Хладотранспорт / 504103_983EB_korolkov_b_p_efimov_v_v_hladotrans

91

Рис. 24. Принципиальная схема воздушной холодильной машины: 1 - турбодетандер; 2 - охладитель; 3 - турбокомпрессор;

4 - охлаждаемое помещение

вращающимся металлическим диском с периферийно расположенными

профилированными лопатками и неподвижным направляющим							лопаточным
аппаратом).	Такой	выбор объясняется		малой теплоёмкостью воздуха, и
для достижения		приемлемой	холодопроизводительности				необходимо
обеспечить	его большую объёмную подачу.				Воздух, нагретый			за счёт
работы компрессора выше			температуры		окружающей	среды,		отдаёт
избыточную	теплоту в охладителе 2. Далее по схеме,						как	обычно,
располагается расширяющее устройство				1,	в котором	снижаются как
давление, так и температура хладагента.				В данном случае для этой цели
используют	детандерную турбину, которая позволяет выработанную при

расширении энергию механическим путём передать компрессору (для этого

их	располагают на одном валу). Затраты	энергии на	совершение
холодильного цикла при этом снижаются, а холодильный			коэффициет
соответствено возрастает. Охлаждённый воздух		после турбины поступает
в грузовую камеру 4 (овощной склад и т. д.).

92

6.7.2. Абсорбционная холодильная машина

Рассмотрим принципиальные схемы работы ещё двух типов ХМ: абсорбционной и пароэжекторной. Основной особенностью, отличающей их

от парокомпрессионных				машин, является использование в					качестве
внешнего организующего				энергетического воздействия			не механической
работы, а теплоты.			Поэтому оба типа холодильных машин относятся к
числу теплоиспользующих установок; они применяются							в	стационарных
хранилищах	скоропортящихся				продуктов:	прирельсовых			складах,
холодильниках производителей СПГ и т. д.
Абсорбционная			холодильная		машина	работает		на	принципе
абсорбции и десорбции газообразного вещества некоторой средой.
Абсорбция -		поглощение газа всем объёмом среды, которой обычно
является жидкость.		Наиболее часто в холодильной технике в качестве газа

используется аммиак, а абсорбента - вода, хорошо растворяющая аммиак. Получающееся соединение является бинарной смесью с резко различающимися температурами кипения компонентов, что и используется при организации циклически повторяющихся процессов ХМ; аммиак здесь выступает в роли хладагента.

Соединение аммиака с водой происходит в абсорбере (рис. 25), при этом необходимо отводить теплоту экзотермической реакции. Насыщенный водный раствор аммиака подаётся затем насосом в генератор NH3 , где за счёт подвода внешней энергии (пара из котельного агрегата или другого источника) происходит обратный процесс - выпаривание легкокипящего компонента смеси - аммиака. Поскольку процесс поглощения NH3 сопровождается понижением давления и подсосом участвующих в реакции сред, а процесс выпаривания - повышением давления и их нагнетанием, то нетрудно обнаружить в подсистеме, выделенной пунктирными линиями, аналогию компрессора в ПКХМ ("термохимический компрессор"). Он действует на основе непpеpывно-периодического изменения концентрации аммиака в воде. В остальном схемы абсорбционной и парокомпрессионной машин идентичны.

Холодильный коэффициент абсорбционной ХМ εа = q0 /qп ниже, чем у ПКХМ, но первая позволяет использовать дешёвые источники теплоты (отходящие газы, отработанный пар и др.).

93

К

И

Рис. 25. Схема абсорбционной холодильной машины:

И - испаритель; К - конденсатор; Н - насос

6.7.3. Пароэжекторная холодильная машина

Роль компрессора в пароэжекторной холодильной машине (ПЭХМ) играет паровой эжектор (ПЭ) - струйный аппарат смесительного типа, посредством которого осуществляется внешнее энергетическое воздействие, необходимое для реализации холодильного эффекта. Сухой насыщенный пар внешнего источника (на рис. 26 им служит паровой котёл) поступает в сопло эжектора, где происходит его расширение - потенциальная энергия давления переходит в кинетическую энергию высокоскоростного потока пара. В приёмной камере эжектора при этом создаётся разрежение, и к струе пара подсасывается среда из присоединённого объёма - испарителя. Весьма энергозатратный фазовый переход жидкость - пар в испарителе (сосуде со свободным уровнем) при наличии разрежения протекает с большой интенсивностью, что и обеспечивает небходимую холодопроизводительность. В диффузоре эжектора за счёт снижения

94

Т

В

Рис. 26. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной машины:

ПЭ - паровой эжектор; ПК - паровой котёл; И - испаритель; К - конденсатор; ХК - холодильная камера; Т - топливо; В - воздух

скорости потока водяного пара, смешанного из двух источников (котла и испарителя), давление повышается до значения pк. Пар с высокими параметрами направляется в конденсатор, где сжижается, отдавая теплоту окружающей среде. Далее конденсат проходит дросселирующий вентиль (ТРВ), обеспечивающий возвращение состояния хладагента к исходной точке

цикла (параметры p0	и t0 в испарителе).
На рис. 26 наряду с ПЭХМ приведён пример конкретной реализации
как энергетического	источника холодильного	цикла,	так и способа
использования выработанного холода.
Цикл источника энергии для ПЭ		(теплового	двигателя)
осуществляется за	счёт химической энергии топлива, сжигаемого в топке

парового котла. На нём данный контур начинается и замыкается, причём вода подаётся насосом, компенсирующим гидравлические потери в тракте пар - эжектор - вода.

95

Цикл холодоносителя может быть, в принципе, организован традиционно: автономным через рассольные батареи, контактирующие с холодильным агентом в объёме испарителя посредством змеевика. Однако

на	схеме рис. 26	осуществлена	прямая	связь контуров II	и III
(а	следовательно,	и I), вследствие	чего	хладагент здесь	является

одновременно и холодоносителем (а также рабочим телом энергетического цикла!). Отбор теплоты у СПГ в холодильной камере осуществляется с помощью системы настенных трубопроводов, а передача полученной энергии хладагенту происходит в испарителе. Для интенсификации процесса испарения прибегают к разделению потока холодоносителя на струи с соответствующим увеличением поверхности испарения (процесс разбрызгивания).

Пароэжекторная установка проста, компактна, надёжна, так как состоит не из машин, а из аппаратов. Однако для воды как хладагента существенно требование положительного значения низшей температуры циклов (не ниже +3 0C), что ограничивает область применения метода: охлаждение больших масс овощей и фруктов в складах, использование в установках кондиционирования воздуха и др. при наличии достаточно мощных источников пара и воды.

.

96

ЧАСТЬ III. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ДОСТАВКИ И ХРАНЕНИЯ

СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

7.ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ

7.1.Классификация изотермического подвижного состава

Одно из условий доставки скоропортящихся грузов (СПГ) - поддержание необходимой температуры в холодильной камере на неизменном уровне. Поэтому подвижной состав, удовлетворяющий этому требованию, называется изотермическим.

Относительное постоянство температуры в грузовом помещении

достигается	пассивными	(теплоизоляцией ограждающих поверхностей) и
активными	(выработкой	естественного или машинного	холода)

средствами. Использование лишь пассивных средств характерно для термосов. Простой крытый вагон для перевозки СПГ обладает свойствами термоса, но в очень слабой мере; для более эффективного сохранения

температуры загруженного		продукта		изготовляют			вагоны-термосы и
цистерны-термосы.	Применение			активных		средств		поддержания
изотермического состояния		не	только		не		исключает		наличия
теплоизолирующих свойств подвижного состава,						но напротив,			выдвигает
жёсткие требования	по сокращению			теплопритоков,			что	объясняется

большим значением температурного напора между окружающей средой и морозильной камерой грузового вагона.

Изотермический подвижной состав (ИПС) подразделяют (классифицируют) по ряду признаков.

По назначению различают (рис. 27): универсальный (для широкого спектра СПГ) ИПС, специальный (для отдельных видов СПГ) ИПС.

Универсальный и специальный ИПС по способу охлаждения делят на вагоны с машинным охлаждением (РПС); вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами (ГХА); вагоны-термосы (В-Т), не имеющие приборов охлаждения и отопления.

По количеству вагонов в единице РПС выделяют: секции (5- и 3-вагонные), автономные рефрижераторные вагоны.

.

97

ИПС

универсальный специальный

РПС

ГХА

В-Т

РПС

ГХА

В-Т

5-с

ZB-5

ВОЖА

5-с-ВИН

ВИН

ВЦ-ВИН

БМЗ

ВОСЛ

3-с-ЖР

ЖР

ЦТ-МОЛ

ВТЭО

АРВ

ВИН

21 м

ЭС

АРВ

19 м

С-19 м

Рис. 27. Классификация изотермических вагонов по назначению:

5-С - 5-вагонная рефрижераторная секция (ZB-5, БМЗ);

АРВ - автономный рефрижераторный вагон; АРВ-21 м - АРВ с длиной кузова 21 м; АРВ - 19 м - то же с длиной кузова 19 м;

АРВ-С - 19 м - то же со служебным отделением; ВОЖА - вагон, охлаждаемый жидким азотом; ВОСЛ - то же сухим льдом; ВТЭО - вагон с термоэлектрическим охлаждением;

5-С-ВИН - 5-вагонная РС для перевозки вина; 3-С-ЖР - 3-вагонная РС для перевозки живой рыбы; АРВ-ВИН - АРВ для перевозки вина; АРВ-ЭС - то же для перевозки эндокринного сырья;

ВЦ-ВИН - вагон-цистерна для перевозки вина; ЦТ-МОЛ - цистерна-термос для перевозки молока

Основные требования к ИПС:

возможность поддержания в грузовом помещении оптимальной температуры и влажности воздуха независимо от внешних условий;

обеспечение	необходимой циркуляции и вентиляции	воздуха	в
грузовом помещении;
обеспечение	заданной скорости охлаждения плодов и	овощей	в

процессе перевозки; возможность полной автоматизации работы оборудования и

контроля температур; надёжность оборудования и простота его обслуживания;

эффективное использование в процессе эксплуатации.

98

7.2. Рефрижераторный подвижной состав

Рефрижераторные вагоны строят четырёхосными со сварным цельнометаллическим кузовом длиной 21 м. Допустимая скорость движения - 120 км/ч. В качестве системы энергоснабжения применяют

дизель-генераторные	установки (центральные или	индивидуальные).
Грузовые вагоны оборудованы устройствами холодо-		и теплоснабжения,

системами принудительной вентиляции и циркуляции воздуха (для выравнивания температур по объёму), приборами контроля за состоянием

воздуха и груза.	Отклонение температур от заданных по условиям перевозки
груза значений	не должно превышать ±1,5 0C. Напольные решётки

грузовых помещений должны выдерживать нагрузку от колеса погрузчика в 12 кН (1200 кгс) при расстоянии между колёсами 0,7 м. Размеры погрузочных дверей: высота не менее 2 м, ширина - 2,2 м.

7.2.1.5-вагонные секции

В5-вагонных секциях все элементы холодильных установок получают энергию от центральной дизель-электростанции. На железных дорогах России и СНГ эксплуатируются два вида 5-вагонных секций.

Секция ZB-5 (завод г. Дессау, Германия), выпускается с 1970 г;

каждый из четырёх грузовых вагонов грузоподъёмностью от 42,5 до 50 т (в зависимости от года выпуска) имеет две ХМ с двухступенчатым циклом; один вагон - служебный, в нём располагается также центральная дизельэлектростанция.

М Гр М М Гр М Сл Д М Гр М М Гр М

Рис. 28. Структура 5-вагонной секции ZB-5:

Гр - грузовой вагон; М - машинное отделение;

Сл - служебный вагон; Д - дизель-электростанция

.

	99
В гpузовых вагонах секции ZB-5		(pис. 28) воздуховодом служит так
называемый	ложный потолок,	обеспечивающий равномерное

распределение холодного или подогретого воздуха. В рабочем положении

секции	воздуховода фиксируются на балке (расположена над потолком
вдоль продольной оси вагона) с уклоном к					продольным стенам. Воздух
нагнетается двумя парами вентиляторов-циркуляторов						холодильно-
отопительных агрегатов.			При этом вагоны постройки до 1975 г. имеют
верхнюю	систему	воздухораздачи		через щели между секциями ложного
потолка.
Вагоны постройки после 1975				г. имеют	пристенную	подачу воздуха
за счёт	отсутствия	щелей	между	секциями	в ложном потолке (рис.		29).
Воздух	при этом, равномерно распределяясь над ложным потолком
вдоль	вагона,	направляется		через	продольные	щели	в

2

3

2

4

1	1
	5
	6

Рис. 29. Система воздухораздачи в рефрижераторной секции ZB-5:

1 - дверной проём; 2 - дефлектор; 3 - вентилятор-циркулятор;

4 - ложный потолок; 5 - груз; 6 - напольные решётки

100

вертикальные каналы между гофрами на боковых стенах вагона и штабелем груза. Холодный воздух опускается под напольные решётки, попадает внутрь штабеля и, отепляясь, фильтруется через него в своём естественном направлении снизу вверх. Такая система воздухораздачи наиболее эффективна.

Секция БМЗ (Брянский машиностроительный завод), выпускается с 1949 г.; имеет четыре грузовых вагона грузоподъёмностью 46 т и один служебный (pис. 30); каждая из двух одногступенчатых хладоновых ХМ индивидуального охлаждения обеспечивает 75 % от расчётной холодопроизводительности. Посредине секции расположен вагон, в котором одна половина предназначена для размещения двух основных и одной вспомогательной дизель-генераторных установок. В другой половине этого вагона размещены штурманское отделение с пультом управления работой холодильно-отопительных агрегатов и бытовые салоны для обслуживающей бригады.

Гр

М

Гр

М

Сл

Д

М

Гр

М

Гр

Рис. 30. Структура 5-вагонной секции БМЗ:

Гр - грузовой вагон; М - машинное отделение; Сл - служебный вагон; Д - дизель-электростанция

Гpузовые вагоны pефрижераторной секции БМЗ (рис. 31) имеют систему односторонней верхней подачи воздуха через щели в коробевоздуховоде. Здесь воздух от испарителей обеих холодильных машин или электропечей нагнетается двумя вентиляторами-циркуляторами в короб, расположенный под потолком вдоль продольной оси вагона. Сечение короба уменьшается в направлении от холодильно-отопительных агрегатов, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха по всей длине вагона. Холодный или тёплый поток (в зависимости от режима обслуживания) выходит из короба воздуховода снизу через горизонтальные щели, омывает груз сверху вниз, проходя сквозь неплотности штабеля и вокруг него под напольные решетки, затем поднимается между циркуляционным щитом и стенкой машинного отделения, возвращаясь к холодильно-отопительной установке.