Udvikling af demonstrations- og modulopbygget vandkøleaggregat med NH3 som kølemiddel
3 Komponentvalg
- 3.1 Kompressorvalg
- 3.2 Fordamper
- 3.3 Kondensator
- 3.4 Stænkudskiller
- 3.5 Oliesystem
- 3.6 Højtrykssvømmer
- 3.7 Øvrige komponenter
- 3.8 Resultatforsøg
3.1 Kompressorvalg
Der er valgt Bitzer Oska 74 71 K skruekompressorer til projektet. Valget er foretaget ud fra følgende argumenter:
- Kompressorleverandøren er en stor udbyder af kølekompressorer, der arbejder seriøst med udviklingen af kompressorer for NH3 drift
- Kompressorens kapacitet er passende for den størrelse testanlæg, der ønskes
- Kompressoren er direkte trukket og med 2900 o/min.
- Kompressoren har kapacitetsregulering i fire trin
- Ifølge leverandøren vil kompressoren senere kunne leveres for påbygning af frekvensomformer til kapacitetsregulering
Illustration 4 – Valgt kompressor
3.2 Fordamper
Her er valgt pladeveksler med baggrund i ønsket om lille kølemiddelfyldning samt at det er den mest økonomiske løsning.
Der anvendes fabrikat GEA/Eloflex LCW 150S-B-16.
3.3 Kondensator
Her gælder samme betragtning som ved fordamper, nemlig lille fyldning og økonomisk fordelagtighed.
Der anvendes ligeledes fabrikat GEA/Ecoflex LCW 150S-B-25.
Illustration 5 – Valgt kondensator
3.4 Stænkudskiller
Der anvendes fabrikat Tefrinca SLE 711/9020, opbygget således at der er taget hensyn til tilstrækkelig arbejdsvolumen med hensyn til væskevariationer, væskeudskilning og de dermed forbundne lave hastigheder og dråbernes standtid i udskilleren. Der er taget specielt hensyn til krav om lave studs-hastigheder, således at væskeudskillerens funktion ikke ødelægges af store hastigheder ved indløb og afgang fra beholderen.
En speciel udførelse af det ene returrør fra fordamperen tilgodeser at fordamperen kan placeres under stænkudskillerne i den ene ende, så der på den måde tages hensyn til kravene om unit´ens dimensioner.
Illustration 6 – Valgt stænkudskiller
3.5 Oliesystem
Oliesystemet er udført med speciel hensyntagen til oliens uopløselighed med ammoniakken. Desuden ønskes det at kunne separere og rense olien fra anlægget og føre den til genanvendelse i kompressorerne.
Olien fra anlægget opsamles derfor i en speciel olieopsamlingsbeholder, der er forbundet til væskeseparatoren og derfor holdes konstant på et tryk lig med systemets sugetryk.
Olien holdes ved hjælp af varmelegeme og termostat konstant på ca. 40°C hvilket sikrer afkogning at ammoniak fra olien.
Oliens tilstedeværelse i fordamperens olieseparationssystem registreres ved anvendelse af en speciel type sensor fra HP Products, der reagerer på olie, men ikke på ammoniak. Denne specielle feature tillader systemet kun at starte oliedræning fra fordamperen, når der er en vis mængde olie tilstede i olie-dræningspotten.
Olien overføres derpå til en speciel udført olieopsamlingsbeholder ved hjælp af en varmgasdreven injector fra Phillips i USA. Injectoren fungerer efter venturi-princippet og er valgt, da den ikke indeholder nogen mekaniske sliddele og ikke er følsom overfor kavitation, som nemt kan forekomme i pumper, der skal pumpe ammoniakholdig olie fra et lavt tryk.
Injetorsystemet dimensioneres meget nøjagtigt for at sikre at olien, ved dens aktuelle temperatur og viskositet, kan løftes med gasstrømmen i det vertikale rørstykke mellem injectoren og oliebeholderen. Denne dimensionering skal udføres efter tofase-flow beregningsmodeller, hvor det skal sikres at Frodes- tallet bliver større end 1,2 for massestrømmen i det vertikale rør. Dette skal være uden at trykfaldet bliver så stort, at injektorens ”pumpetryk” overskrides, så denne skyder varmgassen ud af sideporten i stedet.
De horisontale rør i olietilbageføringssystemet efter injectoren vælges en størrelse større end det vertikale rør for at minimere tryktabet og alligevel sikre oliemedrivning.
Olien, der udskilles i sidste trin i olieudskilleren, ledes via en drøvleventil til olieopsamlingsbeholderen og pumpes tilbage til kompressorens olieudskiller ved hjælp af oliepumpen.
Olien returneres til kompressoren efter behov, da en signalgiver er monteret i kompressorernes olieudskiller og denne vil bede om at få leveret olie fra oliepumpen, når niveauet registreres som lavt.
Den på oliesystemet anvendte pumpe kan yde et differenstryk på 25 bar og kan derfor anvendes til både olietilbageføring til kompressorens olieudskiller fra olieopsamlingsbeholderen og til oliepåfyldning på systemet.
Et særligt ventilarrangement omkring oliepumpen sikrer at den kan anvendes til begge formål.
Illustration 7 – Valgt olieswitch
Illustration 8– Valgt olieswitch
Illustration 9 – Valgt injector
3.6 Højtrykssvømmer
Højtrykssvømmeren er valgt ud fra graden af driftssikkerhed og servicevenlighed. Der er anvendt fabrikat Hansen HT 300
Illustration 10 – Valgt højtrykssvømmer
3.7 Øvrige komponenter
Olieudskiller model SFS T61
Illustration 11 – Valgt olieudskiller
Illustration 12 – Valgt oliekøler, model HS Cooler , R-12-AEP-114-L2400
I forbindelse med den kølemiddelkølede oliekøler er det sikret at olie temperaturen ved opstart af anlægget ikke kan blive for lav ved at indsætte en termostatstyret trevejsventil i oliekredsen. Denne termostatstyrede ventil by- passer oliekøleren i oliesystemet, indtil olietemperaturen når 48°C, hvorefter oliekøleren gradvist indkobles og fastholder olietemperaturen på maks. 50°C.
3.8 Resultatforsøg
Der er gennemført test af aggregatet, ved at det blev indbygget i et eksisterende kølesystem.
I vandkredsen er der monteret måleudstyr.
Illustration 13 – Princip for tilslutning af kølemaskine
Version 1.0 Marts 2009, © Miljøstyrelsen.