5.3. Конструкции теплообменных аппаратов

На рис. 41 показано устройство двухходового конденсатора паротурбинной установки.

Рис. 41. Двухходовой конденсатор:

1 – отвод охлаждающей воды, 2 – отвод воздуха, 3 – воздухоохладители, 4 – подвод охлаждающей воды, 5 – удаление конденсата, 6 – компенсатор, 7 – подвод пара, 8 – диафрагмы, 9,11 – водяные камеры, 10 – трубные доски

К корпусу конденсатора, сваренному из стальных листов, присоединены трубные доски 10 из свинцовистой латуни. В трубных досках развальцованы трубы из алюминиевой латуни. В паровом пространстве установлены стальные промежуточные трубные доски (диафрагмы) 8.

В симметрично расположенных пучках труб конденсатора перегородками выделены воздухоохладители 3.

На рис. 42 показано устройство кожухотрубного маслоохладителя, где поверхность охлаждения состоит из гладких прямых латунных труб 3, концы которых развальцованы в трубных досках 7.

Рис. 42. Маслоохладитель:

1,6 – водяные камеры, 2 – корпус, 3 – теплообменные латунные трубы, 4 – сегментные перегородки, 5 – дистанционные фиксирующие трубы, 7,8 – трубные доски

Внутри труб прокачивается забортная охлаждающая вода, снаружи пучок обтекает охлаждаемое масло. По охлаждающей воде маслоохладитель является двухходовым. Со стороны масла рассматриваемый маслоохладитель шестиходовой.

На рис. 43 показаны различные конструкции подогревателей воды.

В небольших подогреватетелях при температуре греющего пара до 120 ⁰С трубные доски жестко соединены с корпусом подогревателя (рис. 43а). При более высоких температурах греющего пара применяют конструкцию с плавающей трубной доской 6 ( рис. 43б ). На рис. 43в показан подогреватель воды с U – образными трубками. Такая конструкция позволяет полностью разгрузить трубки от термического напряжения.

Рис. 43. Водоподогреватели:

а) с трубными досками жестко соединенными с корпусом,

б) с плавающей трубной доской, в) с U-образными трубами, 1– подвод воды, 2 – отвод воды, 3 – подвод греющего пара, 4 – перегородки, 5 – сборник конденсата, 6 – трубная доска

На рис. 44 показаны принципиальные конструкции подогревателей топлива различного типа.

Рис. 44. Подогреватели топлива:

а) кожухотрубный, б) змеевиковый, 1– подвод пара, 2 – отвод конденсата, 3 – подвод и отвод топлива

5.4. Назначение и классификация судовых холодильных установок

Самопроизвольная передача теплоты от тела более нагретого к менее нагретому – естественный необратимый процесс. В изолированной системе, состоящей из горячих и холодных тел, теплообмен продолжается до момента выравнивания температур. При этом тела с более высокой температурой являются охлаждаемыми и температура их понижается, а тела с более низкой температурой – охлаждающими, они получают теплоту. Простейшая система охлаждения может состоять только из двух тел: охлаждаемого и охлаждающего.

Если для реализации процесса охлаждения не требуются затраты энергии, то охлаждение называется естественным. Искусственное охлаждение – процесс отвода или поглощения тепла, сопровождаемый понижением температуры охлаждаемого объекта ниже температуры окружающей среды и требующий затрат энергии.

Главными источниками искусственного холода на всех видах транспорта, как и в промышленности в целом являются холодильные машины. Холодильной машиной называют совокупность соединенных трубопроводами агрегатов и аппаратов, в которых по замкнутому контуру циркулирует рабочее тело (хладагент), совершающий перенос теплоты от холодных (охлаждаемых) тел к более нагретым.

Холодильные машины могут быть разных типов: паровые компрессионные, газовые компрессионные, воздушные компрессионные, абсорбционные, пароэжекторные. Компрессионные машины работают с затратой механической энергии, абсорбционные и пароэжекторные – с затратой тепловой энергии, поэтому их принято называть теплоиспользующими холодильными машинами.

Наиболее широкое применение на судах нашли парокомпрессионные холодильные машины как наиболее компактные и универсальные. В этих машинах для получения низких температур используется дросселирование жидкости, сопровождаемое понижением температуры, а для отвода тепла от охлаждаемого объекта – фазовый переход жидкости – парообразование.

Холодильная установка помимо холодильной машины включает в себя дополнительное оборудование (приборы охлаждения, насосы, вентиляторы, арматуру, трубопроводы, воздухопроводы и т.п.). Часто к холодильной установке относят и сам объект охлаждения, например тепло– и гидроизолированные трюмы, провизионную или морозильную камеру с оборудованием.

Можно определить следующие основные области применения холода на морских судах:

– холодильная обработка (охлаждение и замораживание) и хранение продуктов (запасов продовольствия для экипажа и пассажиров) и скоропортящихся грузов;

– комфортное кондиционирование воздуха или дыхательной газовой смеси с целью создания в судовых помещениях наиболее благоприятных микроклиматических условий для человека;

– техническое кондиционирование воздуха для обеспечения наилучших условий сохранения перевозимых нескоропортящихся грузов (зерна, хлопка, колесной техники, различного оборудования и т.д.);

– техническое кондиционирование воздуха для функционирования электронного и другого специального судового оборудования;

– техническое кондиционирование газовой среды в грузовых танках танкеров и газовозов, состоящее в приготовлении и применении осушенных инертных газов для предотвращения взрывов, уменьшения коррозии металлов внутренних конструкций в грузовых танках;

– повторное сжижение и поддержание необходимых температуры и давления газов, перевозимых на судах газовозах;

– хранение сжиженного углекислого газа, используемого в системе пожаротушения.

В состав судовой холодильной установки могут входить: одна или несколько холодильных машин, дополнительное оборудование и системы, необходимые при производстве и использовании искусственного холода, а также приборы и системы управления, контроля, защиты, сигнализации и автоматического регулирования, обеспечивающие нормальную работу холодильных машин. Составной частью холодильной установки является система охлаждения, представляющая собой совокупность приборов аппаратов и устройств для отвода тепла из помещения либо от другого судового объекта.

Все холодильные машины в зависимости от холодопроизводительности условно разделяют на малые (холодопроизводительность до 15 кВт), средние (от 15 до 120 кВт) и крупные (свыше 120 кВт).

В зависимости от температурного диапазона работы холодильные машины подразделяют на высокотемпературные (температура испарения хладагента выше -10 ^оС), среднетемпературные (от -10 до -30 ^оС) и низкотемпературные (температура испарения хладагента ниже -30 ^оС).

В зависимости от сложности схемы и вида холодильного цикла различают одно-, двух-, многоступенчатые и каскадные холодильные машины.

Системы охлаждения подразделяются на системы непосредственного, рассольного, панельного, воздушного и комбинированного или смешанного охлаждения.

При непосредственном и рассольном батарейном охлаждении охлаждающие приборы имеют вид гладкотрубных или оребренных батарей, которые размещают непосредственно в охлаждаемом помещении. Теплота, проникающая извне и выделяемая грузом, отводится из помещения циркулирующим в батареях кипящим хладагентом, при непосредственном охлаждении, либо хладоносителем — рассолом, при рассольном охлаждении.

Панельная система охлаждения обеспечивает перехват потоков тепла, идущих извне, еще до того как они попадают в охлаждаемое помещение. Охлаждаемые листотрубные панели устанавливаются внутри помещения на расстоянии 40 — 50 мм от поверхности изоляции на всех поверхностях ограждения или на большей их части. Через каналы между листами панелей, как правило, циркулирует хладоноситель — рассол.

В воздушных системах охлаждения предусматривается интенсивное движение больших воздушных масс через воздухоохладитель при помощи электровентилятора. Так как воздух проходит через воздухоохладители с большой скоростью, требуемая площадь теплообменной поверхности значительно уменьшается. Воздухоохладители могут устанавливаться как в охлаждаемом помещении так и вне его.

В комбинированной системе охлаждения одновременно применяются различные методы отвода тепла.

Любая система охлаждения должна быть универсальной (пригодной для перевозки различных грузов), эффективно отводить тепло от охлаждаемого объекта и иметь достаточную тепловую аккумуляционность, безопасной для людей и грузов, экономичной, с компактными приборами охлаждения, надежна в работе, проста и удобна в эксплуатации.