Холодильное и вентиляц оборудование Белов ЕЛ

71

Расположение отделителя жидкости в машинном отделении в непосредственной близости от компрессоров позволяет упростить обслуживание установки, уменьшить длину магистральных трубопроводов.

Насосная система распределения жидкого аммиака в батареи в сравнении с безнасосной более удобна. Однако при отсутствии автоматических регулирующих устройств ей также свойственны существенные недостатки. Неавтоматизированная насосная система не гарантирует безопасности работы холодильной установки; возможность гидравлических ударов уменьшается, но полностью не устраняется. Сохраняется (до некоторой степени) сложность распределения аммиака в батареи.

Основное условие дальнейшего улучшения систем непосредственного охлаждения — автоматизация их работы и применение охлаждающих батарей, свободных от влияния гидростатического давления.

8.2. Системы с хладоносителем.

Всистемах с использованием промежуточного хладоносителя в батареях холодильных камер циркулирует не хладагент, а какой-либо промежуточный хладоноситель, например рассол (главным образом водный раствор поваренной соли или хлорида кальция, вода, некоторые водные растворы органических соединений и др.). Хладоносители предварительно охлаждаются в испарителе холодильной машины.

Хладоноситель между испарителем и батареями циркулирует под действием циркуляционного насоса, устанавливаемого в машинном отделении (около испарителя).

Взависимости от типа используемого испарителя различают:

закрытые системы, где используют закрытые кожухотрубные испарители (рис. 8.3, а);

открытые системы, в которых хладоноситель контактирует с окружающим воздухом (рис. 8.3, б).

В самой верхней части закрытой системы (см. рис. 8.3, а), заполненной хладоносителем, расположен расширительный сосуд (открытый бак), представ-

72

ляют теплым хладоносителем, подогреваемым в бойлерах до температуры 30...40 °С. В батареях иногда скапливается воздух, который нарушает циркуляцию хладоносителя. В верхней части каждой батареи устанавливают воздушный кран для удаления воздуха. Для отключения отдельных батарей перед каждой из них монтируют задвижки для хладоносителя.

В многоэтажных холодильниках более распространена трехтрубная система охлаждения с испарителем закрытого типа (см. рис. 8.3, а).

Особенность трехтрубной системы — наличие трех трубопроводов: подающего I, обратного II и компенсационного III. Благодаря компенсационному трубопроводу суммарная длина трубопроводов для каждого потребителя холода (батареи) и их гидравлические сопротивления оказываются одинаковыми. Таким образом, обеспечивается равномерное распределение хладоносителя по приборам охлаждения.

Трехтрубная система, вследствие наличия компенсационного трубопровода, уравновешивающего столб жидкости в подающем трубопроводе, снижает расход энергии на привод насоса.

Вид используемого хладоносителя влияет на выбор типа испарителя. Если хладоносителем является вода (системы кондиционирования воздуха и др.), то обычно используют кожухотрубный испаритель с внутри-трубным кипением хладагента. Это позволяет избежать возможности замерзания воды внутри труб, что может иметь место в кожухотрубных испарителях затопленного типа.

Концентрацию рассола выбирают такой, чтобы температура его замерзания была на 8—10 °С ниже температуры кипения хладагента.

Преимущества систем с закрытыми испарителями следующие: хорошее удаление воздуха из хладоносителя благодаря наличию расширительного сосуда; значительно меньшая коррозия металла, чем в открытых системах; пониженный расход электроэнергии на перекачивание хладоносителя из испарителя в батареи (насос преодолевает только сопротивление в магистральных трубопроводах и батареях). Недостаток системы с закрытыми испарителями — возможность замерзания хладоносителя в их трубах. Этого недостатка можно избежать путем применения хладоносителя соответствующего состава.

Систему охлаждения с хладоносителем, в которой используют открытые испарители (вертикальнотрубные или погружные) или открытые камерные охлаждающие приборы (воздухоохладители мокрого типа), называют открытой (рис. 8.3, б). В такой системе насос 1 всасывает холодный хладоноситель из бака испарителя 2 и подает его по нагнетательному трубопроводу в охлаждающие батареи 3. Чтобы принять хладоноситель из батарей и трубопроводов при остановке насоса, применяют дополнительные емкости или увеличивают вместимость бака испарителя (наращивают борта).

В открытых системах концентрация рассола постепенно снижается вследствие поглощения влаги из воздуха. Для поддержания постоянной концентрации необходимо добавлять соль. Рассол для заполнения рассольной системы на крупных холодильниках приготовляют в специальных баках, соединяемых служебным насосом с испарителями. Для уменьшения коррозии металла в рассол добавляют 1...2 % каустической соды или известковое молоко, что создает слабощелочную среду. Рассол, закачиваемый в систему, фильтруют.

73

Компенсацию «пиковых» тепловых нагрузок без завышения холодопроизводительности установленного оборудования осуществляют с помощью специальных аккумуляторов холода. Если в качестве хладоносителя используется вода, то аккумуляцию холода производят путем ее частичного намораживания в период малой тепловой нагрузки или используя специальные льдогенераторы.

Для снижения коррозионной активности и увеличения срока службы рассольных систем применяют специальные добавки — ингибиторы.

Системы охлаждения с хладоносителем менее распространены, чем системы непосредственного охлаждения. К преимуществам системы с хладоносителем относятся возможность поддержания более равномерной температуры в охлаждаемых помещениях в случае перерывов в работе вследствие аккумуляции холода хладоносителем; более простое регулирование температур в камерах; исключено проникновение хладагента в охлаждаемые помещения.

Вместе с тем система охлаждения с хладоносителем имеет существенные недостатки. Во время работы холодильной машины температуpa хладоносителя бывает на 8...10 °С ниже температуры воздуха камеры, а температура кипения хладагента на 5...6 °С ниже температуры хладоносителя. Следовательно, в системах охлаждения с хладоносителем приходится работать при более низких температурах кипения, чем при непосредственном охлаждении. Холодопроизводительность машины от этого уменьшается, а удельный расход электроэнергии, наоборот, возрастает (приблизительно на 20...25 %, не считая расхода электроэнергии на циркуляцию хладоносителя). Система охлаждения с хладоносителем более металлоемка, так как для нее требуется дополнительное оборудование (испарители, насосы, баки дополнительной емкости, электродвигатели, дополнительные трубопроводы). Для размещения этого оборудования необходима большая площадь. Охлаждение с использованием хладоносителя обходится дороже, чем непосредственное.

Области применения систем непосредственного охлаждения значительно расширились в связи с использованием пониженных температур в технологических процессах и созданием новых безопасных схем с автоматическим регулированием температурного режима в камерах.

Во вновь строящихся холодильниках средней и большой емкости системы охлаждения с хладоносителем почти не применяют как менее экономичные и менее долговечные, чем системы непосредственного охлаждения. На действующих холодильниках той же вместимости рассольные системы встречаются редко. При износе вследствие коррозии их часто заменяют системами непосредственного охлаждения.

На холодильниках небольшой вместимости (до 100 т) системы охлаждения с хладоносителем широко распространены вследствие простоты обслуживания; однако и здесь эти системы постепенно вытесняются системами непосредственного охлаждения.

Кроме холодильников небольшой вместимости системы охлаждения с хладоносителем применяют:

74

на холодильниках, где система непосредственного охлаждения не может быть использована по условиям безопасности (например, при размещении холодильников в черте города, вблизи жилых кварталов);

вустановках кондиционирования воздуха, где применение систем непосредственного охлаждения ограничено, а с токсичными хладагентами вообще недопустимо;

вустановках для охлаждения помещений с большим влаговыделени-ем, когда желательно соприкосновение рассола с воздухом в целях его осуществления;

на судовых холодильных установках (при использовании непосредственного охлаждения на судах возможны нарушения герметичности системы и утечка хладагента вследствие деформаций и вибраций корпуса судна);

внекоторых установках пищевых производств — для охлаждения холодильных камер с положительными температурами и технологического оборудования (эскимогенераторов, льдогенераторов, молокоохлади-телейидр.);

вустановках для замораживания грунтов и других установках специального назначения.

На предприятиях торговли и общественного питания системы охлаждения

схладоносителем применяют все реже.

Контрольные вопросы и задания:

1. В каких случаях применяют безнасосные системы охлаждения? 2. В чем сущность насосной системы охлаждения? 3. Какова область применения систем охлаждения с хладоносителем?

9.ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

9.1.Типы холодильников

9.2.Устройство холодильников

Холодильной установкой называют совокупность холодильной машины с охлаждаемым объектом (например, с холодильной камерой или холодильным технологическим аппаратом). По типу холодильной машины холодильные установки делятся на паровые компрессионные, паровые абсорбционные, пароэжекторные, воздушные, термоэлектрические и др.

Основное условие сохранения высокого качества продуктов — непрерывное воздействие на них низких температур на протяжении всего времени с момента производства до момента передачи их потребителю.

Совокупность холодильных установок, обеспечивающих холодильную обработку и хранение пищевых продуктов, транспортирование их и хранение в торговой сети и в быту называют холодильной цепью. Начальным звеном холодильной цепи обычно служит холодильник — самостоятельное промышленное предприятие или цех предприятия пищевой промышленности, предназначенные для охлаждения, замораживания и хранения продуктов при низких температурах. Заключительное звено холодильной цепи — это бытовой холодильник.

В целях сохранения высокого качества продуктов при транспортировании на малые и большие расстояния применяют холодильный транспорт.

75

9.1. Типы холодильников

Для технологических процессов предприятий пищевой промышленности, длительного хранения продуктов в промышленных центрах, транспортирования продуктов и других целей создана широкая сеть холодильников — производственных, распределительных, транспортных и т. п.

Производственные холодильники используют в технологических процессах пищевой промышленности. Их функция — охлаждение, замораживание и кратковременное хранения сырья и готовой продукции. Многие производственные холодильники оснащены мощными холодильными машинами, но имеют небольшую вместимость камер хранения. Продукция этих комбинатов в основном транспортируется в районы потребления. Наиболее распространены производственные холодильники вместимостью камер 500...5000 т и производительностью морозильных аппаратов 20...100 т в сутки. Холодильные установки производственных холодильников имеют большую мощность, так как они обеспечивают холодом не только камеры охлаждения, замораживания и хранения, но и другие производственные процессы.

Заготовительные холодильники сооружают в районах заготовок продуктов (молока, яиц, фруктов) для первоначальной холодильной обработки и краткосрочного хранения их до отправки в районы потребления.

Распределительные холодильники предназначены для хранения сезонных и текущих запасов пищевых продуктов, поступающих из производственных и заготовительных холодильников. Такие холодильники сооружают в промышленных центрах для планомерного снабжения населения продуктами в широком ассортименте в течение всего года. Распределительные холодильники имеют вместимость 500...35 000 т. При холодильниках часто устраивают льдозаводы, фабрики мороженого, цехи для замораживания фруктов и овощей, а также для фасования продуктов. Такие холодильники называют хладокомбинатами.

Для непродолжительного хранения продуктов в процессе реализации применяют торговые холодильники: базовые вместимостью 100. ..300 т (при продовольственных базах) и мелкие (непосредственно на предприятиях общественного питания и в продовольственных магазинах).

Транспортно-экспедиционные холодильники необходимы для связи водного хладотранспорта с железнодорожным и автомобильным. Холодильники этого типа (например, портовые) нередко выполняют функции распределительных, а также производственных холодильников.

Созданию разветвленной сети холодильников разных типов и назначения уделяется в нашей стране большое внимание. Развитое холодильное хозяйство позволяет организовать планомерное снабжение населения разнообразными продуктами высокого качества во всех районах страны независимо от времени года.

9.2. Устройство холодильников

Холодильники — это одноэтажные или многоэтажные здания, представляющие собой железобетонный каркас (включающий междуэтажные перекрытия, покрытие и колонны) и наружные самонесущие стены.

76

Нагрузка от веса продуктов и железобетонных перекрытий многоэтажного холодильника полностью воспринимается колоннами и через фундаменты передается на грунт. В одноэтажном холодильнике основная нагрузка (от продуктов) непосредственно распределяется на грунт, на колонны же приходится сравнительно небольшая нагрузка от верхнего покрытия и от продуктов, охлаждаемых и замораживаемых на подвесных путях.

Стены холодильника, кроме собственного веса, никакой дополнительной нагрузки не воспринимают. Для уменьшения притока влаги из внешней среды внутрь здания все ограждения холодильника имеют непрерывную (по всей поверхности) тепло- и пароизоляцию. При сооружении железобетонного каркаса и ограждений широко используют сборные железобетонные конструкции, унифицированные изделия и местные строительные материалы.

При планировке холодильника важно предусмотреть удобное положение холодильных камер, грузовых лифтов, вестибюлей, коридоров, платформ с целью создания технологического потока и удобства выполнения грузовых работ. В целях уменьшения расхода холода камеры располагают таким образом, чтобы разность температур между ними была возможно меньше. Кроме основных холодильных камер (охлаждения, замораживания и хранения) предусматривают вспомогательные камеры — сортировочную, экспедицию, краткосрочного хранения дефектных грузов и другие в зависимости от типа холодильника. Холодильник планируют в соответствии с сеткой колонн (для многоэтажных холодильников 6 х 6 м, для одноэтажных 6 х 12 м). Вестибюль, лестничные клетки, грузовые лифты объединяют в один неохлаждаемый блок, расположение которого зависит от общей планировки холодильника.

Для выполнения грузовых операций устраивают вдоль холодильника железнодорожную и автомобильную платформы. В последнее время начали применять охлаждаемые платформы, закрытые со всех сторон, с температурой воздуха около 10 °С. Платформы и первый этаж холодильника оборудуют подвесными путями.

Крупные распределительные холодильники вместимостью свыше 10 000 т строят многоэтажными — 5...7 этажей (рис. 9.1). Высота этажей от 3,1 до 4,5 м. Преимущества многоэтажных холодильников: значительно сокращается площадь застройки; уменьшаются наружные теплопритоки (на 30...40 %) вследствие уменьшения площади поверхности здания; снижаются потери продукта изза усушки; устраняется опасность промерзания грунтов (в нижнем этаже размещаются продукты, для хранения которых не требуются отрицательные температуры).

77

Рис. 9.1. Многоэтажный распределительный холодильник вместимостью 5000 т: а — план 1-го эта-

жа (1 — железнодорожная платформа; 2 — автомобильная платформа; 3 — соединительная платформа; 4—камера дефектных грузов (t = -100С); 5—сортировочная камера, t = 00С; 6— вестибюль; 7— морозильная камера (t = -230 С); 8—накопительная камера, t = 0...-18°С; 9 - разгрузочная камера (t = -10°С); 10- камера подготовки рыбы (t = 20С); 11 - морозильная камера для рыбы (t = -23°С); 12 - экспедиция (t = 0...-100С); 13—служебное помещение; 14— весы; 15—лифт; 16— машинный зал; 17—щитовая; 18— комната механики; 19 - мастерская); б - план 2...5-го этажей (1 — камера охлажденных или мороженых грузов (t=0...-180C); 2— вестибюль; 3 — камера домораживания или хранения грузов (t=0...-200С); 4— служебное помещение; 5—лифты); в—поперечный разрез холодильника

78

Рис. 9.2. Типовой одноэтажный распределительный холодильник вместимостью

3000 т: 1 — коридор; 2 — железнодорожная платформа; 3 — автомобильная платформа; 4 — накопительное помещение для мяса; 5 — камера хранения охлажденного мяса; 6 — камера замораживания мяса; 7— разгрузочное отделение; 8— камера для приема рыбы; 9 — упаковочная; 10—камера для краткосрочного хранения продуктов (дефектных); 11 — камера хранения мороженых грузов; 12 — камера хранения охлажденных грузов; 13 — универсальная камера; 14—цехи для фасования; 75— охлаждаемые помещения цехов фасования мяса и масла; 16—тамбур; 77 — машинное отделение холодильника; 18— электротехнические помещения; 19 — помещение для ремонта оборудования и инвентаря; 20 — помещение для мойки инвентаря

Одноэтажные холодильники имеют свои преимущества: в этих холодильниках при высоте до 7...7,5 м возможна большая нагрузка на пол — до 4000 кг/м (вместо предельно допустимой нагрузки 2000 кг/м2 на перекрытие многоэтажного холодильника); строительные конструкции одноэтажных холодильников легче, чем многоэтажных, возводятся они в 2...3 раза быстрее; более крупная сетка колонн и возможность сооружения холодильников шириной до 30 м вообще без колонн позволяет применять крупногабаритные механизмы для комплексной механизации грузовых работ; имеется удобный фронт загрузки и разгрузки вагонов вследствие большой длины холодильника; отсутствуют лифты, лестничные клетки, коэффициент использования площади более высокий. Для уменьшения теплопритоков и усушки (потеря влаги) продуктов в одноэтажных холодильниках применяют усиленную тепловую изоляцию.

Распределительные холодильники вместимостью до 10 000 т строят преимущественно одноэтажными. Планировка одноэтажного холодильника вместимостью 3000 т приведена на рис. 68. Камеры в холодильнике расположены в трех отсеках. Для обеспечения грузового потока между камерами и платформами предусмотрены два коридора.

Планировка производственных холодильников зависит от типа предприятия и расположения других цехов, связанных с холодильником в технологическом процессе.