может иметь в запасе все существующие модели приводных ремней, поэтому предварительно нужно справиться у клиента и подобрать нужный комплект.

4. Плохо отрегулирован шкив с переменной шириной желоба

Большинство современных кондиционеров оснащены приводными моторами вентиляторов, на оси которых устанавливается шкив переменного диаметра (переменной ширины желоба).

Напомним, что шкив этого типа состоит из подвижной и неподвижной щек, что позволяет, меняя расто-яние между щеками, поднимать или опускать ремень в желобе (см. рис. 20.10).

Подъем или опускание ремня в желобе шкива эквивалентны изменению диаметра шкива, а следовательно, и изменению скорости вращения приводимого вентилятора.

Чтобы лучше понять, как это происходит, рассмотрим вентилятор со шкивом постоянных размеров, электромотор которого оснащен регулируемым шкивом (см. рис. 20.11).

Когда щеки шкива установлены на максимальном расстоянии друг от друга, диаметр желоба становится минимальным (d), в результате скорость вращения вентилятора самая низкая (МС) и расход воздуха через испаритель будет минимальным.

Напротив, приближая щеки шкива друг к другу, мы тем самым увеличиваем диаметр шкива до максимального значения (D), что обеспечивает самую большую скорость вращения вентилятора (БС) и максимальный расход воздуха.

Изменяя расстояние между этими двумя крайними положениями щек, шкив с переменной глубиной желоба позволяет весьма точно обеспечить желаемую величину расхода воздуха (в пределах от 15 до 20 %) и согласовать скорость вращения вентилятора с реальными потерями давления в воздушном тракте испарителя.

Внимание! По окончании регулировки необходимо закрепить подвижную щеку на резьбовой части ступицы с помощью стопорного винта, при этом винт следует завернуть как можно сильнее, внимательно следя за тем, чтобы ножка винта упиралась в специальную лыс-ку, имеющуюся на резьбовой части ступицы и предотвращающую повреждение резьбы.В противном случае, если резьба будет смята стопорным винтом, дальнейшая регулировка глубины желоба будет затруднена или вообще невозможна.

После регулировки шкива в любом случае следует проверить силу тока, потребляемого электромотором (см. описание следующей неисправности).

5. Большие потери давления в воздушном тракте испарителя

Вначале напомним, что происходит в центробежных вентиляторах, аналогичных тем, которые обычно используются в кондиционерах и небольших агрегатах по очистке воздуха, если меняются потери давления в воздушном тракте испарителя.

В качестве примера рассмотрим кривую, представленную на рис. 20.12. На ней изображена зависимость объемного расхода в воздушном тракте (Qv, м /ч) от потерь давления в нем (в де-капаскалях, ДПа). Воздушный тракт включает центробежный вентилятор, заборную решетку, воздушный фильтр, испаритель небольшого кондиционера и воздуховод, направляющий струю воздуха.

Примем, что в номинальном режиме работы потери давления (АР) в этом тракте составляют 12 ДПа (то есть 120 Па или около 12 мм водяного столба), если расход воздуха равен 4000 м3/ч (точка А).Рис. 20.12.

При работе кондиционера фильтр регулярно забивается.Забивание фильтра приводит к росту сопротивления воздушному потоку и, следовательно, повышению перепада давления на воздушном тракте (например, до 18 ДПа).

Отметим, что одновременно падает расход воздуха в соответствии с кривой производительности вентилятора, достигая в нашем случае 3500 м3/ч (точка В).С другой стороны, удалив фильтр (для его очистки) и не останавливая вентилятор, мы снижаем потери давления в тракте, например, до 5 ДПа, при этом расход воздуха повышается и достигает 4500 м3/ч (точка С).

После того, как мы увидели изменение расхода воздуха в зависимости от потерь давления АР в тракте, посмотрим как меняется расходная характеристика такого вентилятора при изменении скорости его вращения с помощью регулируемого шкива.

Принимаем, что потребный для нормальной работы кондиционера расход воздуха составляет 4000 м /ч.Если при потерях давления в тракте АР 6 ДПа расход поддерживается на уровне 4000 м3/ч, шкив должен быть установлен на минимальное число оборотов вентилятора (точка D на рис. 20. 13).Напротив, если сопротивление тракта АР выросло до 20 ДПа, то для получения потребного расхода в 4000 м3/ч необходимо отрегулировать шкив на максимальное число оборотов вентилятора (точка Е).В этом примере шкив с переменным диаметром позволяет без проблем обеспечить изменение скорости вентилятора для воздушного тракта, в котором потери давления могут колебаться от 6 до 20 ДПа при постоянном расходе в 4000 м3/ч, причем приводной мотор вентилятора остается стандартным для данного типа установок.

Однако, если потери давления в воздушном тракте при расходе 4000 м3/ч выше 20 ДПа (тракты с длинными вентиляционными коробами, высококачественными плотными фильтрами, дополнительной батареей водяного отопления...), стандартный мотор с регулируемым шкивом не обеспечивает достижения требуемой рабочей точки на расходной кривой (в нашем примере это точка F), даже будучи отрегулированным на максимальное число оборотов.

Итак, если шкив с переменным диаметром отрегулирован на максимольное число оборотов вентилятора, а расход воздуха при этом остается недостаточным, это значит, что потери давления в воздушном тракте слишком большие по отношению к максимальному числу оборотов вентилятора.

После того, как вы твердо убедились в отсутствии других неполадок (например, закрыты задвижка или клапан), следует считать целесообразным заменить шкив таким образом, чтобы повысить скорость врашения вентилятора и тем самым поднять расходную кривую в точку F.

К сожалению, повышение числа оборотов вентилятора требует не только замены шкива, но и влечет за собой другие последствия...PS: Попробуйте представить себе все возможные последствия повышения числа оборотов, прежде чем читать дальнейший текст!

Повышение числа оборотов вентилятора чревато появлением некоторых дополнительных проблем, поскольку потребляемая двигателем электрическая мощность очень быстро растет с увеличением расхода воздуха (потребляемая мощность пропорциональна кубу роста расхода воздушной струи).Для простоты скажем, что повышение расхода воздуха на 50% теоретически может потребовать роста мощности электромотора более, чем на 300%.

Таким образом, в большинстве случаев нельзя удовлетвориться только заменой шкива, а нужно также поменять и приводной электродвигатель, что потребует принятия дополнительных мер.

Прежде всего, поскольку новый двигатель будет более мощным, сила тока, который он потребляет, будет выше, чем прежде, что требует внесения изменений (иногда весьма существенных) в электрооборудование (например, увеличения сечения питающих проводов и коммутирующей проводки, повышения мощности предохранителей, размера контакторов, диапазона регулирования термореле...).Далее, поскольку новый мотор более мощный, он будет иметь большие габариты, а его опорные лапы и крепежные отверстия могут не совпасть с прежними (подумаем также о межосевом расстоянии мотора и вентилятора, натяжении ремня...). Кроме того, у него будет другой диаметр оси (на которую насаживается новый шкив) и скорее всего для нового мотора потребуется использование других приводных ремней...

Заметим также, что сростом скорости вращения вентилятора увеличивается уровень шума, что иногда может потребовать решения проблемы обеспечения бесшумности.Наконец, нужно, чтобы используемый вентилятор мог выдерживать увеличение числа оборотов до требуемого значения как в плане аэродинамики, так и в смысле механики. Действительно, нельзя заставлять вентилятор вращаться со скоростью 1800 об/мин, если изготовителем указано, что максимальная скорость вентилятора 1300 об/мин!

Проблема недостаточного расхода воздуха может возникнуть как в момент ввода новой установки в эксплуатацию, так и при модификации воздушного тракта уже существующей установки, если эта модификация порождает относительно существенное возрастание полных потерь давления в воздушном тракте (установка более плотного фильтра с улучшенными фильтрационными параметрами, заслонки, обогреватель, звукопоглощающие вставки, противопожарный клапан...).

Поскольку детальный анализ проблем аэродинамики предполагает рассмотрение широкого круга вопросов, выходящих за рамки учебника для специалистов по ремонту холодильных установок, мы рекомендуем при появлении сомнений обращаться к технической документации разработчиков узлов воздушных трактов и принимать рекомендации конструкторов.

Все же отметим, что в случае неисправности типа "слишком слабый испаритель", обусловленной недостаточным расходом воздуха через испаритель, перепад температур воздуха А6 на входе и выходе из испарителя всегда будет повышенным.

6. Вентилятор испарителя вращается в обратную сторону

Опасность появления такой неисправности существует всегда при вводе в эксплуатацию новой установки, когда вентилятор испарителя оборудован трехфазным приводным электродвигателем (в этом случае достоточно поменять местами две фазы, чтобы восстановить нужное направление вращения).

Представляется полезным напомнить, что в отличие от лопастных (осевых) вентиляторов, в центробежных вентиляторах направление движения воздуха абсолютно не зависит от направления вращения вентилятора (всасывание воздуха всегда осуществляется в центре улитки, каким бы ни было направление ее вращения).Напротив, расход захватываемого воздуха и давление в воздушной струе, обеспечиваемые центробежным вентилятором, сильно падают, если вентилятор вращается в обратную сторону. Это снижение расхода воздуха приводит к появлению симптомов неисправности типа "слишком слабый испаритель", сопровождаемому аномально высоким перепадом температуры воздуха (см. рис. 20.14).

Примечание. Если конструкция центробежного вентилятора не обеспечивает доступ к нему, чтобы легко визуально определить направление его вращения, достаточно измерить силу тока, проходящего через мотор вентилятора при вращении в каждом из двух направлений. Мощность, потребляемая мотором, зависит от расхода воздуха: чем больше расход, тем больше и сила тока и, следовательно, большая сила тока соответствует требуемому направлению вращения.

7. Закупорка канала, затрудняющая циркуляцию воздуха

Опасность такой неисправности существует в тех случаях, когда подача воздуха в помещения осуществляется при помощи сети воздуховодов.Закупорка может быть вызвана закрытием створки, произведенным случайно или по соображениям безопасности (антиобледенительная створка на входе свежего воздуха, противопожарная заслонка на выходе, регулировочная или уравновешивающая заслонка...).

Но снижение расхода воздуха может быть также вызвано и загрязнением от других теплообменников, расположенных в том же коробе, что и испаритель (батарея с горячей водой, батарея регенерации тепла...), или изолирующим покрытием, оторвавшемся внутри воздуховода (например, фибровое полотно...).Закупорка также может быть обусловлена заборной решеткой, установленной снаружи, при ее неудачном размещении и перекрытии со стороны всасывания бумагой или опавшими листьями.

Наконец, закупорка может быть вызвана закрытием выходных отверстий воздуховодов в кондиционируемых помещениях, причем делается это часто сознательно теми людьми, которые находятся в этих помещениях и жалуются (как правило, совершенно справедливо) на мешающие им воздушные потоки.

8. Между испарителем и вентилятором существует дополнительный подвод воздуха

При нормальной работе весь воздух, который выходит струей из вентилятора (точка 3 на рис. 20.15). перед этим проходит через испаритель (точка 1).Если между этими двумя элементами существует дополнительный подвод воздуха (плохо подогнаны или завинчены панели воздуховода, вырвана уплотняющая прокладка, плохо закрыт смотровой люк...), тогда какое-то количество воздуха всасывается непосредственно вентилятором (точка 2), не проходя через испаритель (заметим, что в этом случае расход воздуха в точке 3 равен сумме расходов в точках 1 и 2).

Другая проблема может возникнуть из-за магистрали слива конденсата. Действительно, бак для удаления конденсата, расположенный под испарителем (или под холодной батареей, если речь идет о холодной воде), соединяется со сливным желобом при помощи сифона с высотой h (см рис. 20.15).

Поскольку вентилятор при всасывании создает разрежение по отношению к атмосферному давлению, то в случае, если высота h сифона мала, конденсат может переливаться в бак и тогда воздух будет засасываться через сливную трубку (точка 4). При этом, во-первых, затрудняется опорожнение бака и он может быстро переполниться, а во-вторых, обходная воздушная линия снижает нежелательным образом эффективный расход воздуха через испаритель. Кроме того, может появиться неприятный запах в охлаждаемых или кондиционируемых помещениях.

Если расход воздуха через обходную воздушную линию окажется значительным, снижение расхода, реально проходящего через испаритель, может оказаться достаточным, чтобы вызвать признаки нехватки расхода воздуха в холодильной установке, хотя расход, измеренный на выходе из вентилятора, будет совершенно нормальным!

9. Мотор вентилятора, будучи расссчитан на питание от сети с частотой 60 Гц. подключен к сети с частотой 50 Гц

Напомним, что скорость вращения электромотора зависит от частоты переменного тока в питающей сети. Так, мотор вентилятора, изготовленный в США, предназначен для включения в сеть с частотой 60 Гц, при этом его номинальная скорость равна 1720 об/мин. Если его включить в сеть с частотой 50 Гц, скорость вращения упадет до 1440 об/мин (то есть примерно на 17%).

Низкая скорость вращения вентилятора вызовет падение расхода воздуха, что может дать все симптомы неисправности типа "слишком слабый испаритель" с аномально высоким перепадом температуры воздуха.Эта проблема, к счастью довольно редко встречающаяся, в основном касается двигателей, изготовленных в США и предназначенных для включения в сеть переменного тока с частотой 60 Гц. Заметим, что некоторые моторы, изготовленные в Европе и предназначенные для экспорта, могут также требовать частоту питающего тока 60 Гц. Быстро понять причину данной неисправности можно очень просто — достаточно ремонтнику прочитать технические характеристики мотора на прикрепленной к нему специальной табличке.

10. Трехфазный двигатель 380/660 В соединен с сетью по схеме "звезда" и запитан напряжением 380 В

В последнее время европейские электросети предпочитают отказ от трехфазного тока напряжением 220 В и переходят на трехфазный ток с напряжением 380 В. Это вызывает повышенный интерес к двигателям с двумя вариантами напряжений питания 220/380 В и естественно появление двигателей с напряжением питания 380/660 В, у которых предусмотрено соединение обмоток как "треугольником" А (для напряжения 380 В), так и "звездой" Y (для напряжения 660 В). При необходимости посмотрите раздел 62.

Рассмотрим кривые на рис. 20.16, которые характеризуют крутящие моменты С двигателя с двумя вариантами напряжения питания (380/660 В). Двигатель запитан напряжением 380 В (следовательно, должен быть подключен к сети по схеме "треугольник") и приводит в действие вентилятор, рост момента сопротивления которого (Сг) в зависимости от числа оборотов также представлен на кривой на рис. 20.16.Если двигатель подключен правильно (то есть по схеме "треугольник"), его крутящий момент на валу представлен кривой СА и число оборотов (пА) определится на пересечении кривых СА и Сг.Представим, что вследствие ошибки подключения двигатель 380/660 В соединен по схеме "звезда" и запитан напряжением 380 В. Тогда его крутящий момент меняется по закону CY и в точке пере-сечения кривых CY и Сг мы найдем новую скорость вращения nY, которая будет гораздо меньше прежней.Заметим, что уменьшение скорости будет тем значительнее, чем больше момент сопротивления вентилятора (см. кривую Сг' на рис. 20.16).

В некоторых случаях при таком подключении можно получить эффект настолько сильного "затормаживания" мотора, что он очень быстро отключается защитным термореле. Это происходит, главным образом, в установках с центробежным вентилятором, момент сопротивления которого гораздо больше, чем момент сопротивления осевых вентиляторов.Примечание. Классические холодильные компрессоры имеют еще более значительный момент сопротивления и при такой ошибке подключения вообще не запускаются! (Более полная информация о последствиях недостаточного напряжения в сети изложена в разделе 55 "Различные электрические проблемы ").

нимание! Чтобы закончить с проблемой подключения двигателей с двумя вариантами напряжения питания, полезно также напомнить, что трехфазный двигатель 220/380 В, питаемый напряжением 380 В, обязательно должен быть подключен по схеме "звезда" и использование для запуска схемы "треугольник" совершенно недопустимо.Если ремонтник допустит ошибку при подключении двигателя 220/380 В и включит его в сеть напряжением 380 В по схеме "треугольник" (см. рис. 20.17), двигатель после подачи на него напряжения с большой вероятностью будет непоправимо испорчен (см. раздел 62)!Процедура подключения электродвигателя, каким бы ни было его назначение, при мощностях от 100 Вт до 1000 кВт всегда остается весьма ответственной и ремонтник полностью отвечает

11. Двухскоростной двигатель по ошибке включен на малую скорость

Большинство индивидуальных кондиционеров оборудованы вентиляторами, имеющими несколько скоростей вращения. Заметим, что в режиме охлаждения, вообще говоря, предпочтительнее задавать максимальную скорость вращения вентилятора.

Действительно, вдобавок к тому, что это обеспечивает не слишком низкую температуру воздушной струи (если расход воздуха небольшой), указанная предосторожность позволяет избежать обледенения испарителя (а значит и попадания частиц жидкости в компрессор), если воздушный фильтр начал забиваться или если клиент решает отрегулировать термостат на более низкую температуру. С этой целью напомним, что большинство классических индивидуальных кондиционеров абсолютно не приспособлены для работы при температуре в охлаждаемом помещении ниже 20°С.

С точки зрения холодильщика причины этого будут рассмотрены в разделах 50 "Прессостатический расширительный вентиль " и 57 "Капиллярное расширительное устройство". С точки зрения электрика пример многоскоростного двигателя будет приведен при изучении однофазных двигателей (раздел 53.2).В другой серии агрегатов, в целях сохранения в течение всего года оптимальных комфортных условий в кондиционируемых помещениях (в частности, температура воздушной струи не должна быть слишком низкой) некоторые комплексы по подготовке воздуха с прямым циклом расширения также оборудованы вентиляторами, имеющими две различные скорости вращения.

Как правило (за исключением специальных случаев), малая скорость используется в зимнем ремсиме, а большая - в летнем.Следовательно, когда установка работает в режиме охлаждения, вентилятор надлежит включать на большую скорость.

12. Центробежное колесо или винт вентилятора проскальзывает на оси

Указанный тип неисправности чаще появляется в маленьких вентиляторах, когда крепление колеса или винта к оси осуществляется завинчиванием стопорного винта.Эта неисправность может быть легко обнаружена, тем более, что очень часто повышенный шум. который издает "гуляющее" по оси колесо или винт, может служить сигналом тревоги.

13. Трубки жидкостного распределителя засорены

Когда потребная холодопроизводительность испарителя с прямым циклом расширения возрастает, конструктор должен предусмотреть увеличение поверхности теплообмена, в частности повышение длины трубок, используемых при изготовлении испарителя (см. также раздел 45 "Подключение испарителей").Но большая длина трубок неудобна, поскольку одновременно с увеличением длины растут и потери давления.

Чтобы сохранить потери давления в разумных пределах, конструктор начинает использовать несколько испарителей, соединенных в параллель таким образом, что они образуют единую конструкцию.

Такая конструкция должна запитываться жидкостью через жидкостной распределитель, соответствующим образом приспособленный к тому, чтобы обеспечить равномерное распределение жидкости по разным секциям собранного из них единого испарителя.

В примере на рис. 20.18, изображен испаритель, состоящий из трех различных секций, одна из трубок питания которого закупорена, что приводит к исключению из работы соответствующей секции испарителя и, как следствие, потере 1/3 полной холодопроизводительности!

Установка при этом располагает только 2/3 номинальной холодопроизводительности и обеспечивает небольшой перепад температур воздуха (что заставляет думать о засорении) даже если оребрение находится в безупречном состоянии!

Это очень сложная неисправность (к счастью редко встречающаяся) может распознаваться по неравномерному обледенению трубок питания.

Действительно, если одна из трубок частично закупорена (см. поз. 1 на рис. 20.18), слой инея, который ее покрывает, будет более тонким, чем на двух других трубках в соответствии со степенью закупорки (в пределе, на полностью закупоренной трубке питателя нарастания слоя инея не будет совсем!).

Примечание. Распределитель рекомендуется, по возможности, устанавливать вертикально.Напомним, что на выходе из ТРВ находится парожидкостная смесь. Поскольку жидкость тяжелее паров, она естественно расположится в нижней части трубопроводов.

Если питатель установлен горизонтально, паровая подушка в верхней части питателя может затруднить поступление жидкости в верхние трубопроводы (см. рис. 20.19).На рис. 20.19 показано, что две нижние трубы запитаны нормально, но паровая подушка мешает свободному прохождению жидкости в верхнюю трубу (поз. 1).

В результате соответствующая секция испарителя будет плохо заполняться жидкостью и также, как и в предыдущем случае, испаритель не сможет обеспечить максимально возможную холодо-производительность.

14. Загрязнение большого числа ребер испарителя

Если много ребер испарителя покрыто грязью, сопротивление движению воздуха через него повышено, что приводит к снижению расхода воздуха через испаритель и повышению перепада температуры воздуха. Однако с другой точки зрения, загрязнение большого количества ребер эквивалентно уменьшению поверхности теплообмена испарителя, что приводит к ухудшению охлаждения воздуха и снижению перепада температур.Таким образом, перепад температур воздуха с одной стороны должен возрастать из-за снижения расхода воздуха, а с другой стороны —уменьшаться вследствие уменьшения поверхности теплообмена в целом (следовательно, заметных изменений перепада может и не наблюдаться).

В результате величина перепада температур воздуха при данной неисправности не может служить надежным диагностическим признаком и только визуальный осмотр ребер в состоянии решить эту проблему (причем необходимо осматривать ребра как спереди, так и сзади). И тогда ремонтнику не останется ничего другого, кроме тщательной очистки загрязненных частей оребрения испарителя с обеих сторон с помощью специальной гребенки с шагом зубьев, точно соответствующим расстоянию между ребрами.

Берегите руки (лучше надеть перчатки), так как часто ребра бывают острыми, как лезвие бритвы.

15. Испаритель был выбран в расчете на более низкую холодопроизводительность

Данная неисправность встречается в момент ввода в эксплуатацию холодильной установки, собираемой "кустарным" способом, у которой ее основные элементы (компрессор, испаритель...) подбирались по отдельности и наскоро (встретить такой тип неисправности в моноблочных кондиционерах заводского изготовления маловероятно!)...

Эта неисправность довольно сложная. Опыт показывает, что только тщательная проверка расчетов при подборе оборудования в сочетании с детальным анализом конструкторской документации на него (испаритель, компрессор, ТРВ, конденсатор) могут дать гарантию быстрого и эффективного решения этой проблемы.

16. В испарителе много масла

Ниже мы увидим, что слишком большое количество масла в холодильном контуре может в некоторых случаях приводить к снижению коэффициента теплообмена испарителя (и, следовательно, холодопроизводительности), иногда до 20 % (см. раздел 37 "Проблемы возврата масла").

17. Испаритель аномально обледенел

Напомним, что если в торговом холодильном оборудовании обледенение неизбежно, поскольку в нем температура кипения ниже 0°С, то в испарителях кондиционеров обледенение испарителя - враг номер один. Поэтому испарители, используемые в торговом оборудовании, снабжены ребрами, шаг которых гораздо больше, чем в испарителях кондиционеров, с тем, чтобы нормальное появление шубы на них никоим образом не могло перекрыть проходное сечение воздушного тракта и не привело к уменьшению расхода воздуха.

В кондиционерах слишком сильное обледенение испарителя в большинстве случаев приводит к появлению симптомов неисправности типа "слишком слабый испаритель" (единственная неисправность, при которой одновременно падают и давление кипения и перегрев). Наиболее часто неисправность происходит из-за недостатка расхода воздуха, вызванного либо загрязнением фильтров, либо износом приводного ремня.

В тепловых насосах "воздух-воздух" или "воздух-вода" в зимнем режиме аномальное обледенение испарителя происходит чаще всего по причине аномалий в системе размораживания, но иногда и вследствие нарушений в работе четырехпозиционного клапана изменения цикла на обратный (этот вопрос изучается в разделе 52 "Четырехпозиционный клапан обращения цикла").В холодильниках аномальное обледенение часто происходит вследствие нарушений в работе системы размораживания испарителя (см. раздел 60).В любом случае перед тем, как делать окончательное заключение, нужно полностью разморозить испаритель и потом включить установку. В торговом холодильном оборудовании или в тепловом насосе также нужно проверить работу (а как правило, и настройку) используемой системы размораживания (таймер оттайки, термостат конца оттайки...).

18. Излишне толстый слой льда затрудняет вращение лопастей вентилятора

Осевые вентиляторы чаще всего используются в испарителях с принудительным обдувом для торгового холодильного оборудования. Если толщина льда на испарителе становится слишком большой вне зависимости от того, по какой причине это произошло (как правило, из-за проблем в системе размораживания), лопасти вентилятора могут задевать за образовавшийся слой (при этом возникает опасность их деформации, а в некоторых случаях даже полной остановки вентилятора), что неизбежно приведет к недостатку расхода воздуха.

19. На вход в испаритель возвращается холодный воздух

В торговом холодильном оборудовании всегда надлежит особое внимание уделять выбору места установки испарителя внутри холодильной камеры.

Во всех случаях необходимо строго соблюдать инструкцию по монтажу, прилагаемую разработчиком, и наверняка знать направление движения воздуха в испарителе перед его закреплением.Например, если испаритель размещен близко к стене (см рис. 20.20), струя холодного воздуха, выходящая из испарителя (поз. 1), может отражаться от стены и вновь попадать на вход в испаритель (поз. 2), вместо того, чтобы циркулировать по всему объему камеры.

Этот охлаждаемый воздух смешивается со всасываемым теплым воздухом (поз. 3), понижая тем самым температуру воздуха на входе в испаритель.

При этом полный перепад температур остается почти постоянным, но поскольку на входе в испаритель воздух становится более холодным, температура кипения падает и появляются признаки неисправности типа "слишком слабый испаритель". Вдобавок к плохой циркуляции воздуха внутри холодильной камеры, ухудшается охлаждение скоропортящихся продуктов питания, помещенных в камеру, а температура в ней повышается.

20. Плохая циркуляция воздуха в холодильной камере

Хорошая циркуляция воздуха в холодильной камере является основным фактором, позволяющим обеспечить равномерную температуру хранящихся в ней продуктов.

Если испаритель установлен слишком близко к стене (расстояние А нарис. 20.21), всасывание воздуха затрудняется, что может привести к нежелательному снижению расхода воздуха (в пределе, когда испаритель вплотную прижат к стене, он ничего не будет всасывать!).

Если стеллажи с продуктами расположены слишком близко один от другого (расстояние В на рис. 20.21) или от стены (расстояние С на рис. 20.21), циркуляция воздуха также затрудняется и вдобавок к плохому охлаждению

Продуктов может привести к заметному снижению расхода воздуха через испаритель или подаче на его вход уже охлажденного воздуха.

21. Не работает один из вентиляторов испарителя

При повышении потребной холодопроизводительности размеры испарителя возрастают. В этом случае, чтобы обеспечить достаточный расход воздуха, необходимо использование нескольких вентиляторов.

В примере на рис. 20.22 испаритель оборудован двумя осевыми вентиляторами VI и V2, которые должны работать одновременно для обеспечения номинального расхода воздуха. Что же произойдет, если вентилятор VI будет продолжать работать, а вентилятор V2 (независимо от причины поломки: обрыв обмотки, плохой электрический контакт, отключение защитным реле...) остановился?    Вентилятор V1, продолжая работать, всасывает воздух и нагнетает его под давлением в межреберное пространство испарителя. Часть воздуха под давлением (поз. 1) проникает между лопастями вентилятора V2 и возвращается в холодильную камеру, не пройдя через испаритель.

Этот паразитный поток является крайне нежелательным, поскольку может вызвать вращение вентилятора V2 в обратную сторону!

Неопытный ремонтник, основываясь только на визуальном контроле, может сделать ошибочный вывод о том, что вентилятор V2 работает нормально, тогда как простое измерение потребляемого тока позволяет немедленно обнаружить неисправность.Следовательно, эта неисправность приводит к резкому падению расхода воздуха через испаритель и сопровождается всеми признаками того, что испаритель слишком слабый.

22. Два однофазных вентилятора подключены последовательно

Если испаритель оборудован двумя однофазными вентиляторами, они обязательно должны быть соединены в параллель, чтобы каждый двигатель был запитан напряжением 220 В и работал нормально.

Если из-за ошибки монтажа, вентиляторы будут включены в сеть последовательно (см. рис. 20.23), то каждый из них будет находиться под напряжением 110 В (вместо 220 В).

 Снижение напряжение питания при-ведет к сильному падению скорости вращения вентиляторов и, следовательно, к существенному уменьшению расхода воздуха, сопровождаемому признаками неисправности типа "слишком слабый испаритель".

vmestogaza.ru

Принцип работы испарителя | Промхолд

В испарителе происходит процесс перехода хладагента из жидкого фазового состояния в газообразное с одним и тем же давлением, давление внутри испарителя везде одинаковое. В процессе перехода вещества из жидкого в газообразное (его выкипание) в испарителе – испаритель поглощает тепло в отличие от конденсатора, который выделяет тепло в окружающую среду. т.о. посредством двух теплообменников  происходит процесс теплообмена между двумя веществами: охлаждаемым веществом, которое находится вокруг испарителя и наружным воздухом, который находится вокруг конденсатора.

Схема движения жидкого фреона

Соленоидный клапан – перекрывает или открывает подачу хладагента в испаритель, всегда либо полностью открыт либо полностью закрыт (может и отсутствовать в системе)

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) – это точный прибор, регулирующий подачу хладагента в испаритель в зависимости от интенсивности кипения хладагента в испарителе. Он препятствует попаданию жидкого хладагента в компрессор.

Жидкий фреон поступает на ТРВ, через мембрану в ТРВ происходит дросселирование хладагента (фреон распыляется) и начинает кипеть из-за перепада давления, постепенно капли превращаются в газ, на всем участке трубопровода испарителя. Начиная с дросселирующего устройства ТРВ, давление остаётся постоянным. Фреон продолжает кипеть и на определенном участке испарителя полностью превращается в газ и дальше, проходя по испарителю газ, начинает нагреваться воздухом, который находится в камере.

Двухпоточный воздухоохладитель

Если, например, температура кипения фреона -10 °С, температура в камере +2 °С, фреон превратившись в газ в испарителе начинает нагреваться и на выходе из испарителя его температура должна быть равной -3, -4 °С, таким образом Δt (разница между температурой кипения хладагента и температурой газа на выходе испарителя) должна быть = 7-8, это режим нормальной работы системы. При данной Δt мы будем знать, что на выходе из испарителя не будет частиц не выкипевшего фреона (их не должно быть), если кипение будет происходить в трубе, то значит не вся мощность используется для охлаждения вещества. Труба теплоизолируется, чтобы фреон не нагревался до температуры окружающей среды, т.к. газом хладагента охлаждается статор компрессора.  Если все же происходит попадание жидкого фреона в трубу, то значит, доза подачи его в систему слишком большая, либо испаритель поставлен слабый (короткий).

Если  Δt меньше 7, то испаритель заливается фреоном, он не успевает выкипеть и система работает неправильно, компрессор также заливается жидким фреоном и выходит из строя. В большую сторону перегрев не так опасен, чем перегрев в меньшую сторону, при Δt ˃ 7 может произойти перегрев статора компрессора, но небольшой избыток перегрева может никак не почувствоваться компрессором и при работе он предпочтительней.

С помощью вентиляторов, которые находятся в воздухоохладителе, происходит съем холода с испарителя. Если бы этого не происходило, то трубки покрывались льдом и при этом хладагент достигал бы температуры своего насыщения, при которой он перестаёт кипеть, и далее даже независимо от перепада давления в испаритель бы попадал фреон жидкий не испаряясь, заливая компрессор.

xn--d1anchbdh6b.xn--p1ai

Способ работы испарителя топлива и испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания (варианты)

 

Использование: устройства для подготовки и подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и способ их работы. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство. Для разделения на фракции топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания используют для подогрева теплоносителя. Раскрыты два варианта выполнения испарителя топлива. Технический результат: снижение расхода топлива. 3 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к устройствам для подготовки и подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и способам их работы.

Известен способ работы тепловой трубы путем подачи тепла от внешнего источника к зоне испарения тепловой трубы для нагрева теплоносителя до температуры кипения (испарения), тепломассопереноса по зоне трансформирования тепловой трубы, конденсирования паров теплоносителя в зоне конденсации тепловой трубы и возврата теплоносителя в зону испарения. При этом зону конденсации тепловой трубы, оснащенную ребрами, нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00).

Основным недостатком описанного способа работы тепловой трубы является необходимость использования подвода теплоты от внешнего источника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ работы испарителя топлива ДВС путем подачи топлива в зону испарения. Топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель. Для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ N 2002096, МПК F 02 M 31/087).

Основным недостатком способа работы испарителя топлива является повышенный расход топлива вследствие малой площади испарения капиллярно-пористой структурой.

Известна тепловая труба с испарительным, транспортным и конденсационным участками теплоносителя. Испарительный уча сток связан с внешним источником теплоты. Конденсационный участок снабжен полыми ребрами (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00).

Основным недостатком этой тепловой трубы является пониженная теплоотдача вследствие выполнения конденсационного участка с полыми ребрами, что приводит к скоплению в них конденсата.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является испарительная горелка, содержащая испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное в верхней части испарительной камеры, патрубок отвода газообразной фракции топлива, соединенный с верхней частью испарительного устройства и соплами для подачи испаренного топлива, патрубок отвода жидкой фракции топлива, соединенный с нижней частью испарительного устройства и соплами для подачи жидкого топлива, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с патрубком отвода газообразной фракции, подключенным к испарительному устройству, и с механизмом регулирования подачи топлива, систему подачи топлива, подсоединенную к испарительному устройству посредством змеевика. Испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с размещенными внутри сепарационной вставкой и поплавковым клапаном. Механизм регулирования подачи топлива выполнен в виде сильфона, связанного с подпружиненным рычагом и регулировочным винтом. Подпружиненный рычаг в свою очередь прикреплен к смесительной головке. Над смесительной головкой друг над другом установлены перфорированные конусы с буртиками. Сопла для подачи жидкого топлива размещены над конусами. Нагрев термосифона осуществляется от тепла горелки (см. авторское свидетельство СССР N 1464011, М.кл4 F 23 D 5/04).

Основным недостатком описанной испарительной горелки является повышенный расход топлива вследствие поступления его жидкой фракции в зону горения, так как испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с сепарационной вставкой.

Известна тепловая труба с испарительным транспортным и конденсационным участками теплоносителя. Испарительный участок связан с внешним источником теплоты. Конденсационный участок снабжен полыми ребрами (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00) Основными недостатками этой тепловой трубы являются большие затраты времени на испарение теплоносителя, так как испарительный участок функционирует в стационарном режиме, а также отсутствие возможности регулирования теплоотдачи.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является испарительная горелка, содержащая испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное в верхней части испарительной камеры, патрубок отвода газообразной фракции топлива, соединенный с верхней частью испарительного устройства и соплами для подачи испаренного топлива, патрубок отвода жидкой фракции топлива, соединенный с нижней частью испарительного устройства и соплами для подачи жидкого топлива, систему подачи топлива, подсоединенную к испарительному устройству посредством змеевика. Патрубок отвода газообразной фракции подключен к сильфону, связанному с подпружиненным рычагом и регулировочным винтом. Подпружиненный рычаг в свою очередь прикреплен к смесительной головке. Над смесительной головкой друг над другом установлены перфорированные конусы с буртиками. Сопла для подачи жидкого топлива размещены над конусами. Испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с размещенными внутри сепарационной вставкой и поплавковым клапаном. Нагрев термосифона осуществляется от тепла горелки (см. авторское свидетельство СССР N 1464011, М.кл4 F 23 D 5/04).

Основными недостатками описанной испарительной горелки являются повышенный расход топлива вследствие поступления его жидкой фракции в зону горения, так как испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с сепарационной вставкой, и отсутствие регулировки подачи топлива, так как использование сильфона для регулирования теплоотдачи способствует инерционности работы испарительной горелки.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе работы испарителя топлива ДВС путем подачи топлива в зону испарения, причем топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель, для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания, а топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство.

Сущность изобретения заключается также в том, что в испарителе топлива ДВС, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с механизмом регулирования подачи топлива и испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, испарительное устройство выполнено в виде секционного пористого металлокерамического блока, патрубок регулирования подачи топлива - в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, механизм регулирования подачи топлива подсоединен к акселератору и дроссельной заслонке, размещенной в патрубке отвода газообразной фракции топлива. При этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к исправительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива.

Сущность изобретения заключается так же в том, что в испарителе топлива ДВС, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, испарительное устройство, осесимметрично размещенное внутри испарительной камеры с возможностью вращения вокруг своей оси, выполнено в виде конической пористой металлокерамической трубы, соединенной сужающей частью с патрубком отвода газообразной фракции топлива и установленной коаксиально наружной стенке. При этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива.

Техническим результатом является снижение расхода топлива.

Снижение расхода топлива обеспечивается за счет расширения площади испарения пористой структурой металлокерамического блока и введением в испарители топлива ДВС устройства для подвода отработавших газов к испарительной камере.

Кроме этого, выполнение испарительного устройства в виде пористой структуры - секционного пористого металлокерамического блока или конической пористой металлокерамической трубы - позволит обеспечить большую площадь контакта жидкой фракции топлива с нагреваемой поверхностью, и, следовательно, его эффективное испарение.

Соединение патрубка отвода жидкой фракции топлива с системой подачи топлива устраняет возможность поступления жидкой фракции топлива в камеру сгорания ДВС, что обеспечивает экономичную работу ДВС.

Выполнение испарительного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси обеспечивает небольшие затраты времени на испарение топлива.

Выполнение патрубка регулирования подачи топлива в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, при соединении механизма регулирования подачи топлива с акселератором и дроссельной заслонкой, в одной предлагаемой конструкции испарителя топлива ДВС, и выполнение испарительного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси с обеспечением возможности изменения угловой скорости вращения в другой предлагаемой конструкции испарителя топлива ДВС позволит изменять подачу топлива внутрь испарительного устройства.

Конструкции предлагаемых испарителей топлива ДВС поясняются чертежом, где на фиг.1 изображен испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива, на фиг.2 - испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы.

Испаритель топлива ДВС (см. фиг. 1) содержит испарительную камеру 1, выполненную в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, например воды. Внутри испарительной камеры 1 размещено испарительное устройство 5 с наружными стенками 6, выполненное в виде секционного пористого металлокерамического блока, изготовленного, например, по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. С испарительным устройством 5 соединены патрубок 7 отвода газообразной фракции топлива в цилиндры ДВС (на чертеже не показаны), патрубок 8 отвода жидкой фракции топлива, подключенный к топливному баку 9, и патрубок 10 регулирования подачи топлива, связанный с механизмом 11 регулирования подачи топлива. Патрубок 10 регулирования подачи топлива выполнен в виде трубчатых элементов, соединенных с секциями пористого металлокерамического блока. Механизм 11 регулирования подачи топлива выполнен в виде крана, например, трехходового, подключенного связью управления 12, например механической, к дроссельной заслонке 13, размещенной в патрубке 7 отвода газообразной фракции топлива, а также подсоединенного, например, механической связью, к педали акселератора (на чертеже не показаны).

Система подачи топлива содержит топливный бак 9, соединенный с насосом 14, ресивером 15 и механизмом 11 регулирования подачи топлива трубопроводами 16 и 17 соответственно, а также связанный с испарительным устройством 5 патрубком 8 отвода жидкой фракции топлива. В качестве топлива может быть использован метанол.

Трубопровод 18 предназначен для подачи топлива от механизма 11 регулирования подачи топлива через патрубок 10, выполненный в виде трубчатых элементов, к секциям пористого металлокерамического блока испарительного устройства 5.

Кроме этого, испаритель топлива ДВС снабжен устройством 19 для подвода отработавших газов ДВС к испарительной камере 1, нагревающим теплоноситель 4.

Испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива работает следующим образом. Топливо из бака 9 насосом 14 по трубопроводу 16 подается в ресивер 15, где поддерживается рабочее давление, и по трубопроводу 17 - к крану. Кран, например, трехходовой, механизма 11 регулирования подачи топлива в зависимости от положения педали акселератора посредством связи управления 12 включает в работу одновременно одну или несколько секций пористого металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 5, путем подачи топлива по трубопроводу 18 и патрубку 10, выполненному в виде трубчатых элементов, к испарительному устройству 5. Испарение топлива осуществляется из слоев пористой структуры металлокерамического блока испарительного устройства 5, нагреваемых через стенки 6 газообразной фазой теплоносителя 4, т.е. на паровом участке 2 теплоносителя 4. Газообразная фракция топлива выходит из испарительного устройства 5 и по патрубку 7, минуя дроссельную заслонку 13, подается в цилиндры ДВС. Теплоноситель 4 нагревается отработавшими газами, поступающими к испарительной камере 1 по устройству 19 для подвода отработавших газов ДВС, до температуры парообразования. В свою очередь газообразная фаза теплоносителя 4 на паровом участке 2 нагревает через стенки 6 топливо, находящееся в испарительном устройстве 5, выполненном в виде секционного пористого металлокерамического блока, до температуры выше конечной температуры кипения (испарения). Пар теплоносителя 4 конденсируется на стенках 6, отдавая теплоту фазового перехода топливу. Неиспарившаяся часть жидкой фракции топлива из испарительного устройства 5 через патрубок 8 возвращается в топливный бак 9.

Испаритель топлива ДВС (см. фиг. 2) содержит испарительную камеру 1, выполненную в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, например воды. Внутри испарительной камеры 1 осесимметрично ей размещено испарительное устройство 5 с наружной стенкой 6, выполненное в виде конической пористой металлокерамической трубы, изготовленной, например, по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Коническая пористая металлокерамическая труба установлена коаксиально наружной стенке 6 и соединена сужающейся частью с патрубком 7 отвода газообразной фракции топлива в цилиндры ДВС (на чертеже не показаны). Патрубок 8 отвода жидкой фракции топлива подключен к топливному баку 9 и к испарительному устройству 5.

Система подачи топлива содержит топливный бак 9, соединенный с насосом 14 и ресивером 15 трубопроводами 16 и 17 соответственно, а также связанный с испарительным устройством 5 патрубком 8 отвода жидкой фракции топлива. В качестве топлива может быть использован метанол.

Испаритель топлива ДВС также снабжен устройством 19 для подвода отработавших газов ДВС к испарительной камере 1, нагревающим теплоноситель 4.

Испарительное устройство 5 выполнено с возможностью вращения вокруг своей оси в подшипниках 20 посредством двигателя, например электродвигателя (на чертеже не показан), связанного со шкивом 21. Изготовление пористой металлокерамической трубы конической формы позволяет равномерно по длине распределить поступающее топливо. При этом количество топлива будет возрастать пропорционально увеличению оборотов вращения трубы.

Испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы работает следующим образом. Топливо из бака 9 насосом 14 по трубопроводу 16 подается в ресивер 15, где поддерживается рабочее давление, и далее по трубопроводу 17 - в полость конической пористой металлокерамической трубы, представляющей собой испарительное устройство 5. При вращении конической пористой металлокерамической трубы в подшипниках 20 от двигателя посредством шкива 21 топливо равномерно распределяется в объеме ее пористой структуры. При нагреве наружной стенки 6 и конической пористой металлокерамической трубы, представляющей собой испарительное устройство 5, установленное коаксиально наружной стенке 6, за счет энергии фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние осуществляется испарение топлива, пары которого поступают в патрубки 7 отвода газообразной фракции, а затем - в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Нагрев внешней поверхности наружной стенки 6 и конической пористой металлокерамической трубы производится за счет энергии фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние при вращении этой трубы. Жидкая фаза теплоносителя 4 за счет центробежных сил размещается на внутренней поверхности испарительной камеры 1 и нагревается вследствие утилизации остаточной энергии отработавших газов ДВС, поступающих внутрь устройства 19 для подвода отработавших газов. Неиспарившаяся часть жидкой фракции топлива из испарительного устройства 5 через патрубок 8 возвращается в топливный бак 9.

Способ работы испарителя топлива осуществляется следующим образом. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции. Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель в испарительной камере до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы ДВС. Испарение нагретого топлива осуществляется в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства. Таким образом, топливо нагревают до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя вследствие того, что пар теплоносителя конденсируется на наружных стенках испарительного устройства, отдавая теплоту фазового перехода топливу. Далее газообразную фракцию топлива подают в цилиндры ДВС, а неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону.

Примеры конкретного выполнения способа.

Способ работы испарителя топлива с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива реализуется следующим образом (см. фиг. 1). Топливо подают в зону испарения, образованную испарительным устройством 1, выполненным в виде секционного пористого металлокерамического блока, из топливного бака 9 посредствам насоса 14, ресивера 15, трубопроводов 16 и 17, через механизм 11 регулирования подачи топлива в зависимости от положения педали акселератора посредством связи управления 12, трубопровод 18 и патрубок 10, выполненный в виде трубчатых элементов. В зону испарения топливо подают для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 5. Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель 4 в испарительной камере 1 до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя 4 используют отработавшие газы ДВС, поступающие к испарительной камере 1, выполненной в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя, посредством устройства 19 для подвода отработавших газов к испарительной камере. Испарение нагретого топлива осуществляется в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства 5.

Далее газообразную фракцию топлива подают патрубком 7 в цилиндры ДВС, минуя дроссельную заслонку 13. Неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону через патрубок 8, соединенный с топливным баком 9, систему подачи топлива и механизм 11 регулирования подачи топлива.

Таким образом, нагрев топлива, например метанола, до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя 4 осуществляют за счет того, что пар теплоносителя 4, нагретого отработавшими газами ДВС, конденсируется на наружных стенках 6 испарительного устройства 5, отдавая топливу теплоту фазового перехода.

Способ работы испарителя топлива с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы (см. фиг. 2) реализуется следующим образом. Топливо подают в зону испарения, образованную испарительным устройством 1, осесимметрично размещенным внутри испарительной камеры 1 с возможностью вращения вокруг своей оси, выполненным в виде конической пористой металлокерамической трубы, из топливного бака 9 посредством насоса 14, ресивера 15, трубопроводов 16 и 17. При этом осуществляют равномерное распределение топлива в объеме пористой структуры испарительного устройства 5 вследствие вращения этого устройства в подшипниках 20. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из объема пористой структуры конической металлокерамической трубы, представляющей собой испарительную камеру 5.

Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель 4 в испарительной камере 1 до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя 4 используют отработавшие газы ДВС, поступающие к испарительной камере 1, выполненной в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, посредством устройства 19 для подвода отработавших газов к испарительной камере. Таким образом нагрев жидкой фазы теплоносителя 4, расположенной на внутренней поверхности испарительной камеры 1 за счет центробежных сил, осуществляют путем утилизации остаточной энергии отработавших газов ДВС, поступающих внутри устройства 19. Испарение нагретого топлива производится в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства 5.

Далее газообразную фракцию топлива подают из сужающейся части испари тельного устройства 5 патрубком 7 в цилиндры ДВС. Неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону через патрубок 8, соединенный с топливным баком 9 и систему подачи топлива. Таким образом, нагрев топлива, например метанола, до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя 4 осуществляют за счет того, что пар теплоносителя 4, нагретого отработавшими газами ДВС, конденсируется на наружных стенках 6 испарительного устройства 5, отдавая топливу теплоту фазового перехода.

Предлагаемый способ работы испарителя топлива ДВС и испарители топлива ДВС, реализующие этот способ, позволяют снизить расход топлива, обеспечить низкую токсичность отработавших газов вследствие качественного смесеобразования топливовоздушной смеси для питания ДВС, а также эффективность испарения топлива. Ыр

1. Способ работы испарителя топлива двигателя внутреннего сгорания путем подачи топлива в зону испарения, причем топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель, а для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в зону испарения топливо подают для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 2. Испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракции топлива, соединенные с испарительным устройством, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с механизмом регулирования подачи топлива и испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, отличающийся тем, что испарительное устройство выполнено в виде секционного пористого металлокерамического блока, патрубок регулирования подачи топлива - в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, механизм регулирования подачи топлива подсоединен к акселератору и дроссельной заслонке, размещенной в патрубке отвода газообразной фракции топлива, при этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива.

3. Испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, отличающийся тем, что испарительное устройство, осесимметрично размещенное внутри испарительной камеры с возможностью вращения вокруг своей оси, выполнено в виде конической пористой металлокерамической трубы, соединенной сужающейся частью с патрубком отвода газообразной фракции топлива и установленной коаксиально наружной стенке, при этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

§ 41. ИСПАРИТЕЛИ РОТАЦИОННЫЕ

Испарители ротационные предназначены для концентрирования растворов в вакууме, упаривания растворов тсрмолабиль-ных и пенящихся веществ, получения чистых растворителей, высушивания сыпучих веществ, дегазации масел и смол, а также для проведения других работ.Принцип работы испарителей основан на упаривании растворов в пленках. Благодаря вращению колбы на ее внутренней поверхности образуется пленка раствора, что значительно увеличивает площадь испарения и облегчает процесс парообразования. Применение вакуума позволяет упаривать растворы высококипящих веществ. Упаривание во вращающейся вакуумной колбе особенно эффективно при работе с растворами пенящихся веществ, при этом исключается возможность переброса раствора.Колба с раствором обогревается баней с электронагревателем, постоянная температура жидкого теплоносителя (вода, масло) поддерживается автоматически. Конденсат улавливается спиральным холодильником, который охлаждается водой или рассолом, и собирается в приемной колбе. Раствор в испарительную (вращающуюся) колбу засасывается через питательное устройство периодически или непрерывно в процессе упаривания или же заливается в колбу перед закреплением ее во вращающейся трубке.Производительность ротационных аппаратов зависит от размеров испарительной колбы (поверхность теплопередачи), от перепада температур (разности температуры нагревательной бани и температуры кипения) и от скорости вращения колбы. Учесть все процессы, происходящие в ротационном испарителе, и все факторы, влияющие на испарение, чрезвычайно трудно, поэтому производительность таких аппаратов обычно определяют экспериментально.Испаритель ротационный ИР-1М имеет следующие технические данные:

Привод предназначен для сообщения вращательного движения испарительной колбе 57 и герметичного соединения ее с неподвижным переходником 27 (рис. 157). Привод состоит из электродвигателя 58 (рис. 158), червячного редуктора 60, соединенного с приводом с помощью муфты 59, и устройства, в которое вставляется испарительная колба 57 с неподвижным переходом 27. На выходе редуктора имеется фторопластовая втулка 42, с одной стороны которой с помощью вкладыша 54 (с резиновой прокладкой 55) и зажимной гайки 41 прикреплен стеклянный конус 8. С другой стороны втулки 42 имеется конусная заточка, с помощью которой ана герметично соединяется с фторопластовым сильфоном 51, поджатым к ней пружиной 50.Сильфон 51 закреплен в крышке 46 с помощью полуколец 45. Во фланцах втулки 42 и сильфона 51 имеются прорези, в которые вставлены амортизирующие прокладки 40 и 47. Втулка 42 получает вращение от стакана 43. Для закрепления колбы 57 на стеклянном конусе 8 служат пружинный замок 55 и вкладыш 56. В корпусе редуктора 10 имеются отверстия с пробками 44, 52 для заливки и слива смазки. Резиновое кольцо 48 и вкладыши 49 служат для соединения привода с переходником 27.Испаритель (см, рис, 157) состоит из испарительной колбы 57, стеклянного конуса 8, переходника 27 с трехходовым краном, спирального холодильника с рубашкой 23, приемной колбы 30, питательного устройства 26. Питательное устройство имеет трехходовой кран с двумя отводами: через один система испарителя соединяется с атмосферой, а к другому с помощью конуса присоединяется трубка 26, через которую испарительная колба заполняется рабочим раствором. В верхнюю часть холодильника 23 вставлен переходник с краном 17 для подключения испарителя в вакуумной системе. В комплект испарителя входит набор колб 12 различной емкости, переходники 13, 18 и испарителя ротационного ИР-1Мпробка //, которая вставляет, ся при необходимости вместо питательного устройства.Баня служит для нагревания раствора в испарительной колбе. Она состоит из корпуса 6 с нагревательным элементом и термометром сопротивления, являющимся датчиком температуры. Сверху баня закрыта крышкой 7.Блок управления служит для подключения аппарата к электросети, регулирования числа оборотов привода, автоматического поддержаниязаданного теплового режима бани с помощью автоматического регулятора температуры 34, на котором имеется тумблер для включения бани 35 и сигнальные лампы. На лицевой панели блока управления смонтированы сигнальная лампа 3 и тумблер 4 включения аппарата в электросеть, тумблер 2 включения привода и регулятор / числа оборотов привода, два предохранителя 36. Блок управления имеет переменное сопротивление, смонтированное на внутренней панели, с помощью которого можно ограничить максимальное число оборотов привода. На задней панели блока смонтирован штепсельный разъем 38, через который термометр сопротивления в бане подключается к блоку управления. Для включения аппарата в сеть переменного тока 220 В служит двухполюсная вилка 37.Станина служит для монтажа всех узлов аппарата. Станина состоит из корпуса 39, на верхней стенке которого закреплен поддон 5 для бани и колодка 32 для соединения нагревателя бани 31 с блоком управления. На станине смонтирован подъемник для извлечения колбы из бани. Подъемник состоит из стойки 29, которая одновременно является винтом подъемника, гайки 61, которая одновременно является и конической шестер* ней, и второй шестерни 62 (см. рис. 159). Подъемник приводится в действие рукояткой-маховиком 33. На стойке подъем-ника имеется кронштейн 9 для монтажа привода подъемника 10 и специальный зажим 28 для приемной колбы. На задней стенке станины имеется болт заземления.Держатель служит для крепления холодильника. Он смонтирован на корпусе привода и состоит из стойки 14, на которой установлен ленточный зажим 22 с призмой 21 и гайкой 20. Для фиксирования зажима на стойке служит втулка 15 с винтом 16 и рукояткой 24. Для закрепления конусов служат пружины 19.Порядок работы следующий. Подключить аппарат через верхний переходник 17 к вакуумной системе (водоструйному насосу), подключить холодильник к водопроводной сети (вход — .через верхний штуцер, выход — через нижний), заполнить баню водой (маслом) и задать нужный тепловой режим с помощью тумблера 35 и рукоятки на регуляторе температуры 34. Затем наполнить испарительную колбу 57 на '/з рабочим раствором через питательное устройство 25, соединив с помощью крана полость аппарата с трубкой, опущенной в сосуд с рабочим раствором. Испарительную колбу 57 погрузить в баню 6 с помощью подъемника так, чтобы уровень раствора в колбе был несколько ниже уровня воды в бане (на 5—10 мм), и закрыть баню крышкой 7. Включить вращение колбы тумблером 2 и настроить регулятором 1 на нужную скорость. После наполнения приемной колбы отгоном заменить ее новой, предварительно перекрыть кран перед приемной колбой, соединив приемную колбу с атмосферой. После окончания работы выключить вращение колбы, соединить аппарат с атмосферой, выключить водоструйный насос, поднять испарительную колбу и снять ее для извлечения остатка.Испаритель ротационный ИР-10 имеет следующие технические данные:Вместимость  испарительной  колбы,  л    ....                       5;  10Частота вращения испарительной колбы, об/мин                  40; 60; 90Остаточное  давление   (без   рабочего   раствора),Па    (мм    рт. ст.)............                 s?3099,6 (30)Характер нагрева............       Водяная    или    маслянаябаня   с   электронагревателямиТемпература   бани,  °С..........                     20—100Потребляемая   мощность,   Вт.......                        3600Напряжение, В.............                     220/380Габариты,    мм.............             1000X620X1800Масса,  кг...............                          92Испаритель ротационный ИР-1М2 имеет следующие технические данные:Вместимость    испарительной    колбы,    мл           50—2СЭДЧастота   вращения   испарительной    колбы,об/мин..............           15—180Регулирование вращения колбы    ....     Бесступенчатое Остаточное   давление   (в   отсутствие   продукта),   кПа    (мм   рт. ст.)......           0,94 (7)Характер нагрева.........Водяная или масляная баня с электронагревателемТемпература  бани, °С........           20—200Потребляемая   мощность,   Вт.....              1200Напряжение,    В..........                220

Габариты, мм:'испарителя...........      520X380X900регулятора    температуры      .....       197X150X202Масса,    кг............                25Аппарат (рис. 162) состоит из привода 13, редуктора с торцевым вакуумным уплотнением , стеклянной испарительно-конденсационнои системы, бани 1, регулятора температуры 12, подъемника 16 и штатива 17. Конструктивное исполнение аппарата предусматривает возможность автономного использования основных сборочных единиц, входящих в состав изделия.При сборке аппарата возможно левое и правое расположение стеклянной системы относительно бани, предусмотрена также возможность отнесения привода и регулятора температуры от испарительно-конденсационнои системы на расстояние до 1 м и передачей вращения к редуктору посредством гибкого вала типа ГВ16Б1 или другого с аналогичным креплением (гибкий вал в комплект поставки не входит). Можно рекомендовать конструкцию привода с гибким валом.Вращение испарительной колбы осуществляется от электродвигателя постоянного тока типа СЛ-369Б, установленного в металлическом кожухе. Соосно двигателю на кожухе установлен переходник с резьбой, на который закрепляется переходная втулка редуктора или гайка гибкого вала. На валу двигателя установлена кулачковая полумуфта с резиновой звездочкой. Управление частотой вращения электродвигателя осуществляется ручкой задатчика оборотов, расположенной на регуляторе температуры.Червячный редуктор с торцевым вакуумным уплотнением предназначен для редуцирования числа оборотовэлектродвигателя и обеспечения вакуумной плотности между вращающейся и неподвижной частями испарительно-конденсационнои системы. Червячная пара 18, 19 с передаточным отношением г = 24 установлена на подшипниках качения 5, 16 в алюминиевом корпусе/и поджата крышками 4, 15. К вращающемуся фторопластовому патрубку 3, запрессованному в вал червячного колеса 6, пружиной 10 поджимается фланец неподвижной фторопластовой втулки 9, обеспечивая вакуумно-плотное соединение. Вращающийся патрубок и неподвижная втулка в процессе эксплуатации работают попарно. Характер сопряжения деталей 8, 9, 11, 12 обеспечивает перпендикулярность кромки патрубка 3 и плоскости фланца втулки 9. На фланец вращающегося патрубка гайкой 2 закрепляется переходник /, на который устанавливается испарительная колба. Для смазки червячной пары и подшипников качения через отверстие, закрываемое винтом 17, заливается 10 мл масла индустриального И-40А или 50 А ГОСТ 20799—75. Отработанное масло сливается также через данное отверстие. Элементы конструкции со стороны обоих выходных концов червячного вала выполнены одинаково 20, 21, что дает возможность как правой, так и левой установки редуктора относительно бани. Редуктор крепится к корпусу привода гайкой 22. Кинематическая связь редуктора с двигателем осуществляется кулачковой муфтой с эластичной звездочкой 13. При работе с отнесенным двигателем передача вращения от привода к редуктору может осуществляться при помощи гибкого вала. Гайка 22 свинчивается с переходника привода, привод 13 удаляется со штатива, резьбовая втулка 14 снимается и на ее место закрепляется накидная гайка и квадратный наконечник гибкого вала.Испарительно-конденсационная система (рис. 162) состоит из следующих основных частей: испарительной колбы 2, конденсатора-холодильника 4, воронки с исходным раствором или суспензией 5, переходника 8, отборника 9, алонжа 6 и приемной колбы 11. Стеклянные изделия, входящие в комплект ис-парительно-конденсационной системы, соединяются на взаимозаменяемых конусах или сферических шлифах. Система кранов отборника 9 обеспечивает возможность снятия приемной колбы дистиллята // без существенного нарушения рабочего давления, ее используют при непрерывном ведении дистилляционного процесса. При периодическом режиме установка отборника не обязательна, и приемную колбу устанавливают на шлиф переходника. Испаритель комплектуется переходниками для левого и правого расположения стеклянной части относительно бани.Питательная трубка 10 предназначена для подачи исходного продукта вакуумом из емкости при установке ее ниже испарительной колбы. Для предотвращения попадания паров низкокипящих жидкостей в систему откачки устанавливают охлаждающую ловушку 7.Баня для нагревания теплоносителя состоит из внешней 5 и внутренней 6 алюминиевых емкостей, между которыми проложен теплоизолирующий материал. Внутренняя емкость установлена в наружную на подставках 10 и поджимается к ним винтами через фланец 2. Сверху баня закрыта кожухом 1. Во внутренней емкости, которая заполняется теплоносителем, смонтированы нагревательный элемент 7, термопара 9 и термопреобразователь 8 типа ТСП-5097, концы проводов которых выведены на разъем 3, закрытый кожухом 4. При комплектовании бани термопреобразователи типа ТСМ-6097 (медный), работа в ней при температурах ниже 150°С не рекомендуется во избежание выхода термопреобразователя из строя.Регулятор температуры двухдиапазонный 12 предназначен для поддержания и контроля заданной температуры теплоносителя и управления электроприводом. Электросхема регулирования температуры и оборотов электродвигателя смонтирована внутри корпуса регулятора. На передней панели находятся ручки задатчиков, переключатели и три сигнальных лампочки, а также показывающий прибор-индикатор темпера» туры типа М 4213. На задней стенке регулятора смонтированы розетка для включения электродвигателя, разъем для коммутации электроприборов бани, предохранители и детали заземления.Подъемник 16 предназначен для подъема и опускания бани и представляет собой механизм, работающий по принципу винт — гайка. Винт имеет на одном конце левую, а на другом правую резьбу. При вращении винт сдвигает или раздвигает гайки, закрепленные в осях. Оси шарнирно соединены с поддерживающими планками, которые и обеспечивают перемещение по вертикали.Штатив 17 состоит из литого основания и стержня, на котором установлен привод с редуктором, закрепляются при помощи держателей элементы испарительно-конденсационной системы и переходник-гребенка, служащая для коммутации внешних линий охлаждения, орошения и вакуума с внутренними линиями.Порядок работы на ИР-1М2 следующий. Залить теплоноситель в баню, поднять подъемником баню, погрузив испарительную колбу в теплоноситель до необходимого уровня (примерно наполовину колбы), подключить баню и привод к регулятору температуры, используя жгуты с разъемами, а вилку регулятора температуры включить в сеть. Установить ручку задатчика температуры в крайнее левое положение и включить кнопку «нагрев бани» на передней панели (включение в сеть сигналязируется лампочкой «Вкл.»). Установить ручку задатчика температуры на необходимое деление на шкале в соответствии с выбранным режимом работы (работа нагревателя сигнализируется сигнальной лампочкой «Авт.»), подключить испаритель к работающей системе откачки и измерения вакуума, используя тройник 14. Проверить вакуумную плотность испарителя и установить, используя вакуумный кран 15, рабочее остаточное давление, подать хладоагент в конденсатор 4, заполнить хладо-агентом ловушку 7, если предусмотрено ее использование. Включить кнопку «привод» и, повернув ручку управления вправо» установить по шкале оборотов требуемую частоту вращения '(работа двигателя сигнализируется лампочкой). Залить исходный раствор в воронку 5 либо поместить питательную трубку 10 в емкость с исходным раствором, заполнить испарительную колбу исходным раствором, используя кран воронки или питательной трубки. По мере упаривания раствора провести дополнительное заполнение испарительной колбы, либо отрегулировать скорость добавления из воронки или питательной трубки в соответствии со скоростью отгонки растворителя.Снять приемную колбу И при заполнении ее дистиллятом. Для обеспечения стабильности рабочего режима приемная колба отсоединяется от рабочего объема и соединяется с атмосферой, а перед новым подключением вакуумируется при помощи системы вакуумным краном вакуумоотборника 9. После окончания работы прекратить подачу исходного продукта, отключить испаритель от вакуумооткачной системы и соединить рабочий объем с атмосферой, выключить привод, предварительно установив ручку управления в крайнее левое положение (выключение двигателя сигнализируется лампочкой), установить ручку задатчика температуры в крайнее левое положение, выключить кнопку «нагрев бани» и отключить регулятор температуры от сети.Испаритель ротационный ИР-ЮМ имеет следующие технические данные:Вместимость   испарительной   колбы,   мл     ...               4000;  6000;  10000Частота вращения испарительной колбы, об/мин                       20—130 Остаточное   давление   (без   рабочего   раствора),кПа   (мм   рт. ст.)............                       0,67 (5)Характер   нагрева............        Водяная    или    маслянаябаня   с   электронагревателямиТемпература бани, °С..........                      20—200Потребляемая-мощность, Вт........                       3600Напряжение,  В.............                         220Габариты, мм..............               930X500X1450Масса,   кг...............                           75Аппарат состоит из редуктора, бани, стеклянной испарительно-конденсационнои системы, устройства для подъема бани, устройства для подъема приемной колбы, тележки и блока управления.Редуктор 5 предназначен для редуцирования числа оборотов электродвигателя и обеспечения вакуумной плотности между вращающейся и неподвижной частями испарительно-конденса-ционной системы. Червячная пара с передаточным отношением 1 = 11 установлена на подшипниках качения в алюминиевом корпусе. Кинематическая связь редуктора с электродвигателем, установленным внутри корпуса блока 6, осуществляется при помощи ременной передачи. Баня 2 для нагревания теплоносителя представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух стальных цилиндров, между стенками которых проложен теплоизолирующий материал, и кожуха для монтажа электрооборудования. Во внутреннем цилиндре, который заполняется теплоносителем, смонтированы нагревательный элемент, термопара и термометр сопротивления, концы проводов которых выведены на клеммник, установленный в кожухе.Испарительно-конденсационная система состоит из испарительной колбы 4, конденсатора 7, паропроводящей трубки 8, питательной трубки 9, насадки 12, приемной колбы 13, переходника 19 для соединения рабочего объема системы с вакуумной линией. Испарительная колба 4 имеет ограждение 3 из оргстекла. Конденсатор 7 снабжен двумя спиралями, в центре которых проходит трубка с шаровыми расширениями и рубашкой, через которую пропускают хладоагент. Конденсатор 7 соединяется с насадкой 12 сферическим шлифом и зажимом 11, приемная колба 13 соединена с насадкой 12 взаимозаменяемым конусом. Конденсатор крепится держателями 10 к стойке штатива. Испарительная колба вместимостью 4000 мл крепится на редукторе через переходник 18.Тройник 14 и кран 15 служат для соединения с вакуумной линией.Большой набор комплектующих изделий стеклянной испарительно-конденсационной системы позволяет проводить сборку аппарата в различных вариантах в зависимости от свойств растворов и режима отгонки.Подъемник 1 предназначен для подъема бани 2 под испарительную колбу 4.Подъемник 16 предназначен для поддержки приемной колбы 13, ее подъема и опускания при сборке и разборке испарительно-конденсационной системы. Основные элементы подъемника — ходовой винт и гайка. Гайка винтами скреплена с ползуном, на котором установлен держатель колбы. При вращении маховичка, закрепленного на конце ходового винта, гайка, а следовательно, и держатель колбы вертикально перемещаются

Вместимость   испарительной   колбы,   мл    .   .   .                     50—1000Частота  вращения испарительной колбы, об/мин                     20—140Регулирование вращения колбы.....       БесступенчатоеОстаточное   давление   (в   отсутствие   продукта),Па  (мм рт. ст.).............                  jg3999  (30)Характер нагрева............       Водяная   или   маслянаябаня   с   электронагревателемТемпература   бани,  °С..........                     15—100Потребляемая   мощность,   Вт.......                         830Напряжение, В............    .                         220Габариты,    мм.............              620 X 335 X 890Масса,   кг...............                           13,7Аппарат состоит из привода, испарителя, бани, блока управления, станины и держателя.

Тележка 17 является основой конструкции испарителя, на которой установлены и закреплены все вышеупомянутые элементы ап'парата н блок управления. На нижнем основании гайками закреплены четыре стойки, на которые в свою очередь при помощи штырей и винтов устанавливается верхнее основание. Конструкция опорных колес тележки делает возможным перемещение аппарата в любом направлении без предвари* тельного разворота.Блок управления 6 предназначен для поддержания и контроля заданной температуры теплоносителя бани и управления электроприводом. Состоит из корпуса и выдвижного шасси, на котором смонтированы элементы электросхемы регулирования температуры теплоносителя бани и оборотов электродвигателя. Детали силовой части электросхемы закреплены на корпусе блока. На лицевой панели выдвижного шасси находятся ручки задатчиков, кнопки управления, три сигнальные лампочки, сигнализирующие включение в сеть, работу нагревателя и электродвигателя, а также показывающий прибор-индикатор температуры М 4213.Электросхема аппарата обеспечивает регулирование оборотов электродвигателя и поддержание заданной температуры.Порядок работы на ИР-ЮМ следующий. Залить теплоноситель в баню, поднять подъемником баню и погрузить испарительную колбу в теплоноситель, включить вилку блока в сеть и общий выключатель на передней панели блока, установить ручку задатчика температуры в крайнее левое положение и включить кнопку «Нагрев» (должна загореться лампочка «Вкл.»). Установить ручку задатчика температуры на деление по шкале, соответствующее выбранному режиму работы (включение нагревателя сигнализируется лампочкой «Авт.»), включить систему откачки вакуума и установить, используя вакуумный кран 15, рабочее остаточное давление, после чего подать хладоагент в кон-Рис. 167. Сборкаиспарительно-конденсационной   системы аппарата с двумя конденсаторами  и  двумя шриемниками коденсатор 7. Соединить питательную трубку 9 с емкостью с ис-додным раствором при помощи фторопластовой трубки и, осторожно открыв кран, заполнить испарительную колбу 4 не более чем на половину объема. Включить кнопку привода испарителя и установить требуемую частоту вращения испарительной колбы (работа двигателя сигнализируется лампочкой).По мере упаривания раствора заполнять испарительную колбу либо отрегулировать скорость добавления исходного раствора в соответствии со скоростью отгонки растворителя. Удалить отогнанный растворитель через кран приемной колбы.После окончания работы прекратить подачу рабочего продукта, отключить испаритель от вакуумной откачной системы и .соединить рабочий объем с атмосферой. Установить ручку задатчика оборотов в крайнее левое положение, отключить кнопку привода, установить ручку задатчика температуры в крайнее левое положение и выключить кнопку «Нагрев». Выключить выключатель блока и отключить вилку блока от сети.Главным преимуществом аппаратов ИР-1М, ИР-1М2, ИР-10 и ИР-ЮМ является абсолютная чистота получаемых продуктов, так как весь рабочий тракт выполнен из химически стойкого стекла и фторопласта. Аппараты позволяют работать с агрессивными жидкостями, теплочувствительными и пенящимися рас-.творами.Многие зарубежные фирмы (Швейцария, Англия, ФРГ и др.), а также промышленность ГДР, ЧССР, ВНР выпускают ротационные испарители, различающиеся конструкцией узлов и деталей, техническим исполнением, производительностью и надежностью. Ведущая в этой области фирма Бюхи (Швейцария) выпускает различные модели ротационных испарителей с коя-бами вместимостью от 5 мл до 50 л. Ротавапор-М для объемов жидкости от 5 до 100 мл применяют в химической и фармацевтической промышленности, аналитических и исследовательских лабораториях, школах, техникумах, университетах. Ротавапоры R, RE и EL наиболее распространены; они различаются устройством привода для вращения колбы. Испарительная и приемная колбы при нормальном исполнении имеют объем 1000 мл, но по заказу выпускаются вместимостью от 50 до 3000 мл. Ротавапоры R-10, R-20 и R-50 имеют испарительную и приемную колбы соответственно вместимостью 10, 20 и 50 л и применяются для получения различных продуктов в полупромышленном масштабе.С помощью дополнительных приспособлений из стекла испарители ротационные можно использовать для проведения реакций без мешалок, для экстракции из твердой и жидкой проб.Фирмой Бюхи проведены экспериментальные измерения теплообмена на ротационных испарителях. В испарительную колбу вместимостью 1000 мл помещали 500 мл, а в колбу вместимостью 2000 мл — 1000 мл дистиллированной воды, которую нагревали при различных скоростях вращения на водяной бане; повышение температуры автоматически регистрировалось. Колбы погружали в водяную баню наполовину. Полученные кривые приведены на рис. 168. По этим кривым можно определить теплообмен в единицу времени (в ккал/ч) и производительность аппарата (в мл/ч) при определенном среднем перепаде температур А^(Д/ = /ванны — /К|Ш).

labn.ru


Смотрите также