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

Компрессор может работать также по схеме одноступенчатого сжатия, что осуществляется переключением клапанов на трубо­ проводах. При п — 720 об/мин, tQ= — 15° Си tK = 30° С проектная холодопроизводительность компрессора Q„ - ; 300 000 ккал/ч, а за­ трачиваемая эффективная мощность Ne = 107 квт.

аммиачных компрессоров:

1 — теплообменник-конденсатор; 2 — промежуточный водяной холодильник; 3 — масло­ сборник; 4 — маслоотделитель СВД; 5 — двухступенчатый компрессор; 6 — промежуточный сосуд; 7 — подогреватель рассола; 8 — ресивер; 9 — диафрагма для рассола; 10 — масло­ сборник; 11 *— маслоотделитель СНД; 12 — паровой ресивер; 13 — диафрагма для аммиака;

14 — пароохладитель; 15 — фильтр.

Схема стенда и методика проведения испытаний. Испытания опытного компрессора ДАУ-80 производились в лаборатории завода «Компрессор» на стенде со специальным аммиачным паровым кольцом

(рис. 119).

Паровое кольцо состоит из противоточного водяного теплообмен­ ника, двух ресиверов (парового и жидкостного), пароохладителя, маслоотделителей, промежуточного сосуда, маслособирателей, из­ мерительных приборов, запорной и регулирующей арматуры. По воде и рассолу кольцо присоединено к теплообменной аппаратуре испари­ тельной станции.

Пар аммиака, сжатый в трех цилиндрах ступени низкого давле­ ния (СНД) компрессора до промежуточного давления, нагнетается в маслоотделитель, после чего поступает в промежуточный сосуд

231

под уровень жидкого аммиака. Барботируя через слой кипящего аммиака, пар охлаждается до температуры насыщения при проме­ жуточном давлении и вместе с испарившейся частью отсасывается в цилиндр ступени высокого давления (СВД) компрессора. Там аммиачный пар сжимается до давления конденсации и поступает во второй маслоотделитель, а затем в элементный теплообменникконденсатор, в котором происходит охлаждение и частичная конден­ сация аммиака. Парожидкостная смесь стекает в ресивер. Из реси­ вера пар поступает к паровым регулирующим клапанам РК1 и РК2, где дросселируется до давления всасывания, и затем по двум трубо­ проводам направляется в специальный сосуд-пароохладитель, пред­ назначенный для получения требуемой температуры всасываемого пара и обеспечивающий надежный его перегрев перед диафрагмой. В нижнюю часть пароохладителя через регулирующий клапан РК$ поступает жидкость.

Один из трубопроводов, подводящих пар к пароохладителю, позволяет подавать пар под уровень жидкости для сбива перегрева, по второму трубопроводу пар подается в верхнюю часть сосуда. Распределением количества пара, поступающего по этим двум'трубопроводам, а также изменением уровня жидкости в сосуде может быть установлена необходимая температура на выходе из пароохлади­ теля перед диафрагмой. Из пароохладителя пар через мерную диа­ фрагму и паровой ресивер, служащий для выравнивания пульсации, отсасывается ступенью низкого давления компрессора.

Испытаниям головного компрессора ДАУ-80 уделялось большое внимание, так как этими компрессорами комплектуют холодильные установки крупных серий судов для рыбопромыслового флота.

Привод компрессора осуществлялся посредством клиноремен­ ной передачи от электродвигателя типа АК-103-8 с частотой враще­ ния п = 720 об/мин и мощностью N = 100 квт. При выполнении ряда опытов работа велась на двухскоростном электродвигателе типа А-112-8/12 мощностью N = 75/55 квт с приводом через эластич­ ную муфту при частоте вращения 720 и 480 об/мин.

Программой предусматривалась продолжительность теплотех­ нических испытаний в случае работы компрессора на две ступени при п = 720 об/мин в течение 10 ч, при п = 480 об/мин в течение 200 ч в случае работы компрессора по схеме одноступенчатого сжа­ тия при п = 720 об/мин — 200 ч. Все испытания" проводились при трех температурах конденсации 25, 30 и 35° С-

Наряду с определением холодопроизводительности, затрачивае­ мой мощности, коэффициента подачи и установлением диапазона применимости компрессора по температурам кипения проверялась работа системы смазки, расход масла, работа полосовых клапанов и их долговечность.

Испытания проводили при установившемся режиме работы ком­ прессора. Показания приборов снимали через 15 мин, а для расчета брали средние величины пяти-шести измерений. До начала опыта установившееся состояние поддерживали в течение не менее

30 мин.

232

Требуемые режимы работы компрессора устанавливали с по­ мощью соответствующих клапановОпределенная температура кон­ денсации достигалась регулированием количества охлаждающей воды, подаваемой в элементный теплообменник. Регулирование давления всасывания осуществляли регулирующими клапанами на трубопроводе между ресивером и пароохладителем. Температуру пара на всасывании поддерживали изменением уровня жидкого аммиака в пароохладителе.

Для имитации работы компрессора в составе судовой холодиль­ ной установки (когда в промежуточный сосуд подается пар аммиака из нескольких компрессоров) в ряде опытов в промежуточном со­ суде с помощью рассола, циркулирующего по змеевику, создавали дополнительную тепловую нагрузку.

Температуру аммиака измеряли оттарированными техническими термометрами с ценой деления 0,5° С, а температуру рассола и воды — лабораторными термометрами с ценой деления 0,1° С. Количество воды, подаваемой в рубашку компрессора, измеряли с помощью мерного бачка и секундомера, а количество рассола, подаваемого в промежуточный сосуд,— с помощью диафрагмы.

Давление в аммиачной системе измеряли обычными пружинными манометрами и мановакуумметрами, за исключением давления вса­ сывания и давления перед диафрагмой, измерение которых произ­ водили ртутными манометрами. В ряде опытов давление нагнетания СНД измеряли с помощью образцового манометра с ценой деления

0,02 кгс/см2.

При обработке результатов наблюдений весовую производитель­

непосредственном приводе и тіпер = 0,98 при клиноременном приводе, а к. п. д. электродвигателя т]дв определяли по графикам заранее

при работе по схеме одноступенчатого сжатия определяли так же, как и для компрессора марки AB-100.

При работе компрессора по схеме двухступенчатой холодильной машины холодопроизводительность находили в соответствии с циклом этой машины (рис. 120), в котором принято р 0 = рвс; рк — р„, а коэффициент подачи устанавливали для СНД.

Действительный объем пара Ѵн.д, м3/кг, засасьшаемого компрес­ сором,

У„.д = Go1(

где Ѵі — удельный объем пара, засасываемого СНД, м3/кг.

233

Коэффициент подачи СНД

л _ V». д

где Vh — часовой объем, описываемый поршнями СНД, м3/ч. Удельная холодопроизводительность q0, ккал/ч,

Я о — 1 1 — {в>

где ів — энтальпия, соответствую­ щая точке на левой по­ граничной кривой при промежуточном давлении рН’, ккал/кг.

Удельная объемная холодопро­ изводительность qv, ккал/м3,

234

Холодопроизводительность компрессора

Qo = K .nVhlu дqv.

Удельная эффективная холодопроизводительность Ке, ккал/(квт-ч),

где Ne— суммарная эффективная мощность компрессора при ра­ боте на две ступени, квт.

с проектными, а по основным тепловым показателям даже несколько превосходят их. Так, на спецификационном режиме коэффициент

а проектная Q0 = 80 000 ккал/ч.

В результате длительных испытаний был собран обширный ма­ териал, характеризующий работу компрессора при многочисленных температурных режимах.

В качестве иллюстрации результатов испытаний приведены в виде графиков основные теплотехнические характеристики компрес­

235

сора для некоторых режимов его работы по схеме двухступенчатого сжатия при п = 720 об/мин и перегреве пара, поступающего в СНД,

В качестве примера приведем испытание элементов холодиль­ ной машины МХМ-240, предназначенной для установки на больших морозильных рыбопромысловых траулерах (БМРТ).

Учитывая, что схема холодильной машины в целом, конструкция компрессоров и теплообменной аппаратуры представляют собой новое конструктивное решеңие, до сих пор не встречавшееся на оте­ чественных судах, все элементы машины были подвергнуты испыта­ ниям на стенде завода «Компрессор». Цель испытаний состояла в установлении работоспособности схемы и отдельных ее элементов, определении тепловых и эксплуатационных характеристик аппара­ тов и сравнении их с проектными данными.

Испытания подразделяли на следующие этапы:

а) наладочные, в ходе которых проводили проверку работоспо­ собности принятой в проекте схемы и наладку работы приборов автоматики (машина работала в течение 90 ч);

б) тепловые, в процессе которых выявлялись характеристики работы аппаратов (машина работала в течение 160 ч).

236

Холодильная машина МХМ-240 — аммиачная, компрессорная, двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением аммиака в промежуточном сосуде и автоматическим регулированием подачи жидкого аммиака в испарители терморегулирующими кла­ панами. Она предназначена для замораживания рыбы в морозильных аппаратах и хранения замороженной рыбы и рыбных продуктов в трюмах с рассольным охлаждением на производственных рыбо­ промысловых траулерах.

Машина МХМ-240 состоит из трех компрессорных агрегатов, двух конденсаторов, двух испарительных систем (рассольной и непо­ средственного испарения), двух промежуточных сосудов, двух ре­ сиверов, маслоотделителей, маслособирателей, отделителей жидкости, воздухоохладителей, запорной и регулирующей арматуры и прибо­

с чем техническими условиями на поставку предусматривались комплексные испытания холодильной машины после ее монтажа на судне. Согласно этим же техническим условиям холодильная машина на заводе была подвергнута поузловым испытаниям.

Краткое описание стенда и методики проведения испытаний.

В соответствии с указанными условиями на заводском стенде испы­ тывали следующие основные узлы холодильной машины:

а) компрессорный агрегат, состоящий из компрессора ДАУ-80 и двухскоростного электродвигателя переменного тока А-112-8/12, соединенного с компрессором через эластичную муфту; перед испы­ танием компрессор ДАУ-80 в составе схемы холодильной машины длительное время испытывали на специальном паровом кольце;

б) комплект штатной аппаратуры (конденсатор, испаритель, про­ межуточный сосуд, ресивер, маслоотделитель и повторяющиеся в общей схеме холодильной машины МХМ-240 элементы схемы со всеми штатными контрольными и регулирующими приборами и арматурой).

Невозможность имитировать на заводском стенде условия работы морозилок в судовых условиях исключала получение характеристик машины при ее работе с воздухоохладителями при наличии качки, крена и дифферента.

В комплект штатной теплообменной аппаратуры, проходившей испытание на стенде, входили:

1. Конденсатор 80МКТ — горизонтальный кожухотрубный дли­ ной 3000 мм; внутри сварной обечайки корпуса диаметром 900 мм находятся 444 стальные трубки диаметром 28x4 мм, концы которых развальцованы в приваренных к обечайке стальных трубных решет­ ках. Теплопередающая поверхность конденсатора составляет 80 м2 Для уменьшения коррозии в морской воде принята сравнительно небольшая скорость 0,8 м/с, а перегородки крышек конденсатора, создающие четырехходовой ток воды, снабжены цинковыми протек­ торами. Пар аммиака поступает в конденсатор через четыре ввода,

237

расположенные по длине аппарата. Слив жидкого аммиака в ресивер осуществляется через два патрубка.

2. Испаритель ЗОМИКТ — горизонтальный кожухотрубный дли­ ной 2000 мм; внутри сварной обечайки корпуса диаметром 700 мм находятся 242 стальные трубки диаметром 28x2 мм, концы кото­ рых развальцованы в приваренных к обечайке стальных трубных решетках. Теплопередающая поверхность испарителя составляет 30 м2. Крышки испарителя образуют шесть ходов для протекающего по трубкам рассола. Высокий сухопарник представляет собой тепло­ обменник с встроенным в него змеевиком, в который поступает жидкий аммиак из промежуточного сосуда, подаваемый затем снизу через терморегулирующий клапан в испаритель. Сухопарник выполняет функции отделителя жидкости и теплообменника, задержи­ вая капли жидкого аммиака и предохраняя от их попадания во всасывающий трубопровод при нормальном заполнении испарителя, что особенно важно в судовых условияхИспаритель снабжен элек­ тронным дистанционным сигнализаторой уровня.

3. Промежуточный сосуд 60МПС диаметром 600 мм с расположен­ ным в нижней части четырехрядным змеевиком из труб диаметром 32X3,5 мм с общей внутренней поверхностью 2 м2, по которому протекает жидкий аммиак от ресивера к испарителю. Аммиак из СНД компрессора подводится по вертикальной трубе внутри сосуда под уровень жидкого аммиака. Пар, барботируя через, жидкий аммиак, охлаждается до температуры насыщения, после чего посту­ пает через патрубок в' верхней части аппарата в СВД. Требуемый уровень аммиака, идущего на сбив перегрева пара и переохлажде­ ние основной части жидкости в змеевике, обеспечивается терморегу­ лирующим клапаном, установленным на аппарате. Для защиты от всплесков жидкого аммиака над уровнем кипящей жидкости уста­ новлена решетка, а для отделения уносимых капель жидко'сти предусмотрены отбойники и поворот потока пара на выходе из промежуточного сосуда. Аппарат снабжен электронным дистанцион­

тикальный, диаметром 325 мм, с двухрядным змеевиком из труб диаметром 28X4 мм, по которому протекает вода, и насадкой из фарфоровых колец. Аммиачный пар, поступающий из СНД через боковой патрубок в маслоотделитель, охлаждается, омывая змеевик, после чего проходит через слой колец и выходит через патрубок

вверхнем днище аппарата.

5.Маслоотделитель высокого давления 100МОМ — вертикаль­ ный обычного типа, диаметром 426 мм, с коническими отбойниками.

6.Ресивер 1МРД — горизонтальный диаметром 600 мм, емкостью 1 м3, закрытый с торцов эллиптическими днищами, в одном из кото­

рых имеется люк для осмотраРесивер снабжен указателем уровня и воздухоохладителем. Жидкий аммиак сливается в ресивер из кондёнсатора, а затем поступает в промежуточный сосуд.

238

Принципиальная схема аммиачных трубопроводов стенда, места установки и включения измерительных приборов показаны на рис. 125. Конденсатор и испаритель присоединены к водяной и рас­ сольной системам испытательного стенда. Циркулирующий через трубную часть испарителя первичный рассол охлаждает в специаль­ ном теплообменнике поступающий из рассольного бака вторичный рассол, который в свою очередь отепляется в дополнительном тепло­ обменнике водой, поступающей из конденсатора в трубное простран­ ство этого теплообменника.

Принятая схема позволяла осуществить испытание всех элементов холодильной машины МХМ-240, а также одновременно проверить работу, произвести настройку приборов автоматики и выяснить ряд других вопросов (например, целесообразность и необходимость змее­ виков в промежуточном сосуде, испарителе и маслоотделителе).

Полные тепловые характеристики конденсатора не были полу­ чены, так как схема, составленная с учетом возможностей стенда и условий проведения испытаний на заводе, не позволила создать до­ статочные тепловые нагрузки на конденсатор. Кроме того, не были испытаны воздухоохладители непосредственного испарения, входя­ щие в состав машины (два воздухоохладителя сухих рыбоморозиль­ ных аппаратов с поверхностью охлаждения 800 м2 каждый).

Во время испытаний измеряли температуру аммиака, рассола и воды, давление аммиака и барометрическое давление воздуха, количество рассола и воды, мощность на валу компрессора, плот­ ность рассола и уровень аммиака в сосудах.

Измерение всех параметров производили при установившемся режиме через каждые 15—20 мин. Продолжительность каждого режима составляла от 1 до 3 ч-

Гидравлические сопротивления испарителя по рассолу и кон­ денсатора по воде определяли с помощью ртутных дифференциальных манометров, присоединенных к соответствующим патрубкам аппа­ ратов. Сопротивления промежуточного сосуда и змеевиков масло­ отделителя по аммиаку измеряли с помощью образцовых манометров.

Результаты испытаний. Стендовые теплотехнические испытания узлов холодильной машины МХМ-240 показали надежную работу всего комплекта испытанной аппаратуры и его соответствие техни­ ческим условиям на поставку данной машины. Характеристики работы испытанных аппаратов соответствовали проектным данным. Испытания позволили выявить основные теплотехнические пока­ затели теплообменной аппаратуры и подтвердили правильность показателей работы компрессора ДАУ-80, полученных при его испытаниях на паровом кольце.

Результаты испытаний испарителя, отнесенные к внутренней поверхности трубок, приведены в табл. 26, из которой видно, что ко­ эффициент теплопередачи испарителя лежит в пределах k = 260ч330 ккал/(м2-ч-°С).

Чтобы убедиться в эффективности сухопарника-теплообменника, была проведена сравнительная работа холодильной машины со змее­ виком сухопарника и без него при режиме t0 = —32,2° С.

239