книги из ГПНТБ / Нестеров, Ю. Ф. Судовые холодильные установки учебник для институтов водного транспорта

пия) для влажного воздуха в зависимости от заданных температур и относительных влажностей наружного воздуха и воздуха в трюме [5].

Лопастное колесо рассольного насоса теплотой трения нагрева­ ет -рассол, а крылатка вентилятора — охлажденный воздух, подаваемый в трюм. Вся энергия, сообщаемая прокачиваемому рас­ солу или воздуху, в конечном итоге превращается в тепло вслед­ ствие трения при движении по трубопроводам. Тепло, эквивален­ тное работе механизмов, непосредственно входящих в состав хо­ лодильной установки, является дополнительной нагрузкой на нее.

Когда электродвигатели рассольных насосов и вентиляторов воздухоохладителей установлены вне трюма, то в тепло превра­ щается только полезная работа этих механизмов, создающая теплоприток,

то в тепло превращается как полезная работа механизма, так и

Когда в помещении установлены механизмы, не входящие не­ посредственно в состав холодильной установки, то их электродви­ гатели выделяют тепло

Потребляемую мощность ЕЛ'Э принимают по близкому прото­ типу- и уточняют после выбора механизмов. Ориентировочное зна­ чение ХуУэ находится в пределах от 2 до 40 кВт в зависимости от размеров установки.

Расход холода на работу рассольных насосов Qмех составляет 10—15% общего расхода холода, а на работу вентиляторов в воз­ душных системах охлаждения — 9—25%.

Количество тепла, вносимое приборами электрического освеще­

143

где т — число людей, одновременно работающих в помещении; q* — явные тепловыделения одного человека при физической

работе средней тяжести (для рефрижераторных поме­ щений q* »200 ккал/ч- чел=0,23 кВт/чел).

В грузовые трюмы транспортных рефрижераторных судов во время рейса никто не входит, и освещение там не горит, поэтому для них QOcB = Qn= 0. Эти статьи расхода холода следует учиты­ вать для провизионных камер, часто посещаемых людьми.

Фрукты, ягоды и овощи при хранении выделяют тепло и угле­ кислоту (причем тем больше, чем выше температура их хранения). Расход холода на удаление тепла, выделяемого фруктами и ово­ щами, можно приближенно определять по эмпирической формуле Дезента:

(Зфр = (11,5-|-О,540о +0,0 75бо)(7г ккал/ч =

= (13,4 + 0,630О+ 0,0870о) 1СГ3 Gr кВт,

где Gr — вес фруктов или овощей, т.

Если на судне производится лед, то расход холода на его при­

где Gл — часовая производительность ледодельника, кг/ч;

qn — расход холода на охлаждение 1 кг воды, ее заморажи­ вание и переохлаждение льда с учетом тепловых потерь в ледогенераторе, ккал/кг (кДж/кг).

Для судовых ледогенераторов производительностью 20—300 кг/ч qn ~ 135-+120 ккал/кг « 570+-500 кДж/кг.

На рыбопромысловых судах с собственными ледогенераторами эта статья расхода холода составляет значительную долю от об­ щего его расхода.

Нужные статьи расхода холода необходимо учитывать для каждого помещения отдельно, чтобы определить тепловую нагруз­ ку на охлаждающие или нагревательные приборы, устанавливае­ мые непосредственно в помещениях, произвести тепловой расчет этих приборов и определить их теплопередающие поверхности.

Потребная холодопроизводительность установки в общем слу­ чае равна сумме всех статей расхода холода:

Qo —фтфи — 2 QCT+ 2 <Зохл (зам)+ 2 Qh+ -24 2 <3мех +

+ "24 ( 2 Q ocb + 2 Рл) + 2 Q<j>p + 2 Qflrj=

144

где <рт — коэффициент, учитывающий теплопритоки через по­ верхности изолированных трубопроводов и арматуры для хладагента, промежуточного теплоносителя или воздуха, а также через поверхности испарителей, возду­ хоохладителей, рассольных насосов, вентиляторов, кол­ лекторов и другого оборудования, расположенного вне охлаждаемых помещений;

фи — коэффициент, учитывающий поступление тепла от про­ никновения (инфильтрации) наружного воздуха внутрь

По Правилам Речного Регистра РСФСР холодильная машина должна обеспечивать суточную потребность в холоде не более чем

охлаждения пустых трюмов перед приемкой рефрижераторных грузов, а также для проведения профилактических ремонтов во время длительных рейсов. По Правилам Регистра СССР г = 2 4 ч.

Коэффициент рабочего времени т = -^ - — —-+г^ст- = пред­

ставляет собой отношение времени работы компрессора гр ко времени всего цикла гц (т. е. ко времени его работы гр и стоянки гст)- Для речных судов т=0,75, для морских и промысловых су­ дов, а также для судовых кондиционирующих установок т = 1, при

145

этом потребная холодопроизводительность оказывается равной максимальной тепловой нагрузке на холодильную установку.

На полученную рабочую холодопроизводительность Q0 рассчи­ тывают и подбирают холодильные компрессоры и аппараты.

Глава IV. СУДОВЫЕ КОНДИЦИОНИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ

§25. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Системы кондиционирования воздуха предназначены для под­ держания в обслуживаемых помещениях комфортных качеств (кондиций) воздушной среды (температуры; относительной влаж­ ности, чистоты, содержания углекислоты и скорости движения). Кондиционирующие установки называют также климатическими. Летом они охлаждают и осушают воздух, а зимой нагревают и увлажняют его. Кроме того, круглый год эти установки произво­ дят фильтрацию (очистку воздуха от пыли), вентиляцию (очистку его от вредных газов) и общую циркуляцию воздуха в помещении.

Аппарат, осуществляющий кондиционирование воздуха, назы­ вают кондиционером. Он представляет собой систему последова­ тельно включенных устройств, через которые вентилятором прого­ няется обрабатываемый воздух. Обычно в кондиционер входят следующие устройства и аппараты: противопыльный фильтр, воз­ духоохладитель, воздухоподогреватель (калорифер), обогревае­ мый паром, горячей водой или электричеством, увлажнитель, элиминатор (каплеотделитель), а также контрольно-измерительные и регулирующие приборы. В зависимости от требуемой обработки воздуха комбинации из перечисленных аппаратов могут быть раз­ ными.

По назначению различают системы комфортного и техническо­ го кондиционирования воздуха. Комфортное кондиционирование осуществляют в жилых помещениях, где необходимо поддержи­ вать кондиции воздуха, обеспечивающие хорошее комфортабель­ ное самочувствие людей. Человек чувствует себя хорошо, когда его организм отдает столько тепла и влаги, сколько вырабатыва­ ет. Комфортное тепловое ощущение можно обеспечить множе­

ством различных сочетаний температуры, относительной влажно­ сти и скорости воздуха.

Техническое кондиционирование производят на сухогрузных судах с целью предотвращения попадания влаги на поверхность груза и порчи его, а также на танкерах с целью замедления кор­

146

розии и предупреждения образования взрывоопасной концентра­ ции газов в танках. Конденсация водяного пара на холодном гру­ зе возможна, например, при переходе судна из холодного района плавания в теплый и при вентиляции трюма влажным и теплым воздухом. Для предотвращения конденсации вентилирующий воз­ дух можно осушать в специальных осушительных установках или форсуночных оросительных камерах твердыми или жидкими по­ глотителями влаги (адсорбентами иля абсорбентами). В качестве

наиболее компактные механические осушители воздуха, часто вы­ полняемые переносными или передвижными. Механический осу­ шитель представляет собой автономный кондиционер-воздухоохла­ дитель (со встроенной холодильной машиной и вентилятором), на охлаждающей поверхности которого конденсируется водяной пар.

По времени работы в течение года системы комфортного кон­ диционирования воздуха подразделяют на летние, зимние и круг­ логодичные. На речных судах в основном необходимо летнее кондиционирование. Речные суда, плавающие в Центральном и Южном бассейнах, оборудуют системами круглогодичного конди­ ционирования воздуха, применение которых исключает потреб­ ность в системах отопления и вентиляции.

По месту получения холода и тепла и месту обработки возду­ ха кондиционирующие системы, применяемые на судах, бывают центральные, центрально-местные и автономные.

В центральных системах производство холода и тепла, а также обработка воздуха централизованы. Воздух полностью обраба­ тывается только в центральном или групповом кондиционере и подается в помещения вентилятором по системе каналов. При этом канализация холода или тепла осуществляется воздухом. Каждый кондиционер обслуживает свою большую группу помещений, оди­ наковых по тепловлажностному режиму.

В центрально-местных системах централизовано получение хо­ лода и тепла (обычно холодной и горячей воды), а воздух подвер­ гается двухступенчатой обработке сначала в центральном, а за­ тем в небольших местных эжекционных кондиционерах— каютных доводочных воздухораспределителях, устанавливаемых в каждом помещении. Рециркуляционный воздух, эжектируемый из поме­ щения, обрабатывается в теплообменнике местного кондиционера. Этот воздух затем смешивается с воздухом, подаваемым под большим напором от центрального кондиционера. Горячую воду получают в паровом подогревателе. Промежуточный теплоноси­ тель разводится от центральной установки по трубопроводам к соответствующим кондиционерам. Канализация холода или тепла

вэтих системах осуществляется одновременно водой и воздухом.

Вавтономных установках децентрализовано как производство холода (тепла), так и приготовление воздуха. Последний

147

обрабатывают в отдельных бесканальных (или с короткими воз­ духопроводами) автономных кондиционерах, располагаемых непо­ средственно в кондиционируемых помещениях. Автономные конди­ ционеры имеют встроенную холодильную машину, электроподогре­ ватель и вентилятор. Такие кондиционеры целесообразно приме­ нять, например, в судовых надстройках для обслуживания обще­ ственных помещений с кратковременным пребыванием большого

количества людей.

По числу труб, подводящих воздух от центральных кондици­ онеров к воздухораспределителям помещений, различают одно- и двухканальные системы. В двухканальных системах воздух по­ дается к смесительным воздухораспределителям в помещениях по двум параллельным воздухопроводам с разной температурой. Сме­ шением теплого и холодного воздуха можно индивидуально регу­ лировать параметры воздуха в каждом помещении.

Т а б л и ц а 6

Кондиционирующие системы по скорости движения воздуха в трубопроводах делят на низко-, средне- и высокоскоростные (табл. 6). Обычно низкоскоростные системы одновременно оказы­ ваются низконапорными, а высокоскоростные — высоконапорными. Повышение скорости воздуха резко уменьшает сечение каналов, их массу и стоимость. Однако при этом возрастают аэродинамические сопротивления, потребный напор вентилятора, мощность, потреб­ ляемая им, расход электроэнергии на работу вентилятора, мощ­ ность холодильной машины и уровень шума.

По наличию рециркуляции воздуха, обрабатываемого в цент­ ральном кондиционере, системы подразделяют на рециркуляцион­ ные и прямоточные, т. е. на работающие с рециркуляцией и без нее. Кроме центрального кондиционера, рециркуляция воздуха может осуществляться в эжекционных воздухораспределителях, устанавливаемых в судовых помещениях.

В зависимости от полноты регулирования параметров воздуха принято различать системы полного и неполного кондициониро­ вания воздуха. При полном кондиционировании автоматически регулируют два параметра воздуха в помещении— температуру

148

и относительную влажность, а при неполном — лишь один — тем­ пературу. Во время летнего режима работы системы (т. е. во вре­ мя режима охлаждения) влажность воздуха обычно и не требу­ ется регулировать. Температуру воздуха в помещении можно регулировать изменением количества подаваемого воздуха (коли­ чественное регулирование), изменением температуры (качествен­ ное регулирование) и одновременным изменением как количества, так и температуры его. В судовых системах обычно применяют пневматические или электрические приборы автоматики.

§26. ПАРАМЕТРЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

ИДИАГРАММА di

Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха с парциальным давлением рв и водяного пара с парциальным дав­ лением ра. Давление влажного воздуха р — рв-\-рп-

Основной характеристикой влажного воздуха является влагосодержание d кг/кгВлагосодержанием называется весовое коли­

количество сухого воздуха остается неизменным, параметры

пенью насыщения -ф и представляющую собой отношение влагосодержаний для данного воздуха d и насыщенного d” при той же температуре и том же давлении:

Более распространенной характеристикой влажного воздуха является абсолютная влажность уп кг/м3. Абсолютной влажностью называется весовое количество водяного пара, содержащееся в 1 м3 влажного воздуха. Она численно равна удельному весу водя­ ного пара при его парциальном давлении рп и данной температуре воздуха t.

Отношение абсолютных влажностей для заданного воздуха уп и насыщенного у"и при той же температуре и том же давлении на­ зывается относительной влажностью:

__ Тп __ Рп

Тп Рп

где р"ц — парциальное давление водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре.

149

Применяя уравнение состояния идеальных газов для перегретого и сухого насыщенного пара, можно установить связь между степенью насыщения ф и относительной влажностью <р:

Значения -ф и ф выражают в долях единицы или в процентах. Для ненасыщенного воздуха ф<ф- У сухого воздуха d = 0 и уц=0,

рого термометров. Вследствие испарения воды мокрый термометр показывает более низкую температуру (tM), чем сухой (tc), причем разность этих температур возрастает с уменьшением влажности воздуха, и наоборот. Относительная влажность

9 = 100 480 (^с — ^м) %• 24 + t c

При tu— ic относительная влажность ф=100% . Влагосодержание воздуха можно вычислять по формуле

где Дв = 29,3 кгс-м/кг-К — газовая постоянная сухого воздуха;

Т— абсолютная температура влажного воздуха, К;

р— давление влажного воздуха, кгс/м2-

150

Энтальпию влажного воздуха можно определять по формулам:' / = 0,24/ + (597 + 0,45/) (/ = £.»„ + /скр ккал/кг сухого воздуха;

i = 1,0/4- (2500 + 1,87/) (7 кДж/кг,

где 597 и 2500 — скрытая теплота парообразования воды при температуре 0°С, ккал/кг и кДж/кг;

/яви и /скр — явное (ощутимое) и скрытое тепло;

/явн = 0,24/ + 0,45/rf;

ма v). Такая диаграмма впервые была предложена проф. Л. К. Ра-

пар находится в перегретом состоянии) и область пересыщенного воздуха (тумана) Е. В нижней части диаграммы, не представля­ ющей интереса для практических расчетов, строят линию парци­ ального давления пара в насыщенном воздухе р".

В прямоугольной системе координат хорошо видна только об­ ласть тумана Е. Чтобы расширить наиболее важную область нена­ сыщенного воздуха D, диаграмму строят в косоугольной системе координат, с углом между осями 135°. Поэтому изоэнтальпы / = = const располагаются не горизонтально, а параллельно наклонной оси абсцисс (7. Однако для уменьшения площади диаграммы вла-

151

Температура, при которой водяной пар, содержащийся в воз­ духе, становится насыщенным, называется температурой выделе­ ния росы tp. Если ненасыщенный воздух, имеющий начальное со­ стояние С, подвергнуть охлаждению, то оно будет протекать при постоянном влагосодержании dc— const до состояния насыщения Р. Температура в точке Р является температурой выделения росы для воздуха состояния С и любых других состояний, влагосодержание которых равно dc. Дальнейшее охлаждение воздуха приво­ дит к конденсации избытка водяного пара и уменьшению влагосодержания воздуха.

Температуру росы можно определять и по таблицам насыщен­ ного пара, как температуру насыщения при заданном парциальном давлении пара рп-

Пользуясь диаграммой di, можно найти температуру мокрого термометра tM, перемещаясь из точки С (с заданной температурой сухого термометра tc) по линии постоянной энтальпии до пересе­ чения с линией насыщения ср = 1 в точке М (рис. 62).

Количества тепла Q и влаги W, участвующие в процессе об­ работки воздуха (количеством G), характеризуют тепловлажност­ ное отношение (или угловой коэффициент) процесса

152