Text
                    ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
ЖУРНАЛ
МИНИСТЕРСТВА
МЯСНОЙ И МОЛОЧНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ
ХОЛОДИЛЬНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
холодильная
7/1"9 техника
МОСКВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
ИЗДАЕТСЯ С 1923 ГОДА
СОДЕРЖАНИЕ
Развитие холодильного хозяйства за ,50 лет 2
Холодильное машиностроение от первых пятилеток до
наших дней 6
Техническое перевооружение холодильников за годы
пятилеток 8
Смирнов Н. В. Комплексная система управления
качеством1 продукции на Ростовском-на-Дону холодильнике № 1 10
Гомелаури В. И., Везиришвили О. Ш., Абрамова В. Г.,
Унгиадзе Н. М. Перспективы применения теплонасос-
ных установок на курортах Черноморского побережья 15
Алексеев В. П.. Дорошенко А. В., Кологривов М. М.,
Угольникова Н. П. Эффективность использования
вентиляторных градирен с подвижной насадкой 18
Китаев Б. Н. Кондиционирование воздуха в скоростных
поездах. 23
Беренштейн М. Г., Ирдеев А. Ф. Рефрижераторные вагоны
для перезозки живой рыбы 26
Алексеев А. В., Олейниченко В. Т, Выбор температуры
кипения хладагента при расчете воздухоохладителя 30
Васильев А. И., Осипов Ю. В., Тимофеев Г. Д. Измерение
производительности холодильных установок 31
Галимова Л. В., Вургафт А. В. Изменение температурного
напора но высоте вертикального пленочного генератора
абсорбционной холодильной машины 34
Повх И. Л., Ступин А. Б., Симоненко А, П. Влияние
поверхностно-активных веществ на снижение
гидродинамического сопротивления хладоносителей 36
Гладченко В. А., Петренко Г. П. Оптимизация схем
фиксации уровня намораживания льда в аккумуляционных
установках 40
Ржевская В. Б., Гуйго Э. И. Интенсификация работы
льдогенератора чешуйчатого льда 43
Кузьмин М. П., Апаев Г. С, Воско^ойников В. А.
Экспериментальное исследование теплооомена при
замораживании продуктов под избыточным давлением газа в
условиях свободной конвекции 45
Стандарты и качество
Оленев Ю. А.. Борисова О. С, Шпякина Н. Н.,
Соловьева Л. Н. Изменение к стандарту на мороженое 49
«ОЛИМПИАДА-80»
Волков В. С, Логвинский И. И. Кондиционирование
воздуха в крытом велотреке в Крылатском 50
ОБМЕН ОПЫТОМ
Кладий А. Г. Опыт термической обработки смеси
мороженого на холодильных предприятиях 54
В ПОМОЩЬ ПРАКТИКУ
Бондарев В. И., Янюк В. Я- Проектирование и
эксплуатация холодильных камер с регулируемой газовой средой 55
ИЗОБРЕТЕНИЯ 58
ХРОНИКА
Заседание секции Научного совета ГКНТ СССР в
Ленинграде 59
новости иностранной техники
Я вне ли Б. К. Эжекторные градирни 59
справочный отдел
Жадько А. Т., Володарский Е. П. Манометрические
датчики-реле температуры для бытовых холодильников 61
РЕФЕРАТЫ 62
CONTENTS
Development of Refrigerating Economy in 50 Years
Refrigerating Machine-Building from First 5-year Plans to
Doday
Technical Rcequipment of Cold Storage Warehouses During
Five Year Plans
Smirnov N. V. Complex System of Product Quality
Control at Rostov-on-Don Cold Store № 1
Gomelauri V. I., Vezirishvili O. Sh., Abramova V. G., Un-
giadze N. M. Perspectives of Utilizing Heat-Pump Plants
at Resorts of Black Sea Coast
Alekseyev V. P., Doroshenko A. V., Kologrlvov M. M.,
Ugolnikova N. P. Effectiveness of Utilizing Fan Cooling
Towers With Movable Packing
Kitayev B. N. Air Conditioning in High-Speed Trains
Berenstein M. G., Irdeyev A. F. Refrigerated Railcars
for Live Fish Transportation
Alekseyev A. V., Oleinichenko V. T. Selection of
Refrigerant Boiling Temperature When Calculating Air Cooler
Vasilyev A. I., Osipov U. V., Timofeyev G. D. Measuring
Capacity of Refrigerating Plants
Galimova L. V., Vurgaft A. V. Change of Temperature
Head Over Heigfht of Vertical Film Generator of
Absorption Refrigerating Machine
Pov kh I. L., Stupin А. В., Simonenko A. P. Influence
of Surface-Active Substances On Reduction of Hydro-
dynamic Resistance of Coolants
Gladchenko V. A., Petrenko G. P. Optimization of Circuits
of Fixing Ice Build-Up Level in Accumulating Plants
Rzhevskaya V. В., Guigo E. I. Intensification of Flake
Ice Maker Operation
Kuzmin M. P., Apayev G. S., Voskoboinikov V. A. Expe-
rimental Investigation of Heat Exchange at Freezing
Products Under Excessive Gas Pressure at Free
Convection
Standards and Quality
Olenev U. A., Borisova O. S., Shpyakina N. N.. Solo-
vyeva L. N. Change in Standard for Ice Cream
«OLYMPIAD-80»
Volkov V. S., Logvinsky I. I. Air Conditioning in Closed
Cycle Track in Krylatskoye
PRACTICE EXCHANGE
Klady A. G. Experience of Thermal Treatment of Ice Cream
Mix at Refrigeration Enterprises
ASSISTANCE TO PRACTICAL WORKER
Bon dare v V.
Controlled
I., Yanyuk V. Y. Projecting and Operating
Atmosphere Storage Rooms
INVENTIONS
MISCELLANY
Meeting of Section of Scientific Council of USSR State
Committee of Science and Technology in Leningrad
FOREIGN TECHNICAL NEWS
Yavnel В. К. Ejector Cooling Towers
REFERENCE DATA
Zhadko А. Т., Volodarsky E. P. Manometric Temperature
Transducers-Relays for Household Refrigerators
SUMMARIES
2
6
8
10
15
18
23
26
30
31
34
36
40
43
45
49
50
55
58
59
59
61
62
<g) Издательство «Пищевая промышленность», «Холодильная техника», 1979 г.
I


УДК 621.577.002.1D79) Перспективы применения теплонасосных установок на курортах Черноморского побережья Чл.-кор. АН ГССР, д-р техн. наук, проф. В. И. ГОМЕЛАУРИ, канд. техн. наук О. Ш. ВЕЗИРИШВИЛИ Грузинский политехнический институт им. В. И. Ленина В. Г. АБРАМОВА, Н. М. УНГИАДЗЕ Грузгипрогорстрой В условиях Черноморского побережья Кавказа — теплая короткая зима и жаркое лето; большое количество курортов союзного и международного значения, предъявляющих повышенные требования к чистоте воздушного бассейна (что ограничивает сжигание топлива в непосредственной близости от курортов); наличие возобновляемого источника низкотемпературного тепла в виде морской воды; структура энергосистемы Грузии со значительным удельным весом гидроэлектростанций — весьма перспективно применение теплонасосных установок (ТНУ) для комплексного теплохладоснабжения курортных зданий. Особенно эффективно применение ТНУ при необходимости летнего кондиционирования воздуха, так как это позволяет иметь источники отопления без дополнительных капиталовложений и одновременно обеспечивает экономию топлива и чистоту окружающей среды. Практическая возможность и технико-экономическая эффективность внедрения ТНУ для комплексного теплохладоснабжения зданий с использованием тепла морской воды были обоснованы длительными экспериментальными исследованиями в нормальных эксплуатационных условиях. Среднегодовой коэффициент преобразования получился при этом равным 4. Расход энергоресурсов на выработку теплона- сосной установкой 1 Гкал (~1160 кВт) тепла составил 280—300 кВт-ч против 1160 кВт-ч при прямом преобразовании электроэнергии в тепло [1—3]. Результаты этих исследований позволили поставить на реальную основу проблему перевода зданий Черноморской прибрежной полосы на теплонасосное теплохладо- снабжение. Было принято решение о создании головных ТНУ в курортно-оздоровительной зоне республики. При участии авторов разработаны проекты этих объекте в. В настоящее время одна из разработок внедряется для теплохладоснабжения строящейся климатобальнеологической лечебницы Минздрава СССР на 250 мест в г. Гагра. Комплекс лечебницы состоит из трех шестиэтажных санаторных корпусов и процедурной с крытым плавательным бассейном. Общий объем зданий 86 000 м3. Лечебница вступит в строй к концу 1979 г. ТНУ предназначена для круглогодичного кондиционирования воздуха в санаторных корпусах и подогрева морской воды в плавательном бассейне. Применение легких ограждающих конструкций, высокая степень остекления и назначение здания предопределили выбор системы кондиционирования воздуха (СКВ). Из известных СКВ наиболее полно отвечала предъявляемым требованиям водо-воздушная система с местными конвекторами-кондиционерами с централизованным тепло- и хладоснабжением от ТНУ. Она имеет ряд достоинств: к конвекторам-кондиционерам подается только хладоноситель (теплоноситель), в связи с чем сокращаются площади для размещения воздуховодов в шахтах и центральных кондиционеров; система работает без центральной рециркуляции и поэтому отличается высокими санитарно-гигиеническими качествами, что весьма важно для оздоровительных учреждений; СКВ выполняет одновременно отопительные функции. Конвекторы-кондиционеры изготовлены в Венгерской Народной Республике. В здании установлено 189 местных конвекторов-кондиционеров (рис. 1). Конвектор-кондиционер работает следующим образом: забираемый из помещения воздух проходит через фильтр, затем через теплообменник, в котором циркулирует хладоноситель (теплоноситель), и охлаждается (нагревается). Свежий воздух поступает через проем в наружной стене; поступление его регулируется специальной заслонкой. Вентиляционный агрегат конвектора снабжен трехскоростным электродвигателем, что позволяет иметь местное регулирование его производительности. Согласно тепловому балансу нагрузка кли- матобальнеологического комплекса составляет: по теплу QT=465 кВт, по холоду Qx=410 кВт. Тепловая нагрузка на подогрев морской воды в плавательном бассейне — 280 кВт. Для покрытия этих нагрузок на теплохладо- станции, расположенной в отдельном помеще- 15
Т а б. л и.ц а 1 Рис. 1. Местный конвектор-кондиционер подоконного типа: 1 — жалюзи; 2 — кожух; 3 — теплообменник; 4 — каплесо* бирательный поддон; 5 — отверстие для отвода конденсата; С — вентилятор; 7 — фильтр; 8 — ножка; 9 — заслонка свежего воздуха. нии вблизи бассейна, установлены пять холодильных машин ХМ-ФУУ80/1, работающих на R12 по теплонасосному циклу. Режимы работы ТНУ приведены в табл. 1. На рис. 2, а показана схема ТНУ для круглогодичного кондиционирования воздуха в трех санаторных корпусах • климатобальнеологиче- ской лечебницы. Зимой морская вода береговой насосной станцией подается в испарители 3 теплонасосной установки. Передавая тепло хладагенту, охлаждается и сбрасывается в море. Водопроводная вода, нагретая до требуемой температуры в конденсаторе 2, поступает в местные подоконные конвекторы-кондиционеры 4, которые нагревают воздух, подаваемый в помещения. Летом водопроводная вода охлаждается в испарителях ТНУ, после чего подается в те же трубопроводы и конвекторы-кондиционеры, охлаждающие воздух в помещениях. Морская вода при этом подается в конденсатор 2 и используется для отвода тепла. Режим работы установки изменяют переключением соответствующих задвижек. На рис. 2, б показана схема ТНУ для подогрева морской воды в плавательном бассейне. Подпиточная из моря и рециркуляционная вода из бассейна подается в конденсатор 2, где она нагревается, а затем возвращается в бассейн. Энергоэкономическая эффективность внедрения ТНУ оценена сопоставлением их с традиционными схемами раздельного теплохладо- Температура Морской воды, °С Наружного воздуха, °С Теплоносителя, °С Кипения хладагента R12, С Конденсации хладагента R12, °С Летний режим аль- чет- чение сим рас зна х <d a со о о SS5 28,4 31,8 7,0 2,0 34,0 з na- tu к ей си я О 3" 25,1 25,4 10,0 5,0 30,0 Зимний режим аль- чет- чение « у сз а ее к ttf а <х> га о С SSK 8 — 1 50 о 55 зна- К СУ 4S <D я О. <ц О Э* 12,0 в я 45,0 7,0 50,0 снабжения. Технико-экономическое сравнение вариантов сделано по приведенным годовым затратам 3 на сооружение и эксплуатацию установок: 3 = и + ЕнК, где Я — ежегодные эксплуатационные издержки, тыс. руб.; Еп — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, равный 0,125; К — капитальные вложения, тыс. руб. Сравнение приведенных затрат дает достаточно наглядную картину экономических преимуществ ТНУ. Разработан проект ТНУ для комплексного теплохладоснабжения здания санатория на 300 мест Минздрава ГССР в Пицунде, строительство которого намечено закончить к 1982 г. Комплекс санатория состоит из высотного 18-этажного спального корпуса и двухэтажной постройки, в которой расположены вестибюль, f^#^ теплохлздоснабже- Рис. 2. Принципиальная схема ни я: а — санаторных корпусов; б — морского плавательного бассейна; / — компрессор ТНУ; 2 — конденсатор; 3 — испар и- тель; 4 — местный подоконный конвек топ-кондиционер; 5 — 12 — задвижки; 13 — плавательный бассейн. t6
Показатели Капиталовложения /С, тыс. руб. в том числе: топливная котельная тепловые сети электрокотельная дополнительная стоимость электроподстанции и электросетей холодильная станция для СКВ теплонасосная установка морской водозабор Эксплуатационные издержки Я, тыс. руб. в том числе: амортизация и ремонт зарплата персонала затраты на топливо затраты на электроэнергию Приведенные годовые затраты 3, тыс. руб. Т Раздельное ' хладоснабж котельная + СКВ 66,1 18,2 19,6 — 0,9 16,2 — 1 11,2 25,9/32,3* 7,6 10,5 1 7,1/13,5* 0,7 34,2/40,6* а б л и ц а 2 геплоение о о к н srJ S? + 47,4 — — 10,4 9,6 16,2 ! — j П,2 35,7 5,5 9,0 — 21,2 41,6 6 ьсное абже* gS? 5 я Sss 51,8 — — — 2,9 — 30,5 18,4 17,4 5,9 6,0 — 5,5 23,9 * В числителе—стоимость топлива 36 руб/т у. т.; в знаменателе—68 руб/т у. т. столовая, горячий цех, кинозал, бар-биллиардная, кегельбан, крытый бассейн, зимний сад и ряд отделений медицинского назначения. Объем высотной части здания 40,0 тыс. м3, а двухэтажной части — 32,0 тыс. м3. Кр углогодичное кондиционирование воздуха в помещениях двухэтажной части здания предусмотрено с использованием центральных кондиционеров общей производительностью по воздуху 40,0 тыс. м3/ч. В высотной части здания запроектирована система водяного отопления с параметрами теплоносителя 85—60°С. В качестве нагревательных приборов приняты чугунные радиаторы типа М-140 АО. Согласно тепловому балансу нагрузка санатория составляет: по теплу Q,j^=1610 кВт, по холоду Qx=500 кВт, на горячее водоснабжение Qr.B=244 кВт, на подогрев морской воды в плавательных бассейнах Q6=465 кВт. Покрытие этих нагрузок на теплохладостанции обеспечивается четырьмя холодильными агрегатами МКТ350-2-1 общей теплопроизводи- тельностью QT=1400 кВт. На теплохладостанции предусматривается также электрический котел ЭКВ-400/0,4 для пикового подогрева сетевой воды, идущей на отопление высотного корпуса. На рис. 3 показана схема комплексного теплохладосиабжения санатория. Зимой береговой насосной станцией морская вода подается в испарители 1 ТНУ, где у нее "W>« Море Рис. 3. Принципиальная схема теплохладосиабжения санатория на 300 мест в Пицунде: / — испаритель; 2 — компрессор; 3 — РВ; 4 — конденсатор; 5 — центральный кондиционер; 6 — калориферы Г и II подогрева центральных кондиционеров; 7 — воздухоохладитель центральных кондиционеров; 8 — насос; 9 — электрокотел; 10 — подогреватель сетевой воды; И — бак-аккумулятор; 12 — радиаторы; 13 — теплообменник для плавательных бассейнов; 14 — морские плавательные бассейны; 15 —теплообменник для I ступени горячего водоснабжения; 16, 17 — объекты горячего водоснабжения; 18 — бак морской воды. 3 Холодильная техника № 7 17
отбирается тепло, а затем сбрасывается в море. Водопроводная вода из конденсаторов 4 с температурой 75°С поступает в кондиционеры, нагревая воздух, подаваемый в двухэтажную часть здания. Одновременно вода с этой же температурой направляется в электрокотел, где она догревается до 85°С и подается в радиаторы высотного корпуса. Обратная вода нагревает в теплообменнике 13 морскую воду для плавательных бассейнов, а в теплообменнике 15 предварительно водопроводную воду для горячего водоснабжения. При этом обратная вода охлаждается до 50°С и вновь направляется в конденсаторы 4. Как показали расчеты, отопительную нагрузку покрывают три холодильные установки. Четвертая установка покрывает нагрузку горячего водоснабжения круглогодично. Летом водопроводная вода охлаждается в испарителе /, поступает в кондиционеры 5 и охлаждает воздух в двухэтажной части санатория. Морская вода при этом подается в конденсаторы 4 и используется для отвода тепла. Режим работы ТНУ изменяют переключением соответствующих вентилей. Система теплоснабжения включает баки- аккумуляторы 11 емкостью по 200 м3, обеспечивающие шестичасовое отключение ТНУ и пикового электрокотла в часы максимума нагрузки энергосистемы. Технико-экономическое сравнение показателей теплохладоснабжения санатория по существующей (на курорте Пицунда применен только прямой электронагрев) и теплонасосной схемам показало, что в первом случае установленная мощность и среднегодовой расход электроэнергии составляют соответственно 2330 кВт и 3,5 млн. кВт-ч, а во втором (с применением ТНУ)— 1030 кВт и 1,1 млн. кВт-ч. Таким образом, с энергетической точки зрения теплона- сосная схема является весьма эффективней. Капиталовложения, требуемые для осуществления схемы теплохладоснабжения, согласно сметно-финансовым расчетам, исчисляются 153 тыс. руб. При современном тарифе на электричество на курорте Пицунда 2,5 коп/кВт-ч стоимость сэкономленной электроэнергии достигнет 60 тыс. руб. Таким образом, капиталовложения окупятся за 2,6 года, что говорит о высокой эффективности предлагаемой схемы. Необходимо подчеркнуть, что при переходе на рассмотренную схему теплохладоснабжения в Пицунде высвобождается установленная электрическая мощность 1300 кВт. При стоимости 1 кВт установленной мощности порядка 165 руб. экономия капиталовложений на строительство электростанций ЛЭП и подстанций составит свыше 200 тыс. руб., что превышает капиталовложения на теплонасосную установку. Таким образом, экономия капиталовложений, электроэнергии и годовых эксплуатационных издержек открывает реальную перспективу для широкого внедрения ТНУ на курортах Черноморского побережья в самое ближайшее время, что даст большой народнохозяйственный эффект. При широком внедрении ТНУ, наряду с экономией приведенных затрат, только в прибрежной полосе Черноморской курортной зоны можно достигнуть, по оценке авторов, ежегодной экономии свыше 2,0 млн. т условного топлива. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вардосан идзе В. К., Везиришви- л и О. Ш. Тепловой насос для теплохладоснабжения торгового центра г. Сухуми. — Холодильная техника, 1972, № 12. 2. Везиришвили О. Ш. Опыт и перспективы внедрения ТНУ на Черноморском побережье Грузии. — Труды ВНИПИэнергопром, 1977, вып. 9. 3. Гомелаури В. И., Везиришвили О. Ш. Теплонасосная установка для теплохладоснабжения курзала в Пицунде. — Холодильная техника, 1977, № 10. УДК 66.045.54.004.14 Эффективность использования вентиляторных градирен с подвижной насадкой Д-р техн. наук, проф. В. П. АЛЕКСЕЕВ, канд. техн. наук А. В. ДОРОШЕНКО, М. М. КОЛОГРИВОВ, Н. П. УГОЛЬНИКОВА Одесский технологический институт холодильной промышленности Развитая поверхность контакта фаз в единице объема регулярной насадки (800—1500 м2/м3) малогабаритных пленочных вентиляторных градирен [2, 8] достигается уменьшением эквивалентного диаметра каналов da. В результате 18
этого ограничиваются предельные нагрузки по воздуху и воде, каналы забиваются отложениями, повышаются требования к равномерности распределения контактирующих потоков, увеличиваются металлоемкость и стоимость аппаратов. Указанные недостатки отсутствуют в контактных аппаратах с подвижной насадкой (ПН), которые применяют для пылегазоочистки и абсорбции [1]. Их преимущества: устойчивая работа в загрязненных средах, широкий диапазон рабочих нагрузок, отсутствие требований к равномерности первоначального распределения контактирующих потоков, малые масса и стоимость насадочной части, простота конструкции. Перспективы использования аппаратов с подвижной насадкой для испарительного охлаждения изучены недостаточно. При исследовании испарительного охлаждения жидкости в этих аппаратах целесообразность одноступенчатого изготовления аппаратов отмечена в работе [9], а использования опорно-распределительных решеток с большой долей живого сечения (/р=0,82) показана в литературе [5, 6], указывается также на сокращение габаритов и капитальных затрат. В связи с отсутствием экспериментальных и теоретических данных для разработки промышленных аппаратов авторами проведена работа по лабораторному и опытно-промышленному изучению градирен с подвижной насадкой (ГПН). Предварительные исследования, с учетом специфики поставленной задачи, позволили рекомендовать: опорно-распределительную решетку в виде регулярной насадки (РН) с большим значением d3; подачу воды непосредственно в рабочую зону аппарата; одноступенчатое исполнение колонны. Исследования проведены на прозрачной лабораторной колонне (рис. 1) диаметром D= =0,2 м и высотой рабочей зоны #р.3=1,3 м. Щелевая опорно-распределительная решетка выполнена в виде регулярной насадки; доля живого сечения /р.н=0,9; высота //р.н=50~ -~ 200 мм;'ширина щели 20—25 мм; dQ=20~ -г- 44 мм. Подвижная насадка изготовлена из вспененного полипропилена — диаметр шаров ^ш^Збч- 40 мм и эффективная плотность рш=250~ 370 кг/м3. Исследовано шесть типов насадочных элементов. Распределитель жидкости душевого типа вводили непосредственно в рабочую зону, при необходимости его можно было перемещать по вертикали. Расход воды измеряли ротаметрами РС-7 и РС-5; плотность орошения qm изменяли от 0 до 5,56 кг/(с-м2). Воздух, прошедший тепловлаж- ностную обработку, нагнетался в колонну вен- фЧХ1- М** Рис. 1. Схема экспериментальной колонны: / — сепарационная камера; 2 — каплеуловитель; 3 — ограничительная решетка; 4 — колонна; 5 — распределитель жидкости; 6 — подвижная насадка; 7 — опорно-распределительная решетка; 8 — сливная мерная емкость; 9 — нижняя камера. тилятором 12ЦС34 с регулируемой частотой вращения крыльчатки. Расход воздуха определяли трубкой Пито и чашечным анемометром. Максимальная скорость движения воздуха в пустой колонне достигала 12 м/с. В ряде точек по высоте колонны отбирали полное давление. Взаимодействие воздуха с водой в трехфазной подвижной системе характеризуется наличием сложных процессов. Переход от одного режима к другому обычно определяют одним из трех методов: визуальным, расчетным или анализом кривой псевдоожижения: Ap = f(wB), где А/? — сопротивление, Па; шв — скорость воздуха» м/с, а иногда их комбинацией. Выявленные режимы работы колонны приведены на рис. 2. Различные авторы фиксируют лишь часть указанных режимов. Скорости воздуха, при которых происходит переход, называют критическими и для наглядности их показывают на кривой псевдоожижения: график разбивают на участки, границам которых соответствуют значения критических скоростей. На рис. 3 представлена экспериментальная зависимость сопротивления орошаемой рабочей зоны Ар' н от скорости воздуха шв для фиксированного слоя (а) и первоначально уплотненного подвижного слоя (Ь) насадки. Послед- з* 19
Рис. 2. Характерные режимы работы колонны: а — стационарный; б — захлебывание стационарной насадки; в — начальное псевдоожижение; г — развитое псевдоожижение; д — начальная инверсия; е —- полная инверсия- Рис. 3. Зависимость Ар н/п н от wB при qm = = 4,17 кг/(с-м2) и #ст=0,1 м: а — фиксированный слой; б — подвижный слой; / — dm = = 40 мм, рш=248 кг/м3; // — аш=3^ мм» Рш=367 кг/м3; / — ^отР; 2 ~ wsl 3 ~ V 4~w* 5 ~ ши' ний характеризуется наименьшей начальной порозностью (относительным объемом пустот насадочного слоя) е0. Фиксированный слой не имеет возможности расширяться, его значение в0 не зависит от скорости воздуха. На графике отмечены следующие критические скорости воздуха: w0TV — максимальная скорость, до которой совпадают кривые сопротивления для фиксированного и подвижного слоев; w3 — начало захлебывания стационарного слоя; w'0 — начало псевдоожижения; wY— начало развитого псевдоожижения; дои— начало инверсии. В диапазоне скоростей w0Tp—w0' наблюдается нестабильное состояние системы — отмечается периодическое движение и перестройка элементов слоя, перераспределение контактирующих потоков. До значения скорости шотр рассматриваемые графические зависимости совпадают, при шв>г^отр они расходятся. Кривые в области Ь соответствуют подвижному состоянию трехфазной системы. В начале инверсии часть подвижной насадки прижимается к ограничительной решетке. Рабочий диапазон скоростей выбирается для каждого конкретного разрабатываемого аппарата с учетом дополнительных факторов, например, величины допустимого каплеуноса, габаритов рабочей зоны. Соотношение между шотр и w3 определяется величиной рш. При малых значениях рш захлебывание стационарного слоя отсутствует из-за предшествующего расширения. С ростом рш величина w0TV стремится к w3 и при определенном значении р"Р эти скорости совпадают (см. рис. 3, насадка II). При рш>р^р наступает захлебывание стационарной насадки до расширения системы [7]. С ростом плотности орошения qm уменьшается значение критических скоростей докр. С увеличением доли живого сечения опорно- распределительной решетки значения шкр смещаются в область более высоких нагрузок, что благоприятно влияет на процесс испарительного охлаждения. Значения wKp зависят также от диаметра элемента (увеличиваются с ростом dm), его формы. Значительное влияние на интенсивность движения элементов и значения wKp оказывают поперечные размеры рабочей зоны аппарата. Это усложняет моделирование и требует проведения опытно-промышленных испытаний наряду с лабораторными исследованиями. Гидродинамическую модель процесса в аппарате с подвижной насадкой необходимо строить обязательно с учетом продольного перемешивания. На рис. 4 показана зависимость сопротивления орошаемой рабочей зоны Ар' н/п н от скорости воздуха wB при различных статических высотах Нст насадочного слоя и постоянной плотности орошения. Аналогичные кривые получены для остальных типов шаров при четырех значениях qm. Сопротивление рабочей зоны увеличивается с ростом Яст, qm, рш, рж, wQ и с уменьшением /р н и dm. Полученные данные позволяют рекомендовать низконапорные центробежные вентиляторы для комплектации градирен ГПН. Динамическая высота слоя Яд существенно влияет на важнейшие характеристики системы: количество удерживаемой жидкости бж и Ярз. Значения Нп возрастают при увеличении wB, //ст, я.., рв, бж и при уменьшении /р.н, dm и рш. Ь колоннах малых диаметров (D/dm<.\0) возможно поршеобразование * и, соответственно, резкие колебания #д. С помощью рис. 5 можно рассчитывать высоту рабочей зоны ГПН. Результаты проведенных исследований удов- * Поршеобразование — агломерирование шаров, приводящее к резкому колебанию динамической высоты и сопротивления слоя ПН. 20
Ар'м/м> "fHa W 0,8 0,0 OA 0,2 \ \ \s \ far % 1 . I J J^ r>J О / //' I И /o к J *л 1 1 4 4 V 2 b S 8w6,m/g Рис. 4. Зависимость Дрр н/п н от wB при qm = = 5,56 кг/(с-м2), рш=367' кг/м3, dm=36 мм и Яст: О — 0,05 м; д — 0,1 м; А — 0,15 м; # — 0,2 м. летворительно описываются эмпирическими соотношениями, полученными авторами и приведенными в литературе [1,3, 4J: 0,074Arg'5VB . w — _ , 0 <*шРв ' _ 37,5^0 37,5 -Ь<7ж Hg = [1,17 +@,65+ 0,053<7°ж' 75Ж-^0)]ЯсТ: д^р.н= Д^р.н = 2>8йув'18 при шв^ 4 м/с; ^р.н/п.н^^р.н+Рш^стС1-^)^; л " — Лп -4-49 1^,0, 8L> ;0t5t ^0,6*— 1 ,03 где vbPb g—ускорение силы тяжести, м/с2; vB — кинематическая вязкость, м2/с; Рв, Рж — плотность газа и жидкости, соответственно, кг/м3; М-в — динамическая вязкость, Па-с; w0 — скорость начала псевдоожижения сухой ПН, м/с; Д/7 , Дррн — сопротивления регулярной насадки, сухой и орошаемой, соответственно, Па. Эти уравнения могут быть рекомендованы для практических расчетов. Н§.м 0,8 ОЛ 8 w6, м/с Рис. 5. Зависимость динамической высоты от скорости газового потока при </ж = 4,17 кг/(с« м2), рш — = 367 кг/м3, ^ш=36 мм и Яст: О — 0,05 м: д-0,1 м; А — 0,15 м; # — 0,2 м. Полученные результаты использованы при создании и внедрении опытно-промышленных аппаратов ГПН (рис. 6). Характеристики трех модификаций представлены в таблице. Градирни выполняются отдельными секциями с индивидуальным подключением по воде и воздуху. Заданная производительность достигается компоновкой необходимого числа секций. Форма поперечного сечения корпуса — круг или квадрат. Вода подается форсунками либо рассека- Воздух \ \ \ А'бГЛ) тг<Щ}п)пу<}Л Охлажденная вода -10 Рис. 6. Схема градирни ГПН: / — фильтр; 2 — поплавковый регулятор уровня; 3 — поворотная решетка; 4 — опорно-распределительная решетка; 5 — слой подвижной насадки; 6 — смотровое окно; 7 — водораспределитель; 8 — форсунка; 9 — капле уловитель; 10 — съемная крышка. 21
! J Тип градирни ГПН-4 (ОТИХП) ГПН-25 (ОТИХП) ГПН-50 (ОТИХП) ГВ-50 (ОТИХП) ГПВ-20М (ВНИХИ) ГПВ-160 (ВНИХИ) ГПВ-320 (ВНИХИ) Н-5 (Будапешт, ВНР) Н-20 (Будапешт, ВНР) Н-40 (Будапешт, ВНР) ЕК-036/670 (ЭШЕР-ВИСС, ФРГ) ЕК-225/970 (ЭШЕР-ВИСС, ФРГ) ЕВ441/470-670 (ЭШЕР-ВИСС, ФРГ) ККТ-50Т (Цвикау, ГДР) МС2040(ВАКОНД, Швеция) 1 Массовый расход, м3/ч 3 ч о 4,0 25,0 50,0 50,0 1 4,0 32,0 64,0 5,0 20,0 40,0 5,5 25,2 65,5 46,5 40,0 то о 03 3 300 21000 42 000 42 000 4 000 36 800 60 000 — — 28 000 — 3 схю о о, - S 5S U ** <то§3" S чи то я S о •=* с о. к то н ь я 1=1 u о о» х а-4 « 4> ТО 0 *:¦*&« go Л <D С о о о Z ? * ~ о х н к* || л S _ со <н та то а2 о g 0, хсЧ да *^ 7 7 7 7 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Тепловая нагрузка Q, кВт 33 204 407 407 23 186 372 29 116 223 32 147 381 270 233 Габаритные размеры, м сечение АХВ (D) 0,5x0,5 1,2X1,2 @1,2) 1,6X1,6 2,1X2,1 0,848x0,848 2,244X2,212 3,54X2,212 0,83x0,83 1,64X1,64 3,22x1,64 0,74X0,74 1,75X1,75 2,18X2,18 2,9X1,58 2,0x1,2 а: то о и 3 (В 1,6 3,0 4,0 3,0 1,6 2,52 2,48 2,25 3,05 3,05 1,7 2,7 3,1 |3,2 2,88 Масса, кг (без воды) 200 1000 1200 1 500 232 1264 2 006 225 820 1460 61 430 1000 805 — Тип насадки _.. ПН ПН ПН РН РН РН РН РН РН РН РН РН РН РН РН Уровень шума, дБ (на расстоянии 10 м) 70,0 70,0 70,0 60,0 61,7 60,3 — — 70,0 - Эксплуатационные качества Устойчивость работы в загрязненных средах, долговечность насадки в интервале температур до 100 °С Опасность загрязнений Опасность загрязнений рабочих поверхностей, необходимость периодической очистки Работа при 1*яи<50оС. Через каждые 2—3 года необходимо разбирать и чистить насадку градирни Возможность загрязнений рабочих поверхностей *Ш1^00 v-«. — Литературные источники — 12] Каталог охладительных башен, Будапешт, ВНР 18] Каталог небольших градирен, Цвикау, ГДР Примечание. Масса и габаритные размеры остальных — без них. градирен типа ГПН даны с вентиляторами и электродвигателями, а телями свободно падающей струи, так как слой подвижной насадки обеспечивает достаточно эффективное перераспределение контактирующих потоков. Каплеуловитель расположен непосредственно на трубах распределителя жидкости. Корпус ГПН имеет съемные крышки и смотровые окна. В нижней части аппарата размещена поворотная решетка с направляющими пластинками. Поддон снабжен фильтром для очистки воды от загрязнений, поплавковым регу- 22
лятором уровня и переливными патрубками. Градирня укомплектована насадкой — шарами из вспененного полипропилена. Аппараты ГПН можно устанавливать на крышах зданий, а также в помещениях и подвалах при наличии приточной вентиляции и выброса наружу отработанного воздуха. Для сравнения в таблице приведены характеристики ряда компактных градирен с регулярными насадками. В ОТИХП разработаны и широко внедрены вентиляторные градирни с плотной регулярной насадкой (серия ГВ) производительностью от 3,7 до 200 м3/ч. Регулярная насадка состоит из- собранных в пакеты, чередующихся определенным образом гладких и рифленых листов алюминиевой фольги, с постоянной или изменяющейся вдоль оси геометрией канала. Рабочие характеристики этих аппаратов сопоставимы с характеристиками градирен фирмы «ЭШЕР-ВИСС» (ФРГ). Опыт эксплуатации аппаратов с регулярной насадкой показал, что при значении 4=3 — 5 мм (серия ГВ, ОТИХП; серия ГПВ, ВНИХИ) насадка загрязняется. Очистка наса- дочных поверхностей — трудоемкий и длительный процесс. Градирни ГПН лишены этих недостатков и могут найти широкое применение в холодильной технике, системах кондиционирования воздуха, энергетике и химической промышленности для скрубберного охлаждения и очистки. По результатам проведенной работы сделаны следующие выводы: одна ступень ГПН обеспечивает высокую эффективность процесса испарительного охлаждения при допустимых значениях потери напора, каплеуноса и уровня шума; опорно-распределительная решетка с dQ= =20-г- 50 мм, //р.н=100-г- 200 мм и /р.н«0,9- Канд. техн. наук Б. Н. КИТАЕВ Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС) Комфортные условия в пассажирских вагонах скоростных поездов обеспечиваются установками кондиционирования воздуха, включающими системы вентиляции, охлаждения и отопления. хорошо распределяет воздушный поток по сечению аппарата и служит дополнительной поверхностью контакта фаз; оптимальными являются нагрузки по воздуху и воде: o>B=3f,5-=-4,5 м/с и qm=2J8-i- -т- 5,56 кг/(с-м2); для проведения процесса испарительного охлаждения достаточно слоя подвижной насадки с #ст=0,1-г- 0,15 м. Трехлетняя эксплуатация опытно-промышленных образцов показала высокие технико- экономические и эксплуатационные характеристики ГПН. Градирни имеют несложную конструкцию и могут быть изготовлены на любом машиностроительном предприятии. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Интенсивные колонные аппараты для обработки газов жидкостями/Э. Я. Тарат, О. С. Ба- лабекев, Н. П. Болгов и др. Л., Изд-во Ленинградского университета, 1976. 2. Кузнецова А. А. Пленочные вентиляторные градирни марки ГПВ. — Холодильная техника, 1977, № 9. 3; Рам м В. М. Абсорбция газов. М., Химия, 1976. 4. Н о м о г р а м м а для определения скорости псевдоожижения шаровой насадки./И. М. Ханин, Э. В. Бродский, В. А. Мизин и др. — В кн.: Химическая технология, 1971, вып. 22. 5. Bar i 1 е R. G., Dengler I. L., H e r t ¦ * wig Т. А. — AIChE, Symp. Ser., 1974, vol. 70, № 138. 6. В а г i 1 e R. G., Meyer D. W. — Chem. Eng. Progr. Symp. Ser., 1971, vol. 67, № 119. 7. O'Neill B. K., Nicklin D. I., Morgan N. I. — Can. I. Chem. Engng., 1972, vol. 50, № 5. 8. S t a u d t e W. — Freiberger Forsochundhefte, 1967, Ser. A, № 414. 9. Ramaswany A., Sectharamy K. N. — Proc. of 6-th Int. Heat Transfer Conf., Toronto, 1978, vol. 2. Эти установки должны поддерживать в вагоне температуру воздуха 20±2°С зимой и 20—26°С летом. Наружный воздух подается из расчета не менее 20 и 25 м3/ч на пассажира соответственно при зимнем и летнем периодах эксплуатации. Система вентиляции рассчитывается на непрерывную работу, фильтрБ1 должны обеспечивать очистку воздуха от пыли, содержание которой УДК 628.84:625.23 Кондиционирование воздуха в скоростных поездах 23
в воздушной среде вагона не должно быть более 1 мг/м3. Скорость воздуха в вагоне не должна превышать 0,2 м/с. Основной системой отопления, применяемой в пассажирских вагонах в нашей стране, является комбинированная водяная с электрическим и угольным нагревом котла. Она позволяет эксплуатировать вагоны на электрифицированных и неэлектрифицированных линиях. В скоростных поездах, курсирующих на замкнутых направлениях, более целесообразно использовать электропечное отопление. Система охлаждения применяется, главным образом, парокомпрессионная фреоновая, работающая от системы централизованного электроснабжения или от автономной для каждого вагона системы с приводом генератора от оси колесной пары. При высоких скоростях движения наиболее приемлема централизованная система электроснабжения кондиционеров: на электрифицированных линиях — от контактного провода через преобразователь, на неэлектрифицированных — от тепловоза с устройством для отбора мощности. До создания таких систем можно использовать вагоны-электростанции. Автономные системы электроснабжения с механическим приводом от оси колесной пары при скоростях движения свыше 160 км/ч работают ненадежно. Компрессорный и конденсаторный агрегаты к раме вагона должны подвешиваться на амортизаторах. Соединения агрегатов с трубопроводами холодильной установки должны быть гибкими, устойчивыми против разрушающих воздействий вибрации. На линии Москва — Ленинград эксплуатируется скоростной поезд РТ-200 с локомотивной тягой, все вагоны которого оборудованы установками кондиционирования воздуха КЖ-25 и электропечной системой отопления. Электроснабжение осуществляется от вагона- электростанции, вырабатывающей переменный ток частотой 50 Гц при напряжении 380/220 В. В настоящее время проходит эксплуатационную проверку электропоезд ЭР-200, состоящий из ряда моторвагонных секций, каждый вагон которых оборудован установкой КЖ-25. Электроснабжение систем охлаждения и отопления осуществляется от контактного провода через преобразователь с выходными параметрами тока, аналогичными указанным для поезда РТ-200. Установка КЖ-25 имеет непрямоточный V-образный компрессор со встроенным электродвигателем мощностью 12 кВт. Хладагент R12. Масса компрессорного агрегата 388 кг. Площадь поверхности конденсатора 150 м2, охлаждение воздушное с принудительной вентиляцией, масса конденсаторного агрегата 429 кг. Площадь поверхности воздухоохладителя 84 м2, масса 132 кг. Расчетная холодопроизводительность установки 29—35 кВт при трех ступенях регулирования холодопроизводительности. Производительность вагонного вентилятора 4000—5000 м3/ч. Соотношение объемов наружного и рециркуляционного воздуха, подаваемого в вагон вентиляционной системой, зависит от типа вагона и особенностей регулирования температурного режима, а также требуемого значения относительной влажности воздуха в вагоне [1]. С повышением скорости движения увеличивается поступление воздуха в вагон вследствие инфильтрации его через неплотности ограждающих конструкций кузова, что ухудшает тем- пературно-влажностный режим в вагоне. Кузова вагонов, предназначенных для скоростного движения, должны иметь повышенную герметичность. Уплотнение (герметизация) кузова обеспечивается рядом мероприятий: листы наружной металлической обшивки сваривают сплошными швами; блоки термоизоляционного материала укладывают плотно (целесообразно использовать метод заливки жидких полимерных материалов с последующим вспениванием и затвердением внутри ограждающих конструкций, что обеспечивает создание монолитного термоизоляционного слоя); для плотного прилегания тамбурных дверей к кромкам проемов по всему контуру дверей прикрепляют резиновый шнур, обшитый брезентом; окна вагонов изготавливают неоткрывающимися, кроме нескольких окон в коридоре, которые могут быть открыты в случае отказа кондиционера; открывающиеся окна (только спускного типа) имеют стеклопакет с наружной алюминиевой и внутренней деревянной рамами, соединенными шурупами и замками. Между наружной и внутренней рамами укладывают уплотнитель из губчатой резины. Стеклопакет можно перемещать вниз примерно на одну треть высоты оконного проема. Рычажно- пружинный механизм позволяет фиксировать стеклопакет в любом промежуточном положении. Окно уплотняется прижимной рамой, которая удерживает стеклопакет с помощью замков. По всему контуру оконного проема наружная рама уплотнена специальным резиновым профилем. Сочетание системы принудительной вентиляции с уплотняющими устройствами кузова обеспечивает подпор воздуха в вагоне (превышение давления над атмосферным), что исключает попадание в него пыли. Подпор воздуха в вагонах скоростных поездов должен составлять в стационарных условиях около 0,8 кПа F мм вод. ст.) и оставаться поло- 24
жительным при максимальной скорости движения. Чрезмерная герметизация кузова и отказ от применения дефлекторов и т. п. могут затруднить открывание и закрывание дверей во время работы вентиляционной системы. С развитием скоростного движения возникла необходимость исследовать влияние скорости движения на тепловой баланс пассажирского вагона. В герметизированных изотермических вагонах, например рефрижераторных вагонах некоторых типов с достаточно высоким качеством изготовления кузова и значительной толщиной термоизоляции ограждающих конструкций, влияние скорости движения практически не обнаруживается. В пассажирских вагонах герметизация кузовов затруднена, и воздухообмен через неплотности существенно возрастает с повышением скорости движения, что увеличивает теплопо- ступления при охлаждении и теплопотери при отоплении вагона. Некоторые эксперименты показывают, что теплопотери пассажирских вагонов увеличиваются примерно на 70% при повышении скорости движения до 160 км/ч. Воздухообмен через неплотности кузова зависит от работы вентиляционной системы. При этом скорость движения также оказывает воздействие на ее работу. Воздухообмен через неплотности кузова не поддается достаточно точному теоретическому учету. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта разработана относительно простая методика определения воздухообмена через неплотности кузова пассажирского вагона по темпу снижения предварительно повышенного влагосодер- жания воздуха в вагоне. Эта методика требует соблюдения некоторых дополнительных условий, исключающих возможность значительных погрешностей измерения. Для определения воздухообмена по разработанной методике необходимо иметь только специальные испарители воды с регулируемым режимом работы, электропечи и психрометрические приборы. При равномерном размещении аппаратуры в помещении вагона кратность воздухообмена \х может быть определена по формуле: У (doi-day it- —In ~ > A) 2 (di-dn) где т — продолжительность испытаний, ч; dr\i и d( — начальное и конечное значения алагосодер- жания воздуха в различных частях вагона, кг/кг сухого воздуха; dn — среднее значение влагосодержания наружного воздуха в период испытаний, кг/кг сухого воздуха. Испытания рекомендуется проводить при температуре воздуха в вагоне 35±1°С, причем во избежание конденсации паров воды на окнах и элементах кузова с малым термическим сопротивлением необходимо, чтобы максимальная относительная влажность ФВшаХ воздуха в вагоне не превышала фвтах =U'h+44%, B) где /и — температура наружного воздуха, °С. Проведенная оценка погрешности измерений показывает, что воздухообмен через неплотности кузова может быть определен данным методом с точностью 5—8%. Зная кратность воздухообмена в зависимости от скорости движения вагона, можно определить также соответствующее увеличение коэффициента теплопередачи &к± кузова: Р Cr) Vn Skx = (jli — Ио) 3t6F » C> где }i0—кратность воздухообмена в стационарных условиях; р — плотность воздуха, кг/м3; ср — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг-К); vn — объем воздуха в помещении вагона, м3; F — площадь поверхности ограждающих конструкций кузова (среднегеометрическая), м2. Коэффициент теплопередачи кузова при движении поезда увеличивается также в результате возрастания конвективного теплообмена на наружных поверхностях. Как показывают расчеты по известным формулам [3], это увеличение, Д&2» менее существенно и происходит, главным образом, при скоростях до 80 км/ч, составляя около 7%. При повышении скорости до 200 км/ч увеличение коэффициента теплопередачи, связанное с теплообменом на наружных поверхностях, не превышает 2%. Коэффициент теплопередачи &д кузова вагона как функция скорости движения записывается в следующем виде: 6д = k 4- Akt -f Afe2, D) где k — коэффициент теплопередачи кузова в стационарных условиях. На основании результатов исследований установлено, что коэффициент теплопередачи кузова нового вагона при скоростях до 200 км/ч увеличивается на ~60%. Зависимость коэффициента теплопередачи кузова от скорости движения необходимо учитывать в тепловом балансе вагонов различных типов после различных сроков их эксплуатации. При этом следует иметь в виду, что воздухообмен через неплотности кузова влияет не только на тепловой баланс, но 4 Холодильная техника № 7 25
и увеличивает влажность воздуха в вагоне при работе кондиционера в режиме охлаждения. Одной из важнейших составляющих теплового баланса вагона с кондиционированием воздуха, уменьшающейся с повышением скорости движения, является теплопоступление от солнечной радиации. Его особенность заключается в том, что основное количество тепла вносится в вагон через окна. При использовании тепло- поглощающего стекла это теплопоступление может быть значительно снижено и улучшен влажностный режим в вагоне [2]. Правильный учет воздухообмена в вагонах скоростных поездов через неплотности ограждающих конструкций кузова позволит избежать УДК 625.245.9:621.565 Канд. техн. наук М. Г. БЕРЕНШТЕЙН, А. Ф. ИРДЕЕВ Брянский машиностроительный завод Для более полного удовлетворения потребностей советских людей в разнообразных и высококачественных продуктах питания немаловажное значение имеет поставка в торговую сеть и на предприятия общественного питания живой рыбы. В связи с неравномерным размещением мест производства и удаленностью их от крупных промышленных центров живую рыбу приходится перевозить на значительные расстояния. Для сохранения рыбы при перевозке необходимо решить ряд сложных технических проблем. Для обеспечения жизнедеятельности рыбы воду в емкостях требуется непрерывно обогащать кислородом. Так, при перевозке карпа- двухлетки на каждый килограмм рыбы в воду с температурой около 8°С ежечасно добавляют около 40 мг кислорода. При снижении температуры воды потребление рыбой кислорода снижается, в то же время растворимость кислорода в воде увеличивается. Следовательно, для лучшего обеспечения рыбы кислородом необходимо снижать температуру воды. Большое значение для предотвращения появления зон с недостаточным содержанием кислорода имеет равномерное распределение аэрированной (обогащенной кислородом) воды по емкости. В период перевозки содержание кислорода в воде не должно быть ниже 4—5 мг/л. отклонений от технических требований по тем- пературно-влажностным показателям воздуха при его кондиционировании. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. К и т а е в Б. Н. Возможность улучшения теплового режима в пассажирских вагонах с охлаждающими устройствами. — Вестник Всесоюз. науч.-ис- след. ин-та ж.-д. трансп., 1972, № 2. 2. К и т а е в Б. Н., Р е б р и к Б. Н. Перспективы развития техники кондиционирования воздуха пассажирских вагонов скоростных поездов. — Холодильная техника, 1978, № 4. 3. Скрипкин В. В., К и т а е в Б. Н. Особенности расчета теплопритоков в рефрижераторные вагоны. — Холодильная техника, 1968, № 11. В процессе перевозки живой рыбы в воде накапливаются продукты ее жизнедеятельности, которые необходимо удалять. Концентрация их выше допустимых норм приводит к гибели рыбы. Необходимо также удалять из воды углекислый газ и взвешенные примеси. Таким образом, для транспортировки жиеой рыбы требуются специализированные транспортные средства, оборудованные устройствами и приспособлениями, обеспечивающими ее жизнедеятельность. При транспортировке небольшого количества рыбы на расстояния до 1000 км используют специализированные автомашины. Для перевозки товарной живой рыбы на дальние расстояния применяют изготовленные в 1954—1956 гг. Брянским машиностроительным заводом вагоны типа В20. В настоящее время конструкция вагона и его оборудование морально устарели. В 1966—1967 гг. конструкторским отделом по вагоностроению Брянского машиностроительного завода был разработан проект вагона для перевозки живой рыбы с машинным охлаждением воды, питанием электроэнергией от дизель- генераторов. Вагон получил индекс 329. Схема вагона приведена на рис. 1, а техническая характеристика — в таблице. В 1970 г. завод изготовил опытную партию из пяти таких вагонов. Вагон установлен на двухосные тележки пассажирского типа КВЗ-И2, что обеспечивает хорошие условия при его движении. Рефрижераторные вагоны дня перевозки живой рыбы 26
Рис. 1. Вагон типа 329 для перевозки живой рыбы: / — машинное отделение; 11 — аппаратная; /// — грузовое помещение; IV — служебное помещение; 1 — баллон с R12 B шт.); 2 — холодильная установка Р-1; 3 — топливный ручной насос БКФ-2; 4, 6 — радиатор дизеля; 5 — бак для технической воды емкостью 250 л; 7 — вентилятор машинного отделения; 8 — расходный топливный бак емкостью 350 л; 9, 29 — короб фильтра; 10 — топливный насос; // — аппаратный вентилятор; 12 — Шкаф для снулой рыбы емкостью 300 кг; 13 — резервуар для рыбы B шт.); 14 — система циркуляции, фильтрации воды; 15, 16 — система загрузки и выгрузки рыбы; 17 — дверь вагона; 18 — система аэрации воды; 19 — аккумуляторные батареи (кислотные); 20 — площадки переходные; 21 — запасные топливные баки емкостью 2000 л; 22 — система циркуляции воздуха в вагоне; 23 — система отопления вагона; 24 — фильтры очистки воды; 25 — холодильный агрегат ФГК-07; 26, 28 — дизель- генератор ДГМА-25; 27 — отопительно-вентиляционная установка OB-65. Отопление вагона электрическое. Холодильная установка состоит из двух одинаковых холодильных машин. Каждая холодильная машина включает компрессор ФУ12, конденсатор КВ-75 (воздушного охлаждения), кожухотрубный испаритель МИТР-12, терморегул ирующий вентиль 12ТРВ-12, соленоидный вентиль 12СВМ-15Ж, реле давления РД-1Б и РД-2Б, реле контроля смазки РКС-1Б, фильтр- осушитель — теплообменник, ресивер емкостью 30 л, манометры, запорную арматуру и трубопроводы. Холодопроизводительность установки на режиме /0=—6°С и tK =40°C составляет —30 кВт B6 000 ккал/ч). Машинное охлаждение гарантирует получение воды с температурой 4—6°С при наружной температуре 30°С. Для циркуляции воды по охлаждаемому контуру имеется циркуляционный насос 2КМ6. Производительность системы 24—26 м3/ч. Характеристики Масса перевозимой живой рыбы, т Объем баков для рыбы, м3 Плотность посадки Система аэрации Мощность энергоисточника, кВт Система охлаждения воды Температура воды, поддерживаемая в баках с рыбой, °С Загрузка и выгрузка рыбы Тара вагона, т Нагрузка на ось, т Конструктивная скорость движения, км/ч Тележка Тип вагона 329 12 30 1:1,5 Инжекторная 25X2 Машинная 4—6 Механизированная 54 21 120 КВЗ-И2 пассажирского типа Двухвагонная секция 17 40—41 1: A,25—1,35) Водо- воз душ н ая 75X2 Машинная 2—4 Механизированная 99 22 120 КВЗ-И2 Схема циркуляции воды приведена на рис. 2. Здесь же показана схема аэрации, которая осуществляется с помощью инжекторов. Вода для аэрации забирается из-под заборных решеток, установленных вдоль всей боковой стены бака на высоту 800 мм. Решетки выполнены из перфорированных алюминиевых листов толщиной 2 мм, усиленных элементами жестко- 4* 27
Система циркуляции Система аэрации Рис. 2. Принципиальная схема циркуляции воды вагона типа 329 для перевозки живой рыбы: / — насос ЗК9; 2 — насос 2КМ6. сти. Все решетки съемные. Диаметр отверстий решеток 4 мм, что исключает попадание в систему аэрации крупных взвешенных частиц и чешуи. Из заборного патрубка вода насосом ЗК9 (одним или двумя в зависимости от режима работы) под давлением 0,204—0,255 МПа подается в инжекторы, установленные по два на каждом баке. После инжекторов вода, обогащенная кислородом воздуха (водо-воздушная смесь), по трубопроводу направляется в гофры, расположенные вдоль боковых стен баков и по волнорезам, а затем через отверстия диаметром 15 мм в гофрах, которые находятся напротив заборной решетки, и в волнорезах — в бак и равномерно распределяется по всему объему. Насыщение воды кислородом на выходе из системы аэрации составляет 100% при температуре воды 4—6°С. Производительность системы аэрации по воде на один бак составляет 32—34 м3/ч. Загрузка и выгрузка рыбы механизированы с помощью тельфера (электротали) ТЭ 0,5 ВЗ-П, который передвигается по монорельсу, укрепленному на потолке вагона. Для загрузки рыбы используют контейнер, передвигаемый тельфером по специальным направляющим, для разгрузки— большой сачок (каплер), который крепят к тельферу. Обслуживание оборудования и механизмов вагона в период загрузки и выгрузки, а также . в пути следования осуществляют два механика- экспедитора. Опытная эксплуатация всей партии вагонов проведена в течение 1971—1973 гг. под наблюдением й при участии специалистов завода. Она подтвердила возможность их использования для перевозки живой рыбы на дальние расстояния. При создании вагона типа 329 со сложной техникой предполагалось организовать специализированные ремонтные базы и иметь квалифицированный обслуживающий персонал для постоянного технического обслуживания и профилактических осмотров. Однако, учитывая, что парк этих вагонов даже при полном удовлетворении потребностей в перевозках будет относительно невелик, от организации такой ремонтной базы и подготовки обслуживающего персонала пришлось отказаться, так как это экономически нецелесообразно. В связи с этим в 1975 г. было принято решение о создании рефрижераторных секций для перевозки живой рыбы, максимально унифицированных по оборудованию с пятивагонными рефрижераторными секциями, серийно выпускаемыми заводом и в большом количестве эксплуатируемыми на железных дорогах страны. В 1976 г. на заводе разработана техническая документация на двухвагонную рефрижераторную секцию для перевозки живой рыбы и построен ее опытный образец. Техническая характеристика секции приведена в таблице. Двухвагонная рефрижераторная секция состоит из вагона дизель-электростанции и грузового вагона. Дизельный вагон по конструкции кузова, комплектующему оборудованию и планировке полностью соответствует дизельному вагону, а грузовой вагон по конструкции рамы и наружной обшивке — грузовому вагону пятивагонной рефрижераторной секции, серийно выпускаемой заводом. Грузовой вагон состоит из грузового и машинного отделений (рис. 3). В машинном отделении смонтирована холодильная установка, состоящая из двух холодильных машин с компрессор- но-конденсаторными агрегатами от установки ВР-1М, применяемой в пятивагонной рефрижераторной секции; два кожухотрубных испарителя от ХМВ-36; два терморегулирующих вентиля 12ТРВ-40 и трубопроводы. Холодильная установка обеспечивает охлаждение воды до 2—4°С. Два насоса 2КМ-20/30, находящиеся также в машинном отделении, предназначены для циркуляции воды через испарители. Вода, забираемая из коробов фильтров, расположенных под заборными решетками, установленными вдоль боковой стены бака, после испарителей подается в баки. Около компрессорно-конденсаторных агрегатов располагаются запасные баллоны с хладагентом R12. На лобовой стене имеется щит управления оборудованием грузового вагона. В перегородке между машинным и грузовым помещениями, сообщающимися через дверь, установлены два вентилятора УК-2М № 4 для подачи воздуха в грузовое помещение. В грузовом отсеке расположены два резервуара для живой рыбы объемом по 20,5 м3 каждый, шкаф ШХ-1,2С для снулой рыбы, два насоса 28
22076 Рис. 3. Грузовой вагон двухвагонной рефрижераторной секции для перевозки живой рыбы: / — насос 4КМ-12 системы аэрации B шт.); 2 ~ шкаф ШХ-1,2С для снулой рыбы; 3 — резервуар для живой рыбы B шт.); 4 — устройство механизированной загрузки и выгрузки рыбы; 5 — дверь для прохода в грузовое помещение; 6 — вентилятор УК-2М № 4 для подачи воздуха в грузовое помещение B шт.); 7 — испаритель кожухотрубный B шт.); 8 — компрессорно-кон- денсаторный агрегат BP-1M-01 B шт.); 9 — щит управления оборудованием; 10 — баллон емкостью 12 л с R12; // — насос циркуляционный 2КМ-20/30 B шт.). 4КМ-12, два устройства для аэрации воды, устройство для механизированной загрузки и выгрузки рыбы и переходные площадки. Система аэрации насыщает воду кислородом из подаваемого воздуха до 80—90% от предельного насыщения при температуре 2—4°С. По энергетической мощности дизельная установка позволяет включать в состав секции еще один или два грузовых вагона, т. е. использовать секцию в трех- или четырехвагонном варианте. В этом случае грузоподъемность секции по живой рыбе будет составлять 34 или 51 т соответственно, что значительно повысит экономическую эффективность и увеличит полезную нагрузку на ось с 2,1 т при двухвагонном варианте до 2,9 и 3,2 т при трех- или четырехвагонном варианте. Транспортировка живой рыбы в отдельном грузовом вагоне значительно улучшает условия работы обслуживающего персонала. В 1977 г. проведены межведомственные испытания первого опытного образца двухвагонной рефрижераторной секции для перевозки живой рыбы. Проведенные испытания подтвердили правильность принятого решения о максимальной унификации оборудования вагонов для перевозки живой рыбы с оборудованием пятивагонных рефрижераторных секций. Во всех рейсах оборудование работало надежно, обеспечивая требуемые режимы как по температурам, так и по содержанию кислорода. Испытания показали также и настоятельную необходимость проведения работ по выбору надежных систем очистки воды от продуктов жизнедеятельности рыбы и растворенных в воде газов, так как применяемые в настоящее время устройства не обеспечивают эффективной очистки воды. Комиссия рекомендовала секцию для промышленного производства, с внесением в конструкцию ряда изменений по результатам испытаний и опытной эксплуатации, а для проверки эффективности внесенных изменений изготовить установочную партию. В 1979 г. будет изготовлен второй опытный образец двухвагонной рефрижераторной секции для перевозки живой рыбы по переработанной технической документации. 29
УДК 621.565.945.001.24:621.564:536.5 Выбор температуры кипения хладагента при расчете воздухоохладителя А. В. АЛЕКСЕЕВ, канд. техн. наук В. Т. ОЛЕЙНИЧЕНКО Одесский филиал НПО «Агроприбор» Расчет и проектирование рациональных конст" рукций воздухоохладителей возможны при системном подходе к выбору геометрических характеристик ребристой поверхности и способов интенсификации теплообмена. Один из этих способов основан на выборе и поддержании заданной величины среднего температурного напора в воздухоохладителе. Для компоновки последнего необходимо знать площадь наружной поверхности, а для расчета среднего температурного напора — температуру кипения хладагента. Площадь наружной поверхности воздухоохладителя определяют по уравнению [2] Q KKJm где Q — тепловой поток в воздухоохладителе, Вт; Ь—коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2-К); 0т—средний температурный напор, °С. Из уравнения видно, что чем больше произведение ffim, тем меньше расчетная площадь поверхности воздухоохладителя для отвода одинакового теплового потока. Произведение Шш в уравнении A) представляет плотность теплового потока qF, т. е. qF = kdm. B) Плотность теплового потока прямо пропорциональна величине среднего температурного напора между воздухом в воздухоохладителе и кипящим хладагентом. Для воздухоохладителя непосредственного охлаждения величина Эт зависит от температурных напоров на входе воздуха в воздухоохладитель и выходе из него и определяется по формуле где ix — температура воздуха на входе в воздухоохладитель, °С; t2— температура воздуха на выходе из воздухоохладителя, °С; t0 — температура кипения хладагента, °С. Существенное влияние на величину среднего температурного напора оказывает правильный выбор температуры кипения хладагента. Понижение /0 при неизменных /, и t2 увеличивает 8т и интенсифицирует теплообмен, однако это м " вызывает перерасход электроэнергии, снижает холодопроизводительность компрессоров и ухудшает эффективность установки в целом. Поэтому температуру кипения хладагента следует выбирать в зависимости от экономически обоснованных оптимальных значений Gm и необходимого подохлаждения воздуха в воздухоохладителе. С учетом этого уравнение плотности теплового потока можно записать в виде qF = kn(t1—t2), D) где п — коэффициент, учитывающий оптимальный температурный напор; h — h — величина подохлаждения воздуха в воздухоохладителе. Величина подохлаждения воздуха в воздухоохладителе зависит от технологического режима при термической обработке грузов и находится в пределах от 2 до 10°С. Для большинства воздухоохладителей средний температурный напор составляет 8—12°С [1]. Приравняв уравнения B) и D), с учетом формулы C) получаем выражение По этой зависимости t0 можно определить, не применяя метода последовательных приближений при расчете требуемого оптимального среднего температурного напора. Для практических расчетов температуры кипения хладагента авторами предложена следующая приближенная зависимость: t0 - t2 - 19,95 + 0,45(/! - t%) + 6m. F) Зависимость F) справедлива при /г--/2^10оС и ет=7- 1з°с. Для расчета удельного теплового потока в воздухоохладителе по зависимости D) необходимо знать величину коэффициента п. Численное значение коэффициента п определяется по графику (см. рисунок) в зависимости от симплекса tt — t2 Подстановка коэффициента п в выражение D), а полученного значения qF в уравнение A) позволяет проверить правильность выбора температуры кипения хладагента в воздухоохладителе.
п 10 8 6 4 2 0,3 0,6 0,9 1Л Зависимость коэффициента п от симплекса т. Как видно из таблицы (при расчетах принято tx=—3°С, 6т=Ю°С), при подохлаждении воздуха от 2 до 6СС расхождения между точными значениями температуры кипения /0т по зависи- t, — t2, °с 2 3 4 5 6 **. °с —5 —6 —7 —8 —9 t0T, °с — 14,06 — 14,58 — 15,13 —15,71 — 16,30 'оп* °с — 14,05 -14,60 —15,15 —15,70 —16,25 мости E) и расчетными ?0п по приближенной зависимости F) не превышают 0,05°С. По приведенным уравнениям легко рассчитывать температуру кипения хладагента в воздухоохладителе во всем диапазоне температур, встречающихся в холодильной технике. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1, С в е р д л о в Г. 3., Я в н е л ь Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и установок кондиционирования воздуха. М., Пищевая промышленность, 1972. 2. Теплообменные аппараты холодильных установок/Г. Н. Данилова, С. Н. Богданов, О. П. Иванов и др. Л., Машиностроение, 1973. УДК 621.565.011:[681.121.8 + 681.586] Измерение производительности холодильных установок Канд. техн. наук А. И. ВАСИЛЬЕВ, канд. техн. наук Ю. В. ОСИПОВ, Г Д. ТИМОФЕЕВ Ленинградский технологический институт холодильной промышленности В последнее время, в связи с необходимостью экономии энергоресурсов, значительное внимание уделяется повышению эффективности рабо-. ты холодильных установок, т. е. сокращению до минимума удельного расхода электроэнергии при заданной холодопроизводительности. Объективно оценить степень соответствия потребляемой энергии количеству вырабатываемого холода можно только специальными приборами — измерителями производительности холодильных установок. Применяемые в настоящее время способы измерения холодопроизводительности [2] связаны с ручной обработкой информации, поступающей от автоматических записывающих приборов, измеряющих температуру и расход хладагента. Надежная аппаратура, позволяющая непосредственно регистрировать мгновеннукэ или среднюю производительность холодильной установки, в настоящее время отечественной промышленностью не выпускается. Поэтому вопрос создания надежного и удобного в эксплуатации измерителя холодопроизводительности является актуальным. Принципиально разработка прибора, регистрирующего производительность холодильной установки, сводится к разработке измерителей объемного расхода жидкого хладагента 17а, плотности ра, холодопроизводительности 1 кг хладагента q0, а также множительного устройства, обеспечивающего операцию Расход жидкого хладагента Va можно измерять расходомерами, серийно выпускаемыми отечественной промышленностью. Их целесообразно монтировать на участке трубопровода перед регулирующим вентилем, подающим хладагент в испарительную систему. В этом случае холодопроизводительность в целом оценивается по интегральному критерию. При этом чем больший промежуток времени рассматривается, тем лучшее соответствие будет между реальной и измеренной холодопроизводительностями (при условии, что из охлаждающих приборов пар выходит без перегрева, т. е. в насыщенном состоянии, это допущение справедливо для наи- 31
более распространенных насосно-циркуляцион- ных схем холодоснабжения). Для конкретной холодильной установки выбирают такой расходомерный комплекс, в котором максимальное значение шкалы вторичного прибора соответствует максимальному значению выражения A) в заданном диапазоне рабочих температур. По мере изменения температурных режимов работы холодильной установки следует вводить автоматическую коррекцию значений плотности ра, температуры жидкости перед регулирующим вентилем ta и температуры кипения хладагента /0- Такая коррекция может быть обеспечена функциональным преобразователем, формирующим выходной сигнал, пропорциональный произведению paV7o ^°' ^*)> в зависимости от значений t0 и /„. Для ряда наиболее часто употребляемых хладагентов в диапазоне температур 0°С >U> — 50°С и 10°С> tn > — 10°С произведение ра<7о может быть представлено в виде линейной эмпирической зависимости Ра?о = a+bt0 — ctn, B) где а, Ьу с — постоянные коэффициенты, значения которых для разных хладагентов приведены в табл. 1. Сигнал в виде напряжения, пропорционального выражению B), можно формировать с помощью неравновесного параллельно-симметричного моста, представленного на рис. 1. Температуры кипения t0 и жидкости перед регулирующим вентилем t„ удобно измерять термометрами сопротивления. Причем сопротивления плеч моста г0 (/0), ги (/п), RQ и Rn должны быть подобраны так, чтобы при питании стабилизированным напряжением UCT диагонали аЪ на измерительной диагонали моста cd формировалось напряжение U (pa, q0), пропорциональное произведению ра (tn)-q0 (t0, /и). Введя масштаб шР7, выражение B) можно представить в виде U Ц>эЯо) и. Ь а 9Q т Р = - C) Рис. 1. Схема неравновесного ричного моста. параллельно-симмет- т выбирается в зависимости от Масштаб т величины сигнала, которую необходимо полу чить на выходе преобразователя. Реализация функции двух переменных t0 и tn B) мостовым преобразователем возможна при выполнении следующих условий: UCTR0>\r a v ('ф+ЯоK UCTRn&r и, ( г an D) R* U0; где /?0, ¦/?„—постоянные сопротивления, инвариантные к температуре; Ом — приращение сопротивления температуроза- висимых резисторов г0 и гп; у— крутизна резисторов г0 и ги; Аг 1 гио — базовое значение резисторов температуре t0 === t^ = 0° С. при ру VQ По условиям, записанным в виде системы уравнений D), просчитаны параметры элементов мостового преобразователя. В качестве термодатчиков выбраны термометры сопротивления типа ТСМ-23. В табл. 1 приведены значения параметров элементов преобразователя для разных хладагентов. Сопротивления г0 и ги включают стандартный термометр сопротивления типа ТСМ-23 и добавочный резистор, дополняющий сопротивление соответствующего плеча моста до расчетного значения. При расчете элементов преобразователя необходимо учитывать сопротивления монтажных проводов, соединяющих его с термометрами сопротивления. Хладагент Аммиак R12 R22 R502 кДж/ма 807,6 213,6 262,4 198,6 кДж/(м3«К) 0,962 0,640 0,537 0,583 с 10~а, кДж/(*>3К) 2,99 1,28 1,56 1,35 'о*> Ом 131,5 111,4 163,5 124,5 ги«г °м 57,6 54,0 54,0 54,0 Ко. Ом 42,0 88,4 135,1 89,8 Таблица 1 *и. Ом 57,6 82,6 86,2 70.8 ист, в 12,6 20,0 20,0 22,0 32
На кафедре холодильных установок ЛТИХП рассчитан и экспериментально исследован функциональный преобразователь, предназначенный для работы на аммиаке. На рис. 2 приведены расчетные (сплошные линии) ра<7ор и экспериментальные (штриховые линии) paq0^ зависимости. Как видим, максимальное отклонение составляет не более 0,5—0,7%. Перемножение величин, пропорциональных расходу жидкости и произведению ра(/0 A), технически целесообразно обеспечить на управляемом делителе напряжения (УДН). В качестве УДН можно выбрать любой из известных промышленных множительных устройств [3], УДН реализует регулируемый коэффициент передачи /гд, изменяющийся синхронно с температурными вариациями t0 и tu холодильной установки. При температурных условиях, соответствующих максимальному значению произведения ра<7<> на выходе преобразователя, коэффициент передачи должен быть максимальным, равным единице. Выходное сопротивление />aqO'70U4m/*s -w t0,°c Рис. 2. Расчетные и экспериментальные зависимости Ра<7о=/('о)' преобразователя и входное сопротивление множительного устройства должны удовлетворять условиям согласования сопротивлений параметрических преобразователей [4]. Для измерения расхода жидкого хладагента через охлаждающие приборы целесообразно использовать современный расходомерный комплекс типа КСДЗ-С, включающий первичный прибор, вторичный прибор и интегратор. Если в контур расходомерного комплекса включить рассмотренные функциональный преобразователь и множительное устройство, то по шкале вторичного прибора можно снять показания, пропорциональные мгновенной холодопроизво- дительности, а интегратор будет фиксировать холодопроизводительность за определенный промежуток времени. Структурная схема измерителя холодопро- изводительности, построенного на базе расходомерного комплекса типа КСДЗ-С, показана на рис. 3. Введение блоков БСН, ФП и УДН обеспечивает непосредственное измерение холодопроиз- водительности с помощью серийного расходомерного комплекса типа КСДЗ-С. В настоящее время на предприятиях мясо-молочной промышленности с помощью холодильных установок охлаждают рассол и получают ледяную воду. В таких случаях количество выработанного холода целесообразнее определять по расходу охлаждаемой жидкости и снижению ее температуры. При этом требуется обеспечить автоматическую коррекцию по изменению теплоемкости и концентрации рассола и разности температур рассола на входе /sl и выходе ts.2 из испарительной системы. Холодопроизводительность рассольной системы охлаждения можно определить из следующих выражений !П: для раствора поваренной соли Qo = Vv [D081 - 8,45?) (tsi - '•«)]; E) для раствора хлористого кальция Qo = VP [D123 - 22,6?) (tsl - tS2)\; (б) для ледяной воды Q0 ^S6,SVw(tW2-twl). G) Таблица 2 §• % 7—10 10—15 15-20 20—25 25-30 Го, NaCl 57,0 57,5 58,0 59,0 Ом СаС12 58,0 59,5 61,5 64,0 65,5 'и NaCl 57,0 57,5 58,0 59,0 , Ом СаС12 58,0 59,5 61,5 64,0 65,5 R0, NaCl 60 60 60 60 Ом СаС12 60 60 60 60 60 V NaCl 60 60 60 60 Ом СаС1, 60 60 60 60 60 |/с*. в NaCl 10 10 10 10 СаС12 10 10 10 10 10 33
[ яэ ~ ?? Г i tf~ p. ДГ1 6CH Щ I J ~w\- % ФП | ш дв a) <P*Qft) Ifi ДТ2 L'l L -T=P W7 Рис. З. Структурная схема измерителя холодопроизводительности, построенного на базе расходомерного комплекса типа КСДЗ-С: ЧЭ — чувствительный элемент, обеспечивающий преобразование объемного расхода жидкого хладагента V в физическую величину Ал- (перепад давлений, перемещение плунжера и т. д.), определяемую типом первичного прибора; ДТ1 и ДТ2 — дифференциальные трансформаторные преобразователи; У, ДВ, Р — усилитель, двигатель и редуктор, входящие в состав вторичного прибора; ЧП и И — частотный преобразователь и интегратор, обеспечивающие преобразование текущей холо- допроизводительности Q (т) в частоту следования импульсов f и интегрирование суммарной холодопроизводительности 2Q.; БС"И — блок стабилизированных напряжений, необходимый для питания функционального преобразователя ФП, преобразующего изменение параметров t0 и t в сигнал, пропорциональный произведению pft q0; УДН — управляемый делитель напряжения, реализующий умножение расхода жидкости V на произведение ра д0; V — напряжение, пропорциональное расходу жидкости; V, — напряжение, пропорциональное холодопроизводительности установки; U'2 — напряжение на выходе из трансформаторного датчика вторичного прибора; AU\ — сигнал рассогласования между входным сигналом U't и сигналом обратной связи U'2; ?/д — напряжение на выходе из усилителя вторичного прибора; О) — угловая скорость двигателя вторичного прибора; ф — угол поворота стрелки вторичного прибора. Реализацию автоматической коррекции по концентрации раствора технически осуществить сложно. Поэтому для рассольной системы охлаждения предлагается ряд сопротивлений плеч преобразователя (см. рис. 1) в зависимости от рабочего диапазона изменения концентрации хладоносителя ?. Расчетные значения сопротивлений плеч моста приведены в табл. 2. Для ледяной воды параметры плеч преобразователя, реализующего зависимости G), имеют следующие расчетные значения: г о = 55 Ом; ги = 55 Ом; R0 = tfи = 60 Ом; UCT = 10 В. Отклонение сигнала на выходе преобразователя, реализующего зависимости E) и F) (квадратные скобки) при вариациях температур ts2 и tsl и концентрации Е, от расчетных значений составляет не более 0,8%. Структурная схема измерителя производительности рассольной системы охлаждения аналогична структурной схеме измерителя, приведенной на рис. 3. Предложенная структурная схема измерителя холодопроизводительности, построенного на базе расходомерного комплекса КСДЗ-С и разработанных узлов в виде функционального преобразователя и множительного устройства, обеспечивает автоматическую регистрацию холодопроизводительности установки. Внедрение измерителя холодопроизводительности позволит качественно оценивать работу установки, зависящую от технического состояния ее узлов и аппаратов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Богданов С. Н., И в а ь- о в О. П., Куприянова А. В. Свойства рабочих веществ, теплоносителей и материалов, используемых в холодильной технике. Л., ЛГУ, 1972. 2. Г е р а с и м о в Н. А., Осипов Ю. В., Тимофеев Г. Д. Экспериментальное исследование работы измерителей холодопроизводительности. — Холодильная техника, 1975, № 3. 3. М а с л о в А. А. Обзор и классификация множительных устройств. — Автоматика и телемеханика, 1960, т. XXI, № 10. 4. Электрические измерения неэлектрических величин/под ред. П. В. Новицкого. Л,, Энергия, 1975. УДК 621.575.043-131.1:536.24 Изменение температурного напора по высоте вертикального пленочного генератора абсорбционной холодильной машины Канд. техн. наук Л. В. ГАЛИМОВА, канд. техн. наук А. В. ВУРГАФТ Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства Основным недостатком крупных абсорбционных холодильных машин является их большая металлоемкость. Одно из направлений решения проблемы ее снижения — повышение интенсивности процессов теплообмена в аппаратах. Наиболее металлоемким элементом АХМ является генератор. Полученные в результате исследования зависимости [1] позволяют определить коэффициент теплоотдачи аппарата с учетом условий его работы и рассчитать тепло- обменную поверхность без большого запаса. 34
Открытым остается вопрос о рациональной высоте труб выпарной части. Как известно, в вертикальных пленочных генераторах А ХМ температура стекающего раствора повышается по мере его выпаривания, в результате чего температурный напор в аппарате с паровым обогревом уменьшается от верхнего сечения к нижнему, причем настолько интенсивно, что нижняя часть аппарата, работающая с малым температурным напором, практически неэффективна. Для рационального выбора высоты греющих труб необходимо установить закон изменения температурного напора по их высоте. Примем следующие допущения, справедливость которых проверена опытом и примерными расчетами: температура стенки трубы при паровом обогреве постоянна; теплота парообразования г = — -tq- (Q — количество подведенного тепла, Дж; G — масса стекающего раствора, кг) не изменяется в процессе выпаривания; повышение температуры раствора Т пропорционально подведенному к 1 кг раствора количеству тепла q, dT dT В = const, где B~f- Qh f — кратность циркуляции; t2 — температура раствора в конце процесса выпаривания,. °С; tm —температура раствора в начале процесса выпаривания, °С; <7д —приведенное тепло выпаривания, Дж/кг. Тогда изменение температурного напора аппарата dAT = d (Гст — Т) = — ИТ, где Тст—температура стенки аппарата, К, оказывается связанным с убылью массы стекающего раствора зависимостью dG dAT = Br —q- , A) откуда после интегрирования G = G0 exp АГ-ЛГо Br B) где dBH — внутренний диаметр трубы, м; а — коэффициент теплоотдачи при пленочном стекании кипящего раствора, Вт/(м2К); х — высота стекания, м. Коэффициент теплоотдачи а зависит от температурного напора, массы раствора, подаваемого в одну трубу, давления в системе и может быть в общем случае описан размерной формулой вида где G0 — масса раствора, поступающего в одну трубу, кг/с; ДГ0 — температурный напор в начале процесса выпаривания, К. С другой стороны, убыль массы раствора определяется уравнением теплового баланса — dG^-^—aATdx, C) а = AATnGmpl , D) где ,4—-постоянная, определяемая теплофизическими свойствами раствора, откуда с учетом C) ndmi dG -AATn + 1G'"pldx Р1з B) и E) следует, что ехр ¦N- [Цг-дт-] dAT д^(/7 + 1) ¦ = dx, E) F) где N — постоянная, определяемая условиями работы генератора, N-- G^-^expf-O-mrlr] АВпйшр1 G) В результате исследования процесса кипения водоаммиачного раствора в тонкой стекающей пленке [1] получена зависимость а^О^ВАГ1'0^-1^0'38, (8) с учетом которой уравнение F) после интегрирования приняло вид А Г ехр 2,5ДГ Вт dAT А Го ДГ2 х ~7v~ (9) АТ,К 18 16 0,1 0,2 0,3 0,Ь 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 x/N Изменение температурного напора по высоте трубы при различных условиях работы АХМ: О , = 1° С; ? —10 = —10° С; Л — t0 = —30° С. 35
G02'5exp[-2'5^°] N = гг™ . A0) Для определения эффективной высоты труб необходимо еычислить интеграл левой части уравнения (9) в пределах изменения значений AT, характерных для работы генератора абсорбционной водоаммиачной холодильной машины. С целью количественной оценки высоты труб на ЭВМ «Наири-К» проведено численное интегрирование полученного уравнения для условий работы АХМ, выпускаемых Пензенским заводом химического машиностроения и используемых для производства аммиака (температуры кипения +1; —10 и — 30°С) [2]. Результаты расчета представлены на рисунке, из которого видно, что изменение температур- Чл.-кор. АН УССР, д-р техн. наук. проф. И. Л. ПОВХ, канд. физ.-мат. наук А. Б. СТУПИН, А. П. СИМОНЕНКО Донецкий государственный университет Потери напора в циркуляционных трубопроводах холодильных систем с промежуточным хла- доносителем существенно влияют на технико- экономические показатели. Известно, что уменьшить потери давления и, соответственно, гидродинамическое сопротивление (на 80%) при турбулентном течении жидкости можно введением в нее добавок полимеров или поверхностно-активных веществ (ПАВ) 18, 9]. О возможности применения гидродинамически активных присадок в холодильной технике сообщается в работе [11. Лабораторными исследованиями установлено, что в диапазоне температур от 20 до —15 С добавки полиакриламида в рассолы, содержащие до 10% хлористого кальция (или хлористого натрия), снижают сопротивление на 50%. Однако практическому использованию высоко- полимеров в холодильной технике препятствует их значительная механическая деструкция (разрушение) в насосах и в местных поворотных коленах систем, приводящая со временем к снижению гидродинамической эффективности добавок 1.51. Кроме того, в промышленных холодильных системах деструкция полимеров будет возрас- 36 ного напора по высоте трубы для рассмотренных различных условий работы генераторов характеризуется одной линией, причем с увеличением высоты труб снижение температурного напора сначала идет быстро, а затем замедляется. Определение оптимального отношения x/N должно быть сделано для каждого конкретного случая путем технико-экономического расчета. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вургафт А. В., Галимова Л. В. Теплоотдача при кипении водоаммиачного раствора в стекающей пленке на вертикальной трубе. — Холодильная техника, 1974, № 12. 2. Современное состояние и перспективы развития абсорбционных холодильных машин/А. В. Быков, И. М. Калнинь, Л. М. Розенфельд и др. — Холодильная техника, 1977, № 2. тать из-за значительной шероховатости поверхности технических труб. В последнее время в качестве добавок, уменьшающих гидродинамическое сопротивление при движении жидкости, стали использовать некоторые мицеллообразующие поверхностно- активные вещества (МПАВ) [4]. Для получения одинакового по величине снижения сопротивления необходимо добавлять несколько большее количество мицеллообразующих поверхностно- активных веществ по сравнению с высокополи- мерами. Тем не менее при практическом использовании добавки МПАВ имеют ряд преимуществ перед высокополимерами. В частности, они могут стабильно снижать сопротивление в гидравлических системах, оснащенных центробежными и другими насосами для перекачки жидких сред. Это обусловлено наличием обратимой механической деструкции поверхностно-активных веществ, заключающейся в восстановлении свойств добавок МПАВ на некотором определенном участке трубопровода после прохождения раствора через насос. Авторами сформулированы общие требования к МПАВ, предназначенным для снижения гидродинамического сопротивления высокотемпературных хладоносителей с нижним температурным пределом ОС, изучены основные закономерности уменьшения сопротивления трения с УДК L621.564 + 66.022.381:532.5 Влияние поверхностно-активных веществ на снижение гидродинамического сопротивления хладоносителей
помощью этих добавок и приведены результаты промышленного испытания их гидродинамической эффективности в шахтной холодильной установке кондиционирования воздуха. При применении добавок МПАВ в холодильных установках необходимо учитывать растворимость поверхностно-активных веществ, так как с понижением температуры до некоторого значения (так называемой точки Крафта) они образуют только истинные растворы или находятся в нерастворенном состоянии [3]. Следовательно, в качестве добавок к хл а доносителям целесообразно использовать только МПАВ с низкими значениями точек Крафта. При практическом применении добавок МПАВ необходимо принимать во внимание, что в качестве хладоносителей часто используют промышленную воду со значительной степенью жесткости и большим количеством различных технических примесей. Кроме того, водородный показатель рН такой воды изменяется в широких пределах. В жесткой воде натриевые мыла реагируют с солями жесткости (кальция и магния) и образуют кальциевые и магниевые мыла в виде сероватых липких хлопьев, которые плохо растворимы в воде. Использование анионактив- ных поверхностно-активных веществ в кислых средах (рН<7) также недопустимо, так как мыла подвергаются гидролизу (переходу соли в соответствующую кислоту, растворимость которой на несколько порядков меньше растворимости МПАВ). Вследствие этого в растворе не будет достаточного количества ионов исходного поверхностно-активного вещества, необходимого для образования анизометрических мицелляр- ных структур. Как показали опыты авторов, эти трудности могут быть преодолены введением в растворы МПАВ незначительного, но достаточного для нейтрализации жесткости, количества соды Na2C03, водные растворы которой имеют щелочную реакцию. Авторами исследована гидродинамическая эффективность добавок поверхностно-активных веществ, выпускаемых промышленностью: мыло МРТУ 18/233—68, пасты метаупон и дита- лан-OTS. Изучение указанных присадок актуально в связи с перспективами их практического применения. Экспериментальные исследования проводили на гидравлическом стенде, представляющем собой замкнутый контур, состоящий из бака с исследуемой жидкостью, центробежного насоса и теплообменников, соединенных стальными трубами диаметром 95 мм с естественной шероховатостью и общей длиной 130 м. Расход жидкости изменяли с помощью вентиля, установленного на выходе из насоса. Потери напора на участках определяли с помощью дифференциальных манометров, потери давления во всей системе — образцовым манометром. Исследуемую жидкость охлаждали или подогревали в теплообменниках, через которые пропускали охлажденный рассол из прохмышленной холодильной машины или подогретую воду. Температуру измеряли термометрами с ценой деления 0,1°С, установленными в специальных устройствах по длине трубопровода, расход жидкости — водомером. Концентрацию солей и МПАВ в растворе определяли титрованием. Величину рН контролировали лабораторным прибором «рН-340». На рис. 1 приведена зависимость потерь давления /\/7 во всей системе от расхода хладоноси- теля q при оптимальной концентрации мыла МРТУ 18/233—68 С-1,8% и пяти различных температурах. Наименьший перепад давлений зафиксирован при температуре 8,7°С. При повышении или понижении температуры наблюдается возрастание перепада давлений. Так, при /=2,1 и 4,9°С экспериментальные точки ложатся на кривую для воды, т. е. при этих температурах снижения гидродинамического сопротивления не наблюдается, а при /=12 и 13,2°С оно увеличивается в среднем соответственно на 10 и 20%. Даже при температуре 8,7 С снижение сопротивления, рассчитываемое по относительному уменьшению перепада давлений при постоянном расходе, незначительно и при q= =20 л/с оно составляет 38%. Немонотонные изменения потерь давления объясняются экстремальным характером зависимости сопротивле- \р,/е77а 780 720 60 г.- | V- 2 | •- j J /А- 4 ! О- 5 U - о \ 1 ш / V 70 20 q.*ft> Рис. 1. Зависим сть потерь давления от расхода хладом ос ител я: / — вбда (/— 10°С); 2, 3, 4, 5, 6 — 1,8%-ный зодный раствор мыла МРТУ 18/233—68 при температуре соответственно 2.1; 4,9; 13,2; 12,0 и 8,7°С (концентрация электролита Na2CO:, в растворе 0,2%, водородный показатель среды рН 9—11). 37
ния от температуры для данной концентрации МПАВ. Таким образом, добавки мыла (МРТУ 18/233—68) нецелесообразно использовать в холодильных системах вследствие их слабой гидродинамической эффективности в рассматриваемой области низких температур. Наибольший интерес в холодильной технике должны представлять поверхностно-активные вещества, снижающие гидродинамическое сопротивление, с добавками электролитов, которые не только способствуют мицеллообразованию, но и понижают температуру замерзания хладо- носителя. В исследованиях авторов были использованы промышленные пасты диталан-OTS и метаупон, образующие растворы с одновалентными электролитами. На рис. 2 показано влияние добавок электролитов на величину потерь давления для 1,02%- ного водного раствора метаупона (здесь и далее концентрация метаупона и диталана-OTS выражена по пасте). Видно, что с увеличением процентного содержания хлористого натрия до значений, близких к оптимальным, заметно снижаются потери давления и соответственно возрастает гидродинамический эффект. Было исследовано также влияние температуры на снижение гидродинамического сопротивления хладоносителей при концентрации метаупона С= 1,02%, которая дает максимальное снижение сопротивления (~80%) при движении хладоно- сителя в гладких трубах в диапазоне температур *=20т-250С. Установлено (рис. 3), что с понижением температуры до 0°С гидродинамическая эффективность раствора метаупона существенно уменьшается. Аналогичные результаты были получены для водных растворов диталана-OTS 1,0 и 1,85%-ной концентрации в присутствии хлористого натрия 3%-ной концентрации. Обнаруженная тенденция может быть обусловлена малой растворимостью МПАВ в области указанных температур и замедлением процесса восстановления продеструктировавших анизометрических мицеллярных структур. Известно, что введение низкомолекулярных органических веществ (метанол, ацетон и др.) повышает растворимость МПАВ [2]. В свою очередь, с увеличением растворимости возрастает гидродинамическая эффективность добавок МПАВ при низких температурах. В работе [6] показано, что с добавлением метилового спирта 3—4%-ной концентрации в водный раствор метаупона снижается сопротивление при температурах, близких к 0°С, однако максимального уменьшения сопротивления в системе электролит—ПАВ — спирт — вода не достигается. В связи с этим авторами была предпринята попытка повысить гидродинамическую эффек- 0 10 20 30 ц,л/с Рис. 2. Влияние концентрации электролита на величину потерь давления: /—вода (/=Ю°С); 2, 3, 4, 5 — 1,02%-ный водный раствор метаупона с содержанием NaCl соответственно 4,37; 6,32; 5,35 и 7,39% (температура исследуемых растворов 12,5°С). О 10 20 30 %ул/с Рис. 3. Зависимость потерь давления от расхода хла- доносителя: 1 — вода (/=10°С); 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 — хладоноситель при температуре соответственно 4,4; 7,3; 10,1; 12,3; 14,0; 16,0; 18,0; 19,3; 23,8°С (раствор содержит 7,23% NaCl и 1,02% метаупона). тивность растворов метаупона, увеличивая его концентрацию. Результаты опытов приведены на рис. 4. В области низких температур при концентрации метаупона С=2,15% и оптимальной концентрации хлористого натрия 7,8% наблюдается значительное уменьшение перепада давлений Ар. С кинетической точки зрения это можно объяснить возрастанием числа мицелло- образующих ионов при больших концентрациях и соответственно смещением динамического равновесия в системе в сторону образования анизометрических мицеллярных структур [7J. 38
4/7, к Па ido 120 60 •-/ \ Т ¦ ! + -* Ч hf o-j 7 Л-4 У ] ^6р I # #7 /tf ^,/^7 Рис. 4. Потери давления: / — вода (/=10°С); 2, 3, 4, 5, 6 — 2,15%-ныи водный раствор метаупона в присутствии 7,8% NaCI при температуре соответственно 0,6; 1,9; 3,8; 7,2 и 10°С. Таким образом, при выборе поверхностно- активных веществ для практического применения в холодильных установках необходимо учитывать физико-химические свойства добавок ПАВ и их растворов: растворимость, чувствительность к солям жесткости, способность к гидролизу, величину рН, ионную силу раствора, определяемую концентрацией электролита, а также структурно-механическое состояние хладоносителя с добавками МПАВ, в частности, число образующихся анизометрических хмицеллярных структур и скорость их восстановления после деструкции. С учетом вышеизложенных требований был подобран основной хладоноситель для шахтной установки кондиционирования воздуха (ШУКВ), в состав которого входят: шахтная вода, мета- упон, хлористый натрий, кальцинированная сода. Промышленные испытания были проведены на системе трубопроводов ШУКВ общей протяженностью 13,5 км. В результате применения хладоносителя с добавкой метаупона гидравлическое сопротивление трубопроводов снижено в два раза по сравнению с использовавшейся ранее шахтной водой. Хладоноситель оставался стабильным в течение полутора месяцев эксплуатации и не ухудшал работы теплообменных аппаратов. В целях определения коррозийных свойств, химической активности по отношению к материалам, используемым для изготовления холодильного оборудования и труб, а также возможного образования в результате эксплуатации труднорастворимых осадков проведены комплексные физико-химические исследования растворов с добавками МПАВ. Коррозийные испытания образцов стали Ст. 3, наиболее широко используемой для изготовления труб, показали, что глубинный показатель коррозии в водносолевом хладоносителе с добавками метаупона, на котором проводились промышленные испытания, уменьшается в 3— 4 раза по сравнению с водой. Не было также обнаружено каких-либо химических взаимодействий диталана-OTS и метаупона с цветными и черными металлами. При использовании хладоносителей с добавками МПАВ и кальцинированной соды для уменьшения жесткости не наблюдалось выпадения нерастворимых осадков. Это исключает возможность засорения теплообменных аппаратов. Особо важное внимание при эксплуатации хладоносителей с МПАВ необходимо обращать на степень чистоты используемой для их приготовления воды. Замечено, что с увеличением концентрации твердых примесей для максимального снижения сопротивления необходимо увеличить содержание МПАВ. В целях определения возможного срока эксплуатации хладоносителя с добавкой промышленной пасты метаупон была определена гидродинамическая эффективность растворов во времени. Образцы хладоносителей хранили при температуре от —15 до 20°С в течение четырех месяцев. Периодически (раз в три дня) растворы метаупона испытывали на гидродинамическую эффективность. Установлено, что при концентрации МПАВ в хладоносителе не ниже 1% растворы не изменяют своих физико-химических свойств и сохраняют способность снижать турбулентное трение. При прохождении через насосы хладоносители с МПАВ подвергались значительным механическим воздействиям, однако каких-либо необратимых механических деструкции в них не наблюдалось. Это указывает на явное преимущество данного типа добавок по сравнению с гидродинамически эффективными высокополимерами. Добавки метаупона эффективно снижают гидродинамическое сопротивление хладоносителей с концентрацией хлористого натрия от 6 до 14%. Для снижения сопротивления хладоносителей с концентрацией хлористого натрия, близкой к 23%, необходимо провести дополнительные исследования по подбору новых поверхностно-активных веществ. Итак, добавки метаупона можно успешно использовать для повышения эффективности работы шахтных холодильных установок. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. К вопросу применения гидродинамически активных присадок в холодильной технике/Л. 3. Мель- цер, В. С. Коваленко, И. Т. Элытерин и др. — Инженерно-физический журнал, 1973, т. XXV, № 6. 39
2. К о г а н В. Б., Фридман В. М., К а ф а - ров В. В. Справочник по растворимости, т. 4. М. —Л., Изд-во АН СССР, 1961. 3. Коллоидные поверхностно-активные вещества/А. Шинода, П. Накагава, Б. Тамамуси и др. М., Мир, 1966. 4. П о в х И. Л., С т у п и н А. Б. Снижение гидродинамического сопротивления добавками. — В кн.: Физическая гидродинамика. Киев—Донецк, 1977. 5. П о в х И. Л., С т у п и н А. Б. Экспериментальное исследование турбулентного течения водных растворов полимеров в трубе. —Инженерно-физический журнал, 1972, т. XXII, № 1. 6. Пристен^чнор турбулентное течение жидкости с добавками поверхностно-активных ве- В. А. ГЛАДЧЕНКО, Г. П. ПЕТРЕНКО ПО «Одесхолодмаш» При работе аккумуляционных водоохладителей, широко применяющихся для охлаждения молока и различных жидкостей, важно зафиксировать момент окончания намораживания заданного количества льда на панелях испарителя с тем, чтобы вовремя отключить холодильную установку. В настоящее время промышленность не выпускает прибора, позволяющего регулировать пуск и остановку водоохладителя в зависимости от количества намороженного льда. Для этой цели применяют термореле ТР1-02Х, дающее команду на отключение водоохладителя при низкой температуре кипения хладагента, соответствующей заданному количеству льда, намороженного на панелях испарителя, и датчик намораживания льда поплавкового типа, который определяет количество льда по эквивалентной массе вытесненной им воды [4]. Термореле ТР1-02Х не позволяет точно зафиксировать момент окончания намораживания льда, поскольку его термобаллон установлен между панелями испарителя и реагирует на изменение температуры льда, а не температуры кипения хладагента. Поплавковый датчик также имеет большую погрешность в фиксации момента окончания намораживания льда, обусловленную следующим: непостоянным сопротивлением в шарнирных соединениях поплавка и рычага, рычага с осью; различной величиной усилия для нажатия микропереключателя установленного в датчике; влиянием утечки воды из бака испарителя. ществ/А. Б. Ступин, С. Н. Максютенко, П. В. Асланов и др. — В кн.: Физическая гидродинамика. Киев — Донецк, 1977. 7. Ребиндер П. А. Взаимосвязь поверхностных и объемных свойств растворов поверхностно-активных веществ. — В кн.: Успехи коллоидной химии. М., 1973. 8. Снижение гидродинамического сопротивления добавками поверхностно-активных веществ./ И. Л. Повх, А. Б. Ступин, В. М. Добрыченко и др. — Инженерно-физический журнал, 1974, т. XXVII, № 4. 9. X ойт Д ж. Влияние добавок на сопротивление трения в жидкости. — В кн.: Теоретические основы инженерных расчетов. М., 1972, № 2. Кроме того, из двух указанных типов приборов только поплавковый позволяет изменять заданное количество льда, намораживаемого на панелях испарителя, путем перемещения микропереключателя. Известные устройства регулирования уровня (например, с индуктивным датчиком ПРУ-4, емкостным датчиком МЭСУ1К) [1,3] нецелесообразно использовать для задания и фиксации уровня намораживания льда в установках аккумуляционного типа, так как они имеют следующие недостатки: небольшой дифференциал переключения; отсутствие регулируемого дифференциала либо регулирование в небольшом диапазоне E—10 мм); питание регулирующей схемы устройства напряжением более 10 В; сложность и громоздкость датчиков; необходимость подбора и наладки элементов регулирующей части устройств; значительную потребляемую мощность. Рассмотренные недостатки устранены в устройстве фиксации уровня на интегральных элементах, принципиальная схема которого представлена на рис. 1. Предлагаемое устройство задает и фиксирует количество льда, намораживаемого на панелях испарителя. Действие устройства основано на свойстве воды изменять плотность при переходе в твердое состояние (лед), что приводит к вытеснению воды льдом и изменению ее уровня. Датчиками уровней воды являются три металлических стержня (электрода), закрепленных на изоляционной пластине над поверхностью воды в баке, внутри которого находится испаритель. Электрод ДТ1 фиксирует верхний уровень воды, соответствующий окончанию процесса намо- УДК 621.565.2:681.5.08 Оптимизация схем фиксации уровня намораживания льда в аккумуляционных установках 40
Рис. 1. Принципиальная схема устройства фиксации уровня намораживания льда на интегральных элементах: #/ = 560 Ом; #2=510 Ом; Ci=200 мкФ; Д1—Д4 — КД109А; Д5 — КС156А; 77 — ПМ42Б; ТгЛ — 1TK551; Эл1 — Эл4 — К1ЛБ558; Tpl — ТПП215-127/220-50; Otil — АОУ103В. раживания льда; электрод ДТ2 — момент окончания оттаивания льда, когда уровень воды в баке становится ниже его нижнего конца; электрод ДТЗ — предельно низкий уровень воды в баке: когда уровень воды опускается ниже конца этого электрода, подается сигнал об отключении водоохладителя и открытии соленоидного вентиля подачи воды в бак испарителя от водопроводной сети либо из резервного бака. Положение датчиков при наладке установки может быть изменено. Устройство фиксации уровня на интегральных элементах работает циклично. Первоначально уровень воды в баке устанавливается ниже ДТ2, но выше ДТЗ. При этом на входах 5, 6 элемента Эл2 управляющего напряжения нет, поэтому на выходе Эл2-4 появляется сигнал, который подается на вход триггера Тг1-2. В результате на выходе триггера Тг1-6 и входе элемента Эл1-2, 3 сигнал эквивалентен «О», а на выходе Эл1-1 соответствует «7». Включается реле Р1, управляющее магнитным пускателем, который включает электродвигатель компрессора. Начинается намораживание на панелях испарителя. Лед вытесняет воду, и уровень воды в баке повышается до уровня электрода ДТ1. При этом на вход 13 триггера Тг1 подается сигнал, переводящий триггер во второе устойчивое состояние, реле Р1 отключается. Под действием тепловой нагрузки лед оттаивает и уровень воды возвращается к первоначальному. Если уровень воды по каким-либо причинам опускается ниже конца электрода ДТЗ, то через элементы ЭлЗ и Эл4 включается реле Р2, которое коммутирует соленоидный вентиль, соединяющий магистраль водопровода с баком. Реле Р2 остается включенным до достижения уровнем воды нижнего конца электрода ДТЗ, после чего соленоидный вентиль отключается. Питание устройства осуществляется от сети 220 В через понижающий трансформатор Tpl, выпрямитель на диодах Д1—Д4 и стабилизатор компенсационного типа, собранный на элементах 77, Д5 и R1. Напряжение между корпусом бака и датчиками уровня составляет 8 В и снимается до стабилизатора, а логическая часть устройства питается стабилизированным напряжением 5 В. Необходимость такого включения обусловлена электропроводностью воды, которая зависит от степени диссоциации примесей, растворенных в ней. Величина напряжения 8 В определяется входным током переключения триггерного элемента серии 155 A33) при использовании воды магистрального водопровода (температура воды 19°С). Предлагаемое устройство фиксации уровня на интегральных элементах экономично, надежно и электробезопасно в работе. На рис. 1 показан вариант использования вместо реле Р1 оптрона (оптрон Onl и резистор R2 подсоединены пунктиром). Аналогично можно заменить реле Р2. На рис. 2 представлена принципиальная схема бесконтактного устройства фиксации уровня на оптронах [2] с датчиком, выполненным из материалов с различной электропроводностью. В исходном состоянии лед в резервуаре отсутствует и вода не соприкасается с датчиком ДТ. При этом светодиод оптрона Оп4 освещает его фототиристор, который коммутирует цепь управления оптрона ОпЗ. Далее фототиристор ОпЗ включает цепи управления оптронов Оп5— Оп8, а их фототиристоры включают трехфазный 41
R1=5\0 Ом; R2 = #3=\50 Ом; Onl, On2 — АОУ103В; 0n5 — On8 — ТО2-10; СД—3Л102А. электродвигатель компрессора холодильной установки. Происходит намораживание льда. При достижении заданного уровня намораживания льда вода поднимается до соприкосновения с нижним концом датчика. В результате через светодиоды оптронов Onl, Оп2 и сигнальный светодиод СД протекает ток, величина которого определяется электропроводностью материала наконечника датчика. Появление тока приводит к запиранию оптрона Оп4 оптроном Onl. Входной сигнал на оптроне ОпЗ исчезает, однако его фототиристор продолжает проводить ток. Резистор R1 подобран таким Образом, чтобы оптрон Оп2 включался при достижении уровня воды выше части наконечника датчика, изготовленной из материала с меньшей электропроводностью. При включении оптрона Оп2 запирается фототиристор оптрона ОпЗ, т. е. отключаются опт- роны Оп5 —Оп8 и электродвигатель ДК компрессора. Под действием тепловой нагрузки лед на поверхности испарителя тает, и уровень воды снижается. Вначале — ниже части датчика, выполненной из материала с высокой электрогро- водностью. При этом включается оптрон Оп2, однако оптрон ОпЗ, а следовательно, и нагрузка, не включаются, так как отключен оптрон Оп4. Вода продолжает опускаться до тех пор, пока ее уровень не окажется под нижней частью датчика, выполненной из материала с низкой электропроводностью. После этого светодиод СД и оптрон Onl выключаются, снимается запирающий сигнал с управляющего электрода фототиристора оптрона Оп4 и этот оптрон включается. Управляющее напряжение подается на светодиод оптрона ОпЗ. Далее цикл повторяется. Резисторы /?/, R2 предназначены для ограничения тока, проходящего через светодиоды. Их номиналы уточняются в процессе наладки. Часть электрода с меньшей электропроводностью может быть выполнена из двуокиси олова Sn02, легированной цинком. В зависимости от степени легирования удельное сопротивление ее будет изменяться в пределах 10~4—108 Ом-м. Остальная часть электрода металлическая. При необходимости фиксации минимального уровня воды в устройство вводятся дополнительные электрод и оптрон. Питается устройство по схеме, показанной на рис. 1. Датчик уровня намораживания льда может быть установлен в отдельном цилиндрическом сосуде, сообщающемся с баком испарителя и расположенном рядом с ним, что обеспечивает удобство обслуживания и установки шкалы намораживания льда, исключает влияние колебаний поверхности воды на точность фиксации уровня. Предлагаемые устройства позволяют получить достаточно высокую точность определения момента окончания процесса намораживания льда, использовать минимально возможное напряжение питания регулирующей части, исключить непроизводительную работу водоохладите- ля при чрезмерно- большом слое льда. Они могут быть применены также для контроля и автоматического регулирования уровней жидкостей в других сосудах и аппаратах. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины/под ред. Б. Д. Кошарского. Л., Машиностроение, 1968. 2. А. с. № 610070 (СССР). 3. Вайн штейн В. Д., Канторович В. И. Низкотемпературные холодильные установки. М., Пищевая промышленность, 1972. 4. Холодильные м а ш и н ы и аппараты. Каталог. М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1975. 42
УДК 6?1.58.004.17 Г Интенсификация работы льдогенератора чешуйчатого льда Канд. техн. наук В. Б. РЖЕВСКАЯ, д*р техн. наук, проф. Э. И. ГУЙГО Ленинградский технологический институт холодильной промышленности Эффективность работы льдогенератора чешуйчатого льда (ГЧЛ) во многом определяется процессом намораживания и переохлаждения льда на поверхности барабана. Продолжительность переохлаждения льда до температуры порядка —5°С, обеспечивающей оптимальные условия его съема с барабана, зависит от конструкции и режима работы ГЧЛ. Поэтому, зная температурное поле переохлажденного ледяного слоя, можно для различных режимов, а также различных материалов и толщин стенок барабана установить время переохлаждения льда до заданной температуры и, следовательно, программировать оптимальный цикл работы льдогенератора. Известно, что при обычной работе ГЧЛ процесс намораживания льда составляет лишь около 16% общей продолжительности цикла (за один оборот барабана), в остальное время происходит переохлаждение и съем льда. В работах [1, 2, 6] дано решение задачи по нахождению времени, необходимого для получения слоя льда заданной толщины в льдогенераторах чешуйчатого льда при различных краевых условиях со стороны хладагента. Определение температурного поля системы лед — стенка барабана является задачей нестационарной теплопроводности составного тела, которая сводится к решению уравнений dt дЧ ~дт~ = а1?Г (R<x<R + l); B) при начальных условиях М*. 0)*=Mx), t(x, 0) = /(*), C) граничных условиях М<Кт) = *ь, D) Г dt \ ас и условиях сопряжения *!(/?. Т) = *(#, Т), F) ( dU ) - I dt \ ^{¦агЦ^-M-S-Li.' G) где t, tly tc, t0 — температуры соответственно льда, стенки барабана, окружающей среды (воздуха) и кипения; а, аг — коэффициенты температуропроводности соответственно льда, стенки барабана; т — вре*мя; "к, <к1— коэффициенты теплопроводности льда, стенки барабана; R — толщина стенки барабана; Е — толщина льда; ас — коэффициент теплоотдачи от окружающей среды (воздуха) к переохлажденному льду. Начальные условия, т. е. функции Д (х) и / (х) должны быть известны. Простейшие приближенные зависимости получены в работах [1] и [2]. Аналитическое решение указанной задачи имеет ; громоздкий вид и применять его на практике затруднительно, тем более, что ряды, которыми выражаются функции^ (х, т) и t (jt, т), заведомо будут медленно сходящимися для малых значений критериев Фурье. В связи с этим для решения задачи принят метод конечных разностей, причем при расчетах использованы формулы только явного вида, которые удобны для проведения вычислений на ЭВМ. Схема расчета предусматривает возможность численного исследования температурного поля лед — стенка как при краевых условиях первого, так и третьего рода со стороны хладагента. При численном интегрировании находят приближенное значение температуры viik в каждом узле сетки x=ih, %=kl, (/, k — число шагов, ft, / — величина шага соответственно по оси х и т). Шаг по оси абсцисс в интервале @, R) равен hy^R/m, в интервале (R, R + Q где т,п — число шагов соответственно в интервале @, R) и @,#; R+1). Расчетная схема показана на рисунке. Температуру в узлах, расположенных в области (R, R+Q, определяли по формуле Ш. Е. Микеладзе — Д. Ю. Панова [4]: О*, ft+i = — <°*-ь и + 40,, k Ч- «,+ь h). (8) Погрешность результатов расчетов при ее применении будет четвертого порядка малости относительно ft, т. е. 0 (ft4). 43
ь / I ! I I [ I ! I I | I I •J- J 1 Z 3 4 m,m+1jn+2 r/A ъ Расчетная схема. В формуле (8) шаг / определяется соотношением /= Ла/6в, (9) поэтому разностную формулу для интервала (О, R) можно записать в виде #Ь ft + l > bah* -A~ш\) (Ю) При этом необходимо учитывать, что выбор кг будет ограничен общим условием сходимости и устойчивости, которое характеризуется неравенством 1гх^ h ~\/ ax/3a (И) Точность решения формулы A0) будет порядка 0 (hfj. Во всех узлах, расположенных по левой границе, т. е. со стороны хладагента, значение температуры задано. Если условие D) заменить краевым условием третьего рода, то в узлах прямой х=0 надо применить формулу Витасека, приведенную в работе [5]: , Ni\ I 2 + 2Nt Л\ \ Л + -=-*t.k + Pi 2Л^ Pi где Л/х = «o^iAiJ а A2) A3) § __ коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту; px=h\llav A4) Формула A2) применима при условии A5) Температуру в узлах правой границы, т. е. на поверхности льда, вычисляли по формуле 44 #„ ft+i = ' 34- 1 / ОсЛ_ \ 2*„.* + *n-i.k + —Г" )• A6) которая применима только при выполнении условия (9) и, как это доказано в работе [51, дает погрешность порядка 0 (/i3). Если в узлах прямой x=mh1 использовать обычную формулу численного интегрирования, погрешность аппроксимации которой 0 (Л), то вследствие неравномерности сетки погрешность будет очень велика. Поэтому для решения этой задачи была выведена [3] уточненная формула, порядок аппроксимации которой (¦ де р -- KPi А, (Р~ la л -г •] - = кр гт 6. О то. k+\ 2%г 0>i-2) + ,fc + 2Х "/Р^т + ь Л» A7) С помощью формул (8), A0), A2), A6) и A7) можно решить поставленную задачу — определить температурное поле переохлажденного льда и стенки барабана. Кроме того, формула A7) позволяет решать сравнительно мало исследованные задачи с так называемыми краевыми условиями четвертого рода. При численных исследованиях число шагов в слое льда п—т, следовательно, шаг Л выбирали в зависимости от толщины полученного слоя льда, а шаг ht — из условия A1). Шаг по времени, если расчеты проводились для краевых условий первого рода со стороны хладагента, находили по соотношению (9), а для краевых условий третьего рода — по соотношению A5). В расчетах приняты конструктивные характеристики барабана экспериментального льдогенератора: диаметр цилиндра D=45 мм, толщина стенки /?—8 мм. Ниже дан пример расчета при числе оборотов цилиндра Яц=3 об/мин, ?= 1,524 мм, tc= -20°С, /в—30°С Теплофизические характеристики стенки барабана из сплава АМг5: ^=-119,0 Вт/(м-К), а1=0,4800 см2/с; льда: Я=2,326 Вт/(м-К), а= = 0,0108 см2/с. Принимая m=4, a n—m=-6, получим 8 1,524 мм; 6 ¦ = 0,254 мм. Температуру определяли в узлах х=2\ 4; 6; 8; 8,254; 8,508; 8,762; 9,016; 9,270; 9,524 мм. Шаг по оси времени для данного варианта равен /-0,0099431 с.
т. с 0,00000 0,00994 0,01988 0,02982 0,09943 0,49715 0,99431 0,000 —30,000 —30,000 —30,000 —30,000 —30,000 —30,000 —30,000 Температура, ° R 4,000 28,550 -28,550 -28,550 —28,550 —28,557 —28,670 -28,986 8,000 —27,100 —27,119 —27,129 —27,136 —27,163 —27,517 —28,196 С, в узлах х, г 8,508 — 18,066 — 18,066 — 18,066 — 18,067 —18,146 —21,008 —24,109 км R + Ъ 9,016 —9,033 —9,033 —9,033 —9,074 — 10,081 —16,285 —21,191 9,524 0,000 —1,498 —2,496 —3,244 —6,368 —14,499 —20,065 В таблице приведены некоторые результаты вычислений. Установлено, что температура поверхности слоя льда уже через 1 с понижается до —20°С. Численные исследования при различных значениях а0 показали, что нужная температура льда (^—5°С) получается значительно раньше начала его съема, поэтому становится возможным повторить процесс образования и съема льда. Это должно привести к удвоению производительности льдогенератора. Экспериментальные исследования проводили на льдогенераторе ФИЛ 50/100 с установленными на нем диагонально двумя термокамерами и двумя ножами. Многочисленными опытами было подтверждено, что в результате перехода к двукратному намораживанию и съему льда за цикл производительность ГЧЛ может быть увеличена на 80— 100%. При этом расчетная стоимость собственно льдогенератора возрастет не более чем на 10%. Очевидно, что' потребуется увеличить холодо- производительность комплектующего холодильного агрегата, поэтому приведенные затраты на 1 кг льда существенно уменьшатся. Расчет себестоимости льда может быть выполнен известными методами для конкретных условий использования ГЧЛ. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Р ж е в с к а я В. Б., Г у й г о Э. И., Ю ш - к о в П. П. О теплообмене в льдогенераторах непрерывного действия. — Холодильная техника, 1978, № 7. 2. Р ж е в с к а я В. Б., Степанова Л. А., Фомин Н. В. Исследование намораживания тонких слоев льда в аппаратах непрерывного действия.— Холодильная техника, 1973, № 5. 3. Р ж е в с к а я В. Б., Юшков П. П. О численном интегрировании уравнения теплопроводности при краевых условиях четвертого рода. — В кн.: Холодильные машины и аппараты. Л., 1975. 4. Ю ш к о в П. П. Приближенное решение задач нестационарной теплопроводности методом конечных разностей. — Труды Института энергетики АН БССР, 1958, вып. 6. 5. Ю ш к о в П. П. Численное интегрирование уравнений теплопроводности при замене краевых условий третьего рода разностными аналогами повышенной точности. — В кн.: Проблема тепло- и мас- сопереноса. М., 1970. 6. Ю нгк о в П. П., Ржевская В. Б. Намораживание слоя льда заданной толщины при натека- нии жидкости на охлажденную цилиндрическую поверхность. — Инженерно-физический журнал, 1974, т. XXVII, № 4. УДК 536.24.001.5 Экспериментальное исследование теплообмена при замораживании продуктов под избыточным давлением газа в условиях свободной конвекции Канд. техн. наук М. П. КУЗЬМИН, Г. С. АПАЕВ Всесоюзный научно-исследовательский институт холодильной промышленности Канд. техн. наук В. А. ВОСКОБОЙНИКОВ Всесоюзный научно-исследовательский институт консервной промышленности и специальной пищевой технологии За последние годы проведено много исследований по замораживанию пищевых продуктов под избыточным давлением газа. Д. Г. Климас [5] замораживал натуральные говяжьи кишки в азоте под давлением 0,35 МПа и подвергал их сублимационной сушке. Вое- 45
становленные кишки при наполнении колбасной массой не разрывались, качество их не отличалось от свежих. Г. Альберт [4] предложил для получения сублимированного порошкообразного или гранулированного материала из термолабильных жидких пищевых продуктов, например экстракта кофе или чая, фруктовых соков, яиц, перед обезвоживанием замораживать их при повышенных давлениях двуокиси углерода. В этом случае лучше сохраняется качество продукта и интенсифицируется скорость обезвоживания. И. Киёси [6] запатентовал способ сохранения вкуса и аромата при консервировании пищевых продуктов холодом. Для этого он замораживал пищевые продукты под избыточным давлением и хранил их в холодильной камере при повышенных давлениях газа, например 0,3—1,1 МПа. Наиболее тщательное исследование влияния замораживания под избыточным давлением газа на интенсивность последующей сушки и усадку обезвоженного продукта провел Г. Хаас со своими коллегами [7, 8]. В результате экспериментов установлено, что зеленый сладкий перец, замороженный под избыточным давлением газообразного азота 7,13 МПа, обезвоживается за 115 мин, а незамороженный (контроль) — за 240 мин. При этом усадка уменьшилась в 5—6 раз по сравнению с контролем. Эта же группа ученых разделила различные газы по влиянию их на усадку на эффективные, малоэффективные и неэффективные. Эффективными оказались метан, азот, воздух, фреон-13, этан, окись углерода. Исследованиями установлено, что при замораживании пищевых продуктов под избыточным давлением газа сокращается продолжительность замораживания, уменьшаются потери массы, сохраняются вкус и аромат; в случае последующего обезвоживания — интенсифицируется скорость сушки, уменьшается усадка, достигается быстрое и однородное восстановление. Применению замораживания пищевых продуктов под избыточным давлением газа препятствуют недостаточная изученность процесса теплообмена и отсутствие специализированных морозильных аппаратов. Авторами исследован теплообмен при замораживании модельных тел под избыточным давлением газа (азота) в условиях свободной конвекции. Для этой цели была создана экспериментальная установка (рис. 1), на которой проведены исследования в интервале температур 223—323 К и давлений 0,1—3,1 МПа. В теплоизолированный сосуд 1 помещали цилиндрический образец 2 диаметром 80 мм и высотой 95 мм, изготовленный из 3%-ного водного геля агара с добавлением 1,5% поваренной со- Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной ус- тановки для замораживания продуктов под избыточным давлением азота: / — морозильная камера (сосуд высокого давления); 2 — образец; 3 — баллон с газом; 4 — редуктор; 5 — регулирующий вентиль; 6 — змеевик; 7 — образцовый манометр; 8 — проходник; 9 — холодильный агрегат ФАК-0,7; 10 — потенциометр КСП-4; // — термопара. ли. Криоскопическая температура образца равнялась —1°С. Торцовые стороны цилиндра изолировали пе- нополистиролом марки ПСВ-С толщиной 40 мм. При таких условиях направление тепловых потоков в средней по высоте части цилиндра можно считать радиальным. Затем из баллона 3 через редуктор 4 в сосуд подавали сжатый газ до нужного давления. Давление газа в сосуде измеряли образцовым манометром 7 и регулировали вентилями 5. Температуры при замораживании регистрировали хромель-копелевыми термопарами, соединенными с электронным самопишущим потенциометром 10 типа КСП-4. Температуры геометрического центра образца измеряли игольчатой термопарой; поверхности — в трех точках пятачковыми термопарами, размещенными по высоте цилиндра со сдвигом относительно друг друга на 120°; газа в сосуде— тремя термопарами, равномерно расположенными вокруг образца и также несколько смещенными по высоте; змеевика — термопарами, припаянными в двух его точках. Опытные данные об изменении температуры в геометрическом центре при давлениях азота 0,1; 1,1 и 3,1 МПа (рис. 2) свидетельствуют, что с увеличением давления газа быстрее снижается температура образца и сокращается продолжительность замораживания. Зависимость эффективной продолжительности замораживания образца от давления газа показана на рис. 3. Кривая / показывает, что продолжительность замораживания резко со- 46
0 3,6 7,2 Щ8 W 18,0 21,6 25,2 28,8 Jtymfc 6,0 9,6 /3,2 Щ8 ЩЧ &t0 27,6 31,2 5%8 Т-Ю* с Рис. 2. Температурные графики процесса заморажива- Рис. 3. Зависимость продолжительности замораживания цилиндра из -водного геля агара при различных давлениях азота: 1 — 0,1 МПа; 2—1,1 МПа; 3 — 3,1 МПаз 4 — температура поверхности змеевика. ния цилиндра из водного геля агара от давления, скорости и температуры охлаждающей среды: ; ~ %=f (р) (свободная конвекция, Г = 247К); 2 — т — f (v) (р=0,1 МПа, 7—247К); 3 — T=f (Т) (р = 0,1 МПа, свободная конвекция). кращается при повышении давления газа в области его относительно низких значений @,1—1,6 МПа), при дальнейшем повышении давления газа продолжительность замораживания уменьшается незначительно. Для сравнения продолжительности замораживания под избыточным давлением газа с другими способами конвективного теплообмена образцы (диаметром 80 мм, высотой 95 мм) замораживали при свободной конвекции и скоростях о=1; 2; 3; 4; 6 м/с при температурах воздуха Г=247; 243; 238; 233; 228; 223 К в лабораторном морозильном аппарате фирмы «Фригоскан- дия» (Швеция). Полученные данные также показаны на рис. 3 (кривые 2 и 3). Средний коэффициент теплоотдачи от поверхности образца к охлаждающей среде при различных давлениях газа вычисляли по тепловому балансу, выраженному посредством закона Ньютона. Полученные значения среднего коэффициента теплоотдачи приведены в табл. 1. Таблица 1 р, МПа 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 а, Вт/(м2К) 11,32 14,00 16,20 18,41 21,02 22,96 р, МПа 0,8 1 1,1 1 1,3 1,6 2,1 2,6 3,1 а, Вт/(м2-К) 27,00 33,28 38,10 43,П 52,36 59,18 64,15 Как видно из табл. 1, с увеличением давления газа коэффициент теплоотдачи возрастает. Следовательно, повышение коэффициента теплоотдачи дает возможность увеличить производительность морозильных аппаратов, работающих при повышенном давлении газа [1]. Экспериментальные данные по свободному конвективному теплообмену при замораживании тел под избыточным давлением газа обработаны и обобщены в критериальной форме. За характерное значение температуры приняли среднюю температуру газа в период замораживания, а за определяющий линейный размер — высоту образца. Удельный объем v и удельную теплоемкость ср газа при различных давлениях определяли по табличным данным [2], а коэффициенты теплопроводности Кт и динамической вязкости \i рассчитывали по формулам [31: Хж = ХЖ1 + 3074 р h 15 767 р2 — 22 696 р3 + 28 503 р\ гДе ^Ш1 — коэффициент теплопроводности газа при р ~ =0,1 МПа; р — плотность газа; р, = ^ + 1383 р+2383 р2 + 16 075 р3 — 32 888 р4 + -Ml 021 р5, где Pi — коэффициент динамической вязкости газа при /7-0,1 МПа. Полученные данные приведены в табл. 2. По экспериментальным данным построен график Nu^-ZCGr^PrJ (рис. 4), два прямолинейных участка которого аппроксимированы следующим уравнением: 47
Таблица 2 МП а 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,1 1,3 1,6 2,1 2,6 3,1 Чк103« Вт/(м-К) 21,85 21,92 21,99 22,07 22,14 22,21 22,35 22,50 22,59 22,73 22,99 23,32 23,65 М--Ю7, Па-с ! 152,94 153,17 153,40 153,64 153,87 154,10 154,59 155,09 155,52 156,16 157,25 158,42 159,60 V. ДМ3/КГ 729,50 364,74 242,70 181,72 145,40 121,06 86,08 67,59 58,89 45,83 34,47 27,66 23,09 V кДжДкг-К) 1,0420 1,0460 1,0465 1,0490 1,0520 1,0550 1,0600 1,0680 1,0730 1,0810 1,0940 1,1080 1,1220 'Whr| Ц 2,0 1,8 1,6 _J у^| W W 7}5 8,0 8,5 9,0 ф^) Рис. 4. Результаты обработки экспериментальных данных по свободному конвективному теплообмену под избыточным давлением азота в критериях подобия Ыилж, (Сг/^кРгж). где 1МиЛ ж a h Gr h ж V2 [l Ср -критерий Нуссельта; ¦ критерий Грасгофа; Ргж = -л— — критерий Прандтля. Значения коэффициентов В и п приведены в табл. 3. Усредненные экспериментальные значения коэффициента теплоотдачи отличаются от расчетных в среднем на d=C-f- 6)%, что вполне допустимо. Таблица 3 Таким образом, проведенные исследования показали, что замораживание модельных тел под избыточным давлением газа интенсифицирует теплоотдачу, а полученная зависимость позволяет оценить это количественно. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Справочник по теплофизи- и жидкостей. М., Энергия, А., GTh жРгж @,044-0,42). 108 @,42^-29,93). 108 в 3,000 0,175 п 0,175 0,336 4. 5. 6. 7. 8. 1. А. с. № 609939 (СССР) 2. Варгафтик Н. Б. ческим свойствам газов 1972. 3. В а с с е р м а н А. с к ий Я.З., Рабинович ческие свойства воздуха и его Наука, 1965. Патент № 3673698 (США). Патент № 1812370 (ФРГ). Патент № 52—27699 (Япония). Haas G. J., P r e s s с о t H. E. Jr. logy, 1972, № 9. Haas G. J., P г e s s с о t H. E. Jr., no J. —J. Food Sci., 1972, № 37. Казавчин - В. А. Теплофизи- компонентов. М., — Cryobio- D' J n t i -
СТАНДАРТЫ И КАЧЕСТВО УДК 663.67@83.74) Изменение к стандарту на мороженое Канд. техн. наук Ю. А. ОЛЕНЕВ, О. С. БОРИСОВА, Н. Н. ШПЯКИНА, Л. Н. СОЛОВЬЁВА Всесоюзный научно-исследовательский институт холодильной промышленности С 15 марта 1979 г. введено в действие «Изменение № 1» к ОСТ 49 73—74 «Мороженое». Необходимость в изменении и дополйении некоторых разделов отраслевого стандарта вызвана использованием в последние годы новых видов глазури, сырья и упаковочных материалов, созданием нового технологического оборудования для производства мороженого, обновлениехМ технической документации на ряд наименований сырья и вспомогательных материалов. При разработке «Изменения № 1» к действующему стандарту ВНИХИ были тщательно изучены замечания и предложения заинтересованных организаций. В ОСТ 49 73—74 «Мороженое» внесены следующие изменения. В разделе 1 «Классификация», подразделе «Основные виды» предусмотрен выпуск основных видов мороженого в глазури новых разновидностей: сливочно-кремовой, мол очно-шоколадной, крем-брюле, ореховой, плодово-ягодной. Рецептура и технология производства молоч- но-шоколадной глазури разработаны Львовским хладокомбинатом, крем-брюле, ореховой —Рос- м я сомол торгом, плодово-ягодной — ВНИХИ, ароматической — ПКБ Минмясомолпрома Литовской ССР, Росмясомолторгом, Укроптмясо- молторгом. Все перечисленные разновидности глазури вырабатываются на жировой основе. Молочно-шоколадная глазурь изготавливается с уменьшенным количеством какао порошка, в рецептуры остальных разновидностей глазури какао порошок не входит. В молочно-шоколад- ную, сливочно-кремовую и в глазурь крем-брюле добавляется цельное сухое молоко. Глазурь новых видов может изготавливаться с использованием вафельной крошки. В разделе 2 «Технические требования» обновлены ссылки на техническую документацию для пятнадцати наименований сырья и четырех наименований вспомогательных материалов, вновь приведена техническая документация на сухие смеси для мороженого и на 12 наименований плодово-ягодного сырья. Впервые в перечень сырья включены пахта свежая, получаемая при производстве сладкосливочного масла, пахта сгущенная, пахта сухая, сброженная сгущенная молочная сыворотка. Увеличена норма внесения стабилизатора пектина с 0,3 до 0,9% в плодово-ягодное и ароматическое мороженое. Исследования ВНИХИ показали, что пектин в количестве 0,3% не обеспечивает формирования хорошей структуры мороженого и ее стабилизации при хранении. Раздел 2 дополнен пунктом 2.12, в котором приведены композиции стабилизаторов для мороженого и их концентрации. До настоящего времени стабилизаторы использовали без учета состава мороженого. Лабораторией технологии мороженого ВНИХИ в последние годы проведена большая работа по научному обоснованию выбора стабилизаторов 11 —3]. В «Изменение № 1» вошли рекомендуемые композиции стабилизаторов для молочного, сливочного мороженого и пломбира, а также плодово- ягодного и ароматического мороженого (всего 20 композиций). В частности, для повышения качества плодово-ягодного мороженого рекомендовано использовать метилцеллюлозу в композиции с альгинатом натрия, агароидом, пектином и другими стабилизаторами. Специалистам предприятий хорошо известно, насколько трудной является задача получения плодово-ягодного мороженого с хорошей структурой и консистенцией. Оно, как правило, имеет низкую взби- тость, грубую кристаллическую структуру. В разделе 5 «Расфасовка, упаковка, маркировка, хранение и транспортирование» в новой редакции изложены пункты 5.11 и 5.12. Они касаются допускаемых отклонений массы порций мороженого. Приведены отклонения массы одной порции и 10 порций при их одновременном взвешивании. Это сделано с целью увязки требований ОСТ 49 73—74 «Мороженое», в котором указаны допускаемые отклонения массы только одной порции мелкофасованного мороженого, и ГОСТ 3622—68 «Молоко и молочные продукты. Отбор проб и подготовка их к испытанию», согласно которому массу мороженого в мелкой расфасовке определяют взвешиванием 5—10 порций. Значительно расширен перечень картонных ящиков для весового мороженого. Изменения в отраслевом стандарте на мороженое направлены на дальнейшее повышение качества, расширение ассортимента мороженого, рациональное использование сырья и материалов при его производстве. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Оленев Ю. А., Борисова О. С. Пеиооб- разующие свойства стабилизаторов для мороженого. — Холодильная техника, 1977, № 7. 2. Оленев Ю. А., Борисова О. С. Влияние низких температур на пенообразующие свойства стабилизаторов мороженого. — Холодильная техника, 1977, № 8. 3. О л е н е в Ю. А., Борисова О. С. Эмульгирующие свойства стабилизаторов для мороженого. — Холодильная техника, 1977, № 12. №
«ОЛИМПИАДА-80» УДК 628.84:685.65 Кондиционирование воздуха в крытом велотреке в Крылатском В. С. ВОЛКОВ, И. И. ЛОГВИНСКИЙ ГПИ Проектпромвентиляция В спортивной зоне г. Москвы «Крылатское» возводится один из уникальных объектов «Олим- пиады-80» — комплекс сооружений крытого велотрека, предназначенный для проведения соревнований по велосипедному спорту и тренировок спортсменов (рис. 1). После окончания Олимпийских игр Комитет по велоспорту предполагает проводить здесь соревнования ежемесячно в течение трех дней по пять часов ежедневно, в остальное время — учебно-тренировочную работу со спортсменами ежедневно по двенадцать часов. Архитектурно-строительная часть проекта комплекса разработана Московским научно-исследовательским и проектным институтом объектов культуры, отдыха, спорта и здравоохранения. Инженерная часть — проекты отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, холодо- снабжения, оборотного водоснабжения, воздушной компрессорной и автоматизации перечисленных устройств — выполнена ГПИ Проектпромвентиляция. В состав сооружений велотрека входят блоки А и Б, кафе и инженерный корпус. В блоке А находятся зал велотрека, вестибюль, фойе, помещения для обслуживающего персонала, судей, прессы, коментаторов, технические помещения телевидения, радиовещания, светового табло; в блоке Б — четыре тренировочных спортивных зала, раздевалки, душевые, помещения Рис. 1. Общий вид строительства крытого велотрека в Крылатском. медицинского комплекса, сауна, административные помещения. В инженерном корпусе размещено оборудование центральной холодильной станции, оборотного водоснабжения и воздушной компрессорной, предназначенной для снабжения сжатым воздухом устройств автоматизации. Главным помещением комплекса является зрительный зал на 6000 мест. В плане он имеет форму, близкую к эллипсу с размерами осей 168Х138 м. Конструкция покрытия решена в виде двух мембранных седловидных оболочек, закрепленных на наклонных бесшарнирных арках коробчатого сечения. Наружные арки в средней части пролета опираются на консоли трибун, а внутренние связаны фермами в пространственный блок и не имеют промежуточных опор. Мембранное покрытие выполнено из ру- лонированной стали толщиной 4 мм, по которой уложены утеплитель и гидроизоляционный ковер. Наружные арки, к которым примыкают витражи, являются солнцезащитным устройством, практически исключающим прямую солнечную радиацию в зонах размещения зрителей. Места для зрителей предусмотрены на сборных железобетонных гребенках с двух сторон вдоль пологих участков полотна велотрека. Гребенки расположены в два яруса, причем верхний ярус консольно выступает наружу здания. Между верхним и нижним ярусами имеются выходы в фойе и на эксплуатируемую кровлю. Наружные ограждения между ярусами — витражи, защищенные от прямой солнечной радиации консолями верхних ярусов трибун. Под покрытием ездового полотна велотрека находится канал, в котором размещены основные инженерные коммуникации здания — каналы забора наружного воздуха, воздуховоды, трубопроводы систем отопления, тепло- и хо- лодоснабжения, водоснабжения, пожаротушения и др. Межтрековое пространство используется для размещения судей, а также для проведения соревнований по гимнастике, борьбе, боксу. Приборы искусственного освещения зала устанавливаются на двух кольцевых мостиках, подрешенных к мембранному покрытию велотрека. Ш
В соответствии с требованиями Международного олимпийского комитета во всех основных помещениях комплекса предусмотрено кондиционирование воздуха. При этом особое внимание обращено на обеспечение необходимого состояния и параметров покрытия ездового полотна велотрека (например, длина обмерной линии полотна 333,33±0,01 м). Расчетные параметры воздуха в рабочей зоне кондиционируемых помещений приведены в таблице. При проектировании кондиционирования воздуха и вентиляции в здании комплекса стояла задача обеспечить поддержание заданных параметров воздуха, сохранив при этом уникальный облик комплекса. Кроме того, необходимо было максимально сократить потребление тепла вследствие ограниченной мощности источника теплоснабжения. Традиционные системы кондиционирования воздуха и вентиляции, применяемые в нашей стране в спортивных сооружениях, не могли удовлетворить этим требованиям. Поэтому принята гибкая рациональная система, состоящая из тридцати двух кондиционеров КНУ-18 и шести КНУ-12, которая учитывает разнообразные назначения помещений, необходимость поддержания в них разных параметров воздуха, большие размеры комплекса велотрека, а также множество режимов эксплуатации. Впервые в СССР для подобного рода сооружений применена раздача воздуха непосредственно в зону зрителей (под кресло). Все; это позволило решить поставленные задачи, значительно сократив при этом капитальные затраты и эксплуатационные расходы. На рис. 2 показана часть структурной схемы кондиционирования воздуха. Установки кондиционирования воздуха размещены в двух машинных залах под нижними ярусами трибун, т. е. максимально приближены к зоне раздачи приточного воздуха. В результате этого сократилась протяженность воздуховодов. Гребенки трибун имеют подшивки. Подшивка верхнего яруса трибун выполнена из утепленных панелей, которые являются наружным ограждением здания. Подшивка нижнего яруса трибун имеет акустическую облицовку для снижения уровня шума, проникающего в зрительный зал велотрека из машинных залов. Пространство между подшивками и гребенками используется как воздуховод постоянного статического давления. Для подачи воздуха в зал в гребенках предусмотрены отверстия диаметром 100 мм, расположенные с шагом 600 мм. От кондиционеров в подшивку гребенок верхнего яруса воздух подводится по металлическим воздуховодам до витражей. Далее воздуховодом Помещения Зрительный зал Фойе, гардеробы Технические помещения телевидения, радиовещания, звукоусиления АТС Комнаты администрации, судей, прессы Торговый зал кафе Производственные помещения кафе Тренировочные спортивные залы Раздевалки Параметры воздуха в теплый период года >> ео О. U>U Со S . О/ ОТ Ь а 23±1 23±1 23±1 28±1 23±1 22—25 23—26 23±1 23±2 q . И . w к л О н X К о н от о О х х 40—60 55±10 50±7 55±7 40—60 50—65 40—60 40—60 60±Ю В ХОЛОДНЫЙ период года н от о. S . Н С 22±1 20±1 20±1 24±1 21±1 19—21 20—23 15±1 23±2 к с; . и ее л 5?§ 30—50 30—50 50±7 70±7 30—50 35—60 30—60 30—50 30—60 служит межстекольное пространство витражей. Участки витражей, используемые в качестве воздуховодов, имеют тройное остекление — двойное между воздуховодом и наружным воздухом и одинарное между воздуховодом и зрительным залом. Таким образом, строительные конструкции здания, кроме своего основного назначения, выполняют еще функцию воздуховодов. Возможность подачи воздуха в зону пребывания зрителей экспериментально подтверждена измерениями на макете фрагмента трибун зала. Макет фрагмента представлял собой три ряда кресел потри кресла в каждом, изготовленных в масштабе 1:1. ГПИ Проектпромвентиляция разработал конструкцию воздухораспределительного устройства и провел экспериментальные исследования. Устройство для выпуска воздуха под сиденья для зрителей схематически показано на рис. 3. Скорость движения воздуха в зоне зрителей не превышает 0,3 м/с. Принятая система воздухораздачи в зрительном зале исключает поступление в зону размещения зрителей конвективного тепла от электроосвещения и наружных ограждений здания. Это дает возможность сократить расчетный воздухообмен в зале с 686 тыс. до 288 тыс. м3/ч, т. е. в 2,4 раза, и соответственно уменьшить затраты на кондиционеры, воздуховоды и строительный объем здания, необходимый для их размещения, снизить расходы тепла, холода и электроэнергии на приготовление и транспортировку воздуха, тепло- и хладоносителя. При рас- 5!
да R?^^^^ Ш 5Н 1H 1Ш Рис. 2. Структурная схема кондиционирования воздуха в блоке А (половина здания): / — подшивной потолок, низ на отметке 5,300; 2 — фойе; 3 — раздевалка; 4 — помещение для хранения велосипедов; 5 — машинный зал № 1; 6 — коммуникационный канал; 7 — тепловой пункт; К — кондиционер: В — вытяжная си- • стема; П —- приточная система; Рпом — давление воздуха внутри помещения; рг, р2 — давление воздуха снаружи здания. 2 \2hzzzhzzzzzzzz2zA XzzzzzzzzzzzzA Рис. 3. Воздухораздача в зоне размещения зрителей: / — гребенка трибун; 2 — отверстие; 3 — подшивка трибун. четном расходе приточного воздуха в зрительном зале обеспечивается однократный воздухообмен. Поэтому в целях создания избыточного давления воздуха все системы кондиционирования зрительного зала прямоточные. Таким образом, подача приточного воздуха непосредственно в рабочую зону зрительного зала позволила отказаться от рециркуляции воздуха, что также существенно снизило капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Для создания оптимальных температурно- влажностных условий, обеспечивающих сохранность деревянного покрытия ездового полотна велотрека, ассимиляции лучистого тепла от приборов освещения (около 100 кВт) и вентиляции межтрекового пространства предусмотрены специальные системы кондиционирования. Воздух распределяется по металлическим воздуховодам, проложенным в коммуникационном канале. По ответвлениЯхМ от этих воздуховодов, расположенным с шагом около 5 м, приточный воздух поступает в полый борт, откуда через круговую щель высотой 10 мм подается в зрительный зал плоской струей, настилающейся на покрытие ездового полотна. Расчетная средняя скорость выхода воздуха 6 м/с. Воздух удаляется из зала через верхнюю зону за счет гравитационного давления и давления, создаваемого вентиляторами кондиционеров. Управление клапанами предусмотрено как автоматическое регулятором перепада, дав- 52
лепий воздуха в зале и снаружи здания, так и дистанционное со щита диспетчера. Регулятор перепада давлений, поддерживает в зрительном зале избыточное давление 8±2 Па по отношению к большему из давлений снаружи здания со стороны входов для зрителей. Такое решение при устройстве вращающихся дверей исключает проникновение наружного воздуха в здание в период его заполнения зрителями и позволяет отказаться от устройства воздушно-тепловых завес, расчетная суммарная производительность которых составила бы по воздуху 240 тыс. м3/ч, по теплу 1680 кВт. Принятая система вентиляции зрительного зала при расчетных теплоизбытках по явному теплу 2180 кВт и средней температуре приточного воздуха 18,8 С поддерживает в зоне размещения зрителей температуру воздуха 23°С. Расчетная температура вытяжного воздуха 41,4°С, коэффициент эффективности системы воздухо- распределения 5,38. В системах кондиционирования воздуха, обслуживающих фойе, спортзалы и другие помещения с большими воздухообменами, применены воздухораспределители типа ВПЭП, обеспечивающие нормируемое санитарно-гигиеническое состояние воздушной среды в помещениях при сокращений металлоемкости систем. Во всех кондиционерах, за исключением установок, обслуживающих технические помещения телевидения, радиовещания и звукоусиления, в теплый период года необходимая тепло- влажнЪетная обработка воздуха проводится только в* поверхностных воздухоохладителях. При этом в помещениях поддерживается заданная температура воздуха. Это дает возможность сократить потребление холода, так как воздух охлаждается только до требуемой температуры приточного воздуха, а не до температуры точки {5осы. Например, для зрительного зала расчетная температура приточного воздуха 20°С, а температура точки росы 13,5°С. Для условий Москвы охлаждение до температуры приточного воздуха снижает расчетную холодильную нагрузку на 44%. Расчетное потребление тепла инженерными системами комплекса велотрека составляет 19770 кВт, в том числе системами центрального отопления 2120 кВт, системами кондиционирования воздуха и вентиляции 14150 кВт (из них 12600 кВт калориферами первого подогрева, 1550 кВт калориферами второго подогрева), системой горячего водоснабжения 3500 кВт. В центральном, тепловом пункте, расположенном в блоке /1, смонтировано оборудование для приготовления теплоносителя для всех тепло- потребляющих систем комплекса с автоматической стабилизацией и регулированием температурных и гидравлических режимов их работы. Кроме того, предусмотрен узел контроля и учета потребления тепла инженерными системами велотрека, для чего смонтированы два тепломера типа ТС-20. В узлах стабилизации и регулирования температуры и перепада давлений применены регулирующие клапаны с равнопроцентными расходными характеристиками.. Для высокого качества автоматического регулирования в широком диапазоне изменения расходов теплоносителя в узле стабилизации перепада давле шй на вводе теплосети установлены три регулирующих клапана с пропускной способностью 20, 80 и 160 м3/ч, а в узле стабилизации температуры воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, — два регулирующих клапана с коэффициентом пропускной способности 20 и 80 м3/ч. Регулирующие клапаны работают последовательно: по мере увеличения расхода сначала открываются клапаны с меньшими коэффициентами пропускной способности, а затем — с большими. Хладоноситель (вода) для установок кондиционирования воздуха приготавливается на центральной холодильной станции. Для охлаждения воды предусмотрены три холодильные машины ХМ-22ФУ400 с суммарной расчетной холодо- производительностью 2616 кВт; для охлаждения конденсаторов на кровле инженерного корпуса— 12 малогабаритных пленочных вентиляторных градирен (восемь типа ГПВ-160 и четыре ККТ-100 производства ГДР). Все санитарно-технические системы велотрека автоматизированы на базе аппаратуры, серийно выпускаемой отечественной промышленностью. Диспетчеризация включает управление установками, контроль основных параметров их работы с сигнализацией об отклонениях свыше допустимых значений. Система кондиционирования воздуха крытого велотрека в Крылатском обеспечит высокоэкономичное поддержание требуемых параметров воздуха. Ряд принятых решений позволит снизить капитальные затраты на 507,8 тыс. руб., потребление тепла на 34,25 МДж/год, расход электроэнергии на 746424 кВт-ч/год. Годовой экономический эффект в приведенных затратах должен составить более 200 тыс. руб.
ОБМЕН ОПЫТОМ УДК 62-71:663.674 Опыт термической обработки смеси мороженого на холодильных предприятиях А. Г. КЛАДИЙ Росмясомолторг На фабрике мороженого Киевского хладокомбината № 2 в течение ряда лет для пастеризации смеси применяют трубчатые автоматизированные установки ПТУ-10, обычно используемые для тепловой обработки молока. На каждой установке смонтированы перепускные клапаны, через которые недопастеризованная смесь повторно возвращается на пастеризацию. Это исключает ее попадание в готовую смесь. Такая схема обеспечивает гарантированный режим пастеризации, что подтверждается данными микробиологических анализов и диаграммами на самозаписывающем мосту МС-1. Охлаждается смесь также в закрытом потоке на трех последовательно размещенных модернизированных установках ПТУ-10, которые обеспечивают трехступенчатое охлаждение. На первой ступени (водяная секция) смесь охлаждается до 40°С, а на второй и третьей (рассольные секции) до 12 и 8°С. Модернизация установок ПТУ-10 заключалась в доукомплектовании их третьей секцией. Все три секции подключены последовательно. Кроме того, в технологической схеме предусмотрены два промежуточных резервуара. Один емкостью 600 л установлен перед гомогенизатором и обеспечивает его работу «под залив», второй — емкостью 2000 л, расположенный между гомогенизатором и первой ступенью охлаждения, предназначен для предотвращения пульсирующей подачи смеси и, следовательно, вибрации трубопроводов, а также пенообразования в охладителе первой ступени. В связи с высокими гидравлическими сопротивлениями в линии охлаждения смеси вместо центробежных применены шестереночные насосы НШМ-10. Чтобы избежать значительного повышения вязкости смесей на последней ступени охлаждения, предполагается установить датчик, автоматически исключающий подачу рассола при понижении температуры выходящей смеси до 5°С. В настоящее время эта регулировка производится вручную, а смесь доох- лаждается в резервуарах для хранения, в которых смонтированы охлаждающие змеевики. В последние подается раствор хлористого кальция. На фабрике мороженого Харьковского хладокомбината для пастеризации смесей были использованы трубчатые установки Т1-ОУН (ПТУ-5), а для охлаждения — автоматизированные пластинчатые охладительные установки А1-ООЯ-1,2. Температура смеси, выходящей из установки АЬООЯ-1,2, составляет 8—10°С. Смесь доохлаж- дается до 2—4°С ледяной водой в резервуарах для хранения. На Ленинградском хладокомбинате при участии сотрудников ЛТИХП была испытана комбинированная охладительная установка производительностью до 3 т/ч, состоящая из пластинчатой установки ОПУ-10 и двух последовательно включенных в схему маслообразователей TI-OM-2T. На первой стадии охлаждения (в установке ОПУ-10) температура смеси снижается от 85 до 20—30°С, а на второй стадии (в маслообразователе TI-OM-2T) — до 2~-4°С. На первой стадии в качестве хладоносителя используют водопроводную воду, на второй — раствор хлористого кальция. Маслообразователи цилиндрического типа имеют значительные эксплуатационные и технологические преимущества по сравнению с пластинчатыми или трубчатыми аппаратами. На Московском хладокомбинате № 8 прошла предварительные испытания трехцилиндровая аммиачная охладительная установка, разработанная сотрудниками хладокомбината. В установке были использованы принцип работы и стандартные узлы (цилиндр и мешалка) фризера ОФИ. На этом же предприятии около 10 лет применяют фризеры ОФИ упрощенной конструкции (исключены аккумуляторы, в рубашку цилиндра врезаны водяные патрубки) для охлаждения глазури. В качестве хладоносителя используют артезианскую воду. На ряде предприятий смеси охлаждают в пластинчатых установках и плоских охладителях оросительного типа. Так, на фабрике мороженого Сочинского молкомбината вначале смесь охлаждают рассолом до 12—16°С на пластинчатой установке ООУ-25, а затем доохлаждают на плоском охладителе. На Свердловском холодильнике № 3 на первой стадии охлаждения используют две параллельно подключенные установки А1-ООЯ-1,2, что позволяет понижать температуру смеси до 13—20°С. В качестве хладоносителя используется ледяная вода. 54
Некоторые предшрмятая применяют на первой стадии охлаждения смеси установки Т1-ОУН (ПТУ-5) или TI-ОУТ (ПТУ-10). Величина охлаждения зависит как от количества установок, так и от выбранного хладоиосителя. В связи с тем что практический опыт показал В ПОМОЩЬ ПРАКТИКУ УДК 725.355.001.12.004:664.84/.85.03 П роекти ро во н ие и эксплуатация холодильных камер с регулируемой газовой средой Канд. техн. наук В. И. БОНДАРЕВ Гипронисельпром В. Я. ЯНЮК Гипрохолод В соответствии с решениями XXV съезда КПСС об увеличении объемов производства и равномерном в течение года снабжении населения свежими фруктами и овощами в нашей стране осуществляется широкое строительство плодоовощных холодильников заготовительного, производственного и распределительного назначения. Июльский и ноябрьский A978 г.) Пленумы ЦК КПСС' выдвинули важную задачу по резкому сокращению потерь выращенного урожая овощей и фруктов, обеспечению высокого качества продукции, поставляемой потребителю, и укреплению материально- технической базы ее переработки и хранения. Одним из наиболее эффективных путей решения этой задачи является широкое внедрение нового прогрессивного метода хранения фруктов и овощей в холодильных камерах с регулируемой газовой средой. Этот метод предполагает поддержание в камерах, помимо заданного температурно-влажностного режима, строго определенного газового состава атмосферы — заданной концентрации кислорода, углекислого газа и азота. Применение регулируемой газовой среды (РГС) позволяет в 2—3 раза сократить потери, лучше сохранить товарное качество и продлить сроки хранения свежих фруктов и овощей на холодильниках. Во многих странах объем хранения плодов в РГС достигает в настоящее время 25—50% общей емкости фруктовых холодильников. Выполненные в последние годы в нашей стране многочисленные исследовательские, экспериментальные и проектно-конструкторские работы создали необходимые научные, технические и экономические предпосылки для широкого внедрения в Советском Союзе метода хра- значительные преимущества закрытых способов пастеризации и охлаждения смеси мороженого, проектно-конструкторским организациям необходимо ускорить усовершенствование действующего и разработку нового оборудования для термической обработки смеси мороженого. нения плодов в РГС. На некоторых холодильниках и плодоовощных базах построены холодильные камеры с РГС, эксплуатация которых позволила накопить отечественный опыт промышленного хранения плодов в условиях РГС; разработано и налажено изготовление отечественного оборудования для создания и регулирования газовых сред. В настоящее время камеры с РГС уже строят в различных районах страны, разработкой их проектов занимается ряд проектных организаций. Министерством торговли СССР принято решение, в соответствии с которым в проектах новых и реконструируемых плодоовощных баз и холодильников для фруктов предусматривают камеры с РГС объемом не менее 20% общей емкости. Камеры с РГС включают в типовые проекты холодильников, предназначенных для широкого строительства в системах торговли, сельского хозяйства и потребкооперации. Научный совет Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике по проблеме «Интенсификация биохимических и физических процессов производства, повы пение пищевой полноценности продуктов питания» ь 1978 г. подготовил и одобрил для практического использования межотраслевые «Рекомендации по проектированию и эксплуатации холодильных камер для фруктов и овощей с РГС».* В рекомендациях нашли отражение излагаемые ниже основные принципы и специфика проектирования и эксплуатации современных холодильных камер с РГС. Выбор газовых режимов и способы их создания. В практике хранения плодов и овощей в РГС используют два вида газовых смесей с различным содержанием кислорода @2), углекислого газа (СОа) и азота (N): нормальные газовые смеси — с суммарной концентрацией 02 и С02 около 21% E—10% С02, 11 — 16% 02, 79% N); субнормальные газовые смеси — с суммарной концентрацией 02 и С02 ниже 21% B—3% 02, 1—5% Ш2, 92—97% N). Предельно допустимые концентрации газов зависят от биохимических особенностей плодов и составляют для 02 — минимум 2%, для С02 — максимум 10%. Субнормальная газовая среда с концентрацией 02 2—3%, С02 1—5% и N 92—97%, поданным ИСО, наиболее распространена в мировой практике и рекомендуется для 75% изученных сортов плодов и овощей, районированных в Европе, Северной Америке и ос- * Помимо авторов статьи, в разработке рекомендаций приняли участие И. Г. Александровская (Главсель- стройпроект МСХ СССР), И. Л. Волкинд (Отраслевой центр НОТ при НИИКХ МСХ РСФСР), Н. Ф. Гав- риленко (Гипроторг Минторга СССР), В. А. Гудков- ский (КазНИИПиВ МСХ КазССР), Т. Н. Максимова (Гипронисельпром МСХ СССР), В. Я. Семашко (В/О «Союзгазпром» Мингазпрома СССР), А. Ф. Тяжкороб (Институт газа АН УССР). 55
новных районах производства СССР (Молдавия, Казахстан, Северный Кавказ, УССР, Центральный район РСФСР). При разработке проектов холодильных камер с РГС и специального инженерного оборудования принимают следующие расчетные параметры среды: Концентрация, % О., С02 N Температура, °С, для расчета систем охлаждения отопления Относительная влажность, % 3(±1) 5(±1) 92 (±1) 0(±0,5) 4 (±0.5) 90(±1-г-2) Конкретные оптимальные режимы хранения различных видов и сортов фруктов в РГС (температура, влажность и газовый состав среды) принимают по данным норм технологического проектирования фрукто- хранилищ или рекомендациям компетентных научно- исследовательских организаций применительно к районам и условиям выращивания плодов. Заданные газовые режимы в камерах с РГС можно создавать и поддерживать как за счет жизнедеятельности (дыхания) плодов, так и искусственным путем. Требуемого соотношения между концентрациями 02 и С02 в газовой среде камеры достигают: удалением избытка С02 при прохождении среды через специальные устройства с абсорбционными или адсорбционными поглотителями; заменой части газовой среды камеры на наружную или специально приготовленную в генераторах или азотных установках; организацией газообмена между средами внутри камеры и снаружи через газообменники (фильтры) из селективно-проницаемых материалов. Процесс газообмена в камерах с РГС подразделяется на два этапа: формирование газовой среды (выход камеры на режим) и поддержание газовой среды (до конца хранения). Расчетная продолжительность выхода на заданный газовый режим с момента герметизации камеры составляет 15—20 суток при образовании среды за счет жизнедеятельности плодов и 1—5 суток при искусственном формировании среды с помощью генераторов или азотных установок. Объемно-планировочные и технологические решения. Камеры с РГС на холодильниках для фруктов и овощей должны составлять 20—50% общей емкости, при этом одна камера — 7—10% номинальной емкости холодильника, но не более 1000 т. Допускается устройство камер меньшей емкости в зависимости от количества и вида сортов и технологических характеристик инженерного оборудования. Улучшение использования емкости холодильных камер с РГС достигается: применением крупногабаритной тары для хранения (контейнеры емкостью 250—500 кг); установкой навесных и антресольных воздухоохладителей,, позволяющих увеличить грузовую высоту камеры; устройством гладких потолков для обеспечения равномерного распределения охлажденного воздуха в штабеле продукции; загрузкой плодов и овощей в камеры без проходов и проездов. На длительное хранение в холодильные камеры с РГС, как правило, закладывают плоды и овощи, подвергнутые предварительной сортировке. Товарную обработку продукции осуществляют перед реализацией. Расчетное суточное поступление плодов и овощей (единовременная загрузка) составляет 7—10% емкости камеры, время охлаждения — 20 ч. За два — три дня до загрузки воздух в камере должен быть охлажден до температуры хранения, которую надо поддерживать весь период загрузки. Плоды и овощи размещают сплошным штабелем без проходов и проездов с соблюдением технологических зазоров, обеспечивающих нормальное воздухораспре- деление: от штабеля до стен 20—30 см; от верха штабеля до потолка не более 60 см, до низа приборов охлаждения и воздушных каналов 30 см; расстояние между контейнерами и поддонами 5— 10 см. Современные холодильные камеры с РГС должны иметь следующие показатели использования внутреннего пространства: Коэффициент использования строительной 0,80—0,90 площади Коэффициент использования строительного 0,7—0,85 объема Удельный объем, м3/т 4,5—5,5 Максимальная загрузка объема ускоряет выход камер на заданный газовый режим, облегчает его регулирование и сокращает затраты на эксплуатацию специального оборудования. Конструктивные решения. Получение заданного состава газовой среды и его поддержание в значительной мере зависят от степени герметичности камер и газопроницаемости ограждающих конструкций. Степень герметичности камер характеризуется коэффициентом герметичности, определяемым как отношение объема утечки газовой среды или наружного воздуха, проникающего в камеру (через неплотности ограждений, конструктивных узлов, технологических проемов и вводов коммуникаций), к общему объему газовой среды в камере. Допустимые коэффициенты герметичности камер и воздухопроницаемости газоизоляции внутренних поверхностей ограждений, а также расчетная утечка среды для различных газовых режимов и способов их создания приведены в таблице. При проектировании камер с РГС расчетный коэффициент герметичности принимают равным 0,001 ч*-*1. Способ создания газовой среды Естественный (дыхание плодов) Искусственный (с помощью генератора газовых сред) Газовый режим Субнормальный Нормальный Субнормальный Нормальный Коэффициент герметичности, ч-1 0,001 0,002 0,004 0,006 Коэффициент воздухопроницаемости, м3/(ч -м2- Па) 0,6-10-* 1,8-Ю-5 3,0-Ю-5 4,2 10~5 Расчетная утечка среды, м*/(ч-ма-Па) 9-Ю-4 2Ы0-4 36-Ю-4 45-Ю-4 56
Требуемая герметичность достигается покрытием ограждающих конструкций (стены, потолок, пол) газонепроницаемыми материалами и герметизацией дверей и вводов инженерных коммуникаций. Выбор газонепроницаемых материалов, их конструктивное выполнение зависят от ряда факторов: условий функционирования камер; размещения газоизоляционного покрытия (с внутренней или наружной стороны теплоизоляции); технологии нанесения газоизоляционного покрытия; эксплуатационных свойств материалов и их стоимости. Газонепроницаемую изоляцию выполняют, как правило, на внутренней поверхности ограждающих конструкций. Она должна быть устойчивой против механических повреждений при проведении погрузочно- разгрузочных работ, химически стойкой к С02 и другим составляющим газовой смеси, не должна оказывать вредного воздействия на хранимую продукцию. Для газоизоляции внутренних поверхностей ограждений камер в случае хранения фруктов и овощей в субнормальных средах естественного и искусственного формирования рекомендуется использовать следующие материалы: два слоя эпоксидной смолы марки ЭД-20 по ГОСТ 10587—72 толщиной 1,0 мм и один слой стеклоткани марки Э по ГОСТ 19170—73 толщиной 0,1 мм; фольгоизол (или алюминиевую фольгу толщиной 50—100 мкм) по двум слоям холодной мастики ХП-2 или битума марки IV толщиной слоя 1,0—1,5 мм; битумно-латексную эмульсию в три слоя толщиной 1,0—1,5 мм каждый; листовую оцинкованную сталь толщиной до 1,0 мм встык или внахлестку с пропайкой, проклейкой или промазкой швов и гвоздевых соединений; металлические панели толщиной до 2 мм, размером 1,0X2,0 м, покрытые с двух сторон защитным антикоррозийным составом. Подстилающим слоем для первых трех конструкций газоизоляции должна служить штукатурка (затирка) внутренних поверхностей ограждений камер под покраску цементным раствором марки не ниже 100 с уплотняющими добавками A% хлорного железа). В двух последних случаях газоизоляцию крепят к специальному деревянному или металлическому каркасу. В камерах из полносборных железобетонных конструкций, а также с подвесными (подшивными) потолками следует применять комбинированный способ газоизоляции, при котором места стыков сборных конструкций проклеивают воздухозащитной лентой «Герволент» толщиной 1,0 мм, а затем поверхности ограждений камер покрывают битумно-латексной эмульсией в три слоя толщиной 1,0—1,5 мм каждый. В камерах с ограждениями из металлических панелей типа «сэндвич» стыки панелей после их теплоизоляции проклеивают воздухозащитной лентой «Герволент» толщиной 1,0 мм и шириной не менее 150 мм или промазывают нетвердеющими герметика ми. Газоизоляционными материалами в этом случае покрывают только полы. Газоизоляция может быть комбинированной, например, потолок — стальной лист, стены — фольгоизол или эпоксидная смола. В холодильных камерах с РГС применяют раздвижные или распашные теплоизоляционные газонепроницаемые двери. В полотне раздвижной двери устраивают калитку размером не менее 800Х 1800 мм со смотровым окном минимальным размере м 250X300 мм, верх которого располагают на высоте от уровня пола не менее 1500 мм. в полотне распашной двери делают лаз размером не менее 750X750 мм и смотровое окно 250X300 мм. Смотровое окно допускается совмещать или устраивать в открывающемся полотне лаза. Калитка или лаз в двери предназначаются для входа в камеру во время хранения с целью осмотра и взятия проб продукции на анализ, смотровое окно служит для наблюдения за образцами плодов, а также режимами в камере по приборам, располагаемым в ней про* тив окна. Дверное полотно прижимают к уплотняющим прокладкам на раме дверного проема по всему контуру специальными прижимными винтами. Уплотняющие прокладки из синтетической микропористой резины или пароизола приклеивают к дверной раме клеем Н-88, КН-2, КНБ. Сечение уплотняющих прокладок 15X50X10 мм для герметизации двери и 10Х30Х X 10 мм для герметизации калитки и смотрового окна. Герметизация дверного проема допускается с помощью откатного металлического герметического щита (с люком и смотровым окном), который навешивают со стороны камеры. Снаружи в этом случае устанавливают обычные теплоизоляционные двери. Привод для дверей используют ручной, так как в период хранения фруктов, который длится 6—8 мес в году, двери камер, как правило, закрыты. Для герметизации вводов систем технологическога оборудования, электроснабжения и автоматического регулирования в стены камер заделывают стальные или чугунные гильзы (D^=50^- 120 мм). Гильзы с обеих сторон закрывают резиновыми пробками, через которые пропускают трубы, электропроводку и другие коммуникации. Свободный объем внутри гильз заполняют техническим вазелином или нетвердеющими мастиками типа УМС-50. Герметизация технологических и кабельных вводов возможна также с помощью двух металлических плит толщиной 12—15 мм размером 900X600 мм каждая, которые устанавливают на наружной и внутренней поверхностях стен камеры и стягивают анкерными болтами. Между металлическими плитами и газоизоляционным материалом (металл, фольгоизол) прокладывают синтетическую микропористую резину толщиной 8— 10 мм. Через отверстия в плитах прокладывают трубопроводы инженерных коммуникаций, которые затем обваривают. Кабельные вводы герметизируют с помощью сальников. В камерах с РГС электропроводку освещения выполняют проводом типа ШРП 3X1,5 и устанавливают герметичную осветительную арматуру. Предпочтительнее применять прожекторное освещение. Для предохранения газоизоляции от возможной деформации в результате колебаний давления внутри . и снаружи камер предусматривают специальные устройства для выравнивания давления — гидрозатворы, дыхательные клапаны, гибкие емкости. Высоту запирающего столба воды в гидрозатворе принимают 5—10 мм, сечение выпускного отверстия — из расчета 15 см2 на 100 м3 объема камеры. Не допускается сбрасывать газовую среду из гидрозатворов в помещения холодильника. Все выбросы следует объединять в единый коллектор с выводом газовой среды наружу, выше конька кровли здания на 1,0—1,5 м. 57
ИЗОБРЕТЕНИЯ A1) 659847 B1) 2560496/23-06 B2) 27.12.77 2 E1) F 25 В 15/02 E3) 621.575 G2) Б. А. Минкус, В. Е. Воловни к, А. Г. Дергачев, Н. Г. Шмуйлов G1) Одесский технологический институт холодильной промышленности E4) 1. АБСОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая конденсатор, испаритель, соединенный паровым трубопроводом с абсорбером, и теплообменник-регенератор, связанный линиями слабого и крепкого раствора с кипятильником, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности путем осуществления в холодное время года режима работы с превышением температур, установка дополнительно снабжена смесителем, который включен в линию слабого раствора между теплообменником-регенератором и кипятильником и подсоединен к паровому трубопроводу между испарителем и абсорбером, а теплообменник-регенератор выполнен многосекционным. 2. Установка, по п. 1, отличающаяся тем, что секция теплообменника-регенератора по крепкому и слабому растворам соединены последовательно. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что секция теплообменника-регенератора по крепкому и слабому растворам соединена параллельно. A1) 659854 B1) 2468401/28-13 B2) 28.03.77 2 E1) F 25 О 13/06; А 23 В 4/06 E3) 621.565.3 G2) 3. М. Ком- ладзе, П. А. Соловьев, В. Л. Казанцева, В. А. Бу- дии, Ю. И. Арлюк, В. Г. Тимошков, П. А. Феоктистов G1) Государственный проектно-конструкторский институт рыбопромыслового флота E4) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПРОДУКТА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ, включающее теплоизолированный корпус с загрузочным и разгрузочным окнами, смонтированное в верхней части корпуса приспособление ,гля размещения продукта и расположенную под приспособлением распределительную камеру, разделенную перегородками на зоны для подвода охлажденного воздуха, отличающееся тем, что, с целью качественного и равномерного замораживания продукта непосредственно на промысловых судах, приспособление для размещения продукта состоит из перфорированного шнека, установленного горизонтально с возможностью вращения, и сетчатого барабана, охватывающего среднюю часть шнека. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования потока воздуха в распределительной камере, в каждой зоне камеры установлены заслонки с фиксаторами. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что торцовые витки перфорированного шнека заключены в неподвижные кожухи. 4. Устройство по пп. 1—3, отличающееся тем, что сетчатый барабан жестко связан с перфорированным шнеком. 5. Устройство по пп. 1—3, отличающееся тем, что сетчатый барабан жестко связан с неподвижными кожухами. 6. Устройство по п I. 1, 2, 3 и 5, отличающееся тем, что лопасти перфорированного шнека выполнены в виде отдельных сегментов, установленных на валу с возможностью их разворота и фиксации в заданном положении. 7. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, чго перфорированный шнек представляет собой винтсвую поверхность, прикрепленную к сетчатому барабану. A1) 659849 B1) 2548005/23-08 B2) 21.11.77 2 E1) F 25 В 25/02 E3) 621.576.5 G2) А. Н. Кабаков, Ю. Д. Те- рентьев, В. П. Парфенов, В. И. Чапля G1) Омский политехнический институт E4) ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая в нижней ступени абсорбционную холодильную машину, имеющую генератор с тепло- обменной поверхностью внутри, дефлегматор, абсорбер и насос для перекачивания бинарного раствора, а в верхней ступени — компрессионную холодильную машину, включающую охлаждаемый компрессор, конденсатор, промежуточный сосуд, регулирующие вентили и испаритель, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, компрессор размещен внутри генератора, служащего его охлаждающей рубашкой, а теплообменная поверхность генератора включена в линию связи компрессора с конденсатором. (И) 659873 F1) 387202 B1) 2497440/29-06 B2) 15.06.77 2 E1) F 28 С 1/02 E3) 621.175.66.045.5 G2) А. И. Ми- гунов, М. Я. Процайло, А. И. Гончаров G1) Сибирский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского E4) ГРАДИРНЯ ПО АВТ. СВ. № 387202, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации охлаждения, под бассейном градирни размещена оребренная поверхность теплообмена, включенная по ходу воды перед водораспределительным устройством. A1) 659875 B1) 2550461/29-06 B2) 05.12.77 2 E1) F 28 D 7/00; F 28 F 1/14 E3) 621.565.94 G2) В. А. Кир- пиков, А. П. Зюзин G1) Московский институт химического машиностроения E4) ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий трубы с продольным оребрением, образующим диффузорные и кон- фузорные участки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, трубы установлены в виде пучка, а диффузорные участки оребрения каждой трубы расположены против конфузорных участков оребрения соседних труб. A1) 659876 B1) 2550453/29-06 B2) 05.12.77 2 E1) F 28 D 7/10 E3) 621.565.94 G2) В. В. Кудрявцев, П. А» Скотников, В. С. Тарасов, Ю. Г. Хоменко E4) 1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий теплообмен- ные элементы типа труба в трубе, внутренняя из которых выполнена двухстенной с образованием межстеноч- ной буферной зоны и с расположенным в последней тепловым мостом, два коллекторных блока, каждый из которых состоит из трех поярусно расположенных коллекторов, к которым соответственно подключены внутренние трубы, буферные зоны и внешние трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик, внутренние трубы выведены за пределы коллекторов среднего яруса, а буферные зоны сообщены с полостью этих коллекторов через переточные отверстия, выполненные в наружной стенке внутренней трубы. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, тепловой мост выполнен в виде плетеной сетки, элементы которой соединены друг с другом и со стенками внутренней трубы через слой теплопроводного материала, преимущественно меди. 58
ХРОНИКА УДК 061.24.053:621.56/.S9 Заседание секции Научного совета ГКНТ СССР в Ленинграде В конце февраля в г. Ленинграде состоялось заседание секции «Интенсификация и совершенствование процессов холодильной обработки и способов консервирования пищевых продуктов с применением холода» Научного совета по проблеме «Производство и применение искусственного холода в отраслях пищевой Промышленности, торговле, сельском хозяйстве и на транспорте» ГКНТ СССР. Председательствовал д-рз техн. наук, проф. Н. А. Головкин. Заседание секции было посвящено «новым исследованиям в области Совершенствования холодильной Технологии мяса и мясопродуктов, а также оценке их качества. Были заслушаны сообщения о разработке новых методов улучшения консистенции мяса при его холодильной обработке и хранении — тендёрйзации говяжьего мяса электрическим током (В НИХ И), выдерживанию мяса при высоких температурах' (ЛТИХП). Большое внимание было уделено интенсификации процессов охлаждения и замораживания мяса и мясопродуктов. В этом направлении проводятся работы по двухстадийному охлаждению мяса и гидроаэрозольному охлаждению вареных колбас (ЛТИХП, ВНИХИ). Вопросы увеличения стойкости мяса' и мясопродуктов при холодильном хранении на сснове применения пониженных температур хранения, более широкого использования полимерных пленок и вакуумной упаковки были отражены в докладах (ВНИХИ). Несколько докладов было посвящено совершенствованию технологии транспортировки мяса, мясопродуктов в контейнерах и авторефрижераторах с различными системами охлаждения (ВНИХИ, ЛИИЖТ). В ряде сообщений были рассмотрены новые методы оценки качества мяса и мясопродуктов, в частности, методы гистологического анализа структуры мяса (ВНИИМП), ускоренного определения психротроф- ных бактерий на охлажденном мясе (ВНИХИ), усовершенствованные физико-химические методы оценки мяса (ЛТИХП, ВНИХИ). Секция рекомендовала мясокомбинатам Минмясомолпрома СССР и распределительным холодильникам Минторга СССР: — применять двухстадийное охлаждение свинины при температуре до —15°С в целях увеличения срока хранения до 3—4 суток; — широко использовать гидроаэрозольное охлаждение вареных колбас для сокращения потерь массы продукта и улучшения сохранения их качества; — расширить применение полимерной пленки для упаковки тушек птицы, подвергаемой холодильной обработке и хранению в замороженном состоянии; — хранить жиросодержащие мясные продукты при температуре не выше —30°С; — более широко применять гистологические, новые физико-химические и микробиологические методы исследования в практике работы производственных лабораторий мясной промышленности. Для отработки технологического процесса транспортировки мяса и колбасных изделий и механизации погрузочно-разгрузочных операций секция считает необходимым поручить ЛИИЖТ, ВНИХИ, ЛТИХП, ЦНИИ МПС провести опытные перевозки замороженного, подмороженного, переохлажденного и охлажденного мяса в контейнерах с машинной и азотной системами охлаждения. Для кольцевых внутригородских перевозок мяса и мясопродуктов рекомендовано применять малотоннажные авторефрижераторы ЕрАЗ-3730 с азотной системой охлаждения, разработанной ВНИХИ совместно с НПО «Гелий- маш», а также использовать модифицированную газовую среду (атмосферу азота) для лучшего сохранения качества колбасных изделий при их транспортировке. Секция поручила ВНИХИ совместно с ОТИХП, ЛТИХП, Укр- НИИ, Укргипромясо, Гипромясо разработать проект комплексной программы работ на 1981 — 1985 гг. по решению проблемы «Разработать и создать высокомеханизированный холодильник мясокомбината на основе использования технологии разделки мяса на сортовые отруба с последующей холодильной обработкой их в контейнерах в потоке с применением оптимальных охлаждающих систем». НОВОСТИ ИНОСТРАННОЙ ТЕХНИКИ УДК 66.045.54 Эжекторные градирни В связи с резко возросшей необходимостью в экономии водопроводной воды во всех странах стали применять градирни для охлаждения воды, циркулирующей через конденсаторы водяного охлаждения. Однако широкое использование градирен, особенно вентиляторных, ограничивается из-за сильного шума, издаваемого ими при работе. Поскольку основным источником шума от градирни является ее вентилятор, усилия многих фирм направлены на создание безвентиляторных градирен, не уступающих по своим характеристикам вентиляторным. Такие градирни производительностью от 35 до 5000 кВт (от 30 тыс. до 4 млн. ккал/ч) разработаны и выпускаются в настоящее время рядом фирм [1]. На рис. а изображена эжекторная градирня, конструктивно напоминающая однорядную форсуночную камеру. Воздух, необходимый для охлаждения, эжек- тируется струями воды, разбрызгиваемыми форсунка- 59
Вода Эжекторная градирня, описанная в литературе [1] — а, в литературе [2] — б. Тип градирни С вентилятором на всасывающей стороне С вентилятором на напорной стороне Эжекторная Тепловая нагрузка, кВт (ккал/ч) 130 A12 000) ) A12 000) 116 A00 000) Расход воздух я, м3/ч 9400 16000 Нет данных Количество циркулирующей воды, м3/ч 16 15 20 и 3 7,0 7,5 5,0 Масса градирни, кг 320 440 575 Мощность привода (с насосом), кВт 2,5 5,0 4,5 Занимаемая площадь, м2 1J 1.0 2,2 1,9 2,5 2,3 ми. Во входной части камеры установлены вертикальные стабилизаторы / потока воздуха, чтобы обеспечить равномерное безвихревое течение его внутри камеры независимо от скорости и направления ветра. Для стабильной работы форсунок 3 применена система двойной фильтрации воды: помимо сетчатого фильтра, расположенного в поддоне, на подаче воды к форсункам установлен распределительный коллектор 2 со встроенным в него дополнительным фильтром. Холодная вода из поддона 6 забирается насосом для повторной подачи ее к холодильной машине. Капли воды, увлекаемые потоком воздуха, задерживаются выходным сепаратором 4, а выходящий поток воздуха с помощью лопаток 5 направляется вверх. Имеются также конструкции камер, выполненные в форме сопла Вентури [2], в узкой части которого размещены форсунки (рис. б). Преимуществом эжекторных градирен по сравнению с вентиляторными является большая простота и надежность работы, поскольку вместе с вентилятором отпадает необходимость в приводном вале, подшипниках, ременной передаче, электродвигателе, а также меньший шум: по данным [1], шум вентиляторной градирни производительностью 350 кВт C00 тыс. ккал/ч) на расстоянии 3 м составляет 75 дБА, в то время как эжекторной градирни — 62 дБА. Недостатками эжекторных градирен являются несколько меньшая эффективность охлаждения и значительные габаритные размеры по сравнению с вентиляторными. Кроме того, они требуют большего напора воды перед форсунками 0,2—0,4 МПа B—4 кгс/см2). Однако увеличение мощности насоса не превышает мощности вентилятора. В литературе имеется мало сведений по расчету эжекторных градирен. В работе [1] указывается, что эжектор ную градирню выгодно применять при значении коэффициента эффективности (равного отношению разности температур входящей и выходящей воды А/ к разности температур выходящей воды и воздуха по мокрому термометру), меньшем 1,6, что почти, рсегда имеет место в холодильных установках. Там же отмечается, что чем выше напор воды, тем больше эжелти- руется наружного воздуха. Объемный расход воздуха должен несколько превышать расход его в вентиляторных градирнях с противоточным движением сред. В таблице приведены основные технические данные градирен различного типа с примерно равным количеством охлаждаемой воды [3]. Из таблицы видно, что характеристики эжекторных и вентиляторных градирен почти одинаковы. Учитывая большую надежность и меньший шум от эжекторных градирен, их использование в ряде случаев предпочтительней. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Die Kalte.und Klimatechnik, 1978, № Б, S. 224— 226. 2. R о t t i е г s E. К. — Revue pratique du froid. 1974, № 356, vol. 27, pp. 115—119. 3. Rudiger Pielke — Die KaTte und Klimatechnik, 1978, № 5, S. 234—236. Обзор подготовил канд. техн. наук Б. К. ЯВНЕЛЬ ЦНИИЭПжилища 60
СПРАВОЧНЫЙ ОТДЕЛ УДК 621.565.92:536.581 Манометрические датчики-реле температуры Г.ля бытовых холодильников А. Т. ЖАДЬКО, Е. П. ВОЛОДАРСКИЙ СКБприбор СКБприбор орловского ПО «Промприбор» по техническому заданию ГКТБ минского ПО «Атлант» разработан и внедрен в серийное производство унифицированный ряд приборов для управления температурным режимом бытовых холодильников. Приборы бесшкальные. Унифицированный ряд состоит из трех типов и восьми модификаций (см. таблицу). К первому типу, имеющему пять модификаций, относятся датчики-реле температуры Т110, предназначенные для бытовых холодильников обычного исполнения. Датчики-реле температуры Т130 второго типа устанавливают в двухкамерных бытовых холодильниках. Отличительной особенностью этого прибора является замыкание контактов на обеих уставках при температуре 4±1,3°С. Температура размыкания контактов зависит от зоны нечувствительности, устанавливаемой потребителем (прибор с регулируемой зоной нечувствительности). С помощью прибора Т130 можно в каждом цикле работы компрессора (без дополнительных приборов управления оттаивания) автоматически оттаивать иней с поверхности испарителя, установленного в отделении для хранения охлажденных пищевых продуктов. Датчики-реле температуры Т144 третьего типа используются для управления температурным режимом и сигнализации аварийного режима бытовых низкотемпературных холодильников (морозильников). Существенное отличие этого прибора заключается в наличии дополнительной контактной группы, которая обеспечивает сигнализацию аварийного режима при повышении температуры контролируемой среды выше допустимого значения. К электрической сети приборы подключаются с помощью штепсельных гнезд. По защищенности от окружающей среды приборы имеют обыкновенное исполнение по ГОСТ 12997—76, по устойчивости к механическим воздействиям — исполнение I по ГОСТ 17167—71. Приборы предназначены для работы: при температуре окружающего воздуха до 50°С и относительной влажности до 80%; температуре окружающего воздуха до 35°С и относительной влажности до 95%. Коммутируемая мощность основного контактного устройства 500 В-А индуктивной нагрузки при со^ ф>0,6, дополнительного контактного устройства (сигнального) — не более 0,3 Вт. Средний ресурс — 500000 циклов срабатываний основного контактного устройства и 500 циклов дополнительного контактного устройства. Условное обозначение и модификация прибора Т110-1 Т110-2 Т110-3 Т110-4 Т110-5 Верхняя уставка | Средняя уставка | Нижняя уставка Температура, °С замыкания контактов Не выше 0 Не выше 0 Не выше —3 Не выше +11 1,5-4 Т130 V 1 4±1,3 Т144-1 Т144-2 j —19±1,3 ! —19dbl ,3 размыкания контактов — Ю±1,5 —24±1,3 .—24±1,3 замыкания контактов —6±1,3 —4±1,3 —П±1,3; +5+1,3 __ . — «размыкания контактов —14±1,3 —И±1,3 —20±1,3 + 1±1,3 ~ — замыкания контактов — 4±1,3 | ¦ — размыкания контактов Не выше —18 Не выше —15 Не выше—24,5 Не ниже —4 Не ниже —12 Не выше —15 Не выше —28 Температура! контактов сигнализации на верхней уставке, °с 1 — — —15±2 —15±2 Зона нечувствительности, °С На средней уставке 811 9+\ 4±? На верхней уставке Не более 4 Регулируемая На верхней уставке 1 5-> 81
Вид А 6 k max Габаритные и присоединительные размеры датчиков- реле температуры: а — Т110, Т130; б — Т144; 1—3 — номера клемм. Средний срок службы 15 лет. Масса прибора не более 0,1 кг. Вероятность безотказной работы приборов за Габаритные и присоединительные размеры приборов 120000 циклов — 0.97. показаны на рисунке. РЕФЕРАТЫ УДК 621.577.002.1D79) Перспективы применения теплонасосных установок на курортах Черноморского побережья. ГОМЕЛАУ- РИ В. И., ВЕЗИРИШВИЛИ О. Ш., АБРАМОВА В. Г., УНГИАДЗЕ Н. М. «Холодильная техника» , 1979, № 7, Приведены результаты проектных проработок теплонасосных установок для круглогодичного кондиционирования воздуха в курортных комплексах на Черноморском побережье с использованием тепла морской воды. Доказана экономическая эффективность комплексного применения теплонасосных установок для круглогодичного кондиционирования воздуха в зданиях, расположенных вблизи Черного моря. Таблиц 2. Иллюстраций 3. Список литературы — 3 названия. УДК 66.045.54.004.И Эффективность использования вентиляторных градирен с подвижной насадкой. АЛЕКСЕЕВ В. П., ДОРОШЕНКО А. В., КОЛОГРИВОВ М. М., УГОЛЬЙИ- КОВА Н. П. «Холодильная техника», 1979, № 7- Проведено экспериментальное, лабораторное и опытно- промышленное исследование вентиляторных противо- точных градирен с подвижными поверхностями обмена (ГПН). В качестве насадочных элементов использованы шары из вспененного полипропилена различного диаметра и массы. Полученные результаты описаны рядом эмпирических зависимостей, позволяющих производить расчет ГПН. Эксплуатация опытно-промышленных ГПН различной производительности подтвердила' их высокие технико-экономические и эксплуатационные характеристики. Проведено сопоставление характеристик ГПН и различных типов компактных вентиляторных градирен. Таблиц 1. Иллюстраций 6; Список литературы — 9 названий. 62
УДК 621.565.945.001.24:621.564:536.5 Выбор температуры кипения хладагента при расчете воздухоохладителя. АЛЕКСЕЕВ А. В., ОЛЕЙНИ- ЧЕНКО В. Т. «Холодильная техника», 1979, № 7. Рассмотрен теоретический подход к определению температуры кипения хладагента в воздухоохладителях и приведены точная и приближенная зависимости для определения этой температуры. Таблиц 1. Иллюстраций 1. Список литературы — 2 названия. УДК 621.565.011 :[681.121.8+681.586] Измерение производительности холодильных установок. ВАСИЛЬЕВ А. И., ОСИПОВ Ю. В., ТИМОФЕЕВ Г. Д. «Холодильная техника», 1979, № 7. Предложена структурная схема измерителя холодо- производительности, построенного на базе расходомер- ного комплекса КСДЗ-С и разработанных узлов в виде функционального преобразователя (с расчетными соотношениями в зависимости от вида хладагента и хладоносителя) и множительного устройства, обеспечивающая автоматическую регистрацию производительности холодильных установок. Таблиц 2. Иллюстраций 3. Список литературы — 4 названия. УДК 621.575.043-131.1:536.24 Изменение температурного напора по высоте вертикального пленочного генератора абсорбционной холодильной машины. Г АЛИМОВА Л. В., ВУРГАФТА. В. «Холодильная техника», 1979, № 7. В результате анализа работы генератора А ХМ получено дифференциальное уравнение, характеризующее изменение температурного напора по высоте трубы. Численное решение полученного уравнения позволяет определить эффективную высоту труб теплообменной поверхности. Иллюстраций 1. Список литературы — 2 названия. УДК 621.565.2:681.5.08 Оптимизация схем фиксации уровня намораживания льда в аккумуляционных установках. ГЛАДЧЕНКО В. А., ПЕТРЕНКО Г. П. «Холодильная техника», 1979, № 7. Предложены новые устройства фиксации уровня намораживания льда на интегральных элементах и на оп- тронах. Рассмотрены принципиальные схемы их действия. Отмечены достоинства: возможность понижения напряжения, питающего входные цепи устройств фиксации уровня, точность фиксации, экономичность, надежность и электробезопасность работы устройств. Иллюстраций 2. Список литературы — 4 названия. УДК 62-71:663.674 Опыт термической обработки смеси мороженого на холодильных предприятиях. КЛАДИЙ А. Г. «Холодильная техника», 1979, № 7. Описан опыт предприятий холодильной промышленности по использованию для термической обработки смесей мороженого трубчатых и пластинчатых аппаратов, маслообразователей, а также фризеров. Даны режимы охлаждения. УДК [621.564+66.022.38]:532.5 Влияние поверхностно-активных веществ на снижение гидродинамического сопротивления хладоносителей. ПОВХ И. Л., СТУПИН А. Б., СИМОНЕНКО А. П. «Холодильная техника», 1979, № 7. В целях повышения эффективности работы холодильных систем с промежуточными хладоносителями предложено использовать в качестве последних водные растворы мицеллообразующих поверхностно-активных веществ (МПАВ), снижающих гидродинамическое сопротивление. На основе анализа физико-химических свойств МПАВ и их растворов разработаны общие требования к поверхностно-активным веществам, рекомендуемым для использования в холодильных установках, а также рассмотрены основные закономерности снижения гидродинамического сопротивления в трубах. Показано, что использование в качестве основного хладоносителя для шахтных стационарных установок кондиционирования воздуха водно-солевого раствора промышленной пасты метаупон снижает в среднем гидравлические потери на 50% и в 3—4 раза уменьшает глубинный показатель коррозии труб. Иллюстраций 4. Список литературы — 9 названий. УДК 621.58.004.17 Интенсификация работы льдогенератора чешуйчатого льда. РЖЕВСКАЯ В. Б., ГУЙГО Э. И. «Холодильная техника», 1979, № 7. Для установления времени переохлаждения льда до заданной температуры, а следовательно, возможности программирования оптимального цикла работы льдогенератора дано решение задачи по определеншсь температурного поля переохлажденного ледяного слоя при краевых условиях первого и третьего рода со стороны хладагента. Приведен пример расчета. Таблиц 1. Иллюстраций 1. Список литературы — 6 названий. УДК 536.24.001.5 Экспериментальное исследование теплообмена при замораживании продуктов под избыточным давлением газа в условиях свободной конвекции. КУЗЬМИН М. П., АПАЕВ Г. С, ВОСКОБОЙНИКОВ В. А. «Холодильная техника», 1979, № 6. Исследовано влияние коэффициента теплоотдачи на теплообмен при замораживании цилиндрического образца из водного геля агара при различных избыточных давлениях азота. Описана экспериментальная установка и методика исследования. Установлено, что замораживание продуктов под избыточным давлением интенсифицирует теплоотдачу, а полученная в результате экспериментальных исследований зависимость позволяет оценить это количественно. Таблиц 3. Иллюстраций 4. Список литературы — 8 названий. УДК 663.67@83.74) Изменение к стандарту на мороженое. ОЛЕНЕВ Ю. А. БОРИСОВА О. С, ШПЯКИНА Н. Н., СОЛОВЬЕВА Л. Н. «Холодильная техника», 1979, № 7. ' В «Изменение № 1» к ОСТ 49 73—74 «Мороженое» введены новые виды глазури, сырья, тары, упаковочных материалов, композиции стабилизаторов для мороженого . Указаны отклонения массы порций мороженого. Обновлены ссылки на техническую документацию. 63
УДК 628.84:685.65 Кондиционирование воздуха в крытом велотреке в Крылатском. ВОЛКОВ В. С, ЛОГВИНСКИЙ И. И. «Холодильная техника», 1979, № 7. Описана система кондиционирования воздуха в помещениях уникального здания крытого велотрека, обладающая высокими технико-экономическими показателями. Ряд принятых решений дает снижение капитальных затрат, потребления тепла и расхода электроэнергии. Таблиц 1. Иллюстраций 3. УДК 725.355.001.12.004:664.84/.85.03 Проектирование и эксплуатация холодильных камер с регулируемой газовой средой. БОНДАРЕВ В. И., ЯНЮК В. Я. «Холодильная техника», 1979, № 7. Рассмотрены выбор газовых режимов и способы их создания для холодильных камер, предназначенных для длительного хранения фруктов и овощей в регулируемой газовой среде, а также объемно-планировочные, технологические и конструктивные решения камер с РГС. Таблиц 1. УДК 625.245.9:621.565 Рефрижераторные вагоны для перевозки живой рыбы. БЕРЕНШТЕЙН М. Г., ИРДЕЕВ А. Ф. «Холодильная техника», 1979, JMs 7. Рассмотрено устройство и работа систем жизнеобеспечения в железнодорожных рефрижераторных вагонах для перевозки живой рыбы. Указаны технические характеристики этих вагонов. Таблиц 1. Иллюстраций 3. УДК 628.84:625.23 Кондиционирование воздуха в скоростных поездах. КИТАЕВ Б. Н. «Холодильная техника», 1979, № 7. Описаны особенности систем кондиционирования воздуха и ограждающих конструкций кузовов вагонов скоростных поездов. Рассмотрены некоторые вопросы исследования теплообмена, происходящего в вагонах при скоростном движении Список литературы — 3 названия. Поправки к Страница, колонка, строка 58, левая, 10-я сверху 59, правая, 10-я сверху журналу «Холодильная техника» № 5, 1979 г. Напечатано . . . 1,43%, а второго— 2,15% . . . . . . 1,40 и 1,14%. Следует читать . . .143%, а второго— 215% . . . ... 140 и 114%. На первой странице обложки. Зрительный зал велотрека в Крылатском. 'РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: М. П. Кузьмин (главный редактор), Л. Д. Акимова (зам. главного редактора), Н. Д. Абрамов, Е. М. Агарев. А. В. Быков, И. М. Гиндлин, д-р техн. наук, проф. А. А. Гоголин, И. М. Калнинь, А. В. Кан, д-р техн. наук, проф. Э. И. Каухчешвили, Н. П. Коновалов, М. М. Позин, А. Н. Сергиенко, д-р техн. наук, проф. Г. Б. Чижов, М. М. Шапо- валенко. д-р техн. наук. проф. А. П. Шеффер. Технический редактор Н Н. Зиновьева Рукописи не возвращаются Сдано в набор 07.06.79. Подписано в печать 09.07.79. Т-10691. Формат 84X108!/te. Объем 4,0 печ. л. Усл.-печ. л. 6,72. Уч.-изд. л. 7,47 Тираж 14 660 экз. Заказ 1232. Высокая печать. Адрес редакции: 125422, Москва. А-422, ул. Костякова, 12. Телефон 216-86-73 Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 142300. г. Чехов Московской области 64