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

ком оттаивании снеговой шубы, вследствие отпадания ее с панелей и заливания образующейся талой водой воздушной прослойки, возможно проникновение влаги в тепловую изоляцию корпуса судна. Увлажнение же изоляционных конструк­ ций резко увеличивает их коэффициент теплопередачи. Кроме того, необходимо устраивать дренаж из воздушных прослоек.

Панельные системы охлаждения применяют при наиболее низких темпера­ турах в рефрижераторных трюмах [— (25ч-30)°С].

Воздушное охлаждение. В данном случае помещение охлажда­ ют холодным воздухом. Проходя через помещение, воздух нагре­ вается, а помещение охлаждается. При такой системе в охлаждае­ мых помещениях вместо батарей устанавливают всасывающие и нагнетательные воздушные каналы (рис. 17, г). Отепленный воздух по всасывающему каналу отсасывается вентилятором из трюма, продувается через воздухоохладитель и после охлаждения возвра­ щается обратно в трюм по нагнетательному каналу. Воздушные каналы выполняют из легких материалов (алюминиевых листов, пластмасс и др.), с окнами для прохождения (воздуха. Сечение каждого канала постепенно уменьшают по направлению движе­ ния воздуха с целью обеспечения примерно одинаковой скорости во всех сечениях. Для лучшего распределения воздуха всасываю­ щие и нагнетательные каналы иногда превращают в сплошные полые пространства под подволоком и у второго дна или же в ко­ ридоры, располагаемые вдоль бортов по всей высоте их.

Воздухоохладители устанавливают внутри трюмов или вне их. Наиболее выгодно употреблять воздухоохладители непосредствен­ ного испарения. Иногда используют и рассольные воздухоохлади­ тели. В воздухоохладителе одновременно происходит охлаждение и осушение воздуха, так как при охлаждении содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется на охлаждающей поверхно­ сти воздухоохладителя в виде снеговой шубы. Для изменения крат­ ности циркуляции и продуваемости груза воздухом устраивают байпасные обводы, пропускающие часть воздуха мимо воздухоох­ ладителей, или меняют частоту вращения электродвигателей вен­ тиляторов. Скорость движения воздуха в помещении обычно не превосходит 0,3 м/с.

Воздушную систему охлаждения часто объединяют с искусст­ венной вентиляцией трюмов. При этом вентиляционные каналы про­ водят в зону всасывания вентиляторов воздухоохладителей. Вен­ тиляция обязательна при перевозке фруктов и овощей, выделяю­ щих при хранении тепло и углекислоту. При перевозке других грузов вентиляция способствует устранению посторонних запахов в трюмах.

Вследствие вынужденного движения воздуха через воздухоох­ ладитель с большой скоростью коэффициент теплопередачи у последнего оказывается более высоким, чем у батарей или пане­ лей при свободном движении воздуха. Поэтому охлаждающая

51

поверхность воздухоохладителей во много раз меньше поверх­ ности батарей или панелей. В связи с указанным размеры, масса, а следовательно, и стоимость воздушной системы охлаждения мень­ ше рассольной. Объем, отнимаемый холодильным оборудованием, воздухоохладителями и воздушными каналами, меньше объема, занимаемого холодильным оборудованием, испарителями и рас­ сольными батареями. Следовательно, при воздушном охлаждении трюмов грузовместимость судна обычно получается больше.

Воздухоохладители непосредственного охлаждения могут рабо­ тать при более высокой температуре кипения хладагента, чем рас­ сольные батареи. Поэтому в данном случае мощность, затрачива­ емая на привод компрессоров, оказывается меньше и холодиль­ ная машина работает экономичнее, чем при рассольной системе охлаждения.

При воздушной системе значительно упрощается оттаивание снеговой шубы с поверхности воздухоохладителя, так как нет не­ обходимости в отводе талой воды из трюма. К преимуществам воздушного охлаждения относится также меньшая емкость сис­ темы хладагента. Кроме того, воздухоохладители позволяют регу­ лировать влажность воздуха в охлаждаемом помещении. Пони­ женная влажность воздуха препятствует образованию плесени. Интенсивная принудительная циркуляция и вентиляция воздуха обеспечивают более равномерное распределение температуры и влажности его по всему объему трюма и сохранность перевозимых грузов.

Однако при такой системе приходится увеличивать устанавли­ ваемую холодопроизводительность машины на величину, эквива­ лентную работе сжатия вентиляторов, которая передается в виде тепла трения воздуху. Кроме того, вентиляторы повышают расход мощности на 22—35% по сравнению с мощностью, потребляемой электродвигателями компрессоров.

Воздушная система не обладает аккумуляцией холода, так как теплоемкость воздуха мала. Однако этот недостаток не имеет существенного значения, поскольку основным аккумулятором хо­ лода в трюме является перевозимый груз. К недостаткам системы

помещений при условии обеспечения доступа к электродвигателям и вентиляторам для наблюдения и ухода при полностью загру­ женных трюмах (хотя бы через специальные люки и т. п.).

Воздушные системы охлаждения необходимо применять для грузов, перевозимых при положительной температуре и подлежа­ щих обязательной вентиляции (например, для фруктов, овощей, яиц). Однако эти системы являются универсальными, т. е. при­

52

годными для перевозки любых грузов (от фруктов до мороженой рыбы).

Благодаря существенным преимуществам воздушное охлажде­ ние грузовых трюмов получает все большее распространение на речных и морских судах.

Смешанное охлаждение. При смешанной системе в трюмах од­ новременно устанавливают обычно как воздушные каналы, так и рассольные батареи. Применение смешанных систем охлаждения ослабляет недостатки, свойственные каждой системе :в отдельно­ сти. Эти системы являются наиболее гибкими, но и наиболее слож­ ными, поэтому их применяют редко.

Глава II. УСТРОЙСТВО СУДОВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

§ И. СУДОВЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Классификация поршневых холодильных компрессоров. В судовых машинах используют поршневые, ротационные (коловратные и винтовые) и центробеж­ ные холодильные компрессоры.

Коловратные ротационные компрессоры по конструкции аналогичны коло­ вратным насосам с эксцентричным вытеснителем. Вследствие повышенных по­ терь мощности на трение и перетечек хладагента механический к. п. д. и коэф­ фициент подачи у коловратных компрессоров ниже, чем у обычных поршневых

са к колесу, а у центробежных компрессоров она уменьшается по мере сжатия пара хладагента.

Центробежные, а также ротационные компрессоры имеют следующие пре­

клапаны. Кроме того, центробежные компрессоры не требуют внутренней смаз­ ки, что исключает попадание масла в холодильные аппараты. Вследствие этого трубки конденсаторов и испарителей не покрываются слоем масла, ухудшающим теплопередачу.

Однако центробежные компрессоры удается сконструировать и применить

В судовых холодильных машинах используют главным образом поршневые компрессоры. Их маркируют буквами и цифрами (ГОСТ 6492—61). Первая буква указывает на род хладагента (А— аммиак, Ф — фреон-12, 22Ф — фреон-22); вторая — расположение цилиндров (В — вертикальное, У — под углом); причем одна

53

мицилиндровый; цифры, следующие за буквами, означают холодопроизводительность при стандартных сравнительных температу­ рах Q0c (см. § 35) в тыс. ккал/ч. Например, марка компрессора АВ-75 расшифровывается так: аммиачный вертикальный двухци­ линдровый компрессор холодопроизводительностыо 75 000 ст. ккал/ч; ФУ-25 — фреоновый У-образный четырехцилиндровый ком­ прессор холодопроизводительностыо 25 000 ст. ккал/ч.

Поршневые холодильные компрессоры классифицируют по сле­ дующим признакам:

по числу цилиндров — на одно- и многоцилипдровые (до вось­ ми цилиндров);

по расположению осей цилиндров — на горизонтальные, верти­ кальные, V-, W- и звездообразные. Горизонтальные компрессоры, занимающие значительную площадь палубы, на судах не приме­ няют. По сравнению с вертикальным при V-, W- и звездообразном расположении цилиндров уменьшаются длина и высота компрес­

стого и двойного действия. Если пренебречь объемом штока, то при тех же раз­ мерах цилиндров теоретическая производительность у компрессора двойного

стого действия. Отсутствие ползуна облегчает шатунно-поршневую группу и уменьшает инерционные усилия, что позволяет повысить частоту вращения вала и таким путем уменьшить размеры и массу компрессора;

прессорах всасывающие и нагнетательные клапаны расположены на одной плите, находящейся в верхней части цилиндра. При этом хладагент, следуя за поршнем, меняет направление движения в ци­ линдре. Недостатком таких непрямоточных компрессоров является трудность расположения клапанов на общей плите, что приводит к увеличению гидравлических сопротивлений и дроссельных потерь

54

цилиндра до 50—70 мм), так как в небольших поршнях нет места для размещения всасывающих клапанов.

Впрямоточных компрессорах всасывающие клапаны распола­ гаются на поршне (и перемещаются вместе с ним), а нагнетатель­ ные — в клапанной плите над цилиндром. Хладагент движется в цилиндре в одном направлении, поэтому нижняя часть его оста­ ется холодной. Всасывающая полость в таких компрессорах зна­ чительно удалена от нагнетательной. Вследствие этого уменьшает­ ся теплообмен со стенками цилиндра при всасывании, так как поступающий из испарителя холодный пар не встречает в начале своего пути самую горячую часть цилиндра, нагретую теплотой сжатия (как, например, у непрямоточных компрессоров). Поэтому по сравнению с обычными яепрямоточиыми прямоточные компрес­ соры имеют более высокие рабочие коэффициенты (коэффициенты подогрева, дросселирования, подачи и индикаторный к. п. д.). Од­ нако устройство клапанов в поршне усложняет конструкцию пря­ моточного компрессора, удлиняет и утяжеляет его поршень, увели­ чивает мощность, расходуемую на трение, и уменьшает механи­ ческий к. п. д.

Всвязи с этим в последние годы начали применять непрямо­ точные компрессоры с периферийным расположением всасываю­ щих клапанов (за пределами верхней части втулки цилиндра). Нагнетательные клапаны по-прежнему устанавливают в клапан­ ной плите над цилиндром. Периферийное размещение всасываю­ щих клапанов позволяет увеличить проходные сечения их и просто

компрессоры лишены недостатков, присущих обычным непрямоточ­ ным компрессорам;

по числу ступеней сжатия — на одно- и многоступенчатые (обычно двухступенчатые). Для судовых двухступенчатых холо­ дильных машин отечественная промышленность выпускает спе­ циальные четырехцилиндровые двухступенчатые компрессоры типа ДАУ-50 и ДАУ-80, унифицированные для работы на аммиаке и фреоне-22. Один цилиндр у них образует ступень высокого давле­ ния, а три остальных — ступень низкого давления. Пар хладаген­ та сжимается последовательно в два приема — вначале в трех ци­ линдрах, а затем, после промежуточного охлаждения, в одном ци­ линдре;

по типу привода — я а компрессоры с непосредственным приво­ дом от электродвигателя через муфту и с клиноременной переда­

55

но имеют я = 400-=-500 об/мин (41,9-^52,4 рад/с), а средние и ма­ лые— 950—1440 об/мин (99,5-=-150,8 рад/с). Увеличение частоты вращения — главное средство сокращения массы на единицу холодопроизводительности;

по конструкции корпуса — на картерные и блок-картерные. В последних компрессорах блок цилиндров и картер представляют

смазкой разбрызгиванием масла из картера нижними головками шатунов (используемой в малых непрямоточных компрессорах) и с принудительной смазкой насосом (применяемой в более круп­ ных компрессорах);

по характеру охлаждения цилиндров — на компрессоры с во­ дяным и воздушным охлаждением. Водяные охлаждающие рубаш­ ки являются отличительной особенностью компрессоров, работаю­ щих на аммиаке. Во фреоновых компрессорах вместо водяного применяют воздушное охлаждение, так как при сжатии фреона-12

литым корпусом) и герметичные (с электродвигателем, встроен­ ным в общий сварной штампованный кожух без разъемов). Гер­ метичные компрессоры в настоящее время серийно выпускают на небольшие холодопроизводительности [до 3000 ккал/ч (3,5 кВт)]. Например, их применяют в домашних холодильниках. Такие ком­ прессоры не вскрывают и не ремонтируют, а вышедшие из строя заменяют новыми. Бессальниковые компрессоры серийно выпуска­ ют по новому ряду судовых фреоновых машин на холодопроизво­ дительности Qoc до 40 000 ккал/ч (47 кВт).

Применение бессальниковых и герметичных компрессоров по­ зволяет значительно снизить расход фреона и масла во время эк­ сплуатации.

Судовые холодильные машины должны быть компактными, нетяжелыми, уравновешенными, простыми в обслуживании, на­ дежными в работе и, кроме того, иметь большой моторесурс. Су­ довая машина должна также надежно работать при использова­

56

На судах иногда используют стационарные холодильные ма­ шины, но чаще устанавливают созданные па их базе специальные судовые машины, называемые морскими (в марке агрегата на это указывает буква М). В судовых машинах применяют облегченное агрегатирование (без тяжелых рам) компрессоров, аппаратов, на­ сосов и других элементов оборудования, используют материалы или покрытия, стойкие против коррозии, устанавливают протек­ торы для защиты от коррозии и т. д.

Институтом ВНИИХолодмаш разработан ряд унифицирован­ ных судовых холодильных компрессоров, агрегатов и машин про­ изводительностью 0,7—80 тыс. ккал/ч (0,84-93 кВт). Проводят их унификацию с целью сокращения числа типов машин путем созда­ ния серии компрессоров на одной базе (кривошипно-шатунном ме­ ханизме) . Для различных хладагентов этого достигают изменени­ ем диаметра цилиндра. Унифицированные компрессоры способны работать на разных хладагентах (например, на аммиаке или фреоне-22).

Конструкции судовых поршневых холодильных компрессоров и их основных узлов. Прямоточный бескрейцкопфный блок-картер- ный компрессор марки ФУ-25 с V-образным расположением четы­

линдры блок-картера запрессованы втулки 3 из мелкозернистого чугуна марки СЧ21-40 с боковыми окнами 10 для прохода всасы­ ваемого фреонового пара в поршень 2.

Компрессор имеет пустотелые проходные удлиненные поршни 2 тронкового типа, выполненные из чугуна марки СЧ21-40. В верх­ ней части поршня находятся три уплотнительных кольца 8, а в нижней — одно маслосъемное кольцо 11. Поршневые кольца из­ готовлены из перлитового чугуна. Поверхность средней части пор­ шня, служащая ползуном, снабжена канавками для удержания смазки. Компрессор прямоточный, поэтому всасывающие пластин­ чатые ленточные клапаны 7 расположены в днище поршня. С ша­ тунами 12 поршни соединены пальцами 9.

Нагнетательные пятачковые клапаны 6 размещены в плите 4, служащей седлом для клапанов и крышкой для рабочей полости цилиндра. Сверху цилиндры закрыты двумя чугунными крышками 5 на два цилиндра. Для лучшего воздушного охлаждения на верх­ ней части цилиндров и на крышках устроены ребра 23 и 32. Картер снабжен двумя боковыми люками, закрытыми крышками 28 и 30 и предназначенными для сборки и осмотра шатунных подшипни­ ков и коленчатого вала 14. Вынуть коленчатый вал при полной разборке компрессора во время ремонта можно, сняв с картера

57

никам. Верхние (головные) подшипники шатунов и поршневые пальцы 9 смазываются через трубки, прикрепленные к стержням шатунов 12. Часть масла нагнетается в полость сальника 21. Из всех подшипников масло стекает обратно в картер для повторного использования. Излишек масла со стенок втулок цилиндров сни­ мают маслосъемные кольца 11, сбрасывающие его в картер, вследствие чего уменьшается унос масла в систему. От фреонового пара масло (остаточная жидкость) отделяется во всасывающем сетчатом фильтре (грязевике), расположенном во всасывающем патрубке 26, и стекает в картер через отверстие в нижней части всасывающей полости 27, размещенной в развале между блоками цилиндров. Масло из картера спускается через клапан 18. Уровень масла в картере контролируют через смотровое стекло 29.

Фреон всасывается по патрубку 26 и нагнетается по патрубку 25. Чтобы предотвратить попадание механических примесей в компрессор, за всасывающим запорным клапаном установлен сетчатый фильтр (грязевик). В развале между цилиндровыми блоками расположены всасывающая 27 и нагнетательная 24 поло­ сти. Всасывающая полость через окна 10, выполненные по окруж­ ности втулки, сообщается с пустотелым поршнем, имеющим два окна. При любом положении поршня всасывающие окна 10 оста­ ются открытыми и обеспечивают непрерывное поступление фрео­ нового пара во внутреннюю полость между верхней и нижней частями поршня. Нагнетательная полость через окна, имеющиеся в ее стенках, сообщается с пространствами под крышками 5.

При открытом всасывающем запорном клапане фреоновый пар из испарителя через патрубок 26, сетчатый фильтр, всасывающую полость 27, окна 10 во втулке и окна в поршне поступает внутрь поршня под всасывающие клапаны 7. При ходе поршня вниз фрео­ новый пар, находящийся во вредном пространстве компрессора, расширяется и давление его падает. Когда это давление становится несколько меньше давления в испарителе, открываются всасываю­ щие клапаны в поршне и фреоновый пар всасывается в верхнюю полость цилиндра. При ходе поршня вверх всасывающие клапаны закрываются и поступивший в цилиндр пар сжимается. Когда давление сжатия будет несколько выше давления в конденсаторе, открываются нагнетательные клапаны 6 и фреоновый пар из про­ странства под крышкой 5 выталкивается в нагнетательную по­ лость 24 и далее через патрубок 25 при открытом нагнетательном запорном клапане — в конденсатор.

В нагнетательной полости (до запорного клапана) установлен предохранительный пружинный клапан 33, перепускающий сжатый пар из нагнетательной полости во всасывающую. Он предохраня­ ет цилиндры от аварии при чрезмерном повышении давления на­ гнетания, например в случае пуска компрессора при закрытом за­ порном клапане на нагнетательной трубе.

Предохранительные клапаны регулируют на открытие при раз­ ности давлений нагнетания и всасывания 16 кгс/см2 для аммиака и фреона-22 и 10 кгс/см2 для фреона-12. Для защиты компрессоров

60