4.3 Основные параметры холодильных установок.

Основными параметрами холодильных установок являются: холодопроизводительность, температура кипения и конденсации хладагента, давление кипения и конденсации хладагента, энергия, потребляемая при работе установки массогабаритные характеристики.

Холодопроизводительность Q₀ — это количество тепла, которое холодильная установка отбирает у охлаждаемою объекта в единицу времени, измеряемое в киловаттах (кВт) или килокалориях в час (ккал/ч):

Q₀ = q₀M или Q₀ = q_vV

где q_о — удельная массовая холодопроизводительность, т. е. количество тепла, отводимое от охлаждаемой среды одним килограммом хладагента в процессе его кипения, кДж/кг (ккал/кг);

q_v — удельная объёмная холодопроизводительность, т. е. холодопроизводительность 1 м³ паров хладагента, отсасываемого компрессором (эжектором), кДж/м³ (ккал/м³);

М и V — соответственно массовая и объёмная производительность компрессора (эжектора) кг/с, м³/с.

Температура кипения t_о — температура хладагента в испа­рителе холодильной установки, определяемая величиной дав­ления в испарителе и физическими свойствами хладагента.

Температура конденсации t_к — температура паров хлада­гента в конденсаторе холодильной установке, определяемая физическими свойствами хладагента, а также температурой и количеством охлаждающей забортной воды прокачиваемой через конденсатор.

Давление кипения — давление, при котором происходит кипение хладагента в испарителе. Величина его обусловлена заданными пределами температур охлаждаемой среды и фи­зическими свойствами применяемого хладагента.

Давление конденсации — давление, при котором происхо­дит конденсация паров хладагента в конденсаторе. Величина его определяется температурой и количеством охлаждающей забортной воды, прокачиваемой через конденсатор и физи­ческими свойствами хладагента.

Энергия, потребляемая при работе установки, является одной из важнейших эксплуатационных характеристик холодильной установки. В зависимости от принципа действия и состава холодильной установки для ее работы подводятся электроэнергия (компрессоры, насосы, приборы автоматики) пар или одновременно электроэнергия и пар. Электроэнергию измеряют в единицах мощности, энергию подводимого пара косвенно выражают через давление, тем­пературу и расход пара на установку.

Экономичность холодильной установки выражают через отношение холодопроизводительности установки к количес­тву условного топлива, расходуемого в единицу времени для обеспечения энергии, потребляемой при работе холодильной установки. Под условным топливом понимают топливо с теплотой сгорания 41870 кДж/кг (10000 ккал/кг).

4.4 Хладагенты судовых холодильных установок.

Хладагент — это рабочее тело холодильной установки, которое охлаждает потребители холода и, совершив холодильный цикл, отдает полученное от них тепло в окружающую среду (забортную воду). В качестве хладагента в компрессорных и пароэжекторных холодильных установках используются хладоны различных марок, воздух, углекислота, аммиак и вода. В качестве хладагентов абсорбционных холодильных установок используются водяной раствор бромистого лития и водоаммиачный раствор.

Хладоны — это нетоксичные вещества с низкой температурой кипения и большой удельной холодопроизводительностью. Они взрывобезопасны и пожаробезопасны, инертны к конструкционным металлам. Хладоны и смазочные масла взаимно растворимы. Хладоны исключительно текучие жидкости, легко проникающие через неплотности и даже поры металла. Вода в хладонах растворяется плохо. Содержащаяся в хладоне вода при работе установки может замерзнуть и забить проходные отверстия в арматуре. Поэтому ее содержание в хладонах при заполнении установки регламентируется, а в составе установки имеются осушители, заполненные селикагелем.

По химическому составу хладоны — это фтористые, хлорис­тые и бромистые производные метана (СН₄), этана (С₂Н₆), пропана (С₂Н₈), бутана (С₄Н₁₀). Общая химическая формула хладонов С_mН_nF_рСl_q Вr_r, где индексы m, n, p, q, r обозначают число атомов в молекуле, причем m 1; р 1, а остальные индексы могут принимать значения 0, 1, 2...

Хладоны обозначают буквой Ф и последующей за ней группой цифр, зависящих от состава. У хладонов, производных от метана, за буквой Ф следует 1, от этана —11, пропана -21, бутана — 31. За этими цифрами справа приписывается цифра, определяющая количество атомов фтора. Например: СF₂Сl₂ - Ф 12, С₂F₃Сl₃- Ф 113 и т. д.

При наличии в составе молекулы хладона атомов водорода вторую цифру группы (для производных метана — первую) увеличивают на число атомов водорода. Например: СHF₂Сl — Ф 22, С₂H₂F₃ — Ф 143. При замене атомов хлора атомами бро­ма после первой группы цифр пишется буква В и число атомов брома. Например: СF₂B_r— Ф 13 В1.

Воздух — инертный нетоксичный газ с низкой температу­рой кипения, как рабочее тело доступен и дешев. К недостаткам относится чрезвычайно малая объёмная холодопроизводительность. Используется как хладагент редко.

Углекислота — инертный газ с низкой температурой кипения. Доступен и недорог, не огнеопасен. В термодинами­ческом отношении менее выгоден, чем хладоны, так как имеет более низкую критическую температуру и требует высоких давлений в цикле. Используется редко, в основном в рефри­жераторных установках.

Аммиак — бесцветный, резко и неприятно пахнущий газ, ядовит уже при небольших концентрациях. Аммиак электропроводен. При нагревании воспламеняется, при концентра­ции 16-27 % образует взрывчатую смесь. Инертен к сталям, но взаимодействует с цветными металлами, разрушающе действует на медь и ее сплавы, разъедает цинк. Хорошо рас­творим вводе, в масле растворяется ограниченно. Не смотря на токсичность, взрыво- и пожароопасность, используется в береговых холодильных установках и в судовых.

Вода в чистом виде инертна, дешева. Вода — широко распро­страненная и нетоксичная жидкость. Обладает сравнительно высокой температурой парообразования. В термодинамичес­ком отношении имеет ряд недостатков, основные из которых: высокая температура кипения при атмосферном давлении, большой удельный объем паров, сравнительно высокая температура затвердевания. В связи с высокой температурой кипения при атмосферном давлении может использоваться только в вакуумных холодильных установках, парообразование в которых происходит при низких давлениях, значитель­но меньших атмосферного. Ввиду большого удельного объема паров при использовании воды в качестве хладагента требуется высокопроизводительные (как правило, струйные) нагнетатели. В связи с высокой температурой затвердевания (0^оС) холодильные установки, использующие воду, работают только при положительных температурах испарения. Вода и качестве хладагента используется в паровых эжекторных хо­лодильных установках большой холодопроизводительности, обслуживающих системы кондиционирования воздуха.