стальных бесшовных труб, причем батареи в каждом трюме собраны в секции. Длина труб, последовательно включенных в одну секцию, вместе с соединительным трубопроводом составляет около 250 м длины. Охлаждающая поверхность батарей в обоих трюмах равна 248 м2. Проектная температура в незагруженных трюмах равна минус 2° С при температурах забортной воды, наружного воздуха и по верхности палубы с учетом солнечной радиации соответственно 25, 30 и 35° С.
Холодильная установка изготовлена Народным предприятием ГДР «Кельте—Берлин». Холодильным агентом является фреон-12.
Всостав установки входят:
1.Два компрессора Ѵ-образного типа, каждый холодопроизво
дительностью Q0 = 12 500 ккал/ч при t0 = — 18° С, tK= 35° С, тем пературе переохлаждения tu = 30° С и при условии всасывания су хого насыщенного пара (проектный режим). Один из компрессоров служит резервным. Характеристика компрессоров: число цилиндров і = 4; диаметр цилиндров D = 80 мм, ход поршня 5 = 80 мм, частота вращения п = 960 об/мин. Компрессоры соединены непо средственно с электродвигателями мощностью 11 квт каждый.
2.Кожухотрубный конденсатор с поверхностью охлаждения 20 м2.
3.Кожухотрубный испаритель с поверхностью охлаждения 30 м2. Циркуляция охлаждающей воды через конденсатор осуществ
ляется центробежным насосом производительностью 10 м3/ч. Насос соединен с электродвигателем мощностью 3 квт. Циркуляция холодного рассола осуществляется двумя такими же насосами, один из которых резервный.
Все электродвигатели установки питаются постоянным током на пряжения 220 в-
Принципиальная схема фреоновых, рассольных и водяных трубо
проводов |
с указанием мест установки приборов изображена на |
рис. 134. |
Ее особенность состоит в том, что жидкий фреон из конден |
сатора подводится внутрь корпуса испарителя через две группы вваренных трубок с просверленными мелкими отверстиями для оро шения фреоном охлаждающей поверхности. Дросселирование жид кого фреона, поступающего в испаритель из конденсатора, осуще ствляется в соплах двух устройств эжекторного типа, которые в то же время обеспечивают возвращение неиспарившегося фреона обратно в испаритель. Отепленный рассол вначале поступает в пучок труб, расположенных над орошаемыми трубками, что обеспечивает под сушивание и перегрев фреонового пара, уходящего из испарителя.
Условия проведения испытаний. Холодильную установку испы тывали при незагруженных трюмах. Температуру в них измеряли тремя способами: дистанционными манометрическими термометрами, термографами и ртутными термометрами через температурные трубки. Холодопроизводительность установки устанавливали по тепловой нагрузке конденсатора. Расход воды на конденсатор определяли по времени заполнения мерного бака емкостью 150 л.
Перед началом основных испытаний было произведено пробное испытание, выявившее некоторые недостатки: утечки фреона через
присоединительные фланцы нагнетательного коллектора одного из компрессоров, присутствие воздуха в фреоновой и рассольной си стемах трубопроводов и т. д.
С учетом представленных владельцем судна возможностей и огра ниченностью срока вывода судна из эксплуатации были намечены следующие режимы испытания.
Рис. 135. Изменение температуры в трюмах логгера «Антарктика»: а — трюм № 1; б — трюм № 2.
Первый режим. Для определения коэффициента рабочего вре мени компрессоров и других показателей установки проводят дли тельное испытание установки на поддержание проектной температуры внутри трюма при раздельной работе компрессоров.
Второй режим- Для определения возможности поддержания более низких температур по сравнению с проектными и основных показа
телей установки (в частности, термических свойств изоляции трюмов) при этих температурах ведут полное испытание установки при не прерывной работе двух компрессоров на оба трюма.
Результаты испытаний и их обработка. В первом режиме время работы компрессора № 1 при установившемся тепловом состоянии составляло 12 ч, а время работы компрессора № 2— 18 ч. Суммарное время непрерывной работы обоих компрессоров при поддержании в трюмах температуры около —2° С равнялось 30 ч. Условия работы обоих компрессоров были практически одинаковыми, а показания приборов стабильными.
Во втором режиме установку испытывали при параллельной ра боте двух компрессоров. Чтобы исключить влияние аккумуляции тепла в изоляции трюмов, конструктивных элементах корпуса и оборудования, продолжительность испытаний, как и в предыдущем случае, была значительной. Подачу холода в трюмы начали в 12 ч 24 июля и закончили в 12 ч 26 июля. По окончании подачи холода производили измерения повышения температуры в трюмах в тече ние 12 ч одновременно с измерением температуры окружающей среды (рис. 135, а и б).
Таким образом, работа установки во втором режиме при устано вившемся тепловом состоянии, как и при первом режиме, продол жалась 30 ч.
Средние значения измеренных величин при стабильной работе установки в обоих режимах и результаты определения основных по казателей приведены ниже.
Средние значения измеренных величин при стабильной работе установки в обоих режимах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При работе |
При работе |
|
|
Измеренные |
величины |
|
|
одного |
двух |
|
|
|
|
компрес |
компрес |
Температура, °С: |
|
|
|
|
|
сора |
соров |
|
|
|
|
|
|
|
кипения |
t о |
|
............................................... |
|
|
|
|
— 16,0 |
— 21,1 |
конденсации |
tK ................................................... |
|
|
|
|
3 2 ,0 |
3 1 ,9 |
переохлаждения ...............................ta |
|
|
|
■ ■ |
2 8 ,7 |
2 8 ,3 |
фреона при |
входе в компрессор tx |
10,8 |
14,0 |
» |
при |
выходе из компрессора t 2 |
6 2 ,0 |
71 ,9 |
воды при входе в конденсатор |
tw . . . |
2 5 ,5 6 |
2 4 ,9 |
» |
при выходе из |
конденсатора |
tw |
27,41 |
> 27,2 |
Расход воды на конденсатор |
Vw, м3/ч . . . |
9,21 |
9 ,30 |
Температура, °С: |
/ т |
|
|
|
|
|
|
в трюме № |
1 ....................................... |
|
|
|
|
— 2,5 |
— 6 |
» |
» |
№ 2 ................................ |
С |
|
|
|
|
— 3,0 |
— 9 |
|
|
|
|
Тг |
|
|
|
|
|
|
наружного воздуха ................................... |
ta |
|
|
|
2 4,6 |
24,4 |
забортной воды ...................................tw |
|
|
|
|
2 5,5 |
24,5 |
в машинном отделении ......................... |
tM |
|
tn, п |
3 4,6 |
39,2 |
за носовой переборкой трюма № 1 |
2 5 ,5 |
24,9 |
Напряжение V, |
в ................... ....................... |
|
|
|
|
|
218 |
215 |
Сила тока, а: |
|
|
|
|
|
|
|
|
электродвигателя компрессора / к . . . |
32,1 |
54,5 |
|
» |
|
|
водяного насоса |
/ в. „ |
9,21 |
9,1 |
|
» |
|
|
рассольных |
насосов |
25,0 |
25,75 |
^р. |
н ............................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
О сн о вн ы е |
|
п о к а за те л и |
р а б о ты |
х о л о д и л ьн о й у ста н о в к и |
|
|
л о гг е р а |
« А н тар к ти к а » |
|
|
|
|
|
|
|
|
При работе |
При работе |
|
Измеренные величины |
|
|
одного |
двух |
|
|
|
компрес- , |
компрес |
|
|
|
|
|
|
сора |
соров |
Расход воды Vw, м3/ ч ........................................ |
|
фреона |
9,21 |
9,3 |
Количество |
тепла, |
отведенного от |
16 860 |
21 200 |
в конденсаторе |
QK, к к а л / ч |
........................ |
|
|
Количество тепла, приходящегося на 1 кг |
38,4 |
40,05 |
фреона в конденсаторе qK, ккал/кг |
. . . |
Количество фреона, циркулирующего в си |
439,5 |
529,0 |
стеме G, кг/ч |
............................................... |
|
|
|
фрео |
Удельная |
холодопроизводительность |
32,2 |
33,0 |
на qо, ккал/кг |
|
................................................ |
|
|
|
Холодопроизводительность компрессоров Q0, |
14 140 |
17 450 |
ккал/ч |
|
|
|
|
|
Мощность, подведенная к двигателям ком |
|
|
прессоров /Ѵпод, |
|
к в т ........................................ |
|
|
|
4,84 |
11,7 |
Удельная |
холодопроизводительность |
ком |
|
|
прессорных агрегатов £*“д, ккал/(квт-ч) |
2200 |
1490 |
Удельная |
тепловая |
нагрузка |
конденсатора |
|
1060 |
qFK, ккал .............................../(м2- ч ) |
|
|
843 |
|
Удельная тепловая нагрузка испарите |
472 |
584 |
ля qF4, ........................................ккал/(м2-ч) |
|
|
|
Удельная тепловая нагрузка рассольных ба |
|
49,3 |
тарей qF6, ...................ккал/(м2- ч ) |
|
|
37,8 |
|
Мощность, подведенная к двигателям рас |
|
|
сольных ........................насосов N£0д, квт |
|
|
|
5,45 |
5,53 |
Мощность, подведенная к двигателю водяно |
|
|
го насоса ................................... |
/Ѵ®од, |
к в т |
|
|
|
2,00 |
1,96 |
Холодопроизводительность, |
отнесенная |
|
|
к суммарной подведенной мощности /Суст, |
970 |
908 |
ккал/(квт ....................................................-ч) |
|
|
|
|
|
Часовой расход холода на 1 м3 полезной ем |
|
|
кости трюмов ф нетт0 , ккал/(м3-ч) |
|
. . . . |
35 |
45,8 |
Часовое количество холода, выработанного |
|
|
компрессорами, |
приходящегося |
на |
1 м3 |
|
|
полезной емкости трюмов фбрутто> |
|
|
|
ккал/(м ...................................................3'Ч) |
|
|
|
|
|
53 |
65,3 |
Мощность, затрачиваемая в механизмах |
|
|
установки, приходящаяся на 1 м3 полез |
0,054 |
0,072 |
ной емкости трюмов фуст, квт/м3 |
. . . |
Коэффициент рабочего времени компрессо |
|
|
ров за период поддержания постоянной |
1 |
1 |
температуры ............................в трюмах £ |
|
|
|
При обработке результатов испытаний было сделано допущение, что энтальпия фреона после дросселирования г4 = г3, а не г4-, как долж нобыло быть в результате процесса, протекающего в соплах (рис. 136). Дело в том, что определить положение точки 4' не представлялось возможным, так как показатель политропы расширения жидкого фреона в сопле был неизвестен. Сделанное допущение, несколько уменьшающее значение величины q0, не вносит существенной по грешности в конечные результаты определения холодопроизводитель-
ности компрессора. В самом деле, даже если допустить, что процесс в сопле протекает по адиабате 3—4", то и в этом случае погрешность при вычислении q0 не превысит 3%. В действительности вследствие трения в сопле (линия 3—4') эта погрешность будет значительно меньше.
При определении тепловой нагрузки на рассольные батареи и осредненного коэффициента теплопередачи изоляции трюмов ко личество холода Q0t , поданного в трюмы, определяли как холодо-
Рис. 136. Цикл холодильной машины с расширением фреона в сопле.
производительность компрессоров за вычетом потерь AQ0l (опреде ляемых расчетом) в окружающую среду во фреоновых, рассольных трубопроводах и через корпус испарителя. Потери AQ0l на преодоле ние гидравлических сопротивлений, эквивалентные мощности, за трачиваемой в рассольной системе, приближенно определяли по мощности, подведенной к электродвигателю рассольного насоса,
A Q o2 = 8 6 0 цА^под,
где г) = 0,9 — коэффициент, учитывающий потери в электродвига теле и механические потери в рассольных насосах.
Из данных, приведенных на стр. 266, следует, что коэффициент рабочего времени компрессоров (исключая резервный компрессор) при поддержании в незагруженных трюмах спецификационной тем пературы около —2° С и внешних температурных условиях, сходных с проектными, равен 1 вместо 0,75, как принято по действовавшим в то время Правилам Регистра.
Сопоставление полученной холодопроизводительности компрес соров при условиях испытаний с гарантированной производитель ностью при тех же условиях показало, что они практически совпа дают. Как будет видно ниже, увеличение коэффициента рабочего вре
мени компрессоров вызвано ухудшением термических свойств изо ляции трюмов.
Испытания показали также наличие некоторого запаса поверх ности теплообменных аппаратов и рассольных батарей, что при ра боте двух компрессоров позволило-без перегрузки аппаратов сни зить температуру в трюмах.
Значения осредненного коэффициента теплопередачи
|
п о F у |
|
По |
При |
рабрте |
При |
работе |
|
лощПадь верхности 2м |
|
одного ком |
двух |
к о м |
|
At |
F At |
|
At |
F At |
At |
F At |
|
Ограждение |
проекту |
прессора |
прессоров |
|
|
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
|
|
Таблица 32
При испы тании судна «Баку»
Днище |
|
45 |
27 |
1216 |
28,25 |
1270 |
32,0 |
1440 |
40,35 |
1820 |
Борта |
|
130 |
32 |
4160 |
27,35' |
3550 |
32,1 |
4170 |
39,85 |
5180 |
Носовая перебор- . 22 |
32 |
740 |
28,25 |
630 |
32,4 |
710 |
39,75 |
870 |
ка трюма № 1 |
пере- |
20 |
32 |
640 |
37,35 |
750 |
46,7 |
940 |
49,55 |
990 |
Кормовая |
борка трюма № 2 |
106 |
37 |
3920 |
27,35 |
2900 |
31,9 |
3380 |
39,35 |
4170 |
Палуба |
|
|
|
|
10 640 |
9100 |
10 640 |
13 030 |
Среднечасовое количество холода, |
Осредненный коэффициент тепло |
поданного в трюмы Q0 — ^ |
AQ0, |
передачи &оср, |
ккал/(м2-ч-°С) |
|
|
ккал/ч |
|
|
|
|
|
0,65 * |
|
|
|
6 900 * |
|
|
|
|
|
|
|
9 340 |
|
|
|
|
|
1,026 |
|
|
|
12 250 |
|
|
|
|
|
1,15 |
|
|
|
12 540 |
|
|
|
|
|
0,962 |
|
|
*Проектное значение
Втабл. 32 приведены проектные и опытные значения коэффи циента теплопередачи изоляции трюмов. Разность температур опре деляли исходя из средней температуры в обоих трюмах. Учитывая, что среднесуточные температуры наружного воздуха и забортной воды практически не отличаются одна от другой, при вычислении величины А/для бортов температуру их наружной поверхности осредняли.
Вэтой же таблице приведены результаты вычисления осредненных значений коэффициентов теплопередачи. По проекту расчетный коэффициент теплопередачи равен 0,5 ккал/(м2-ч • °С), а проектный осредненный с учетом потерь холода через кницы, пиллерсы и прочие тепловые мостики составляет 0,65 ккал/(м2-ч-°С).
Некоторое расхождение в опытных значениях коэффициента тепло передачи, полученных при испытаниях судна «Антарктика», объяс
?
няется погрешностью измерений и расчетов при обработке резуль татов наблюдений. Величина среднего опытного значения k0cp = = 1,09 ккал/(м2- ч-°С). Отклонение среднего опытного значения коэффициента теплопередачи от его проектной величины составило
’’» о ™ 5 '100 = 52,3%. Такое значительное отклонение заставило
провести испытание однотипного судна «Баку» во время его рейса из Баку в Пехлеви (Иран) в июле—августе 1958 г. Результаты на блюдений обработаны для периода установившегося режима при непрерывной работе двух компрессоров в течение 67 ч. Средние зна чения основных измеряемых температур составили: в носовом трюме
|
|
|
|
|
|
— 12,5° С, |
в кормовом трюме — 12,2° С, наружного воздуха 27° С, |
забортной |
воды 28° С, в машинном отделении 37,2° С и за носовой |
переборкой |
27,4° С. |
Среднечасовое количество холода, поданного |
в трюмы при |
tо = |
—25,2° С, |
^К= 31,8°С и непрерывной работе |
компрессоров, |
составило |
12 540 |
ккал/ч. Результат определения ос- |
редненного |
коэффициента |
приведен в табл. 32, из которой видно, что |
его значение и в этом случае значительно больше проектного. Закономерность понижения и повышения температуры в трюмах
логгера «Антарктика» можно проследить на термограммах, изобра женных на рис. 133. В среднем понижение температуры в трюмах от 10 до —5° С при работе двух компрессоров происходило за 12 ч. Средний градиент понижения температуры составлял 1,25° С в час.
По прекращении подачи холода в трюм № 1 в течение 12 ч тем пература повышалась от —6 до +3° С, а в трюме № 2 — от —8,5 до +1° С. Средний градиент повышения температуры для обоих трю мов составлял около 0,75° С в час.
§ 62. ИСПЫТАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ БМРТ „ И З У М Р У Д “
В соответствии с решением Госплана СССР было проведено комплексное испытание холодильного оборудования отечественного изготовления, установленного на большом морозильном рыболовном траулере «Изумруд». Испытание проводилось специальной комиссией во время планового промыслового рейса к западным берегам Африки с 27 февраля по 30 апреля 1961 г.
Цель испытаний и условия их проведения. Цель испытаний со стояла в проверке работоспособности и надежности работы моро зильно-холодильного комплекса, приборов автоматики, определении холодопроизводительности компрессоров ДАУ-80 и производитель ности морозильных аппаратов в условиях повышенных температур наружного воздуха и забортной воды. Однако осуществить испыта ние в полном соответствии с намеченными температурными условиями не удалось ввиду того, что на протяжении всего рейса в районе вы соких температур оказалась неблагоприятная промысловая обста новка. Поэтому результаты испытаний относятся к работе установки в условиях умеренных температур (температура воздуха и забортной воды 18—20° С) в районе 20° южной широты.
Как уже говорилось, головной образец компрессора ДАУ-80 подвергался тщательным испытаниям на стенде с паровым кольцом и в составе элементов холодильной машины МХМ-240; результаты испытания показали полное совпадение теплотехнических показате лей компрессора с проектными данными. Для оценки работы серий ных компрессоров и другого оборудования в полном составе холо дильной машины оборудование холодильной установки было подго товлено к теплотехническим испытаниям.
Предусмотренные программой испытания по определению осредненного коэффициента теплопередачи изоляции трюмов провести не удалось, так как трюмы во время рейса на промысел были загружены картонной тарой и льдом, а на промысле и в обратном рейсе в них находилась рыба.
Краткие сведения о судне и холодильной установке. Суда типа БМРТ с кормовым тралением предназначены для автономной работы в удаленных от базы промысловых районах. По расчетам автономность плавания составляет 80 суток, из которых около 60 суток суда могут находиться в районе промысла. Для хранения замороженной про дукции судно имеет три трюма с общей полезной емкостью 1180 м3, в которых посредством рассольной системы охлаждения (СаС12)
|
|
|
|
|
|
|
поддерживается |
температура — 18° С. |
|
|
Холодильная установка состоит из холодильной машины МХМ-240 |
(рис. 137, см. |
вкладку |
в |
конце |
книги), |
характеристики основ |
ных элементов которой |
приведены |
в § 58. |
В составе холодильной |
машины один конденсатор |
и один рассольный испаритель являются |
резервными. Машина работает по схеме |
двухступенчатого сжатия |
с полным промежуточным |
охлаждением |
и |
одноступенчатым авто |
матическим регулированием подачи жидкого аммиака в испаритель ные системы терморегулирующими клапанами, а в случае необходи мости — ручными клапанами. Холодильная машина снабжена приборами защитной автоматики. На компрессорах установлены реле высокого и низкого давлений. Испарители, промежуточные сосуды и воздухоохладители снабжены дистанционными указателями уровня. Электронные сигнализаторы уровня установлены на отделителях жидкости морозилок, промежуточных сосудах и испарителях.
В состав установки входят рассольная система и система забортной воды для охлаждения конденсаторов, маслоотделителей и рубашек компрессоров. Рассольную систему обслуживают два насоса, один из которых резервный производительностью 40 м3/ч каждый при на поре 35 м вод. ст. Систему забортной воды также обслуживают два насоса (один резервный) производительностью 90 м3/ч каждый при напоре 30 м вод. ст.
Рыбоморозильный комплекс, входящий в состав холодильной установки, представляет собой два воздушных морозильных аппа рата интенсивного действия с продольной циркуляцией воздуха про изводительностью 15 т рыбы за 22 ч каждый при температуре поступ ления рыбы +20° С и конечной ее температуре — 18° С. Средняя расчетная температура циркулирующего воздуха составляет —30° С при температуре испарения аммиака —40° С и средней скорости
27о'
воздуха в туннелях 5—6 м/с. Измерение температуры воздуха в мо розильных аппаратах и охлаждаемых помещениях производится телетермометрической станцией.
Холодильная установка, кроме того, служит для предваритель ного охлаждения рыбы в чанах перед замораживанием (при больших уловах), а также для поддержания необходимой температуры в про визионных камерах при выключении их индивидуальной холодиль ной установки.
Обычно два компрессора работают на испарители воздухоохла дителей морозилок, а один компрессор с частотой вращения п = = 480 об/мин обслуживает рассольный кожухотрубный испаритель, предназначенный для охлаждения трюмовСхемой предусматри вается также совместная работа двух или трех компрессоров на обе
испарительные системы, а |
также работа |
любого из |
компрессоров |
на испарители для охлаждения рассола. |
результатов |
наблюдений. |
Проведение испытаний |
и обработка |
Во время испытаний наряду с определением холодопроизводитель ности компрессоров была проведена проверка работоспособности их отдельных узлов и деталей, работы приборов регулирующей и защитной автоматики, установлены действительная производитель ность морозилок и распределение скорости движения воздуха в их тунеллях.
Холодопроизводительность компрессоров определяли по тепло вому балансу конденсатора и испарителя. Расход воды и рассола из меряли с помощью нормальных диафрагм с кольцевыми камерами. Разность температур воды и рассола измеряли лабораторными термо метрами с ценой делений 0,1° С, остальные температуры — термо метрами с ценой деления 0,2 и 0,5° С. Давление измеряли штатными манометрами, показания которых контролировались образцовым ма нометром. Давление на всасывающих патрубках компрессоров СНД измеряли с помощью ртутных U-образных манометров. При прове дении испытаний измерения производили через каждый час-
За время пребывания комиссии на судне было проведено 9 испы таний на определение холодопроизводительности компрессоров. Экс плуатация холодильной установки при совместной работе трех ком прессоров считается наиболее напряженной, поэтому испытания при таком режиме весьма показательны. Такие испытания (№ 1 и 5) проводили дважды в районах невысоких температур (19° С) воды и воздуха.
Суммарную холодопроизводительность компрессоров определяли по тепловой нагрузке конденсатора. Долю холода, приходящуюся на рыбоморозильные аппараты, определяли как разность между общей холодопроизводительностью и холодопроизводительностью рассольного испарителя, включая соответствующие потери-
Испытания в районах высоких температур воздуха и воды (№ 6, 7 и 8), а также при умеренных температурах окружающей среды (№ 2, 3, 4 и 9) из-за отсутствия улова рыбы проводили только при работе одного из компрессоров на рассольный испаритель, по балансу которого и устанавливали холодопроизводительность, так как раз-
