Министерство образования и науки Украины

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Судовой теплоэнергетики и холодильной техники»

Ю.А.Очеретяный

СУДОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Утверждено ученым советом судомеханического факультета в качестве методических указаний для выполнения курсовой работы по дисциплине «Судовые холодильные установки, системы кондиционирования и эксплуатация» специальности 7.07010402 (8.07010402) «Эксплуатация судовых энергетических установок» от 25 сентября 2014, протокол № .

Одесса - 2014

УДК 629.5(075.8)

Составитель: Очеретяный Ю.А.

Судовые холодильные установки, системы кондиционирования и эксплуатация: методические указания для выполнения курсовой работы / сост. Ю.А. Очеретяный. – Одесса: ОНМА, 2014. – 45 с.

УДК 621.56/59+629.5.045.23 (076)

© Одесская национальная морская академия,2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….……4

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ…………………………….………………5

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ………………………………………...….7

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РАБОЧЕГО РЕЖИМА ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ…………………………………………...16

4. ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ……21

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И РАБОЧЕГО ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ…..…………………………………………..17

6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ И ПОДБОР КОМПРЕССОРА……………………………………………………………..23

7. РАСЧЕТ, ПОДБОР ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ……………………………..25

8. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ…………….27

9. МЕТОДИКА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ НАСТРОЙКИ ПРИБОРОВ АВТОМАТИКИ………………………………………………………………30

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИН И СПОСОБОВ УСТРАНЕНИЙ ХАРАКТЕРНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК…………………………………………………..……………34

11. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ………………………………………………37

12. ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………..………………………………41

13. РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА…………………………………..44

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания разработаны кандидатом технических наук, доцентом Очеретяным Юрием Александровичем в соответствии с учебным планом и рабочей программой дисциплины «Судовые холодильные установки, системы кондиционирования и эксплуатация» для курсантов высших морских учебных заведений специальности 7.07010402 (8.07010402) «Эксплуатация судовых энергетических установок» образовательно-квалификационного уровня подготовки – специалист, магистр.

Роль судовой холодильной техники, служащей для обеспечения оптимальных режимов перевозки грузов, а также комфортного и технического кондиционирования воздуха имеет бесспорное значение. Все современные суда морского и речного флота оборудованы холодильными установками. Область их применения обусловлена типом и назначением судна. На судах всех типов устанавливаются малые холодильные машины, которые охлаждают провизионные камеры, в которых сохраняют запас продуктов для экипажа и пассажиров. Современные автоматизированные суда с малыми экипажами, а также суда внутреннего плавания для этой цели обеспечиваются торговыми холодильными шкафами или бытовыми холодильниками. Транспортные рефрижераторные суда, предназначенные для перевозки скоропортящихся продуктов на большие расстояния, оборудуются более мощными холодильными установками. Эффективным также есть перевозки груза в большегрузных рефрижераторных контейнерах. Холодильные установки промышленных рефрижераторных судов также отличаются большой мощностью и служат для охлаждения, замораживания и хранения продуктов промысла, а также для приготовления искусственного льда. Кроме того, холодильные машины применяются для охлаждения сжиженных газов с целью снижения их давления при перевозке на специальных судах - газовозах, охлаждение и осушение инертных газов на танкерах и т.д. Для создания оптимальных климатических условий в судовых помещениях и других специальных целей, суда оборудуются системами кондиционирования, где также используются холодильные машины.

Холодильная машина включает технические элементы, с помощью которых осуществляется перенос теплоты от среды с низкой к среде с более высокой температурой, за счет потребляемой при этом энергии. В состав холодильной установки входят холодильные машины, теплообменные аппараты, насосы, вспомогательное оборудование, трубопроводы и другие устройства, которые обеспечивают производство искусственного холода.

Холодильные системы современных судов характеризуются высокой степенью автоматизации, применением нового высокоэффективного оборудования и разных перспективных схем охлаждения. Интенсификация развития судовой холодильной техники требует повышения уровня подготовки судовых механиков в вопросах эксплуатации судовых холодильных установок.

От знания судовой холодильной техники обслуживающим персоналом и ее правильной технической эксплуатации зависит сохранность качества груза, стоимость которого иногда превышает стоимость судна.

Методические указания предназначены для курсантов судомеханического факультета очной и заочной формы обучения. Они будут полезными при выполнении курсовой работы (КР) по дисциплине «Судовые холодильные установки, системы кондиционирования воздуха и их эксплуатация».

Курсовая работа является индивидуальным заданием, которое курсанты (студенты) получают на кафедре или выбирают из данного пособия самостоятельно, согласно своему варианту.

В указаниях дана методика теплового расчета и подбора основных элементов судовых холодильных машин (компрессора, теплообменных аппаратов, регулятора перегрева), характеристики которых содержатся в таблицах, приведённых в приложениях и специальной технической литературе.

Используя указания и техническую литературу, курсанты получают практические навыки самостоятельного выполнения расчетов холодильных машин судовых холодильных установок, закрепляют и обобщают знания, полученные при изучении теоретического курса.

1. Методические указания

Вариант и исходные данные для выполнения КР курсант (студент) выбирает из таблицы вариантов заданий (приложение 1.1) соответственно двум последним цифрам шифра зачетной книжки и заполняет бланк задания (приложение 1.2).

Исходя из задания, расчеты и оформление КР выполняют в следующей последовательности.

- Введение. Назначения и использование холодильной техники на водном транспорте.

- Произвести расчет теплопритоков в охлаждаемое помещение и определить требуемую холодопроизводительность СХУ.

- По полученным результатам выбрать температурный рабочий режим холодильной установки.

- Произвести обоснованный выбор расчетной схемы и цикла холодильной установки.

- Начертить принципиальную схему холодильной установки, коротко описать назначение и взаимосвязь всех составных элементов и принцип их работы. Находясь в рейсе, курсанту (студенту) имеет смысл использовать схему холодильной установки данного судна.

- Построить цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме h-lgР (приложение 1.3, 1.4) и определить рабочие параметры хладагента в узловых точках, характеризующие работу холодильной машины.

• Выполнить тепловой расчет холодильной машины и подобрать компрессор (по приложению 1.5).

• Выполнить расчеты и подобрать теплообменные аппараты (конденсатор, воздухоохладитель, регенеративный теплообменник), а так же вспомогательное оборудование (приложение 1.6).

• Предложить, обосновать выбор и описать схему автоматизации СХУ. Описать методику и последовательность настройки приборов автоматики.

• Определить причину и описать способ устранения одной из предложенных в задании неисправностей холодильной установки.

• Указать литературу, которая использовалась при выполнении роботы.

КР выполняется на стандартных листах формата А4 (297х210 мм) в компьютерном или рукописном вариантах. Титульный лист и содержание роботы выполняются в соответствии с приложением 1.3 и 1.4.

Защита роботы проводится индивидуально, в срок указанный кафедрой, согласно программе дисциплины и рабочим планам.

2. Определение необходимой холодопроизводительности холодильной установки

2.1. В соответствии с родом груза принимается расчетная температура в охлаждаемом поме­щении t_кам (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Нормы загрузки охлаждаемых помещений на судах и оптимальные условия перевозки скоропортящихся грузов

Груз	Удельный погрузочный объем Vr, м3/т	Температура хранения tкам, oC	Относительная влажность φ, %	Число обменов свежего воздуха в сутки n
Масло, жиры	2,0-2,4	-4... -2	85—90	1-2
Мясо мороженое	2.3—2,7	-20... -18	95—100	1—2
Мясо охлажденное	3,3—3,7	-3... +1	85—90	2—4
Овощи в ящиках	3,5—4,0	0...6	85—90	2—4
Рыба мороженая в блоках и картонной таре	2,5—2,7	-20...-18	70—100	1—2
Фрукты в ящиках	2,2—2.8	0...4	85—90	2—4

2.2. Определяются теплопритоки через изоляционные конст­рукции ограждений Q_огр, Вт:

где:

К — коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции ограждения, Вт/(м²K). Экономически целесообразные коэф­фициенты теплопередачи через ограждения ориентировочно рекомендуется принимать в пределах

К = 0,41+0,7 Вт/(м²K);

F - площадь ограждения, м²;

t_н - температура за ограждением, °С;

t_кам - температура воздуха в охлаждаемом помещении, °С.

Примечание. Температуры за ограждениями принимаются самостоятельно в зависимости от расположения охлаждаемого помещения и района плавания су­дна. При этом следует учесть, что солнечной радиации подвержены только одна переборка и подволок.

Результаты расчетов по определению теплопритоков через ограждения сводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Результаты расчетов по определению теплопритоков через ограждения

Наименование ограж­дения	F, м2	K, Вт/(м2K)	tн, °С	tкам , °С	Qогр, Вт	Ʃ Qогр
Носовая переборка
Кормовая переборка
Переборка правого борта
Переборка левого борта
Подволок
Палуба

2.3. Тепловой поток солнечной радиации Q_с.р., Вт, поступаю­щий в помещения через ограждения, определяется из выражения

где К — коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции ограждения, поглощающего теплоту солнечной радиации, Вт/(м²K);

а_н — коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к ограждению, Вт/(м²K); ( - скорость движения воздуха относительно судна; принимается равной эксплуатацион­ной скорости судна, м/с);

q_н— напряженность солнечной радиации, Вт/м²_;

— коэффициент поглощения солнечной радиации;

F — поверхность, подверженная солнечной радиации, м².

Значения величин q_н и выбираются из табл.2.3 и 2.4.

Таблица 2.3

Напряженность солнечной радиации q_н, Вт/м²

Район плавания судна	Расчетные величины напряженности
	на верти­кальную поверх­ность	на гори­зонталь­ную поверхность
Без ограничения района плавания, а также Черное море с выходом в тропические моря	720	1040
Черное и Азовское моря без выхода в тропические моря	700	930
Каспийское море	710	990
Японское, Охотское моря и Тихий океан без выхода в тропические моря	700	870

Таблица 2.4

Коэффициент поглощения солнечной радиации

Краска
Белая	0,4
Серая	0,7
Черная или сурик	0,9
Серебряная	0,45

2.4. Общий теплоприток Q₁, Вт, в помещение через ограждения определяется по формуле

2.5. Количество теплоты, которое необходимо отвести при термообработке груза, Q₂, Вт, определяется из выражений пп. 2.5.1, 2.5.2.

2.5.1. При термообработке продуктов животного происхож­дения

где — масса провизии, подвергающаяся термообработке, кг;

— объем охлаждаемого помещения, м³;

— удельный погрузочный объем, м³/т; принимается по табл.2;

— энтальпии провизии в начале и в конце процесса термообработки, кДж/кг;

z — время термообработки; принимается 18—20 ч.

Величины энтальпий охлаждаемого груза в зависимости от температуры выбираются из табл.2.6. Следует иметь в виду, что начальная температура груза, при которой осуществляется его погрузка в охлаждаемое помещение, должна превышать температуру хранения t_кам не более чем на 2—3 °С, т.е.

Таблица 2.6

Значения энтальпий продуктов при различных температурах, кДж/кг

Температура продукта,	Мясо говяжье, птица	Свинина	Рыба жирных пород	Жиры	Молочные продукты
-20	0	0	0	0	0
-18	4,6	4,6	5,0	3,8	5,5
-15	13,0	12,2	14,3	10,1	14,3
-12	22,2	21,4	24,4	17,6	25,2
-10	30,2	28,9	32,7	23,5	32,7
-8	39,4	34,8	42,3	29,3	42,3
-5	57,3	54,4	62,5	40,5	62,8
-3	75,3	73,3	85,5	50,5	88,7
-2	98,8	91,6	106,2	60,4	111,2
-1	185,5	170,0	199,8	91,6	184,2
0	232,2	211,8	249,0	95,0	317,8
1	235,5	214,7	252,8	98,0	322,3
2	238,2	217,8	256,0	101,4	362,8
4	245,5	224,0	262,6	106,5	334,4

2.5.2. При термообработке овощей и фруктов

где с — теплоемкость овощей и фруктов; принимается

— начальная и конечная температуры фруктов и овощей, °С;

Время термообработки z для фруктов и овощей не более 96 ч.