Установки с отбором пара винтовыми компрессорами при промежуточном давлении


Категория Холодильное оборудование судов

Во второй половине 70-х годов получили распространение предложенные фирмой «Сталь» (Швеция) схемы работы ХУ с отбором пара винтовыми компрессорами при промежуточном давлении (по циклу с дозарядкой). При работе винтового компрессора на R22 по циклу с дозарядкой при t0 = -40 °С достигается увеличение холодопроизводительности на 40%, а холодильного коэффициента на 28%. По данным народного предприятия «Кюльаутомат» (ГДР), прирост холодопроиз-водительности при t0 = -40 °Си/к= 30 °С составляет 45%. При этом увеличение мощности, потребляемой компрессором, составляет от 10 до 20% в зависимости от внутренней степени сжатия и значения промежуточного давления, а прирост холодильного коэффициента от 22 До 26%.

Существуют две основные схемы работы винтового компрессора по циклу с дозарядкой: с переохлаждением жидкости высокого давления перед подачей в испарительную систему в теплообменнике-переохладителе и с двухступенчатым дросселированием хладагента.

Для фреоновых СХУ с винтовыми компрессорами применяется первая схема. Конечная температура переохлаждения жидкости в теплообменнике-переохладителе на 3…5 °С выше, чем температура насыщенной жидкости после промежуточного сосуда.

Рис. 1. Схемы работы винтового компрессора по циклу с дозарядкой с переохлаждением жидкости высокого давления в теплообменнике-переохладителе (а) и с двухступенчатым дросселированием (б)

Впервые на серийных судах производственная ХУ, работающая по циклу с дозарядкой и переохлаждением жидкости высокого давления перед подачей в испарительную систему, применена на больших морозильных рыболовных супертраулерах (БМРТ-С) типа «Иван Бочков» (постройки Польши). СХУ судов может работать как по схеме с отбором пара при промежуточном давлении из теплообменника-переохладителя (экономайзера), так и по обычной одноступенчатой схеме. Это дает возможность сравнить параметры работы установок при различных режимах и определить, насколько эффективно применение подобных схем.

Производственный холодильный комплекс судов типа «Иван Бочков» состоит из трех отдельных холодильных установок с одноступенчатыми винтовыми компрессорными агрегатами (ВКА), работающими на хладагенте R22.

Установка I предназначена для замораживания рыбы в конвейерном морозильном аппарате LBH-31,5 (ГДР) производительностью около 30 т/сут при начальной температуре рыбы 10 °С и конечной температуре в центре замороженного блока —22 °С, температуре охлаждения воздуха в рыбомучном и консервном трюмах до 12 °С, охлаждения рыбной муки до 30…35 °С в шнековых конвейерах.

Установка II служит для замораживания рыбы в двухсекционном плиточном морозильном аппарате ZPP^ (Польша) паспортной производительностью 18 т/сут, охлаждения воздуха в грузовых трюмах мороженой продукции до —25…—28 °С, охлаждения пресной воды для глазуровочного аппарата.

Назначением установки III является предварительное охлаждение рыбы в трех бункерах вместимостью 20 м3 каждый, оснащенных змеевиковыми батареями из гладких стальных оцинкованных труб с непосредственным кипением в них R22.

ВКА № 1,2,4 работают по схеме одноступенчатого сжатия по циклу с дозарядкой.

На рис. 2 изображена схема работы ВКА № 4 на плиточный морозильный аппарат с отбором пара при промежуточном давлении из экономайзера, а на рис. 3 — цикл в lgр – диаграмме и поясняющая его цикловая схема. Экономайзер представляет собой кожухотрубный аппарат затопленного типа, в котором переохлаждается жидкий хладагент R22, поступающий в циркуляционный ресивер плиточного морозильного аппарата. Постоянный уровень жидкого хладагента в экономайзере поддерживается с помощью регулятора уровня, связанного с соленоидным вентилем (СВ). Масло из экономайзера возвращается через СВ и теплообменник. При работе циркуляционного фреонового насоса происходит постоянный отбор части жидкого хладагента от нагнетательной линии (5…7%). В теплообменнике возврата масла хладагент выпаривается из масла, и оно в виде капель вместе с паром поступает во всасывающий трубопровод ВК.

Соленоидные вентили включаются по сигналу датчика уровня, чем обеспечиваются постоянство уровня в экономайзере и стабильность подачи масло-фреонового раствора в теплообменник. Для защиты ВК от работы влажным ходом на экономайзере установлен датчик регулятора уровня, подающий сигнал на остановку компрессора при превышении максимально допустимого уровня хладагента.

На судне «Казань» (10-е судно типа «Иван Бочков») Калининградской базы тралового флота в четвертом промысловом рейсе в районе юго-восточной части Тихого океана в течение 129 сут был проведен анализ работы холодильного комплекса, определены рациональные режимы, исследована эффективность работы ВК по циклу с дозарядкой. Параметры работы ХУ фиксировали с интервалом 60 мин при установившихся режимах.

Эксплуатация ХУ показала, что экономайзеры целесообразно подключать после достижения ВК 100%-ной производительности. Максимальная эффективность экономайзера достигается при непрерывной его работе и правильном регулировании подачи жидкого R22 в межтрубное пространство, обеспечивающем максимально» возможное переохлаждение R22 в трубах.

На рис. 3 цифрами обозначены: Г-1 – перегрев пара хладагента в0 всасывающем трубопроводе компрессора; 1-2 — сжатие пара в ВКА от Рве Д° Рпр. определяемого расположением подключения для отбора пара на компрессоре; 2—2“ — промежуточное охлаждение пара непосредственно в компрессоре в результате смешивания перегретого пара в состоянии 2 после сжатия до промежуточного давления с сухим насыщенным паром 2», отсасываемым из экономайзера; 2“-3 — до-жатие пара компрессором от рпр до рн; 3-4 — снятие перегрева, конденсация и незначительное переохлаждение жидкости в конденсаторе и линейном ресивере; 4-5 — небольшое переохлаждение жидкости в ТВМ 5; 5-6 — некоторое переохлаждение жидкости в ТВМ 6; 6-7 — переохлаждение жидкости в трубках экономайзера 7; 7-8 — дросселирование жидкого фреона в циркуляционный ресивер; 8-1“ — отделение пара в циркуляционном ресивере; 8-8“ — отделение жидкости в циркуляционном ресивере; 8“-8» – повышение давления из-за наличйя гидростатического столба жидкости на стороне всасывания фреонового насоса; 8 —9 — повышение давления и температуры жидкости во фреоновом насосе; 9-9“ — испарение жидкости в плитах морозильного аппарата, сопровождающееся дросселированием вследствие наличия значительного гидравлического сопротивления плит; 9“—8“ — отделение жидкости от влажного пара после морозильного аппарата; 9“-Г – отделение сухого насыщенного пара от влажного пара после морозильного аппарата; 9-9» – дросселирование жидкости в паровую полость ТВМ 4\ 9»-1“ – испарение масло-фреонового раствора в ТВМ 4; 5-10 -дросселирование жидкости в межтрубное пространство экономайзера; №-2 — испарение жидкости в межтрубном пространстве экономайзера; 10-10“ — отделение жидкости в межтрубном пространстве экономайзера; 10“-10» — дросоелирование насыщенного масло-фреонового раствора в паровую полость ТВМ 6; 10»-1“ – испарение масло-Фреонового раствора в ТВМ 6.

Продолжительность замораживания в воздушном морозильном аппарате при работе по циклу с дозарядкой составляет 175 мин (в обычных условиях 200 мин). Для плиточного аппарата продолжительность замораживания сокращается со 120 до 100 мин. Производительность морозильных аппаратов за 23 ч работы составляет: воз-Душного 39,6 и плиточного 17,3 т.

Для переохлаждения R22, поступающего к регулирующим вентилям морозильного аппарата LBH-31,5, оказывается вполне достаточной работа одного из двух экономайзеров, включенных в схему, так как при работе обоих экономайзеров температура переохлаждения хладагента не опускается ниже —18 °С, тогда как мощность, потребляемая компрессором, увеличивается почти на 15 кВт. Сравнительно широкий диапазон изменения температуры R22 после переохлаждения в экономайзере, полученный для ВКА № 4, объясняется тем, что в циркуляционный ресивер хладагент поступает не равномерно, а циклично, в зависимости от того, открыт или закрыт соленоидный вентиль, управляемый регулятором уровня жидкости циркуляционного ресивера.

Начиная с 1981 г. флот рыбной промышленности СССР пополнялся значительным количеством судов типа ТСМ, головное судно «Орленок». Холодильные установки этих принципиально новых судов значительно отличаются от всех когда-либо применявшихся на серий-

ix промысловых судах. Это связано с тем, что на этих судах установим плиточные роторные морозильные аппараты FGP-25, эффективен работа которых обеспечивается при температуре кипения хладаген-та _55 «С. При такой температуре становится возможным замораживание рыбы не в противнях или блок-формах, а в окантовках при непосредственном контакте рыбы с морозильными плитами. Низкая температура хладагента (—55 °С) снижает Адгезию, что позволяет легко удалять рыбу из межплитонного пространства без оттайки, благодаря чему снижается расход энергии на замораживание.

Схема, иллюстрирующая работу производственной ХУ на охлаждение грузового трюма и замораживание рыбы в одном из двух роторных морозильных аппаратов, приведена на рис. 9. На рис. 10 показаны цикл работы холодильной установки в lgp — диаграмме и цикловая схема последовательности изменений термодинамических параметров состояния хладагента.

Здесь изображены следующие изменения состояния хладагента в цикле: l“—l — перегрев пара, ютсасываемого из отделителя жидкости (ОЖ) винтовым компрессором СНД в РТ; 1—2 — сжатие Пара в компрессоре СНД до рпр, соответствующего подключению на компрессоре; 2-2“ – промежуточное охлаждение пара непосредственно в компрессоре в результате смешивания перегретого пара в состоянии 2 с сухим насыщенным паром 2», отсасываемым,их ТВМ; 2“-3 — дожатие пара

Рис. 3. Схема работы производственной холодильной установки судов

Рис. 4. Цикл комбинированной холодильной установки судна «Орленок» (в) и цикловая схема последовательности изменений термодинамических параметров состояния холодильного агента (б)

Холодильная установка работает по циклу двухступенчатого сжатия с отбором пара при промежуточном давлении как компрессором СНД из ТВМ, так и между ступенями из теплообменника-переохладителя. Поэтому фактически процесс сжатия пара в двухступенчатом винтовом тандем-агрегате, включающем компрессоры S3-900 и S3-315, является трехступенчатым. Процесс сжатия пара в винтовом компрессоре S3-315 охлаждения грузового трюма осуществляется с отбором пара при промежуточном давлении из экономайзера. Предусмотрен резервный режим работы установки, прИ котором компрессор S3-315 СВД тандем-агрегата морозильного аппарата может работать на охлаждение грузового трюма при неработающем морозильном аппарате. При этом экономайзер воздухоохладителя грузового трюма может быть подключен к работающему компрессору.

Жидкий R22 после конденсатора и линейного ресивера с температурой 25…35 °С переохлаждается последовательно в три этапа: в меж-трубном пространстве теплообменника-переохладителя до температуры -6…-12 С, в ТВМ до —24…—28 °С и в РТ до -28…-35 °С. В экономайзере воздухоохладителя грузового трюма жидкость переохлаждается до —20…—25 °С.

В отличие от холодильной установки судна типа «Иван Бочков» на судах типа ТСМ применяются теплообменники «труба в трубе», во внешних трубках которых происходит переохлаждение хладагента, а во внутренних испаряется жидкость, подаваемая в них череp ТРВ и распределительные устройства. Применение экономайзеров кипением хладагента в трубках существенно упрощает схему установки, позволяет избавиться от монтажа датчиков уровня на экономайзерах, упростить электрическую схему и систему автоматического ре. гулирования компрессоров, обеспечивает возврат масла в компрессоры, что способствует надежной эксплуатации установки в целом


Читать далее:

Категория Холодильное оборудование судов