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

Оценку термических показателей и состояния изоляции охлаж­ даемых помещений на судне производят по осредненному коэффи­ циенту теплопередачи, отнесенному к единице внешней поверхности ограждения охлаждаемого помещения или группы помещений, вхо­ дящих в общий контур. Следовательно, в величину осредненного коэффициента теплопередачи входят тепловые потоки, создаваемые промежуточными палубами и переборками, пиллерсами, кницами

идругими дополнительными тепловыми мостиками.

Отермических свойствах изоляции в известной мере можно судить по скорости повышения температуры в помещениях после прекращения подачи в них холода.

Объем и сроки проведения испытаний изоляции грузовых охлаж­ даемых помещений определяются классификационными обществами.

На неклассифицируемых судах также проводят обследования и испытания изоляции, а сроки устанавливают организации, в ве­ дении которых находятся эти суда.

Как указывалось ранее, испытание изоляции охлаждаемых поме­ щений на судах производят после постройки судна, причем по тре­ бованию Регистра на головных судах и, если есть изменение изоля­ ционных конструкций или заменен изоляционный материал, на серийных судах в эти испытания включают и определение осред­ ненного коэффициента теплопередачи.

При неудовлетворительном качестве изоляции на серийных су­ дах по указанию Регистра на любом очередном судне должно быть определено значение осредненного коэффициента теплопередачи. Этот коэффициент определяют также и в других случаях, например для решения вопроса о замене изоляции при ремонте судна и т. д.

На серийных судах обычно ограничиваются наблюдением за скоростью повышения температуры в грузовых охлаждаемых поме* щенияхИспытание изоляции охлаждаемых помещений другого назначения, например провизионных камер, осуществляется по специальным программам.

Осредненный коэффициент теплопередачи определяют при не­ загруженных помещениях, предварительно охлаждаемых до наибо­ лее низкой спецификационной температуры, после чего приступают к измерению температуры сред, окружающих охлаждаемые помеще­

ниях, измеряемой в их геометрическом центре, не должны превы­ шать ±1°С . По требованию Регистра все измерения нужно произ­ водить через каждый час в течение 24 ч.

Осредненную разность температур А/ср определяют по формуле

X Fl

2 0 0

Если разность температур отнесена ко всему периоду испытаний, то величину Аtt берут как среднее арифметическое из. всех произве­ денных измерений.

За весь период поддержания спецификационных температур в помещениях осредненная температура окружающей среды (наруж­ ного воздуха, забортной воды и температура в помещениях, смеж­ ных с охлаждаемыми) не должна быть ниже 25% расчетной.

Осредненная температура окружающей среды определяется из

ющей поверхности ограждения, °С.

Если осредненная температура внешней среды ниже расчетной более чем на 25%, то испытание изоляции Следует проводить при неспецификационной более низкой температуре в охлаждаемых по­ мещениях; при этом должна быть обеспечена осредненная разность

холодильная установка может работать не на все помещения, а на группу помещений. Например, при среднем расположении главного машинного отделения изоляция может быть испытана отдельно в носовых и кормовых трюмах. При специальном испытании изоля­ ции для создания более низкой температуры в охлаждаемых поме­ щениях может быть использовано резервное оборудование.

Если испытание изоляции приходится вести при низких темпе­ ратурах окружающей среды, то необходимая разность температур может быть достигнута не охлаждением помещений, а их нагрева­ нием. Для обогрева могут быть использованы грелки воздухоохла­ дителей, система оттаивания снеговой шубы или временно смонти­ рованные греющие устройства.

При необходимости испытания изоляции только в отдельных помещениях, например при ее частичной замене (а эти помещения входят в общий охлаждаемый контур), в смежные охлаждаемые помещения холод не подают и температуру в них поддерживают как можно более высокой (путем открытия дверей, люков и т. д.).

Определение осредненного коэффициента теплопередачи изоляции. .

Осредненный коэффициент теплопередачи вычисляют по формуле

и __ S Ф°из

И3 z ^ F , МГ

где г — продолжительность испытания изоляции (при по­ стоянной температуре в охлаждаемых помещениях), ч; 2<Зо113— количество тепла, переданного через изоляцию за

201

Как уже отмечалось, при испытании изоляции грузовых охлаж­ даемых помещений судов по Правилам Регистра продолжительность испытания составляет 24 ч. Чем длительнее испытание, тем больше уверенности в том, что поданный в помещения холод расходуется на компенсацию теплопритоков через изоляцию. Особенно это относится к охлаждаемым помещениям рыбопромысловых и рыбо­ обрабатывающих судов, в которых обычно размещают различное оборудование. В этом случае при увеличении продолжительности испытаний по достижении необходимой температуры воздуха в охлаж­ даемых помещениях холод может частично расходоваться на доохлаждение предметов, расположенных в помещениях. Практика испытаний показала, что для надежного определения осредненного коэффициента теплопередачи испытание следует проводить в тече­ ние 48 ч и более.

Величина 2 Qom равна количеству холода 2 QonOM> поданного в помещения, за вычетом тепла, эквивалентного работе механизмов, расположенных в этих помещениях (вентиляторы воздухоохлади­ телей и др.), а также тепла, эквивалентного работе трения в рас­ сольных батареях. В первом приближении последнее обычно прини­ мают равным теплу, эквивалентному работе рассольных насосов.

Если испытания изоляции производятся путем подогрева поме­ щений, то осредненный коэффициент теплопередачи будет равен

,Q нагр

где 2 QHarp ■— количество тепла, выделенного нагревателями, рас­ положенными внутри охлаждаемых помещений, ккал.

Кроме изложенного метода определения осредненного коэффи­ циента теплопередачи изоляции по балансу тепла в зарубежной практике иногда используется метод Нимана, который позволяет определять &из в условиях нестационарного теплового режима. В его основу положена экспоненциальная зависимость изменения температуры среды, обогреваемой через плоскую стенку другой средой, температура которой остается постоянной.

Испытания по этому методу проводятся в два приема. На первом

и помещение нагревается в течение времени г за счет теплопритоков через изолированные ограждения, при этом температура в помеще­ нии поднимается до значения t'ip.

На втором этапе испытываемое помещение повторно охлаждают до температуры trp, а затем нагревают его в течение такого же вре­ мени z теплом, поступающим через изолированные ограждения, и теплом Q„, подводимым в помещение от специальных тарированных грелок. Перед окончанием подогрева температура поднимается до значения £ р.

Примерный характер изменения температуры помещения пока­ зан на рис109.

202

Осредненный коэффициент теплопередачи по этому методу вы­ ражается зависимостью

лее надежным, так как при нестационарных процессах последо­ вательного охлаждения и нагревания помещений не учиты­ вается влияние тепловой аккумуляции оборудования, располо­ женного в помещениях (рассольных батарей и др.), а также остаточная тепловая инерция изоляционных конструкций. В связи с этим метод нестационарного теплового режима может быть реко­ мендован для головных судов как дополнительный к методу тепло­ вого баланса с целью его проверки и уточнения, а также накопления соответствующего опыта.

При достаточно хорошем совпадении результатов испытаний обоими методами способ нестационарного теплового режима может быть использован для проверки изоляции на серийных судах, а также на судах, находящихся в длительной эксплуатации, для оценки изменения термических свойств изоляции путем сопоставления результатов испытаний с результатами испытаний, проведенных по этому методу ранее.

203

На крупных судах применение подобного метода может встре­ тить значительные практические трудности, так как для обогрева помещений необходимо устанавливать электрические нагреватели весьма большой мощности. Последовательное же испытание изоля­ ции отдельных помещений или их групп потребует значительного времени и дополнительных затрат на установку грелок, прокладку кабелей и пр.

Как уже отмечалось, опытное значение осредненного коэффици­ ента теплопередачи характеризует термические свойства изоля­ ционных конструкций охлаждаемых помещений в целом и не позво­ ляет судить о коэффициентах теплопередачи отдельных изоляционных конструкций.

Для определения коэффициентов теплопередачи выполненных изоляционных конструкций используют тепломеры. Тепломеры ши­ роко применяются для исследования изоляции охлаждаемых поме­ щений стационарных установок, изоляционные конструкции которых на данном объекте в основном однообразны и не имеют металлических включений. Подобные приборы не нашли применения в судовых условиях, так как равномерность теплового потока нарушается на­ личием в изоляции стального набора- В некоторых случаях тепломер нельзя установить из-за его плоской формы или больших размеров. Кроме того, значительная продолжительность проведения одного опыта (не менее двух суток) и разнообразие изоляционных конструк­ ций на судне делают испытание изоляции на судах с помощью обыч­ ных тепломеров неприемлемым. Создание тепломера малого габарита, быстро измеряющего тепловой поток через судовые изоляционные конструкции, позволило бы определять термические показатели отдельных конструкций и намечать пути совершенствования этих конструкций.

Опытный тепломер такого типа разработан и изготовлен Тепло­ изоляционной лабораторией ЛТИХП. После всестороннего его испытания подобные тепломеры должны найти широкое применение для установления термических свойств изоляции судовых поме­ щений.

В заключение отметим, что если полученное при испытаниях значение осредненного коэффициента теплопередачи изоляции гру­ зовых охлаждаемых помещений отличается от проектного значения не более чем на 10%, то по Правилам Регистра спецификационные условия следует считать подтвержденными.

Оценка изоляции по скорости нагревания помещений. Оценка термических свойств изоляции по средней скорости повышения температуры в охлаждаемых помещениях осуществляется на голов­ ных судах после испытаний, связанных с определением осреднен­ ного коэффициента изоляции, а на серийных судах после испытаний на поддержание спецификационной температуры в охлаждаемых помещениях. Для этого по окончании указанных испытаний прекра­ щают подачу холода в помещения, затем через каждый час измеряют температуру воздуха в охлаждаемых и смежных с ними помещениях, а также температуру наружного воздуха и забортной воды.

204

Средняя скорость повышения температуры ЛѲ (град/ч) опреде­ ляется по формуле

нагреванием была близка к условиям испытаний на головных судах и составляла не менее 30° С. Если указанные условия соблюдены и при сопоставлении в любой точке графика полученное значение изме­ нения температуры в грузовых охлаждаемых помещениях серийного судна отличается от соответствующей величины для головного судна не более чем на 10%, то спецификационные условия по Правилам Регистра следует считать подтвержденными. В случае больших от­ клонений следует проверить состояние изоляции путем определения значения ее осредненного коэффициента теплопередачи.

Метод оценки изоляции на судах, находящихся в длительной эксплуатации, по скорости повышения температуры в помещениях позволяет судить об изменении ее термических свойств путем сопо­ ставления графиков, полученных при первоначальном испытании или при одном из предыдущих испытаний. При отсутствии таких гра­ фиков сравнение можно произвести с графиками других однотипных судов, изоляция которых находится в удовлетворительном состоянии.

В заключение следует отметить, что при оценке термических свойств изоляции по скорости повышения температуры в охлаждае­ мых помещениях в ряде случаев могут быть сделаны ошибочные выводы. Так, если скорость повышения температуры будет слишком мала, это может говорить о значительном увлажнении изоляции. Уменьшение темпа нагревания (несмотря на повышение значения коэффициента теплопроводности изоляционного материала) будет вызвано значительной аккумуляцией холода в изоляционных кон­ струкциях, особенно при их промерзании. О значительном увлаж­ нении изоляции можно в известной степени судить по более медлен­ ному охлаждению помещений и увеличению коэффициента рабочего времени компрессоров при поддержании спецификационного тем­ пературного режима в помещениях. Во всех случаях значительные отклонения скорости повышения температуры в помещениях сви­ детельствуют о неблагополучном состоянии их изоляции. При не­ обходимости объективная оценка термических свойств изоляции может быть сделана только на основании определения опытного значения осредненного коэффициента теплопередачи.

205

XI ИСПЫТАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

§ 50. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Теплотехнические испытания рыбоморозильных аппаратов, охлаждающих устройств и льдогенераторов производят по специаль­ ной программе и методике, согласованной с заинтересованными организациями. Для классифицируемого технологического обору­ дования эти испытания проводят в соответствии с технической до­ кументацией, одобренной Регистром или другим классификационным обществом, правила которых распространяются на это оборудо­ вание.

Методику проведения испытаний составляют с учетом принципа работы и конструктивных особенностей оборудования, температур­ ного режима замораживания или охлаждения рыбы и других про­ дуктов морского промысла, а также приготовления льда-

Если технологическое оборудование обеспечивается холодом от специальных машин, то испытание его ведут в комплексе с этими машинами. Если подача холода к технологическому оборудованию осуществляется от центральной холодильной машины, то методика испытаний должна предусматривать возможности отдельного учета расхода холода на технологические нужды. Это может быть достиг­ нуто путем выделения части оборудования, входящего в состав общей холодильной машины, с тем чтобы с помощью этого оборудо­ вания можно было осуществить замкнутый цикл по холодильному агенту при соответствующей температуре кипения.

В случае, если схема машины не позволяет выделить части обо­ рудования для самостоятельной работы на технологические нужды, а температура кипения одинаковая, можно, определив общую холо­ допроизводительность машины по тепловой нагрузке конденсаторов

ирасход холода на трюмы по тепловой нагрузке испарителей, вы­ числить количество холода, затраченного на аппараты и льдоге­ нераторы, как соответствующую разность.

При подаче холода к технологическому оборудованию с по­ мощью жидкого хладоносителя, расход холода на замораживающие

иохлаждающие аппараты легко может быть определен по расходу хладоносителя и повышению его температуры.

Основная цель теплотехнических испытаний состоит в опреде­

лении производительности замораживающих и охлаждающих уст­ ройств и льдогенераторов, проверке конечной температуры про­ дукта и продолжительности замораживания или охлаждения. Объем

206

и порядок проведения испытаний определяются заинтересованными организациями, а для классифицируемых установок, в состав кото­ рых входят аппараты, требованиями Регистра.

Эти испытания следует вести при установившемся тепловом режиме холодильной машины и самих аппаратов при работе их по прямому назначению; температура воздуха в помещении, где распо­ ложены аппараты, должна быть близкой к спецификационной.

Если несколько аппаратов обслуживаются одной холодильной машиной, то все аппараты должны работать одновременно. Испы­ тание отдельных аппаратов (или группы аппаратов) на судне допу­ скается только при их обслуживании автономными холодильными машинами.

Подключение оборудования другого назначения или резервного в процессе проведения теплотехнических испытаний технологиче­ ского оборудования не разрешается.

Испытание аппаратов совместно с другими потребителями хо­ лода можно проводить лишь в том случае, если схема установки и условия их проведения позволяют достаточно точно определить расход холода на эти потребители. Так, при комплексных испыта­ ниях холодильных установок траулеров, холодильная машина кото­ рых одновременно обслуживает морозильные аппараты с воздухо­ охладителями непосредственного испарения и трюмы с рассольной системой охлаждения, расход холода на аппараты может быть под­ считан как разность между общей холодопроизводительностью ма­ шины, определенной по тепловой нагрузке конденсатора, и расходом холода на трюмы, установленным по тепловой нагрузке испарителя.

Во время испытаний для поддержания установившегося режима следует равномерно подавать рыбу в морозильные аппараты и охла­ ждающие устройства непрерывного действия. В аппараты и устрой­ ства цикличного действия подачу рыбы в достаточном количестве производят через интервалы времени, соответствующие периодам выгрузки—загрузки.

Вода в льдогенераторы должна подаваться непрерывно при по­ стоянном давлении.

При отсутствии или недостатке необходимого количества рыбы на серийных судах с целью определения работоспособности аппарата или устройства может быть произведено охлаждение или заморажи­ вание какого-либо заменителя (опилок, брусков и т. п-). На головных судах теплотехнические испытания морозильных аппаратов и охла­ ждающих устройств следует производить только с использованием

рыбы.

На головных судах продолжительность испытаний аппаратов с воздухоохладителями осуществляется в течение времени, соответ­ ствующего периоду между оттаиваниями снеговой шубы, но не менее 48 ч, морозильных аппаратов других типов — не менее 24 ч, охла­ ждающих устройств— 12 ч и льдогенераторов “ 4 ч.

На серийных судах испытания морозильных аппаратов и охла­ ждающих устройств производят в течение одного цикла заморажива­ ния (охлаждения), а льдогенератора — в течение 2 ч-

207

Вес рыбы, загружаемой в аппараты, и вес изготовленного льда должен определяться с точностью не менее 1%, а продолжительность замораживания и охлаждения — с точностью до 1 мин-

Температуру рыбы до загрузки ее в аппарат и после выгрузки измеряют в ее толще (не менее чем в пяти тушках из партии), а при блочном замораживании (не менее чем в трех блоках) в трех точках: в геометрическом центре блока и двух на той же оси на расстоянии 1/і длины блока от его торцевых сторон-

Температуру рыбы измеряют с помощью полупроводниковых термоигл с точностью не менее 0,5° С. Во избежание повреждения термоигл в замороженной рыбе или блоках предварительно просвер­ ливают отверстия на необходимую глубину.

Для измерения температуры рыбы могут быть использованы жидкостные термометры в специальной оправе, продолжительность замера должна быть не менее 3 мин.

Температуру чешуйчатого или снежного льда измеряют в бункере -на глубине не менее 50 мм от поверхности, продолжительность измерения жидкостным термометром также должна составлять 3 мин.

Температура рыбы, поступающей на замораживание или охла­ ждение /иач, должна быть близка к спецификационной, но не ниже

.10° С, это же правило следует соблюдать и в отношении воды, поступающей в льдогенераторы.

Для установления равномерности распределения движения воз­ духа в рыбоморозильных аппаратах измеряют поле скоростей при входе в тоннель или выходе из него и по величине поля определяют среднюю скорость.

Среднюю скорость воздуха в аппарате находят как среднеарифме­ тическое значение средних скоростей полей.

При испытании технологического оборудования с целью уста­ новления его эксплуатационных показателей определяют также подводимую мощность к электродвигателям для привода механизмов, непосредственно входящих в состав аппаратов.

§51. ИСПЫТАНИЕ ЗА М О Р А Ж И В А Ю Щ И Х

ИО Х Л А Ж Д А Ю Щ И Х У С Т Р О Й С ТВ

Требуемая холодопроизводительность в аппаратах, пред­ назначенных для замораживания или охлаждения рыбы, QoaeJT° определяется расходом холода <2о"т°> ккал/ч, затраченного на тер­

208

Значения энтальпии рыбы, подлежащей замораживанию или охлаждению в зависимости от температуры, приведены в табл. 21.