книги из ГПНТБ / Серебряный, И. М. Пособие для машинистов холодильных установок

достигается уменьшение температурных перепадов ра­ боты компрессора и повышение его объемных и энер­ гетических показателей.

Принципиальная схема двухступенчатой холодиль­ ной машины приведена на рис. 2. В ней цилиндр низкого давления (ЦНД) отсасывает пар хладагента из испари­ теля и, сжимая его до промежуточного давления, нагнетает в промежуточный сосуд. В последнем горячий пар ЦНД охлаждается за счет испарения жидкости, отсасывается цилиндром высокого давления ЦВД и нагнетается на кон­ денсатор, где конденсируется. Жидкий хладагент после конденсатора направляется по двум потокам:

небольшая часть поступает на первый регулирующий вентиль, где дросселируется до промежуточного давления

20

где дросселируется и подается в испарительную систему. Для нормальной работы холодильной установки в промежуточном сосуде следует поддерживать давление, приблизительно равное корню квадратному из произве­

дения давлений конденсаций и испарения

Pnp = V P J \ .

Таким образом, применение двухступенчатого сжа­ тия по сравнению с одноступенчатым имеет следующие преимущества:

1)уменьшается перепад давлений в каждой ступени, что уменьшает влияние обратного расширения оставше­ гося во вредном пространстве парообразного хладагента

иувеличивает использование полезного объема цилиндра;

2)уменьшается перепад температур нагнетания и всасывания в каждом цилиндре, что ослабляет теплооб­ мен пара со стенками цилиндра. Эти условия увеличи­ вают коэффициент подачи;

3)вследствие уменьшения перепадов давлений в каж­

его в цилиндре низкого давления уменьшается объем паров и, следовательно, работа сжатия во второй ступени. При этом уменьшается расход электроэнергии на выра­ ботку холода.

ХЛАДАГЕНТЫ И ТЕПЛОНОСИТЕЛИ

Как уже указывалось, получение охлаждающего эффекта основано на принципе отнятия тепла. Для от­ нятия тепла от тела или среды надо иметь вещество, которое бы в определенных условиях при изменении своего агрегатного состояния легко его поглощало. Такое изменение состояния происходит при переходе жидкости в пар.

При этом источником, отдающим свое тепло, является окружающая среда (воздух в охлаждаемой камере), а источником, поглощающим тепло,— кипящая жидкость, циркулирующая в батареях камер.

2!

Рабочее вещество, циркулирующее в холодильной ма­ шине и отнимающее тепло от охлаждающей среды, на­ зывается холодильным агентом.

К холодильным агентам предъявляются следующие основные требования:

1) они должны кипеть при низких температурах и давлениях выше атмосферного, во избежание засоса воздуха в систему, способствующую понижению холодопроизводительности установки;

2) теплота парообразования, а также весовая и объем­ ная холодопроизводительности должны быть возможно больше, так как чем выше весовая и объемная холодо­ производительности каждого кг или 1 ма хладагента, тем меньше его требуется в системе для охлаждения окру­ жающей среды;

3)температура замерзания должна быть достаточно низкой, и он должен обладать невысоким давлением кон­ денсации при обычных температурах охлаждающей воды

стем, чтобы конструкция аппарата была более легкой;

4)удельный объем (объем 1 кг) при рабочих темпера­

5)они должны быть нейтральными к металлам, т. е. не вызывать коррозии и окисления металлов даже при наличии влаги;

6)они не должны быть взрывоопасными и воспламе­ няющимися в смеси с воздухом, и не должны оказывать вредного действия на здоровье обслуживающего персо­ нала.

Ни один из известных хладагентов не удовлетворяет указанным выше требованиям, поэтому их выбирают в зависимости от условий и ' назначения холодильной установки, а также конструктивных особенностей хо­ лодильных машин. Наиболее широко в холодильной технике используется аммиак и фреоны-12 и 22t

А м м и а к NH3 — бесцветный газ с удушливым за­ пахом. Получают его в результате соединения водорода с азотом при высоких давлениях. При атмосферном дав­ лении аммиак кипит при —33,4° С, давление в конден­ саторе даже при высоких температурах охлаждающей воды достигает предельно 16 am (обычно 8— 11 am), а в испарителях в обычных условиях давление несколько выше атмосферного, что предотвращает засасывание в

22

систему воздуха. Температура затвердевания амми­ ака — 77,8° С. На организм человека аммиак оказывает вредное влияние при концентрации его в воздухе более 0,02 мг/л. В связи с этим необходимо следить, чтобыам­ миак не проникал наружу через сальники, фланцы и другие соединения. На черные металлы аммиак не дей­ ствует. На медь и ее сплавы аммиак оказывает разрушаю­ щее действие (за исключением фосфористой бронзы). Он жадно поглощается водой; так, в одном объеме воды при 15° С растворяется 700 объемов аммиака. При этом обра­ зуется щелочь (нашатырный спирт). В масле растворяется слабо. По последним данным, аммиак пожаро- и взрыво­ опасен. Если в воздухе находится свыше 11% аммиака, начинается его горение. Смесь воздуха с аммиаком при концентрациях от 16 до 26,8% — взрывоопасна. Наи­ более сильный взрыв дает смесь воздуха с содержанием 22% аммиака, поэтому обслуживание холодильной уста­ новки, работающей на аммиаке, требует строжайшего соблюдения техники безопасности. Аммиак транспорти­ руется в баллонах или цистернах, окрашенных в желтый цвет.

Некоторые физические свойства паров аммиака при­ ведены в табл. 2.

Ф р е о н ы — производные метана и этана, состоя­ щих из атомов углерода и водорода. Самый распростра­ ненный из них фреон-12 — дифтордихлорметан, его хи­ мическая формула CFjCl^. При атмосферном давлении кипит при температуре — 29,8° С. Фреоновые установки работают при легко осуществляемых давлениях. Так, кипение фреона (— 15° С) и конденсация (-+-30° С) проис­ ходит соответственно при давлениях 1,86 и 7,59 ата. Температура затвердевания фреона-12— 155°С. Фреон не имеет запаха и при отсутствии открытого пламени

вает удушье. Это происходит потому, что при открытом пламени фреон-12 разлагается на составные части, где в продуктах его разложения обнаруживается ядовитый газ — фосген. По условиям техники безопасности и охраны труда в помещениях, где находятся фреоновые холодильные установки, работа с открытым пламенем запрещена, не рекомендуется и курение, так как при

'23

втягивании фреона через горящий' табак также образу­ ется фосген.

Объемная холодопроизводительность у фреона-12 меньше, чем у аммиака, поэтому размеры фреонового компрессора больше аммиачного той же производитель­ ности примерно в 1,3 раза; он в 5— 6 раз тяжелее аммиа­ ка, в связи с чем сечение трубопроводов, чтобы умень­ шить потери давления, делают большими. Фреон-12 интенсивно растворяется в масле, что уменьшает его вязкость.

Для смазки фреоновых холодильных установок при­ меняются особые масла, которые циркулируют в схеме холодильной установки вместе с фреоном, обеспечивая при этом возврат масла в компрессор. Фреон-12 плохо растворяет воду, поэтому попадание во фреоновую хо­ лодильную установку даже незначительного количества влаги вызывает сильную коррозию металла. Кроме того, нерастворенная вода во фреоновых установках, замер­ зая, может закупорить проходы в регулирующих венти­ лях, нарушив работу холодильной установки. На заво- дах-изготовителях агрегатных фреоновых холодильных установок промышленного типа и домашних холодиль­ ников все машины и аппараты перед зарядкой фреоном тщательно просушивают под вакуумом, при этом содер­ жание воды в заряженном фреоне-12 общего назначения допускается не более 0,0025%, а для домашних холодиль­ ников — 0,006% по весу. Сухой фреон-12 на металлы не действует, растворяет обыкновенную резину, поэтому во фреоновых установках применяют специальные сорта резины — стойкие по отношению к фреону.

Фреон-12 обладает большой текучестью, он прони­ кает через мельчайшие неплотности в таких местах, где в равных условиях воздух и аммиак пройти не могут, растворяя при этом разные неметаллические включения. Так как фреон не имеет запаха, утечку его очень трудно своевременно заметить, поэтому уплотнение соединений и сальников при монтаже фреоновых холодильных уста­ новок следует производить очень тщательно.

Места утечки фреона определяют при помощи элект­ ронных галоидных течеискателей, а также по обмасливанию поверхностей. Для транспортировки фреона-12 применяют стальные баллоны, окрашенные в алюминие­ вый цвет с надписью «Фреон-12». Емкость баллонов 25—

24‘

55 л. На каждый литр емкости допускается наполнение 0,9— 1,1 кг жидкого фреона-12.

Некоторые физические свойства фреона-12 приведены

втабл. 2.

Фр е о н-22 или дифтормонохлорметан, CHF2C1 по своим термодинамическим свойствам близок к аммиаку.

Температура кипения его при атмосферном давлении — 1 40,8° С. Вода в фреоне-22 растворяется слабо. Неогра­

ниченная растворимость с маслом наблюдается только при достаточно высоких температурах. Фреон-22 также легко проникает через неплотности.

При отсутствии влаги к металлам фреон-22 нейтрален. Фреон-22 более ядовит чем фреон-12, взрывоопасен, не горит. Благодаря своим термодинамическим качествам, он применяется в низкотемпературных установках. Неко­ торые физические данные фреона-22 приведены в табл. 2.

Т е п л о н о с и т е л и . В некоторых случаях в ба­ тареи холодильных камер или других охлаждающих приборов и аппаратов необходимо направлять не непо­ средственно хладагент, а другой теплоноситель, в част­ ности предварительно охлажденную воду или рассол. Такие системы носят название рассольных.

Теплоносители должны отвечать следующим основ­ ным требованиям:

1)обладать высокой теплоемкостью;

2)иметь низкую температуру замерзания;

3)не коррозировать материал аппаратов и приборов;

4) иметь относительно низкую стоимость.

В практике эксплуатации холодильных установок при необходимости поддержания температур охлаждаемой среды выше 0°С в качестве теплоносителя применяется вода. Например, для охлаждения молока на молочных фермах и заводах, в установках для кондиционирования воздуха и др.

Для создания минусовых температур в качестве теп­ лоносителей применяются водные растворы солей — рас­ солы. При этом в практических условиях в камерах и аппаратах с температурой порядка — 8— 10° С приме­ няют рассол из хлористого натрия (поваренной соли), для поддержания температур, ниже указанных, приме­ няют рассол из хлористого кальция. Свойства рассолов зависят от концентрации солей в растворе. С ее увеличе­ нием температура замерзания рассолов понижается.

25

Однако следует помнить, что это понижение температур происходит только до криогидратных точек, равных для раствора хлористого натрия,— 21,2° С (содержание соли в растворе 23,1%) и хлористого кальция — 55° С (содер­ жание соли в растворе 29,9%), так как концентрация в растворах солей, выше их криогидратных точек, приво­

26

Поэтому при применении того или иного рассола и кон­ центрации соли в растворах необходимо руководство­ ваться таблицами их физических свойств. Следует так­ же помнить,' что температура замерзания рассола должна быть на 8— 10° ниже температуры испарения холодиль­ ного агента.

Концентрация рассолов определяется по его удель­ ному весу с помощью прибора, называемого ареометром. Основные физические свойства рассолов приведены в табл. 4.

Данные, соответствующие криогидратным точкам, вы­ делены жирным шрифтом.

КОМПРЕССОРЫ, ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ, ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ОХЛАЖДАЮЩИЕ ПРИБОРЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ И АРМАТУРА

КОМПРЕССОРЫ

Компрессор является основным элементом холо­ дильной установки. Он служит для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия их и нагнетания в конденсатор.

В качестве паровых холодильных машин применяются поршневые, винтовые и ротационные компрессоры. В поршневых компрессорах движение поршня возвратнопоступательное, в ротационных и винтовых — враща­ тельное. В крупных холодильных установках холодопроизводительностью более 1000 Мкал/ч применяются турбокомпрессоры.

Современные • компрессоры выпускаются унифициро­ ванных конструкций, т. е. с использованием стандарт­ ных, одинаковых деталей для различных компрессоров.

Техническая характеристика основных марок про­ мышленных холодильных компрессоров, выпускаемых оте­ чественными заводами, приведена в табл. 5.

Кроме компрессоров, указанных в табл. 5, отечест­ венные заводы для создания маший с высокой степенью заводской готовности к монтажу и вводу в эксплуата­ цию и обеспечения автоматизации, которая бы позволи­ ла эксплуатировать крупные машины без постоянного

27

местного обслуживания децентрализованных мест холодоснабжения, выпускают компрессорные агрегаты УА-100

иУА-200 для систем рассольного охлаждения УАН-100

иУАН-200 — для работы в системе непосредственного охлаждения.

Холодильные машины УАН-100 и УАН-200 состоят из двух агрегатов: компрессорного АВ-100 (А) и соответ­ ственно АУ-200(А) и аппаратного.

В состав аппаратного агрегата входят: конденсатор, ресивер, маслоотделитель, арматура, соединительные тру­ бопроводы, щит приборов и др.

В этих машинах установлен комбинированный масло­ отделитель, состоящий из двух полостей: верхней (су­ хой), в которой происходит отделение масла при измене­ нии скорости и направления потока газообразного аммиа­ ка, и нижней (промывной), в которой газообразный аммиак очищается от капель аммиака путем двухкрат­ ного прохождения через слой жидкого аммиака. Из верхней полости масло через поплавковый клапан авто­ матически возвращается в картер компрессора, из ниж­ ней — периодически один раз в два-три дня пропускается также в картер компрессора. Такая система маслоотделения и возврата масла в картер, при общей сепарации его от 85 до 92%, позволяет работать без дозировки компрес­ сора маслом в течение 500— 600 ч.

Все аппараты холодильных машин подвергаются на.

30