Warstwa kamienia kotłowego osadzająca się na powierzchni skraplaczy chłodniczych wodnych i wodno-wyparnych, jest szkodliwa dla efektywności pracy skraplacza oraz całego układu chłodniczego. Warstwa kamienia o grubości 0,8 mm zmniejsza wydajność skraplacza o około 30% powodując przy tym wzrost temperatury skraplania oraz zużycia energii napędowej sprężarek o około 2 do 4% na 1oC wzrostu temperatury skraplania. Dlatego też okresowe oczyszczanie powierzchni rur skraplaczy z kamienia kotłowego należy do rzeczy ważnych podczas eksploatacji urządzenia chłodniczego. Istnieją 3 metody oczyszczania powierzchni skraplaczy z osadów kamienia kotłowego:
Pierwsza metoda polega na spuszczeniu nadmiaru wody z tacy skraplacza do ilości niezbędnej dla zalania pompy oraz utrzymania niezakłóconego obiegu wody i zraszania rur skraplacza. Następnie na każdy 1 m3 pozostającej w wannie wody dodaje się 1/3 35%-owego technicznego kwasu solnego zmieszanego z czynnikiem (inhibitorem) przeciwkorozyjnym. Włącza się pompę obiegu wody na około 20 25 godzin. W ten sposób osadzona na rurach skraplacza warstwa kamienia kotłowego ulega rozpuszczeniu przez kwas solny. W roli czynnika osłonowego można stosować urotropinę. Na 1 m3 roztworu wodnego kwasu solnego dodaje się 50 g urotropiny. Istnieje również wiele innych inhibitorów osłonowych zabezpieczających przed żrącym działaniem kwasu na metal rur. Tę samą metodę kwasową można stosować również do czyszczenia z kamienia kotłowego koszulek cylindrowych sprężarek chłodniczych przez odpowiednio zbocznikowane przewody zasilające i odpływowe. Wadą metody chemicznej jest mniejsze lub większe ujemne oddziaływanie kwasu na metal. Metoda grzejna polega na tym, że po wyłączeniu obiegu wody, spuszczeniu skroplonego czynnika ze skraplacza do zbiornika cieczy, lub na stronę nisko ciśnieniową instalacji, wyssaniu pary czynnika ze skraplacza (przy użyciu połączenia krzyżowego, rys. 1) przełączamy pracę sprężarki tak, aby przegrzana para czynnika dopływała do skraplacza, aż do osiągnięcia ciśnienia w skraplaczu 12 bar (dla amoniaku). Różnica współczynników rozszerzalności cieplnej rur skraplacza i osadzonej na nich warstwy kamienia kotłowego powoduje, że po podgrzaniu wężownic (rur) skraplacza, warstwa kamienia kotłowego zaczyna na całej powierzchni pękać i płatami odstawać. Łuski takie łatwo zrywa się przy użyciu szczotek i skrobaków drucianych osadzonych na elastycznych trzonach. Celem zmechanizowania pracy oczyszczania ręcznego, można koniec trzona połączyć z wrzecionem przenośnej wiertarki elektrycznej. Wadą tej metody jest możliwość uszkodzenia ochronnej warstwy przeciwkorozyjnej na powierzchni rur skraplacza.
Metoda wymrażania rur skraplacza należy pod względem swojej efektywności do najlepszych. Na czym ona polega? Otóż warstwa kamienia kotłowego jest porowata. Przez pory takie woda przedostaje się w głąb warstwy aż do powierzchni metalicznej wężownic. Podczas zamrażania woda zwiększa swą objętość o około 10%. Ponadto rura skraplacza i warstwa kamienia kotłowego odznaczają się różnymi współczynnikami rozszerzalności cieplnej (podobnie jak w przypadku metody 2). Przez zamrożenie wody zawartej w porach warstwy kamienia kotłowego następuje jej pękanie, łatwe złuszczanie i odpadanie od powierzchni rur. Operacją końcową jest płukanie powierzchni rur strumieniem wody. Metodę tę można stosować tylko wówczas, gdy oczyszczany skraplacz daje się odłączyć od strony tłocznej sprężarek. Stosunkowo łatwemu zastosowaniu tej metody sprzyjają, chociaż nie jedynie, układy chłodnicze 2- pompowe. Funkcjonalny schemat takiego układu obrazuje rys. 2. Podczas normalnej pracy takiej instalacji dostosowanej do wymrażania skraplacza (celem jego oczyszczenia z kamienia kotłowego) zawsze zamknięte są zawory 3, 4 i 6, zaś otwarte są 1, 2, 5 i 7. Zakładam, że Czytelnik zapoznany jest z zasadami funkcjonowania układu chłodniczego pompowego. Podczas operacji wymrażania rur skraplacza otwarte są zawory 2, 3, 4 i 7, zaś zawory 1 i 5 pozostają zamknięte. Sprężona para przegrzana czynnika chłodniczego odpływa przez przewód i zawór 3 do innego skraplacza w zespole lub do odszranianych parowników. Dzieje się tak dzięki zamkniętemu zaworowi 1. Mieszanina dwufazowa pary i cieczy spływa z parowników przez zawór i przewód 7 do oddzielacza cieczy, z którego pompa cyrkulacyjna zasysa i przetłacza zimną ciecz czynnika chłodniczego do kolektora rozdzielczego zasilającego parowniki oraz (przez zawór i przewód 6) do dolnej części skraplacza, gdzie ciecz ta odparowuje. Skraplacz pracuje wtedy jak parownik układu pompowego, gdzie czynnik odparowuje przy tej samej temperaturze co w pozostałych parownikach rzeczywistych. Mieszanina pary i cieczy odpływa ze skraplacza (parownika) przez przewód i zawór 4 do przewodu doprowadzającego taką samą mieszankę z parowników, a następnie wraca do oddzielacza cieczy, z którego parę odsysa sprężarka przez przewód i zawór 2 i wytłacza ją przez przewód i zawór 3 do wspomnianego poprzednio miejsca przeznaczenia. Jak łatwo zauważyć, zasilanie oddzielacza cieczy nie odbywa się tutaj cieczą ze skraplacza przez zawór 5, lecz powracającym nadmiarem cieczy z parowników i ze skraplacza parownika. W ten sposób przełączany obieg wymrażania skraplacza zostaje zamknięty. Jak widać z rysunku, dodatkowymi elementami w instalacji są: przewód powrotny z zaworem 4, przewód zasilający z zaworem 6 oraz bocznikujący przewód tłoczny z zaworem 3. Maksymalna temperatura parowania czynnika w skraplaczu nie powinna być wyższa niż -8 do -10 oC. Dlatego też skraplacz czyszczony przez wymrożenie może być podłączony funkcjonalnie, na czas wymrażania, do układu chłodniczego obsługującego temperatury okołozerowe. Nie oznacza to jednak, że niższe temperatury są niedopuszczalne. Podczas wymrażania skraplacza powinien być włączony nieco zdławiony obieg wody, celem utrzymania zwilżenia warstwy kamienia kotłowego. Opisane metody czyszczenia skraplaczy chłodniczych z kamienia kotłowego należą do najważniejszych i najczęściej stosowanych na świecie.
AUTOR *) Doc. dr inż. Aleksander PALIWODA Rysunki: Rys. 1. Połączenie krzyżowe strony tłocznej ze ssawną i strony ssanej z tłoczną – umożliwiające odsysanie pary ze skraplacza celem jego oczyszczenia z kamienia kotłowego metodą grzejną: A – przewód tłoczny funkcjonujący przy normalnej pracy sprężarki wraz z zaworem odcinającym 1, B – przewód ssawny funkcjonujący przy normalnej pracy sprężarki wraz z zaworem odcinającym 2, 3 – krzyżowy przewód i zawór ssawny (staje się nim po uprzednim zamknięciu zaworów 1 i 2), 4 – krzyżowy przewód i zawór tłoczny (staje się nim po zamknięciu zaworów 1 i 2)Rys. 2. Ideowy schemat pompowej instalacji chłodniczej dostosowanej do czyszczenia skraplacza z kamienia kotłowego metodą wymrażania
darkdp