Шаршунов_Кирик_Техоборудование мясокомбинатов. 1 Шаршунов В. А
 Скачать 17.49 Mb.
|
|
Аммиак — холодильный агент неорганического происхождения, газ бесцветный с резким запахом, температура кипения при атмосферном давлении равна –33,4 0 С, хорошо растворяется в воде и очень плохо — в масле. Недостатками его являются ядовитость, горючесть и взрывоопасность. Допустимая концентрация в воздухе - 0,02 мг/л. Пребывание человека в течение 60 мин в помещении с концентрацией аммиака 0,5 – 1 % приводит к смертельному исходу. При концентрации аммиака в воздухе в пределах 16,0…25 % (по объему) возможен взрыв. Фреоны (хладоны) – группа холодильных агентов,хлорфторзамещенные углеводороды, вещества, являющиеся наиболее востребованными в холодильной технике. Свойства фреонов зависят от соотношения в них атомов фтора, хлора и водорода. Каждый фреон имеет номер, соответствующий его химической формуле. Номер расшифровывается следующим образом. Первая цифра в двухзначном номере или первые две цифры в трехзначном номере обозначают насыщенный углеводород С n H 2n+2 , на базе которого получен хладон. Цифры в номере обозначают следующее: 1 – СН 4 (метан); 2 – С 2 Н 6 (этан); 3 – С 3 Н 8 (пропан); 4 – С 4 Н 10 (бутан); при этом справа указывается число атомов фтора в хладоне: СFC 13 – R11, CF 2 Cl 2 – R12, C 3 F 4 Cl 4 – R214, CCl 4 – R10. При наличии в хладоне незамещенных атомов водорода их добавляют к числу десятков номера: СHFCl 2 – R21, CHF 2 Cl –R22. При наличии в хладоне атомов брома после основного номера пишут букву В, а за ней число атомов брома:CF 2 Br 2 – R12B2. В качестве рабочих тел могут использоваться азеотропные смеси, составляемые из двух холодильных агентов. Например, азеотропную смесь, состоящую из 48,8 % R22 по массе и 51,2 R115 (C 2 F 5 Cl), называют хладоном R502, его температура кипения при давлении 0,1 МПа составляет – 45,6 0 С. В обозначениях смесей холодильных агентов указывают названия составляющих и их массовые доли. Хладон 502 можно обозначить как R22/ R115 (48,8/51,2). Цифрами, начиная с 500, обозначают азеотропные смеси, процентный состав которых в процессе кипения и конденсации практически не изменяется. Холодильным агентам неорганического происхождения (аммиак) присваивают номера, равные их молекулярной массе, увеличенной на 700, т.е. R717 (аммиак). Аммиак (R717), хладоны (фреоны) R12 и R22 используют в компрессионных холодильных машинах для получения температур кипения – 30…40 0 С без вакуума в системе охлаждения. Фреон R12 применяют в одноступенчатых холодильных машинах с температурой конденсации не более 75 0 С и температуре кипения – 30 0 С, в бытовых холодильниках, кондиционерах и водоохлаждающих холодильных машинах. Фреон R22 используют в машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами одно- и двухступенчатого сжатия, а также в бытовых холодильных машинах при температуре кипения от 10 0 С до - 70 0 С и температуре конденсации не выше 50 0 С. 528 Холодильный агент R502 применяют в низкотемпературных одноступенчатых холодильных машинах при температуре конденсации до 50 0 С и температуре кипения - 45 0 С. Однако хладоны R12, R22 и др. активно разрушают защитный озоновый слой Земли, поэтому Международной конвенцией в Вене в 1985 г. было принято решение о прекращении к 2000 г. производства и использования озоноопасных хладонов. Разрешены в качестве переходных и замене запрещенных до 2040 г. хладагенты R22, R123, R124, R141 и R142 Взамен озоноопасных хладонов выпускаются гидрофторуглероды (ГФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), которые, благодаря содержанию в них водорода, разлагаются гораздо быстрее, чем хлорфторуглероды, в нижних слоях атмосферы, не достигая озонового слоя. Однако необходимо отметить, что новые озонобезопасные хладоны имеют в целом более низкие удельные показатели по сравнению с традиционными R12 и R22: снижается удельная холодопроизводительность установки, уменьшается холодильный коэффициент, увеличивается соотношение давлений конденсации и кипения (в пределах 8…12 %). Кроме холодильных агентов, в некоторых холодильных установках используются хладоносители — жидкости, с помощью которых тепло отводится от охлаждаемых объектов и передается холодильному агенту. Они используются в тех случаях, где нельзя или нецелесообразно использовать непосредственное охлаждение холодильным агентом и на базовых установках с большим количеством удаленных потребителей холода. Так, например, хладоносители могут использоваться в супермаркетах с аммиачной установкой центрального холодоснабжения камер, шкафов, витрин и пр., установленных в подвальных помещениях и по всему магазину. Использование хладоносителей в этом случае позволяет локализовать хладагент в пределах машинного отделения, уменьшить его количество в системе и упрощает регулирование температур в охлаждаемых аппаратах. Физико-химические и термофизические свойства хладоносителей должны отвечать ряду требований: физико-химические – внешний вид, точка кипения, плотность; термофизические – минимально допустимая рабочая температура, плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность, кинематическая вязкость, динамическая вязкость. Хладоносители, используемые в холодильных машинах, должны соответствовать следующим показателям: не вызывать коррозии металлов, в соприкосновении с которыми находятся (медь, алюминий, латунь, чугун, сталь); быть экологически безопасными по воздействию на материалы и окружающую среду и иметь гигиеническое заключение, подтверждающее возможность использования; не оказывать воздействия на большинство герметизирующих и уплотнительных материалов, используемых в охлаждаемом оборудовании: пенька, бутилкаучук, полиэтилен, этиленпропиленовый каучук, эпоксидные смолы, полиамиды и т.д.; пригодны для постоянного использования в системах, работающих в температурных режимах от минус 50 до плюс 40 С; в системах из нержавеющей стали длительность воздействия может быть большей; при соприкосновении не наносить ущерба человеку в пределах существующих норм безопасности. В качестве самого дешевого и доступного хладоносителя (он же промежуточный теплоноситель) применяется вода. Для получения температур ниже 0 С в качестве промежуточного теплоносителя применяют водные растворы солей хлористого натрия (NaCl) и хлористого кальция (CaCl 2 ). Такие растворы называются рассолами. Их температура затвердевания должна быть на 8 С ниже температуры кипения хладона. 529 В качестве теплоносителя применяется также фреон 30 (CH 2 Cl 2 ), свойства которого близки ко всем фреонам. Высококачественным промежуточным хладоносителем на ацетатной основе является Нордвей (ХН60, ХН40, ХН20, ХН10) – прозрачная, бесцветная или со светло- желтым оттенком жидкость. 18.3 Особенности конструкции холодильной машины Холодильной машиной называется совокупность устройств и аппаратов, необходимых для отвода тепла при низкой температуре и передачи его окружающей среде. При этом тепло может передаваться как в холодную среду, так и в более теплую и, что очень важно, процесс охлаждения носит непрерывный характер, температура в охлаждаемом объеме (камере) поддерживается на постоянном уровне. В основе работы холодильной машины лежат затраты механической или тепловой энергии и в зависимости от вида затрачиваемой энергии холодильные машины подразделяются на две группы: компрессионные (паровые и воздушные), работающие с затратой механической энергии; абсорбционные и пароэжекторные, работающие с затратой тепла. В торговом холодильном оборудовании используются в основном паровые компрессионные холодильные машины, основными узлами которой являются: испаритель, помещенный в охлаждаемую камеру, компрессор, конденсатор и вспомогательные аппараты. Работа машины осуществляется в автоматическом режиме, которых обеспечивается с помощью терморегулирующего вентиля и регулятора давления. Все основные узлы машины соединены между собой трубопроводами, внутри которых циркулирует рабочее вещество — хладон. Машина приводится в действие с помощью электродвигателя. Главной частью паровой компрессионной холодильной машины является компрессор –машина для сжатия газов под давлением. В холодильных машинах применяются следующие компрессоры: тип: герметичные, сальниковые и полугерметичные (бессальниковые); конструкция: поршневые, ротационные, спиральные; способ охлаждения: воздушный, водяной; температурный диапазон: высоко-, средне, низкотемпературные; род электрического тока: однофазные, трехфазные. Компрессор является основным потребителем электроэнергии, расходуемой на осуществление холодильного цикла. Он должен быть простым в обслуживании, надежным в эксплуатации и экономичным. Основными теплообменными аппаратами холодильных машин являются конденсаторы и испарители. Испаритель - охлаждающая батарея, теплообменный аппарат, в котором происходит кипение хладагента при низкой температуре за счет теплоты, поглощаемой из окружающей среды. Различают испарители для охлаждения воздуха и испарители для охлаждения жидкостей, в основном промежуточных теплоносителей в виде растворов солей. Испарители для непосредственного охлаждения воздуха в холодильном оборудовании изготавливают в виде ребристых, трубчатых или трубчато-ребристых змеевиковых батарей (рис.18.1). 530 Жидкий фреон Газообразный фреон Рис. 18.1. Внешний вид испарителя (змеевиковая ребристотрубная батарея) Испарители для охлаждения жидкостей представляют собой теплообменные аппараты, выполненные из двух спиральных змеевиков, плотно ввернутых один в другой: по одному змеевику проходит охлаждаемая жидкость, по другому – холодильный агент. Такая конструкция используется в холодильных машинах торговых автоматов для охлаждения газированной воды, соков и пр. Конденсатор — теплообменный аппарат, в котором пары холодильного агента, поступающие из компрессора, конденсируются, отдавая теплоту парообразования окружающей среде – воздуху или воде. В зависимости от среды теплоотдачи различают конденсаторы с воздушным охлаждением и конденсаторы с водяным охлаждением. В холодильных машинах торгового оборудования широко применяются конденсаторы с воздушным охлаждением. Вспомогательное оборудование холодильных машин Компрессор, конденсатор и испаритель — основные узлы паровых компрессионных холодильных машин. Однако для повышения холодопроизводительности машин, надежности ее работы и безопасной эксплуатации применяются вспомогательные аппараты, к которым относятся: маслоотделители, фильтры, осушители, теплообменники, ресиверы и др. Маслоотделители устанавливают на нагнетательной линии перед конденсатором для отделения масла, уносимого из компрессора вместе с парами холодильного агента. Они применяются только в средних и крупных холодильных машинах. Фильтры предназначены для отделения окалины, ржавчины и других механических примесей, уносимых парообразным и жидким холодильным агентом. Они устанавливаются перед компрессором или перед регулирующим вентилем. Осушители устанавливаются за конденсатором и предназначены для отделения воды от холодильного агента. Теплообменники служат для дополнительного охлаждения (переохлаждения) жидкого холодильного агента и для перегрева его паров, что повышает холодопроизводительность машины. Они представляют собой стальной цилиндрический кожух с установленным внутри медным трубчатым змеевиком. По змеевику жидкий холодильный агент направляется из конденсатора к регулирующему вентилю, а противотоком по кожуху пар холодильного агента следует из испарителя в компрессор. Ресиверы служат для сбора конденсирующегося холодильного агента и выполняют функции резервной емкости при ремонте машины. Устанавливаются они за конденсатором и представляют собой вертикальные или горизонтальные емкости. На выходе из ресивера имеется запорный вентиль. Приборы автоматики холодильных машин служат для стабилизации температурного режима в условиях изменений окружающей среды с притоком теплого воздуха через открывающиеся двери и др. В зависимости от выполняемых функций приборы автоматики подразделяют на пять групп: приборы автоматического регулирования, автоматического управления, автоматической защиты, контроля и 531 сигнализации. Наибольшее значение в торговом холодильном оборудовании имеют следующие приборы автоматики: терморегулирующие вентили, реле давления. Терморегулирующие вентили регулируют поступление жидкого холодильного агента в испаритель в таких объемах, чтобы температура его кипения соответствовала расчетной (на 10 С ниже температуры в охлаждаемом помещении). Увеличение или уменьшение количества холодильного агента в испарителе ведет к гидравлическому удару и выходу из строя компрессора либо к уменьшению холодопроизводительности машины. Реле давления – прибор, преобразующий изменение давления в испарителе или конденсаторе в замыкание и размыкание контактов на магнитном пускателе электродвигателя компрессора. Паровая компрессионная холодильная машина (рис.18.2), реализующая холодильный цикл в замкнутой системе, заполненной хладагентом, циркулируя, отнимает теплоту от охлаждаемой среды и, совершив круговой процесс, возвращается в первоначальное состояние. тепло, передаваемое внешней среде тепло от продукта работа холодильная машина Рис. 18.2. Принципиальная схема работы холодильной машины Работа холодильной установки, имеющей компрессорную установку, осуществляется таким образом (рис. 18.3). В испарителе 3 кипит хладагент, в результате чего образуется пар. Компрессор 2 отсасывает пары хладагента из испарителя 3. В компрессоре пары хладагента сжимаются (при этом он перегревается) и нагнетаются в конденсатор 1. В конденсаторе перегретые пары хладагента охлаждаются воздухом (или водой) и конденсируются, т.е. переходят в жидкое состояние. Сжиженный хладагент поступает к терморегулирующему вентилю – устройству, регулирующему количество хладагента, подаваемого в испаритель, и при этом в терморегулирующем вентиле давление хладагента снижается с давления конденсации до давления испарения. Затем жидкий хладагент в испарителе вновь закипает, пары отсасываются компрессором и цикл повторяется в замкнутой герметичной системе с циркуляцией хладагента. Работа хладагента не меняет его количество, а только физическое состояние: пар – жидкость – пар. Тем не менее, частичная потеря хладагента все-таки возможна из-за неплотностей в соединениях трубопровода. 532 Теплота Воздух 5 4 3 2 1 Рис. 18.3. Схема устройства компрессионной холодильной машины: 1 – конденсатор; 2 – компрессор; 3 – испаритель; 4 - охлаждающая камера; 5 - регулирующий вентиль Надежность поддержания требуемой температуры хранения и функционирования системы во многом определяется качеством холодильного оборудования и уходом за ним в процессе эксплуатации. Оборудование должно выполняться в виде единого блока полной заводской готовности либо сборным из отдельных элементов, обеспечивающих возможность сборки и разборки оборудования и его холодильной машины на месте монтажа: агрегатов, компрессоров, конденсаторов, вентиляторов и пр. В процессе эксплуатации трущиеся детали компрессоров смазываются специальными минеральными и синтетическими маслами нефтяного происхождения или их смесями. Масло не должно содержать воду, механические примеси, водорастворимые кислоты и щелочи. В соответствии с требованиями стандартов современные холодильные устройства и аппараты должны работать экономично, бесшумно, без выбросов загрязняющих веществ и с очень низким тепловым излучением. Конструктивное объединение всех или некоторых частей холодильной установки в единый узел называется агрегатом.Такое объединение выполняется на одном основании (раме, плите). Этим обеспечивается компактность машины, удобство ее обслуживания, упрощение монтажных и ремонтных работ и в целом повышается надежность установки. В зависимости от комплектации различают следующие типы агрегатов: компрессорные, включающие компрессор и электродвигатель; компрессорно-конденсаторные, в состав которых входит компрессор, конденсатор, ресивер, вспомогательные аппараты, приборы автоматики и двигатель; аппаратные, подразделяющиеся на испарительно-регулирующие и испарительно-конденсаторные; комплексные агрегаты, имеющие в составе все элементы холодильной машины, приборы автоматики и электродвигатель. Различают холодильные агрегаты с открытыми компрессорами и с герметичными (рис.18.4). В последних моделях торгового холодильного оборудования 533 применяются герметичные компрессорно-конденсаторные и комплексные холодильные агрегаты, которые наиболее полно отвечают современным требованиям. а б в г Рис. 18.4. Холодильные агрегаты: а – агрегат холодильный герметичный поршневой; б – агрегат холодильный открытый поршневой; в, г – агрегат холодильный компрессорно-коденсаторный По виду применяемого хладагента различают холодильные агрегаты аммиачные и хладоновые. Экономичными и надежными устройствами, способными работать при колебании напряжения в сети –10…+15%, являются герметические холодильные агрегаты ВС (среднетемпературные), ВН (низкотемпературные), ВС э (среднетемпературные экранированные) и ВН э (низкотемпературные экранированные). Эти агрегаты работают в автоматическом режиме, с низким шумовым эффектом (60 ДБа). В связи с небольшими габаритами широко применяются в сборно-разборных холодильных камерах, витринах, шкафах, прилавках и пр. Все низкотемпературные агрегаты имеют в своем составе определитель жидкости. Для низкотемпературных и среднетемпературных агрегатов на 1600 Вт и более рекомендуется использовать воздухоохладители. Наиболее удобным и простым в эксплуатации является используемое в настоящее время для оснащения торговых холодильных емкостей полностью агрегатированное (комплексные агрегаты) холодильное оборудование типа моноблока и сплит-системы. В основном их используют для установки в холодильных камерах. 534 Современные конструкции холодильных агрегатов, моноблоков и сплит-систем должны соответствовать следующим требованиям: полная заводская готовность и простота монтажа; высокая надежность и минимальная необходимость технического обслуживания; использование в них современных образцов компрессоров и комплектующих; полностью автоматический режим работы; многоступенчатая система автоматической защиты; высокая адаптация к местным климатическим условиям эксплуатации; использование в агрегатах хладагентов, отвечающих современным требованиям экологической безопасности; наличие сертификатов соответствия международным и принятым в РБ стандартам. |