- •Глава XII охлаждение, замораживание и холодильное хранение пищевых продуктов
- •§ 1. Охлаждение пищевых продуктов
- •§ 2. Замораживание пищевых продуктов
- •1, 2, 3 И 4—тоннели; 5—вентилятор; 6—охлаждающие батареи;
- •260 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •262 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •264 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •266 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •268 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •§ 3. Холодильное хранение пищевых продуктов
- •270 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •Глава XIII холодильники
- •§ 1. Типы холодильников
- •§ 2. Устройство холодильников
- •§ 3. Механизация грузовых работ
- •§ 4. Расчет емкости холодильника и площадей холодильных камер
- •§ 5. Машинное отделение холодильника
- •Глава XIV изоляция холодильников
- •§ 1. Назначение изоляции
- •§ 2. Теплоизоляционные материалы
- •§ 3. Паро- и гидроизоляция
- •§ 4. Изоляционные конструкции
- •§ 5. Расчет толщины изоляционного слоя
- •Глава XV калорический расчет холодильника
- •§ 1. Расход холода для расчета оборудования холодильных камер
- •§ 2. Расход холода для расчета оборудования машинного отделения
- •Глава XVI системы машинного охлаждения
- •§ 1. Непосредственное охлаждение холодильным агентом
- •§ 2. Охлаждение с использованием промежуточного холодоносителя
- •§ 3. Выбор системы охлаждения
- •Глава XVII автоматизация холодильных установок
- •§ 1. Автоматическое регулирование холодильных установок
- •§ 2. Автоматическая защита и сигнализация
- •§ 3. Схемы автоматизации холодильных установок
- •Глава XVIII градирни
- •§ 1. Взаимодействие воздуха с охлаждаемой водой в градирне
- •§ 2. Конструкции и расчет градирен
- •Глава XIX эксплуатация холодильных установок
- •§ 1. Организация эксплуатации
- •12 Н. Д. Кочетков
- •§ 2. Неполадки и способы их устранения
- •§ 3. Обслуживание основных элементов холодильной установки
- •§ 4. Отчетность по технической эксплуатации
- •§ 5. Ремонт холодильного оборудования
- •Глава XX ледяное и льдосоляное охлаждение
- •§ 1. Заготовка и применение естественного льда
- •§ 2. Производство искусственного водного льда
- •§ 3. Сухой лед
- •Глава XXI холодильный транспорт
- •§ 1. Железнодорожный холодильный транспорт
- •§ 3. Водный холодильный транспорт
Глава XVI системы машинного охлаждения
Для получения низких температур в холодильных камерах приме-няют системы непосредственного охлаждения холодильным агентом (называемые иначе системами непосредственного испарения) и систему охлаждения с использованием в качестве охлаждающей среды проме-жуточного теплоносителя (рассолов, иногда воды, а также водных раст-воров органических соединений).
При использовании каждой из этих систем можно осуществить батарейное, воздушное (с применением воздухоохладителей) или смешанное охлаждение, смотря по тому, какое технологическое назначение имеет холодильная камера.
§ 1. Непосредственное охлаждение холодильным агентом
При непосредственном охлаждении воздуха камеры тепло от него при помощи воздухоохладителей и батарей передается непосредствен-но к холодильному агенту, осуществляющему в машине обратный круговой процесс.
Системы непосредственного охлаждения весьма разнообразны по своему устройству. Это объясняется различием свойств применяемых холодильных агентов и способов подачи жидкого агента в охлаждаю-щие батареи, разнообразием конструкций оборудования, разным коли-чеством и расположением охлаждаемых объектов, работающих при одном или разных температурно-влажностных режимах.
Системы охлаждения включают испарительную часть холодильной установки и узлы, относящиеся к машинному отделению.
Наибольшее различие применяемые системы непосредственного охлаждения имеют в испарительной части. В зависимости от способа подачи холодильного агента к охлаждающим приборам различают безнасосные системы с подачей жидкости под действием разности давлений конденсации и кипения и насосные системы, и которых для подачи жидкости используют насосы.
Безнасосные системы. Самой простой является прямоточная система непосредственного охлаждения, применяемая в малых
310 Системы машинного охлаждения
фреоновых машинах с автоматическим управлением (рис. 184). Испарители этих машин состоят из одной-двух небольших ребристых батарей. Жидкий фреон подают в батарею сверху, а снизу непосредст-венно в компрессор отводят пар.
Терморегулирующий вентиль подает фреон в батареи в количестве, успевающем испариться. При выходе из охлаждающих батарей автоматически устанавливается небольшой перегрев пара. В случае излишней подачи жидкости перегрева пара нет. Тогда автоматически уменьшается подача, и в испарителе снова образуется перегретый пар.
Рис.
184. Схема холодильной машины ФАК-0,7 с
испарителем для охлаждения прилавка:
1
— электродвигатель; 2
— компрессор; 3
—
конденсатор; 4
— теплообменник;
5
— терморегулирующий вентиль; 6
— испаритель
При наличии перегрева интенсивность теплопередачи батарей сни-жается, так как уменьшается коэффициент теплоотдачи со стороны хла-дагента и температурный напор. Более интенсивно батареи работают при омывании всей внутренней поверхности жидкостью. Но это сопря-жено с влажным ходом компрессора, что неэкономично по другим при-чинам и опасно.
У современных фреоновых машин в большинстве случаев рабочий цикл идет с применением регенеративного теплообменника (см. рис. 18), что способствует значительному повышению их экономичности. Наиболее эффективно применение регенеративного теплообменника в машинах, работающих на фреоне-12. В машинах на аммиаке регенера-тивный теплообменник, как было отмечено, выгоды не приносит.
Аммиачные установки непосредственного охлаждения имеют обыч-но большую холодопроизводительность и разветвленную систему охла-ждающих батарей. Прямоточная система в этих установках непримени-ма из-за увеличения опасности влажного хода компрессора (при боль-шой емкости батарей и переменных тепловых нагрузках) и повышен-ного расхода труб (вследствие снижения интенсивности теплопередачи в батареях при работе с перегревом пара).
Непосредственное охлаждение холодильным агентом 311
В аммиачных установках большое распространение получила безнасосная система охлаждения с отделителем жидкости (рис. 185), питаемая от регулирующего вентиля под напором из конденсатора. При наличии отделителя жидкости можно улучшить питание батарей жидкостью, а вместе с тем избежать всасывания компрессором влажного или чрезмерно перегретого пара. Количество холодильного
Рис.
185. Схема безнасосной системы
непосредственного охлаждения с
отделителем жидкости:
1—
электродвигатель; 2
— компрессор; 3
— маслоотделитель; 4
— конденсатор;
5
— регулирующий вентиль; 6
— отделитель жидкости; 7 — батарея
непосредст-венного испарения; 8
— холодильная камера; 9
— грязеуловитель; 10
— вентиль для выпуска воздуха; 11
— вентиль для заполнения системы
аммиаком; 12
— манометр; 13
— запорный вентиль; 14
— предохранительный клапан
агента, подаваемого в отделитель жидкости, должно соответствовать
тепловой нагрузке охлаждающих батарей. С изменением теплоприто-ков в камеру возникает необходимость соответственно увеличивать или уменьшать степень открывания регулирующего вентиля. Нельзя допус-кать переполнение отделителя жидкости, так как жидкость может проникнуть во всасывающий трубопровод, вызвать влажный ход комп-рессора и привести к гидравлическому удару.
В случае работы компрессора на одну камеру ручное регулирование подачи жидкости в испарительную систему через жидкостной отдели-тель не вызывает особых затруднений.
Регулирование становится сложным при наличии нескольких охлаж-даемых помещений с переменными нагрузками, особенно, если они расположены на разных этажах (рис. 186). В этом случае отделитель жидкости располагают выше самой верхней батареи па 3—4 м. Для каждой батареи образуется свой контур циркуляции парожидкостной смеси. Батареи нижнего этажа находятся под большим напором, в них может поступить большее количество жидкости. Для равномерной подачи жидкости по этажам применяют регулировочные вентили, устанавливаемые на жидкостном распределительном коллекторе;
312 Системы машинного охлаждения
вентиль верхнего этажа открывают полностью, остальные — частично.
Перед каждой камерой в пределах одного и того же этажа устанавли-вают дополнительные вентили для регулирования подачи жидкости в батареи и отсоса пара. Степень открытия вентилей нередко приходится изменять вследствие переменной тепловой нагрузки охлаждаемых объектов. Установить, насколько должны быть открыты вентили, можно было бы по перегреву пара при выходе из батарей. Но при ручном регулировании эта задача является трудной ввиду большого
Рис.
186. Схема безнасосной подачи жидкости
через отделитель в батареи,
расположенные в разных этажах:
1—регулирующий
вентиль; 2—отделитель
жидкости; 3—рас-
пределительный
коллектор; 4
—
батарея
количества охлаждаемых камер, их отдаленности от машинного отделе-ния и переменных тепловых нагрузок. Нормальное заполнение батарей, как правило, не достигается. Одни из них получают излишне большое количество жидкости, а другие — недостаточное.
Заполнение охлаждающих батарей зависит от тепловой нагрузки. При небольшой нагрузке образующийся пар проходит в батареях через жид-кость непрерывной цепочкой в виде мелких пузырьков и батареи почти полностью заполнены жидкостью. Если тепловая нагрузка на батареи возрастает (например, в морозилке под влиянием внесенных теплых грузов), то парообразование в батарее усиливается и мелкие пузырьки пара сливаются в крупные, заполняющие все сечение трубы. Эти пузы-рьки перемещаются в направлении к отделителю жидкости, увлекая с собой образующийся излишек жидкости из батареи. Заполнение бата-реи уменьшается.
Если из батареи вытесняется много парожидкостной эмульсии, то может произойти переполнение отделителя; тогда парожидкостная
Непосредственное охлаждение холодильным агентом 313
смесь устремится во всасывающий трубопровод, вызывая влажный ход и гидравлические удары в компрессоре. Прекращение подачи первичной жидкости в отделитель (через регулирующий вентиль на основном жидкостном трубопроводе), а также применение регуляторов уровня на отделителе не предохраняют систему от переполнения вторичной жидкостью, выбрасываемой в отделитель из батарей в случае резко меняющейся тепловой нагрузки (или резкого понижения давления в испарительной системе при включении в работу дополнительных компрессоров).
Рис.
187. Схема оттаивания инея с наружной
поверхности батарей с применением
дренажного ресивера:
1
— компрессор; 2—
маслоотделитель; 3—конденсатор;
4
— линей-
ный
ресивер; 5—регулирующий
вентиль; 6—отделитель
жидкости;
7
— батарея; 8
—
дренажный ресивер; 9—вентиль
для заполнения
системы
аммиаком
Для уменьшения опасности гидравлических ударов применяют пере-ливные трубопроводы, по которым избыточная жидкость из отделителя отводится в дренажные ресиверы.
Особые меры предосторожности необходимо соблюдать при оттаива-нии инея с поверхности охлаждающих батарей. Перед оттаиванием жидкость из обогреваемых батарей сливают в дренажный ресивер, батареи отключают от остальной части испарительной системы (рис. 187). Затем направляют в батареи пар высокого давления, отбираемый после маслоотделителя. Пар конденсируется при р = 0,4-0,6 (~4-6 ), выделяя тепло, за счет которого иней тает на поверхнос-ти батарей. Жидкий хладагент, образующийся в батарее, и разжижен-ное масло отводят в дренажный ресивер. Емкость ресивера должна
314 Системы машинного охлаждения
быть не меньше емкости самой большой батареи или группы одновременно обогреваемых батарей. В некоторых случаях отсутствуют дренажные ресиверы; тогда жидкость перепускают в другие батареи.
В системах непосредственного охлаждения с отделителем жидкости необходимо учитывать вредное влияние гидростатического давления столба жидкости на теплопередачу в батареях. Чем больше высота столба, под действием которого питаются батареи, тем выше темпе-ратура кипения в нижних слоях жидкости. Влияние столба жидкости более значительно при низких температурах кипения (табл. 25).
Регулировочные вентили для равномерного распределения жидкости по этажам позволяют уменьшить вредное влияние гидростатического давления благодаря частичному дросселированию жидкости. Гидроста-тическое давление жидкости в самих батареях должно быть невелико.
Сложность регулирования равномерной подачи жидкого аммиака в батареи, опасность переполнения системы и возникновения гидравли-ческих ударов в компрессорах, отрицательное влияние гидростатичес-кого давления столба жидкости на работу батарей (особенно при низ-ких температурах кипения) — существенные недостатки безнасосных систем непосредственного охлаждения с отделителем жидкости. Кроме того, эти системы обладают большой аммиакоемкостью, особенно при использовании гладкотрубных батарей, что приводит к повышенному расходу аммиака, увеличивает опасность системы в эксплуатации и затрудняет автоматическое регулирование режима работы.
Насосные аммиачные системы. В насосных системах, получающих широкое применение в крупных и средних холодильниках, для подачи жидкости в батареи используют аммиачные насосы (рис. 188). Насос питается через циркуляционный ресивер или отделитель жидкости. Последний располагают в машинном отделении на высоте 1—1,5 м
Непосредственное охлаждение холодильным агентом 315
выше, чем уровень расположения насоса. Подпор жидкости на всасывающей стороне обеспечивает надежную работу насоса. Перед аммиачным насосом устанавливают пароотделитель — сосуд, соединенный с паровым пространством отделителя жидкости. Через него отводят пар, образующийся в питательном трубопроводе.
Циркуляция жидкости в батареях насосных систем совершается более интенсивно, чем в безнасосных системах, так как производительность
Рис.
188. Схема подачи насосом жидкого аммиака
в батареи непосредственного
охлаждения:
1
— отделитель жидкости; 2—
насос для аммиака; 3—жидкостной
распределительный коллектор; 4
— батарея непосредственного охлаждения;
5
— пароотводчик; 6—поплавковый
регулирующий вентиль; 7
— дистанционный указатель уровня; 8
— коллектор для отвода парожидкостной
смеси из батарей к отделителю; 9
— всасывающий трубопровод к компрессору;
10—трубопровод
подачи жидкости к отделителю от
регулирующей станции
насоса приблизительно в 3—5 раз превышает количество испаряющей-ся жидкости. Интенсивная циркуляция жидкости улучшает теплопере-дачу в батареях, уменьшает загрязненность внутренней поверхности маслом.
Влияние гидростатического давления столба жидкости на температуру кипения хладагента в батареях насосных систем зависит только от кон-струкции охлаждающих батарей.
Расположение отделителя жидкости в машинном отделении и непос-редственной близости от компрессоров позволяет упростить обслужи-вание установки, уменьшить длину магистральных трубопроводов.
Насосная система распределения жидкого аммиака в батареи в сравне-нии с безнасосной более удобна. Однако при отсутствии автоматичес-ких регулирующих устройств ей также свойственны существенные недостатки. Неавтоматизированная насосная система не гарантирует безопасность работы холодильной установки; возможность гидравли-ческих ударов уменьшается, но полностью не устраняется.
316 Системы машинного охлаждения
Сохраняется, до некоторой степени, сложность распределения аммиака в батареи.
Основным условием дальнейшего улучшения систем непосредствен-ного охлаждения является автоматизация их работы и применение охлаждающих батарей, свободных от влияния гидростатического давления.
Узлы холодильных систем, относящихся к машинному отделению (главным образом узлы присоединения компрессоров, конденсаторов и регулирующих станций к холодильной системе), составляются в зави-симости от числа температур кипения холодильного агента, типа комп-рессоров (одно- или двухступенчатых) и числа единиц установленного оборудования.