Post on 19-Jul-2016
description
Equipments in a refrigeration system
CompressorCondenserExpansion valve or throttling valveEvaporator
อธิบายระบบการทํางานเบื้องตนของอุปกรณตางๆไดอธิบายระบบการทํางานเบื้องตนของอุปกรณตางๆได
รูจักหนาที่ของสวนประกอบตางๆรูจักหนาที่ของสวนประกอบตางๆ
สิ่งที่จะไดจากบทนี้
Equipments in a refrigeration system
COMPRESSORCOMPRESSOR
• ทําหนาที่นําไอสารทําความเย็นมาอัดตัวซึ่งไหลจากอีเวปปอเรเตอรมาทําใหมีความดันสูงขึ้น และขณะเดียวกันอุณหภูมิของสารทําความเย็นก็สูงขึ้นดวย
• ทําหนาที่เก็บกักสารทําความเย็นซึ่งแพรกระจายตลอดระบบใหมารวมกัน
คอมเพรสเซอรที่ทํางานอยางประสิทธิภาพตองมีการสูญเสียความดันจากการรั่วของสารทําความเย็นนอยที่สุด และใชกําลังงานนอยที่สุดสําหรับการทําความเย็น
สามารถแบงคอมเพรสออกไดเปน 3 แบบ• Reciprocating compressor• Rotary compressor• Centrifugal compressor
Reciprocating Compressor ใชมากในวงการอุตสาหกรรม มขีนาดการทําความเย็นตั้งแต เศษสวนของกิโลวัตต ถึงรอยๆ กิโลวัตต
Pressure – volume diagram for reciprocating compressor
Max. volumeMin volume
vavolume flow rate entering compressor
displacement rate of compressorη =
Volumetric efficiency
Clearance volumetric efficiency
vcg
100 100 1suctionA
C A dischar e
vVV V v
⎛ ⎞⎛ ⎞η = − × × −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟−⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Percent clearance
vsuction = specific volume of vapor entering compressor
vdischarge = specific volume of vapor after isentropic compression to TDC
TDC BDC
BDC
TDC
Vcompression ratio = V
Depend on the re-expansion of gas trapped in the clearance volume
Refrigeration capacity
คาความจุการทําความเย็นหรือคาความจุของการอัดเปนการวัดความ สามารถของสารทําความเย็นในคอมเพรสเซอร
คาความจุการทําความเย็น = อัตราการไหลเชิงมวล × ผลการทําความเย็น
คาความจุทางทฤษฎีมากกวาคาความเปนจริงเพราะ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงเกิดการดูดไอซึ่งดูดไดนอยกวาทางทฤษฎี ความหนาแนนของไอในกระบอกนอยกวาทางดูด
คาความจุการทําความเย็นจริง = คาทางทฤษฎี × ประสิทธิภาพปริมาตรva
volume flow rate entering compressordisplacement rate of compressor
⎛ ⎞η =⎜ ⎟⎝ ⎠
(R.E.)
Clearance volumetric efficiency
vcg
100 100 1suctionA
C A dischar e
vVV V v
⎛ ⎞⎛ ⎞η = − × × −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟−⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Percent clearance
vsuction = specific volume of vapor entering compressor
vdischarge = specific volume of vapor after isentropic compression to TDC
TDC BDC
BDC
TDC
Vcompression ratio = V
Depend on the re-expansion of gas trapped in the clearance volume
Clearance volumetric efficiency & mass flow rate of ideal compressor, R-22, 4.5% clearance, 50 L/s rate of displacement, and 35OC condensing temperature
Clearance volumetric efficiency
vc
suction
/100m = displacement rate vη
×
Mass flow rate
Work of compression and power required by an ideal compressor, R-22, 4.5% clearance, 50 L/s rate of displacement, and 35OC condensing temperature
Work of compression
Power
Power = m ih× Δ
ihΔ = isentropic work of compression
Piston rings and oil ring in a compressor
Rotary compressor ใชมากในตูแชแข็ง และเครื่องปรับอากาศตามบานเรือน
Hermetic compressor
Centrifugal compressor ใชในงานเชิงการคาสําหรับระบบการทําความเย็น ใชไดกับระบบทําความเย็นตั้งแต 200 ถึง 1000 กิโลวัตต การทํางานใหของเหลวไหลเขามาทางชองของใบจักรที่กําลังหมุน และโดนเหวี่ยงดวยแรงเหวี่ยงไปตามแนวเสนรอบวงของใบจักร
Compressor
Reciprocating compressor
ตั้งแตขนาดเล็กจนถึง 300 กิโลวัตตRotary compressor
ใชในงานขนาดเล็กตามบาน
Centrifugal compressor
ใชงานมากตั้งแต 500 กิโลวัตต
EVAPORATOREVAPORATOR
โครงสรางที่สําคัญของอีเวปปอเรเตอร มี 4 ชนิดคือ ทอเปลือย แผนโลหะ ครีบระบายความรอน แบบทอและถัง
EVAPORATOREVAPORATOR
อุปกรณที่น้ํายาเกิดการระเหยขึ้นภายใน
แบบทอ• ทอวางเรียงไปมา (Flat zigzag coil)
• ทอวน (Oval trombone coil)
แบบแผนแบบแผน
พบเห็นในงาน ชองน้ําแข็งของตูเย็นและตูแชตางๆ
แบบครบีแบบครบี
ใชมากในงานปรับอากาศ ประกอบดวย ทอโลหะทําหนาที่เปนทอน้ํายา และมคีรีบ
หรือแผนโลหะบางๆ ติดอยูเพื่อถายเทความรอน
มีพืน้ที่ผิวรับความรอนมากกวาแบบทออยางเดียว
แบบทอและถังแบบทอและถัง (Shell and tube)(Shell and tube) มีประสิทธิภาพการถายเทความรอนสูง ตองการเนื้อที่ติดตั้งนอย ทั้งทางดานราบและดานสูง (สะดวกบํารุงรักษา) ใชมากในระบบทําความเย็นและปรับอากาศ (2 ถึงหลายพันตันความเย็น)
การลําเลียงสารทําความเย็น
ในการนําสารทําความเย็นเขาไปในอีแวปอเรเตอรมี 2 วิธี คือ
1. แบบแหง ( Dry expansion )
2. แบบเปยก ( flooded )
A Dry expansion evaporators น้ํายาเขาอีเวปปอเรเตอรโดยผานทางวาวลลดความดัน ทําใหน้ํายากลายเปนละอองในปริมาณที่เหมาะสมกับการใชงาน (cooling load ∝ mass flow rate)
Flooded evaporators เปนอีเวปปอเรเตอรซึ่งภายในบรรจุดวยน้ํายาที่ยังเปนของเหลวอยูเต็ม ระดับของน้ํายาถูกควบคุมดวยลูกลอย น้ํายาที่ระเหยกลายเปนไอจะถกูคอมเพรสเซอรดูดออกไปทางดานบนของอีเวปปอเรเตอร
ขอด ีผิวดานในของอีเวปปอเรเตอรจะถูกหลอเลี้ยงดวยน้ํายาตลอดเวลา ทําใหการถายเทความรอนดี ขอเสีย ขนาดของอีเวปปอเรเตอรจะใหญและใชปรมิาณน้ํายามาก
พบในระบบทําความเย็นมากกวาระบบปรับอากาศ
Defrosting ปดสวิทซสําหรับเครื่องทําความเย็นขนาดเล็ก สําหรับเครื่องทําความเย็นขนาดใหญ• ใชน้ําอุนฉีดลงบนน้ําแข็งที่เกาะอยู• ใชกาซรอนผานทอดานนอกของอีเวปปอเรเตอร• ใชอุปกรณไฟฟาติดอยูขางในอีเวปปอเรเตอร
Electrical defrosting
CONDENSERCONDENSER
CONDENSERCONDENSER
คอนเดนเซอรรับน้ํายาที่มีสภาพเปนไอดงจากคอมเพรสเซอร และทําการหลอเย็นใหน้ํายากลายเปนของเหลว
สามารถแบงคอนเดนเซอรตามลักษณะการหลอเย็นออกไดเปน 2 ประเภทคือ แบบหลอเย็นดวยน้ํา แบบหลอเย็นดวยอากาศ
แบบหลอเย็นดวยน้ําแบบหลอเย็นดวยน้ํา
คอนเดนเซอรแบบหลอเย็นดวยน้ํามักใชกับระบบการความเย็นขนาดใหญคอนเดนเซอรแบบหลอเย็นดวยน้ํามักใชกับระบบการความเย็นขนาดใหญ ตองใชรวมกับระบบหอผึ่งลมเย็นตองใชรวมกับระบบหอผึ่งลมเย็น
ใชกับอาคารทั่วไปใชกับอาคารทั่วไป
ไมมีปญหาเรื่องตระกรันและการกัดกรอนของน้ําไมมีปญหาเรื่องตระกรันและการกัดกรอนของน้ํา
คาติดตั้งและการบํารุงรักษาต่ําคาติดตั้งและการบํารุงรักษาต่ํา
ขนาดของทอน้ํายายาวกวาระบบหลอเย็นดวยน้ําขนาดของทอน้ํายายาวกวาระบบหลอเย็นดวยน้ํา
แบบหลอเย็นดวยอากาศแบบหลอเย็นดวยอากาศ
หอผึ่งลมเย็นหอผึ่งลมเย็น
DRYERDRYER&&
OIL FILTEROIL FILTER
ติดตั้งกอนทางเขาวาวลลดความดัน กําจัดความชื้นในระบบ - ความชื้นในระบบสารทําความเย็นจะทําใหเกิดสภาวะเปนกรด ซึ่งจะไปกัดกรอนและลดความแข็งแรงของเหล็ก เชนทอน้ํายา และปองกันการเกิดน้ําแข็งในทอ
- ความชื้นจะทําใหเกิดน้ําแข็งในวาวลลดความดัน กําจัดสิ่งสกปรกในน้ํายา
DRYERS & OIL FILTERDRYERS & OIL FILTERDryer
Oil filter ติดตั้งกอนทางเขาคอมเพรสเซอร กรองน้ํามันเครือ่งไมใหไหลเขาไปในกระบอกสูบของคอมเพรสเซอร• ไมใหน้ํามันหลอลื่นปนเปอนในสารทําความเย็น
DRYERDRYER
Oils streaks (A), constant bubbles (B) or foam (C) indicate there is not enough refrigerant in the system. If the glass is clouded with a milky white substance, have the receiver/dryer checked by a certified air conditioning specialist
OIL FILTEROIL FILTER
จาก sight glass ถาหากสารทําความเย็นมีลักษณะเปนฟอง แสดงวาสารทําความเย็นในระบบมีไมเพียงพอ
EXPANSION DEVICESEXPANSION DEVICES
Expansion devicesExpansion devices
ลดความดันของสารทําความเย็นกอนเขาลดความดันของสารทําความเย็นกอนเขาอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร
เปนอุปกรณควบคุมปริมาณน้ํายาที่ปอนเขาสูเปนอุปกรณควบคุมปริมาณน้ํายาที่ปอนเขาสูอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอรเพื่อรักษาอุณหภูมิเพื่อรักษาอุณหภูมิ และและ
ความดนัของความดนัของอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอรใหเทากับที่ออกแบบไวใหเทากับที่ออกแบบไว
นิยมใชทั่วไปคอืนิยมใชทั่วไปคอื
-- Automatic expansion valveAutomatic expansion valve-- Thermostatic expansion valveThermostatic expansion valve-- Low pressure side floatLow pressure side float-- High pressure side floatHigh pressure side float-- Capillary tubeCapillary tube
Automatic expansion valveAutomatic expansion valve อาศัยการเปลี่ยนแปลงความดันภายในอีเวปปอเรเตอรสําหรับ
ควบคุมการปดเปดลิ้น
P3
P2
P1
• เมื่อน้ํายาภายในอีเวปปอเรเตอรนอย P2 จะตกลง ทําใหน้ํายาไหลเขาอีเวปปอเรเตอรมากขึ้น
• ขนาดของวาวลชนิดนี้ตองมีขนาดที่พอเหมาะกับคอมเพรสเซอร ไมเชนนั้นแลว จะทําใหมีน้ํายาตกคางในอีเวปปอเรเตอรแลวไหลเขา
คอมเพรสเซอร ทําใหคอมเพรสเซอรเสียหาย
Thermostatic expansion valveThermostatic expansion valve
อาศัยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในอาศัยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร
ทําใหความดันภายในถุงลมของทําใหความดันภายในถุงลมของวาวลวาวลเปลี่ยนแปลงเพื่อเปลี่ยนแปลงเพื่อ เปดเปด ปดปด วาวลวาวล
อุณหภูมิสูงขึ้นอุณหภูมิสูงขึ้นวาวลวาวลเปดมากขึ้นเปดมากขึ้น
Low pressure side floatLow pressure side float ควบคมุอัตราการไหลของน้ํายาควบคมุอัตราการไหลของน้ํายา
น้ํายาจากคอนเดนเซอรแลวจะนําเขาสูถังเก็บกอนแลวจึงผานน้ํายาจากคอนเดนเซอรแลวจะนําเขาสูถังเก็บกอนแลวจึงผานวาวลวาวลลดความดันเขาสูลดความดันเขาสู
อีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร อาศัยลูกลอยเพื่อรักษาระดับน้ํายาภายในอาศัยลูกลอยเพื่อรักษาระดับน้ํายาภายในอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร ลิ้นจะปดเมื่อระดับน้ํายาลิ้นจะปดเมื่อระดับน้ํายา
ภายในหองลูกลอยไดระดับที่กําหนดไวภายในหองลูกลอยไดระดับที่กําหนดไว -- ขณะที่น้ํายาเหลวภายใตความดันต่ําในหองลูกลอยเดือดเปลี่ยนสถานะเปนขณะที่น้ํายาเหลวภายใตความดันต่ําในหองลูกลอยเดือดเปลี่ยนสถานะเปนไอไอ ระดับน้ํายาภายในหองจะลดลงระดับน้ํายาภายในหองจะลดลง
High pressure side floatHigh pressure side float น้ํายาจากคอนเดนเซอรจะถูกนําเขาหองน้ํายาจากคอนเดนเซอรจะถูกนําเขาหอง
ลูกลอยทันทีลูกลอยทันที และจะปลอยน้ํายาออกเมื่อและจะปลอยน้ํายาออกเมื่อ
ระดับของน้ํายาสูงกวาที่ขีดกําหนดระดับของน้ํายาสูงกวาที่ขีดกําหนด
เมื่อระดับน้ํายาในหองลูกลอยสูงขึ้นเมื่อระดับน้ํายาในหองลูกลอยสูงขึ้น ลูกลูกลอยจะลอยสูงทําใหเข็มของลอยจะลอยสูงทําใหเข็มของวาวลวาวลลดความลดความ
ดันเปดใหน้ํายาไหลผานออกไปจากหองดันเปดใหน้ํายาไหลผานออกไปจากหอง
ลูกลอยไดลูกลอยได
ใชมากในตูแชใชมากในตูแช ซึ่งตองการผลความเย็นสูงซึ่งตองการผลความเย็นสูง จํานวนสารทําความเย็นที่ใชเติมในระบบจํานวนสารทําความเย็นที่ใชเติมในระบบ
จําเปนตองมีปริมาณที่แนนอนจําเปนตองมีปริมาณที่แนนอน ((เพราะมีผลตอการทํางานของลูกลอยเพราะมีผลตอการทํางานของลูกลอย))
Capillary tubeCapillary tube ประกอบดวยทอเล็กๆประกอบดวยทอเล็กๆ ติดตั้งอยูระหวางคอนเดนเซอรและติดตั้งอยูระหวางคอนเดนเซอรและอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร เปนแบบเปนแบบ
ขดลวดขดลวด หลักการทํางานคือหลักการทํางานคือ เมื่อน้ํายาไหลผานทอขดลวดเมื่อน้ํายาไหลผานทอขดลวด ความดันจะตกลงความดันจะตกลง ((ขึ้นกับขนาดและขึ้นกับขนาดและ
ความยาวของทอแคความยาวของทอแคปปลาปปลารี่รี่))
วาวลวาวลชนิดนี้ใหน้ํายาไหลผานตลอดเวลาตราบจนที่ความดันของน้ํายาในคอนเดนเซชนิดนี้ใหน้ํายาไหลผานตลอดเวลาตราบจนที่ความดันของน้ํายาในคอนเดนเซอรอร
สูงกวาความดันในน้ําสูงกวาความดันในน้ําอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอร ขอดีคอืขอดีคอื •• ไมมีสวนที่สึกหรอไมมีสวนที่สึกหรอ •• ภายหลังที่คอมเพรสหยุดการทํางานภายหลังที่คอมเพรสหยุดการทํางาน ความดันในความดันในอีเวปปอเรเตอรอีเวปปอเรเตอรและคอนเดนเซอรและคอนเดนเซอร
จะเทากันจะเทากัน ทําใหภาระในการสตารทคอมเพรสเซอรทําใหภาระในการสตารทคอมเพรสเซอร ต่ําต่ํา
Design of a refrigeration systemDesign of a refrigeration system
อุปกรณแตละตัวมลีักษณะหนาที่การทํางานที่แตกตางอุปกรณแตละตัวมลีักษณะหนาที่การทํางานที่แตกตาง
•• ขึน้กับคุณสมบัติของสารทําความเย็นขึน้กับคุณสมบัติของสารทําความเย็น เชนเชน อุณหภูมิอุณหภูมิ ความดันความดัน สถานะสถานะ และความและความ
ตองการการถายเทพลังงานตองการการถายเทพลังงาน
การออกแบบระบบทําความเย็นที่ดีการออกแบบระบบทําความเย็นที่ดี
•• มีความคิดสรางสรรคสามารถหากระบวนการที่ทําใหไดระบบตามวัตถุประสงมีความคิดสรางสรรคสามารถหากระบวนการที่ทําใหไดระบบตามวัตถุประสงคค
•• มีการสังเคราะห (synthesis) เลือกระบบที่ทํางานไดจริงและอยูภายใตเงื่อนไขที่กําหนด
• มีการคํานึงถึงอายุการใชงานของระบบ ขนาดอุปกรณ และราคา• ตองไมทําใหเกิดอันตราย เสียงดัง มลภาวะ• Optimization