Warmte afvoer Qafvoer
17.7 Automatische ontluchting
Een koude-installatie moet altijd ontlucht worden omdat er niet condenseerbare gassen het systeem kunnen binnendringen. Zo kan er tijdens werkzaamheden aan de installatie, vooral bij het openhalen van componenten, lucht in de installatie blijven zitten.
Lucht moet in een koude-installatie altijd verwijderd worden omdat dit schadelijke effecten op de installatie heeft.
Lucht heeft in een koude-installatie de volgende nadelen: - Verhoging van de condensordruk, hierdoor neemt het
aandrijfvermogen van de installatie toe.
- Hogere persgastemperaturen, als gevolg hiervan wordt de levensduur van kleppen en lagers verminderd.
- Het zuurstofaandeel in de lucht zorgt voor snelle veroudering van de smeerolie.
- Doordat in lucht altijd een klein deel water aanwezig is, kan het aanwezige water corrosie in het systeem veroorzaken.
- In extreme gevallen kunnen lucht en water in combinatie met ammoniak explosiegevaar veroorzaken.
17.7.1 De werking van de automatische ontluchting
Om het koudemiddel en lucht van elkaar te scheiden wordt gebruik gemaakt van een fysische eigenschap, de dichtheid.
De dichtheid, soortelijke massa, van ammoniak is lichter dan die van lucht. 3 3 0 14 3 1 0,758 / 22, 4 NH kg m = + = 3 0 0,77 2 14 0,23 2 16 1,291 / 22, 4 lucht kg m = + =
Let op dit is bij 0 C en 0,1013 MPa.
Ammoniak is lichter dan lucht dus in een stilstaand vloeistofvat zal de ammoniak boven de lucht “liggen”.
De plaats van de automatische ontluchting is aangegeven op afbeelding 17. Dit is in het algemeen op een vloeistofvat.
Afbeelding 17 . De plaats van de ontluchting. Bron McCain.
Op afbeelding 18 is een detail van de automatische ontluchting weergegeven.
Door de ingebouwde warmtewisselaar wordt bij het vloeibare koudemiddel, via een aftakking van een ammoniakpomp, toegevoerd. Via de aansluiting verdwijnt het gasvormige ammoniak naar de tussenkoeler.
Het mengsel van lucht met koudemiddel treedt, vanuit het vloeistofvat, via aansluiting de ontluchter binnen. In de ontluchter heerst een lagere druk dan in het vloeistofvat. De temperatuur in het vloeistofvat bedraagt circa 30 C, terwijl de temperatuur in de ontluchter onder nul is. Het mengsel van koudemiddel en lucht wordt via een pijp naar de bodem van de ontluchter gevoerd. In de bodem zijn in deze pijp gaatjes aangebracht. Het mengsel van lucht en koudemiddel stijgt als belletjes op, het koudemiddel condenseert hierbij, terwijl de aanwezige lucht uit de vloeistof ontwijkt en zich bovenin het vat verzamelt. De lucht wordt in een aparte pijp, duidelijk zichtbaar op de tekening, verzameld. Als er zich nu lucht in de pijp verzamelt zal de druk toenemen, deze druk wordt door regelapparatuur gemeten en zodra een ingestelde druk wordt overschreden wordt magneetklep geopend. Als de magneetklep wordt geopend kan de aanwezige lucht ontsnappen. Als het niveau in de ontluchter hoger wordt dan de
gewenste waarde, dan schakelt de vlotterschakelaar de magneetklep open en kan het koudemiddel via de warmtewisselaar en via aansluiting afgevoerd worden. Hierdoor zal het niveau in de ontluchter dalen.
PS+ /TS 7 8 1 10 9 3 11 2 4 5 6
Afbeelding 18. Detail automatische ontluchting. Bron McCain.
Legenda:
1. Warmtewisselaar
2. Lucht-koudemiddel toevoer van het vloeistofvat 3. Toevoer koelmiddel
4. Afvoer koelmiddel, lage druk 5. Afblaas 6. Afblaasvat 7. Elektrische sturing 8. Niveau schakelaar 9. Magneetventiel 10. Magneetventiel 11. Reserveaansluiting
Als er meer condensors en reservoirs in een systeem zijn opgenomen dan is het moeilijk om de exacte plaats vast te stellen waar de lucht zich bevindt. De leidingloop bij de condensors, de opstelling van appendages en de bediening bepalen de plaats waar zich lucht kan verzamelen. De verandering van het weer met de seizoenen is mede een bepalende factor. In de zomer zal de lucht zich verplaatsen naar het koudere hoge drukreservoir in het gebouw. In de winter zal het tegenovergestelde het geval zijn; lucht verplaatst zich naar de
koudere, buiten opgestelde condensors, zeker bij stilstand. Daarom is het belangrijk om regelmatig elk punt te ontluchten waar zich lucht verzameld zou kunnen hebben om er zeker van te zijn dat alle lucht op alle mogelijke plaatsen verwijderd is. Op een andere wijze kan het maximale voordeel niet worden bereikt.
Als tegelijkertijd verschillende punten worden ontlucht dan stroomt koudemiddel met lucht van het punt met de hoogste druk naar een punt met de laagste druk, zelfs al zijn de drukverschillen erg klein. Er zal dan geen stroming van lucht zijn vanuit de andere
ontluchtingspunten en de luchtconcentratie zal op deze punten stijgen. DeAuto-purger is ontworpen om meerdere punten, volgens een in te stellen programma, één voor één te ontluchten. De ontluchtingstijd is per punt instelbaar tussen 1 minuut en 60 minuten.
Afbeelding 19. Automatische Ammoniak ontluchter. Bron: McCain
2 3 1 4 5a 5b 6 7 8 9 10 11 12 13 A B C Waterreservoir Ontluchter Verdamper spiraal Afsluiter voor afblazen (E) Lucht/Gas Mengsel Vloeistof Zuiggas Olie aftap (D)
Werking van de ontluchter
Start de ontluchter op door de afsluiters in de (A) lucht/gas, (B) vloeistof- en (C) zuiggasleidingen in een willekeurige volgorde open te draaien. Overtuig u ervan dat de afsluiter (E) in de afblaasleiding open is. Draai ook de afsluiter van het ontluchtingspunt open als dat nodig is.
Een lucht/gas mengsel stroomt door het filter (4) en komt in de vloeistof verzamelpot (6) waar vloeistof, die in het lucht/gas mengsel aanwezig kan zijn, afgescheiden wordt. De vloeistof stroomt via de filter/orifice (5a) naar de intrede van de lage druk verdamper. Een vloeistofpeil op, of beneden, 50% vulling van het kijkglas is normaal. Het vloeistofarme lucht/gas mengsel stroomt vanaf de bovenzijde via de terugslagklep (3) naar de onderzijde van het ontluchtingsreservoir. Op hetzelfde moment komt, via het thermostatisch expansieventiel (1) naar lage druk geëxpandeerde, koudemiddel in de verdamper van het ontluchtingsreservoir. Het thermostatisch expansieventiel “meet” de oververhitting van het gas dat uit de spiraal komt en regelt de
hoeveelheid vloeistof die bij het opstarten nodig is. De verdamper koelt het lucht/gas mengsel in het reservoir af waarbij het koudemiddel uit het mengsel condenseert. Hierdoor wordt het reservoir met vloeistof gevuld. Tijdens normaal bedrijf borrelt het lucht/gas mengsel door het vloeistofbad van koud koudemiddel. Het koudemiddel condenseert en de niet condenseerbare gassen verzamelen zich bovenin het reservoir. Als het niet condenseerbare gas zich bovenin verzamelt daalt het vloeistofpeil in het reservoir waardoor de vlotterbal (12) naar beneden gaat.
Niet condenseerbaar gas ontwijkt via smooropening/klep (11 en 13) van de vlotterbal.
Om het niet condenseerbare gas te laten ontwijken naar het
waterreservoir moet de druk in het reservoir hoger zijn dan 5,4 barg (80 psig) en moet de temperatuur van de ontluchter lager zijn dan +4,4 C. Als deze condities bereikt zijn stroomt het niet
condenseerbare gas via de temperatuur gestuurde afsluiter/terugslagklep combinatie (9) en de 1 psid
(= verschildruk) terugslagklep (2) en de slang naar het waterreservoir. Als niet condenseerbaar gas uit de ontluchter stroomt dan stijgt het vloeistofpeil in het reservoir. Doordat het vloeistofpeil stijgt, gaat de vlotterbal (12) naar boven waardoor de smoorplunjer (11) op de zitting (13) gedrukt wordt. Hierdoor stopt de stroming naar het waterreservoir en wordt voorkomen dat koudemiddel weg kan stromen.
Het koudemiddel dat uit het lucht/gas mengsel condenseert wordt afgevoerd naar de lage druk-intrede van de verdamperspiraal via de filter/orifice (5b) en wordt gebruikt om het binnenkomende lucht/gas mengsel af te koelen.
Als de druk van de niet condenseerbare gassen in het
ontluchtingsreservoir boven 15,3 bar (225 psid) stijgt ten opzichte van de zuigdruk opent de terugslagklep (10) naar de zuigzijde en laat de druk dalen tot het drukverschil weer lager is dan 15,3 bar (225 psid). Als aanvulling hierop wordt de ontluchter beschermd door een veiligheid (8) welke afgesteld staat op 20,4 bar (300 psig). De
afblaasleiding moet overeenkomstig de geldende voorschriften worden uitgevoerd.
Toelichting:
Psi = Ponds per square inch
Psia = Ponds per square inch absolute druk Psig = Ponds per square inch manometrische druk Psid = Ponds per square inch verschildruk