Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Аммиачная холодильная установка работает при значительном давлении и на вредном хладагенте. При попадании аммиака в глаза ощущается резкая боль, жжение, слезотечение, светобоязнь и пр. Аммиак вызывает глубокое поражение органов дыхания. При вдыхании паров аммиака появляются признаки бронхита, сухие хрипы в легких. Вредные свойства аммиака проявляются при выходе его через неплотности в соединениях оборудования, трубопроводов, при утечке в сальниках компрессора, запорной арматуры. Особенно опасны аварии на холодильной установке, сопровождающиеся внезапным прорывом аммиака в рабочее помещение, что может вызвать общее отравление обслуживающего персонала. [2]
Аммиачные холодильные установки должны эксплуатироваться с соблюдением Правил по технике безопасности на аммиачных холодильных установках. Для проверки утечки аммиака необходимо пользоваться химическим индикатором. [3]
Аммиачные холодильные установки с непосредственным кипением аммиака в охлаждающих устройствах разрешается применять для холодильников, льдозаводов и пищевых производств, потребляющих холод. [4]
Аммиачная холодильная установка требует известного расхода энергии, но ввиду того, что этот добавочный холод дается на относительно более высоком температурном уровне ( t — 45 С вместо — 192 5 С), добавочный расход энергии весьма незначителен по сравнению с холодопро-изводительностью, особенно при использовании холода газов, уходящих из основного теплообменника, для понижения температуры воздуха высокого давления в предварительном теплообменнике. [5]
Аммиачная холодильная установка на схеме не показана. [6]
Аммиачные холодильные установки состоят из трех основных узлов: компрессора, конденсатора и испарителя. [7]
Аммиачная холодильная установка работает в течение проведения всех работ, вплоть до введения резервуара в эксплуатацию. [8]
Аммиачные холодильные установки следует размещать в специальном машинном отделении или компрессорном зале с несгораемыми или труд-посгораемыми наружными ограждениями и допускается располагать н первом этаже некоторых производственных зданий. [9]
Аммиачные холодильные установки , как правило, требуют особого помещения и должны обслуживаться специальным персоналом. На пассажирских и товаро-пассажирских судах аммиачные установки не применяют. [10]
Аммиачные холодильные установки подразделяются на компрессионные, в которых пары аммиака отсасываются из испарительной системы компрессором, и абсорбционные, в которых пары аммиака из испарительной системы поглощаются в абсорбере водоаммиачным раствором. [11]
Аммиачная холодильная установка производительностью Qo 116 3 кДж / с работает при температуре испарения t1 — — 15 С. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным. Температура конденсации / 3 30 С, причем конденсат переохлажден до t 25 С. [12]
Аммиачная холодильная установка должна производить 500 кг / ч льда при 0 С из воды, имеющей температуру 20 С. [13]
Аммиачные холодильные установки в цехах разделения воздуха должны иметь специальные коммуникации для аварийного выпуска аммиака из циркуляционных систем в закрытые емкости, расположенные вне здания, а трубопроводы выброса испарившегося аммиака из емкостей следует выводить выше кровли цеха. А, Б и В следует устраивать несгораемыми, водонепроницаемыми и легкоочищаемыми от грязи. [14]
Источник
Аммиачные холодильные установки
Широкое применение аммиачные холодильные установки получили в транспортном рефрижераторном и морозильном флоте, где требуются большая холодопроизводительность и низкие температуры (до —18° С) в трюмах и специальных морозильных камерах (до —40°С).
Принцип получения холода и схема устройства аммиачной холодильной установки одинаковы с фреоновой установкой.
Аммиачные компрессоры по конструкции несколько отличаются от фреоновых и изготавливаются бескрейцкопфными простого действия и крейцкопфными двойного действия, одно- и двухступенчатого сжатия. Бескрейцкопфные компрессоры холодопроизводительностью до 40 000 ккал/ч выполняются только прямоточными с вертикальными и угловым (V-образным) расположением цилиндров и с водяным охлаждением.
На рис. 129,б,в показаны аммиачные четырехцилиндровые V-образные унифицированные прямоточные компрессоры 4АУ-15 и 4БАУ-19 завода «Компрессор».
Компрессор 4БАУ-19 является первой ступенью или поджимающим компрессором холодильной установки двухступенчатого сжатия.
Компрессор 4АУ-15 является второй ступенью или компрессором высокого давления установки с двухступенчатым сжатием хладагента и может применяться самостоятельно. Холодопроизводительность его 100—150 тыс. ккал/ч при 480—720 об/мин. Диаметр цилиндра 150, ход поршня 140 мм. Цилиндры компрессора чугунные с охлаждающей водяной рубашкой, отлиты блоком по два.
Поршни чугунные прямоточные. Всасывающие и нагнетательные клапаны трехкольцевые пластинчатые. Шатуны стальные двутаврового сечения с баббитовыми вкладышами в нижних и бронзовыми втулками в верхних головках. Вал стальной кованый с двумя коленами, расположенными под углом 180°. На крайних щеках вал имеет чугунные противовесы, уменьшающие инерционные силы при поступательном движении поршней. Вал опирается на два подшипника и уплотняется мембранным сальником с металлическими кольцами трения и масляным затвором. Смазка кривошипношатунного механизма под давлением от шестеренчатого затопленного насоса.
Смазка цилиндров осуществляется разбрызгиванием. На корпусе блока цилиндров расположены запорные вентили (всасывающие и нагнетательные), пусковой байпасный и предохранительный клапаны и грязеуловитель (на рис. 129 они не показаны).
Источник
Аммиачные холодильные машины
Назначение, устройство и место расположения вспомогательного оборудования в таких холодильных машинах рассмотрим на примере холодильной установки на две температуры кипения, представленной на рис. 3.15. В схему включены одноступенчатый и два двухступенчатых компрессора, имеющие общую нагнетательную линию.
Маслоотделитель II устанавливают на нагнетательном трубопроводе перед конденсатором III для отделения масла, увлекаемого парами холодильного агента из компрессора, чтобы не допустить попадания его в больших количествах в теплообменные аппараты (конденсатор и испаритель).
Из компрессора масло уносится в виде мелких капель, либо в парообразном состоянии, так как при температурах 80. 150 °С оно частично испаряется (3. 30 %). В самых простых маслоотделителях отделение масла происходит под действием резкого изменения направления движения и разности между плотностями масла и пара.
Для изменения направления движения пара в аппарате устанавливают перегородку (рис. 6.1 а) или определенным образом располагают патрубки. В этом случае маслоотделители улавливают только 40. 60 % масла, унесенного из компрессора, так как пары масла и его очень мелкие капли такие аппараты не улавливают.
В циклонный маслоотделитель (рис. 6.1 б) пар поступает по патрубку 1 и попадает на направляющие лопатки 4, где приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы капли масла отбрасываются на корпус и образуют медленно стекающую вниз пленку. При выходе со спирали пар резко изменяет направление и по патрубку 2 уходит из маслоотделителя. Перегородка 5 защищает отделившееся масло от струи пара.
Для более тщательного отделения масла в маслоотделителях применяют также водяное охлаждение (рис. 6.1 в) или промывку выходящего из компрессора пара в жидком аммиаке (рис. 6.1 г). При этом парообразное масло конденсируется и вязкость его увеличивается, в результате чего образуются более крупные капли масла, которые легко отделяются от пара холодильного агента.
Рис. 6.1 Маслоотделители: а – с перегородкой; б – циклонный; в – с водяным охлаждением; г – с промывкой паров в жидком аммиаке; 1 – патрубок для входа пара; 2 – патрубок для выхода пара в конденсатор; 3 – перегородка; 4 – направляющие лопатки; 5 – перегородка, защищающая от струи пара; 6 – насадка; 7 – водяной змеевик; 8 – уровнедержатель; 9 – переливная труба; 10 – ресивер; 11 – конденсатор
В маслоотделителе с водяным охлаждением (рис. 6.1 в) охлаждающая вода циркулирует по змеевику 7. Пар холодильного агента с маслом подается через патрубок 1 и многократно изменяет направление движения вследствие соответствующего расположения патрубков и насадки 6 из отбойных колец (или металлической стружки). Пар выходит через патрубок 2. Масло выпускают через поплавковый перепускной клапан в картер компрессора.
В маслоотделителе с промывкой паров в жидком аммиаке (рис. 6.1 г) пар вместе с маслом поступает из компрессора через патрубок 1, опущенный под уровень жидкого аммиака. Жидкость в маслоотделитель подводят от конденсатора (или ресивера). При выходе из патрубка 1 пар барботирует через слой жидкости и охлаждается, что обусловливает лучшее отделение масла. Поднимаясь по аппарату, пар проходит отбойные тарелки с отверстиями, которые тоже способствуют задержанию масла, и выходит через патрубок 2 в конденсатор 11. Плотность масла больше, чем жидкого аммиака, поэтому оно скапливается в нижней части аппарата, под жидким аммиаком и периодически выпускается из маслоотделителя.
В циклонных маслоотделителях и маслоотделителях с водяным охлаждением или с промывкой пара в жидком аммиаке отделяется 95. 97 % масла, унесенного парами из компрессора.
Маслоотделители подбирают по диаметру корпуса или нагнетательного штуцера d компрессора, который определяют из уравнения неразрывности или сплошности потока:
где М – массовый расход пара, кг/с;
n2 – удельный объем нагнетаемого компрессором пара, м 3 /кг;
w – скорость движения пара в корпусе (в штуцерах), м/с.
Скорость движения пара в корпусе маслоотделителя должна поддерживаться 0,7. 1 м/с, а в нагнетательных штуцерах – для аммиака 20. 25 м/с (для хладонов 15. 20 м/с).
Выпуск масла из маслоотделителя аммиачной холодильной установки опасен (маслоотделитель находится под давлением 0,8. 1,8 МПа) и приводит к потере холодильного агента.
Градирня IV является важнейшим элементом оборотной системы водоснабжения конденсатора (трубопроводы этой системы обозначают на схеме цифрой 1). Она устанавливается на открытом воздухе, вблизи компрессорного цеха, и представляет собой обычное душирующее устройство больших размеров. Предназначена для охлаждения проточной воды в системе конденсатора III. Для интенсификации теплоотдачи от оборотной воды к окружающему воздуху градирни часто снабжают вентиляторами. Такие градирни называют вентиляторными.
Отметим также, что на крупных холодильных установках, а также в системах оборотного водоснабжения других предприятий (например, тепловых электростанций), часто вместо градирен используют брызгательные бассейны, декоративные фонтаны и т.п., выполняющие по сути ту же функцию охлаждения оборотной воды.
Водяной насос V устанавливают рядом с градирней для организации движения оборотной воды через конденсатор. Как правило, в таких системах используются герметичные центробежные насосы.
Линейный ресивер VI устанавливается на стороне высокого давления за конденсатором и связан с ним жидкостной и паровой уравнительными линиями. Он предназначен для сбора конденсата аммиака и создания его запаса, что необходимо для бесперебойной работы холодильной установки. Кроме того, линейный ресивер предназначен для освобождения конденсатора от излишка жидкого аммиака.
При эксплуатации ресивер по соображениям безопасности заполняют жидкостью только на 50 % объема. Вместимость линейного ресивера рассчитывают по общему объёму испарительной системы.
Отечественной промышленностью выпускаются линейные ресиверы двух типов: горизонтальные РД и вертикальные РДВ (рис. 6.2). Ресиверы РД могут быть использованы в качестве циркуляционных, защитных или дренажных ресиверов.
Рис. 6.2. Ресиверы: а – линейный аммиачный горизонтальный; б – вертикальный циркуляционный (дренажный и защитный) аммиачный; в – линейный вертикальный
Циркуляционный ресивер XVI необходим в крупных аммиачных холодильных установках с принудительной циркуляцией аммиака в приборах охлаждения. Циркуляционный ресивер устанавливают на стороне низкого давления и используют как резервуар, из которого аммиачный насос XVII забирает жидкость и под давлением направляет в охлаждающие батареи. Циркуляционные ресиверы бывают горизонтальные и вертикальные.
Горизонтальный циркуляционный ресивер устроен так же, как и линейный.
В вертикальный циркуляционный ресивер (рис. 6.2 б) аммиак поступает от регулирующего вентиля по патрубку 1, затем жидкость забирается аммиачным насосом через патрубок 9 и направляется в батареи камер. Из батарей пар по патрубку 3 возвращается в ресивер, где жидкость отделяется от пара и сухой пар отводится к компрессору по патрубку 5. Вертикальный ресивер снабжен также патрубками 7 и 8 (уравнительных линий) для подключения регулятора и сигнализатора уровня, патрубком 2 для слива жидкости с батарей (перед оттаиванием снеговой шубы с их поверхности), патрубком 4 для подачи пара со стороны нагнетания (для продувки аппарата), а также предохранительным клапаном 6, мановакуумметром, указателем уровня 10 и патрубком для выпуска масла.
Циркуляционный ресивер должен вмещать всю жидкость из батарей и воздухоохладителей данной температуры кипения при условии, что батареи заполняют жидкостью на 25-30 % в системах с верхней подачей агента и на 60 % – в системах с нижней подачей агента, а воздухоохладители – на 50 % своей вместимости.
Вместимость циркуляционных ресиверов при верхней подаче жидкого аммиака в приборы охлаждения можно рассчитывать по формулам:
для горизонтальных ресиверов V в ц.г ³ 2,25 (0,25 Vб + 0,5 Vв) + Vвс.тр × 0,25,
для вертикальных ресиверов V в ц.в ³ 3,25 (0,25 Vб + 0,5 Vв) + Vвс.тр × 0,25,
где Vб, Vв – геометрическая вместимость труб батарей и воздухоохладителей, м 3 ; Vвстр – вместимость трубопроводов для всасывания пара и слива жидкого аммиака.
Дренажный ресивер является резервуаром для спуска жидкого холодильного агента из приборов охлаждения при оттаивании снеговой шубы горячими парами. В качестве дренажных ресиверов используют те же аппараты, что и для циркуляционных ресиверов, т.е. они могут быть горизонтальные (рис. 6.2 а), но без воздухоохладителя, либо вертикальные (рис. 6.2 б). Дренажный ресивер должен вмещать жидкость из батарей и воздухоохладителей самой большой камеры на холодильнике при условии его заполнения на 80 %.
Защитный ресиверприменяют в безнасосных схемах и устанавливают под отделителями жидкости (горизонтальный ресивер) для приема жидкости в случае выброса ее из батарей при повышенных тепловых нагрузках. При использовании вертикальных ресиверов отделение жидкости происходит в верхней зоне аппарата.
Вместимость защитных ресиверов можно рассчитать по формулам:
а) для горизонтального Vз.г ³ 0,35 (Vб + Vв);
б) для вертикального Vз.в ³ 0,45 (Vб + Vв).
Как правило, ресиверы дренажные и защитные при нормальной работе жидкостью не заполнены. Все ресиверы снабжены предохранительными клапанами, манометрами или мановакуумметрами, указателями уровня и запорными вентилями.
Переохладитель жидкости VII применяют для охлаждения аммиака перед регулирующим вентилем ниже температуры конденсации.
Источник
Устройство и принцип действия холодильной машины
Машинный способ является наиболее распространенным способом получения холода за счет изменения агрегатного состояния рабочего вещества, кипения его при низких температурах, с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования.
Одним из условий эффективной работы торгового холодильного оборудования является применение в качестве рабочих веществ холодильных агентов, обладающих хорошими термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими, физиологическими и озонобезопасными свойствами. Важное значение имеют также их стоимость и доступность. Холодильные агенты не должны быть ядовиты, вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.
Различают естественные и искусственные холодильные агенты. К естественным хладагентам относятся: аммиак (R717), воздух (R729), вода (R718), углекислота (R744) и др., к искусственным — хладоны (смеси различных фреонов).
В настоящее время существует три типа фторуглеводородных хладагентов:
хлорфторуглероды (CFC), обладающие высоким потенциалом истощения озона. Например: R12, R13, R502, R503;
гидрохлорфторуглероды (HCFC), которые содержат атомы водорода, что приводит к более короткому периоду существования этих хладагентов в атмосфере по сравнению с CFC, например хладагент R22;
гидрофторуглероды (HFC), которые не содержат хлора. Они не разрушают озоновый слой Земли и имеют короткий период существования в атмосфере. Например: R134A, R404A.
В связи с этим проблема использования в качестве хладагентов природных веществ, и в первую очередь аммиака, наиболее актуальна сейчас у производителей холодильного оборудования. В России потребность в холоде для стационарных холодильников в основном обеспечивается аммиачными холодильными установками, так как аммиак не разрушает озоновый слой, не оказывает прямого воздействия на глобальный тепловой эффект, обладает отличными термодинамическими свойствами, имеет высокий коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации и доступность производства.
К негативным свойствам аммиака относятся токсичность, пожаро- и взрывоопасность, резкий неприятный запах. Любая авария с аммиаком ведет к серьезным последствиям.
В торговле в основном используют компрессионные холодильные машины, которые состоят из следующих основных узлов: компрессора, конденсатора воздушного охлаждения, терморегулирующего вентиля (ТРВ) и испарителя. Холодильная машина, кроме перечисленных основных частей, имеет приборы автоматики, фильтры, осушители, теплообменники и т.п.
Компрессор — наиболее сложный и важный узел холодильной машины. Он служит для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания в конденсатор. Основным показателем работы компрессора является его холодопроизводительность (количество теплоты, которое холодильная машина получает за единицу времени от охлаждаемой среды).
Конденсатор воздушного охлаждения — теплообменный аппарат, в котором поступающий из компрессора парообразный хладагент превращается в жидкость. Этот процесс протекает при отдаче хладагентом теплоты во внешнюю среду.
Испаритель — теплообменный аппарат, осуществляющий отбор тепла от охлаждаемой среды.
Терморегулирующий вентиль служит для автоматической подачи необходимого количества хладагента в испаритель. Он контролирует и поддерживает заданную температуру паров хладона на выходе из испарителя.
Приборы автоматики обеспечивают пуск, остановку холодильной машины, защиту ее от перегрузок, поддержание заданного температурного режима в охлаждаемой среде, оптимальное заполнение испарителя хладагентов, своевременное оттаивание снеговой шубы с испарителей.
Реле давления автоматически поддерживает заданное давление на линии всасывания путем включения и выключения компрессора.
Ресивер — резервуар, который собирает жидкий хладагент в целях обеспечения его равномерного поступления к ТРВ и в испаритель. Фильтр служит для удаления механических загрязнений. Осушитель предназначен для поглощения влаги из хладагента при заполнении им системы и во время эксплуатации машины. Теплообменник служит для перегрева паров хладагента, идущих от испарителя к компрессору, и переохлаждения хладагента, идущего от конденсатора к ТРВ.
Принцип действия холодильной машины заключается в следующем.
1. В испарителе, установленном в охлаждающем объеме, происходит кипение жидкого хладагента при низком давлении и температуре за счет отбора тепла из окружающей среды.
2. Из испарителя пары хладона проходят через теплообменник и паровой фильтр, затем они отсасываются компрессором, сжимаются и в перегретом состоянии нагнетаются в конденсатор, при этом температура и давление повышаются.
3. В охлаждаемом воздухом конденсаторе они конденсируются, т.е. превращаются в жидкость.
4. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через жидкостный фильтр и теплообменник.
5. Очищенный хладон, проходя через узкое отверстие ТРВ, дросселируется, распыляется и при резком снижении температуры и давления поступает в испаритель.
Цикл повторяется. Циркулируя по такому замкнутому кругу, хладагент попеременно меняет свое агрегатное состояние, т. е. происходит скачкообразный переход хладагента из жидкого состояния в газообразное и наоборот.
В настоящее время в торговом холодильном оборудовании используются различные системы холодоснабжения: встроенные, выносные и централизованные.
Теплопритоки в торговые залы магазинов от встроенных в оборудование холодильных агрегатов приводят к снижению товарооборота и росту непредусмотренных расходов, в том числе:
создаются некомфортные для покупателей условия (высокая температура воздуха в торговом зале и высокий уровень шума, неприятные посторонние запахи);
некомфортные для продавцов и обслуживающего персонала условия приводят к снижению качества обслуживания, падает имидж предприятия и уменьшается товарооборот;
срок службы встроенных холодильных агрегатов в 2. 3 раза ниже, чем при использовании систем выносного холодоснабжения, и в 4. 6 раз ниже, чем при использовании централей;
происходят частые выходы из строя оборудования;
возникают дополнительные расходы на кондиционирование и на энергопотребление.
Выносное холодоснабжение представляет собой систему холодоснабжения на базе автономных компрессорно-конденсаторных агрегатов, расположенных в машинном отделении и изолированных от торговых помещений. При этом каждый агрегат может обеспечивать холодом нескольких потребителей.
Одним из важнейших условий эффективного развития предприятий торговли является использование централизованных систем холодоснабжения, представляющих собой несколько параллельно включенных компрессоров на единой раме с дополнительным оборудованием. Каждый центральный агрегат оборудован микропроцессорным блоком управления, осуществляющим регулирование холодопроизводительности агрегата и обеспечивающим равномерную работу каждого компрессора и конденсатора.
Основные достоинства использования централизованной системы холодоснабжения следующие:
центральные агрегаты компактны и занимают значительно меньше места;
достигается заметная экономия электроэнергии, так как крупные компрессоры имеют более высокий коэффициент полезного действия;
для крупных супермаркетов централизованная система холодоснабжения экономически выгоднее традиционного варианта холодоснабжения; увеличивается товарооборот;
обеспечивается высокая надежность за счет использования нескольких компрессоров;
в случае выхода из строя одного или несколько компрессоров остальные компрессоры обеспечат поддержание требуемой температуры для предотвращения потери продукции до устранения неисправности;
Источник