Холодильные установки. В настоящее время почти во всех отраслях производства используется искусственный холод, который наибольшее распространение на транспорте получил при хранении и перевозке скоропортящихся грузов. Температура воздуха в грузовых трюмах и танках сппциализированных судов (рефрижераторов), в провизионных камерах и специальных холодильных шкафах судов транспортного и технического флота должна поддерживаться на определенном уровне в зависимости от вида продуктов и сроков их хранения. Для поддержания в том или ином помещении температуры, ниже температуры окружающей среды, необходимо отводить от него теплоту, которую вносят в охлаждаемое помещение средства вентиляции, электроосвещение, люди, неохлажденные продукты и т. д. В основу получения низких температур в холодильных установках положен процесс кипения рабочего тела. При определенных условиях этот процесс изменения агрегатного состояния тела сопровождается отводом теплоты от охлаждаемой среды.
Комплекс механизмов, теплообмен-ных аппаратов и трубопроводов, включенных в холодильный агрегат, образует замкнутую систему, по которой прокачивается жидкость (холодильный агент), обладающая свойством переходить в парообразное состояние при низких температурах и давлениях. Для перехода жидкого тела в парообразное состояние к нему, как известно, должно быть подведено определенное количество теплоты. Холодильный агент (хладагент) в процессе парообразования отбирает теплоту от окружающего теплообменный аппарат воздуха, что и приводит к снижению температуры в охлаждаемых помещениях. В качестве холодильных агентов используют вещества, кипящие при низкой температуре и атмосферном давлении, безопасные для жизни и здоровья человека, инертные по отношению к конструкционным материалам, обладающие химической стойкостью, противопожарными, взрывобезопасными свойствами и другими характеристиками. Чаще всего в качестве хладагентов холодильных агрегатов используют аммиак (NH3), дифтордихлорметан (CFCI2) и дифтор-монохлорметан (CHF2CI). Аммиак в среде с атмосферным давлением испаряется при —33,4 °С, его удельная теплота парообразования 1310кДж/кг; дифторхлорметан (хладон 12)—при —29,8 °С, его удельная теплота парообразования 161 кДж/кг; дифтормонохлорметан (хладон 22) — при —40,8 °С, его удельная теплота парообразования 217 кДж/кг. На рефрижераторных судах в качестве хладагента применяют, как правило, аммиак или хладон 12, а на судах транспортного и технического флота — хладоны 12 и 22.
Хладагент в агрегатах периодически превращается из жидкого состояния в газообразное и наоборот.
Простейший холодильный агрегат состоит из электроприводного компрессора, конденсатора и испарителя. Компрессор засасывает пары хладагента из испарителя, сжимает их и с повышенными давлением и температурой нагнетает по трубопроводу в конденсатор. В последнем при соприкосновении с холодными стенками труб и вследствие расширения пары хладагента превращаются в жидкость. Чтобы превратить жидкий хладагент снова в парообразное состояние, его пропускают через терморегулирующий вентиль (ТРВ). В ТРВ происходит дросселирование жидкого хладагента.
Выходя из ТРВ с пониженным давлением, хладагент в змеевиках испарителя переходит в парообразное состояние. Процесс парообразования хладагента сопровождается отбором теплоты из холодильной камеры. Количество теплоты, отбираемой испарителем от охлаждаемых помещений в единицу времени, характеризует мощность (холодопроизводительность) агрегата. Из испарителя хладагент поступает в компрессор, и цикл перехода его из одного агрегатного состояния в другое повторяется. Агрегаты непосредственного охлаждения (с испарителем в холодильном помещении) применяют для создания искусственного холода в провизионных камерах вместимостью не более 200 м3.
Низкие температуры в помещениях большого объема поддерживаются, как правило, при помощи агрегатов с охлаждением промежуточным хла-доносителем. Испаритель в таких установках вынесен за пределы холодильной камеры. Через испаритель прокачивается промежуточный хла-доноситель. В качестве последнего обычно используют водные растворы солей хлористого кальция (СаСЬ) или хлористого натрия (NaCb), имеющих низкую температуру замерзания. Компрессор, конденсатор, ТРВ и испаритель работают в данном агрегате по описанному выше принципу.
Компрессоры холодильных агрегатов представляют собой одно- и многоступенчатые вертикальные и V-образ-ные поршневые насосы с приводом от электродвигателя. Хладоновые компрессоры обычно имеют воздушное охлаждение. Наружная поверхность цилиндров компрессоров выполняется ребристой. По способу герметизации внутренних полостей компрессоры подразделяют на сальниковые (открытого типа), бессальниковые и герметичные.
Конденсаторы и испарители по конструкции аналогичны водяным охладителям дизелей. Для очистки хладагента от механических примесей в схему агрегата включают маслоотделители и различные фильтры.
Большинство грузовых, буксирных и пассажирских судов для хранения продуктов оборудованы специальными холодильными шкафами или бытовыми холодильниками, которые могут иметь одну или несколько секций, разделенных испарителями. Холодильные шкафы изготовляют как с встроенными, так и с отдельно устанавливаемыми холодильными агрегатами. Встроенные агрегаты размещают в верхней или нижней частях шкафа в специальных выгородках. В наружных стенках шкафа в районе размещения холодильного агрегата располагают жалюзи (решетки с отверстиями) для циркуляции воздуха, поступающего в конденсатор. Агрегаты холодильных шкафов и бытовых холодильников с камерами непосредственного охлаждения обычно имеют воздушные конденсаторы в виде змеевиков труб, омываемых наружным воздухом, и герметические компрессоры.
Бытовые холодильные агрегаты обычно оборудуют листотрубными испарителями и капиллярными трубками вместо терморегулирующего вентиля. Сопротивление капиллярной трубки, зависящее от ее длины и внутреннего диаметра, подбирается таким, чтобы ее пропускная способность равнялась наименьшей подаче компрессора. Герметичный компрессор такого холодильного агрегата подает пары хладона в змееви-ковый конденсатор, охлаждаемый сво-боднодвижущимся воздухом. Из конденсатора жидкий хладон через фильтр-осушитель и капиллярную трубку поступает в листотрубный испаритель, смонтированный в камере охлаждения. Парообразный хладон из испарителя засасывается по всасывающей трубе в компрессор, и цикл повторяется. Капиллярная трубка холодильного агрегата обычно в виде пружины огибает определенный участок всасывающей трубы, при этом образуется своеобразный теплообменник, благодаря которому предотвращается попадание в компрессор жидкого хладона и снижаются энергетические потери при дросселировании жидкого хладона в капиллярной трубке из-за его переохлаждения. При остановке агрегата посредством капиллярной трубки выравнивается давление в полостях всасывания и нагнетания компрессора, благодаря чему можно использовать в агрегате электродвигатель с небольшим пусковым моментом.
Системы кондиционирования воздуха. В процесс эксплуатации судна температура и давление воздуха в помещениях изменяются. Воздух насыщается различными парами, газами, влагой, пылью. Чтобы обеспечить нормальные условия для работы и отдыха судового экипажа и пассажиров, в жилых и служебных помещениях судна необходимо поддерживать постоянным качественный состав (кондицию) воздуха. Подача свежего воздуха в помещения и удаление из них загрязненного на большинстве речных судов обеспечивается с помощью вентиляционных систем. Вентиляция судовых помещений производится с помощью естественных и искусственных побудителей. Искусственная вентиляция на судах осуществляется с помощью электроприводных вентиляторов, причем предусмотрено их местное и дистанционное (из рулевой рубки) включение. Режим работы вентиляторов регулируют дросселированием воздуха на всасывании путем изменения положения жалюзи.
Наиболее полный обмен воздуха в помещениях судна осуществляется посредством систем кондиционирования, благодаря которым поддерживают температуру, влажность, чистоту, подвижность и давление воздуха в оптимальных пределах.
По назначению системы кондиционирования воздуха (СКВ) подразделяют на комфортные, регулирующие параметры воздуха в жилых помещениях судна, и технические, регулирующие параметры воздуха в служебных помещениях, грузовых трюмах и танках. Колебание содержания кислорода в воздушной среде судовых помещений незначительно и практически не влияет на самочувствие людей. Загрязнение же воздуха пылью и другими вредными веществами, а также проникновение в помещение теплоты или холода, вызывающих изменение температуры и относительной влажности воздуха, оказывают неблагоприятное воздействие на человека. Проведенные исследования показывают, что границами комфортных зон является воздух с относительной влажностью 40—60% при температуре 19—23 °С для зимних условий и при температуре 23—27 °С для летних условий.
В зависимости от способов обработки воздуха СКВ бывают централизованные, автономные и комбинированные. Централизованные СКВ обрабатывают воздух в центральной климатической станции, из которой он забирается вентиляторами и распределяется по соответствующим помещениям. Автономные СКВ обрабатывают воздух непосредственно в кондиционируемом помещении. Комбинированные СКВ обеспечивают цервичную обработку воздуха в центральной климатической станции, а его окончательную доработку в доводочных воздухораспределителях.
По числу воздухопроводов СКВ подразделяют на одно-, двухканальные и бесканальные (местные, автономные). В одноканальных СКВ весь воздух обрабатывается до заданных параметров и поступает в кондиционируемое помещение по одному каналу. Холодный и горячий воздух в двухканальных СКВ подается к помещениям по двум воздухопроводам и перед подачей в каюты смешивается до заданных параметров. Бесканальные системы при меняют в помещениях с местными или автономными кондиционерами. В зависимости от скорости движения воздуха в магистральных воздухопроводах СКВ подразделяют на низкоскоростные (при скорости воздуха 9—17 м/с), средне-скоростные (17—22 м/с) и высокоскоростные (более 22 м/с). Основное преимущество последних — меньшее сечение трубопроводов. По давлению воздуха за кондиционером различают СКВ низкого (до 1000 Па), среднего (1000—2500 Па) и высокого (более 2500 Па) давления. Выбор типа СКВ определяется рядом требований, основными из которых являются экономичность установки, размеры и масса, удобство обслуживания и автоматизация.
Для охлаждения воздуха кондиционеры обычно подключают к холодильным агрегатам непосредственного охлаждения. Змеевики труб воздухоохладителя центрального кондиционера типа «Бриз», например, в схеме автономного холодильного агрегата, работающего на хладоне, выполняют функции испарителя.
В кондиционерах воздух подогревается с помощью паровых, водяных или электрических калориферов. При нагревании относительная влажность воздуха уменьшается. Увлажнение воздуха достигается добавлением в него распыленной воды или пара. Более широкое применение из-за простоты исполнения, надежности и эффективности получило увлажнение воздуха паром. Паровой увлажнитель представляет собой заглушённую с одного конца трубу с отверстиями. На трубах воздухоохладителя при работе кондиционера оседают капельки воды. Поток воздуха захватывает их и уносит в каналы установки. Чрезмерное насыщение воздуха влагой нежелательно, так как она вызывает интенсивную коррозию воздухопроводов и приводит к выходу из строя доводочных воздухораспределителей. Поэтому кондиционеры оборудуют отделителями влаги (элиминаторами) из гофрированных (зигзагообразных) пластин. Воздушный поток, проходя по извилистым каналам элиминатора, совершает многократный поворот, и капли влаги отбрасываются на поверхность гофрированных пластин. Задержанная влага стекает по пластинам в поддон, откуда периодически удаляется. На подводящих магистралях воздухораспределителя, калорифера и увлажнителя смонтированы клапаны, которые с помощью соответствующих реле обеспечивают автоматическое регулирование температуры и влажности воздуха в судовых помещениях.