Text
                    Совершенствование технологии изготовления
полупроводниковых термоэлектрических батарей
Доктор техн. наук, проф. В. С. МАРТЫНОВСКИЙ, В. А. СЕМЕНЮК, М. Н. ТОМАШЕВИЧ, В. Н. БИРИЧ
Одесский технологический институт пищевой и холодильной промышленности
621.565.83
Термоэлектрические охлаждающие
установки находят все более широкое применение,
поэтому совершенствование технологии
производства полупроводниковых термобатарей
является важной задачей. Эти установки могут
с успехом конкурировать с другими системами
охлаждения только в случае, если
предусмотрено эффективное сопряжение термобатарей с
теплообменными поверхностями и возможна
интенсификация теплообмена. Применение
малоэффективных теплопереходов приводит к
таким изменениям рабочих характеристик,
которые могут свести к нулю преимущества
полупроводниковых материалов достаточно
высокого качества.
За последние годы разработан ряд
теплопереходов, который можно разбить на три
класса по виду применяемого в них диэлектрика.
1. Теплопереходы, в которых изоляционным
материалом служат тонкие прокладки из
слюды, бумаги и других материалов, обладающих
малой электропроводностью. Их обычно
склеивают эпоксидными смолами либо используют
вместе со смазками, добавляемыми для
лучшего теплового контакта. В последнем случае
необходимо болтовое соединение между
радиаторами горячих и холодных спаев, что
увеличивает тепловые потери. Этот вид
теплопереходов требует тщательной пригонки
поверхностей термобатарей и теплоотводящих
радиаторов и создает паразитные перепады
температур 3—10°С при обычных плотностях
тепловых потоков A —1,5 вт/см2). Исключение
составляет гофрированный теплопереход с
перепадом температур 0,6—ГС на 1 вт/см2 [1].
2. Теплопереходы, использующие в качестве
изолятора оксидные пленки на меди и
алюминии. Анодирование и оксидирование —
сравнительно простые способы создания надежной
изоляции, однако они не устраняют
необходимости хорошего теплового сопряжения
изолированного теплоперехода с коммутирующими
пластинами. Проблема в данном случае
усложняется незначительной механической
прочностью оксидной пленки. Для данного вида
теплопереходов паразитный перепад температур
доходит до 3—5°С.
3. Теплопереходы, использующие в качестве
диэлектрика тонкий слой керамики [2].
Наиболее подходящими материалами как с точки
зрения электроизолирующих свойств, так и по
теплопроводности являются окись алюминия
А1203 и окись бериллия ВеО. При плотности
теплового потока 1 вт/см2 скачок температур,
на керамической пластине из АЬОз толщиной
0,5 мм составляет всего около 0,35СС.
Керамика допускает металлизацию и
последующую пайку. Это упрощает тепловое
сопряжение слоя диэлектрика с коммутирующими
пластинами и радиаторами. Окись алюминия
можно наносить на металл методом горячего
распыления, однако при этом получается
пористый слой со сравнительно небольшой
теплопроводностью.
Окись бериллия несмотря на более высокую
теплопроводность применяется редко ввиду ее
значительной стоимости и сильной токсичности
[3, 4].
Общий вид термобатареи с керамическими
теплопереходами показан на рис. 1.
По тепловым и электрическим свойствам
керамические теплопереходы являются
наилучшими из имеющихся в настоящее время.
Однако ввиду сложности технологии производства
таких теплопереходов стоимость их высока.
В лаборатории полупроводников Одесского
технологического института пищевой и
холодильной промышленности создан и прошел
успешные испытания новый теплопереход с
диэлектриком из стеклоэмалевого покрытия.
Теплопереход состоит из металлической
(стальной, медной или алюминиевой)
пластины толщиной 0,5—0,8 мм и слоя стеклоэмали.
Технология нанесения стеклоэмалевых
покрытий на металлы хорошо разработана, очень
проста, и стоимость теплоперехода с таким
покрытием в качестве изолятора намного ниже
стоимости керамического. Кроме того,
благодаря металлической основе достигается
высокая механическая прочность и полная
герметичность теплоперехода. Без ущерба для
механической и электрической прочности
теплоперехода толщина слоя стеклоэмали может быть
на порядок ниже, чем для керамической пла-
5


Рис. 1. Термобатарея с керамическими теплопереходами: 1 — металлизированная керамическая поверхность; 2 — керамическая пластина из А1203; 3 — металлизированные участки поверхности; 4 — коммутационные пластины; 5 — термоэлементы; 6 — корпус из электроизоляционного материала. стины @,05—0,1 мм вместо 0,5—0,8 мм). Поэтому несмотря на сравнительно низкий коэффициент теплопроводности стеклоэмали тепловое сопротивление в теплопереходе оказывается не выше, чем керамической пластины. Коммутационные пластины припаивают к теплопереходу. С этой целью металлизируют свободную поверхность стеклоэмалевого покрытия по кондуктору в тех местах, где впоследствии располагаются коммутационные пластины. Металлизацию можно провести любым из методов нанесения тонких металлических пленок на диэлектрик (напыление в вакууме, химическое осаждение, горячее распыление и т. д.). Однако наилучшие результаты по прочности и надежности дает вжигание серебряной пасты, обеспечивающее прочность на отрыв не менее 0,5 кг/мм2. Этот метод широко применяется в отечественной промышленности при производстве керамических конденсаторов и катушек индуктивности [5]. При первом вжигании образуется слой серебра толщиной не более 5 мк, что недостаточно для производства сплошного надежного покрытия. Поэтому вжигание обычно проводят дважды. При этом получается слой серебра толщиной около 20 мк. Поскольку в стеклоэмалевом теплопереходе металлизации серебром подвергается только Рис. 2. Термоэлектрический модуль со стеклоэмалевыми теплопереходами в процессе сборки: j — стальная пластина, покрытая слоем стеклоэмали; 2 — теплопереход с нанесенным серебряным покрытием; 3 — теплопереход с напаянными коммутирующими пластинами; 4 — полупроводниковый термоэлектрический охлаждающий модуль в сборе с теплопереходами и ребрами горячих спаев. одна сторона диэлектрика, расход наносимого металла сокращается вдвое по сравнению с керамическими теплопереходами. При толщине слоя 10 мк расходуется всего лишь 0,01 г/см2 серебра. Возможно вжигание и других металлов, например меди, однако при этом процесс усложняется, так как во избежание окисления покрытия его надо вести в инертной газовой среде. В связи с интенсивной диффузией серебра в припой при температурах выше 200°С обычные методы пайки неприменимы. Поэтому пайку коммутирующих пластин к теплопереходу ведут легкоплавкими припоями либо предварительно насыщают припой серебром. Рекомендуется перед пайкой электролитически покрывать серебро никелем и медью [2]. В этом случае для получения надежной пайки можно использовать любой мягкий припой. Для проверки качества предлагаемых тепло- переходов были проведены их испытания в сборе с термоэлементами. С этой целью изготовили ряд модулей, содержащих по 100 термоэлементов площадью поперечного сечения 0,04 см2 и высотой 0,3 и 0,4 см. Один из тепло- переходов показан на рис. 2. Здесь же приведен и один из термоэлектрических модулей в сборе с теплопереходами и ребристым радиатором. Три таких термоэлектрических модуля предназначались для опытного образца автомобильного холодильника. Применение стекло- эмалевых теплопереходов в данном случае позволило изготовить термобатареи с большим числом термоэлементов малого сечения. Это в свою очередь позволило осуществить пита- в
'ние трех последовательно соединенных модулей для холодильника непосредственно от генератора автомобиля (напряжение 12 в) без преобразователя напряжения. При определении термического сопротивления теплоперехода в качестве источника тепла использовали испытуемую термобатарею, так как при этом можно практически полностью исключить потери тепла в окружающую среду. При прохождении тока через термоэлементы на теплопереходе, соединенном с горячими спаями, появляется разность температур &tr. Величина ее регистрируется в тот момент, когда температура холодных спаев, пройдя через минимум, вновь достигает температуры среды. При этом тепловой поток на холодных спаях отсутствует и, следовательно, тепловой поток на горячих спаях становится равным мощности w, потребляемой термоэлементами. К достоинствам этого метода следует отнести также и то, что в описываемом режиме величины w и Atr сравнительно велики и могут быть измерены с большой точностью. Испытания показали, что при плотности теплового потока 11 вт/см2 средняя разность температур на теплопереходе составляла 14°К, что соответствует 1,27°К на 1 вт/см2. В первых образцах теплопереходов толщина стеклоэмалевого покрытия была от 0,1 до 0,12 мм. С уменьшением толщины до 0,05 ми при той же плотности теплового потока следует ожидать снижения перепада температур до 0,5°. Стеклоэмалевый слой толщиной менее 0,05 мм, по-видимому, невозможно будет наносить из-за опасности короткого замыкания. Новый теплопереход можно успешно применять не только в охлаждающих и нагревающих термобатареях, но и в термоэлектрогенераторах, так как он обладает высокой температурной стойкостью (до температуры плавления серебра). Кроме стеклоэмалевых, нами предложен также новый теплопереход, использующий в качестве изолирующего материала слой закиси меди на медных пластинах, получаемый гири их термической обработке. Производство таких пластин освоено отечественной промышленностью. Медно-закисные покрытия на меди применяются в купроксных выпрямителях, которые выпускаются серийно. Механическое и тепловое сопряжения коммутирующих пластин со слоем изолятора (в данном случае закиси меди) достигаются значительно проще и эффективнее, чем во всех существующих в настоящее время видах теплопереходов. Для возможности припаивания коммутирующих пластин проводится электрохимическое восстановление поверхности слоя закиси меди по предварительно нанесенному негативному защитному рисунку. После удаления защитного слоя на изоляторе остаются восстановленные металлические площадки, к которым припаивают коммутационные пластины. Таким образом, предложенный купроксный теплопереход представляет собой печатную плату, в которой все три слоя (металлическая пластина, диэлектрик и металлическая пленка) получены из материала основания. Для проверки качества купроксных теплопереходов было изготовлено несколько образцов. Электрохимическое восстановление производилось в ванне с 3—5%-ным раствором NaOH в течение 2—3 мин при напряжении 3—4 в. Анодом служил графитовый стержень, катодом — купроксная пластина. Разность температур на испытуемых теплопереходах 3,9—4,1°К при плотности теплового потока 20,3 вт/см2, что соответствует перепаду температур 0,19—0,2°К на 1 вт/см2. Предварительные механические испытания купроксного теплоперехода показали, что прочность сцепления слоя закиси меди с основанием около 200 г/мм2. Недостаток купроксного теплоперехода [6]— низкое пробивное напряжение D0—50 в) и связанная с этим необходимость применять низкое рабочее напряжение (до 12 в). Однако на практике в большинстве случаев это не будет служить препятствием к их применению, так как падение напряжения на термобатареях обычно не превышает 6 в. Когда термобатарею проектируют на напряжение выше 12 в, ее можно изготовить из нескольких модулей, падение напряжения на каждом из которых не должно превышать допустимое. В настоящее время предложены конструкции термобатарей без пайки термоэлементов с использованием термопар, снабженных индивидуальными теплообменниками без электроизоляции. Теплообменная поверхность, изготовленная заодно с коммутационной пластиной, прижимается механически к термоэлементам [7]. К достоинствам этой конструкции относятся: надежность и простота сборки; простота разборки и ремонта; возможность механизации и автоматизации процессов сборки термобатарей благодаря устранению трудоемкой операции пайки, которая выполняется работниками высокой квалификации. Нами были проведены испытания на монокристаллических образцах термоэлементов с целью выявления эффективности паяных и прижимных соединений. Критерием при оценке эффективности сопря- / 7
Рис. 3. Прибор для испытания термопар с прижимными контактами. жения термопар с коммутирующими пластинами служила величина максимальной разности температур, получаемая на спаях при пропускании тока. Каждую термопару испытывали сначала в прижатом, а затем в паяном исполнении. Схема прибора для испытания термопар с прижимными контактами показана на рис. 3. В корпусе 1, изготовленном из электроизоляционного материала, помещены прижимные плоские теплообменники 2. Термоэлементы 3 и охлаждаемая медная коммутационная пластина 4 находятся между плоскими теплообменниками 2 и прижимаются винтом 5. Термопара питается током через токоподводы 6. Измерительная термопара на холодном спае а вставлена в отверстие диаметром 1 мм, доходящее до центра пластины 4, а термопары б и с на горячих спаях впаяны в отверстия, сделанные в плоских теплообменниках 2 в непосредственной близости от горячих спаев (контактов). При испытании прижатых термопар сопрягаемые поверхности термоэлементов, медных коммутационных пластин и теплообменных поверхностей шлифовали. Чистота поверхности соответствовала 7—8 классу. Опыты проводили без вакуума, с изоляцией спаев от окружающей среды. Величина давления колебалась от 15 до 25 кгс/см2. Испытания были проведены: без смазки сопрягаемых поверхностей; с нанесением теплопроводной и электропроводной смазки; после предварительного покрытия поверхностей полупроводников никелем и золотом. Падение напряжения на термопарах во всех опытах составляло 0,12 е. Результаты некоторых опытов приведены в таблице. а В омер о 1 2 з 4 5 6 7 8 9 * опыте °3 2 си m ° S 0Q я> 9,0 8,0 5,0 4,8 4,5 4,0 3,0 3,0 3,0 3 опыте а «я о н СЗ К и 14 15 18 21,5* 23 23 26 34 34 Максимальная разность температур термопар, °с прижатых 51,5 56,3 53,6 53,6 60,0 50,5 50,0 60,9 паяных 55,0 57,8 57,2 60,8 63,3 54,0 — — 63,2 Покрытие поверхности контакта термопар Смазка Никелирование, смазка Смазка Никелирование, смазка Золочение, смазка Смазка Золочение безсмаз-[ ки Та же пара со смазкой Та же пара припаяна № 4 с паяными термопарами сила тока 22 а, в № 5—25 а. В остальных опытах прижатом вариантах была одинаковой сила тока в паяном и 1 Как видно из сравнения опытных данных, предварительное никелирование и золочение, а также смазка сопрягаемых прижимом поверхностей значительно улучшают качества контактов. Несмотря на то, что паяные соединения несколько лучше прижимных, при умеренных разностях температур (например, в случае кондиционирования воздуха) прижимные соединения термоэлементов могут быть перспективными при тщательной обработке сопрягаемых поверхностей и применении эффективных смазок. Прижимные контакты могут также применяться в термоэлектрогенераторах, где температура горячих спаев не должна превышать температуру плавления припоя. ЛИТЕРАТУРА 1. Щербина А. Г. Гофрированные теплопереходы для термоэлектрических батарей. «Холодильная техника», 1966, № 4. 2. Е 1 f v i n g T. Thermoelectric Refrigeration — Possibilities and Problems. Proceedings of the Xl-th International Congress of Refrigeration, vol. I. Munich, 1963. 3. Б е л я е в Р. А. Окись бериллия. Госатомиздат, 1963. 4. Л о н г Р. Е., Ш о ф и л д X. 3. Окись бериллия. Сб. «Ядерные реакторы». Т. 3. Материалы для ядерных реакторов. Изд-во «Иностранная литература», 1956. 5. И в а н о в-Е с и п о в и ч Н. К. Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Высшая школа», 1965. 6. Лавриненко В. Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. Киев, Гостехиздат, 1963. 7. Е 1 f v i n g T. Thermoelectric Refrigeration Individual Couple Designs. Proceedings of the ХП-th International Congress of Refrigeration, Madrid, 1967. 8
Теплотехническое сравнение систем кондиционирования с рециркуляцией и с регенерацией воздуха в. п. ильин НИИсантехники Обычно для экономии тепла и холода в системах кондиционирования устраивают рециркуляцию воздуха помещений. Для этой же цели могут быть применены рекуперативные или вращающиеся регенеративные воздушные теплообменники [1, 2], которые, однако, не получили еще соответствующего распространения. В данной статье показаны теплотехнические достоинства регенераторов для утилизации тепла и холода систем кондиционирования воздуха. В летнее время рециркуляцию применяют только тогда, когда энтальпия наружного воздуха /н выше энтальпии воздуха помещения /вн. Если /н<Лш, что характерно для многих районов с сухим и жарким климатом, то рециркуляция нецелесообразна, а применение регенератора, наоборот, вполне оправдано при tu>tmb так как в нем снижение температуры и энтальпии наружного воздуха происходит при постоянном влагосодержании (рис. 1, а). Применение регенератора может оказаться выгодным и при /н>/вн (рис. 1, б). Наибольшее потребление тепла и холода свойственно так называемым прямоточным системам, работающим целиком на наружном воздухе. Полную тепло- или холодопроизво- дительность системы с рециркуляцией можно рассматривать как разность Qpeu= Qnp ~ Д <3рец ККаЛ/'Ч, A) а системы с регенератором как разность Qper=Qnp—AQper ККал/H, B) где Vnp А Урец AQ per тепло- или холодопроизводи- тельность прямоточной системы; количество утилизируемого тепла или холода за счет рециркуляции; количество тепла или холода, утилизируемого в регенеративном теплообменнике. В системах с рециркуляцией количество утилизируемого холода согласно выражению A) и рис. 1 составит 2 Зак. 4676 628.84 А/ пр A Qpeu = (Qnp - Qpeu) = G А /рец = О А /пр - -ОД/? = 0(/н-/к)-С(/см-/к) = = G(IH — ICM) ккал/ч. C) Здесь G — общее количество воздуха в системе, кг/ч; А/рец — перепад энтальпий наружного воздуха и смеси после рециркуляции, ккал/кг; — перепад энтальпий обрабатываемого воздуха в прямоточной системе, ккал/кг; — перепад энтальпий обрабатываемого воздуха в системе с рециркуляцией, ккал/кг; 1К — энтальпия воздуха после охладителя кондиционера, ккал/кг; ^см — энтальпия смеси наружного воздуха и помещения, ккал/кг. На основании теплового баланса для рециркуляционной системы [3] справедливо соотношение 'см — ^вн 'н — * вн д/ рец Сн D) где G„ количество наружного воздуха в системе с рециркуляцией, кг/ч. Подставляя значение /см из уравнения D) в уравнение C) для системы с рециркуляцией, получим G G (/„ — /вн) R ккал!ч. E) _^вн AQPeu=G(/H-/BH)(l- Здесь R=(l - ^ : - — коэффициент рециркуляции, представляющий собой отношение количества воздуха, забираемого на рециркуляцию из помещения, к общему количеству воздуха в системе. Количество утилизируемого тепла или холода в регенераторе определяется его эффективностью, т. е. отношением фактически rfepe- 9
а 6 Рис. 1. Процессы обработки воздуха в системах с регенератором и рециркуляцией внутреннего воздуха: а — для условий /Н</Вн; б — для условий /н>/вн; Н—В—С—К — процесс обработки воздуха в системе с рециркуляцией; Н—Р—К — процесс обработки воздуха в системе с регенератором; К—П—В — изменение состояния воздуха при поступлении в помещение. данного количества тепла или холода к максимальному количеству, которое может быть передано в идеальном противоточном теплообменнике, *=^F, F) где /н — температура наружного возду- • ха, °С; ^рег — температура воздуха после регенератора, °С; ^вн — температура воздуха помещения, °С. Эффективность современных регенеративных теплообменников 8 = 0,8—0,85. Для систем с регенератором количество утилизируемого холода составит AQper = (Qnp - Qper) = G A /per = G A /np - -СД /perT = G(/H-/K)-G(/per-/K) = == G (/H — /per) ккал/ч. G) Здесь A/per — перепад энтальпий наружного воздуха до и после регенератора, ккал/кг; — перепад энтальпий обрабатываемого воздуха в прямоточной системе с регенератором, ккал/кг; /per — энтальпия воздуха после регенератора, ккал/кг. Энтальпию воздуха после регенеративного теплообменника при охлаждении с постоянным влагосодержанием можно найти из уравнения 'per — C'p *W +'rdn. (8) Здесь с' — теплоемкость влажного воздуха, ккал/(кг*град); г — скрытая теплота парообразования, ккал/кг; du — влагосодержание наружного воздуха, ккал/кг. Подставляя значение /рег из выражения F), получим Очевидно, что системы с рециркуляцией и регенератором равноценны в теплотехническом отношении, если AQpei^AQper- С учетом уравнений E) и (9) условие равноценности таково: s _ /н — /в R Д /per сист Рециркуляция AQPen>AQper, Т. е. ср (*н — *вн) воздуха *см. A0) выгодна, Т<7. (^н *вн) если A1) Регенерация в теплообменнике эффективна, если AQper>AQ ?рец. т. е. 10
« > /¦-/„ =-^ A2) Величина gCM характеризует угол наклона линии смеси наружного воздуха и воздуха помещения в /, ^-диаграмме. На рис. 2 нанесены расчетные наружные параметры для некоторых городов Советского Союза [4]. Заштрихованная площадь представляет собой область допустимых, а участок с двойной штриховкой — оптимальных параметров воздуха в жилых и общественных зданиях {5]. Определим зоны применения систем с рециркуляцией воздуха E0 и 80%) и прямоточной системы, имеющей регенератор с эффективностью 8 = 0,8, если в помещении поддер- или 0,5, так как соблюдаются условия неравенства A2). Чем левее от граничной линии располагаются точки параметров наружного воздуха, тем больше эффект от применения регенератора в системе кондиционирования. В зоне /// применение рециркуляции оправдано с теплотехнической точки зрения. живаются оптимальные параметры /Вн = 25сС, Ф = 55% и /вн=12,7 ккал/кг (точка В). Для расчетных параметров наружного воздуха, находящихся слева от линии /Вн=12,7, в зоне I, устройство рециркуляции не имеет смысла, так как /н^/вн- Здесь целесообразно применение только регенеративного теплообменника. Для расчетных параметров, находящихся справа от линии /вн, возможно применение как рециркуляции, так и регенератора. Из условия равноценности систем A0) находим для /? = 0,8 значение §см=1,0, а для i? = 0,5 ?см = 1Д соответствующие границам зон // и III. В зоне //, слева от линии ?См = 1,0 или 1,6, применение регенератора с эффективностью 8 = 0,8 более выгодно в теплотехническом отношении, чем рециркуляции с /? = 0,8 Если параметры наружного воздуха окажутся в зоне IV, то при поступлении в проти- воточный регенератор воздуха помещения с температурой ниже точки росы наружного воздуха может произойти конденсация влаги на части теплообменной поверхности. Для этой зоны неприменимы зависимости A0), О ' Z 3 4 5 * 7 8 9 Ю И 1Z 13 П 15 18 17 18 19 20 21 22 23 &*г1т Рис. 2. Зоны эффективного применения регенератора и рециркуляции: / — абсолютного применения регенератора; // — применения регенератора с 8=0,8; III — эффективного применения рециркуляции E0%) воздуха помещения; IV — возможной конденсации. 2* л
A1) и A2), выведенные при условии сухого теплообмена. В зонах I и II находятся параметры наружного воздуха для основной части городов СССР, за исключением некоторых городов, расположенных в приморских районах юга и юго-востока страны. Для снижения холодильной нагрузки состояние воздуха в помещениях часто принимают по допускаемым верхним пределам '(точка К), В этом случае зоны эффективного применения регенератора будут включать еще больше городов. Если крайние нижние пределы метеорологических условий в помещениях ограничить температурой tBH=23°C и относительной влажностью ф = 40% (точка Л), то зоны эффективности применения регенератора несколько сократятся, но все равно будут охватывать значительное число городов. При охлаждении наружного воздуха в регенераторе по линии d = const количество явного и полного тепла, переданное в теплообменнике, одинаково. Тогда эффективность регенератора по уравнению F) можно представить в виде * н 'per -*н 'per t -*н *вн Ср (*н — *вн) 7н "" 7вн Ср (tH — tBH) Для системы с рециркуляцией в соответствии с уравнением E) . AQpeix = /н-/см ^д (U) х О (Г Г \ Г Г v ц u V'h 'вн/ Jn i3H Безразмерные величины Врег и ?рец представляют собой отношения количества утилизируемого холода к затратам холода в прямоточной системе на доведение энтальпии наружного воздуха до энтальпии воздуха помещения. С учетом выражений A3) и A4) холодопроизводительность системы с рециркуляцией можно записать Q = Qn + Qb + Qh A - ^рец) ККОЛЫ, A5) а системы с регенератором B = Qn + Qb + Qh A ~ Sper ) ККОЛ/Ч, A6) где Qn — максимальное поступление тепла в помещение; QB — тепло от вентилятора; Qn — затраты холода на снижение энтальпии наружного воздуха до энтальпии воздуха помещения. _ Использование безразмерных величин Врец 12 и Брег избавляет от вычислений параметров смеси наружного и удаляемого воздуха и воздуха после регенератора. Зная состояние наружного и удаляемого из помещения воздуха, а также соотношение количества наружного и рециркуляционного воздуха в системе с рециркуляцией и эффективность теплообменника в системе с регенератором, можно с помощью рис. 3 и выражений A5), A6) определить количество утилизированного холода и холодопроизводительность системы. Пример. Определить холодопроизводительность и количество утилизированного холода в системе кондиционирования с рециркуляцией 50% воздуха помещения, а также в прямоточной системе с регенератором эффективностью 6=0,8 для здания в Ташкенте при расчетных параметрах ^Н = 38,7°С, /н=14,7 ккал/кг. Производительность системы по воздуху G = 20000 кг/ч, tBH = = 25°С, ф = 55%, /вн=12,7 ккал/кг, Qn = 38400 ккал/ч, воздух нагревается вентилятором на 1,2°С. Решение. _ /„-/,„ = 14,7-12,7 _ 0 СМ~ cp(ta-tm) 0,245C8,7-25) -°'595' 2). По рис. 3 в точке пересечения линий ?См = 0,595 и 8 = 0,8 находим Брег=1,35; ?рец = # = 0,5. 3). Из уравнений A4) и A5) определяем количество утилизированного холода и холодопроизводительность системы с рециркуляцией воздуха: А Орец = Ярец Он = 0,5 • 20 000 A4,7 - 12,7) = = 20 000 ккал/ч, О - Qn + Qb + Он A - 5рец) = 38400 + 5800 + + 20 000A4,7—12,7) A —0,5) = 64 200 ккал/ч. 4). Из уравнений A3) и A6) находим количество утилизированного холода и холодопроизводительность прямоточной системы с регенератором: Д ОреГ = Врег Он = 1,35 - 20 000 A4,7 — 12,7) = == 54 000 ккал/ч, Q = Qn + Qb + Qh A -?рег) = 38 400 + 5800 + + 20 000A4,7 — 12,7) A — 1,35) = 30 200 ккал/ч. Предложенная методика определения холо- допроизводительности особенно удобна, если требуется проанализировать работу систем кондиционирования при меняющихся параметрах наружного воздуха. На рис. 4 показано изменение состояния наружного воздуха по часам суток в Ташкенте в один из наиболее жарких дней июля. В табл. 1 для условий приведенного примера даны результаты расчетов количества утилизируемого холода и изменений холодильной нагрузки в прямоточной системе с регенератором эффективностью 8 = 0,8 и в системах с рециркуляцией 80% и 50% воздуха помещения в течение 12 ч. С 13 до 17 ч применение рециркуляции неэффективно, так как энтальпии наружного воздуха и воздуха помещения практически
OJS 0.2 Щ гх—[Ч| Ts[ |S1 [sfr — —T-—rSrf "~r ' rvJ Hii v^^ шШмД Pii татИД 4i МШШ- PNJ mttmtf ттпШ TSJ 1 \\\\Ш I rNJI В Г ш 14J 1 III lllrHJI'lllllllll 1 UlU ' Их № 1 Mill 1 llllllllilllllllll s^si ™ L j H^ ffiff| N N N Nv xPW NTS Гг. iSJ N llblrkr R*oA от 0J\ gel щ t/,T | к о,з\ тк— JSjV ntOv NjmN i]WfiN гШЖп ШхшШ OJ ОЛ OS OA 05 0,6 070,8031 • Рис. З. График определения Врег. *¦ Ьем- совпадают, но именно в это время наблюдается наибольший приток тепла от солнечной радиации. Отсутствие холодильной нагрузки в этот период для прямоточной системы с регенератором свидетельствует о том, что энтальпия наружного воздуха после его предварительного охлаждения в регенераторе такова, что дальнейшее охлаждение может быть осуществлено за счет адиабатического увлажнения в форсуночной камере кондиционера без включения холодильной установки. Суточное потребление холода каждой системой можно определить по формуле Г0+ГП + 2(Г2+Г4+-.. + Г„_2) + + 4(Г1+Г3+... + Г„_1) A7) Здесь ti — часы начала работы системы; T2 — часы окончания работы системы; /(т) — функция, выражающая изменение холодильной нагрузки по часам суток; т — время; У<ь Y{... Yn — значения холодильной нагрузки для каждого часа с момента работы системы, найденные по уравнениям A5) или A6). Если предположить, что система кондиционирования работает с 10 до 21 ч, то суточное потребление холода (шал/сутки), согласно выражению A7), для различных систем составит величины, приведенные в табл. 2. Таким же образом можно определить расход или экономию холода в течение месяца и всего периода эксплуатации. Приведенные расчетные данные показывают, что даже в жаркие дни вследствие несов- 13
Рис. 4. Изменение состояния наружного воздуха по часам суток в один из наиболее жарких дней для Ташкента A5 июля 1962 г.): 1, 2, 3.. .24 — часы суток, соответствующие параметрам наружного воздуха; Г, 2', 3'...24' — часы суток, соответствующие параметрам наружного воздуха после регенератора. и падений максимальных значений энтальпии и температуры наружного воздуха в течение суток [6] применение регенераторов оказывается эффективным средством утилизации холода 15 удаляемого воздуха. Выводы В результате проведенного анализа работы систем кондиционирования с рециркуляцией и с регенеративным теплообменником предложена^? на методика теплотехнического сравнения таких систем. Таблица 1 Показатели Часы суток 10 12 ! 13 14 15 16 -0,05165 -15,60000* 62000 40200 - 44200 44200 17 0,1195 6,6500 4500 7200 59900 53200 - 48700 46000 18 0,324 2,470 12000 19200 59300 68200 j 8900 56200 49000 19 0,54 1,50 13000 20800 39000 70200 31200 57200 49400 20 0,279 2,900 5000 8000 29100 54200 [ 25200 1 49200 46200 _5см ^рег Количество утилизируемого холода в системе с рециркуляцией: 50% воздуха 80% воздуха в регенераторе с е=0,8 . Холодопроизводительность, ккал/ч: прямоточной системы . . прямоточной системы с регенератором системы с рециркуляцией 50% воздуха ...... 80% воздуха 1,305 0,620 31000 49600 39400 106200 67800 75200 56600 1,102 0,730 3300 52800 48200 110200 62000 77200 57400 0,626 1,260 21500 34200 54500 87200 34200 65700 52800 0,275 2,900 10000 16000 58000 64200 6200 54200 48200 0,162 5,000 6000 96000 60000 56200 - 50200 46600 0,1075 7,4700 4000 6400 59500 52200 - 48200 45600 0,1025 7,8000 4000 6400 62500 52200 - 48200 45600 Отрицательные значения ^рег найдены из рис. 3 по абсолютному значению величины Есм. -0,345 2,325* 25600 33200 7600 44200 44200 Потребление холода SQcyT, ккал!сутки YQcyT .lOOe/o УГ)ПРЯМ 1 LVc)T Прямоточная система с регенера- тором 171400 22 без регенератора 778070 100 Таблица 2 Непрямоточная система с рециркуляцией 50% 622800 80 80% 438940 56,5 14
Показано, что использование в прямоточных системах кондиционирования регенеративного теплообменника в теплотехническом отношении нередко выгоднее рециркуляции воздуха помещения. ЛИТЕРАТУРА 1. Ильин В. П. Применение вращающегося регенеративного теплообменника в системах воздушного отопления и кондиционирования воздуха в США. «Водоснабжение и санитарная техника», 1965, № 8. 2. Diamant R. M. S. „The Heating and Ventilating", 1967, № 3. В контактных теплообменных аппаратах с орошаемой регулярной насадкой происходит процесс тепло- и массообмена между стекающей по стенкам каналов пленкой воды и про- тивоточно движущимся воздухом. При больших скоростях воздушного потока, что особенно характерно для интенсивных малогабаритных пленочных градирен, имеет место срыв водяной пленки и обнажение поверхности насадки. На верхнем фасадном сечении образуется эмульгированный слой жидкости. Аппарат работает в пенном режиме. Наилучшие условия для процессов охлаждения воды и невысокие аэродинамические сопротивления отвечают режиму устойчивого пленочного течения без эмульгирования, когда вся контактная поверхность насадки участвует в процессе тепло- и масообмена. Поэтому вопрос об определении величин критических скоростей, соответствующих наступлению режима эмульгирования, для регулярных насадок с различными эквивалентными диаметрами каналов и плотностями орошения представляет несомненный интерес. Из гидронамики течения жидкой пленки по вертикальной поверхности в условиях взаимодействия со встречным потоком газа [1] известно, что величина скорости течения пленки определяется из выражения 2 ш = Т^-7в . S2 _ 5 . Цоти! # 8 MjceKe A) 3 pw 4gi*.w 3. К а р п и с Е. Е. Теплотехническая эффективность систем кондиционирования воздуха и кондиционеров различных схемных решений. НИИсантехники, 1962. 4. Строительные нормы и правила, часть II, раздел Г, глава 7. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (СНиП П—Г.7—62). Стройиздат, 1964. 5. Г о р о м о с о в М. С, Ц и п е р Н. А. Опыт гигиенического нормирования воздуха в жилых и общественных зданиях. Сб. «Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях». Стройиздат, 1964. 6. С т е ф а н о в Е. В. Недостатки существующего метода нормирования параметров наружного воздуха для расчета кондиционеров. «Холодильная техника», 1967, № 2. 536.24 Здесь yw, ув — объемный вес жидкости и воздуха, кг/мг\ [xw — коэффициент вязкости жидкости, (кг- сек) /ж2; б — толщина пленки жидкости, м; ? — коэффициент трения воздуха о поверхность пленки воды; ?>отн — скорость воздушного потока относительно пленки, м/сек; g — ускорение силы тяжести, м/сек2. В правой части уравнения A) первый член характеризует гравитационное течение пленки жидкости, второй — кинетическую энергию воздушного потока. При отсутствии движения воздуха второй член равен нулю и выражение A) превращается в известную формулу Нуссельта для определения скорости течения пленки в неподвижном воздухе. При равенстве этих двух членов скорость течения пленки равна нулю — происходит зависание пленки с последующим ее срывом. Выражение A) удобней представить через величину плотности орошения на единицу смачиваемого периметра Нт = Ь^ш= gfa-TJ .Ss_g. J^!LX X 52 кг\{м • сек). B) Здесь vw = ^wg кинематический коэффи- Исследование пленочного течения жидкости в орошаемых регулярных насадках В. А. ГОГОЛИН НИИсантехники 15
циент вязкости жидкости, м2/сек. Условия наступления режимов эмульгирования характеризуются выражением 36. *2°тнТв > 1. C) Толщина пленки в неподвижном воздухе будет равна 8 = l/" 3"wHw м. D) Исходя из того, что для каналов с большими эквивалентными диаметрами увеличение толщины пленки за счет тормозящего действия воздушного потока не сказывается заметно на степени перекрытия живого сечения канала, в работе [2] при определении критических скоростей было предложено вычислять толщину пленки по формуле Нуссельта D) для случая течения пленки в неподвижном воздухе. Экспериментальная проверка [2] показала, что фактически режимы эмульгирования наступают несколько раньше, чем по результатам теоретического расчета вследствие того, что не учитывается влияние воздушного потока на толщину пленки. Однако это отклонение не превышало 10%. В насадках регулярной структуры, которые отличаются малыми эквивалентными диаметрами, необходимо учитывать влияние воздушного потока на толщину пленки, ибо оно существенно сказывается на степени перекрытия живого сечения канала. В работе [3] приводится следующая формула для определения коэффициента сопротивления трению потока газа о пленку жидкости: 5 = -^+^!. E) Здесь D=c. j*l л^Ч-^Г РТ. Яепж \ Рг / \ W \ R 1 где с=4,76; п = 3/5 при Неш^40; с—1,31; n = lU при Rem<40; /?= — d9— половина эквивалентного диаметра, м; бо — толщина пленки в неподвижном воздухе, м; рж, Рг — плотность жидкости и газа, (кг-секJ/м4; Цж, Лг — коэффициенты динамической вязкости, кг/ (м • сек). Средние значения физических параметров воды и воздуха можно считать постоянными. Тогда уравнение B) представим в виде Здесь д _ g(tw'— Тв) . 3 vw В = %^- ; vB — скорость воздуха в живом сечении насадки без учета пленки жидкости, м/сек; х — отношение живого сечения, суженного водяной пленкой, к живому сечению сухой насадки. Из уравнения B, а), при.постоянном значении Hw и различных величинах vB методом последовательных приближений определяем толщину пленки. Далее разложим выражение C) на две части: часть, включающую кинетическую энергию воздушного потока и часть, характеризующую гравитационное течение пленки жидкости Последующее решение проводим графоаналитическим методом, для чего отложим на оси ординат значения выражений F) и G), а на оси абсцисс значения vB. Подставляя значения б, вычисленные из уравнения B, а) при постоянных плотностях орошения и различных скоростях воздуха, в выражения F) и G), находим величину критической скорости, которая определяется в точке смыкания кривых /i и /2- На рис. 1 представлены результаты графоаналитического расчета при Hw = 30 кг/(м-ч) для каналов с различными эквивалентными диаметрами. Аналогичные расчеты проведены для Hw = 60 кг/(м-ч) и HW=100 кг/(м- ч). По результатам расчетов построены графики для определения критической скорости в зависимости от эквивалентного диаметра при трех плотностях орошения (рис. 2). Из рис. 2 следует, что наибольшее влияние на критическую скорость оказывает эквивалентный диаметр d3<5-^-6 мм. Далее с ростом с1э это влияние заметно падает. Таким образом, применение регулярных насадок с каналами d$>5—6 мм не дает существенного увеличения пропускной способности насадочного аппарата. к
«n «>« 10 ^7 5 Ь|Ч /" /^ // и s s_ ч - / 0 2 3 4 5 6 7 #/*/*•** Рис. 1. Графоаналитическое определение величин критических скоростей (HW=3Q кг/(м-ч): 1 — щелевой канал 2X25 мм, <2?э = 3,7; 2 — канал синусоидальной формы, da=5,35 мм: 3 — щелевой канал 4x25 мм, я?э=6,9 мм; 4 — щелевой канал 6x25 мм, da=9,6 мм. 12 3 4 5 6 7 8 9d?W?M Рис. 2. Зависимость величины критической скорости от эквивалентного диаметра канала насадки: толщина пленки определялась по формуле B); толщина пленки определялась по формуле D). В то же время рост dd канала приводит к уменьшению контактной поверхности, отнесенной к единице объема насадки (рис. 3). Поэтому из сопоставления рис. 2 и 3 можно сделать вывод, что наиболее целесообразно применять регулярные насадки с эквивалентными диаметрами каналов в диапазоне 4<с?э<6 мм. Из рис. 2 видно, что определение толщины пленки жидкости по формуле Нуссельта D) для каналов с d3<10 мм приводит к завышению критических скоростей в 1,3—1,6 раза. В зоне докритических скоростей (рис. 4) для каналов с dQ—4—10 мм формула Нуссельта может применяться с точностью до 10% при скоростях ив<3,5 м/сек, при которых влияние воздуха на течение пленки малосущественно. На рис. 5 представлены результаты гидро- намических испытаний щелевой насадки из мипласта (йэ=3,7 мм, /=188 мм). Из рассмотрения графиков следует, что примерно до (?^)ж.с<3,3—3,7 кг/(м2' сек) в зависимости от плотности орошения прямые, характеризующие гидродинамику орошаемой щелевой насадки, идут параллельно прямой для сухой насадки. Это область ламинарного режима движения воздуха. Далее, при (ау)ж.с>3,5 кг/(м2* сек) у сухой насадки наблюдается небольшой перелом на графике, что свидетельствует о наступлении переходного режима. юоо ьоо 3 5 7 в йэ • w;m Рис. 3. Влияние эквивалентного диаметра канала на величину удельной поверхности насадки (при толщине стенки канала 0,5 мм).
д'-юЯ Зщ 2,5\ т 3,0 2,5 2,0 3,0 <:,?> 2JD U 5 «.J —^ ^Щ е& ~| йй ~7Т 4 У 2^п 341 а L^* а^ ^ / / ^ ^ —^ й 34 5 Т.— /- -L/p- 1_1 pj 13 Г 6 7 Vy м/сек Рис. 4. Влияние скорости воздушного потока на толщину пленки жидкости: а — #„, = 100 кг/{м-ч); б — #„ = =-= 60 кг/{м-ч); в — Ню = 30 кг/(М'Ч)\ 1 — щелевой канал 2x25 мм, d3=3J мм; 2 — канал синусоидальной формы dd= =5,35 мм; 3 — щелевой канал 4X25 мм, </э=6,9 мм; 4 — щелевой канал 6X25 мм, d3=9,6 мм. Для орошаемой насадки с малым йъ переходный режим почти сразу же трансформируется в турбулентный и таким образом при (уу)ж.с>3,3—3,7 кг/(м2- сек) в зависимости от плотности орошения в канале орошаемой щелевой насадки наступает турбулентный режим движения воздуха. При достижении (^)ж.с=6,4—7,4 кг/(м2Х Хсек) рост сопротивления резко замедляется. Это объясняется тем, что при этих скоростях воздушный поток срывает водяную пленку и над верхним фасадным сечением образуется эмульгированный слой. Высота слоя постепенно нарастает за счет поступления орошающей воды, а затем происходит дренирование жидкости через отдельные каналы сплошным потоком; высота слоя резко уменьшается. Вследствие такого характера пенообразования величина аэродинамического сопротивления с ростом скорости воздуха повышается незначительно. Критическая скорость, соответствующая наступлению режима эмульгирования, будет равна (^у)ж.с.кр=6,8—7,3 кг/(м2* сек) или ?ж#СфКр=5,9—6,3 м/сек в зависимости от Hw. кг/м* 50 40 30 20 15 / А 3 /// if 1 jf i X У У s 'Л/ г/ \/У" / \ с 2 / L -й«» ip^-т /* 1 J'\ I Ы 1 | ; 3 4 5 6 nvfaj. ,MfahtK} Рис. 5. Результаты гидродинамических испытаний орошаемой регулярной насадки со щелевыми каналами (<2Э=3,7 мм, /=188 мм): 1 — сухая насадка; 2 — #^ = 18,1 кг/(м-ч); 3 — #«, = 27,1 кг/(м-ч)\ 4 — Hw = 45,2 кг/(м-ч). Так, при Hw = 27,l кг/(м-ч) иш-скр==6 м/сек, что примерно соответствует значению критической скорости, определенной графоаналитическим методом для Hw = 30 кг/'(м-ч) и равной 0ж.с.кр=6,3 м/сек. Таким образом, экспериментальная проверка подтвердила правильность теоретических расчетов по определению диапазонов пленочного течения жидкости в каналах регулярных орошаемых насадок. Выводы Наилучшие условия для процессов тепло- и массообмена в регулярной орошаемой насадке достигаются в режиме пленочного течения жидкости без срывов ее потоком воздуха и обнажения поверхности. Теоретически расчетным путем определены значения критических скоростей, соответствующих наступлению режимов эмульгирования (срыва пленки), в зависимости от величин эквивалентных диаметров и плотностей орошения. 18
Определение толщины пленки по формуле Нуссельта приводит к завышению расчетных значений критических скоростей в 1,3—1,6 раза. В зоне докритических скоростей для каналов с б/э<10 мм применение формулы Нуссельта с точностью до 10% возможно при скоростях 1>в<3,5 м/сек. Наиболее целесообразно применять регулярные насадки с 4<<4<6 мм. ЛИТЕРАТУРА 1. Кутателадзе С. С, С т ы р и к о в и ч М. А. Гидравлика газожидкостных систем. Госэнергоиздат, 1958. 2. Кокор ин О. Я. Особенности гидродинамики потоков в теплообменниках косвенного испарительного охлаждения. Сборник трудов НИИСТ, № 18. Строй- издат, 1%6. 3. Hahnemann H. W. Stromungsuntersuchungen bei Gegenstrom von Rieselfilmen und Gas in lotrechten. Rohren. VDI — Zeitschrift, 1961, № 29. Теплообмен при конденсации фреонов в горизонтальной трубке Н. Ф. ЧОПКО Ленинградский технологический институт холодильной промышленности При рассмотрении дифференциальных уравнений и краевых условий, описывающих процесс конденсации пара внутри горизонтальной трубы, можно получить критериальную зависимость Nu=/(Qa, К, Pr, We), A) где Nu: ad критерий Нуссельта; л. Рг= We = g?d* — критерий Галилея; — критерий фазового превращения; — критерий Прандтля; — критерий Вебера. Здесь а — коэффициент теплоотдачи при конденсации, вт/(м2 -град); d — внутренний диаметр трубки, м; g — ускорение силы тяжести, м/сек2; а — коэффициент теплопроводности, вт/(м-град)\ v — коэффициент кинематической вязкости, м2/сек; г — теплота парообразования, дж/кг; с — теплоемкость жидкости, дж/(кгх Хград); 9 — разность температур между насыщенным паром и стенкой, °С; 536.24 а — коэффициент температуропроводности, м2/сек; о — поверхностное натяжение, н/м; р — плотность, кг/м3. В критериальное уравнение A) необходимо L ввести геометрический симплекс —, являющийся геометрической характеристикой данной системы, и относительное количество сконденсировавшегося пара е=С?КОнд/О^0д. При больших скоростях пара [1] следовало бы дополнительно учитывать симплексы у"/у и \i/f/\it которые влияют на процесс конденсации в случае заметного воздействия трения пара о пленку конденсата. При полной конденсации пара в трубе и небольших скоростях его на входе, которые характерны для конденсаторов холодильных установок, критериальная зависимость может быть представлена в виде Nu=/(Ga, К, Pr, We, L/d). B) Такой же результат можно получить, используя метод анализа размерностей. При обобщении опытных данных на основе теории теплового подобия критериями, определяющими процесс конденсации пара внутри горизонтальной трубы, как видно из зависимости B), будут Ga, К, Pr, We. В опытах с фреонами-12, 22 и 142 [2] симплекс — в пря- d мой одиночной трубе не оказывает влияния на з* 19
от 50 до аконд в пределах изменения — 200. Предварительные расчеты для горизонтальной трубы показали хорошее согласование опытных данных с теоретическими, рассчитанными по формуле Нуссельта, которую в критериальном виде можно представить как 4 Nu=C}/baKPr. C) где С — коэффициент, зависящий от условий проведения конденсации (на внутренней или наружной поверхности), от материала поверхности, шероховатости и т. д. Обработка в логарифмических координатах Nu—GaKPr наших опытных данных показана на рис. 1. Опытные точки хорошо аппроксимируются для каждого фреона ломаной линией, состоящей из двух участков: крутого и пологого. Следовательно, зависимость Nu = =/(Ga КРг) для обоих участков носит степенной характер. Определение показателя степени при комплексе GaKPr и численного коэффициента в искомой зависимости проводилось по методу наименьших квадратов. При этом было найдено, что показатель степени для крутого участка всех фреонов равен д = 0,25, а пологого участка — д=0,075. В результате обобщения в координатах Nu—GaKPr формула примет вид Nu = 0,683(Ga К РгH'26. D) Эта формула, как видно на рис. 1, справедлива для исследуемых фреонов при значениях Ga КРг = 2,5 • 1010 — 2,5 * 101\ для фреона-142 применение ее можно расширить до значения Ga КРг = 3,5- 10й и для фреона-22 — до Ga К Рг=1,2- 1012. Результаты обобщения при п = 0,075 сведены в табл. 1. Таблица 1 Холодильный агент Фреон-12 Фреон-22 Фреон-142 Ga К Рг B,5—12) 10" A,2—2) 1012 C,5—12I0" Общий вид формулы Nu = 66,7 (GaKPrH»075 Nu = 91 (Ga К РгH»075 Nu = 71,9 (GaKPrH'075 Пологому участку соответствуют нагрузки от 500 до 1800 вт/м2, при которых сказывается влияние неконденсирующихся примесей на процесс конденсации пара. Для фреонов-22 и 142 пологий участок начинается при больших значениях комплекса Ga К Рг по сравнению с фреоном-12, что соответствует меньшему содержанию в них посторонних газов. Максимальное расхождение опытных точек относительно аппроксимирующей прямой в обоих случаях составляет примерно ±9%. При обработке опытных данных в системе координат Nu—Ga К Рг обнаружено некото- 4 5 В 7 8 9 1011 Z 3 Ь 5 8 7 8 9 W1Z Рис. 1. Зависимость Nu=/(Ga, К, Рг). 20 2(ШРг)
рое расслоение опытных точек, учесть которые оказалось возможным с введением в критериальную зависимость критерия Вебера. Показатель степени критерия Вебера находился для всех исследуемых фреонов при разных значениях — и Ga К Pr = const. Среднее значение показателя степени лср =—0,08. Полученные уравнения для пологих участков (рис. 2) приведены в табл. 2. Обработка в координатах ~ Ga КРг We»08 показала, что участки с наклоном гс = 0,25 всех фреонов аппроксимируются формулой Nu = 0,444 (Ga К PrH'25 We»08. E) Пределы применения этой формулы для фре- онов-12, 22 и 142: Ga К Рг = B,5-30I010. Для фреона-142, используя уравнение E), можно расширить эти пределы до Ga К Рг = 4,5 - 1011 и для фреона-22 — до Ga К Рг= 1,2 • 1012. Пределы изменения критерия Вебера показаны в табл. 2. Расхождение опытных точек (рис. 2) относительно линии, задаваемой формулой E), несколько меньше, чем при обработке опытных данных в координатах Nu, Ga, К, Pr. Формулы D) и E) хорошо обобщают опытные данные для фреонов как метанового (фре- оны-12 и 22), так и этанового ряда (фреон-142). Это позволяет предположить, что и другие фреоны будут при условиях, подобных опытным, тоже подчиняться найденным закономерностям при конденсации внутри горизонтальной трубы. Составление таблиц теплофи- зических свойств для новых фреонов из-за большой трудоемкости всегда отстает от требований практики. У таких фреонов, как правило, известны только критические параметры и молекулярный вес. Теория термодинамического подобия на основе этих данных, без знания теплофизических свойств вещества, позволяет обобщать и определять данные по теплообмену при изменении агрегатного состояния [3, 4]. На основе расширенного толкования теории термодинамического подобия веществ на ли- о-щеон-Ч • -tppeoH'ZZ &-{рреон~Ы iO" fit... 1 i ——' 1 _ 5 8 ? 8 9 iQ'i1 Рис. 2. Зависимость 5 6 7 8 9 W1S 2(ШРг) Nu We-o,08 -=f(Ga, К, Pr). 21 Холодильный агент Фреон-12 Фреон-22 Фреон-142 Ga к Рг C,5—12) 1011 A,2—2) 1013 D,5—12) 1011 We D,25—6,23) 1(Г3 D,48—5,44) 10 F,32—7,82) IO"-3 Общий вид формулы Nu = 43,7 (Ga К РгH'075 We~0'08 Nu == 59,5 (Ga К РгH»075 We*08 Nu = 48,1 (Ga К РгH»075 We-0»08
нии насыщения аКонд определяется выражением * = Aqn4n>dn> №mi T%p%R»*Fm, F) g где A — константа; кр Jrup \ Рк$/ 2. q — удельный тепловой поток, вт/м L — длина трубки, м; d — диаметр трубки, м; М — — масса молекулы; g Гкр — критическая температура, °К; Ркр — критическое давление кгс/см2; R — универсальная газовая постоянная; F[~-)— безразмерная функция относительно- го давления. Чтобы определить функцию F (—) , были Wp/ подсчитаны для фреонов-12, 22 и 142 значения зависимости (аугл)р 1/3 (аусл). \^кр/ 1/3 при нагрузке 3000 вт/м2 и значения а~ 1/12 = F(JL) \Ркр/ 1/12 при нагрузке 1000 вт/м2, т. е. для области, где проявляется влияние неконденсирующихся примесей в паре. В последнем случае для удобства расчетов брали п = —0,08 — — J_ 12 Функция показана на рис. 3. FtJL> \Ркр , Опыты проводили при следующих давлениях насыщения: для фреона-12 — 5,67; 7,44; 9,59; 12,15 бар; для фреона-22 — 12,02; 15,48 бар и для фреона-142 — 4,00; 5,32; 6,95 бар. Таким образом, за масштабное давление была принята величина р* = 0,233 рКр, как наиболее удовлетворяющая обобщению наших опытных данных в указанных интервалах давлений. 1*усл)р 0,050 ОМ С, J ОМ 0J50 0300 I О; Рис. 3. Зависимость —-——/*7-±-_)при q = (av сл)^* \ркр/ -1000 и 3000 вт/м2. v3 ^ ^ о-шеон-Ш i ьуреон-М 22 По зависимости F), используя теорию анализа размерностей и показатели степени пи п2, пъ (последние определяются по опытным данным), можно вычислить гаь т2, т3, гпА. Как указывалось ранее, в опытах не было обнаружено влияния длины пути конденсации на процесс теплообмена; внутренний диаметр трубки не изменялся. Таким образом, результаты обработки можно представить в следующем виде: для области нагрузок, при которых а^д~1,г2 ,- 1/12 • 13.24 a = 2,04 • 10* q~ "" M ' "•"/>;?" Тцч" X X [1,48 (-?-)"°,М-0,82]; G) для области нагрузок, при которых a^q -1/3 ,-1/з М~ •2/3 . - 1/3 4/3 ' кр /?кр X X (8) 4,02 • 104^ ,,48 (?)-¦< -0,82]. Так как полученные опытные данные хорошо согласуются с предсказываемыми по теории Нуссельта [сравните C) и D)], то для расчета по формулам G) и (8) процесса конденсации в трубках с другими внутренними диаметрами необходимо вводить поправку на диаметр. Тогда формулы G) и (8) можно записать в виде з ю4г1/12м-13'14х 1,48 Ш-0'14-- о,82 \/>кр/ G*) где dB (8*) диаметр опытной 1,48 Ш-°'14_ о,82 \Ркр/ ?*вн внутренний трубки, м; ^вн.оп === vJ,l 1 расчетный метр, м. внутренний диа- Выводы При расчете процесса конденсации внутри одиночной горизонтальной трубки или конденсатора с подобной организацией процесса в области нагрузок, применяемых в холодильной технике, опытные данные обобщаются критериальным уравнением D) и несколько лучше — формулой E). При расчете процесса конденсации фреонов-12, 22 и 142 в области малых нагрузок
можно использовать формулы, приведенные в табл. 1 и 2. Хорошее согласование опытных и расчетных данных получено для формул G), (8), G*) и (8*), построенных на основе применения теории термодинамического подобия. ЛИТЕРАТУРА 1. Кутателадзе С. С. Теплоотдача при пленочной конденсации пара внутри горизонтальной трубы. В сб.: «Вопросы теплоотдачи и гидравлики двухфазных сред», Госэнергоиздат, 1961. Ч о п к о Н. Ф. Экспериментальное исследование теплообмена при конденсации фреонов внутри горизонтальной трубки. «Холодильная техника», 1968, № 1. Боришанский В. М. и Кочурова Н. Н. В сб.: «Конвективная теплопередача в двухфазном и однофазном потоках». Изд-во «Энергия», М.-Л., 1964. Бадылькес И. С. Теплообмен при конденсации и кипении френов. «Холодильная техника», 1968, № 2. Исследование поверхностного натяжения фреонов А. Р. ДОРОХОВ, А. А. КИРИЯНЕНКО, А. Н. СОЛОВЬЕВ Институт теплофизики СО АН СССР 621.564 В лаборатории жидкостей Института теплофизики СО АН СССР начаты систематические исследования поверхностного натяжения фреонов в широком интервале температур. В настоящей работе представлены первые результаты исследований поверхностного натяжения фреонов-12 и 21, полученные с помощью созданного в лаборатории нового комбинированного метода. Теория метода. В основу метода положена комбинация методов капиллярного поднятия и максимального давления в пузырьке. Рабочая часть экспериментальной установки для определения поверхностного натяжения фреонов (рис. 1) представляет собой систему капиллярных трубок. Капилляры 1 и 2 имеют радиус г, а 3 и 4 — радиус R. Капилляры J и 2 разной длины. Капилляр 5 имеет вид трубки постоянного сечения с радиусом г3. При отсасывании из системы жидкости последняя поочередно переходит из капилляров 1 я 2 в трубки 3 и 4. Каждый переход сопровождается скачком уровня жидкости в капилляре 5. После первого скачка в капиллярах 2 и 3 устанавливается разность уровней, равная высоте капиллярного поднятия h _ * (А L\ О) где а — поверхностное натяжение; у' — удельный вес жидкости; у" — удельный вес пара. Эта разность уровней сохраняется до второго скачка. Полное изменение объема жидкости между скачками А1/ = 2 * *,(/* +/?¦+/!). B) Если принять во внимание Ак, получим _7'-7" W 4тс = С(Ч'-1")ДК, C) где С — постоянная, зависящая от геометрических размеров. Н8ъ шдЕшт m ¦CXJ-S2— CD Рис. 1. Экспериментальная установка для определения поверхностного натяжения фреонов.
Таким образом, для определения поверхностного натяжения при известных размерах системы и плотности достаточно измерить AV или величину, пропорциональную ей. Предлагаемый метод позволяет измерять поверхностное натяжение как в атмосфере инертного газа, так и в насыщенных парах исследуемой жидкости. Оптимальные соотношения геометрических размеров проанализированы в работе [1]. В описываемых опытах выбраны Г! = Г2 = г=0,3 мм, Rl=R2 = 2 мм, г3 = = 1,2 мм, при этом величина скачка 3—5 мм. Экспериментальная часть. Капилляры 1 и 2 (см. рис. 1) длиной соответственно 15 и 17 мм помещены в цилиндр 6, вставленный в гильзу 7. Гильза укреплена на стакане 8, который соединен с системой вакуумирования и заправки. Вся рабочая часть смонтирована на массивной плите 9 и помещена в термостат 10 объемом примерно 15 л. Высокие температуры получены с помощью двух нагревателей мощностью 700 и 1300 от, а низкие — с помощью холодильной машины ФАК-0,7 11, а также добавлением в термостатирующую жидкость (этанол) сухого льда. Для измерения температуры использованы платиновые термометры сопротивления с точностью ~0,1°С. Жидкость перемещается полированным штоком 12, приводимым в движение электродвигателем постоянного тока 13 через редуктор 14. Система заполнения включает в себя бак 15 с исследуемой жидкостью и дозатор 16 сильфон- ного типа. Все детали установки изготовлены из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. Перед началом опытов всю систему тщательно промывали, высушивали и вакуумировали. Фреон из баллона поступал в заполнительный бачок, а из него в дозатор. Нужное количество жидкости перепускали в рабочую часть из дозатора. Положение скачков определяли по изменению уровня жидкости дозатором, а затем линию дозатор — рабочая часть перекрывали. Дальнейшее перемещение жидкости производилось штоком. Для измерения поверхностного натяжения надо знать величину объема AV отсасываемой между скачками жидкости. Но в данном случае значение А V пропорционально АЛ, т. е. перемещению поршня между двумя скачками. Значение АЛ пропорционально числу оборотов двигателя п. Для повышения точности измерения п на валу двигателя укреплена звездочка с шестью зубьями, которая замыкает цепь электромеханического счетчика. Таким образом, расчетная формула имеет вид о = Л(р'-р")я, D) где А — константа прибора; р' — плотность жидкости; р" — плотность пара; п — число импульсов. Константу прибора А определяли в предварительных опытах с бутиловым и этиловым спиртом при комнатной температуре. Среднее значение константы А = 0,0507, а отличие ее от крайних значений составляет 0,8%. Измерения проводили только в стационарных температурных режимах. В момент первого скачка электромеханический счетчик включали, в момент второго выключали. Замеряли температуры. Цикл одного измерения 2—3 мин. Скорость перемещения поршня 0,04 см/сек, что соответствовало 4—5 импульсам в секунду. В ходе эксперимента выяснилось, что наиболее устойчивые результаты получаются в режиме медленного спада температуры (~1 град/ч). По-видимому, это связано с отсутствием процесса парообразования. Поверхностное натяжение рассчитывали по формуле D). Значения плотности взяты из работы [2]. Результаты испытаний. В опытах использовали достаточно чистые фреоны. Во фреоне-21 содержалось влаги не более 0,03%, нелетучих остатков —0,001%, С2Н5С1—0,002%, С2Н4С12— 0,011%, следы фреонов-22 и 12 отсутствовали» Во фреоне-12 спектроскопический анализ позволил обнаружить только следы фреона-11. Было получено 22 точки для фреона-21 в интервале от —30 до 85°С и 25 точек для фреона-12 в интервале от —50 до 63°С. Точки хорошо воспроизводились на разных режимах и е разных заправок во всем интервале температур. Найденные точки можно аппроксимировать линейными функциями. Для фреона-12 о = 11,7 — 0,1291 дан/см, E) для фреона-21 о = 21,35 — 0,1411 дин/см. F) Поверхностное натяжение фреонов-12 и 21 представлено на рис. 2. Среднеквадратичный разброс точек от интерполирующих прямых составил 2% для фреона-21 и 1,1% для фреона-12. Максимальная ошибка однократного- измерения оценивается в 1,5—2%. В литературе приведены некоторые сведения по исследуемым веществам. Данные работы [3] по фреону-21 согласуются с точностью 5%. По фреону-12 результаты наших опытов существенно расходятся с полученными в исследованиях [4] и [5]. Штейнле [5] не приводит данных о чистоте использованного фреона и не описывает подробно методику эксперимента. Возможно, что погрешность опыта больше, чем указанное им значение 8% из-за весьма малой величины капиллярного поднятия. 24
в, эрг/C/i3 %*ЯШ' -4/7 -15 Рис. 2. Поверхностное натяжение фреонов-12 и 21. Полученные нами результаты отличаются на 5% от значений поверхностного натяжения, рассчитанных в работах [5] и [6] по парахору, причем совпадение улучшается с уменьшением температуры. Фреоны-12 и 21 имеют сходное строение, поэтому можно предположить, что их поверхностное натяжение хорошо описывается обобщенными зависимостями, вытекающими из закона соответственных состояний [7]. На рис. 3 представлена обобщенная зависимость поверхностного натяжения фреонов, которая удовлетворительно описывает результаты экспериментов. с = 3-1<Г*(р fiT.fi)9 (I--*-I'". G) Здесь [I — молекулярный вес; R — универсальная газовая постоянная; Рис. 3. Обобщенная зависимость поверхностного натяжения фреонов. Гк — критическая температура; /?к — критическое давление. Отклонения от этой зависимости составляют в среднем не более 1,5%, и она может быть рекомендована для проведения технических расчетов поверхностного натяжения других фреонов метановой группы. ЛИТЕРАТУРА 1. Исследование теплофизических свойств веществ. Сборник под ред. А. Н. Соловьева. Изд-во «Наука», 1967. 2. Б а д ы л ь к е с И. С. Рабочие вещества и процессы холодильных машин. Госторгиздат, 1962. 3. Bennig A. F. «Refrigerating Engineering», 1939, № 37. 4. L a i n ё P. IV Congres International du Chauffage. Bericht Nr. 129. Gruppe V. Sektion 55. 5. Steinle H. «Kaltetechnik», 1960, № 11. 6. Plank R. «Kaltetechnik», 1954, № 3, S. 55—59. 7. H о в и к о в И. И., В у к а л о в и ч М. П. Техническая термодинамика, Госэнергоиздат, 1952. Термодинамические диаграммы раствора бромистый литий —вода Доктор техн. наук, проф. И. П. УСЮКИН Московский институт химического машиностроения В последние годы получили широкое распространение абсорбционные холодильные установки, в которых рабочим веществом является раствор бромистый литий—вода. 621.564 @84.21) Изучению этого раствора посвящено много работ, однако результаты исследований не совпадают. Впервые |, /-диаграмму для раствора бро- 4 Зак. 4676 25
мистый литий—вода построили Розенфельд и Карнаух [1]. Однако точные значения удельной теплоемкости раствора и интегральной теплоты смешения в широких пределах концентраций и температур опубликованы не были. Авторы приняли теплоту смешения по данным, относящимся к температуре 25°С. Отсутствовали также сведения о давлении паров над раствором. Позднее Хасаба и др. [2] построили g, /-диаграмму, однако она также была недостаточно точной. Обе диаграммы ограничены узкими пределами давления и температуры. За последние годы созданы установки с многократным использованием тепла. В связи с этим область давлений раствора расширилась от 0,004 до 10 ата, а температур от —10 до 200°С. Задача настоящего исследования — дать сравнительную характеристику проведенных работ, оценить полученные данные, сопоставить результаты и выбрать из них наиболее точные для расчета и проектирования абсорбционных холодильных установок. Приведенные в данной работе диаграммы раствора бромистый литий—вода необходимы для тепловых и конструктивных расчетов. удельной теплоемкости ср в зависимости от t и g, согласно которым теплоемкость планомерно увеличивается с повышением температуры раствора так же, как у воды. В области температур от 10 до 40°С обнаруживается достаточное совпадение величин, полученных рядом авторов [3, 4, 5, 7]. При использовании данных работы [7] и закономерностей, которые установлены для воды и раствора, можно построить t, cp, g-диаграм- му (рис. 1) в пределах температур от 0 до 200°С и концентраций от 0 до 70% вес. (сплошные линии). Для ? = 0 приняты данные Вукаловича [6]; для g=10,9; 23,5; 42,5; 63 и 66,2% — данные Хасаба (штрихпунктирные линии). Как видно, они близко совпадают в области концентраций от 10,9 до 23,5% лишь в пределах температур от 20 до 80°С. С повышением концентраций до 42,5; 63 и 66,2% данные Хасаба приближаются к приведенным на рис. 1 в области более высоких температур. Обозначенная на этом рисунке штрихпунктир- ная линия рассчитана по формуле A) для g = 0% и построена по значениям, резко отличающимся от действительных величин. При g = 50% и ^ = 80°С они расходятся менее чем на 10%, для остальных температур — близки к совпадению. t, ср, g- диаграмма Экспериментальные данные по удельной теплоемкости ср раствора бромистый литий—вода в зависимости от концентрации раствора при 26,5°С получили Ланде и Шварц [3]. Кроме того, эти данные приведены в международных таблицах физических величин [4] при /=18°С и g от 5 до 25% вес. бромистого лития. Хасаба и др. [5] исследовали удельную теплоемкость раствора концентрацией от 10,9 до 66,2% вес. при температурах от 26 до 130°С. Результаты их исследований выражены уравнением Ср, к кал/(<г-г рад) , A) 10-552; cv=A + Bt + Ct2, где Л = 1,098—l,529-10-2g + 6,22 Б = —3,651 • 10~3+4,204 • 10-5?; С = 3,576 • Ю-5—4,239 • Ю'% Подсчет по формуле A) показывает, что удельная теплоемкость воды с ростом температуры от 0 до 50°С падает с 1,1 до 1,0, а при дальнейшем повышении температуры до 170°С увеличивается от 1,0 до 1,5 ккал/(кг-град), что не соответствует данным работы [6]. В работе [7] опубликованы сведения по 20 АО SO 80 WO 120 Рис. 1. t, cPt ^-диаграмма 1А0 160 180 t7°C 26
Величины изменения удельной теплоемкости от t и ? в некоторой мере совпадают с опубликованными в каталоге «Чехословацкая тяжелая промышленность» [8]. Таким образом, значения ср, представленные на рис. 1 (сплошные линии), являются наиболее точными из всех известных ранее. ?, qu ?-диаграмма Вопросом определения теплоты смешения при 25°С занимались Шварц и др. [9]. Установилось мнение, что теплота смешения не зависит от температуры. Хасаба и Уемура [10] попытались уточнить величины, полученные Шварцем при 16; 25 и 45°С и концентрации до 60%, причем были определены дифференциальная теплота разбавления и дифференциальная теплота растворения, на основе которых подсчитана по известным соотношениям интегральная теплота смешения qt. Существенной разницы в зависимости qt от температуры в столь узких пределах установить не удалось, а сравнение полученных величин с данными Шварца обнаружило хорошее совпадение. Впоследствии, однако, Ловером [И] была установлена зависимость qt от t в пределах температур от 0 до 120°С и концентраций от 0 до 70% (рис. 2, сплошные линии). На рис. 2 приведены данные Хасаба и Уемура, которые не совпадают с данными Ловера. Для расширения диапазона температур в сторон^ повышения от 120 до 200°С и пониже- Qt, ккал/кг 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 $,%бес Рис. 2. ?, r/t, /-диаграмма. 4* ния до —20°С нами по расчетным данным проведены пунктирные линии для соответствующих температур. Таким образом, получена |, qt, ^-диаграмма в пределах температур от —20 до 200°С и концентраций от 0 до 70%, которую можно использовать с максимальной точностью для расчета абсорбционных холодильных установок и построения g, / и |, 5-диаг- рамм. t, p, g -диаграмма Некоторые материалы для построения t, ру ^-диаграммы имеются в Международных таблицах физических величин [12]. Наиболее точные данные принадлежат Пенингтону [13] в области концентраций 50—68% и температур 125—175°С. Кавай, Кавасаки и др. [14] исследовали давления паров водного раствора бромистого лития в диапазоне температур 20—160°С и концентраций 22,8-f-64,5% и предложили уравнение P = A + j: + ?> B) где р — давление, мм рт. ст; А =4,0686+1,3292- Ю-1?—1,4278-10~3^; ? = 1,0575-103—9,4632- 10? + 0,9816g2; С = —6,0135 • 105 +1,9734 • 10%—2,3701X ХЮ2?2. Ловер [15] опубликовал t, p, ^-диаграмму в пределах температур от 0 до 170°С, концентраций от 0 до 70% и давлений до 760 мм рт. ст. Данные Ловера сопоставлены с формулой B) в таблице. Из таблицы следует, что расхождения результатов не превышают 3—5%. Таким образом, уравнение B) является вполне удовлетворительным для построения t, p, ^-диаграммы в более широких пределах, чем взятые авторами и другими исследователями. На основе таблицы составлена t, p, g-диаг- рамма (рис. 3). Большинство имеющихся t, p} g-диаграмм построено в координатах lg p, , где линии постоянных концентраций прямые. Полученные величины недостаточно точны, так как согласно уравнению B) в плоскости координат линии не прямые (зависимость от Т квадратичная). g, /-диаграмма На оси абсцисс (рис. 4) отложены величины концентраций раствора бромистый литий — вода в пределах от 0 до 70% вес; на оси ординат — значения энтальпий (в ккал/кг) для* жидкой и паровой фаз. 27
тура, °С о 20 40 60 80 100 120 1 140 Давление паров р, мм pm. cm.t над раствором бромистый литий — вода при концентрациях ? % вес 30 | 40 | 50 | 60 по данным Ловера 3,4 12,8 41,0 116,0 270,0 580,0 2,2 9,0 29,0 80,0 198,0 430,0 1,5 5,0 16,0 47,0 110,0 250,0 520,0 1,8 6,3 18,5 48.0 110,0 245,0 460,0 30 | 40 1 50 | 60 по формуле B) | 3,2 13,1 43,0 117,5 277,5 583,0 1113,0 1965,0 2,0 8,5 28,6 80,3 195,0 423,0 984,0 1510,0 • 0,8 3,7 13,7 41,3 107,0 244,0 502,0 951,0 0,2 1,1 16,0 45,4 112,0 245,0 | 488,0 1 РуМм рт.ст 7-W3 О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ПО 120 130 140 150 160 ПО 180 t, °C Рис, 3. t, p, |-диаграмма.
Рис. 4. |, /-диаграмма. В плоскости координат проведены линии постоянной температуры (сплошные) из условия I = cpt—qt. C) В формулу C) подставляются значения ср, взятые из рис. 1, и значения qt — из рис. 2. Для нулевой точки 1 = 0% при 0°С энтальпия принята равной 100 ккал/кг. На рис. 4 в плоскости координат проведены также линии (пунктирные) постоянных давлений. Область кристаллизации определена по работе [16]. Для паровой фазы над раствором построены линии постоянных давлений перегретого пара, температура которого определяется для данных g, p, t в области жидкой фазы. Численные значения величин для перегретого пара взяты из таблицы Вука- ловича [6]. ЛИТЕРАТУРА 1.Розенфельд Л., Карнаух М. Диаграмма концентрация — энтальпия раствора бромистый литий — вода для расчета абсорбционных холодильных машин. «Холодильная техника», 1958, № 1. 2. Hasaba S., Uemura T. «The refrigeration (Japan)», vol. 36, 1961. 3. Lange E., Schwartz E. «Zeit. Phys. Chem.», Bd. 133, 1928. 4. International Critical Tables, vol. V, p. 133. 5. Hasaba S., Kawai K., Kawasaki K. «The refrigeration (Japan)», vol. 34, 1959. 6. Вукалович М. П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Изд-во «Энергия», 1965. 7. Lower H. «Kaltetechnik», 1962, № 3. 8. Г а р т л Р. «Чехословацкая тяжелая промышленность», 1959, № 10. 9. Р 1 а п k R. Handbuch der Kaltetechnik, Bd. VII, 1957. 10. Hasaba S.,UemuraT, К a w a s а к i K. «The refrigeration (Japan)», vol. 35, I960. 11. Lower H. «Kaltetechnik», 1961, № 5, 12. International Critical Tables, vol. Ill, p. 363. 13. P e n i n g t о n W. «Refrigeration Engineering», 1955, may. 14. Kawai K. «Reito», 1958, № 34. 15. Lower H. Dissertation, 1961. 16. Heiks, Garrett. «Kaltetechnik» , 1962, №• 2. 29
Влияние температуры и влажности воздуха на влаговыделения пищевых продуктов при охлаждении Канд. техн. наук В. 3. ЖАДАН Одесский технологический институт пищевой и холодильной промышленности Максимальное сокращение потерь влаги при охлаждении пищевых продуктов важно как в экономическом, так и в технологическом отношении, поэтому вскрытие закономерностей вла- гообмена продуктов с охлаждающим воздухом имеет теоретическое и практическое значение. Статья представляет собой попытку аналитически исследовать влияние перепада температур, относительной влажности воздуха и скорости его движения на влаговыделения продуктов при охлаждении. В литературе по этому вопросу имеются разноречивые утверждения. Указывается, что относительная усушка при охлаждении пищевых продуктов зависит главным образом не от режима и длительности охлаждения, а от свойств охлаждаемого тела, его начальной и конечной температуры [1]. Например, полагали, что с увеличением перепада температур при охлаждении капусты потери веса возрастают. Однако опыт показал обратное [2]. Охлаждение влажных продуктов в потоке воздуха неизбежно сопровождается влагообменом, вызываемым разйостью концентраций водяного парат на поверхности продукта и в воздухе. При комплексном аналитическом исследовании совместно протекающих процессов отвода тепла и влаги появляется возможность использовать известное соотношение Льюиса, что упрощает анализ. Полученные автором формулы должны облегчить изучение закономерностей тепло- и влагообмена в процессе охлаждения любых испаряющих влагу пищевых продуктов. Однако наиболее четкие выводы они позволяют сделать прежде всего для плодов и овощей, отличающихся малыми геометрическими размерами, большой удельной поверхностью и обусловленными этим малыми числовыми значениями критерия Био. Большое значение имеет характер теплообмена. Все приводимые ниже зависимости относятся к случаю, когда отвод тепла осуществляется только конвективным путем. Это справедливо для плодов и овощей, охлаждаемых и хранимых насыпью (в таре или без тары), для которых радиационный теплообмен и внешняя теплопроводность играют пренебрежимо малую роль. an 664.8.037.1 Общее количество тепла, отводимого от продукта за период охлаждения, может быть выражено уравнением Qo6ux = ^F^^ + ^f7^F Д<^7\ A) где <20бщ — количество тепла, дж; а — коэффициент теплоотдачи, вт/(м2-град)\ F — площадь поверхности продукта, ж2; А/л — средний логарифмический перепад температур на границе продукт—воздух, °С; т — продолжительность охлаждения, сек; C — коэффициент массообмена, м/сек; ef — массообменная характеристика продукта, представляющая собой ту часть поверхности, через которую испаряется влага; Ао)л — средний логарифмический перепад концентраций водяного пара на границе продукт—воздух, кг/м3; г — теплота испарения воды, дж/кг. Можно принимать г = 2,47Х XI О6 дж/кг. Понятие о массообменной характеристике ef относится в основном к плодам и овощам, так как большая часть кутикуляр- ного слоя кожуры растительных продуктов покрыта восковым налетом и практически газо- и паронепроницаема. Примером могут служить томаты, влаговыделения которых осуществляются через небольшую площадь непосредственно у плодоножек. Обратная величина — ха* рактеризует влагоудерживающую способность продукта при поверхностном испарении. По нашим опытным данным, для разных видов и сортов плодов и овощей массообменная характеристика колеблется в широких пределах (для сахарной свеклы 0,25—0,30, моркови 0,30—0,50, яблок 0,01—0,05). Концентрацию водяного пара на поверхности продукта обычно считают насыщающей [3—5]. При стремлении к более точным расчетам
влияние молярной концентрации клеточного сока может быть приближенно учтено поправочным коэффициентом, который вычисляется по формуле 103,3 + Д*3 где At3 — понижение температуры замерзания клеточного сока продукта, °С. Формула B) получена нами на основании законов Рауля, согласно которым как относительное понижение упругости пара над раствором, так и понижение температуры замерзания определяются кажущейся молярной концентрацией растворенного вещества. Количество влаги, теряемой продуктом за период охлаждения, может быть выражено уравнением W=$FeF Ашлт. C) Разделив уравнение A) на уравнение C), получим e = jCW_ = JL . Л-Ж + г, W Р D) где е тепловлажностная характеристика процесса охлаждения продукта. Величина е показывает, какое количество тепла в дж, отводимое при охлаждении продукта, приходится на 1 кг испаряющейся влаги; М: Д*л E) . Уравнение D) позволяет вскрыть основные закономерности влагообмена при охлаждении пищевых продуктов, а также может быть использовано при опытном определении массооб- менных характеристик продуктов. Сопоставляя численные значения е, можно судить об относительной величине влаговыде- лений продуктов при разных режимах охлаждения. Постоянство отношения — , впервые ус- Р тановленное Льюисом, не во всех случаях строго соблюдается. При охлаждении влажных сферических поверхностей, когда число Рейнольдса Re>150, по обобщенным данным Бермана [6] в интерва- Nu ле температур от 0 до 100°С Nu' 1,046, - тепловой критерий Нусселыа; - диффузионный критерий Нуссельта. соотношение, где Nu Nu7 Это соотношение, отвечающее — = Р = 0,35 ккал ат/ (кг • град), с погрешностью менее 10% подтверждается опытными данными для процесса нагревания и увлажнения воздуха в области высокой относительной влажности [7—9], что наблюдается при охлаждении пищевых продуктов, когда тепло и влага переходят к воздуху. В интервале температур от 0 до 10°С при колеблется в преде- - в системе СИ изме- Re>150 величина Nu' л ах от 1,041 до 1,042, а няется от 1152 до 1198 дж/(м3 - град). Если число Рейнольдса стремится к нулю, согласно другому обобщенному уравнению [6] -^ приближается к 1,0. Nu Nu' температуры охлаждающего воздуха 5°С — Nu' Приняв = 1,02, получим для средней = 1150. Указанное значение Р можно принимать в практических расчетах. Критериальные уравнения тепло- и массооб- мена, полученные А. В. Нестеренко, не могут быть использованы в данном случае, так как они относятся к адиабатическому охлаждению при большой начальной психрометрической разности температур, учитываемой критерием Гухмана. Используя уравнение D) для сравнительных расчетов, принимают каждый раз одну и ту же величину общего количества отведенного от продукта тепла (Зобщ, которое определяется теплоемкостью продукта и разностью его начальной и конечной средиеобъемной температуры. Связь между температурой поверхности и среднеобъемной температурой продукта в конце охлаждения устанавливается с помощью формулы математической физики для охлаждения шара [10]: 0: Y4 Ап sin (О л=1 Мп exp(-^Fo), F) где 9 — безразмерная температура сферической поверхности радиусом R; Ап и Мп — табулированные [11] в зависимости от критерия Bi коэффициенты и корни характеристического уравнения; RH — радиус шара. При значении критерия Фурье Ро>0,25ряд, выраженный уравнением F), становится настолько быстросходящимся, что для расчета температурного поля можно ограничиться пер- 31
вым членом ряда [12]. Для продуктов шарообразной формы, которой соответствуют многие виды плодов и овощей, конечная среднеобъемная температура практически совпадает с температурой концентрической сферы, имеющей относительный радиус — =0,77. Переходный коэффициент от безразмерной среднеобъемной температуры 80 к безразмерной температуре поверхности 0П на основании уравнения F) выражается формулой sin Mi =0,77 sin @,77 ЛГО О7) С другой стороны, *КП " *ко — *с где /кп — конечная температура поверхности охлаждаемого тела, °С. (ко — среднеобъемная конечная температура тела, °С. /с — температура охлаждающей среды, °С. Из последнего уравнения следует: Am — *с "Г (*ко *с) ее (8) Анализ уравнения D) показывает, что скорость воздуха не должна оказывать влияния на влаговыделения охлаждаемых пищевых продуктов. Это подтверждается опытными данными [13] для полутуш свинины, приведенными ниже.' Скорость воздуха, м\сек ...1,0 2,0 3,0 4,0 "^ Усушка при охлаждении,о/0 . .1,58 1,40 1,40 1,55 В таблице приводятся результаты примерных расчетов для двух режимов: первый (примеры 1 и 2) относится к температуре охлаждающего воздуха —1,0°С, второй (примеры 3 и 4) к температуре —10°С. Начальная температура продукта во всех Показатели Температура 'воздуха, °С Относительная влажность воздуха, о/0 Параметр М (формула 5) . Тепловлажностная характеристика процесса ?-10" дж\кг (формула 5) Относительные влаговыделения Числовые значения в примерах 95 1531 20,08 1,00 —1 70 1046 14,50 1,43 —10 95 3410 41,69 0,50 —10 70 3080 37,89, 0,55 случаях 20°С, конечная среднеобъемная 0°С, переходный коэффициент е* = 0,86. Массооб- м.енная характеристика продукта е^ = 0,1; температура его поверхности —0,14°С (по расчету) при температуре воздуха —ГС и —1,4°С при температуре воздуха —10°С. Из таблицы видно, что перепад температур оказывает значительное влияние на потери влаги при охлаждении продуктов: снижение температуры воздуха от —1 до —10°С уменьшает потери влаги примерно в 2 раза. Снижение относительной влажности воздуха при —10°С с 95 до 70% повысило влаговыделения продукта за период охлаждения всего на 10%, в то время как такое же снижение относительной влажности воздуха при —ГС привело к увеличению усушки на 43%. Если не учитывать отличие температуры поверхности продуктов от их среднеобъемной температуры, погрешность при расчете тепло- влажиостной характеристики процесса охлаждения 8 оказывается незначительной. Например, по условиям примера 3, если принять температуру поверхности продукта равной среднеобъемной температуре, s возрастает всего на 10%. При опытном охлаждении мяса не было отмечено ощутимого влияния на его усушку изменения влажности воздуха от 95 до 80% [13]. Была также получена четкая зависимость, подтвердившая теоретические выводы, что с увеличением перепада температур усушка мяса заметно уменьшалась [13]. Выводы Выполнено аналитическое исследование основных закономерностей влагообмена при охлаждении пищевых продуктов, базирующееся на использовании известной аналогии между тепло- и массообменом. Показано, что при охлаждении пищевых продуктов создаются благоприятные условия соблюдения аналогии. Как показал анализ, скорость воздуха не оказывает существенного влияния на общие влаговыделения продукта за период охлаждения. Перепад температур на границе продукт— воздух играет значительную роль. С увеличением перепада температур усушка пищевых продуктов за период охлаждения заметно уменьшается. При большом перепаде температур относительная влажность воздуха не имеет практического значения. С уменьшением перепада температур отрицательное влияние низкой влажности воздуха на охлаждаемый продукт становится существенным. Роль перепада температур и относительной 32
влажности воздуха возрастает для продуктов, имеющих низкие значения массообменной характеристики, т. е. обладающих повышенной влагоудерживающей способностью . ЛИТЕРАТУРА 1. Головкин Н. А., Ч и ж о в Г. Б. Холодильная технология пищевых продуктов. М., Госторгиздат, 1963, стр. 112, 113. 2. Ш и р о к о в Е. Н. О возможности охлаждения капусты при активном вентилировании воздухом с отрицательной температурой. НТО стройиндустрии «Отопление и вентиляция производственных сельскохозяйственных зданий». Тезисы докладов. М., Госстройиздат, 1967, стр. 66. 3. Р у б и н Б. А. Курс физиологии растений. Изд. 2, М., изд-во «Высшая школа», 1963. 4. К а л у г и н а Ю. П. Аналитическое исследование вла- гообмена в слое картофеля при активном вентилировании. «Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства», 1966, № 1. 5. Опхюз Б. Влияние интенсивности вентиляции на потерю веса картофеля в вентилируемых картофелехранилищах (Институт хранения и переработки сельскохозяйственных продуктов. Вагенинген, Гол- Исполнилось 70 лет главному инженеру проектов института Гищрохолод Шемшединову Георгию Александровичу, посвятившему около 40 лет жизни работе •в области холодильной техники. После скончания Бакинского политехнического института с 1931 г. и до настоящего времени Георгий Александрович непрерывно занимается проектной работой. Под его руководством разработан ряд проектов сухоледных установок и холодильников' различного назначения. Г. А. Шемшединов является пионером в проектировании и монтаже холодильных абсорбционных установок в нашей стране. В октябре 1968 г. исполнилось 6G лет Виктору Григорьевичу Сахаро&у, ведущему специалисту-холодильщику Управления проектирования и капитального строительства Министерства торговли СССР. 35 лет жизни посвящено им проектированию холодильных предприятий и сооружений. После окончания холодильного факультета Московского института сельскохозяйственного машиностроения В. Г. Сахаров с 1931 по 1963 г. непрерывно работал в Гипрохолоде. Им выполнены проекты распределительных холодильников, фабрик мороженого и искусственных ледяных катков, успешно реализованные в строительстве. С 1963 г. В. Г. Сахаров работает в Управлении проектирования и капитального строительства Министерст- ландия). «Сельское хозяйство за рубежом». 1958, № 11. 6. Б е р м а н Л. Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды, М.-Л., Госэнергоиздат, 1957, стр. 35—37. 7. К а р п и с Е. Е. Изменение отношения Льюиса для политропических процессов в форсуночных кондиционерах. НИИсантехники. «Кондиционирование воздуха». Сборник № 15. М., Госстройиздат, 1963. 8. И с а ч е н к о В. П., В з о р о в В. В. Массоотдача при испарении воды из пористой стенки, омываемой воздухом. «Теплоэнергетика», 1961, № 3. 9. К о к о р и н О. Я. Особенности процессов тепло- и массообмена при непосредственном контакте воздуха и воды. НИИсантехники, «Кондиционирование воздуха». Сборник № 18. Госстройиздат. М., 1966. 10. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М., Гос- техиздат. 1952. 11. Кутателадзе С. С, Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче, М.-Л., Госэнергоиздат, 1959, стр. 67. 12. Исаченко В. П., Осипов а В. А., С у коме л А. С. Теплопередача. Изд-во «Энергия», М.-Л., 1965, стр. 94. 13. Т. J. R. Cooper. The Application of Refrigeration to the Bacon Industry. «The Journal of Refrigeration», vol. 10, 1967, № 11. Георгий Александрович принимал активное участие в составлении и редактировании энциклопедического справочника «Холодильная техника» и инструкций по проектированию холодильников. Свой большой практический опыт по проектированию предприятий холодильной промышленности он неустанно передает молодым специалистам. Г. А. Шемшединов награжден правительственной наградой — орденом «Знак Почета». Редакционная коллегия журнала «Холодильная техника» поздравляет Георгия Александровича с 70-летним юбилеем и желает ему хорошего здоровья и больших успехов в работе. ва торговли СССР над совершенствованием проектных решений современных холодильных предприятий для системы торговли. В. Г. Сахаров один из первых в нашей стране разработал проект ледяных катков. Много энергии отдано им выполнению проектов стационарных катков в Москве (Дворец спорта в Лужниках, ЦСКМО) и других городах, а также передвижных катков, предназначенных для выступлений ансамблей балета на льду. В. Г. Сахаров — участник Великой Отечественной войны, имеет правительственные награды. Редакционная коллегия журнала «Холодильная техника» поздравляет Виктора Григорьевича с юбилейной датой и желает ему доброго здоровья и дальнейших успехов в работе. Поздравляем юбиляров! Георгий Александрович Шемшединов Виктор Григорьевич Сахаров 33
ОБМЕН ОПЫТОМ Прибор для проверки электронного программного устройства 621—52 На Костромском мясокомбинате осуществлена автоматизация аммиачных холодильных установок. На щитах автоматического управления холодильным оборудованием установлены электронные программные устройства, соединенные со схемой автоматики через многоконтактные штепсельные разъемы. Эти приборы поставлены Костромскому мясокомбинату шведской фирмой «Сепаратор» в комплекте со щитами автоматического управления «Астра». Электронные программные устройства управляют аммиачными компрессорами и автоматически поддерживают рабочее давление в аммиачных циркуляционных ресиверах. Датчиками служат трехпозиционные электроконтактные манометры, установленные на ресиверах. Программное устройство обеспечивает ступенчатое изменение числа оборотов, а также пуск и остановку компрессоров. Электронное программное устройство состоит из реверсивного шагового искателя электронного реле времени, промежуточных реле и выходных реле отдельных ступеней программного устройства. Нахождение неисправностей схемы автоматики и профилактический осмотр электронных устройств — трудоемкие процессы, включающие демонтаж электронных устройств, сборку схемы проверки и установку электронного устройства на место. Рационализаторами отдела контрольно-измерительных приборов и автоматики разработан прибор (рис. 1) для проверки программных электронных устройств, который внедрен в производство. Прибор не сложен по устройству, компактен, удобен в работе. Позволяет быстро определить, находится ли неисправность в релейной части или электронном устройстве. С помощью этого прибора можно проводить профилактический осмотр системы автоматики, не снимая электронное устройство со щита управления. При неисправности общей схемы щита автоматики электронное устройство штепсельным разъемом отсоединяется от релейной цепи щита и подсоединяется к прибору (рис. 2). Питание электронного устройства во время проверки осуществляется от прибора, который подает напряжение 220 в на общую схему электронного устройства и 2,5 в на контакты реле электронного устройства. Тумблером включения «max» и «min», установленным на приборе, электронное устройство настраивается на максимальную нагрузку. В этом случае последовательно включаются все его ступени. Рис. 1. Общий вид прибора: / — сигнальная лампа «Вкл»\ 2 — сигнальные лампы включения ступеней; 3 — тумблер включения прибора и проверки ламп; 4 — тумблер включения «max» и «min» нагрузки; 5 — контрольный кабель; 6 — многоклеммный штепсельный разъем; 7 — вилка включения напряжения. 34
Штепсельный разъем пжщ В 1с 2с ЗШ 5с 6с7с 8с 9с Юс Рис. 2. Принципиальная схема прибора. По мере включения ступеней электронного устройства на приборе загораются сигнальные лампочки наличия управляющего напряжения на контактах выходных реле электронного устройства. Если не загорается одна из ламп на приборе, значит неисправна соответствующая ступень электронного устройства. В этом случае его снимают со щита и ремонтируют неисправную ступень. Для сброса ступеней на приборе тумблер устанавливается в положение «min» нагрузки. Если электронное устройство исправно, то повреждение следует искать в релейной части схемы щита управления. При профилактической проверке электронного устройства с помощью прибора для определения надежности на контакты реле электронного устройства подается пониженное напряжение 2,5 е. Если этим напряжением не обеспечивается надежность соединения контактов реле, необходимо провести профилактический ремонт. Перед включением прибора в работу проверяется исправность электрической схемы прибора включением тумблера в положение «проверка». Внедрение прибора позволяет своевременно устранять дефекты электронных устройств, что увеличивает сроки их службы и повышает надежность работы всего холодильного оборудования. Р. Ф. ВАХРИН — Костромской мясокомбинат Двусторонняя шлифовка элементов термоэлектрических охлаждающих батарей 621.565.83 При изготовлении термоэлектрических батарей коммутация элементов — одна из самых ответственных технологических операций. При существующих способах резки прессованных материалов ЕИгТез—Bi2Se3 и Bi2Te3—ЭЬгТез на поверхности элементов возникают микротрещины. Кроме того, элементы различаются по высоте. На поверхности прессованного элемента при резке абразивным диском с вулканитовой связкой от воздействия отдельных его зерен образуется характерный для данного метода направленный рельеф (см. рисунок). Высота рельефной зоны 15—25 мк. На поверхности разреза наблюдается выкрашивание отдельных структурных блоков, в результате образуются углубления до 35 мк. Глубина деформированного слоя, измеренная под микроскопом, составила примерно 0,1 мм. Для снятия этого слоя на прессованных элементах применили двустороннюю шлифовку. Образцы шлифовались на станках типа И.019.006М и на станке HL-3B японского производства. Элементы помещали в кассеты, которые устанавливали между двумя неподвижными шлифовальниками. Кассеты, являющиеся звеньями планетарного механизма, вращались вокруг общей и собственной осей. Это исключало направленное движение абразива по поверхности элементов и обеспечивало их перемещение по всей шлифующей поверхности. Максимальная высота кассет должна равняться минимальной высоте элементов. В кассеты одновременно можно загружать от 50 до 500 элементов размером 5X5 мм. Для шлифовки использовали абразивную суспензию, изготовленную из порошка М10 интенсивного шлифования. 35
Микрофотография поверхности прессованного элемента при резке диском с вулканитовой связкой. Режимы шлифовки термоэлементов: Скорость вращения шлифовальников, об/мин 60 Удельное давление груза, г/см2 60—100 Продолжительность снятия слоя толщиной 0,1— 0,15мм, сек 20—25 После шлифовки поверхность образцов получалась матовой, без сколов на углах. Измерения рельефа слоя методом ощупывающей иглы на вибрографе типа Г-75 показали, что чистота поверхности составляла V8—V10. Толщину слоя контролировали индикатором в 4— 5 точках; разброс по толщине 6—10 мк, непараллельность сторон 3—6 мк. Испытания на механическую прочность спая термоэлементов проводились совместно с лабораторией полупроводниковых тепловых насосов при ЭНИНе им. Г. М. Кржижановского. На разрывной машине испытывалось 5 образцов л-типа и 5 образцов р-типа. Разрывное усилие шлифованных элементов определяли при лужении их припоем (96% Bi + + 4% Sb) с температурой плавления 295°С. В качестве флюса использовали раствор нашатыря в глицерине. Коммутация элементов с медной пластиной осуществлялась припоем F0% Bi + + 40% Sn) с температурой плавления 124°С (Коленко Е. А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Л. Изд-во «Наука», 1967). Измерения показали, что шлифованные образцы разрывались при усилии 106—128 KajcM2 по материалу образца; нешлифованные элементы при тех же условиях пайки разрывались при 102—112 кг)см2 по диффузионному слою пайки. Величина контактного сопротивления в месте пайки измерялась по методике, изложенной в книге Г. А. Алатырцева, Ю. Н. Малев- ского «Теплоэнергетика» (Вып. 3, М., Изд. АН СССР, 1961). У шлифованных элементов она составляла 6-f-8 • 10~6 ом* см2, у нешлифованных — 1—4-10~5 ом'СМ2. Таким образом, применение двусторонней шлифовки улучшило качество коммутационного перехода и устранило необходимость разбраковки элементов по высоте. Е. А. МАЛЫГИН — Воронежский политехнический институт Холодильник на колесах Ереванский автомобильный завод впервые в стране изготовил опытный образец малотоннажного автофургона-рефрижератора ЕРАЗ-762Р с холодильной установкой, работающей от двигателя. Грузоподъемность фургона-рефрижератора 800 кг. Он незаменим при доставке скоропортящихся продуктов с оптовых баз и складов в магазины, столовые, детские сады и больницы. Ереванцы осваивают сейчас и новый автофургон — «термос» — ЕРАЗ-762И, в «кузове которого в течение 7—8 ч продукты сохраняют свою температуру. «Известия» 36
Правила техники безопасности на аммиачных 1 холодильных установках Приложение 4 Правила технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий (Извлечение) Ответственность и надзор за выполнением Правил 1—I—1 Ответственность за выполнение настоящих Правил на каждом предприятии возлагается на главного инженера, главного энергетика, начальника элек- (троцеха или старшего электрика (ИТР), ответственных |за общее состояние эксплуатации всего электрохозяйства предприятия, которые обязаны обеспечивать выполнение настоящих Правил. Весь остальной электротехнический персонал, прошедший проверку знаний настоящих Правил, допущенный к эксплуатации электроустановок и обеспеченный защитными средствами, несет ответственность за соблюдение настоящих Правил в соответствии с возложенными на него обязанностями. 1—1—5. Персонал, виновный в нарушении требований по технике безопасности настоящих Правил, привлекается к административной или уголовной ответственности. 1—1—6. Каждый работник, обнаруживший нарушение настоящих Правил, а также заметивший неисправность электроустановки или защитных средств по технике безопасности, обязан немедленно сообщить об этом своему непосредственному начальнику, а в его отсутствие — вышестоящему руководителю. В тех случаях, когда неисправность в электроустановке, представляющую опасность для окружающих людей или самой установки, может устранить работник, ее обнаруживший, он обязан это сделать немедленно, а затем известить об этом непосредственного начальника. 1—1—7. Надзор за выполнением на предприятиях требований, предъявляемых настоящими Правилами, осуществляется главными энергетиками совнархозов, министерств, ведомств и соответствующих отраслевых управлений, а также техническими инспекторами профсоюзов. 1—1—8. Государственный надзор за соблюдением настоящих Правил, «Правил устройства электроустановок» и «Правил пользования электроэнергией» осуществляет Государственная инспекция по промэнергетике и энергонадзору через фабрично-заводские инспекции энергосбытов энергоснабжающих организаций совнархозов. Ответственность за эксплуатацию электрохозяйства 1—1—9. Ответственный за эксплуатацию и безопасность обслуживания всех электроустановок и электрических сетей предприятия — главный энергетик, на- 1 Продолжение. Начало см. «Холодильная техника», 1968, № 9, 10, 11 и 12. чальник электроцеха (старший электрик) обязан обеспечить: а) надежную, экономичную и безопасную работу электроустановок; б) разработку и внедрение мероприятий по экономии электроэнергии, удельных норм на единицу продукции, а также мероприятий по повышению коэффициента мощности; в) организацию и своевременное проведение планово-предупредительного ремонта и профилактических испытаний электрооборудования, аппаратуры и сетей; г) внедрение новой техники в электрохозяйстве, способствующей более надежной, экономичной и безопасной работе электроустановок, а также повышению производительности труда; д) организацию обучения, инструктирование и периодическую проверку знаний персонала, обслуживающего электроустановки; е) проведение мероприятий по технике безопасности (обеспечение защитными средствами, проверку и испытание их, надлежащее содержание заземления и т.п.); ж) организацию борьбы с авариями (разработку и проведение мероприятий, предупреждающих аварии, также их анализ и расследование в случае возникновения) ; з) систематическое наблюдение за графиком нагрузки предприятия и принятие мер по поддержанию режима, установленного энергосистемой; и) организацию учета электроэнергии, ведение установленной отчетности и своевременное ее представление вышестоящим организациям. 1—1—10. Ответственность за правильную и безопасную эксплуатацию электроустановок цехов и других производственных участков несут наряду с главным энергетиком энергетики (старшие электрики, мастера) этих цехов или участков. 1—1—11. Главный энергетик предприятия и руководитель любого участка электрохозяйства несут ответственность за правильный подбор обслуживающего и ремонтного персонала. Они обязаны хорошо его знать и поручать дежурство или выполнение каких бы то ни было работ в электроустановках с учетом квалификации работника, его практического опыта, а также соответственно присужденной ему квалификационной группе. Техническая документация 1—1—28. На предприятиях по каждому цеху или самостоятельному производственному участку необходимо иметь: а) паспортные карты или журнал с описью основного электрооборудования и защитных средств и указанием технических характеристик и присвоенных инвентарных номеров (к паспортным картам или журналу прилагаются протоколы и акты испытаний, ремонта и ревизии оборудования); б) чертежи электрооборудования, установок и сооружений, комплекты чертежей запасных частей, исполнительные схемы воздушных и кабельных сетей и кабельные журналы; 37
/ общие схемы электроснабжения, составленные предприятию в целом и по отдельным цехам и участкам. Схемы и чертежи должны точно соответствовать выполненным установкам. Всякое изменение в установке или в ее коммутации должно безотлагательно вноситься в соответствующий чертеж или схему с обязательным указанием, кем, когда и по какой причине сделано то или иное исправление. Полный комплект схем и чертежей с надписью «Документы энергохозяйства» должен храниться в техническом архиве предприятия. Комплекты оперативных схем и чертежей должны находиться в отделе главного энергетика и у дежурного персонала цехов и участков предприятия. 1—1—29. При приеме новой электроустановки главный энергетик предприятия обязан потребовать от монтажной организации акты освидетельствования устройств, скрытых последующими работами или конструкциями; генеральный план участка с нанесением всех сооружений и подземного хозяйства; утвержденный технический проект или проектное задание со всеми последующими изменениями их, подтвержденными соответствующей документацией; акты испытаний и наладки электрооборудования, в том числе: а) сопротивление электрической изоляции оборудования, установки, электросети; б) сопротивление растеканию тока заземляющих устройств; в) эффективность защиты с параметрами тока, напряжения и времени срабатывания. Без указанных документов приемо-сдаточный акт не может быть подписан 1—1—30. При наличии особых условий эксплуатации электроустановок в соответствии с настоящими Правилами разрабатываются и передаются обслуживающему персоналу эксплуатационные инструкции, в которых указываются: а) права, обязанности, взаимоотношения и ответственность обслуживающего персонала; б) последовательность операций пуска и остановки оборудования; в) порядок эксплуатации оборудования во время нормальной работы и меры, принимаемые при возникновении аварии; г) меры безопасности и противопожарные меры. Инструкции должны быть подписаны лицами, ответственными за эксплуатацию электроустановок, и утверждены главным инженером или главным энергетиком предприятия. Полный комплект инструкций должен быть у энергетика (старшего электрика) цеха или участка и необходимый комплект — у соответствующего дежурного персонала на рабочем месте. 1—1—31. Инструкции должны пересматриваться, как правило, ежегодно и каждый раз при изменении условий эксплуатации с учетом изменений, произведенных в схемах и оборудовании, внедрения новой технологии, а также с учетом издаваемых руководящих материалов. Все существенные изменения и дополнения, внесенные в действующие инструкции, должны быть доведены до сведения работников, для которых их знание обязательно. 1—1—32. На подстанциях, в машинных залах и в других помещениях, отведенных для дежурного персонала, должна быть следующая оперативная документация: а) эксплуатационный (оперативный) журнал для записи в хронологическом порядке: времени приема и сдачи смены; выполняемых переключений; распоряжений руководящего технического персонала; допуска к работе; выдачи ключей от распределительных устройств; изменений режимов работы электрооборудования, защиты и автоматики, записей, связанных с ликвидацией аварий, и т. п.; б) журнал дефектов для записи замеченных во время смены неполадок и неисправностей оборудования, аппаратуры, приборов защиты, автоматики и блокировочных устройств; в) журнал производства работ в электроустановках напряжением до 1000 в и бланки нарядов на производство ремонтных и наладочных работ в электроустановках напряжением выше 1000 в; г) ведомость показаний контрольно-измерительных приборов и электросчетчиков; д) оперативные схемы электроустановок, настоящие Правила и эксплуатационные инструкции. Оперативное обслуживание 1—2—1. Оперативное обслуживание электроустановок осуществляется: а) дежурным персоналом; б) оперативно-ремонтным персоналом (в установках без дежурного персонала). В дальнейшем тексте настоящих Правил дежурный персонал и приравненный к нему в части оперативной^ работы оперативно-ремонтный персонал, обслуживающий установки без дежурного персонала, будут именоваться «оперативный персонал» в отличие от ремонтного персонала, занятого лишь на ремонтных работах, и персонала специальных служб. Оперативное обслуживание может осуществляться единолично или несколькими лицами. Число лиц оперативного персонала в смене или электроустановке определяется начальником электроцеха, начальником подстанций, энергетиком (старшим электриком) цеха или участка по согласованию с главным энергетиком и администрацией предприятия. 1—2—2. Квалификация лиц оперативного персонала, обслуживающих электроустановки напряжением выше 1000 в единолично, и старших в смене или в бригаде, закрепленной за данной электроустановкой, должна быть не ниже группы IV, а в электроустановках напряжением до 1000 в — не ниже группы III. Порядок осмотра электроустановок 1—2—16. Оперативный персонал обязан регулярно производить на своем участке обход и осмотр электрооборудования. При обходах должна производиться проверка режима работы, состояния и чистоты оборудования, а также чистоты рабочего места и помещения. Периодичность обходов и объем осмотра регламентируются местной инструкцией с учетом характера оборудования, его состояния, условий работы, среды и т. п. 1—2—17. Осмотр электроустановок может производиться одним лицом из числа дежурного, оперативно- ремонтного или административно-технического персонала. Единоличный осмотр установок напряжением выше 1000 в может производиться: а) оперативным персоналом с квалификацией не ниже группы III; б) административно-техническим персоналом с квалификацией группы V. Список лиц административно-технического персонала, которым разрешается единоличный осмотр, утверждается главным инженером или главным энергетиком предприятия. Предварительная запись в журнал или выдача наряда для осмотра электроустановок не требуется. 38
Применение защитных средств 1—2—25. Перед применением защитных средств они должны быть тщательно осмотрены, очищены, проверены на отсутствие внешних повреждений, а также по клейму, соответствуют ли они напряжению данной электроустановки и не истек ли срок их периодического испытания. При обнаружении неисправных защитных средств или с просроченным клеймом проверки они должны быть немедленно изъяты из употребления. Защитные средства должны отвечать требованиям «Правил пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках». Подъемные механизмы и приспособления (лебедки, гали, блоки и полиспасты, домкраты, канаты, тросы, стропы, предохранительные пояса, монтерские когти, лестницы) должны отвечать требованиям ГОСТа и ис- пытываться согласно приложению II настоящих Правил. Дополнительные меры безопасности при производстве работ в закрытых распределительных устройствах 1—2—27. Вносить длинные предметы (трубы, лестницы и т. п.) и работать с ними в распределительных устройствах, где не все части, находящиеся под напряжением, закрыты ограждениями, исключающими возможность случайного прикосновения, нужно с особой осторожностью под неотступным наблюдением производителя работ или выделенного наблюдающего. 1—2—28. Применяемые для ремонтных работ подмостки и лестницы должны быть прочными и надежными. Лестницы, устанавливаемые на гладких поверхностях, должны иметь основания, обитые резиной, а устанавливаемые на земле должны иметь на основаниях острые металлические наконечники. Лестницы должны верхним конном надежно опираться на прочную опору. Лестница при необходимости опереть ее на провод должна быть снабжена крючком в верхней части. Связанные лестницы не допускаются к применению. При установке приставных лестниц на высоте подкрановых балок, элементах металлических конструкций и т. п. необходимо надежно прикрепить верх и низ лестницы к конструкциям. При обслуживании, а также ремонтах электроустановок применение металлических лестниц запрещается. 1—2—29. Запрещается подбрасывание каких-либо предметов для подачи работающим наверху. Подача должна производиться при помощи веревки, к середине которой привязываются необходимые предметы. Второй конец веревки должен находиться в руках у стоящего внизу работника, который удерживает поднимаемые им предметы от раскачивания. Пр и л ож ени е 5 Таблицы норм заполнения холодильного оборудования аммиаком и водоаммиачным раствором для расчета зарядки системы Таблица 1 Заполнение оборудования аммиаком Продолжение табл. 1 . J - -- . Наименование оборудования Заполнение, % Испарители: 80 80 1 Наименование оборудования змеевиковые и листотрубные (панельные) независимо от наличия отделителей жидкости Батареи холодильных камер: при насосных схемах с верхней подачей аммиака .... с нижней подачей аммиака . . при насосных схемах с уровне- держателями (батареи с внутренней циркуляцией аммиака) при безнасосных схемах змее- виковые и листотрубные . . вертикальнотрубные Воздухоохладители: при насосных схемах с верхней подачей аммиака .... с нижней подачей аммиака . . при безнасосных схемах . . . Конденсаторы оросительные, элементные, противоточные из двойных труб, испарительные .... Конденсаторы кожухотрубные . . Ресиверы: линейные 1 циркуляционные | дренажные Переохладители Промежуточные сосуды в установках двухступенчатого сжатия: вертикальные горизонтальные Отделители жидкости: не имеющие общего уровня жидкости с испарительной системой имеющие общий уровень жидкости с испарительной системой Маслоотделители барботажного типа Трубопроводы жидкого аммиака . . Морозильные плиточные аппараты непосредственного охлаждения . Газовые переохладители жидкого аммиака (абсорбционных устано- \ | Заполнение, % 50 25 ^ 70 и 33 60 80 50 70 70 Полный объем сборников жидкого аммиака Полный объем ресиверной части обечайки 50 30 100 | 30 50 """~* 20 30 100 80 100 Примечание. Удельный вес жидкого аммиака | условно принимается 0,65 кг /л. Таблица 2 Заполнение оборудования водоаммиачным раствором для абсорбционных установок Наименование оборудования Генераторы: пленочного типа (сборник слабого раствора) затопленного типа Дефлегматоры Заполнение, % 60 60 39
Продолжение табл. 2 Наименование оборудования Заполнение, % Теплообменники: сторона слабого раствора сторона крепкого раствора Холодильники слабого раствора Абсорберы: пленочного типа (сборник крепкого раствора) затопленного типа Переохладители крепкого раствора . . . Трубопроводы раствора 100 100 100 60 80 100 100 Для раствора условное количество аммиака на 1 л объема принято: крепкий раствор —0,4 кг, слабый раствор —0,2 кг, раствор промежуточной концентрации —0,3 кг. Примечание. Ввиду нестабильного режима работы холодильного оборудования ресиверы (линейные, циркуляционные и дренажные) и сборники слабого и крепкого раствора могут при эксплуатации заполняться и выше норм, указанных в табл. 1 и 2, но не более 80% их емкости. П р ил ожени е 6 Сортамент стальных труб для трубопроводов холодильных установок Настоящий ограничительный сортамент для стальных бесшовных труб технологических трубопроводов составлен по данным нормали машиностроения МН2565—61 применительно для Ру=25 кгс/см2. Сортамент ограничивает применение типоразмеров стальных бесшовных труб в цеховых и межцеховых трубопроводах для транспортировки холодильных агентов с максимальным рабочим (расчетным) давлением в системе не выше Рра0 4 = 20 кгс/см2 и являющихся мало- и среднеагрессивной средой по отношению к углеродистым маркам стали. В зависимости от минимальных рабочих температур холодильных агентов настоящей нормалью устанавливаются две температурные группы, по которым производится выбор сортамента и назначается марка стали трубы данного температурного участка трубопровода. I группа — температура среды не ниже —40°С. II группа — температура среды не ниже —70°С. Верхний температурный уровень для обеих групп принят единым, равным 200°С. Для участков трубопроводов I температурной группы применять стальные бесшовные трубы по ГОСТ 8732—58 (горячекатаные) или ГОСТ 8734—58 (холоднотянутые), изготовленные из стали марки 20 спокойной плавки группы I по ГОСТ 1050—60 (см. табл.). Для участков трубопроводов II температурной группы применять стальные бесшовные трубы (крекинговые) по ГОСТ 550—58, изготовленные из марганцовистой стали марки 10Г2 по ГОСТ 4543—61 (см. табл.). Таблица сортамента стальных труб для холодильных установок Условный проход | 1 ММ | 1 10 15 20 25 32 40 50 70 80 100 125 150 200 250 300 350 400 1 '450 1 500 Размеры труб наружный диаметр и толщина стенки Ян X 5, | мм 2 14X3 18X3 25X3 32X3,5 38X4 45X4 57x3,5 76X4 89x4,5 108X4 133X4 159X4,5 219X7 273X7 325x9 377X9 426X10 480X12 530X14 номинальный внутренний диаметр DBf мм 3 8 12 19 25 30 37 50 68 80 100 125 150 205 259 307 359 406 456 502 Вес 1 пог. Mi кг \ 4 0,814 1,11 1,63 2,46 3,35 4,04 4,62 7,10 9,38 10,26 12,73 17,15 36,60 45,92 70,14 81,68 102,58 139,49 178,14 Сечение трубы по внутреннему диаметру, F, м* | 5 0,000050 0,000103 0,000284 0,000492 0,000706 0,000107 0,00196 0,00367 0,00502 0,00785 0,0122 0,0177 0,0329 0,0528 0,0740 0,1010 0,1290 0,1630 0,1980 Скоростной фактор ^ХЗбОО, м2 • сек\ч. 6 0,180 0,370 1,022 1,771 2,541 3,582 7,056 13,21 18,07 28,26 43,92 63,61 118,44 189,8 1 266,0 1 364,0 466,0 587,0 1 713,0 Поверхность 1 пог. м по наружному диаметру, ж2 7 0,044 0,565 0,0785 0,1005 0,119 0,141 0,179 0,239 0,279 0,339 0,418 0,499 0,687 0,857 ; 1,020 1 1,183 1,337 1,507 1 1,664 гост 8 J 8734—58 550—58 8732—58 550—58 8732—58 40
Примечания. 1. Для вспомогательных линий условного прохода Dy6 применять стальные трубы 0 10x2 по ГОСТ 8734—58, изготовленные из стали 20. 2. Стальные трубы с размерами 0 10x2 и 0 14X3 подключаются к изделиям с помощью штуцер- но-торцовых соединений. Трубы основных типоразмеров имеют нормализованные фланцевые соединения за исключением труб 0 377X9; 480X12; 530X14. 3. Внутренняя емкость 1 пог. м трубы, выраженная в литрах, определяется путем умножения цифровых значений графы 5 на 1000 для каждого из размеров труб (см. табл.). 4. Средняя скорость потока среды в трубе, выраженная в м/сек, получается делением расчетной величины объемной часовой подачи среды (м3/ч) на значения скоростного фактора графы 6 для каждого из размеров труб. 5. Штампованные и гнутые детали трубопроводов (отводы, тройники, переходы, днища) применять по нормалям машиностроения МН 2909—62, МН 2920—62 с указанием марки стали изделия. 6. Стальные трубы 0 480X12; 530x14 по ГОСТ 8732—58 применять только для строек 1966 г. и последующих лет. 7. Настоящий ограничительный сортамент согласован головным институтом трубной промышленности (Укр. НИТИ) письмом № 37/2550-01 от 21 апреля 1964 г. Приложение 7 Правила устройства электроустановок (Извлечение) Электрооборудование взрывоопасных установок VII—3—1. Настоящие Правила распространяются на электрооборудование взрывоопасных установок в помещениях и наружных. Электрооборудование взрывоопасных установок, кроме требований настоящей главы, должно удовлетворять также требованиям разд. I—VI Правил в той мере, в какой они не изменены настоящей главой. Требования к аккумуляторным помещениям приведены в главе IV—4. Настоящие Правила не распространяются на подземные установки в шахтах, а также на помещения, взрывоопасность которых является следствием применения, производства или хранения взрывчатых веществ. VII—3—2. Взрывоопасными называются установки (в помещениях и наружные), в которых по условиям технологического процесса могут образоваться взрывоопасные смеси: горючих газов или паров с воздухом или кислородом, а равно с другими газами-окислителями (например, с хлором); горючих пылей или волокон с воздухом при переходах их во взвешенное состояние. VII—3—4. Помещения класса В-Ia. К ним относятся помещения, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих паров или газов с воздухом или другими окислителями не имеют места, а возможны только в результате аварий или неисправностей. VII—3—5. Помещения класса ЕНб. К ним относятся те же помещения, что и класса В-1а, но отличающиеся одной из следующих особенностей: 1. Горючие газы в этих помещениях обладают высоким нижним пределом взрываемости A5% и более) и резким запахом при предельно допустимых по санитарным нормам концентрациях (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок). 2. Образование в аварийных сл>чаях в помещениях общей взрывоопасной концентрации по условиям технологического процесса исключается, а возможна лишь местная взрывоопасная концентрация (например, помещения электролиза воды и поваренной соли). 3. Горючие газы и легковоспламеняющиеся горючие жидкости имеются в помещениях в небольших количествах, не создающих общей взрывоопасной концентрации, и работа с ними производится без применения открытого пламени. Эти установки относятся к невзрывоопасным, если работа в них производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами. VII—3—6. Установка класса В-1г. К ним относятся наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, горючие и легко воспламеняющиеся жидкости (например, газгольдеры, емкости, сливо- наливные эстакады и т. п.), где взрывоопасные смеси возможны только в результате аварии или неисправности. Для наружных установок взрывоопасными считаются зоны в пределах: 1) до 20 м по горизонтали и вертикали от места открытого слива и налива — для эстакад с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся жидкостей; 2) до 3 м по горизонтали и вертикали от взрывоопасного закрытого технологического оборудования и 5 м по вертикали и горизонтали от дыхательных и предохранительных клапанов — для остальных установок. Наружные открытые эстакады с трубопроводами для горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей относятся к невзрывоопасным. VII—3—9. Классы производственных помещений,, которые хотя и не содержат технологического оборудования и материалов, представляющих опасность в отношении пожара или взрыва, но граничат с помещениями взрывоопасными, определяются в соответствии с табл. VII—3—1. Таблица VII—3—1 Классификация помещений, смежных с взрывоопасными Класс взрывоопасного помещения В-1а B-I6 Класс смежного помещения, отделенного от взрывоопасного одной стеной и дверью B-I6 Невзр двумя стенами и дверями, образующими коридор или тамбур Невзрыво- и непожароопасное ыво- и непожароопасное В этих случаях стены между помещениями должны быть несгораемыми, а двери между ними — противопожарными и открываться в сторону менее опасного помещения, при этом они должны быть снабжены устройством для самозакрывания (например, при помощи пружин). Тамбуры и коридоры должны иметь такие размеры, чтобы каждую дверь можно было закрывать или открывать при закрытой второй двери. Требования к сооружению подстанций и распределительных устройств, примыкающих к взрывоопасным помещениям, приведены в VII—3—53. Электрические машины VII—3—38. Применение электродвигателей напряжением 10 кв и выше во взрывоопасных помещениях всех 41
классов допускается только в исполнении, продуваемом под избыточным давлением. ;| При напряжениях 3—6 кв электродвигатели могут !/ применяться в любом взрывозащищенном исполнении I для соответствующих категорий и группы взрывоопас- | ных смесей, продуваемом под избыточным давлением, повышенной надежности против взрыва и др. VII—3—40. Электрические машины, стационарно установленные с частями как искрящими по условиям работы, так и не искрящими, должны иметь следующие исполнения: 3. В помещениях класса B-I6 — невзрывозащищен- ное, но по меньшей мере в исполнении защищенном или брызгозащище.нном. Искрящие части машины (например, контактные кольца, коллекторы и другие постоянно искрящие части) должны быть заключены в колпаки закрытого исполнения. Электродвигатели вентиляторов аварийной вентиляции должны быть в любом взрывозащищенном исполнении. 4. В наружных взрывоопасных установках класса В-1г: а) любое взрывозащищенное исполнение для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей — для установок в пределах взрывоопасной зоны (например, установки с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся жидкостей); б) закрытое или закрытое обдуваемое с частями, не искрящими по условиям работы (например, электродвигатели с короткозамкнутым ротором), — вне взрывоопасной зоны наружных установок. Нормально искрящие по условиям работы части электрических машин должны быть заключены в пыленепроницаемый колпак. VII—3—41. Передвижные электрические машины С частями как искрящими по условиям работы, так и не искрящими, должны иметь следующие исполнения: 1. В помещениях классов B-I и В-Н — взрывонепроницаемое. 2. В помещениях остальных классов и в наружных установках — соответственно, как для электрических машин, неподвижно установленных. VII—3—42. Электродвигатели вентиляторов аварийной вентиляции в помещениях класса B-I6 должны иметь управление как внутри, так и извне взрывоопасных помещений. Аппараты. Приборы VII—3—43. Аппараты и приборы, стационарно установленные, с частями как искрящими по условиям работы, так и не искрящими, должны иметь следующие исполнения: 3. В помещениях класса В-16 — закрытое, за исключением пусковых аппаратов к электродвигателям вентиляторов аварийной вентиляции, для которых допускается любое взрывозащищенное исполнение для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей. 4. В наружных взрывоопасных установках класса В-1г: а) любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей — для установок в пределах взрывоопасной зоны (например, установки с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся жидкостей); б) пыленепроницаемое — вне взрывоопасной зоны наружных установок. VII—3—44. Аппараты и приборы передвижные или являющиеся частью передвижных установок с частями как искрящими по условиям работы, так и не искрящими, должны иметь следующие исполнения: 2. В помещениях класса B-I6 — любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей. Аппараты и приборы передвижные с масляным наполнением допускаются для случая, приведенного в VII—3—50. 5. В наружных взрывоопасных установках класса В-1г: а) любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей — для установок в пределах взрывоопасной зоны (например, установки с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся жидкостей); б) пыленепроницаемое — вне взрывоопасной зоны наружных установок. VII—3—45. Ручные переносные аппараты и приборы должны иметь следующие исполнения: 1. В помещениях всех классов, за исключением класса B-I6, и в наружных установках класса В-1г — взрывонепроницаемое или специальное. 3. В помещениях класса B-I6 и в наружных установках класса В-1г — любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей. VII—3—46. Сборки зажимов рекомендуется выносить в невзрывоопасные помещения. При установке их в помещениях классов B-I и В-П они должны иметь взрывонепроницаемое или маслонаполненное исполнение. В помещениях остальных классов и наружных взрывоопасных установках — в пыленепроницаемых корпусах. VII—3—47. Предохранители, а также выключатели осветительных цепей следует устанавливать вне взрывоопасных помещений. VII—3—48. При применении искробезопасных аппаратов следует руководствоваться нижеследующим: 1. Серийно выпускаемые датчики (удовлетворяющие требованиям соответствующих нормалей или ГОСТа), не имеющие собственного источника тока, а также не обладающие индуктивностью или емкостью, могут устанавливаться во взрывоопасных помещениях при условии, если они присоединены к искробезопасной цепи вторичного прибора, которая утверждена как ис- кробезопасная электрическая система класса II (см. ПИВО, разд. VII). К таким датчикам относятся серийно выпускаемые термометры сопротивления, термопары, разные типы переключателей, термисторы, фотоэлементы и т. п., выполненные в защитных корпусах. 2. Цепь, состоящая из серийно выпускаемой термопары и гальванометра (милливольтметра), является искробезопасной для любой взрывоопасной среды при условии, если гальванометр не содержит в себе электрических цепей, в том числе подсветки шкалы. 3. В искробезопасные цепи могут включаться серийно выпускаемые переключатели, ключи, колодки зажимов и т. п. при условии, если к ним не присоединены другие электрические цепи и их контакты закрыты крышкой и запломбированы. Электрические краны VII—3—49. Электродвигатели, а также аппараты и приборы периодически работающих установок, не связанных непосредственно с технологическим процессом (например, монтажные краны, тельферы и т. п.), должны иметь следующие исполнения: 2. В помещениях классов В-Ia и B-I6 — защищенное. Применение указанного электрооборудования в исполнении повышенной надежности против взрыва или в невзрывозащищенном исполнении допускается при отсутствии взрывоопасной концентрации в условиях эксплуатации. Токоподвод должен быть осуществлен шланговым кабелем для тяжелых условий работы — в помещени- 42
ях классов B-I и В-Н и для средних условий работы — в помещениях остальных классов. 4. В наружных установках класса В-1г — невзрыво- защищенное. Токоподзод к кранам наружных установок класса В-1г допускается осуществлять троллеями, расположенными со стороны монтажного проема (не над технологическими аппаратами), а работа крана, тельфера и т. п. должна производиться при отсутствии взрывоопасной концентрации. VII—3—50. Электрические аппараты с масляным наполнением допускается применять при отсутствии толчков или при условии принятия мер против выплескивания масла. Распределительные устройства. Подстанции VII—3—51. Сооружение распределительных устройств напряжением до 1000 в и выше непосредственно в помещениях всех классов запрещается. Исключение составляют ящики кольцевого питания во взрыво- защищенном исполнении, а также колонки управления и панели управления электродвигателями с установленными на них аппаратами и электроизмерительными приборами в исполнении, предусмотренном в VII—3—43, которые допускаемся устанавливать во взрывоопасных помещениях и в наружных установках всех классов. VII—3—52. Во взрывоопасные помещения классов В-Ia, В-Па и B-I6 допускается встраивать отдельные помещения для размещения распределительных устройств напряжением до и выше 1000 в, пусковых аппаратов и контрольно-измерительных приборов. Указанные помещения должны быть изолированы от взрывоопасных помещений глухими несгораемыми стенами и перекрытием с пределом огнестойкости не менее 1 ч и иметь при длине распределительного устройства до 7 м один выход наружу, при длине 7 м и более — два выхода. Один из выходов допускается устраивать в подсобное невзрывоопасное помещение, а также во взрывоопасное помещение с устройством в последнем случае тамбура с противопожарной самозакрывающейся дверью с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч. Помещение классов B-I6 допускается отделять от помещений распределительных устройств напряжением до 1000 в несгораемыми стенами, перегородками с противопожарными самозакрывающимкся дверями (без тамбура). Отверстия в стенах и в полу для прохода кабелей и труб должны быть плотно заделаны несгораемыми материалами. VII—3—53. К взрывоопасным помещениям всех классов допускается пристраивать подстанции при соблюдении следующих условий: 1. Камеры трансформаторов и распределительных устройств не должны иметь окон, дверей и каких-либо отверстий, сообщающихся с взрывоопасными помещениями. В частности, вводные отверстия труб и кабелей должны быть тщательно заделаны несгораемыми материалами с надежным уплотнением. Для помещений класса B-I ввод в подстанцию труб и кабелей допускается только через наружные стены. 2. Стены, отделяющие подстанцию от взрывоопасных помещений, должны быть несгораемыми с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч и отштукатурены с двух сторон. 3. Через вентиляционные отверстия в подстанции ни при каких обстоятельствах не должна проникать взрывоопасная среда (устройство раздельных вентильных систем, соответствующее расположение приточных и вытяжных патрубков и т. п.). 4. При примыкании подстанции к помещениям класса B-I в подстанции должно быть создано избыточное давление в несколько миллиметров водяного столба. VII—3—54. Во взрывоопасные помещения классов B-Ia, B-I6, В-На допускается встраивать комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Стены, отделяющие помещения КТП от взрывоопасных, и перекрытия этих помещений должны быть несгораемыми с пределами огнестойкости не менее 1,5 ч для КТП с масляными трансформаторами и не менее 0,75 ч — для КТП с трансформаторами, заполненными негорючими веществами, или сухими трансформаторами. Выход из помещения КТП должен быть наружу; выход в цех допускается при условии соблюдения требований, приведенных в VII—3—9. Над помещениями КТП могут размещаться только вспомогательные или бытовые невзрывоопасные помещения. VII—3—55. От взрывоопасных помещений и взрывоопасных наружных установок до отдельно стоящих подстанций и распределительных устройств, питающих эти установки, разрывы должны быть не менее: 0,8 м — от глухих стен с брандмауэром (без окон, дверей, выброса газов вытяжной вентиляцией и т. п.) взрывоопасных помещений всех классов до открыто установленных трансформаторов и открытых распределительных устройств; 10 м — от взрывоопасных наружных установок и от стен взрывоопасных помещений до закрытых подстанций и закрытых распределительных устройств; 15 л* — от взрывоопасных помещений всех классов до открыто установленных трансформаторов и открытых распределительных устройств; 25 м — от взрывоопасных наружных установок до открыто установленных трансформаторов и открытых распределительных устройств; 40 м — от компрессорных установок с горючим газом и взрывоопасных помещений с наличием сжиженных газов до закрытых подстанций и закрытых распределительных устройств; 60 м — то же, но до открыто установленных трансформаторов и открытых распределительных устройств. Электрические светильники VII—3—57. Светильники, установленные стационарно, должны иметь следующие исполнения: 3. В помещениях классов B-I6 и В-Па — пыленепроницаемое. 4. В наружных электроустановках класса В-1г: а) любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей — для установок в пределах взрывоопасной зоны (например, установки с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся жидкостей). VII—3—59. Светильники переносные должны иметь следующие взрывозащищенные исполнения: 2. В помещениях класса B-I6 и в наружных установках класса В-1г любое взрывозащищенное для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей. VII—3—60. Внутри технологического оборудования, содержащего взрывоопасную среду, устанавливать какие бы то ни было элементы электрооборудования (в том числе провода и светильники) запрещается, за исключением аппаратов во взрывонепроницаемом, специальном и искробезопасном исполнении для автоматизации технологических процессов. (Окончание в следующем номере) ¦
= КРИТИКА ===== И БИБЛИОГРАФИЯ Книги по холодильной технике, выходящие в свет в 1969 г. Покровский Н. К. Холодильные машины и установки. Изд. 2-е. М., «Пищевая промышленность». 30 л., 18000 экз. Цена 1 руб. 10 коп. (II квартал). Рассмотрены способы получения холода, термодинамические основы и циклы холодильных машин. Приведены схемы холодильных установок различного назначения и схемы их автоматизации. Подробно освещены вопросы технической эксплуатации холодильных установок. Описаны производство и использование искусственного льда, а также способы заготовки и хранения естественного льда. Книга предназначена для учащихся техникумов, машинистов и механиков холодильных установок. Мельцер Л. 3. Смазка фреоновых холодильных машин. Изд 2-е, перераб. и доп. М., «Пищевая промышленность». 7 л., 8000 экз. Цена 70 коп. (II квартал). Освещены проблемы, связанные с циркуляцией масла во фреоновых установках. Рассмотрены работы по освоению новых масел для низкотемпературных холодильных машин, работающих на фреонах-13 и 14. Книга рассчитана на инженерно-технических работников. Рубинович Л. Д. Изготовление и монтаж трубопроводов и охлаждающих приборов холодильных установок. Изд. 2-е. М., «Пищевая промышленность». 20 л., 15000 экз. Цена 80 коп. (IV квартал). Описаны современные методы изготовления и монтажа аммиачных, фреоновых, рассольных и водяных трубопроводов холодильных установок, охлаждающих батарей и воздухоохладителей. Особое внимание уделено индустриальным методам монтажа с централизованной заготовкой узлов и деталей. Рассмотрены практические приемы выполнения работ, а также используемое при этом оборудование и приспособления. Даны указания по основным правилам техники безопасности. Книга предназначена для производителей работ, мастеров, бригадиров, слесарей, занятых монтажом холодильных установок, а также может быть полезна механикам и машинистам холодильных установок. Новое в зарубежной пищевой промышленности. Сборник статей. Пер. с англ. Т. III. M., «Пищевая промышленность». 30 л., 3000 экз. Цена 2 руб. 25 коп. (IV квартал). Освещены в основном вопросы консервирования пищевых продуктов с помощью низких температур, а также вопросы сублимационной сушки. Сборник представляет большой интерес для работников мясной, молочной, холодильной, консервной и рыбной промышленности. Зельман Г. С, Ильинская Т. Н. Технология замораживания хлебных изделий. М., «Пищевая промышленность». 10 л., 6000 экз. Цена 53 коп. (III квартал). Даны теоретические основы замораживания, систематизирован опыт отечественной и зарубежной хлебопекарной промышленности по замораживанию, хранению и дефростации полуфабрикатов и хлебобулочных изделий. Описаны холодильное оборудование и комплексно-механизированный хлебозавод, оснащенный новейшей холодильной техникой. Приведены данные по качеству замороженных изделий, а также экономическое обоснование внедрения способа замораживания на хлебопекарных предприятиях. Книга предназначена для инженерно-технических работников хлебопекарной промышленности. Азов Г. М. и др. Справочник по производству мороженого. М., «Пищевая промышленность». 25 л., 17000 экз. Цена 1 руб. 50 коп. (III квартал) . Приведены сведения о сырье для производства мороженого, о технологии, оборудовании и инвентаре, упаковке и таре. Освещены вопросы технологического контроля производства, санитарии и гигиены, техники безопасности. Указаны данные о расходе холода, электроэнергии и воды в производстве мороженого. Справочник рассчитан на мастеров, техников и инженеров фабрик и цехов мороженого. Бурмакин А. Г. и др. Справочник по производству замороженных продуктов. М., «Пищевая промышленность». 25 л., 10000 экз. Цена 1 руб. 50 коп. (IV квартал). Приведены основные данные по технологии замороженных продуктов, быстрозамороженных плодов и овощей, а также замороженных кулинарных изделий и полуфабрикатов. Описано технологическое оборудование, скороморозильные аппараты, холодильное оборудование, контрольно-регулирующие приборы, а также поточные линии по производству замороженных продуктов. Освещены вопросы контроля производства, тары и упаковки, перевозки и реализации замороженных продуктов. Справочник предназначен для мастеров и инженерно-технических работников холодильников, морозильных цехов и предприятий. Технологический и ветеринарно-санитарный контроль на холодильниках. Колл. авторов под ред. М. Г. Таршиса. М., «Пищевая промышленность». 12 л., 10000 экз. Цена 80 коп. (III квартал). Освещена методика ветеринарно-санитарной экспертизы мясных, рыбных и молочных продуктов на холодильниках. Описаны современные методы микробиологических и физико-химических анализов, приведены схемы технологического и товароведческого контроля. Изложены гигиенические требования к производственным помещениям и оборудованию холодильников, а также к условиям хранения пищевых продуктов. Книга рассчитана на технологов, товароведов и других работников производственных и распределительных холодильников. 44
Изотова К. С, Лукошкин С. А. Организация хозрасчета на холодильниках и рыбообрабатывающих предприятиях Р о с- мясорыбторга. М., «Пищевая промышленность». 4 л., 8000 экз. Цена 15 коп. (III квартал). Освещены основные принципы и организация внутризаводского хозрасчета в новых условиях планирования и экономического стимулирования. Рассмотрены .методика внутризаводского и внутрицехового планирования, учета, отчетности и анализа хозяйственной деятельности, вопросы материального стимулирования. Брошюра предназначена для начальников цехов, ¦экономистов и других специалистов холодильников и рыбообрабатывающих предприятий системы мясорыб- торга. Метлицкий Л. В. Биохимия плодов и овощей. М, «Экономика». 20 л., 10000 экз. Цена 1 руб. 40 коп. (IV квартал). На основе данных современной биохимии рассмотрены важнейшие вещества, входящие в состав овощей и плодов, а также их превращения в различных биохимических процессах при хранении, которые определяют устойчивость плодов и овощей к инфекционным и физиологическим болезням. Изложены методы управления этими процессами. Книга предназначена для научных работников, преподавателей и специалистов, занимающихся хранением, переработкой и реализацией овощей и плодов. Марголин М. 3. Поставка и перевозка с коропортящихся товаров. М., «Экономика». 8 л., 18000 экз. Цена 40 коп. (I квартал). Показаны особенности поставок различных скоропортящихся товаров и их приемки от транспортных организаций и на складе получателя. Брошюра рассчитана на руководителей продовольственных баз и магазинов и других работников, занимающихся поставкой и приемкой продовольственных товаров. Клименко А. П. и др. X о л о д в машиностро- е нии. М., «Машиностроение». 20 л., 8000 экз. Цена 1 руб. 35 коп. (IV квартал). Рассмотрены холодильные установки, применяемые в. машиностроении (схемы, устройство, эксплуатация). Даны рекомендации по конструированию и изготовлению установок умеренного холода A50—210°К). Описаны конкретные холодильные установки, применяющиеся в технологических линиях машиностроительных заводов при испытании материалов и пр. Книга предназначена для инженерно-технических работников. Онищенко Н. П. Техника безопасности при обслуживании аммиачных холодильных установок. Изд. 2-е, переработ, и доп. М., «Машиностроение». 7 л., 20000 экз. Цена 40 коп. (II квартал). Освещены основные положения техники безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок компрессионной системы. Описаны требования, предъявляемые к помещениям машинных и аппаратных отделений, к рабочему месту машиниста. Указаны • обязанности машиниста. Рассмотрены причины аварий на холодильных установках и меры их предотвращения, противопожарные мероприятия и способы оказания первой помощи при несчастных случаях. Брошюра предназначена для машинистов аммиачных холодильных установок. Микулин Е. И. Криогенная техника. М., сМашиностроение», 15 л., 10000 экз. Цена 70 коп. (IV квартал). Изложены общие принципы получения низких температур, основные низкотемпературные процессы, циклы криогенных установок. Рассмотрены способы получения жидкого водорода и жидкого гелия, оборудование криогенных установок, методы его расчета и конструирования. Описано применение низких температур в физике, криобиологии, технике сверхпроводимости и других областях науки и техники. Книга служит учебным пособием для студентов вузов, а также руководством для специалистов по криогенной технике. Чистяков Ф. М. и др. Центробежные компрессорные машины. М., «Машиностроение». 22 л., 8000 экз. Цена 1 руб. (III квартал). Изложены теория, расчет и основы проектирования центробежных компрессорных машин (вентиляторов, нагнетателей, компрессоров). Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов энергетических специальностей. Антонов Е. И. и др. Устройство для охлаждения приемников излучения. М., «Машиностроение», 20 л., 8000 экз. Цена I руб. 40 коп. (IV квартал). Рассмотрены способы охлаждения приемников излучения. Описаны конструкции и технология изготовления миниатюрных охлаждающих устройств, основанных на использовании эффекта Джоуля-Томсона, теплоты парообразования жидкостей, вихревого эффекта, эффекта Пельтье. Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников. Архаров А. М. Низкотемпературные газовые машины. М., «Машиностроение». 12 л., 10000 экз. Цена 80 коп. (II квартал). Изложена общая теория низкотемпературных газовых холодильных машин. Приведены результаты исследования наиболее перспективных циклов и рассмотрена подробная методика теплового расчета и анализа важнейших параметров газовых холодильных машин. Освещены вопросы практического применения машин в установках разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации. Дан анализ различных схем воз духор аз делительных установок с внешним генератором холода. Книга предназначена для инженерно-технических работников научно-исследовательских, проектных и конструкторских организаций. Попов К. В., Савицкий В. Г. Низкотемпературная хрупкость стали и деталей машин. М., «Машиностроение». 13 л., 10000 экз. Цена 95 коп. (I квартал). На основе изучения опыта эксплуатации машин на Севере освещена проблема хладостойкости машин. Рассмотрены причины хрупких разрушений деталей при низких температурах, пути повышения работоспособности машин, предназначенных для использования в условиях Севера. Книга предназначена для инженеров-конструкторов, технологов и работников предприятий Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Банных О. А., Ковнеристый Ю. К. Стали для работы при низких температурах. М., «Металлургия». 15 л., 3000 экз., Цена 1 руб. 70 коп. (III квартал). Изложены основные проблемы разработки, исследования и применения сталей для работы при низких температурах. Описаны способы низкотемпературных испытаний и современные методы оценки конструктивной прочности стали при низких температурах. Книга предназначена для научных работников и инженеров. Шульте Ю. А. Хладостойкие стали. М., «Металлургия», 12 л., 4000 экз. Цена 1 руб. 30 коп. (IV квартал). 45
Изложены теория и практика производства хладостойких сталей. Описаны специфические условия эксплуатации деталей машин и конструкций в условиях Сибири и Крайнего Севера. Книга рассчитана на инженерно-технических работников и студентов вузов. Бирман И. М., Зайцев Л. А. Эксплуатация и ремонт малых воздухоразделительных установок. М., «Металлургия». 20 л., 3000 экз. Цена 90 коп. (IV квартал). Рассмотрены технологические режимы, правила пуска, наладки, эксплуатации и ремонта воздухоразделительных установок малой производительности. Книга предназначена для аппаратчиков, рабочих и техников, обслуживающих воз духор аз делительные установки на металлургических и машиностроительных заводах. Демьянков Н. В., Маталасов С. Ф. Хладотранс- п о р т. М., «Транспорт». 16 л., 5000 экз. Цена 76 коп. (II квартал). Изложены теоретические основы холодильной техники и холодильного транспорта, вопросы устройства и эксплуатации транспортных холодильных сооружений, изотермического подвижного состава, организации перевозок скоропортящихся грузов. Книга служит учебником для студентов железнодорожных институтов, а также может быть полезна инженерно-техническим работникам, занимающимся вопросами холодильного транспорта. Зворыкин М. Л., Черкез В. М. Установки кондиционирования воздуха и холодильники пассажирских вагонов. М., «Транспорт». 19 л., 10000 экз. Цена 83 коп. (II квартал). Даны сведения о кондиционировании воздуха. Описано устройство систем кондиционирования воздуха и холодильников вагонов, приведены сведения по уходу за холодильным оборудованием. Книга предназначена в качестве учебника для студентов техникумов железнодорожного транспорта, может быть использована работниками транспорта. Осадчук Г. И., Фарафонов Е. С. Холодильное оборудование вагонов и кондиционирование' воздуха. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Транспорт». 22 л., 6000 экз. Цена 98 коп. (II квартал). Описаны устройство и действие холодильного, отопительного и вентиляционного оборудования пассажирских и рефрижераторных вагонов. Приведен теплотехнический расчет кузовов и производительности установки кондиционирования воздуха, освещены условия перевозки скоропортящихся грузов. Книга является учебником для студентов вузов железнодорожного транспорта, а также может служить руководством для работников транспорта. Демьянков Н. В. Холодильные машины и установки. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Транспорт». 27 л., 8000 экз. Цена 1 руб. 10 коп. (I квартал). Изложены теоретические основы холодильной техники, описаны конструкции холодильных установок, освещены вопросы их монтажа, эксплуатации и автоматизации работы. Рассмотрены особенности холодильного оборудования рефрижераторного подвижного состава. Даны основы проектирования и необходимые расчеты. Книга предназначена в качестве учебника для студентов техникумов железнодорожного транспорта, может быть использована работниками транспорта. Добровольский А. П. Судовые холодильные машины и установки. М., «Судостроение». 16 л., 20000 экз. Цена 86 коп. (II квартал). Приведены теория, расчет и описание судовых холодильных машин и установок. Освещены вопросы использования новых холодильных агентов, вопросы автоматизации холодильных установок и их применения в качестве тепловых насосов. Кратко отражен опыт проектирования и постройки рефрижераторных и рыбопромысловых судов и основные требования Правил Регистра СССР. Книга является учебником для студентов вузов, может быть использована специалистами, занимающимися вопросами проектирования, эксплуатации и испытаний судовых холодильных машин и установок. Ирак А. С. Устройство и проектирование судовых систем кондиционирования воздуха. М., «Судостроение». 18 л., 8000 экз. Цена 1 руб. 20 коп. (IV квартал). Изложены основные вопросы проектирования, монтажа и испытания судовых систем кондиционирования воздуха для морских и речных судов. Приведены необходимые сведения по выбору исходных данных и методике расчета, описано устройство и рассмотрены конструктивные элементы различных типов судовых систем кондиционирования воздуха. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, может быть полезна студентам вузов. Беккергун А. Л., Гальперин Д. М. Монтаж технологического оборудования холодильников и холодильных установок. Стройиз- дат. 10 л., 12000 экз. Цена 50 коп. (III квартал). Освещены способы монтажа технологического оборудования холодильников и холодильных установок. Описаны подготовка и организация монтажных работ, методы индустриального изготовления и монтажа трубопроводов и металлоконструкций, контрольно-измерительных приборов. Приведены основные требования техники безопасности и противопожарные мероприятия. Книга является практическим пособием для рабочих, бригадиров и мастеров, занятых монтажом холодильных установок и оборудования холодильников. Трупак Н. Г. Замораживание грунтов в строительстве. Стройиздат. 20 л., 5000 экз. Цена 1 руб. 15 коп. (IV квартал). Изложен опыт проектирования и производства работ по замораживанию грунтов при строительстве различных сооружений. Рассмотрены особенности производства строительных работ в зоне замороженных грунтов. Книга предназначена для инженерно-технических работников. Кондиционирование воздуха. Сборник № 27 НИИ санитарной техники. Стройиздат. 15 л., 5000 экз. Цена 1 руб. 10 коп. (I квартал). Посвящен исследованиям тепло- и массообмена в аппаратах систем кондиционирования воздуха, расчету и подбору элементов кондиционеров, расчету различных систем кондиционирования воздуха, автоматизации их регулирования. Книга рассчитана на специалистов по кондиционированию воздуха. Колпаков Г. В. Регулирование микроклимата в условиях летнего перегрева (радиационное охлаждение). НИИСФ. Стройиздат. 10 л., 3000 экз. Цена 60 коп. (II квартал). Изложена сущность радиационного охлаждения, описаны его преимущества и недостатки сравнительно с кондиционированием воздуха, рассмотрена область применения в различных климатических условиях и для зданий разного назначения. Приведены рекомендации по внедрению радиационных систем в строительство. Книга предназначена для работников гражданского и промышленного строительства, аспирантов и студентов вузов. 46
Галеев С. И. Укрепление мерзлых основания охлаждением. Стройиздат. 8 л., 4000 экз. Цена 50 кои. (II квартал). Описаны применяемые способы сохранения расчетных отрицательных температур под фундаментами сооружений на вечномерзлых грунтах, приведены данные по укреплению мерзлых оснований охлаждением в процессе эксплуатации. Рассмотрены типы и конструкции фундаментов с размещенными в них автоматизированными охлаждающими установками. Книга рассчитана на инженеров, техников-проектировщиков и строителей. Вещицкий В. А. Изотермическое хранение сжиженных газов. М., «Недра». 12 л., 5000 экз. Цена 84 коп. (IV квартал). Даны основы техники изотермического хранения сжиженных углеводородных газов при давлениях, близких к атмосферному, с применением тонкостенных металлических и безметальных (льдогрунтовых) резервуаров. Освещен отечественный и зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации изотермических хранилищ, методика их расчета. Книга предназначена для инженерно-технических работников. Сухан Л. Кондиционирование воздуха в глубоких шахтах. Пер. с чешского (Прага, 1965). М., «Недра». 14 л., 3000 экз. Цена 1 руб. 21 коп. (II квартал). Изложены вопросы вентиляции глубоких шахт. Приведены примеры расчета и составления тепловых балансов рудничных вентиляционных сетей. Рассмотрены виды и методы искусственного охлаждения рудничного воздуха в глубоких шахтах. Книга может служить практическим пособием для проектировщиков и инженерно-технических работников по строительству и эксплуатации глубоких шахт. Покорный Е. Г., Щербина А. Г. Расчет полупроводниковых охлаждающих устройств. Институт полупроводников. «Наука», Ленинградское отделение. 14 л., 5000 экз. Цена 1 руб. 25 коп. (И квартал). Освещены вопросы расчета и проектирования термоохлаждающих устройств, влияния конструктивных и технологических факторов на эффективность и надежность термобатарей. Приведены конкретные расчеты и данные практических испытаний полупроводниковых устройств. Книга предназначена для специалистов, занимающихся разработкой и применением термоохлаждающих устройств. Устойчивость растений к низким положительным температурам и заморозкам и пути ее повышения. М., «Наука». 18 л., 2500 экз. Цена 1 руб. 70 коп. (II квартал). Рассмотрены сущность повреждения и выздоровления растений под действием низких температур, возможность повышения их холодостойкости. Приведены материалы экспериментальных исследований по влиянию низких температур и заморозков на физиологические процессы растений. Сборник рассчитан на научных работников, агрономов, преподавателей и студентов вузов. Левин С. Р., Менис В. Б. Вентиляция и кондиционирование воздуха на заводах химических волокон. М., «Химия», 20 л., 7000 экз. Цена 90 коп. (IV квартал). Изложены основы и приведены примеры расчетов вентиляционного оборудования и установок кондиционирования воздуха на заводах химических волокон и дано описание этих установок. Книга является учебным пособием для студентов вузов и может служить руководством для работников предприятий и проектных организаций. Лавров В. В. Деформация и прочность льда. Гидрометеоиздат. 13 л., 2000 экз. Цена 90 коп. (II квартал). На основе экспериментов сформулированы основные закономерности деформации льда при различных видах напряженного состояния. Изложено решение задач прочности ледяного покрова на изгиб. Монография предназначена для ледо- и гидротехников, а также для студентов вузов. Столярова Н. И., Сосновский А. Г. Измерение температуры. М., Изд-во стандартов. 15 л., 15000 экз. Цена 85 коп. (II квартал). Задача книги — ознакомление с принципами работы, конструкций и основными свойствами различных приборов для измерения температуры. Даны рекомендации по выбору приборов, методике их установки, исключающей возможность ошибок при измерении. Учебное пособие рассчитано на студентов техникумов, может быть полезно работникам холодильников. Заказы на книги необходимо направлять в местные книжные магазины и областные отделения «Книга — почтой». Всесоюзный научно-исследовательский институт холодильной промышленности и редакция журнала «Холодильная техника» не выполняют заказов на научно- техническую литературу. Читатели, не успевшие оформить подписку на журнал «Холодильная техника» на 1969 г. с первого номера, могут подписаться в местных отделениях связи и пунктах подписки «Союзпечать» с любого последующего номера журнала и на любой срок в пределах календарного года. Недостающие номера журнала редакция может выслать подписчикам наложенным платежом по их письменным заказам. Адрес редакции: Москва, И-434, ул. Костякова, 12. Вниманию подписчиков! 47
Новые изобретения Класс 17 а, 14 № 205033 МПК F 25 b A061786/25-8 от 16 марта 1966 г.) Н. Ф. Наумов. Дросселирующее устройство. Дросселирующее устройство, содержащее вставленный в цилиндрический корпус пакет плоских дисков со сквозными отверстиями малого сечения, отличающееся тем, что с целью увеличения аэродинамического сопротивления дросселирующего устройства отверстия в дисках выполнены в виде пазов на их наружной цилиндрической поверхности, причем ось каждого паза не перпендикулярна плоскости диска. Класс 17 b 4/01 № 205835 МПК F 25 с A050996/28-13 от 24 января 1966 г.) А. Ф. Николаев и А. И. Смирнов. Механизм для резки льда к льдорезательным устройствам. 1. Механизм для резки льда к льдорезательным устройствам, включающий цилиндрическую полую фрезу с расположенными на ее наружной поверхности резцами и окнами для отвода во внутреннюю полость фрезы ледяной стружки и шнек, смонтированный в опорах внутри фрезы, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности резки льда и получения узких прорезей при большой толщине льда шнек снабжен резцом, укрепленным на его нижней опоре, и накопителем с лопаткой для равномерного разбрасывания ледяной стружки, установленным в верхней части, а фреза снабжена дополнительными окнами для отвода ледяной стружки, расположенными напротив накопителя. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что с целью снятия с фрезы нагрузок в процессе резания она снабжена опорным щитком полукруглого сечения, шарнир- но связанным с ее нижней частью. Класс 17 Ь, 6/07 № 205836 МПК F 25 с A046530/28-13 от 31 декабря 1965 г.) 3. Я. В и л л е м с о н и Э. К. К е й с. Способ удаления порции мороженого из гнезд-форм хладогенера- тора. Способ удаления порций мороженого из гнезд-форм хладогенератора путем нагрева гнезд-форм теплоносителем с последующим извлечением порций за предварительно вмороженные в них металлические держатели и снятием порций с последних, отличающийся тем, что с целью улучшения товарного вида мороженого за счет уменьшения механического повреждения его и исключения потерь мороженого снятие порций осуществляют путем разогрева металлических держателей при кратковременном пропускании через них электрического тока и обеспечении таким путем свободного падения порций в результате оплавления прилегающего к держателям слоя мороженого. Классы 17 с, 3/03; 53 с, 3/01 № 205837 МПК F 25 d; A 23 1 (910624/28-13 от 6 июля 1964 г.) Л. И. Шаповалов. Устройство для замораживания продуктов в блоках. Устройство для замораживания продуктов в блоках, выполненное в виде заключенных в кожухах, последовательно чередующихся и разделенных вертикальными плитами камер для продукта и хладагента с подводящим и отводящим коллекторами, отличающееся тем, что с целью повышения надежности работы при использовании хладагента под избыточным давлением, к плитам со стороны камер для хладагента прикреплены полусферические вертикальные короба для циркуляции хладагента, причем короба каждой плиты объединены в секции, подключенные к подводящему и отводящему коллекторам. Класс 17 с, 3/03 № 205838 МПК F 25 d A054630/28-13 от 8 февраля 1966 г.) А. Д. Малярчиков. Холодильный шкаф. 1. Холодильный шкаф, включающий корпус с крышкой и этажерку для продуктов, отличающийся тем, что с целью удобства пользования шкафом и снижения притока теплого воздуха к продуктам крышка смонтирована с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, а этажерка для продуктов прикреплена непосредственно к крышке. 2. Холодильный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что привод крышки осуществлен от гидроцилиндров посредством шарнирных четырехзвенников. 48
Класс 17 с, 3/10 № 205839 МПК F 25 d A015003/28-13 от 25 июня 1965 г.) Авторы изобретения Б. В. 3 у б а р е в, А. Т. Дедовских Заявитель Центральное конструкторское бюро научно-исследовательского и конструкторского института механизации рыбной промышленности Устройство для замораживания пищевых продуктов 1. Устройство для замораживания пищевых продуктов, например, рыбы, в блск-формах, состоящее из воздушной холодильной камеры с окнами для загрузки и выгрузки блок-форм, внутри которой на станине смонтированы замкнутые цепные конвейеры, несущие направляющие для размещения блок-форм, и отделения для охлаждения воздуха с батареями непосредственного испарения хладагента и вентилятором, отличающееся тем, что с целью упрощения конструкции и повышения его надежности в работе цепные конвейеры выполнены вертикальными, расположены попарно с торцовых сторон камеры и каждые вторые звенья их рабочих цепей навешены на пальцы, шарнирно укрепленные на станине, при этом на последней смонтированы с возможностью возвратно-поступательного перемещения штанги с шарнирно закрепленными на них пальцами для захвата и перемещения свободных звеньев рабочей ветви конвейера. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью механизации процесса загрузки и выгрузки блок-форм оно снабжено расположенными в нижней и верхней частях холодильной камеры приспособлениями, выполненными в виде кареток с шарнирно укрепленными упорами. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью подлрессовки продукта во время замораживания направляющие снабжены пластинчатыми пружинами. Класс 17 с, 4/01 № 205840 МПК F 25 d A077190/28-13 от 16 мая 1966 г.) Авторы изобретения А. П. Ш е ф ф е р и Б. А. П е н- к и н Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт мясной промышленности Загрузочное устройство к аппаратам для замораживания продуктов Загрузочное устройство к аппаратам для замораживания продуктов в пакетах, например к аппарату по авт. св. № 103052, выполненное в виде подвесной емкости со штырями для ее фиксации относительно аппаратов и отверстиями, а также патрубками в днище, отличающееся тем, что с целью автоматического расправления и удерживания пакетов при их загрузке продуктами каждый патрубок с двух противолежащих сторон имеет направляющие с упорами, подвешенные на осях с возможностью выполнения одновременного противоположно направленного поворотного движения под действием собственного веса и при взаимодействии упоров с корпусом аппарата. Класс 17 с, 4/05 № 205841 МПК F 25 d A015378/28-13 от 28 июня 1965 г.) Б. Н. М а у л и н. Приспособление для соединения деталей бытового холодильника Приспособление для соединения деталей бытового холодильника, например корпуса с холодильной камерой, включающее облицовочную накладку, расположенную по периметру стыкуемых частей, отличающееся тем, что с целью герметизации места стыка соединяемых деталей оно снабжено расположенными под накладкой упругими элементами фигурной формы, надетыми на края соединяемых деталей холодильника, и укрепленной между ними рамкой клиновидного сечения, жестко связанной с облицовочной накладкой.
ХРОНИКА Вторая научно-техническая конференция по компрессорному машиностроению С 8 по 10 октября в Ленинграде проходила вторая научно-техническая конференция по компрессорному машиностроению, организованная Министерствами высшего и среднего специального образования СССР, химического и нефтяного машиностроения СССР, Ленинградским политехническим институтом им. М. И. Калинина и Ленинградским научно-исследовательским и конструкторским институтом химического машиностроения. В конференции приняли участие более 500 специалистов по компрессоростроению, представителей промышленности, отраслевых научно-исследовательских институтов, конструкторских организаций, работников высших учебных заведений, а также зарубежные специалисты из Польши, Болгарии и ГДР. Открыл пленарное заседание конференции заместитель министра химического и нефтяного машиностроения СССР И. С. Прибыльский, который в своем выступлении подчеркнул роль и значение проводимой конференции. С докладом «О состоянии и перспективах развития компрессоростроения в СССР» выступил начальник главного управления компрессорного и холодильного машиностроения Минхиммаша П. Г. Деев. На конференции работали секции: поршневых компрессорных машин, центробежных и осевых компрессоров, роторных компрессоров, автоматизации и регулирования компрессоров. Всего на заседаниях секций было заслушано и обсуждено более 140 докладов и сообщений. На секции поршневых компрессорных машин был сделан доклад докт. техн. наук М. И. Френкелем (Лен- НИИхиммаш) по тенденциям развития поршневого компрессоростроения. Кроме того, ряд докладов был посвящен конструированию компрессоров и исследованию отдельных его элементов. Большой интерес вызвали доклады И. И. Новикова (ЛенНИИхиммаш) «Исследования и разработки поршневых компрессоров без смазки», Э. М. Бежанишвили (ВНИИхолодмаш) «О надежности поршневых компрессоров общего назначения и холодильных установок», А. В. Быкова (ВНИИхолодмаш) «Исследование холодильных одноступенчатых поршневых компрессоров на холодильных агентах—фреоне-22, фреоне-143 и фреоне- 502 для получения низких температур». На секции центробежных и осевых компрессоров рассматривались вопросы исследования и расчета машин этого типа. Следует отметить доклад докт. техн. наук К. П. Селезнева (ЛПИ им. М. И. Калинина) «Пер- < спективные направления совершенствования ступеней центробежных компрессоров», представляющий значительный теоретический интерес. По холодильному машиностроению на секции были сделаны доклады А. Б. Ба- ренбойма (ОТИПХП) «Некоторые исследования быстроходных холодильных турбокомпрессоров» и сообщение Е. 3. Бухтер (ВНИИхолодмаш) «Методика унификации конструкции центробежных холодильных компрессоров». Особый интерес вызвало сообщение Ю. В. Дмитриева (ВНИИхолодмаш) «Акустические характеристики холодильных центробежных компрессоров». Секция приняла решение провести в ЛПИ им. М. И. Калинина и в МВТУ им. Баумана специальные семинары, посвященные этому вопросу. На секции роторных компрессоров большое внимание было уделено вопросам исследования, конструирования и разработки параметрических рядов винтовых компрессоров. С сообщением об испытании винтовых компрессоров с впрыском масла, работающих на различных холодильных агентах, выступил В. И. Пекарев (ЛТИХП). В. С. Шумов (ВНИИхолодмаш) сделал доклад «Результаты испытания пластинчатых ротационных аммиачных компрессоров и внедрение их в двухступенчатые агрегаты вместо поршневых машин». Секция автоматики и регулирования компрессоров, к сожалению, была представлена небольшим числом докладов, которые не позволили широко осветить эту весьма интересную и важную тему. Конференция приняла решение, в котором намечены основные направления научно-исследовательских работ, даны рекомендации по их развитию и координации между различными министерствами и ведомствами. В решении обращено внимание на необходимость расширения подготовки кадров для области компрессоростроения. Для реализации решений конференции, издания ее трудов и подготовки третьей конференции по компрессорному машиностроению, которую намечено провести через два—три года, создан оргкомитет под председательством академика Н. А. Доллежаля. Прошедшая конференция представила большой интерес не только для специалистов по компрессоростроению, но и для холодильщиков. Ф
s^z^ Холодильная техника чтрыБпром^вД на Международной выставке «Инрыбпром-68» РЕФРИЖЕРАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ НА СУДАХ Среди экспонатов международной выставки «Инрыбпром-68» было 14 рефрижераторных судов разных типов, стоявших на рейде в Финском заливе, из них шесть судов иностранных фирм (Англия, ГДР, ПНР, ФРГ) и восемь отечественных. На траулере «Цубрингер» (ГДР) работает одноступенчатая холодильная установка на фреоне-12, предназначенная для выработки льда (рис. 1) и поддержания температуры 0°С в трюме емкостью 325 ж3 с воздушным охлаждением (рис. 2). В установку входят четыре компрессора. • Траулер-рыбозавод «Нарвская Застава» (ПНР) оборудован аммиачной холодильной установкой, подобной смонтированной на отечественных траулерах типа БМРТ. Установка состоит из трех двухступенчатых компрессоров. Принципиально отличен лишь привод компрессоров от двигателей постоянного тока, допускающих трехступенчатое регулирование производительности изменением числа оборотов. Представляет интерес аммиачная установка рыболовного рефрижераторного судна «Атлантик» (ГДР) водоизмещением 3200 т. Суда типа «Атлантик», построенные в 1966 г., являются усовершенствованным вариантом серии судов типа «Тропик» и предназначены преимущественно для промысла в тропических водах. Использование судов типа «Атлантик» позволяет повысить годовой улов по сравнению с судами типа «Тропик» примерно на 27%. До 1970 г. предполагается построить более 100 судов этого типа. Все процессы обработки рыбы (от приемной цистерны до морозильной установки) управляются с центрального поста. Посты управления главными двигателями и холодильными агрегатами находятся в звукоизолируемых помещениях с кондиционированием воздуха. Рефрижераторная установка обеспечивает замораживание 45 т рыбы в сутки (^о = —40°С), хранение замороженной рыбы при —25°С в трюмах емкостью около 1000 м? 1 Продолжение. Начало см. журнал «Холодильная техника», № 12, 1968. Фото П. Б. Казавского с воздушным охлаждением и работу системы кондиционирования воздуха. Аммиачная холодильная установка (рис. 3, 4), обслуживающая морозилки и трюмы, состоит из четырех двухступенчатых компрессоров. Она работает по схеме с полным промежуточным охлаждением и непосредственным кипением аммиака в воздухоохладителях морозилок и трюмов. Жидкий аммиак подается в воздухоохладители морозилок горизонтальным герметичным насосом. Три из шести иностранных судов оборудованы холодильными установками на фресне-22. Применение таких установок свидетельствует о наметившейся в последние годы тенденции к использованию безопасного холодильного агента для рефрижераторных установок. Английский рыболовный траулер «Кассио» постройки 1966 г. оборудован централизованной двухступенчатой холодильной установкой на фреоне-22 с рассольным Рис. 1. Принципиальная схема фреоновой холодильной установки для производства льда на траулере «Цубрингер»: / — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — льдогенератор; 4 — маслоотделитель. 51
Рис. 2. Принципиальная схема фреоновой холодильной установки для охлаждения трюма на траулере «Цубрингер»: 1 — компрессор; 2 — конденсатор; 3— воздухоохладитель; 4 —¦ маслоотделитель. охлаждением трюмов и морозильных аппаратов, состоящей из трех шестнадцатицилиндровых компрессоров фирмы «Йорк-Шиплей». Холодильная установка предназначена для замораживания 37 т рыбы в сутки в ID вертикально-плиточных морозильных аппаратах фирмы «Джекстон-Фростер» и поддержания температуры —29°С в трюмах для мороженой рыбы емкостью 500 г.. Вторичный теплоноситель — трихлорэтилен, охлаждаемый до —37°С. Холодильная установка работает по схеме двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением путем автоматической подачи жидкого фреона-22 на всасывание ступени высокого давления. Жидкий фреон переохлаждается в трехсекционном (по числу компрессоров) теплообменнике за счет кипения фреона, подаваемого через три терморегулирующих вентиля. Холодоноситель охлаждается в испарителе кожу- хотрубного типа. . Представляет интерес система автоматического воз- ^ врата масла с помощью специального аппарата с электроподогревателем, в который подается маслофреоновая; смесь из испарителя и маслоотделителя. Отделившееся за счет выпаривания в аппарате масло перепускается автоматически в картеры компрессоров, а пары фреона отсасываются во всасывающую линию. Аппарат включается в работу автоматически с помощью термореле, управляющего соответствующими соленоидными вентилями на линии подачи маслофреоновой смеси и перепуска масла. Рис. 3. Принципиальная схема комбинированной аммиачной установки рыболовного морозильного судна типа «Атлантик»: /—в — компрессоры; 7,8 — промежуточные сосуды; 9 — ресивер; 10 — конденсаторы; 11 — воздухоохладители конвейерных морозильных аппаратов; 12—14 — рассольные испарители; 15 — воздухоохладители трюмов; 16 — ресиверы для питания аммиачных насосов; 17—20 — отделители жидкости; 21 — аммиачные насосы; 22 — маслоотделители; 23 — дренажный ресивер; 24 — маслосборник; 25 — трубопроводы для спуска масла из ресиверов.
Рис. 4. Компрессорное отделение судна типа «Атлантик». Немецкий (ФРГ) рыболовно-перерабатывающий траулер «Фрайбург» новейшего типа предназначен для лова рыбы в тропических водах и ее переработки. В трюмах общей емкостью около 1000 м3 обеспечивается хранение замороженной рыбы при —28°С. Судно юснащено двухступенчатой централизованной холодильной установкой на фреоне-22. В установку входит четыре двухступенчатых шестицилиндровых компрессора, изготовленных фирмой «Бро- ун Бовери» по лицензии фирмы «Грассо». Общая холо- допроизводительность компрессоров 228000 ккал/ч при температуре кипения —40°С. Холодильная установка работает по схеме двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением путем автоматической подачи фреона-22 на всасывание ступени высокого давления и с регенеративным теплообменником. Холодоноситель (трихлорэтилен) охлаждается в испарителе кожухозмеевикового типа. В установке применены приборы автоматики фирмы «Данфосс». Рыба .замораживается в восьми шестнадцатиэлемент- кых вертикально-плиточных морозильных аппаратах фирмы «Джекстон-Фростер», охлаждаемых трихлорэти- леном. Морозильный траулер «Свиноу» (ГДР) водоизмещением около 1000 т предназначен для лова сельди и ее замораживания в трех вертикально-плиточных морозильных аппаратах типа РУ7Д общей производительностью 21 т/сутки. Замороженные рыбные продукты, упакованные в полиэтиленовые пакеты, хранятся в трюме яростью 540 м3 с воздушным охлаждением (—28°С). Трюмы обслуживает двухступенчатый компрессор. С помощью одноступенчатого компрессора охлаждается рассол, используемый для технологических целей. Промежуточное охлаждение паров фреона-22 между ступенями происходит в промежуточном сосуде, переохлаждение жидкости — в специальном теплообменнике. Для всех установок на фреоне-22 характерно: централизованное обслуживание потребителей холода, применение только двухступенчатых машин для получения температуры кипения —40°С, преимущественное использование промежуточного теплоносителя, подача холодильного агента для промежуточного охлаждения. Советский Союз представил восемь судов рыболовного и рефрижераторного флота. Плавучий рыбоконсервный завод «Иероним Уборе-- вич» (водоизмещением 15300 т) предназначен для приема улова от добывающих судов и его переработки. Аммиачная холодильная установка завода состоит из трех двухступенчатых компрессоров ДАУ-80, обслуживающих морозильные аппараты производительностью 20 т рыбы в сутки и трюмы емкостью около 4000 м3 для хранения мороженой рыбы при —18°С, и пяти одноступенчатых компрессоров АУ-200 и АВ-100, обслуживающих льдогенераторы чешуйчат©го льда и испарители для охлаждения рассола. Рефрижераторное судно «Художник Герасимов» (типа «Сибирь») водоизмещением около 10000 г предназначено для транспортировки малосоленой и мороженой рыбы, принимаемой с обрабатывающих судов в море и с береговых холодильников. Судно оборудовано аммиачной двухступенчатой холодильной установкой общей холодопроизводительностью 420000 ккал/ч. Температура в трюмах регулируется автоматически в пределах от —23 до +10°С. Малый рыболовный рефрижераторный траулер типа «Карелия» предназначен для лова рыбы, обработки и доставки ее в порт. Автоматическая холодильная установка на фреоне-12, с непосредственным кипением агента в ребристых воздухоохладителях трюма и льдогенераторе имеет холодолроизводительность 37000 ст. ккал/ч. Установка обеспечивает поддержание в трюмах температуры —2-f- -^—4°С И выработку 130 кг/ч чешуйчатого льда в льдогенераторах. В холодильную установку входят компрессор-конденсаторные агрегаты МАКБ 25 и МАКБ 12 с бессальни- ковыми компрессорами ФУУБС25 и ФУБС 12. Внимание посетителей привлекло электрифицированное табло, показывающее схему автоматической работы автономной холодильной установки на фреоне-12 для строящегося в настоящее время тунцеловного судна. Автономная холодильная установка с непосредственным кипением фреона в змеевиках рассольного танка обеспечивает последовательно охлаждение, замораживание и хранение тунца в танке при —15-^—18°С. В каждую автономную холодильную установку холодопроизводительностью 24000 ст. ккал/ч входит одноступенчатый компрессор-конденсаторный агрегат МАКБ 12x2 с двумя бессальниковыми компрессорами типа ФУБС 12. На судне установлено восемь автономных машин по числу охлаждаемых танков. ХОЛОДИЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ Зарубежное холодильное компрессоростроение было представлено на выставке десятью крупнейшими иностранными фирмами. Фирма «Ш тал ь» (Швеция) выпускает пять типов одноступенчатых компрессоров (с 2, 3, 4, 6 и 8 цилиндрами), имеющих диапазон холодопроизводитель- ности от 76000 до 304000 ккал/ч при работе на стандартном режиме на фреоне-22 или аммиаке при числе оборотов 1440 в минуту, и два типа двухступенчатых однокорпусных компрессоров с четырьмя и восемью цилиндрами. Все компрессоры серии U максимально унифицированы. На выставке демонстрировался компрессор U 83 (рис. 5) — непрямоточный, одноступенчатый, блок-кар- териый, сальниковый, восьмицилиндровый с регулированием производительности и водяным охлаждением. Его можно использовать в системах, работающих на аммиаке и на фреонах-12, 22 и 502. По прочности корпуса и механизма движения он отвечает требованиям Ллойда. 53
Рис. 5. Компрессор U83 фирмы «Шталь». 22 21 20 19 18 17 W 15 11 11 10 Рис. б. Конструкция нагнетательного и всасывающего клапанов компрессора серии U фирмы «Шталь»: / — стопорная гайка; 2 — центральный винт; 3,7 — распорные кольца; 4 — направляющая пружины; 5, 8 — тарельчатые пружины; 6 — фонарь нагнетательного клапана; 9, 13 — стопорные кольца; 10 — штанга; 11 — палец; 12 — ролик; 14 — шайба; /5 _ О-образные кольца, 16 — ограничитель всасывающего клапана; 17 — пластина всасывающего клапана; 18 — кольцевая пластина нагнетательного клапана; 19 — пружина; 20 — седло нагнетательного клапана; 21 — розетка нагнетательного клапана; 22 — седло всасывающего клапана. 54 Водяное охлаждение предусматривается в аммиачном варианте. В этом случае в компрессор встраивают специальные крышки с водяными рубашками. Полость нагнетания большого объема. Поршень компрессора выполнен из алюминиевого сплава, имеет два уплотнительных чугунных хромированных кольца (в верхней части поршня) и одно маслосъемное (на юбке). Поршневой палец полый, плавающий. Шатун двутаврового сечения кованый стальной. В верхней головке шатуна запрессована бронзовая втулка с шестью винтовыми масляными канавками. Масло в верхнюю головку шатуна подается по сверлению в шатуне. Нижняя головка шатуна имеет тонкостенные вкладыши с заливкой белым металлом. Коленчатый вал стальной, двухколенный, с приставными противовесами, вращается в двух подшипниках скольжения с тонкостенными вкладышами. Упорные { подшипники в виде съемных колец крепятся штифтами к корпусу коренного подшипника. Рабочая поверхность упорных подшипников залита тонким слоем белого металла. Коленчатый вал подвергается статической и динамической балансировке. Сальник компрессора состоит из пары трения сталь— графит. Стальное кольцо неподвижное. Уплотнение повалу осуществляется с помощью фторопластового кольца клинообразного сечения. Камера сальника от картера по валу разделена резиновой манжетой. Конструкция нагнетательного и всасывающего клапанов представлена на рис. 6. В сборную конструкцию нагнетательного клапана входит устройство с тарельчатыми пружинами, с помощью которого для предотвращения гидравлических ударов возможен перепуск жидкости из цилиндра в полость нагнетания. Кроме того, более жесткая буферная тарельчатая пружина установлена между фонарем нагнетательного клапана и крышкой компрессора. При сжатии этой пружины открывается проход из цилиндра на сторону всасывания. Всасывающий клапан наборный. Компрессор имеет незатопленный реверсивный масляный насос с внутренним зацеплением. В конструкции компрессора особое внимание уделяется фильтрации масла. Помимо обычного фильтра, установленного на всасывающей стороне насоса, на нагнетательной стороне смонтирован фильтр тонкой очистки со специальной войлочной тканью с хорошо развитой фильтрующей поверхностью. В случае засорения фильтра тонкой очистки предохранительный клапан направляет масло помимо фильтра в нагнетательную линию. С компрессором поставляется водяной маслоохладитель типа труба в трубе (по внутренней трубе проходит масло) и электромаслонагреватель, представляющий собой оребренную трубу со вставленной в нее спи-^ ралью. Электросхема предусматривает включение маслона- гревателя только тогда, когда компрессор остановлен. Масло подогревают до температуры не более 50°С. В схеме предусмотрен сброс избыточного давления масла. В компрессоре предусмотрено устройство, препятствующее уносу масла из картера в систему при пуске. Фирма «Шталь» использует в компрессорах масло вязкостью 40 ест при 50°С Основной элемент системы регулирования — всасывающий клапан. Кольца с зажатыми между ними пластинами, поворачиваясь в седле, открывают его отвер-
стия и тем самым выключают цилиндр из работы; язычки пластин в этом случае располагаются между отверстиями в седле. Устройство, поворачивающее клапан, приводится в движение гидравлическими поршнями, на которые воздействуют давление масла (включение) и пружина (отключение). При пуске компрессора ряд цилиндров выключен. После пуска компрессора масло перед подачей на гидравлические поршни проходит через дюзу и поэтому период между включениями цилиндров доведен до 1—2 мин. Давление всасывания поддерживается постоянным с помощью мембранного регулирующего вентиля. Точность поддержания температуры всасывания (по давлению) в пределах ГС. В схему входит ручной вентиль, перекрывающий це- g ликом сброс масла и обеспечивающий работу без регу- * лирования производительности. Компрессор снабжен двумя манометрами, контролирующими давление нагнетания, давление картера и давление в масляной системе, реле контроля смазки, останавливающее компрессор при давлении ниже 2 кгс/см2, и реле давления, останавливающее компрессор при повышении или понижении давления выше или ниже допустимого на нагнетательной или всасывающей сторонах компрессора. Нагнетательный и всасывающий запорный вентили компрессора выносные. Фирма «Шталь» выпускает также компрессоры серии Р, 2-, 4- и 6-цилиндровые с диапазоном холодопро- изводительностей от 1000 до 24000 ккал/ч при работе на стандартном режиме и на фреоне-12. Компрессоры данной серии выпускаются в сальниковом и в бессальниковом исполнении и максимально унифицированы. Сальниковые компрессоры имеют одноступенчатую и двухступенчатую модификации. Кроме поршневого компрессора, фирма «Шталь» демонстрировала холодильный винтовой компрессор марки S65 (рис. Ту а). .Наряду с представленным компрессором S65 фирма изготовляет еще три модели винтовых компрессоров с диапазоном холодопроизводительности от 400000 до 1400000 ккал/ч при температуре кипения —10°С. Компрессоры могут работать на фреонах-12, 22 и на аммиаке. Диапазон температур кипения при одноступенчатом сжатии от +10 до —40°С. Все модели могут быть использованы в качестве бустера при двухступенчатом сжатии. В этом случае диапазон температур кипения находится в пределах —30-:—50°С. Продольный разрез винтового компрессора представлен на рис. 7, б. Отличительной особенностью винтового компрессора фирмы «Шталь» является регулирование производительности от 100 до 10% (автоматическое или ручное) с помощью золотникового клапана •* с гидравлическим исполнительным механизмом. При снижении производительности механизм регулирования позволяет пропорционально уменьшать потребляемую мощность, оставляя к.п.д. прежним. С помощью механизма регулирования можно запускать компрессор при минимальной нагрузке. Другой отличительной особенностью конструкции компрессора S65 является впрыск масла во всасывающую полость, позволяющий сократить перетечку газа со стороны нагнетания к стороне всасывания, уменьшить разогрев компрессора (сжатый газ охлаждается впрыскиваемым маслом) и снизить уровень шума. Компрессор оборудован высокопроизводительным маслоотделителем. Рис. 7. Винтовой компрессор фирмы «Шталь»: а — общий вид; б — продольный разрез; / — всасывающий патрубок; 2 — ведомый ротор; 3 — ведущий ротор; 4, 9 — радиальные подшипники; 5 — упорный подшипник; 6 — уравновешивающий поршень; 7 —- поршень с золотниковым клапаном; 8 — цилиндр регулирования производительности; 10 — сальник; 11 — отверстие для возврата газа; 12 — нагнетательный патрубок; 13 — разгрузочная пружина. Рис. 8. Компрессор SM016 фирмы «Сабро».
Фирма «С а б р о» (Дания) экспонировала новую серию компрессоров типа SMO. Серия состоит из 4-, б- и 8-цилиндровых компрессоров с диаметром цилиндра и ходом поршня 65 мм. Компрессоры предназначены для работы на фреонах-12, 22 и 502 при числе оборотов от 900 до 1750 в минуту с соответствующими рабочими объемами цилиндров от 46,5 до 186 мъ/ч. На выставке демонстрировался компрессор SM016 (рис. 8). Компрессор SM016 непрямоточный, одноступенчатый, блок-картерный, сальниковый, 6-цилиндровый с регулированием производительности и воздушным охлаждением. Ступени регулирования производительности 100, 67 и 33%. Холодопроизводительность компрессора при *0 = _ЮвС, /к-25°С, я=1800 об/мин на фреоне-22 составляет 74200 ккал/ч, на фреоне-12 — 46800 ккал/ч, на фреоне-502 — 79500 ккал/ч. Удельная эффективная холодопроизводительность компрессора при указанных условиях на фреоне-22 — 3800 ккал/(кет - ч), на фреоне-12 — 3920 ккал/(кет *ч) и фреоне-502 — 3700 ккал/(кет *ч). В компрессорах серии SMO производительность регулируется с помощью золотникового клапана «Саброматик» и специального механизма подъема всасывающего клапана, имеющегося на каждом цилиндре. Клапаны «Саброматик» усыновлены на боковой :крышке компрессора. Каналы изготовлены непосредственно в крышке и использованы в качестве трубопроводов, соединяющих систему «Саброматик» с каждым разгрузочным цилиндром механизма отжима всасывающего клапана. Применена оригинальная конструкция комбинированного масляного фильтра-заборника с магнитным фильтром. Масляный канал на всасывающей стороне насоса .относительно большого сечения. Чугунный термообработакный коленчатый вал износоустойчив и прочен. Он проходит статическую и динамическую балансировку. В компрессорах применены алюминиевые поршни, изготовленные методом литья в кокиль. Поршни обладают высокой устойчивостью к износу и коррозии. На каждом из поршней установлены уплотнительное и мас- лосъемное кольца. Применены алюминиевые кованые шатуны. В верхней и нижней головке шатуна нет вкладышей. Пластины нагнетательного и всасывающего клапанов кольцевого типа изготовлены из специальной шведской стали. Пружины клапанов выполнены из стали, предназначенной для изготовления часовых пружин. Газовый фильтр имеет большую фильтрующую поверхность. Фильтр расположен вокруг сальника компрессора и смонтирован на конической проволочной раме. Масляный насос реверсивный, незатопленный, роторный, с внутренним зацеплением, смонтирован в корпусе одного из подшипников скольжения коленчатого вала. Всасывающий и нагнетательный запорные вентили углового типа, с уплотнительными элементами из фторопласта. Сальник вала кольцевого типа с парой трения графит — сталь, с масляным затвором и уплотнением по валу резиновым О-образным кольцом. Фирма «Г р а с с о» (Голландия) выпускает компрессоры типа К85 в 2- и 4-цилиндровом исполнении, которые применяются только для одноступенчатого сжатия. Компрессоры работают на аммиаке, фреонах-22 и 502. Диаметр цилиндра 110, ход поршня 85 мм, ~Т" = = 0,772. 56 Рис. 9. Компрессор КА 20X85 фирмы «Грассо». Максимальное число оборотов 1450, минимальное — 600 в минуту. Максимально допустимое давление нагнетания 17,5 кгс/см2. Демонстрировавшийся на выставке компрессор КА 20x85 (рис. 9) одноступенчатый, 2-цилиндровый, сальниковый, непрямоточный с регулированием производительности и водяным охлаждением. Его вес 250 кг, количество масла, заправляемого в картер, 4 л. Холодопроизводительность при нормальном режиме, 1450 об/мин и работе на аммиаке 76600 ккал/ч, на фреоне-12 — 44000 ккал/ч, на фреоне-22 — 75300 ккал/ч. Удельная эффективная холодопроизводительность при вышеуказанных условиях соответственно составляет: на аммиаке 4000 ккал/(квт »ч)\ на фреоне-12 3000 ккал/ (кет • ч); на фреоне-22 3580 ккал/(кет - ч). Механизм регулирования производительности компрессора КА 20X85 приведен на рис. 10. Кроме того, фирма «Грассо» серийно изготовляет ряд компрессоров с 2, 3, 4, 6, 9 и 12 цилиндрами. Серия компрессоров К ПО имеет диаметр цилиндра S 160 мм, ход поршня ПО мм, отношение —=0,687. Максимальное число оборотов, при котором работает компрессор, 870, минимальное — 400 в минуту. Средняя скорость поршня при 870 об/мин составляет 3,18 м/сек. Градация перекрывает диапазон холодопроизводи- тельностей при работе на аммиаке при нормальном режиме от 128000 до 770000 ккал/ч. К отличительным особенностям конструкции компрессоров, изготовляемых фирмой «Грассо», относятся: — выполнение блок-картера из цельносварной газонепроницаемой стальной конструкции; — небольшой вес, высокая прочность и жесткость; ¦— использование выносных масляных и газовых фильтров, позволяющих очищать фильтрующие элементы без разгерметизации блок-картера. Фирма «Л и и д е» (ФРГ) демонстрировала бес- сальниковый компаунд-компрессор типа ATN 3600 (рис. 11). Компрессор ATN 3600 бессальниковый, одноступенчатый, блок-картерный, фреоновый, с воздушным охлаждением. Диаметр цилиндра 72, ход поршня 60 мм, S отношение -—=0,833. Максимальное число оборотов, при котором работает компрессор, 1450 в минуту, число цилиндров 2x6, часовой описанный объем 255 м3/ч.
Рис. 10. Механизм регулирования производительности компрессора фирмы «Грассо». Холодопроизводительность компрессора 122000 ккал/ч при нормальном режиме и числе оборотов 1450 в минуту. Вес компрессора 600 кг, количество масла, заряжаемого в картер, 13 кг. Компрессор предназначен для работы на фреоне-22, в диапазоне температур кипения от —40 до +10°С и температур конденсаций от 25 до 50°С. Максимальное рабочее давление, при котором работает компрессор, 20 ата. Максимальная разность давления, действующая на механизм движения, 17 ати. У компрессора производительность не регулируется. Фирма «М а й е к а в а» (Япония) экспонировала двухступенчатый аммиачный компрессор с водяным охлаждением и регулированием производительности типа Мусом 62В. Фирма «Холл» (Англия) представила два двухступенчатых компрессора с регулированием производительности, предназначенных для работы на аммиаке, фрео- нах-22 и 12. Фирма «Комплекс» (Венгрия) показала два компрессора типа 6E-180/155W и 3V130W (характеристики компрессоров приведены в журнале «Холодильная техника» № 8 за 1968 г.). Фирма «Луара» (Франция) экспонировала два компрессора типа ФА85МЦ и ФА160МЦ. Отечественное компрессоростроение было представлено аммиачными одноступенчатыми и двухступенчатыми компрессорами АУ200, ДАУ50, ДАУ80, ДАУУ100 и ротационным бустер-компрессором РАБЗООС. Эти компрессоры в основном предназначены для работы в составе судовых холодильных машин. Компрессоры РАБЗООС и ДАУУ100 демонстрировались на международной выставке впервые. Компрессор РАБЗООС используется на судах в качестве ступени низкого давления двухступенчатой холодильной установки. Он работает при температуре кипения от —35 до —55°С и промежуточной температуре Рис. 11. Компрессор ATN 3600 фирмы «Линде». не выше —5°С. Холодопроизводительность компрессора 210000—270000 ккал/ч при температуре кипения —40°С и промежуточной температуре —10СС. Компрессор ДАУУ100 прямоточный, 8-цилиндровый, сальниковый, блок-картерный со сменными цилиндровыми гильзами и водяным охлаждением. Работает при температуре кипения от —25 до —45°С и температуре конденсации до 40°С. Холодопроизводительность компрессора при температуре кипения —40°С и температуре конденсации 35°С — 100000 ккал/ч. Двухступенчатые агрегаты, состоящие из компрессоров РАБЗООС и АУ200, наряду с компрессором ДАУУ10О входят в состав холодильной установки автономной рыбопромысловой базы «Восток» с добывающими судами на борту, впервые созданной в практике мирового рыболовства. * * * Выставка показала, что тгпы и конструкции холодильного компрессоростроения непрестанно совершенствуются и обновляются. Наблюдается переход на единые, предельно унифицированные компрессоры, работающие на фреонах-12, 22, 502 и аммиаке, применение непрямоточных конструкций крупных и средних одноступенчатых и двухступенчатых компрессоров с регулированием производительности; расширение диапазона производительности за счет увеличения числа цилиндров и введения многоопорных коленчатых валов, высокое качество изготовления, а также использование высококачественных материалов. Выпускается широкая номенклатура холодильных компрессоров, которые могут поставляться в различных модификациях по требованию потребителя. Намечена тенденция к снижению веса и габаритных размеров за счет форсирования нагрузок и применения легких сплавов, к снижению шума и вибрации, дл» чего у большинства компрессоров валы отбалансированы динамически и работают в подшипниках скольжения. Тщательно отрабатывается система смазки и филь* трации, применяются вязкие масла с различными присадками. Особое внимание уделяется улучшению внешнего вида изделия и удобству обслуживания и эксплуатации. В. В. КАТЕРУХИН, Л. А. КУЗНЕЦОВА, Г. Д. НОВИКОВ, И. А. СМОЙЛОВСКАЯ, С. Г. ТИТОВА ВНИИхолодмаш ¦
новости ИНОСТРАННОЙ ТЕХНИКИ V ,/.' /. /U 9,- ? Использование подземных выработок для хранения продовольствия Естественные и искусственные полости в земной коре в виде карстовых пещер и горных выработок находят за рубежом все большее применение. Внимание промышленности и военных ведомств привлекает их защищенность от внешних воздействий, хорошая замас- кированность, постоянная температура, а также теплоизоляционные, прочностные свойства горных пород. В настоящее время во всем мире построено и строится около 300 подземных электростанций, много подземных заводов и фабрик, хранилищ, убежищ, баз, складов, гаражей, ангаров [1]. Только в США за последние годы сооружено более 500 подземных хранилищ нефти и сжиженных газов емкостью 14 млн. мъ. Их стоимость оказалась в 26 раз, а эксплуатационные расходы в 10 раз меньше, чем стальных наземных резервуаров [2]. Пустоты в горном массиве служат хранилищами скоропортящихся пищевых продуктов. Иногда оказывается выгодным не только использовать уже имеющиеся полости, но и проходить специальные подземные выработки. Первый крупный подземный холодильник был введен в эксплуатацию в 1944 г. в США (г. Атчисон, штат Канзас). В период 1950—1956 гг. сооружены еще три холодильника — один в г. Джонсоне и два вбллзи г. Канзас-Сити. Помимо имеющихся четырех подземных холодильников, в США строится еще ряд сооружений такого типа в г. Спрингфилде (штат Миссури) и в штате Нью-Р1орк [3]. В 1956 г. в Норвегии, вблизи Осло, завершено строительство большого подземного склада с холодильными камерами. В 1965 г. появилось сообщение об использовании карстовых пещер для хранения цитрусовых в Италии [4]. Имеются сведения о подземных фруктовых складах во Франции. Ряд мелких холодильников эксплуатируется на Аляске и в северных районах Канады. Подземные хранилища продовольствия — это система горных выработок, включающая камеры для хранения продуктов и коридоры (штреки, сбойки), обеспечивающие сообщение с поверхностью и проветривание. Наиболее удобна для размещения склада камерная система разработки месторождения, широко распростра- ».ненная при добыче соли и строительных материалов. Поэтому в США подземные холодильники устраивают в выработках отработанных и эксплуатируемых известняковых шахт со штольневой системой вскрытия. Выработки обычно расположены на одном горизонте, на расстоянии 20—50 м от поверхности земли. Температура пород на этой глубине составляет в центральных штатах 12—117°С. Ширина камер колеблется от 10 до 15 м, высота от 4,2 до 6,9 м. Вышележащие породы 'поддерживаются целиками полезного ископаемого в форме колонн диаметром 6—AС м. Для предотвращения обвалов и придания кровле большей монолитности применяют анкерную крепь и торкрет-бетон. Подошву вы- 621.565 B4) (работок покрывают слоем бетона или асфальта толщиной 10—12 см. Для увеличения ассортимента подлежащих хранению грузов в камерах часто применяют перегородки. Объем охлаждаемого подземного пространства колеблется от 20000 до 300000 мъ. Как правило, предусматривается возможность его увеличения. Небольшое хранилище во Франции емкостью 90С т со строительным объемом 8500 мъ по конструкции не отличается от описанных сооружений [5]. То же относится и к небольшим складам апельсинов в карстовых пещерах, объемом около 1000 ж3, в Италии. На принципиально иной основе построен крупный подземный склад в Норвегии вблизи Осло [6, 7]. Геологические изыскания и технико-экономические расчеты выявили ^ целесообразность сооружения склада в имеющемся гранитном массиве. Этот массив круто обрывается к фиорду Осло, вдоль которого проходят железнодорожная и автомобильная магистрали. Склад представляет собой шесть параллельных выработок, соединенных двумя штольнями (рис. 1), которые проходят под транспортными магистралями и выходят непосредственно к морскому порту. Протяженность штолен 160, ширина 8,4, высота 9,6 м. Длина каждой из шести камер 193, ширина 13,8, высота 9,1 м. Объем извлеченной при проходке породы 172 тыс. мъ. Породу сбрасывали в фиорд и использовали для увеличения территории порта. Массив над камерами, толщина которого изменяется от 24 до 76 м, поддерживается межкамерными целиками шириной Э м. . Все камеры двухэтажные. Междуэтажные перекрытия поддерживаются бетонными колоннами диаметром 59,7 см (капители 130 см). В камерах по 56 колонн, расстояние между ними в ряду 5 ж, а между соседними рядами около 7 м (см. рис. 1). Стены камер укреплены железобетонными ребристыми панелями размером 3,3x2,16 м, а кровля — железобетонными полуарками. В одной из камер оборудован склад, рассчитанный на хранение при температуре —25°С. От остальной ча- ПоН Рис. 1. Подземный склад в Норвегии. д 58
сти камеры он отгорожен минераловатной перегородкой толщиной 24 см. Протяженность выработки, занятой под «охлаждаемое хранилище, 33 м, полезная площадь 800 м2. Специальные выработки для хранения пищевых продуктов часто устраивают в районах Крайнего Севера. Наиболее крупные из них (емкость 500—700 т) — два холодильника, построенные оленеводческой компанией «Ломен» на Аляске [8, 9]. Горные выработки для хранения продуктов были пройдены в мерзлых дисперсных .породах — алевритах и ледяном пласте на глубине 8—12 м. Около 85% извлеченной породы приходилось на чистый лед. Холодильники состоят из длинного (около 45 м) тоннеля-штольни, по обе стороны которого размещены камеры шириной 5,4 и 7,8 мг длиной 110,8 и 20,4 м. Высота камер в обоих хранилищах 2,4 м. Между камерами для поддержания вышележащих пород оставлены целики шириной около 2 м. Наиболее перспективными для строительства подземных хранилищ считаются районы на севере США и Канады, где мощность мерзлых четвертичных отложений (песков, суглинков, супесей, алевритов) превышает 15—20 м и проходка выработок может быть осуществлена без проведения буровзрывных работ. Холодильное оборудование подземных хранилищ обычно выбирают на основе ориентировочных расчетов, так как считается весьма сложным учет теплообмена с горным массивом. Первая попытка рассчитать тепловой баланс подземного холодильника предпринята проф. Лорентценом [7], которым была теоретически определена мощность холодильной установки в периоды предварительного охлаждения горных пород и эксплуатации холодильника. По мнению Лорентцена, точно рассчитать теоретически необходимую производительность холодильной установки для реальной камеры в настоящее время невозможно. Такие расчеты могут быть выполнены лишь для неограниченной пластины, бесконечно длинного цилиндра и сферы при условии, что на поверхности этих геометрических фигур поддерживается постоянная температура или постоянный отток тепла. В действительности, однако, производительность холодильной машины (отток тепла) постепенно уменьшается с понижением'температуры в камере. Изменяется во времени и температура ее поверхности. Следовательно, предпосылка о постоянном значении этих величин может привести к существенным ошибкам. Приемлемым допущением, по мнению Лорентцена, является замена реальной формы выработки цилиндром со сферическими торцовыми Рис. 2. Зависимость температуры поверхности стенки камеры от времени охлаждения: i — результаты непосредственных замеров; 2— полученная расчетом для сферы; 3— то же, для плоской стенки. стенками таким образом, чтобы поверхности реальной и эквивалентной фигур были одинаковыми. Для решения задачи предлагается графический метод, при этом расчет ведется отдельными ступенями. На рис. 2 приведена зависимость температуры поверхности стенки камеры от времени охлаждения. С момента пуска подземного склада вблизи г. Осло в охлаждаемой камере проводились регулярные наблюдения за производительностью холодильной установки и температурой горных пород, с тем чтобы составить более точный тепловой баланс. На рис. 3 приведены осредненные результаты наблюдений за 2,5 года эксплуатации охлаждаемого помещения. Кривые отражают среднемесячные значения расходов холода. Фактические колебания отдельных составляющих теплового баланса значительно больше приведенных на графике. Наглядное представление о темпах охлаждения горного массива и количестве аккумулированного в нем холода дает график на рис. 4. Наиболее сложно определить потери холода при открывании дверей за счет утечек воздуха. Вместе с расходом холода на понижение температуры и замораживание горного массива эта составляющая занимает большой удельный вес в тепловом балансе камеры. В камерах хранения подземных холодильников температура и влажность воздуха поддерживаются в соответствии с действующими нормами. Так, например, в подземных холодильниках США имеются камеры с естественной температурой горных пород A3—17°С) и с температурой воздуха 4,4, 3,3, 0, —1,1, —4,4, —19, —23,3 и —40°С (в морозилках). Во избежание интенсивных испарительных процессов, сопровождающихся образованием снеговой шубы на охлаждающих приборах и потерями продуктов от усушки, все поступающие грузы последовательно перемещаются в камеры со все более низкой температурой. Рис. 3. Тепловой баланс охлаждаемой камеры: / — тепловыделения двигателей вентилятора и насосов; 2 — замораживание продуктов; 3— потери холода через перегородку; 4 — холод, аккумулированный породами; 5 — приток тепла из соседних камер; 6 — изменение температуры воздуха в охлаждаемой камере. 59
2ZZZZZZZZZZZ2ZZZZZZZZZZZZZZZZEZZZZZZZZZZZZ^?ZZZZ7mi О 1 Z 3 h 5 Расстояние от стен ни намерь/ измерения температурь* грунта $2^Ш!&шгш^ Рис. 5. Охлаждаемая камера нор- вежского подземного склада: 1 — камера; 2 —> ' воздухоохлади те- ли; 3 — ложный потолок. Рис. 4. Изменение температуры горного массиза. В охлаждаемой камере подземного склада в Норвегии температура составляет —25°С, в оборудованной под фруктохранилище меловой шахте вблизи Парижа 2,2°С, в итальянских складах-пещерах — около 10°С. Все подземные хранилища отличает высокая (около 90%) относительная влажность воздуха, В хранилищах, построенных в мерзлых горных породах, температура колеблется в широких пределах. Однако при размещении в камерах только мороженых продуктов, интенсивном проветривании выработок в холодный период года и отсутствии утечек воздуха в летние месяцы в камерах удается поддерживать довольно низкую (—&-.—>14°С) температуру воздуха при температуре наружного воздуха от —48 до + 29°С. На всех подземных холодильниках применяется обычное холодильное оборудование. На холодильниках США зто компрессоры фирм «Фрик», «Йорк» и др. Компрессорная располагается, как правило, под землей. Исключение составляет лишь склад в г. Атчисоне, где здание компрессорной построено на поверхности в 45 м от устья штольни. Холодильным агентом в американских холодильниках служит аммиак, промежуточным теплоносителем -- рассол. Охлаждение камер воздушное с использованием воздухоохладителей. Мощность холодильных установок принимается от 500000 до 2400000 ккал/ч, чтобы в максимально короткие сроки ввести хранилище в эксплуатацию и обеспечить заданный температурный режим. Интересно решена система охлаждения на Норвежском подземном складе (рис. 5). Охлажденный в двух воздухоохладителях воздух циркулирует между крепью и горными породами. Для лучшего теплообмена с подошвой выработки в стенах устроены специальные отверстия. В качестве холодильного агента выбран фре- он-22 с непосредственным испарением в воздухоохладителях. Производительность холодильной устанозки 105000 ккал/ч при *0=—35°С. При сооружении подземных холодильников большое внимание уделяется грузовым операциям, особенно разгрузке железнодорожных вагонов, которые часто заходят непосредственно в штольню. При этом рельсовый путь заглубляется в породу настолько, что подошва горной выработки находится на одном уровне с полом вагона. Размеры платформы выбирают таким образом, чтобы обеспечить одновременную разгрузку нескольких десятков вагонов и размещение на платформе всех разгруженных продуктов. Размеры грузовой площадки перед холодильником позволяют размещать там большое количество авторефрижераторов для быстрой их загрузки морожеными продуктами (рис. 6). Все грузовые операции на подземном холодильнике выполняются с использованием поддонов и транспортных стеллажей. Для погрузки, разгрузки и штабелирования широко применяют вилочные погрузчики, которые могут поднимать груз на высоту до 7 м. Расстояние перемещения грузов внутри холодильника, как правило, невелико, иногда не превышает 45 м. Подземные хранилища обычно расположены у крупных железнодорожных и автомобильных магистралей. Удельные капитальные затраты на строительство подземных холодильников в США (на базе готовых выработок) составляют 65—100 долларов на 1 т емкости, что примерно на 40—50% дешевле обычного наземного охлаждаемого склада. Ремонт и эксплуатация подземных хранилищ также обходятся дешевле наземных. Так» затраты на поддержание требуемых температурных условий примерно в три раза меньше, чем в наземных холодильниках. Примеров специальной проходки выработок для размещения в них продовольственных складов немного. Приведем некоторые данные по Норвежскому складу и хранилищам в мерзлых породах на Аляске. Склад вблизи Осло обошелся в 16 млн. норвежских крон (около 2,22 млн. долларов). Это значит, что 1 м3 готовой выработки в местном граните, включая две штольни и холодильное оборудование, стоит 13 долларов (примерно 70 долларов на 1 т емкости). Хранилище в выработках, пройденных в мерзлых горных породах, стоило 145 долларов на 1 г условной емкости. Тот же показатель для наземного холодильника на Аляске составляет 430 долларов. Американские специалисты подсчитали, что в случае специальной проходки выработок для размещения в них хранилища его общая стоимость будет в 1,5 раза больше, чем наземного сооружения той же емкости [-1]. По данным шведских специалистов, в исключительно благоприятных инженерно-геологических условиях стоимость подземного склада на 15% выше наземного. Приз этом более дешевая эксплуатация подземных предприятий приводит к тому, что затраты окупаются уже через< несколько лет работы. Основными достоинствами подземных холодильников Лорентцен [7] считает следующие: — Естественная теплоизоляция в виде мощной тол- 60
Рис. 6. Грузовая площадка одного из подземных холодильников США. щи горных пород не нуждается в ремонте и не требует замены; она тем эффективнее, чем дольше эксплуатируется подземный склад. — Огромный запас холода, аккумулированный в горных породах, обеспечивает сохранение в течение длительного времени (около месяца) достаточно низкой температуры в камерах хранения, даже в случае полной остановки холодильных машин. — Сохранение в камерах постоянной температуры без необходимости частых пусков и остановок отдельных агрегатов, что существенно упрощает автоматизацию холодильной установки в целом. — Низкая температура горных пород может быть использована для охлаждения и замораживания продуктов в периоды их наибольшего поступления. Кроме перечисленного, к преимуществам подземных холодильников следует также отнести: — использование дополнительных природных ресурсов; — возможность применения естественного холода (в районах с суровым климатом) за счет интенсивного проветривания выработок зимой; — равномерную работу холодильных установок в течение года при общем сокращении потерь холода; — хорошую защищенность хранилищ от внешних механических и атмосферных воздействий. ЛИТЕРАТУРА 1. Мостков В. М. Строительство подземных сооружений большого сечения. Госгортехиздат, 1963. 2. Сидоренко А. В. Человек, техника, Земля. «Недра», 1967. 3. «Food Engineering», vol. 35, 1963, № 12. 4. Gorini F. «II Freddo», 1965, № 1. 5. «Industrial Refrigeration», vol. 130, 1956, № 4. 6. Zernichow С D.,Moiner H. «Civil Engineering», vol. 27, 1957, № 1. 7. Lorentzen G. Proceedings of the Xth International Congress of Refrigeration. Copenhagen, vol. Ill, 1959. А. Ф. ЗИЛЬБЕРБОРД При подготовке статей для журнала «Холодильная техника» необходимо руководствоваться следующими правилами. 1. Статьи печатаются на пишущей машинке на одной стороне листа через два интервала и направляются в редакцию в двух экземплярах. 2. Размер статей для основного раздела не должен превышать 10 стр., для разделов «Обмен опытом», «Консультация» — 7 стр. машинописного текста, число рисунков не должно быть более пяти. 3. Формулы вписываются в статью разборчиво, с указанием прописных и строчных букв и с обводкой красным карандашом букв греческого алфавита. 4. В списке литературы к статье приводятся: фамилия и инициалы автора, название книги, статьи, реферата, диссертации, а также издательство, год издания (или название журнала, год выпуска и номер), 5. Рисунки и фотографии к статье прилагаются в двух экземплярах. Чертежи и схемы выполняются четко карандашом или тушью согласно правилам черчения. Представляемые светокопии должны быть ясными. Допустимый наибольший размер чертежа 407x576 мм. Подрисуночные подписи печатаются на отдельной странице и прилагаются к статье. 6. Одновременно со статьей необходимо представлять реферат. В нем излагается существо статьи, приводятся данные о характере работы и основные ее результаты. Таблицы, графики, схемы, цифровые данные и т. д. допустимы лишь в том случае, если обобщают материал статьи и сокращают текст реферата. Формулы приводятся только тогда, когда они необходимы для понимания реферата, при этом изменение принятых в статье обозначений не допускается. Объем реферата не должен превышать 3/4 страницы машинописного текста, отпечатанного через два интервала. 7. Представляемая в .редакцию статья должна быть подписана автором. Статьи просьба направлять по адресу: Москва, И-434, ул. Костякова, 12. Редакция журнала «Холодильная техника». сведению авторов! 61
СПРАВОЧНЫЙ ОТАЕЛ Растворимость воды во фреонах 621.564 Экспериментальные данные по растворимости воды во многих фреонах представлены в виде диаграмм в современной справочной литературе [Ь—3]. Нами на основании обобщения экспериментальных данных построена простая номограмма (см. рисунок), позволяющая быстро и точно определить растворимость воды в жидких фреонах. Точки располагаются вдсль кривой определенной формы, что позволяет сделать вывод о возможности приближенного определения растворимости воды в жидких и парообразных фреонах по известным данным для од- нон температуры. Для этого через точки, соответствующие известным значениям температуры и растворимости на левой и правой осях, проводят прямую линию. Точка пересечения прямой линии с кривой дает узловую точку для данного фреона. Проводя через нее прямые линии от других значений температуры, можно найти растворимость при этих условиях. Пользование номограммой поясним на примере жидкого фреона-11 По табл. 1, в которой приведена нуме- Таблица 1 Холодильный агент Фреон-11 -12 -13 -21 -22 -30 1 -40 | -113 ! -114 Двуокись серы Растворимость воды (мг/кг) во фреонах | жидких 12 10 15 6 5 3 7 11 13 2 парообразных 1 1 8 14 1 9 — 1 4 — — "~~" ! рация точек к номограмме, находим, что для данного фреона узловой является точка 12. Через точку 12 и заданную температуру {чз. номограмме приведено построение для температур —30° и +10°С) проводим прямую линию до пересечения со шкалой растворимости. Точка пересечения указывает искомое значение. О точности определения растворимости воды в жидких фреонах можно судить по результатам, представленным в табл. 2. Таблица 2 Данные Номограммы Бадылькеса Темпера- тура, °С —50 —30 —10 +10 -50 —30 —10 +10 Растворимость воды, мг кг во фре- оне-11 5,65 17,90 50,00 5,60 18,00 48,50 во фре- оне-21 58,0 162,0 420,0 940,0 56,0 168,0 409,0 920,0 во фре- оне-22 205,0 426,0 830,0 200,0 ' 424,0 815,0 •• * ЛИТЕРАТУРА A. Энциклопедический справочник. Холодильная техника. Т. I. Госторгиздат, 1960. 2. Справочник по растворимости. 196A—1962. 3. Б а д ы л ь к е с И. С. Рабочие вещества и процессы холодильных машин. Госторгиздат, 1962. Изд. АН СССР, 62 А. К. ЧЕРНЫШЕВ — Кемеровский филиал ГИДПа
РЕФЕРАТЫ 621.565.83 Совершенствование технологии изготовления полупроводниковых термоэлектрических батарей, МАРТЫНОВСКИЙ В. С, СЕМЕНЮК В. А., ТОМАШЕ- ВИЧ М. Н., БИРИЧ В. Н. «Холодильная техника», 1969, № 1, стр. 5-8. Дана сравнительная оценка различных видов теп- лопереходов для полупроводниковых термобатарей и описаны новые теплопереходы — стеклоэмалевый и медно-закисный (с восстановлением закисной пленки на медной пластине). Приведены результаты испытаний батарей, изготовленных с применением новых теплопереходов. Описаны результаты испытаний полупроводниковых монокристаллических термоэлементов при коммутации их без пайки методом прижима с предварительной обработкой сопрягаемых поверхностей. Таблиц 1. Библиографий 7. Иллюстраций 3. 628.84 Теплотехническое сравнение систем кондиционирования воздуха с рециркуляцией и с регенерацией, ИЛЬИН В. П. «Холодильная техника», 1969, № 1, стр. 9—15. Рассматривается вопрос применения в системах кондиционирования воздуха регенеративных теплообменников, позволяющих утилизировать тепло и холод удаляемого воздуха. На основе предложенной методики теплотехнического сравнения систем с рециркуляцией и с регенерацией определены зоны их эффективного применения и показано, что использование регенеративного теплообменника в теплотехническом отношении часто оказывается выгоднее устройства рециркуляции. Таблиц 2. Библиографий 6. Иллюстраций 4. 536.24 Исследование пленочного течения жидкости в орошаемых регулярных насадках, ГОГОЛИН В. А. «Холодильная техника», 1969, № 1, стр. 15—19 В результате проведенных исследований уточнен оптимальный режим работы пленочной насадки и отмечено значительное влияние скорости воздуха на толщину пленки в регулярной насадке, что не учитывалось формулой Нуссельта для течения пленки в неподвижном воздухе. Библиографий 3. Иллюстраций 5. 536.24 Теплообмен при конденсации фреонов в горизонтальной трубке, ЧОПКО Н. Ф., «Холодильная техника», 1969, № 1, стр. 19—23. На основе теории теплового подобия получена критериальная зависимость для случая конденсации пара внутри горизонтальной трубы. После обработки опытных данных найдены формулы в безразмерном виде для фреонов-12, 22 и 142. Показана возможность обобщения опытных данных в области тепловых потоков, применяемых в холодильной технике, одной формулой. Приведены зависимости, основанные на использовании теории термодинамического подобия, что особенно важно при расчете процесса конденсации тех фреонов, по которым теплофизические свойства недостаточно изучены или отсутствуют данные о них. Таблиц 2. Библиографий 4. Иллюстраций 3. 621.564 Исследование поверхностного натяжения фреонов, ДОРОХОВ А. Р.? КИРИЯНЕНКО А. А., СОЛОВЬЕВ А. Н, «Холодильная техника», 1969 № 1, стр. 23— —25. Статья посвящена результатам работы по исследованию поверхностного натяжения фреонов-12 и 21 в атмосфере собственных насыщенных паров в широком интервале температур. Исследования проводили с помощью нового комбинированного метода. Кратко изложена теория метода, приведены схема и описание экспериментальной установки, а также методика проведения эксперимента. При помощи метода термодинамического подобия получена обобщенная зависимость поверхностного натяжения фреонов. Эта зависимость, может быть рекомендована для проведения технических расчетов поверхностного натяжения других фреонов. Библиографий 7. Иллюстраций 3. 621.564@84.21) Термодинамические диаграммы раствора бромистый^ литий—вода, УСЮКИН И. П., «Холодильная техника», 1969, Ж 1, стр. 25—29. В статье использованы новейшие экспериментальные данные по теплоемкости смеси бромистый литий— вода, теплоте смешения и упругости паров над раствором для построения ?, /-диаграммы, которая является необходимым пособием для расчета бромистолитиевых, абсорбционных холодильных установок. Таблиц 1. Библиографий 16. Иллюстраций 4. 664.8.037.1 Влияние температуры и влажности воздуха на вла- говыделения пищевых продуктов при охлаждении, ЖАДАН В. 3. «Холодильная техника», 1969, № 1, стр. 30—33. На основании известной аналогии между теплообменом и влагообменом и вытекающего из нее прибли- а женного постоянства ^отношения —- получено урав- Р нение D) тепловлажностной характеристики процесса охлаждения продукта. Установлено, что ? увеличением перепада температур между продуктом и охлаждающим воздухом усушка продукта значительно уменьшается, причем относительная влажность воздуха не играет существенной роли в отличие от условий охлаждения продукта при малом перепаде температур. Показано, что стимулирующее влияние на влаго- выделения малого перепада температур и низкой относительной влажности воздуха возрастает для продуктов, обладающих повышенной влагоудерживающей способностью. От скорости воздуха потери влаги продуктов за период охлаждения не зависят. Таблиц L Библиографий 18. ¦
CONTENTS Wide Scale Programme for Accelerated Development of Agriculture 1 100th Anniversary of V. I. Lenin Birthday L. A. Konoshenko. Lenin Jubilee Shift 3 V. S. Marfynovsky, V. A. Semenyuk, M. N. Tomashe- vich, V. N. Birich. Improvement of Technology of Manufacturing Semi-conductor Thermoelectric Batteries 5 V. P. Ilyin. Thermotechnical Comparison of Air Conditioning Systems with Recirculation and with Regeneration 9 V. A. Cogolin. Investigation of Film Flow of Liquid in Sprayed Regular Packings 15 N. F. Chopko. Heat Exchange at Condensation of Freons in Horizontal Tube 19 A. R. Dorokhov, A. A. Kiryanenko, A. N. Solovyev. Investigation of Surface Tension of Freons. ... 23 I. P. Usyukin. Thermodynamic Diagrams for Lithium Bromide — Water Solution 25 V. Z. Zhadan. Influence of Temperature and Humidity of Air on Moisture Separation from Foodstuffs at Cooling 30 Congratulations! G. A. Shemshedinov 33 V. G. Sakharov 33 Practice exchange R. F. Vakhrin. Apparatus for Checking Electronic Programme Device 34 E. A. Malygin. Bilateral Grinding of Elements for Thermoelectric Cooling Batteries 35 Safety Rules for Ammonia Refrigerating Plants. ... 37 Book review Books on Refrigerating Engineering to be Published in 1969 44 New Inventions 48 Miscellany Second Scientific Technical Conference on Compressor Machine-Building 50 lnrybprom-68 V. V. Kaferukhin, L. A. Kuznetsova, G. D. Novikov, I. A. SmoiSovskaya, S, G. Titova. Refrigerating Engineering at International Exhibition lnrybprom-68 51 Foreign technical news A, F. Zilberbord. Utilization of Underground Excavations for Storage of Foodstuffs 58 Reference data A. K. Chernishev. Solubility of Wafer in Freons. . . 62 Summaries 63 СОДЕРЖАНИЕ Боевая программа ускоренного развития сельского хозяйства К 100-летию со дня рождения В. И. Ленина Л. А. Коношенко. На ленинской юбилейной вахте В. С. Мартыновский, В. А. Семенюк, М. Н. Тома- шевич, В. Н. Бирич. Совершенствование технологии изготовления (полупроводниковых термоэлектрических батарей В. П. Ильин. Теплотехническое сравнение систем кондиционирования воздуха с рециркуляцией и с регенерацией В. А. Гоголин. Исследование пленочного течения жидкости в орошаемых регулярных насадках Н. Ф. Чопко. Теплообмен при конденсации фрео- нов в горизонтальной трубке A. Р. Дорохов, А. А. Кирияненко, А. Н. Соловьев. И сел е дов ан и е п ов е рхн о стн о го н ат яжен и я фреонов И. П. Усюкин. Термодинамические диаграммы раствора бромистый литий—вода .... B, 3. Жадан. Влияние температуры и влажности воздуха на влаговыделения пищевых продуктов при охлаждении Поздравляем юбиляров! Георгий Александрович Шемшединов . . Виктор Григорьевич Сахаров Обмен опытом Р. Ф. Вахрин. Прибор для проверки электронного программного устройства Е. А. Малыгин. Двусторонняя шлифовка элементов термоэлектрических охлаждающих батарей Правила техники безопасности на аммиачных холодильных установках Критика и библиография Книги ло холодильной технике, выходящие в свет в 1969 г Новые изобретения Хроника Вторая научно-техническая конференция то компрессорному машиностроению Инрыбпром-68 В. В. Катерухин, Л. А. Кузнецова, Г. Д. Новиков, И. А. Смойловская, С. Г. Титова. Холодильная техника на Международной выставке «Инрыбпром-68» Новости иностранной техники А. Ф. Зильберборд. Использование подземных выработок для хранения продовольствия . Справочный отдел А. К. Чернышев. Растворимость воды во фреон ах Рефераты 9 15 19 23 25 30 33 33 34 35 37 44 48 50 51 58 62, 63 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: Ш. Н. Кобулашвили (главный редактор), Д. Г. Рютов (зам. главного редактора), Л. Д. Акимова (зам. главного редактора), проф. И. С, Ба- дылькес, Б. С. Вейнберг, А. А. Гоголин, В. А. Дедух, М. Г. Дик, А. В. Кан, В. Я. Кокорев, М. С. Мартынов, проф. В. С. Мартыновский, М. Н. Мертешов, Р. В. Павлов, проф. Г. Б. Чижов, В. И. Шелапутин, А. П. Шеффер. л Адрес редакции: Москва, И-434, ул. Костякова, 12. Телефон 250-00-34, доб. 49. Технический редактор А. М. Сатарова Т—03219 Сдано в набор 4/XI 1968 г. Заказ 4676 Подп. в печ. 27/S 1969 г. Формат 84X108/16. Печ. л. 4=6,72. Уч.-изд. л. 9,17 Тираж 16775 Цена 50 коп. Типография изд-ва «Московская правда». Потаповский пер., 3.