книги из ГПНТБ / Хордас, Г. С. Техническое кондиционирование воздуха и инертных газов на судах

<т>						Таблица 14
о		Схемы и основное оборудование систем различных типов
Т и п	Основной вид	Стадии тепловлаж­	Схема		Основное оборудование
с и ­	тепловлажностной	ностной обработки
с т е м ы	обработки
А, Б	Осушение	Адсорбция—охла­	Пар j	Прием	1 — вентилятор		осу­
		ждение			шенного воздуха;		2 —
		2	jVrv-^	Воздуха	вентилятор	десорбции;
		,0111 I'В атмосферу			тель воздуха; 4 — элек­
					3 — паровой	подогрева­
		Прием			трический подогреватель
		Воздухё			воздуха; 5 — вытяжной
					вентилятор; 6 — вдувной
			л л	ГрузоВые	вентилятор;	7 — адсор­
					бер; 8 — водяной		охла­
			За Ворт смещений		дитель воздуха

В	Осушение	Абсорбция	Прием	1 — вентилятор подачи
			Воздуха Ватмосферу
				воздуха на осушение; 2 —
				абсорбер; 3 — вдувной
				вентилятор; 4 — вытяж­
				ной вентилятор; 5 — де-
				сорбер; 6 — вентилятор
				десорбции; 7 — подогре­
				ватель раствора; 8 — ох­
				ладитель раствора; 9 —
				насос раствора; 10 —
				бак раствора

Г	Осушение	Охлаждение возду­
		ха — конденсация
		воды—отделение во­
		ды

Д	Осушение	Охлаждение возду­
		ха—конденсация во­
		ды—отделение	во­
		ды—подогрев	воздуха

ЕПолное кондици­ Первичный подо­

онирование воздуха грев воздуха — охла­ ждение воздуха—кон­ денсация воды—отде­ ление воды—увлаж­ нение воздуха—вто­ ричный подогрев воз­ духа

		Прием В оздуха
„	„	I Ватмосфе-	1 — охладитель возду­
/	2,	''я—х'М
			ха; 2 — отделитель воды;
			3 — вдувной вентилятор;
			4 — вытяжной вентиля­
		ГрузоВые	тор

** СлиВ помещения Воды

				1 — фреоновый охла­
	2 3 4 Прием		В атмос-	дитель воздуха; 2 — от­
				делитель воды; 3 — фрео­
				новый конденсатор; 4 —
	Прием			вентилятор	подачи осу­
		Грузовые помещения		шенного воздуха; 5 —
	Воздуха			вдувной вентилятор; 6 —
	СлиВ			вытяжной	вентилятор;
	Воды			7 — фреоновый компрес­
				сор
		В атмосферу-		1 — вентилятор; 2 —
				первичный	подогрева­
				тель воздуха; 3 — фрео­
				новый охладитель возду­
				ха; 4 — отделитель воды;
	Прием			5 — увлажнитель возду­
		ШдПар	ГрузоВые	ха; 6 — вторичный подо­
	Воздуха у
	Пар		помещения	греватель воздуха; 7 —
		,___ ^ 7		фреоновый	конденсатор;
				8 — фреоновый компрес­

сор

*3а борт

о

сп				Продолжение табл. 14
to
Тип	Основной вид	Стадии тепловлаж­	Схема
си­	тепловлажностной	ностной обработки		О с н о в н о е о б о р у д о в а н и е
стемы	обработки

ж Полное кондици­ онирование воздуха

Первичный подо­ грев воздуха—охла­ ждение воздуха—

,конденсация воды— отделение воды—увла­ жнение воздуха—по­ догрев воздуха вто­ ричный

		в атмосферу_			1 — вентилятор; 2 —
	2	3	М 5	6	первичный	подогрева­
			'Y v r /		тель воздуха; 3 — охла­
					дитель воздуха (водяной
					или рассольный); 4 —
J r	f	f	l h	Грузовые	отделитель воды; 5 —
Воздуха	It	* '	M t		увлажнитель		воздуха;
	Пар		Пар	помещения	6 — вторичный		подогре­
					ватель воздуха

П р и м е ч а н и е .				Условные обозначения трубопроводов на рисунках:		/	— обрабатываемого воздуха;			ш—т тшял	— воздуха
десорбции;	■	—	— парообразного ф реона;------------		жидкого фреона; ------		-------- напорный	забортной	воды;	------/ / --------	отливной
забортной	воды; ----		XX	-------- раствора LiCl; ----- X----	— хладоносителя; ---------------		свежего	водяного	пара;	----- ••--------	отработав­
шего водяного		пара.

понижение концентрации кислорода и повышение концентрации нейтральных составляющих, в том числе путем использования инертных газов). Эти способы пока находятся в стадии исследования

иразработки и в настоящее время не применяются.

Втабл. 14 показаны наиболее характерные схемы систем различ­

ных типов и их основное оборудование.

Как видно из рисунков таблицы, особенностью схем систем ти­ пов Г, Д, Е, Ж является подача на обработку рециркуляционного воздуха с целью снижения нагрузки на холодильные машины.

§5. СИСТЕМЫ С ОБРАБОТКОЙ ВОЗДУХА ДЛЯ ПОДМЕШИВАНИЯ

Вгруппу систем с обработкой только воздуха, подмешиваемого

кприточному воздуху, входят системы типов А, Б, В, Г и Д. Как

указывалось в § 4, совершенствование систем т и п а А происхо­ дит за счет применения воздухоосушительных установок роторного

типа с вращающимися				адсорбе­
рами.
	На рис. 29 показана схема
воздухоосушительной				установ­
ки	фирмы	Мунтерс		Трокнер
(ФРГ).
	Кожух адсорбера в уста­
новке разделен на две камеры—
большую для осушения воз­
духа, малую — для регенерации
адсорбента — десорбции					погло­
щенной воды. Ротор постоянно
вращается в зоне адсорбции и
в зоне регенерации. Этим дости­
гается непрерывность				процесса
и обеспечивается постоянное и
устойчивое		снабжение		системы
осушенным воздухом.						Рис. 29. Схема воздухоосушительной уста­
	В качестве адсорбента ис­
						новки фирмы Мунтерс Трокнер.
пользуются силикагель или кри­						а — схема.
сталлы солей металлов. Послед­
						1 — воздушный фильтр;	2 — подогреватель
ние	образуют		поверхностный			воздуха; 3 — вращающийся адсорбер; 4 — вен­
слой узких каналов, параллель­						тилятор подачи осушенного воздуха; 5 — вен­
						тилятор десорбции.
ных оси вращения ротора. Осу­						б — углы фаз десорбции	(/)	и адсорбции
шаемый воздух			отделен от ре­			(и).
генерирующего			прокладками					проходит
перед обеими торцевыми					поверхностями ротора. Воздух
по каналам		в соответствующем секторе вращающегося ротора.
	Воздухоосушительные установки фирмы Мунтерс Трокнер обес­
печивают скорости воздуха, в - семь раз превышающие								скорость

в обычных адсорберах с твердым сорбентом. Форма и размеры кана­ лов, ограниченных сорбентом, таковы, что и при высоких скоростях

63

воздуха образуется ламинарный поток с малыми потерями от тре* ния. Осушаемый воздух и воздух десорбции параллельно или встреч­ ным потоком направляются через роторный адсорбер.

Наиболее удобна для использования в судовых системах уста­ новка фирмы Мунтерс Трокнер типа М-2500-20, характеризующаяся закрытой конструкцией и малым габаритом. Воздухоосушительные установки этого типа имеются на сухогрузных судах датской по­ стройки типа «Белорецк» дедвейтом 14150 т и на судах типа «Му­ ром» дедвейтом 12481 т, построенных в Польской Народной Рес­ публике.

Система технического кондиционирования воздуха, обслуживае­ мая этими установками, является центральной и разбита на три группы (носовую, среднюю и кормовую). Каждая группа комплек­ туется следующим оборудованием: устройством для вентиляции и рециркуляции воздуха; воздухоосушительной установкой и при­ борами для измерения и регистрации температуры и влажности воздуха.

Устройства для вентиляции и рециркуляции воздуха монтируют на верхней палубе в тамбурах или в надстройках и соединяют с воз­ духораспределительными каналами таким образом, чтобы вентиля­ цию трюмов и твиндеков можно было заменить рециркуляцией воз­ духа в грузовых помещениях. С помощью устройства достигается:

—удаление воздуха из трюмов и твиндеков с обеспечением естественного притока;

—подача воздуха в грузовые помещения с обеспечением есте­ ственной вытяжки;

—рециркуляция воздуха в трюмах и твиндеках. Переключение системы с режима вентиляции на режим рецирку­

ляции производится при помощи заслонок вручную.

Для постоянного контроля за параметрами наружного воздуха и воздуха в грузовых помещениях в этой системе используется цен­ тральный прибор измерений и регистрации, работающий автомати­ чески. Он регистрирует температуру точки росы воздуха, отводимого из трюмов и твиндеков и поступающего на рециркуляцию, темпера­ туру точки росы наружного воздуха, температуру точки росы осу­ шенного воздуха, температуру наружного воздуха и температуру забортной воды.

Фирма Каргокэйр выпускает также судовые рото'рные воздухо­ осушительные установки. Эти установки более экономичны, менее громоздки по сравнению с ранее выпускаемыми моделями и легко автоматизируются. В качестве адсорбента используется силикагель. Для подогрева воздуха десорбции применяют водяной пар, что обус­ ловливает меньший расход электроэнергии, но большую массу установки по сравнению с установками фирмы Мунтерс Трокнер

(табл. 15).

Силикагелевые установки роторного типа фирмы Каргокэйр применены в системах технического кондиционирования воздуха типа А на двух судах типа «Ленинский комсомол» и на трех судах японской постройки типа «Омск» дедвейтом 14 191 т. Производитель-

64

Таблица 15

Основные характеристики воздухоосушительных установок роторного типа

Характеристика	М-2500-20 фирмы	М-1000 фирмы
	Мунтерс-Трокнер	Каргокэйр

Производительность по осушенному		2500	1700
воздуху, м3/ч
Адсорбент		Кристаллы металлов	Силикагель
Расчетные параметры воздуха перед
осушением:
температура,	К	303	298
относительная	влажность, %	75	75
Производительность по адсорбируе­		20	20
мой воде, кг/ч
Достигаемая температура точки ро-		291,3	277
сы осушенного воздуха
Общая потребляемая мощность, кВт		27	4
Температура греющего пара, К		—	420
Габарит, мм:		700
длина			—
ширина		1000	—
высота		1700	—
Масса, кг		350	1260

ность установки 3420 м3/ч осушенного воздуха. Каждое судно обо­ рудовано двумя установками.

К началу 60-х годов за рубежом получили распространение уста­ новки роторного типа, в которых предусмотрено осушение воздуха путем взаимодействия паров воды, содержащихся в воздухе, с волок­ нистым материалом, пропитанным гигроскопическими веществами — растворами солей. Движущая сила процесса массообмена в данном случае по сравнению с сорбцией воды твердыми сорбентами значи­ тельно возрастает благодаря меньшему давлению водяных паров над солью. При развитой поверхности массообмена, которая достигается при пропитке волокнистых материалов гигроскопичными веществами, значительно снижаются габарит и масса установки по сравнению с установками, работающими на силикагеле. Отсутствие жидкости, используемой в качестве сорбента, увеличивает надежность работы установки в судовых условиях. В качестве волокнистого материала используется асбест, стекловолокно и синтетические волокна.

Системами технического кондиционирования воздуха с установ­ ками этого типа — системами т и п а Б оборудованы сухогрузные суда типа «Красноград» дедвейтом 12 200 т, построенные в Финлян­ дии. Системы обслуживаются установками типа «Ротаир» модели

5 Г. С. Х о р д а с

G5

твором соли хлористого лития, и патронов, наполненных силикаге­ лем, показали, что осушающая способность силикагеля при равной толщине слоя значительно ниже по сравнению с пропитанной асбо­ тканью.

Рис. 31. Воздухоосушительная устанонка с волокнистыми материалами, пропитанными гигроскопичной солью фирмы Каргокэйр: а — схема; б — вид со стороны ротора и в — вид со стороны нагнетания.

1 — подогреватель воздуха; 2 — воздушный фильтр; 3 — вентилятор десорбции;

4 — вращающийся адсорбер;	5 — вентилятор подачи осушенного воздуха.
I — осушаемый	воздух; II — воздух десорбции.

Испытаниями патронов из пропитанной асботкани различных марок установлено, что наибольшей статической и динамической активностью отличается асботкань ATI, пропитанная водным рас­ твором хлористого лития плотностью 1,0645 г/см3, измеренной при температуре 303 К.

5*

67

Проведенные исследования по определению оптимальной толщины слоя пропитанной асботкани показали, что с увеличением толщины слоя до 60 мм глубина осушения увеличивается. Дальнейшее уве­ личение толщины слоя приводит к росту аэродинамического сопро­ тивления без заметного увеличения глубины осушения. Установка характеризуется следующими показателями:

Производительность но осушаемому воздуху, м:,/ ч .....................					2200
Параметры воздуха перед осушением:
температура, К ..........................................................................					305
относительная влажность, % .................................................					80
Производительность по адсорбируемой воде, кг/ч ........................					26
Достигаемая температура точки росы осушенного воздуха,				К	291
Общая	потребляемаямощность,кВт .............................................				42
Расход	пара,	к г / ч ............................................................................			40
»	охлаждающей		воды,м3/ ч ........................................	9,0
Габарит, мм:
д л и н а		.........................................................................................			2740
ш и р и н а .........................................................................................					1900
высота .....................................................................................				1750
Масса,	к г ...........................................................................................				2600
В состав установки (рис. 32) входит ротор с крышками, два вен­
тилятора, подогреватели воздуха — паровой и электрический, охла­
дитель воздуха,		привод ротора , щит управления и		автоматики.
Все узлы, кроме щита управления и автоматики, пусковой аппара­
туры и дистанционных измерительных приборов, скомпонованы на
общей фундаментной раме.
В качестве сорбента в установке применена асбестовая ткань,
пропитанная водным раствором хлористого лития. Асбестовая ткань
намотана на специальные			патроны, каждый из которых		помещен
в отдельные шестигранные обечайки, исключающие перетечки воз­
духа между патронами и образующие сотовый блок. Патроны фикси­
руются в стеклотекстолитовых диафрагмах, которые винтами при­
креплены к ротору. На каждой диафрагме с внутренней стороны
наклеен слой поропласта для уплотнения сотового блока по торцам
с целью исключения перетечек воздуха.
Ротор установки опирается двумя наружными кольцами с канав­
ками на четыре шарикоподшипника, которые насажены на две ниж­
ние оси. Оси фиксируются в пазах опор, приваренных к раме, и не
имеют возможности перемещаться в аксиальном направлении.
Нижние оси и две верхние, на каждую из которых также насажены
по два шарикоподшипника, жестко соединяются по концам с крыш­
ками ротора при помощи гаек.
В собранном виде оси с шарикоподшипниками и крышками
жестко связаны с опорами на раме и фиксируют положение ротора,
позволяя ему вращаться только при включении привода. На наруж­
ной поверхности обечайки ротора при помощи скоб и осей закреплена
цепь, ролики которой входят в зацепление со звездочкой привода
ротора, закрепленного на фундаментной раме.
Привод ротора состоит из мотор-редуктора с электродвигателем
АОМ-21-41	мощностью 0,45		кВт и частотой вращения	380 об/мин,

68

промежуточного редуктора и карданного вала со звездочкой. На раме выварены также фундаменты под вентиляторы и теплообменники. Для устранения перетечек воздуха между неподвижными крышками н вращающимся ротором предусмотрены уплотнения.

Каждая крышка ротора имеет патрубки для подвода и отвода воздуха. Внутри крышки расположены перегородки, разделяющие потоки воздуха в роторе на секторы: осушения, регенерации и охлаж­ дения. Между перегородками крышек и торцами ротора находятся уплотнения в виде пластин из фторопласта, прижимающихся к тор­ цам ротора.

Для повышения экономичности схемой предусмотрена утили­ зация тепла путем предварительного подогрева воздуха в секторе охлаждения перед входом в сектор регенерации. Слой сорбента охлаждается в этом случае до температуры, при которой не происхо­ дит влагообмен между охлаждающим влажным воздухом и сор­ бентом.

Направление воздуха в секторе регенерации выбрано противо­ положным направлению воздуха в секторе осушения. Направление же воздуха в секторе охлаждения совпадает с направлением осу­ шаемого воздуха с тем, чтобы при охлаждении влажным воздухом возможному незначительному увлажнению подвергался только слой сорбента, расположенный у входа осушаемого воздуха. Такая орга­ низация направления потоков воздуха предотвращает возможность преждевременной сорбции воды в секторе осушения.

Установка автоматически вводится в действие нажатием кнопки «Пуск» или импульсом от датчика влажности, установленного в гру­ зовом помещении. Необходимость установки датчика влажности определяется степенью автоматизации судовой системы. При нажа­ тии кнопки «Пуск» включаются в работу вентиляторы, открываются электромагнитные клапаны подачи пара на паровой подогреватель и подачи забортной воды на охладитель. Одновременно приводится во вращение ротор от мотор-редуктора. Вентилятор осушения про­ сасывает осушаемый воздух через фильтр, патроны с влагопоглощаю­ щим веществом в секторе осушения и охладитель воздуха. С избыточ­ ным давлением, равным приблизительно 1 кПа (100 мм вод. ст.), осушенный воздух выходит из установки.

Вентилятор десорбции подает наружный воздух в сектор охлаж­ дения, где воздух предварительно подогревается теплом, получен­ ным патронами с сорбентом в секторе регенерации. Далее регенери­ рующий воздух поступает в блок паровых подогревателей и в слу­ чае надобности подогревается в электрическом подогревателе до тем­ пературы, необходимой для регенерации сорбента, после чего по­ ступает в сектор регенерации. В секторе регенерации, благодаря высокой температуре воздуха и в результате подогрева сорбента, осуществляется процесс десорбции, при котором вода из сорбента переходит в воздух. Увлажненный воздух из сектора регенерации выбрасывается в атмосферу.

Воздух для осушения и охлаждения поступает во внутренние полости патронов, образуемых внутренними перфорированными

70