Ejektori_Mlazne_duhaljke.pdf

7/23/2019 Ejektori_Mlazne_duhaljke.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/ejektorimlazneduhaljkepdf 1/6

TEHNIKA HLAĐENJA

226

15. RASHLADNI UREĐAJI S MLAZNIM DUHALJKAMA (EJEKTORSKI

RASHLADNI UREĐAJI)

Mlazne duhaljke

U mlaznoj duhaljci prenosi se energija pogonske struje u neposrednom dodiru na struju radnetvari kroz procese prijenosa impulsa i mase tijekom miješanja. Mlazna duhaljka radi bezmehanički pokretanih dijelova. Početkom 20. stoljeća dolazi do razvoja rashladnih uređaja s

parnim mlaznim duhaljkama (ejektorskih rashladnih uređaja). Njihova je primjena u tehniciklimatizacije, rashladnoj tehnici na kopnu i brodovima, kemijskoj i prehrambenoj industriji.Kad je voda radna tvar, temperatura hlađenog tijela je viša od 0oC. Za korištenje sunčeveenergije, obzirom na temperature izvora i ponora topline mogu doći u obzir radne tvari kaošto je amonijak, propan, R134a, izobutan, n-butan, metanol i sl. Tada je moguće hlađenje i natemperature niže od 0oC.

Izvedba i način rada rashladnih uređaja s mlaznim duhaljkama

Pogonska para 1 M & koja je proizvedena u parnom kotlu, ekspandira u mlaznici, pri čemu se

stvara velika brzina strujanja. Proširenje mlaznice odabrano je tako da se na izlazu mlaznicestvara tlak 0 p koji je nešto niži od tlaka u isparivaču, pa se iz isparivača usisava struja radne

tvari 0 M & . U mješalištu se odvijaju procesi izmjene impulsa i tvari između obje struje.

Kinetička energija struje pogonske tvari (plina ili kapljevine) prenosi se na struju radne tvariizmjenom impulsa. Nakon miješanja, pretvara se kinetička energija obje struje u difuzoru uenergiju tlaka, tj. brzina se smanjuje, a tlak raste do tlaka u kondenzatoru p koji ovisi otemperaturi rashladne vode ϑ .

Sl. 15.1. Principijelna shema spajanja rashladnog uređaja s mlaznom duhaljkom.

Q&

0Q&

0 M & 1 M &

h p M M ,,01&& +

000 ,, h p M &

111 ,, h p M &

hQ&

01 M M && +

1 M &

PARNI

KOTAO

KONDENZATOR

NAPOJNA CRPKA

MLAZNA

DUHALJKA

ISPARIVAČ

1

2

3

4

5

55

6

0

7

0



TEHNIKA HLAĐENJA

227

Sl. 15.2. Promjene tlaka i brzine pogonske i radne pare u mlaznoj duhaljci

U presjeku označenom s A ulazi pogonska struja s tlakom 1 p u mlaznicu. Brzina je 0u .

Između presjeka A i B povećava se brzina do Bu , dok se tlak smanjuje na 0 p koji je neštoniži od tlaka u isparivaču, tako da se iz isparivača siše 0 M & pare.

Između B i C miješaju se struje 0 M & i 1 M & . Tu se odvija izmjena impulsa. Pogonska struja

predaje kroz procese miješanja i trenja impuls radnoj struji, koja se ubrzava. U teoretskomslučaju imaju na kraju mješališta pogonska i radna struja brzinu

C u .

mješalište

mlaznica difuzor

0 M &

01 M M && +

ekspanzija miješanje kompresija1 p

D p

C p p =0

p

u

C u

Bu1

Au1

pogonska struja

radna struja

Du

A B C D

A B C D

1 M &

Bu0



TEHNIKA HLAĐENJA

228

U difuzoru (C-D) se energija brzine obje struje pretvara u energiju tlaka. Izlazni tlak p odgovara tlaku kondenzacije rashladnog uređaja.

Sl. 15.3. Promjene stanja u rashladnom uređaju s mlaznom duhaljkom u sT , - dijagramu

Ekspanzija pare 1 M & u mlaznici teče od stanja 1 do 2. Zanemareno je trenje, konst s = .

Mješanje struja 1 M & stanja 2 i 0 M & stanja 0 daje na izlazu iz mješališta stanje struje 3, a protok

01 M M

&& +. Nakon difuzora stanje ove pare je 4. Zanemareno je trenje u difuzoru, pa je promjena od 3 do 4 pri konst s = . Ako bi u difuzor ulazila samo para 2 stanje na izlazu bi bilo

a, a ako bi ulazila samo para 0, stanje na izlazu iz difuzora bilo bi b. Stanje 4 mora biti izmeđua i b. U kondenzatoru se odvodi toplina

k Q& i na izlazu iz kondenzatora je vrela kapljevina

stanja 5. Njen je protok 01 M M && + . Jedan dio ( 0 M & ) kondenzata ide na prigušni ventil gdje mu

se mijenja stanje do 6, s kojim ulazi u isparivač. U isparivaču se dovodi toplina 0Q& i iz

isparivača izlazi suhozasićena para tlaka 0 p , stanja 0. Drugi dio kondenzata ( 1 M & ) iz

kondenzatora ide na napojnu crpku gdje mu se mijenja stanje do 7. Promjena stanja od 5 do 7ide po izentropi konst s = . Sa stanjem 7 kapljevina tlaka 1 p ulazi u parni kotao (generator

pare). slijedi zagrijavanje i isparivanje uz dovođenje toplinehQ

& .

Iz toplinske bilance rashladnog uređaja s mlaznom duhaljkom slijedi

H 0K QQQ &&& +=

1

02

45

p1 , T 1

6 3

p1

p, T

p

p0 , T 0

p0

b

a

h=kon

7

T

s



TEHNIKA HLAĐENJA

229

Protok 0 M & može se odrediti iz ( )6000 hh M Q −= && , pa je onda( )60

00

hh

Q M

−=

&& .

Toplina dovedena u kotlu je ( )7 11 H hh M Q −= &&

Toplina odvedena u kondenzatoru je ( )( )5401 hh M M Qk −+= &&&

Odvedena toplina je kod rashladnih uređaja s mlaznim duhaljkama veća nego kod rashladnihuređaja s mehaničkom kompresijom.Za određivanje toplinske bilance potrebno je odrediti protok pogonske pare 1 M & .

Proračun mlazne duhaljke

Da bi se izbjegli problemi teoretskog proračuna mlazne duhaljke primjenjuju se pojednostavljene metode proračuna. Za inženjere je od interesa određivanje potrošnje pogonske pare i stupnja djelovanja povezanih procesa proizvodnje pare i hlađenja. I kodnatkritičnog strujanja, gdje treba uzeti u obzir promjenu gustoće duž puta strujanja, ostaje

očuvan impuls struje. Pođe li se od konstantnog tlaka u mješalištu, impulsni stavak za ulazni presjek B i izlazni presjek C mješališta daje izraz

( )010011 M M u M u M u C B B&&&& +=+

Ekspanzijom pogonske pare od stanja 1 do 2 postiže se brzina strujanja Bu1 . Kako je

B B uu 01 >> , može se pisati

1

011

M

M M

u

u

C

B

&

&& +=

Na slici 15.4. prikazane su promjene stanja u sh, - dijagramu za rashladni uređaj s mlaznomduhaljkom bez trenja. Ekspanzija pare od stanja 1 do 2 odvija se bez prirasta entropije.Položaj točke 3 određuje se pomoću pravila miješanja na pravcu koji spaja točku 2 i 0.Jednadžba očuvanja energije za strujanje u ustaljenom stanju daje ovisnost entalpije i brzine

konst hu

=+2

2

. Brzina radne pare na izlazu iz mlaznice, kod strujanja bez trenja je

exp21

21

2 hhh

u B Δ=−= , dok brzina ukupne struje na ulazu u difuzor mora biti tako velika da se

u priključenom difuzoru može postići tlak kondenzatora, dakle mora biti

komp

C hhhu

Δ=−= 34

2

2. Uzme li se u obzir prethodna jednadžba može se izračunati omjer

protoka pogonske i radne pare za proces bez gubitaka

1

1

exp0

1

−Δ

Δ=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

komp

id

h

h M

M

&

&



TEHNIKA HLAĐENJA

230

Sl. 15.4. Promjene stanja u mlaznoj duhaljci bez gubitaka

U ekspanzijskoj mlaznici i difuzoru pojavljuju se gubici zbog trenja, sudara i izmjene topline.Oni vode do odstupanja u smjeru promjene stanja. Sva stanja u u sh, - dijagramu leže tadadesno od idelanog stanja. Ovi se gubici uzimaju u obzir kroz stupnjeve djelovanja ekspanzije

expη i kompresije kompη .

Sl. 15.5. Promjene stanja u mlaznoj duhaljci s gubicima

s

1

x=1

0

3

2

4

4'

h

exphΔ

komphΔ

p0

p

p1

0m&

1m&

s

1

x=1

0

3

2

4

4'

h

p0

p

p1

0m&

1m&

3'

2'

4*M

4∞



TEHNIKA HLAĐENJA

231

Uz oznake sa slika 15.4 i 15.5. vrijedi21

'21exp

hh

hh

−

−=η i

'3'4

'3*4

hh

hhkomp

−

−=η .

Za specifičnu potrošnju pogonske pare vrijedi tada:

11

expexp0

1

−Δ

Δ=

komp

komph

h M

M

η η &

&

Produktkomp

η η λ exp= naziva se stupnjem valjanosti mlazne duhaljke.

Što su veći gubici, tj. što je manji stupanj valjanosti, to će se točka 4’ pomicati više premagore na liniji konstantnog tlaka p , odnosno točka M na pravcu miješanja će ići više prema

točki 1. To znači da će omjer0

1

M

M

&

&

biti sve veći, tj. za isti rashladni učinak (protok radne pare

0 M & ) biti će potreban veći protok pogonske pare 1 M & . Za neko stanje 4∞ pogon bi postao

nemoguć, jer bi bilo ∞=0

1

M

M

&

& . Zbog toga postoji neki najniži položaj točke stanja pogonske

pare 1 s kojim se još može podržavati pogon mlazne duhaljke. Drugim riječima, tlak suhe pogonske pare 1 mora ležati iznad nekog najmanjeg tlaka da bi pogon mlazne duhaljke biomoguć.

Najracionalniji tlakovi radne pare su 8 – 10 bar.S poznatim vrijednostima za λ može se odrediti potrošnja pogonske pare rashladnog uređaja smlaznom duhaljkom u ovisnosti o stanju pogonske pare, uvjetima kondenzacije i isparivanja.Vrijednosti za λ kreću se u granicama 7,066,0 −=λ .

Sl. 15.6. Specifična potrošnja pogonske pare kao funkcija razlike entalpija, sa stupnjemvaljanosti λ kao parametrom

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0 1 2 3 4 5 6 7 8

1

0

M

M

&

&

komph

h

Δ

Δ exp

1=λ

8,0=λ

6,0=λ

4,0=λ

Documents

Ejektori_Mlazne_duhaljke.pdf