Представляют интерес ХУ нескольких судов типа «Цефей», завер-шивших крупнейшую серию судов типа РТМ-С. Эти СХУ могут работать по циклам как одноступенчатого, так и двухступенчатого сжатия. Принципиальная схема производственной ХУ судна «Цефей» приведена на рис. 11, а цикл в lgp-z-диаграмме и цикловая схема на рис. 12.
На рис. 12 обозначены: l“—l — перегрев пара, отсасываемого из воздухоохладителей морозильных аппаратов и грузовых трюмов; 1-2 – сжатие пара в компрессоре S3-1800 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 из переохладителя; 2“-3“ — дожатие пара до давления нагнетания СНД; 1-3 – сжатие пара в компрессоре S3-900 СНД; 3» – состояние хладагента после смешивания пара, нагнетаемого компрессорами S3-900 и S3-1800 СНД; 3»-4 – сжатие пара в компрессоре S3-900 СВД до рПр> соответствующего подключению на компрессоре; 4-4“ — промежуточное охлаждение пара непосредственно в компрессоре в результате смешивания перегретого пара в состоянии 4 с сухим насыщенным паром 4», отсасываемым из экономайзера; 4“—5 — дожа-тие пара до давления нагнетания СВД; 5-6 — снятие перегрева и конденсация хладагента в конденсаторе; 6—6“ — дросселирование в трубки экономайзера; б“-4» — кипение в трубках экономайзера; 6-7 — переохлаждение в межтрубном пространстве экономайзера; 7-7“ — дросселирование переохлажденной жидкости в трубки переохладителя; 7“-2» – испарение в трубках переохладителя; 7-8 — дальнейшее переохлаждение жидкости в межтрубном пространстве переохладителя; 8-9 — дросселирование переохлажденной жидкости в испарительную систему; 9—1“ — кипение хладагента в воздухоохладителях морозильных аппаратов и грузовых трюмов.
Рис. 1. Схема СХУ судна типа «Цефей»:
1 – компрессор S3-900 СВД; 2 – компрессор S3-900 СНД; 3 – компрессор S3-1800 СНД; 4 – воздухоохладители морозильных аппаратов LBH-31,5; 5 -ТРВ; б – соленоидные вентили; 7 – воздухоохладители грузовых трюмов; 8 -переохладитель; 9 – экономайзер; 10 – фильтр-осушитель; 11 – линейный ресивер; 12 – конденсаторы
Рис. 2. Цикл холодильной установки РТМ-С «Цефей» (а) и цикловая схема изменений состояния холодильного агента при работе по двухступенчатому циклу (б)
Оптимальный режим работы СХУ достигается в цикле двухступенчатого сжатия, при котором ВКА № 2 и 3 СНД отсасывают пар R22 из испарительной системы и нагйетают его непосредственно в ВКА № 1 СВД. ВКА № 1 отсасывает пар при промежуточном давлении из экономайзера, а ВКА № 3 – из переохладителя. Фактически мы имеей дело с трехступенчатым сжатием. Температура всасывания СВД 50 °С, а нагнетания 70 °С. Интенсивный отвод теплоты в процессе сжатия обеспечивается установкой двух маслоохладителей по 12 м2 каждый в отличие от РТМ-С типа «Прометей», где на ВКА установлено по одному маслоохладителю.
Производственная ХУ РТМ-С «Цефей» в условиях промысла является эффективной. При небольших суточных выловах, чтобы обеспечить непрерывную работу установки в течение 8 ч, она работает по одноступенчатому циклу при отключенных экономайзере и переохладителе (за рейс 14 испытаний). При работе СХУ параметры фиксируются с интервалом 30 мин при установившемся тепловом режиме с максимально загруженным морозильным комплексом и подключенными к общему всасывающему коллектору воздухоохладителями двух грузовых трюмов. При этом строго контролируются конечная температура в центре замороженного блока, равная —22…—23 °С, значение которой регулируется изменением продолжительности такта работы МА типа LBH-31,5. При этом производительность морозильных аппаратов за смену составляет 15,2 т при суммарном потреблении электроэнергии винтовыми компрессорными агрегатами 334,5 кВт, или 175 кВт ч/т. При работе установки по циклу с дозарядкой производительность за смену составляет 22,9 т, а потребление энергии 363,6 кВт, или 127 кВт • ч/т. Экономия энергии на замораживание 1 т рыбы при использовании цикла с дозарядкой составляет 37%. Высокая эффективность достигается за счет работы компрессоров СНД и СВД в оптимальном режиме соответствия наружной и внутренней степеней сжатия (7гвнСНД = 2,8; явн СВД = = 5,2), благодаря чему значительно повышается коэффициент подачи ВК.
Ввиду высокой энергетической эффективности работы холодильной установки РТМ-С «Цефей» по циклу, изображенному на рис. 12, суммарная объемная производительность компрессоров на судах этого типа значительно меньше, чем на серийных судах типа РТМ-С. Если в состав одноступенчатой холодильной установки серийного судна входят два ВК S3-1800 и один S3-900, то на РТМ-С «Цефей» установлены один компрессор S3-1800 и два S3-900. Суммарная объемная производительность всех компрессоров ХУ сокращена на 20%, а фактическая холо-допроизводительность увеличивается.
Схема производственной ХУ очень гибкая и предусматривает множество различных вариантов работы. Это позволяет сравнить энергозатраты при работе ХУ по различным циклам. При переводе ХУ из двухступенчатого установившегося режима работы СХУ в одноступенчатый путем открытия и закрытия нескольких запорных вентилей резко возрастает мощность, потребляемая компрессорами, а температура воздуха в МА через 1 ч работы в одноступенчатом режиме повышается с —32 до —30,7 °С, несмотря на то что теоретическая объемная производительность компрессоров увеличивается на значение объемной производительности одного ВКА S3-900 (компрессор № 1). Это связано как со значительным снижением коэффициентов подачи при работе компрессоров в невыгодном режиме, когда 7ГВН в несколько раз меньше «„нар (в отличие от двухступенчатого режима), так и со значительным парообразованием при дросселировании насыщенной жидкости в приборы охлаждения, что приводит к резкому ухудшению теплообмена в аппаратах и увеличению нагрузки на компрессоры.
В настоящее время флот рыбной промышленности СССР пополняется судами нового типа РТМК-С, головное судно «Моонзунд». Прототипом производственной ХУ этих судов является установка РТМ-С «Цефей».
На судах типа «Моонзунд» производственная ХУ с непосредствен-ным испарением R22 обеспечивает замораживание 60 т/сут рыбы в двух конвейерных МА LBH-31,5 от начальной температуры 12 °С до температуры в центре блока —25 °С и хранение мороженой продукции в трюмах № 1 и 3.
Суммарная вместимость рефрижераторных трюмов на судах типа «Моонзунд» составляет 2770 м3 при средней температуре воздуха 28 °С. Система охлаждения трюмов — воздушная, бесканальная, с подачей воздуха под груз.
При полной тепловой нагрузке установка работает в двухступенчатом режиме охлаждения с холодопроизводительностью около 540 кВт. Парообразный R22 отсасывается из испарительной системы при t0 = —44…—46 °С СНД параллельно работающими ВКА № 3 и 4 и нагнетается непосредственно во всасывающий трубопровод ВКА (рпр = 0,4 МПа). Промежуточное охлаждение осуществляется во всасывающем трубопроводе ВКА № 1 в результате смешивания перегретого пара после СНД и сухого насыщенного пара, отсасываемого из паровой полости двухсекционного теплообменника-переохладителя. Конструктивное исполнение теплообменника — «труба в трубе». В
Рис. 3. Принципиальная схема комбинированной холодильной установки судна типа «Моонзунд»:
1 – ВК марки S3-900 СВД; 2 – резервный компрессор S3-900; 3,4- компрессоры S3-1800 СНД; 5 – воздухоохладители морозильных аппаратов; 6 – РТ; 7 -ТРВ; 8 – соленоидные вентили; 9 – воздухоохладители грузовых трюмов; 10 -Двухсекционный переохладитель жидкости; 11 – линейный ресивер; 12 – конденсаторы
зависимости от режима работы с помощью СВ автоматически под. ключается одна или две секции теплообменника-переохладителя. После конденсатора и линейного ресивера жидкий R22 переохлаждается во внешних трубках теплообменника от 36 до 6 °С за счет испарения при промежуточном давлении части жидкости, подаваемой через ТРВ во внутренние трубки, и направляется к воздухоохладителям грузо-вых трюмов и МА через ТРВ и распределительные устройства. На пер-вых судах серии испытываются оптимизированные МА типа LBH-31,5, отличающиеся от серийных тем, что в их состав входят регенеративные теплообменники, установленные на секциях воздухоохладителей внутри изолированного контура МА, что позволяет увеличить переохлаждение R22, подаваемого в воздухоохладители секций МА, и повысить коэффициент теплоотдачи хладагента в связи с уменьшением балластного пара в трубках охладителей, так как основной перегрев пара на всасывании компрессора СНД происходит не в батареях воздухоохладителя, а в паровой полости теплообменника.
Компрессор S3-900 № 2 является резервным и ввиду большой гибкости системы может быть использован в качестве ступени как высокого, так и низкого давления, а также в одноступенчатом режиме. В частности, он может быть подключен вместо одного из компрессоров S3-1800.
Возможен двухступенчатый режим работы с использованием одного компрессора S3-1800. Одноступенчатый режим работы с двумя компрессорами S3-900 применяется при работе только одного МА при небольших уловах и охлаждении грузового трюма.
При охлаждении грузовых трюмов в автоматическом режиме во время переходов судна применяется одноступенчатый режим с одним компрессором S3-900. Проектом предусмотрена возможность работы любым ВКА с отбором пара при промежуточном давлении из теплообменника-переохладителя. В отличие от холодильной установки судна «Цефей», на которой отрабатывались различные режимы и поэтому предусмотрена возможность работать любым ВКА в одноступенчатом цикле с дозарядкой, на судне «Моонзунд» малая мощность электродвигателей ВКА S3-1800 исключает возможность их работы по одноступенчатому циклу, а только в качестве СНД.
Широкое распространение на добывающих судах фреоновых ХУ, работающих по циклам двухступенчатого сжатия и с отбором пара при промежуточном давлении ВКА, подтверждает их хорошие эксплуатационные качества, в частности значительно более высокую энергетическую эффективность по сравнению с одноступенчатыми. В наибольшей степени преимущества таких ХУ проявляются при правильном выборе режимов эксплуатации и стремлении обслуживающего персонала к максимальной экономии топливно-энергетических ресурсов.