книги из ГПНТБ / Добровольский А.П. Теплотехнические испытания судовых холодильных установок

Для определения производительности двухступенчатых холо­ дильных машин с двойным регулированием и промежуточным сосу­ дом составляют тепловой и материальный баланс с целью определе­

Все расчеты при обработке результатов испытаний двухступен­ чатых холодильных машин с двойным регулированием удобнее вести, относя их к 1 кг холодильного агента, прошедшего через конденсатор (см. § 4). При проектировании двухступенчатых холо­ дильных машин все расчеты ведут, относя их к 1 кг холодильного агента, прошедшего через испаритель.

§ 44. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС К О М П Р Е С С О Р Н Ы Х ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Для составления теплового баланса компрессорных холодиль­ ных машин необходимо знать расходы холодильного агента через отдельные элементы машин и его параметры на входе в эти элементы и выходе из них. Составляя тепловой баланс, следует учитывать также теплообмен между окружающей средой и холодильным аген­ том при прохождении его через основные теплообменные аппараты, трубопроводы и вспомогательные элементы холодильных машин (маслоотделители, ресиверы, теплообменники, отделители жидкости, фильтры и др.).

Тепловой баланс холодильной машины составляют в виде таб­ лицы; в одном столбце суммируют подведенное к отдельным элемен­ там машины тепло, а в другом — отведенное. При этом учитывают особенности работы машины и ее схему.

Приведем примеры составления теплового баланса одноступен­ чатой и двухступенчатой холодильных машин.

Тепловой баланс одноступенчатой холодильной машины в соот­ ветствии со схемой, представленной на рис. 87, приведен в табл. 15. В схеме имеется газовый теплообменник, где жидкий холодильный агент дополнительно доохлаждается, а пар, поступающий из испа­ рителя, подсушивается и перегревается. Обычно количество полу­ ченного паром и соответственно отданного жидкостью тепла QT0 в баланс не включают, а учитывают только тепло, полученное тепло­

168

обменником из окружающей среды как часть общего теплопритока к холодильному агенту во всасывающем трубопроводе.

Тепловой баланс двухступенчатой холодильной машины с про­ межуточным сосудом с теплообменником в соответствии со схемой,

Рис. 87. Схема теплового баланса одноступенчатой холодильной машины.

представленной на рис. 88, приведен в табл. 16. В практике состав­ ления тепловых балансов холодильных машин учет тепла, полу­ ченного или отданного холодильным агентом при прохождении его по отдельным участкам трубопроводов, устанавливают опытным или

Рис. 88. Схема теплового баланса двухступенчатой холодильной машины.

расчетным путем. При расчетах знак следует выбирать исходя из соотношения температур воздуха, окружающего аппарат или трубо­ провод, и холодильного агента. Если разность температур между окружающим воздухом и холодильным агентом не превышает 10° С, воспринятым или отданным теплом в неизолированном трубопро-! воде можно пренебречь. \

169

Теплопритоки в изолированных трубопроводах небольшой длины также можно не учитывать. Так, при установке поплавковых или терморегулирующих клапанов на испарителях и промежуточных сосудах теплоприток к участку жидкостного холодного трубопровода будет незначителен. В приведенном примере расчета теплового ба­ ланса двухступенчатой холодильной машины не учтен теплоприток к жидкостному трубопроводу между РК1 и промежуточным сосудом.

Опытное определение теплопритоков производят по показаниям приборов, установленных в начале и конце рассматриваемого участка трубопровода с учетом расхода холодильного агента на этом участке. Перед основными испытаниями предварительно оцени­ вают величину теплопритоков и в соответствии с ней выбирают при­ боры с такой точностью показаний, чтобы погрешность при опреде­ лении теплопритоков не превышала 10%. В случае ответственных испытаний теплопритоки рекомендуется определять из опыта, кон­ тролируя их расчетным путем. На некоторых участках трубопро­ водов теплопритоки можно определять только расчетным путем. К таким участкам относятся например, трубопроводы, соединяющие регулирующие клапаны с испарителями и промежуточными сосу­ дами, так как температура в этих трубопроводах, равная темпера­ туре кипения, не изменяется.

§ 45. ПЕРЕСЧЕТ ПОЛУЧЕННОЙ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НА ПРОЕКТНЫЕ УСЛОВИЯ

При теплотехнических испытаниях холодильных установок на судах внешние условия часто значительно отличаются от проект­ ных, в связи с чем требуется пересчет холодопроизводительности компрессоров с условий, при которых производились испытания, на проектные условия или условия сравнительных циклов, при которых гарантируется холодопроизводительиость компрессоров или машины в целом.

Значительные трудности возникают при испытаниях холодиль­ ных установок на новых судах, особенно если их постройка закончена в холодное время года, а холодильная установка рассчитана на работу при высоких температурах забортной воды и наружного воздуха. В этом случае практически невозможно обеспечить необ­ ходимый температурный режим работы холодильной машины и создать требуемую тепловую нагрузку. При испытании холодиль­ ного оборудования рыбопромысловых и рыбообрабатывающих судов создать тепловую нагрузку весьма сложно из-за отсутствия необхо­ димого количества рыбы на судостроительных заводах.

При испытании холодильного оборудования, предназначенного для охлаждения грузовых и других помещений, при пониженных температурах окружающей среды установившийся тепловой режим работы холодильной машины на судне обеспечивают поддержанием более низких температур в охлаждаемых помещениях, а следо­

172

вательно, и более низкой температуры кипения холодильного агента.

Приблизить температуру конденсации к проектной величине при наличии холодной забортной воды нередко оказывается невоз­ можным, так как уменьшение расхода воды, поступающей в конден­ саторы, прикрытием задвижек на напорном трубопроводе ведет к чрезмерному повышению в нем давления, а применение этого же метода на всасывающем трубопроводе перед насосами — к срыву работы насосов.

Для создания частичной рециркуляции охлаждающей забортной воды через конденсатор требуется перемонтаж водяных трубопро­ водов, что в судовых условиях часто представляет большую слож­ ность.

Таким образом, условия испытаний на судах (т. е. основные параметры работы холодильной машины: температура кипения t0 и температура конденсации tK) практически всегда отличаются от проектных не только при заводских испытаниях и сдаче установки на судне после ее монтажа, но и при испытаниях в морских условиях. Поэтому, если испытания холодильной установки на судне произво­ дились при температурах кипения и конденсации, отличных от про­ ектных на величину более чем 1°С по температуре кипения и 2° С по температуре конденсации, соответствие ее холодопроизводитель­ ности проектным данным устанавливают с помощью графиков Q0 = = / (t0, tK), а при отсутствии таких графиков холодопроизводитель­ ность при проектных (технических) условиях определяется расчет­ ным путем.

Обычно при пересчете холодопроизводительности компрессоров с одних условий работы на другие в процессе проектирования, когда все входящие в нее величины являются расчетными, пользуются формулой (1). Эта же формула рекомендуется для пересчета полу­ ченной холодопроизводительности с условий испытания на условия сравнительных циклов (см. табл. 1) или на режим, указанный заво- дом-изготовителем в технических условиях х; причем если при испытании отношение давлений нагнетания и всасывания отличается от проектного не более чем на ±0,3, а значения tK, і 0 и tBC— не более чем на, ±5° С, то значения коэффициентов подачи Кксп и Ят. ц

В практике испытаний холодильных установок на судах откло­ нения по степени сжатия в компрессоре и температурному режиму, как правило, бывают более значительны, и в этом случае необходимо учитывать изменение коэффициента подачи.

Значения коэффициентов подачи рекомендуется брать по гра­

опытных или головных образцов компрессоров. Для компрессоров,

1 Б. С. В е й н б е р г, В. В. Л а в р о в а. Методы испытаний компрессионных холодильных машин. М., Пищепромиздат, 1953.

173

в паспортах которых такие графики отсутствуют, приходится поль­ зоваться графиками, имеющимися в технической литературе для компрессоров, близких по типу и производительности.

При пересчете холодопроизводительности использование графи­ ков, взятых из литературных источников, может повлечь за собой неточности. Вместе с тем отклонение холодопроизводительности компрессоров от гарантированной в зависимости от ее величины лежит в пределах до 10%. Поэтому лучше и проще сопоставлять холодопроизводительность Q0 , полученную при условии испы­

таний, с холодопроизводительностью при проектных условиях работы холодильной установки на судах с помощью серии гра­ фиков, в которых указывается гарантированная производитель­ ность Qot компрессоров или холодильной машины в целом в широ­

ких температурных пределах их работы. При ступенчатом регули­ ровании частоты вращения электродвигателей компрессоров такие графикинеобходимо иметь для различной возможной частоты вращения.

Следует остановиться на методической ошибке, которую довольно часто делают при пересчете холодопроизводительности компрессоров с условий испытаний на технические условия. Если - отсутствуют какие-либо данные о характере изменения коэффициента подачи, но имеются данные о холодопроизводительности компрессора при сравнительных или технических условиях, можно определить гаран­ тированный коэффициент подачи при этих условиях

т, у

По величине холодопроизводительности, полученной в резуль­ тате испытаний на судне, вычисляют коэффициент подачи компрес­ сора при режиме испытаний

ккал/ч; Яот — удельная весовая холодопроизводительность при тех­

нических условиях, ккал/кг; <7°исп — удельная весовая холодопроизводительность при усло­

виях испытаний, ккал/кг;

174

i>i —' УДельньш объем пара холодильного агента перед ком­

прессором при условиях испытания, м3/кг;

Ѵіт — удельный объем пара холодильного агента перед ком­

прессором при технических условиях, м3/кг; А,т у — коэффициент подачи компрессора при технических усло­

виях;

ХИСІІ — коэффициент подачи компрессора при условиях испы­ таний.

Напомним, что формула (1) получена исходя из предположения, что величина часового объема, описываемого поршнями компрес­ сора, а следовательно, и его частота вращения остаются неизменными при любом температурном режиме работы холодильной машины, если в электрической сети поддерживается постоянное напряжение. Таким образом, если в формулу (1) подставить значения коэффициен­ тов подачи из выражений (19) и (20), то при пересчете холодопроизводителыюсти формула (1) превращается в тождество.

в правой части которого все величины сокращаются за исключением Qot . Таким образом, искомая величина Qot , стоящая

в левой части равенства, всегда будет численно равна той же вели­ чине в правой части равенства, и «гарантия» будет соблюдена. Это показывает неправомерность подобного пересчета.

В заключение еще раз отметим, что сопоставление измеренной холодопроизводительности при условиях испытаний ^гарантирован­ ной надежнее производить с помощью графиков, отражающих гарантированную производительность холодильной машины по пара­ метрам, измеренным на патрубках компрессоров. Поэтому жела­ тельно, чтобы такие графики прилагались к формулярам на постав­ ляемое оборудование и отражали холодопроизводительность ком­ прессоров в широких возможных при эксплуатации пределах тем­ ператур конденсации и кипения.

По требованию Регистра графики Q,, — / (/0, tK) или X = f ( — )

должны прилагаться к технической документации на поставляемое для судов холодильное оборудование. Если полученная с помощью графиков или путем пересчета на проектные условия холодопроиз­ водительность будет отличаться от спецификационной не более чем на ±5% , то спецификационные условия по нормам Регистра следует считать подтвержденными.

175

X.ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИИ СУДОВЫХ ОХЛАЖДАЕМЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

§ 46. ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

Различные изоляционные материалы испытывают для вы­ явления свойств, отвечающих требованиям, предъявляемым к этим

честь, механическая прочность, пластичность, биологическая стой­ кость, наличие запаха и т. д. Ко второй категории можно отнести свойства, связанные с теплотехническими показателями холодиль­ ной установки: теплопроводность, теплоемкость и объемный вес, от которых зависят теплоприток в охлаждаемые помещения из окружающей среды, аккумуляционная способность изоляционных конструкций и их вес. Они же определяют температуропровод­ ность а, м2/ч, изоляционного материала:

где X — коэффициент теплопроводности, ккал/(м-ч-°С);

Коэффициент температуропроводности характеризует способ­ ность материала выравнивать температуру или, иначе говоря, скорость передачи тепла в материале от одного места к дру­ гому.

Величины X, с и у зависят от влажности материала и температуры. Влажность особенно сильно влияет на коэффициент теплопровод­ ности, а следовательно, и на коэффициент температуропроводности, особенно при отрицательных температурах, когда вода превращается в лед. Увлажнение того или иного материала зависит от его водо­ поглощающей способности и гигроскопичности, а также от его паро- и воздухопроницаемости.

Водопоглощением материала называют его способность погло­ щать капельно-жидкую влагу и удерживать ее в порах, а гигроско­ пичностью — способность материала поглощать водяной пар из атмосферы. Под паропроницаемостью понимают свойство материала пропускать водяной пар, содержащийся в воздухе. При повышенной паропроницаемости в зоне изоляционных конструкций, имеющей температуру ниже точки росы, происходит конденсация влаги, а в зонах с отрицательной температурой влага замерзает.

176