Eksploatacyjny czas pracy chłodnic powietrza

October 13, 2005 on 6:43 pm | In Uncategorized |

W artykule przedstawiono budowę typowych chłodnic powietrza, pracujących miedzy innymi w kontrolowanej atmosferze, wpływ eksploatacji na wartość współczynnika przenikania ciepła oziębiaczy. Zwrócono także uwagę na zasoby naturalne oraz ich odzysk. Ukazano zależność kosztu masy metali szlachetnych przypadającej na jednostkową (1 m2) powierzchnię nowych i złomowanych oziębiaczy o różnej powierzchni wymiany ciepła.

Wymienniki ciepła znalazły zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki światowej: przemysł stoczniowy, przetwórstwo rybne, przemysł chemiczny i farmaceutyczny, chłodnictwo, przechowalnictwo w kontrolowanej atmosferze, klimatyzacja (pompy ciepła, systemy absorpcyjne), browarnictwo, mleczarstwo. Płytowe wymienniki ciepła szczególnie sprawdziły się w ciepłownictwie na całym świecie. Wymienniki ciepła stosowane są z powodzeniem w systemach chłodzenia powietrza, wymagają jednak starannego doboru, gdyż system chłodzenia w zdecydowany sposób rzutuje na koszt wykonania i eksploatacji całej instalacji.
Każdy z producentów ma do zaoferowania kilka różnych typów wymienników ciepła, w tym odparowania bezpośredniego lub w wersji cieczowej chłodnic powietrza czy też płytowych wymienników ciepła m.in. bezuszczelkowe wymienniki ciepła, z podwójnymi płytami, z grafitowymi płytami (dla czynników agresywnych chemicznie) oraz dla wysokich ciśnień.
Analizując różne wymienniki ciepła, a szczególnie chłodnice powietrza, należy pamiętać o kompleksowym wyposażeniu systemów chłodniczych w elementy takie jak tace ociekowe na skropliny, wentylatory, olej, czynniki chłodnicze czy przewody elektryczne.

Budowa typowego wymiennika ciepła
Oziębiacze powietrza przeznaczone do stosowania w systemach chłodniczych, w tym także z kontrolowaną atmosferą oraz klimatyzacyjnych, standardowo wykonane są z rur miedzianych z wprasowanymi lamelami aluminiowymi, gdzie kołnierz całkowicie pokrywa rurę. Obudowy przeważnie wykonane są z blachy ocynkowanej, natomiast króciec i kolektor powrotny są stalowe. Zapewniany jest możliwie najlepszy kontakt lamel z rurami. Lamele mają różne kształty i rozwiązania intensyfikujące wymianę ciepła i zapobiegające osadzaniu się szronu. Efektywność wymiany ciepła poprawia się również stosując mikrożebra wewnątrz rur chłodnicy. Oziębiacze, w zależności od wydajności chłodniczej, mają od 4 do 8 rzędów rur. Minimalna podziałka lamel p wynosi około 1 mm dla chłodnic powietrza stosowanych w klimatyzacji do 12 mm w chłodnictwie, szczególnie w mroźniach, co zapewnia dobry spływ kondensatu z powierzchni lamel i ogranicza proces szronienia. Poza wykonaniem standardowym chłodnice powietrza mogą być wykonane z takich materiałów:
? lamele - miedź, miedź epoksydowana, duraluminium;
? obudowa - stal ocynkowana lub nierdzewna, stop magnezowo-aluminiowy; pokryta jest cienką warstwą tworzywa PCV zabezpieczającego przed uszkodzeniem powierzchni w czasie transportu i montażu;
? kolektory - rury miedziane;
? elementy stalowe, jak nogi czy śruby, zawsze są ocynkowane.

Lamelowe wymienniki ciepła

W zakresie niewielkiego szronienia, poniżej 0,6 mm [9], co ma miejsce w chłodnicach stosowanych w pomieszczeniach z kontrolowaną atmosferą i pracujących w temperaturach około zerowych, do odszraniania stosowane są grzałki elektryczne. Ta metoda odszraniania jest relatywnie bardzo energochłonna lecz najczęściej stosowana jako tańsza inwestycyjnie i prostsza konstrukcyjnie.
Producenci chłodnic powietrza proponują różne rozwiązania w zależności od wydajności, warunków pracy i potrzeb klienta. Przykładowo omówiono dalej grupę oziębiaczy powietrza pracujących w chłodniach z kontrolowaną atmosferą typu MAK, JAK oraz podstropowych chłodnice powietrza typu CP, SUPER NP. Wymienione tu chłodnice przeznaczone są do instalowania w komorach przechowalniczych i halach technologicznych przemysłu spożywczego pracujące przy temperaturach odparowania w zakresie to = 4 ÷ -10oC.
Tego typu chłodnice powietrza szczególną przydatność wykazują w przechowalniach owoców i warzyw, miedzy innymi w kontrolowanej atmosferze. Są instalowane w komorach z temperaturami ~0oC przy temperaturach odparowania około to = -5oC. Chłodnice zbudowane są z bloku parownika lamelowego Cu-Al z podziałką ożebrowania p = 7 mm na rurach miedzianych 10 mm, w obudowie z lakierowanej, ocynkowanej blachy stalowej. Każda chłodnica przed oddaniem do eksploatacji poddawana jest ciśnieniowej próbie szczelności a następnie suszona i napełniana gazem obojętnym. Osiowe wentylatory parownika zapewniają zasięg strugi powietrza nawet do 15 metrów, a w przypadku chłodnic podstropowych wentylatory zapewniają zasięg strugi powietrza do 6 m na każdą stronę.

Koszt jednostkowy wymiennika [zł/m2] w zależności od powierzchni chłodnicy [m2], dla podziałki lamel p = 7,5-10 [mm]

Na rys. 2 przedstawiono, dla 63 typów chłodnic powietrza o podziałce lamel p = 7,5÷10,0 mm, koszt jednostkowy wymiennika w zależności powierzchni wymiany ciepła. Ich masy podane są łącznie z zamontowanymi grzałkami odszraniającymi. W zależności od całkowitej powierzchni chłodnicy jej koszt jednostkowy jest zróżnicowany i dla małych powierzchni jest największy a wynosi nawet powyżej 450 zł/m2. Koszt 1 m2 maleje wraz ze wzrostem powierzchni wymiany ciepła i dla dużych powierzchni wynosi średnio około 100 zł.

Koszt jednostkowy wymiennika w zależności od masy jednostkowej konstrukcji oziębiacza, dla podziałki lamel p = 7,5-10 [mm]

Rysunek 3 przedstawia jednostkowy koszt wymiennika (63 chłodnice, p = 7,5÷10,0 mm) w zależności od masy jednostkowej jego konstrukcji. Zróżnicowanie kosztów chłodnic powietrza o zbliżonej masie jednostkowej jest duże, dla poszczególnych producentów, jednak w zakresie dużych powierzchniach wymiany ciepła zmienia się nieznacznie.
W zależności od powierzchni wymiany ciepła, a także wagi wymiennika ciepła, ceny chłodnic powietrza są zróżnicowane i np. dla dużych powierzchni chłodnic z przedziału A = 170÷560 m2 i podziałce p = 7,5 mm, ceny jednostkowe zawierają się w granicach 80÷110 zł/m2.

Recykling
Recyckling, przy obecnym stanie środowiska naturalnego i ciągłego ubożenia zasobów naturalnych, ma duże znaczenie dla ochrony środowiska i jest coraz powszechniej stosowany. Samo słowo recykling oznacza wykorzystywanie odpadów technologicznych i surowców do wytwarzania nowych produktów.
Chłodnice powietrza w kolejnych fazach eksploatacji mogą mieć niekorzystny wpływ na środowisko naturalne, stanowią one bezpośrednie lub pośrednie zagrożenie, głównie dla atmosfery ziemskiej. Czynniki chłodnicze, a także oleje stosowane w instalacjach chłodniczych poprzez nieszczelności, na skutek awarii, błędów ludzkich przy obsłudze i eksploatacji przedostają się do atmosfery ziemskiej i zagrażają warstwie ozonowej, a także wpływają na efekt cieplarniany. Tendencje w budowie urządzeń chłodniczych, w tym także chłodnic powietrza, są ściśle związane z zastosowaniem nowych, proekologicznych czynników chłodniczych.

Jakościowe zmiany współczynnika przenikania ciepła k [W/m2K] w zależności od czasu eksploatacji chłodnicy powietrza w ubojni zakładów mięsnych (3), kontenerach chłodniczych (2), chłodniach statków morskich (1)

Analiza zależności wyznaczenia współczynnika przenikania ciepła k dla chłodnicy powietrza pozwala stwierdzić, że decydujący wpływ na tę wartość ma opór cieplny po stronie powietrza RZ ale także po wewnętrznej stronie rury wymiennika RW. W kolejnych latach eksploatacji należy uwzględnić fakt występowania znacznego wzrostu oporów cieplnych wywołanych przez warstwy osadów o bardzo małym współczynniku przewodzenia ciepła l. Po kilku latach eksploatacji w różnego typu mroźniach i chłodniach, w tym także z atmosferą kontrolowaną, można zauważyć, iż wraz z upływem czasu eksploatacji i narastającymi osadami swoją wartość zmniejsza współczynnik przenikania ciepła. Zmiana wartości współczynnika przenikania ciepła jest także elementem determinującym długość życia oziębiaczy powietrza, co pokazano na rysunku 4.
Coraz szerzej rozpowszechniane i stosowane są techniki oraz środki chemiczne. Dostępne w sprzedaży są różnego rodzaju środki zmywające, czyszczące i odtłuszczające przeznaczone głównie do wymienników lamelowych, urządzeń o najtrudniejszej dostępności do czyszczonych powierzchni.
Ze względu na, relatywnie do osiąganych efektów energetycznych, wysokie koszty (m.in. duże koszty zużycia wody) zabiegi takie w praktyce nie są często przeprowadzane, a chłodnice powietrza są wymontowywane z układów i zastępowane nowymi, często nowocześniejszymi o wyższych wskaźnikach efektywności energetycznej.
Obowiązująca Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz. U. Nr 62 z dnia 20 czerwca 2001 r.), będąca konsekwencją harmonizacji prawa polskiego z uregulowaniami Unii Europejskiej w dziedzinie ochrony środowiska (m.in. Dyrektywa UE nr 75/442 o odpadach), nakłada na wszystkich posiadaczy i producentów odpadów obowiązek odpowiedniego, zgodnego z Ustawą ich zagospodarowania. Odpady metali odbierane są według katalogu odpadów oraz ich kodów zawartych w Rozporządzeniu Ministra Ochrony Środowiska z dnia 27 września 2001 r. (Dz. U. Nr 112 poz. 1206 z 2001 r.)
W całej Polsce wyspecjalizowane firmy prowadzą działalność w zakresie odzysku odpadów przemysłowych, przejmując od dotychczasowych posiadaczy i wytwórców, zgodnie z zawartymi umowami, wszelkie obowiązki związane z gospodarką odpadami, w trybie przewidzianym w Ustawie. Przejmowane odpady po wstępnej segregacji, podlegają recyklingowi przemysłowemu, w tym przetwarzaniu termicznemu zgodnie z wymogami normy ISO 9002 oraz ISO 14001.
W największych z 45 punktów skupu surowców wtórnych województwa zachodniopomorskiego, ceny skupu złomu mieszczą się w granicach podanych w tabeli 3 i zależą od stopnia zanieczyszczenia skupowanego złomu, co jest wynikiem miejsca i rodzaju eksploatacji urządzenia. Usługodawcy w zakresie skupu i zagospodarowania złomu stalowego i metali nieżelaznych oferują swoje usługi w zakresie bezpłatnego transportu od klienta do punktu (powyżej 5 ton) oraz zapewniają ceny negocjowane. Duże polskie przedsiębiorstwo przerabia rocznie około 52 [tys. ton] złomu rocznie oraz 360 [ton] złomu kolorowego, pozyskanego ze skupów.

W tabeli 4 zwrócono uwagę na średnią masę jednostkową konstrukcji oziębiacza i udział procentowy poszczególnych materiałów, wyznaczony dla 357 chłodnic powietrza i podziałki p = 3,5÷12 mm, [9]. W związku z bardzo różnorodnymi konstrukcjami chłodnic powietrza zarysowują się bardzo duże różnice ich masy jednostkowej w zakresie 0,78÷6,48 kg/m2 powierzchni wymiany ciepła.

Wnioski
Oddziaływanie warunków wewnętrznych w takich przestrzeniach jak komora chłodnicza, pomieszczenie przechowalni z kontrolowaną atmosfera, czy w pomieszczeniach produkcyjnych w zakładach przetwórczych na materiały, z których budowane są chłodnice powietrza, w decydujący sposób wpływają długość ich okresu eksploatacyjnego, który dla kontenerów chłodniczych wynosi średnio 17 lat, a chłodnic na statkach morskich około 25 lat.
W przypadku chłodnic powietrza pracujących w ubojniach, gdzie środowisko jest agresywne chemicznie i destrukcyjnie oddziaływuje na oziębiacz, czas jego pracy jest relatywnie bardzo krótki. Brakuje jednak ścisłych informacji o czasie życia chłodnic powietrza w takich specyficznych warunkach, a zależy on od wielu czynników, między innymi od intensywności pracy chłodnicy, wentylacji pomieszczeń chłodni oraz zastosowanego materiału na jego konstrukcję.
Należy zwrócić uwagę na postęp w rozwiązaniach konstrukcyjnych i materiałowych wymienników ciepła, w tym chłodnic powietrza. Wyraźnie zauważa się poszukiwanie nowych materiałów i powłok zabezpieczających powierzchnie wymiany ciepła, obniżenie masy, stosowanie także tworzyw sztucznych w miejsce metali, na przykład w systemach wody morskiej, który ma na celu wydłużenie czasu eksploatacji wymienników ciepła.
Warto zwrócić uwagę na koszt 1 m2 nowej chłodnicy powietrza, który jest około 90 razy większy od ceny złomowanego wymiennika ciepła. Tak więc, z ekonomicznego punktu widzenia, należy dążyć do wydłużania czasu pracy tych oziębiaczy między innymi przez zabiegi stabilizujące wysoką wartość współczynnika przenikania ciepła jako jednego z elementów determinujących eksploatacyjne lata życia i efektywność działania chłodnic powietrza.
W chłodniach z kontrolowaną atmosfera stosowane są chłodnice powietrza o dużych powierzchniach wymiany ciepła, a więc co z tym związane o relatywnie dużej masie. Stosowanie odzysku metali z tych oziębiaczy powietrza powinna być świadome i celowe, gdyż duże ilości złomu mogą być przetwarzane i ponownie wykorzystywane w przemyśle, tym bardziej, że ubożeją w bardzo szybkim tempie zasoby naturalne nie tylko Polski, ale i Świata.
Utylizacja i odzysk surowców wtórnych jak złom, oleje, czynniki chłodnicze i inne, jest konieczna i powinna wynikać nie tylko z uregulowań prawnych, ale także z proekologicznego, świadomego działania” firm-producentów, między innymi chłodnic powietrza.
Dbałość o środowisko naturalne polegające m.in. na zmniejszaniu wysypisk śmieci oraz ograniczenie w procesach produkcyjnych emisji zanieczyszczeń, powinno być naszym głównym celem, aby środowisko naturalne pozostało w stanie ekologicznym co najmniej takim jak obecnie przez następne stulecia.
W literaturze brak jest opisu wpływu kontrolowanej atmosfery na lata życia oziębiaczy powietrza pracujących w zmodyfikowanym, otaczającym go

No Comments yet »

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.

programy partnerskie Handyman London bathroom Kitchen klimatyzacja Web design London
Entries and comments feeds. Valid XHTML and CSS. ^Top^