/
Text
ГГЛАЛАЕВ
СУДОВЫЕ
ХОЛОДИЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ
И СИСТЕМЫ
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Г. Г. ЛАЛАЕВ
СУДОВЫЕ
ХОЛОДИЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ
И СИСТЕМЫ
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
9 6/66
9 6 7 6 6
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1981
УДК 621.56159:629.123
Лалаев Г. Г. Судовые холодильные установки и системы кондиционирова-
ния. — М.: Транспорт, 1981. — 248 с.
Рассмотрена работа машин и оборудования для охлаждения провизионных
кладовых морских транспортных и пассажирских судов и обеспечения конди-
ционирования воздуха.
Изложены основы теории и рабочие процессы парокомпрессорных холодиль-
ных машин, конструкции компрессоров, аппаратов и вспомогательного обору-
дования отечественного и зарубежного производства; приведены основные
схемы систем комфортного кондиционирования воздуха; значительное место
уделено автоматизации провизионных судовых холодильных установок, систем
кондиционирования и их эксплуатации.
Книга предназначена для судовых механиков, занимающихся эксплуата-
цией холодильных установок. Может быть использована в качестве учебного
пособия для подготовки механиков в морских учебных заведениях.
Ил. 105, табл. 23, библиогр. 8 назв.
Рецензент В. М. Сомкин
Л -272-81 3685830800
@ Издательство «Транспорт» Т*1
ВВЕДЕНИЕ
Холодильные машины устанавливают практически на всех
новостроящихся судах. На транспортных (сухогрузных и налив-
ных) и пассажирских судах холодильные машины используют в
основном для охлаждения провизионных кладовых и обеспечения
летнего кондиционирования воздуха. На судах с горизонтальным
способом грузообработки и других, имеющих большие трюмы, хо-
лодильные установки применяют также для охлаждения емкости
с жидкой углекислотой, предназначенной для тушения пожара.
На рефрижераторных судах и судах комбинированного типа
холодильные машины используют для охлаждения рефрижератор-
ных трюмов, на газовозах — для охлаждения танков со сжижен-
ным газом, на судах рыбопромыслового флота — для охлаждения
и замораживания добытой рыбы и приготовления искусственного
льда.
Холодильные машины и устройства можно разделить на сле-
дующие основные типы: парокомпрессорные, абсорбционные, эжек-
торные и термоэлектрические. Для производства холода в ком-
прессорных холодильных машинах затрачивают механическую
энергию, в абсорбционных и эжекторных — тепловую; термоэлек-
трические охлаждающие устройства работают за счет непосред-
ственного потребления электрической энергии.
В абсорбционных* холодильных машинах в качестве рабочих
тел применяют бинарные (двухкомпонентные) смеси: водоаммиач-
ный раствор NH3+H2O или раствор бромистого лития H2O-|-LiBr
(последний используется для получения плюсовых температур).
Установка состоит из нескольких аппаратов. Единственным меха-
низмом является насос, перекачивающий раствор. Холодильный
агент (в первом случае аммиак, во втором — вода) выпаривается
из смеси, конденсируется, а затем кипит при соответствующем
давлении, осуществляя отбор тепла от охлаждаемой среды. Уста-
новка позволяет утилизировать отходы тепла судовой энергетиче-
ской установки.
В пароэжекторных машинах рабочим телом является вода,
поэтому их применяют для получения плюсовых температур (ох-
лаждение воздуха в системах летнего кондиционирования возду-
ха). Вода дросселируется в регулирующем вентиле и поступает
в аппарат, где благодаря отсасывающему действию пароструйных
* Абсорбцией называется процесс поглощения паров жидкостью.
3
эжекторов поддерживается глубокий вакуум, которому соответст-
вует низкая температура ее кипения. В процессе дросселирования
часть воды вскипает за счет внутренней энергии, в результате че-
го температура воды, оставшейся в жидкой фазе, снижается. Эта
вода используется для охлаждения.
Термоэлектрическое охлаждение основано на эффекте Пельте,
заключающемся в том, что в процессе прохождения постоянного
электрического тока определенного направления по цепи, состав-
ленной из разнородных проводников или полупроводников, в
местах контактов (спаях) появляются разные температуры. Если
температура холодного спая окажется ниже температуры окру-
жающей среды, то он может быть использован как охладитель.
Термоэлектрические охлаждающие устройства (ТОУ) уже сейчас
находят применение в медицине, радиотехнике и многих других
областях. С развитием полупроводниковой техники, с появлением
экономичных и компактных ТОУ можно ожидать использования
их в судрвых автономных кондиционерах и т. п.
Наибольшее распррстранение в холодильной технике получили
парокомпрессорные холодильные машины. На транспортных (не-
специализированных) и пассажирских судах применяют холодиль-
ные машины с поршневыми компрессорами, работающими на
хладоне-12 и хладоне-22, с высокой степенью автоматизации про-
цессов регулирования, управления и защиты.
ГЛАВА I
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАРОКОМПРЕССОРНЫХ
ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
1. ПАРОКОМПРЕССОРНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА
С РЕГУЛИРУЮЩИМ ВЕНТИЛЕМ
Принцип работы машины. На рис. 1,а дана принципиальная
схема холодильной машины с регулирующим вентилем. Компрес-
сор КМ отсасывает из испарителя И пар холодильного агента,
имеющий низкое давление р0 и соответственно низкую температу-
ру То, и сжимает его до давления при котором температура
конденсации агента Тк станет выше температуры охлаждающей
воды. Далее горячий пар агента направляется в конденсатор КД,
где пар полностью конденсируется, отдавая тепло забортной воде,
прокачиваемой через конденсатор. Из конденсатора жидкость пос-
тупает в регулирующий вентиль РВ. Перед ним холодильный
агент имеет температуру более высокую, чем вода, охлаждающая
конденсатор. Для обеспечения низкой температуры в рефрижера-
торном помещении агент должен кипеть в испарителе при темпе-
ратуре более низкой, чем температура, необходимая для этого
помещения. В регулирующем вентиле происходит дросселирование
жидкого холодильного агента от давления конденсации рк до дав-
ления кипения р0, сопровождающееся частичным вскипанием
агента и понижением его температуры. Вскипание жидкости про-
исходит потому, что за РВ при более низком давлении жидкость
не может содержать того количества тепла, которое она содержа-
ла до РВ.
Избыточное тепло жидкости вызывает частичное вскипа-
ние агента; жидкость отдает часть тепла на парообразование, и
при этом температура ее снижается (процесс вскипания агента в
РВ поясняет пример, приведенный в конце параграфа).
После РВ в испаритель И пойдет холодная смесь жидкости
и пара, точнее, холодный пар с большим влагосодержанием. Пар,
образующийся при дросселировании холодильного агента в РВ,
составляет от 5 до 30% смеси по массе и от 90 до 99% по объему.
Если принять давление и температуру агента до РВ постоянными,
то чем ниже давление за РВ, тем меньшая часть агента поступает
в испаритель в жидком состоянии и тем ниже его температура.
В испарителе И, установленном в охлаждаемом помещении,
агент, оставшийся в жидкой фазе, кипит при низкой температуре,
отбирая тепло, необходимое для парообразования, от охлаждае-
мой среды. Из испарителя пар холодильного агента всасывается
компрессором, и цикл повторяется.
Теоретический цикл машины в диаграмме s—Т. На рис. 1, б
показано: 1—2 адиабатическое сжатие в компрессоре; 2—3 кон-
5
Рнс. 1. Парокомпрессорная холодильная машина с регулирующим вентилем:
а— схема; б — цикл в диаграмме s — Т
денсация агента; 3—4 — процесс дросселирования, которое проис-
ходит при постоянном теплосодержании (i = const); 4—1 процесс
кипения агента.
Количество тепла, подведенное к одному килограмму агента
в испарителе q0, кДж/кг, называется удельной массовой холодо-
производительностью и выражается в диаграмме s—Т площадью
а, 1, 4, б, а. Внешняя затраченная работа I показана площадью
1, 2, 3, 5, 1.
Эффективность холодильной машины с точки зрения затраты
энергии на производство холода оценивается холодильным коэф-
фициентом. Холодильным коэффициентом называется отношение
количества тепла, отнятого от охлаждаемой среды, к затраченной
внешней работе при данном цикле:
70 Ч— й пл. а, 1, 4, б, а
I i2 — Zj пл. 1, 2, 3, 5, 1
2. «СУХОЙ» И «ВЛАЖНЫЙ» ХОД КОМПРЕССОРА,
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ЦИКЛ
При работе холодильной машины в компрессор может посту-
пать пар холодильного агента различного состояния (рис. 2):
влажный насыщенный (точка /"), сухой насыщенный (точка
/') и перегретый (точка /). Если в цилиндр компрессора всасы-
вается влажный насыщенный пар, компрессор работает «влаж-
ным» ходом (сжатие по линии 1"—2"). При всасывании сухого на-
сыщенного или перегретого пара компрессор работает «сухим» хо-
дом (сжатие соответственно по линиям 1'—2' и 1-—2).
В современных холодильных машинах применяется только «су-
хой» ход компрессора.
Рассмотрим сухой цикл lf—2'—3—4—1'. Компрессор всасыва-
ет сухой насыщенный пар (точка 1') и сжимает его в области пе-
регретого пара до пересечения адиабаты сжатия Г—2' с изобарой
6
конденсации. В состоянии, харак-
теризуемом точкой 2', перегре-
тый пар с давлением рк посту-
пает в конденсатор, в котором
сначала охлаждается (снятие пе-
регрева на линии 2'—2"), а затем
конденсируется при постоянных
значениях Гк и рк (линия 2"—3).
Остальные процессы цикла уже
известны: 3— 4 — дроссели-
рование в РВ и 4—Г — кипение
агента. С повышением сухости
всасываемого пара до х=\ хо-
лодопроизводительность Qo ВОЗ- Рис. 2. Холодильный цикл при ра-
растает на величину Д^о- Проис- боте компрессора «сухим» и «влаж-
ходит это потому, что выкипание ним» ходом
на участке 1"—1' частиц жидко-
сти, содержащихся во влажном паре, сопровождается отбором
от охлаждаемой среды дополнительного количества тепла.
Затрачиваемая в цикле работа увеличивается на величину Д/,
что объясняется увеличением удельного объема всасываемого
компрессором пара. Это приращение работы Д/ на диаграмме s—Т
соответствует площади 1', 2', 2", 1", 1'. При этом работа цикла
возрастает в большей мере, чем холодопроизводительность. Холо-
дильный коэффициент
i\ — ч ________ пл. Г, 4, б, в, 1
г'з — G пл. Р’ Р' 3, 5, 1
будет меньше, чем при влажном цикле.
В цикле 1—2—3—4—1 линией 1'—1 изображен процесс пере-
грева пара в испарителе. Холодопроизводительность в этом цикле
определяется как разность энтальпий:
= ( ii — /4) + (ii — ii) = r'i — ^4>
где zi — z4 —тепло, отобранное от охлаждаемой среды в про-
цессе кипения агента, кДж/кг (ккал/кг) ;
ii — ii —тепло, отобранное от охлаждаемой среды в про-
цессе перегрева агента в испарителе, кДж/кг
(ккал/кг).
Затрачиваемая в цикле работа по сравнению с циклом 1'—2'—
3—4—1' соответственно увеличивается. Увеличение холодопроиз-
водительности, определяемое теплотой перегрева пара в испарите-
ле, незначительно по сравнению с увеличением затрачиваемой ра-
боты, являющимся следствием увеличения удельного объема вса-
сываемого пара.
Таким образом, с теоретической точки зрения переход от
«влажного» хода компрессора «к сухому» представляется невы-
7
Рис. 3. Парокомпрессорная машина с регенеративным теплообменником:
а — схема; б — цикл в диаграмме s — Т
годным. Однако в условиях действительных процессов «сухой» ход
компрессора оказывается практически более выгодным. «Сухой»
ход выгоднее «влажного» прежде всего потому, что обеспечивает
полное выкипание жидкости в испарителе, а следовательно, уве-
личивает удельную холодопроизводительность. Кроме того, при
работе «сухим» ходом более благоприятными становятся условия
работы компрессора, улучшаются его рабочие характеристики, от
которых зависят производительность компрессора и потребляемая
мощность (см. гл. IV). Это, в конечном счете, приводит к увели-
чению действительного холодильного коэффициента. Одним из
главных достоинств «сухого» хода компрессора является исключе-
ние возможности аварий от гидравлических ударов, которые мо-
гут возникнуть вследствие попадания в цилиндр компрессора жид-
кого агента. «Сухой» ход компрессора обеспечивается поддержа-
нием небольшого перегрева всасываемого пара автоматическим
регулирующим вентилем (ТРВ), а также регенеративным тепло-
обменником.
Регенеративный цикл. По змеевику теплообменника РТО
(рис. 3, а) движется жидкий агент из конденсатора КД к регули-
рующему вентилю РВ. Змеевик охлаждается холодильным паром
агента, всасываемым компрессором КМ из испарителя И. В ре-
зультате такого теплообмена жидкость переохлаждается (т. е. ох-
лаждается ниже температуры конденсации при том же давлении),
а пар, всасываемый компрессором, перегревается.
Регенеративный цикл холодильной машины представлен на
рис. 3, б, где 4—1' — кипение агента; 1'—1 — перегрев пара в
испарителе: 1—1" — перегрев пара в регенеративном теплооб-
меннике РТО-, 1"—2" — сжатие в компрессоре; 2"—2' — снятие
перегрева в конденсаторе; 2'—3 — конденсация пара; 3—3' —
переохлаждение в конденсаторе (не зависит от наличия РТО и
обычно не превышает 1—3°С); 3'—3" — переохлаждение в РТО;
3"—4 — дросселирование в РВ.
8
Внутренний теплообмен в таком цикле понижает температуру
перед регулирующим вентилем (точка 3" вместо точки 3'), а сле-
довательно, уменьшает бесполезное парообразование в регулиру-
ющем вентиле и увеличивает холодопроизводительность на Aq0,
но в то же время приводит к значительному перегреву пара в кон-
це сжатия (точка 2" вместо точки 2), что увеличивает работу в
цикле на А/.
Поскольку через все элементы холодильной машины в единицу
времени проходит одно и то же количество хладагента, в идеаль-
ном случае количество тепла, отданное жидким агентом, должно
быть равно количеству тепла, воспринятому паром. Поэтому мож-
но записать
/з — 1з = 14 — I4 = Z1 — ip
Я0 — 1\ ^4 ~ Ч ^4 •
Регенеративный цикл оказывается наиболее целесообразным при
работе на хладоне-12, так как в этом случае
В случаях, когда всасывающий трубопровод, проложенный в
теплых помещениях, плохо изолирован и имеет большую длину,
пар агента на пути к компрессору перегревается. Такой бесполез-
ный перегрев отрицательно сказывается на работе холодильной
машины, так как вследствие повышения удельного объема всасы-
ваемого пара I возрастает, а <?0 остается той же.
3. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ
К холодильным агентам предъявляются многочисленные тре-
бования, относящиеся к их термодинамическим, физико-химиче-
ским, физиологическим и эксплуатационным свойствам. К основным
термодинамическим свойствам холодильных агентов относятся:
удельная холодопроизводительность, температура кипения при ат-
мосферном давлении, удельный объем, давления в конденсаторе и
испарителе, коэффициент теплоотдачи и др.
Удельной объемной холодопроизводительно-
стью qv, кДж/м3 (ккал/м3), называется количество тепла, отня-
тое от охлаждаемой среды, приходящееся на 1 м3 пара холодиль-
ного агента, всасываемого компрессором:
где q0— удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг
(ккал/кг);
Ui — удельный объем пара, всасываемого компрессором, м3/кг.
Удельная массовая холодопроизводительность агента q0 нахо-
дится в прямой зависимости от теплоты парообразования г. Вели-
чины qv и q0 зависят от условий работы машин [температуры ки-
9
пения агента в испарителе, температуры конденсации, температу-
ры перед регулирующим вентилем (РВ) и др.].
Размеры и масса теплообменных аппаратов холодильной ма-
шины зависят от коэффициентов теплоотдачи и значений рабочих
давлений в конденсаторе и испарителе. Чем выше значения коэф-
фициентов теплоотдачи и чем ниже рабочие давления, тем меньше
размеры и масса теплообменных аппаратов, а следовательно, и
масса всей установки. Очень желательно в испарителе и на ли-
нии всасывания компрессора иметь давление не ниже атмосфер-
ного; в противном случае возможен подсос в систему воздуха, что
отрицательно повлияет на работу холодильной установки. Для по-
лучения приемлемых давлений в испарителе применяют холодиль-
ные агенты, имеющие низкую температуру кипения при атмосфер-
ном давлении.
Одним из основных физико-химических свойств агентов явля-
ется их способность взаимодействовать со смазочными маслами
и водой. Хорошая растворимость в масле создает благоприятные
условия для смазывания компрессора, но вместе с тем содейству-
ет уносу масла из компрессора в систему. Способность растворять
влагу является положительным свойством агентов, так как исклю-
чается возможность образования в системе ледяных пробок.
Холодильные агенты должны быть взрывобезопасными, него-
рючими, нетоксичными и иметь невысокую стоимость.
На различных этапах развития холодильной техники в каче-
стве холодильных агентов использовались следующие вещества:
сернистый ангидрит SO2, хлористый метил СН3С1, углекислота
СО2, аммиак NH3 и др.
За последние четыре десятилетия широкое распространение в
качестве холодильных агентов получили фреоны’, которые пред-
ставляют собой галоидные соединения, производные от углеводо-
родов. Количество фреонов очень велико, поэтому их маркируют
числами по особой системе.
В настоящее время на судах морского флота в качестве хлад-
агентов применяют только фреон-12 и фреон-22. В холодильных
машинах на части рыбопромысловых судов применяют аммиак,
однако суда современной постройки снабжают в основном фрео-
новыми машинами.
В настоящее время в связи с внедрением в СССР международ-
ного стандарта (М.С) ИСО 817 допускается несколько обозначе-
ний хладагентов: условное (символическое), торговым названием
(маркой), химическим названием, химической формулой. При
этом предпочтительным является условное обозначение, которое
состоит из символа R и определяющего числа. Согласно ГОСТ
19212—73 (изменение 1) для фреона-12 установлено название
«Хладон-12» и обозначение /?12, ГОСТ 8502—73 (изменение 1)
для фреона-22 — «Хладон-22» и обозначение R22. Для аммиака
принято обозначение /?717.
1 Название «фреон» происходит от греческого «холод».
10
Хладон-12 —дифтордихлорметан CF2C12 (ГОСТ 19212—73) —
бесцветный газ с очень слабым запахом, который можно почувст-
вовать при содержании его в воздухе более 20% (слабый сладко-
ватый запах эфира). Пар 7? 12 тяжелее воздуха, жидкий хладон-
тяжелее воды (табл. 1).
Температура кипения 7? 12 при атмосферном давлении —29,8°С,
а это значит, что можно получить температуру охлаждаемого
объекта порядка —19°С при сохранении в испарителе (и на ли-
нии всасывания компрессора) избыточного давления. Удельная
объемная холодопроизводительность qv 7? 12 при стандартном ре-
жиме 1280 кДж/м3 (305,6 ккал/м3).
Хладон не ядовит, его пары не действуют на вкус и цвет пище-
вых продуктов, однако содержание в воздухе R12 более 30% (по
объему) приводит к удушью из-за недостатка кислорода.
Хладон-12 не горюч, в смеси с воздухом не воспламеняется и
не взрывается, но в открытом пламени при температуре выше
330°С начинает распадаться с образованием хлористого и фто-
ристого водорода и небольшого количества ядовитого газа фосге-
на, появление которого обнаруживается кислым запахом. Поэтому
в случае аварии фреоновой машины не следует работать вблизи
с открытым пламенем.
Рассмотрим отдельные эксплуатационные свойства хладона-12.
Как и хладоны остальных марок, R12 обладает повышенной
способностью проникать через малейшие неплотности и даже че-
рез поры обычного чугуна. Проникновению через неплотности
способствует растворяющая способность хладона. Если при этом
еще учитывать, что он не имеет цвета и запаха, становится ясно,
насколько сложно бороться с его утечкой. Все это определяет те
Таблица I
Характеристики хладона-12 и хладона-22
Показатель /?12 £22
Температура, °C:
кипения при давлении 1 105 Па (760 мм рт. ст.) —29,8 —40,8
затвердения Плотность хладбна при 30°С, г/см3: —155 —160
жидкого 1,293 1,176
парообразного 0,041 0,052
Удельная теплота парообразования при t0 = = —15°С, кДж/кг (ккал'кг) 259,28 (38,57) 215,79 (51,99)
Удельная объемная холодопроизводительность при tQ = —15°С и /к = 30°С, кДж/м3 (ккал/м3) 1280 (305,6) 2200 (495)
Растворимость воды в хладоне (массовое со- держание, %) при температуре:
—17,8°С 0,0008 0,0310
+зо°с 0,012 0,15
11
высокие требования, которые предъявляются к монтажу трубопро-
водов, механизмов и аппаратов фреоновых установок.
Способность R12 растворять воду ничтожна. Влага, сохраняя
свои физические свойства, при минусовых температурах замерзает
и закупоривает узкие проходы, чаще всего в дроссельных устрой-
ствах, что в свою очередь ведет к нарушению нормальной работы
установки. Это свойство хладона является его большим недостат-
ком, так как приводит к необходимости принимать сложные спе-
циальные меры по полному высушиванию внутренних полостей
установки, предупреждению попадания и удаления проникшей в
систему влаги. Хладон хорошо растворяется в масле, понижая
его вязкость. Часть масла постоянно уносится из компрессора в
систему и это требует специальных конструктивных мер, обеспе-
чивающих возврат масла в картер компрессора.
Обезвоженные хладоны нейтральны ко всем металлам, за иск-
лючением сплавов, содержащих более 2 % Mg. Однако в присутст-
вии влаги хладон образует кислоты, действующие на большинст-
во металлов Хладоны разъедают обычную резину, поэтому для
изготовления уплотняющих прокладок применяют только специ-
альные сорта резин и другие фреономаслостойкие материалы.
В жидком виде хладон способен смывать с внутренней поверх-
ности труб и аппаратов окалину, ржавчину и песок. Это отрица-
тельное свойство требует должного внимания к подготовке систе-
мы, а в последующем к работе фильтров. Хладон обладает боль-
шой диэлектрической прочностью, что позволяет применять его в
компрессорах со встроенным электродвигателем.
Хладон-22—дифтормонохлорметан CHF2CI (ГОСТ 8502—73).
Температура кипения при атмосферном давлении — 40,8°С. Объ-
емная холодопроизводительность при стандартном режиме боль-
ше, чем у R12, и составляет 2200 кДж/кг (495 ккал/м3), поэтому
установки на R22 имеют при равной холодопроизводительности
меньший объем цилиндров компрессора, а следовательно, мень-
шую удельную металлоемкость. Растворимость воды в жидком
R22 в несколько раз больше, чем у R12, но все же остается очень
низкой. Коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации
R22 на 25—30% больше, чем у /?12, что позволяет создавать бо-
лее компактные теплообменные аппараты. В то же время для
R22 характерны по сравнению с R12 более высокие давления кон-
денсации и температуры на стороне нагнетания. Встроенный
электродвигатель из-за большой агрессивности R22 к неметалли-
ческим деталям должен отвечать повышенным требованиям. Для
человека R22 более вреден, чем R12. Максимально допустимая его
концентрация в воздухе 10%. При 550°С R22 распадается, обра-
зуя при наличии открытого пламени ядовитые продукты, которые,
кроме хлора и соляной кислоты, содержат следы фосгена. В ос-
тальном свойства хладона-12 и хладона-22 схожи.
Хладон поставляется на суда в стальных баллонах вместимо-
стью 25—65 л, окрашенных серебрином с надписью соответствен-
но «Хладон-12», «Хладон-22» черной краской — для установок с
12
компрессорами открытого типа и красной — для установок с гер-
метическими компрессорами. Паспорт на хладагент хранится под
колпаком каждого баллона.
Не исключается применение в судовых установках хладо-
на-502 — азеотропной смеси, состоящей из хладона-22 (массовое
содержание 48,8%) и хладона-115 (массовое содержание 51,2%).
Удельная объемная холодопроизводительность хладона-502 не-
сколько больше, а температура нагнетания примерно на 20°С ни-
же, чем R22. Хладон-502 предназначен для применения & односту-
пенчатых средне- и низкотемпературных установках в диапазонё
температур кипения от —25 до —55°С.
Удельная объемная холодопроизводительность qv хладагента
определяет наряду с другими величинами размеры компрессора.
Для компрессоров, работающих на принципе вытеснения (порш-
невые, ротационные и винтовые), применяют хладагенты с высо-
кими значениями qv, т. е. /?12 и R22. Чем больше удельная объем-
ная холодопроизводительность, тем компактнее компрессор при
той же частоте вращения вала. Примерно одинаковые рабочий
давления и больший значения qv дают возможность изготавли-
вать унифицированные поршневые компрессоры для работы на
хладоне-22 и аммиаке.
Для центробежных турбокомпрессорных машин применяют
хладоны /?11, R13 и некоторые другие. Они обладают невысокой
объемной удельной холодопроизводительностью, что позволяет
увеличить до нормальных конструктивных размеров сечения про-
точных частей рабочих колес компрессоров. Кроме того, эти
агенты имеют высокую молекулярную массу, что увеличивает
действие центробежной силы.
Пример 1. Определить процентное содержание по массе /?12, вскипевшего в
РВ при дросселировании, от давления конденсаНии = 0,686 МПа (7 кгс/см2) до
давления кипения до =0,134 МПа (1,370 кгс/см2)
По таблице насыщенного пара хладона -12 энтальпия жидкости перед РВ при
Рк = 0,686 МПа (tK = 27°С) равна 444,87 кДж/кг, а за РВ при ра = 0,134 МПа
(to = — 23°С)— 397,85 кДж/кг. Большего значения энтальпии жидкость за РВ
при таком давлении не может иметь — все избыточное тепло пойдет на частичное
бе парообразование. Это избыточное тепло равно разности 444,87—397,85 =
= 47,02 кДж/кг. При р0 = 0,134 МПа теплота кипения равна 164,72 кДж/кг.
Тогда количество 7? 12, бесполезно вскипевшего в процессе дросселирования в РВ,
47,02
равно 164J2 100 = 28.5%.
ГЛАВА II
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ. ИЗОЛЯЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ. ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
4. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Для рефрижераторных помещений применяют следующие ти-
пы систем охлаждения: непосредственного охлаждения, с проме-
жуточным хладоносителем (рассолом или при плюсовых темпе-
ратурах водой) и воздушную.
В системе непосредственного охлаждения теп-
ло охлаждаемого объекта передается непосредственно холодиль-
ному агенту, кипящему в испарителе, расположенном в охлажда-
емом помещении. Такая система была рассмотрена ранее (см.
рис. 1). Применяют ее для охлаждения провизионных кладовых
и в установках кондиционирования воздуха.
В системах с промежуточным хладоносите-
лем в качестве рабочего тела, передающего холод, применяют
водные растворы солей — рассолы или пресную воду.
Рассольная система охлаждения (рис. 4) работает следую-
щим образом. Рассольный насос PH забирает рассол из испари-
теля И, расположенного за пределами охлаждаемого трюма, и
подает его в рассольные батареи РБ, находящиеся в рефрижера-
торном трюме. Рассол, проходя внутри змеевиковых рассольных
батарей, отбирает тепло от охлаждаемого трюма. Нагретый рас-
сол возвращается в иопаритель холодильной установки, где от-
дает тепло кипящему холодильному агенту. Охлажденный в ис-
парителе рассол снова подается насосом в трюм. Таким образом,
рассол выполняет роль переносчика тепла от охлаждаемого трю-
ма к холодильному агенту, кипящему в испарителе. Для умень-
шения теплообмена с окружающей средой наружную поверх-
ность испарителя изолируют.
В качестве рассолов применяют водные растворы хлористого
кальция СаС12 и хлористого натрия NaCl. Используется также
раствор «Рейнхартин» — смесь хлористого магния и хлористого
кальция с присадками.
Для предотвращения замерзания рассола в испарителе его
концентрация должна быть такой, чтобы температура замерзания
рассола в испарителе была на 6—8°С ниже рабочей температуры
кипения агента. Рассол СаС12 замерзает при температуре —55°С,
а рассол NaCl — при температуре —21,2°С. Таким образом, раст-
вор NaCl можно применять только в холодильных установках с
предельными температурами кипения агента в испарителе от
—13 до —15°С. При более низких температурах кипения приме-
няют растворы СаС12 и «Рейнхартин».
14
В последнее время в холодильной технике нашел применение
водный раствор этиленгликоля, не замерзающий при температуре
до — 60°С.
Рассолы — агрессивные среды, вызывающие коррозию метал-
лов. Для ослабления коррозионного воздействия на металлы в
рассолы добавляют каустическую соду (из расчета 0,5 кг соды на
каждые 100 кг хлористого кальция) или фосфат натрия (в коли-
честве 1,6 кг на 1 м3 рассола). Если хладоноситель не охлажда-
ется ниже 2°С, то в этом качестве можно применять воду.
Воздушная система охлаждения работает по сле-
дующему принципу. Воздух, воспринявший тепло в рефрижератор-
ном трюме, всасывается вентилятором, продувается через возду-
хоохладители-испарители холодильной машины, где охлаждается
и осушается, отдавая тепло кипящему холодильному агенту
(Д12 или R22). Из воздухоохладителей воздух поступает в трюм
для охлаждения груза. Рассмотрим наиболее распространенные
типы воздушных систем охлаждения.
Вертикальная система с палубным воздухораспределитель-
ным каналом (рис. 5, а) предусматривает возможность последо-
вательного вентилирования одного или двух расположенных
друг под другом помещений. Для второго варианта палубу 1 вы-
полняют перфорированной. Вентиляторы В и воздухоохладители
И-ВО размещают в выгородке трюма, за перегородкой 4. Воздух
вентиляторами В нагнетается в воздухоохладители, где он ох-
лаждается и осушается. Далее холодный воздух поступает в па-
лубный воздухораспределительный канал 5 и оттуда в трюм че-
рез отверстия, предусмотренные в палубе 6, по всей площади
трюма. Из грузового пространства трюма через окно 2 воздух вса-
сывается вентиляторами и снова подается на охлаждение, а затем
в канал 3. Скорость воздуха в трюме регулируется изменением
частоты вращения или отключением отдельных вентиляторов.
Рассмотренная воздушная система применена на рефрижератор-
ных судах «Чапаев» и «Сальвадор Альенде».
В вертикальной воздушной системе типа «Робсон» (теплоход
«Александра Колонтай») воздух вентиляторами В (рис. 5, б) на-
гнетается через воздухоохладители ВО левого и правого борта в
15
Рис 5 Воздушные системы охлаждения трюма*
а — вертикальная с палубным распределительным каналом, б — тип «Робсон»
два бортовых нагнетательных канала 1, расположенных по
всей площади бортов или твиндека. Отсюда воздух поступает в
воздухораспределительный канал 2, расположенный между палу-
бой и грузовыми решетками. Бортовые воздуховоды снабжены пе-
регородками, обеспечивающими равномерную подачу воздуха ко
всем участкам палубного воздухораспределительного канала. Б
распределительном канале 2 воздух двигается от обоих бортов к
центру трюма, причем по всему пути происходит непрерывное по-
ступление воздуха в трюм через отверстия или специальные ще-
ли в палубе. Из трюма нагретый воздух всасывается вентилято-
рами.
Горизонтальная воздушная система используется обычно для
вентиляции одного помещения. Воздух вентилятором через возду-
хоохладители подается в бортовой нагнетательный канал, откуда
через отверстия поступает в трюм. Всасывание нагретого воздуха
вентилятором осуществляется через отверстия в боковой стенке
канала другого борта. Такие системы на современных рефрижера-
торах не применяют.
Рассмотрим преимущества и недостатки каждой из рассмот-
ренных систем охлаждения. Основным преимуществом системы
16
непосредственного охлаждения является ее простота» а также
возможность поддерживать заданный температурный режим при
более высокой температуре кипения, так как в этом случае для
теплопередачи необходим перепад температур (температурный
напор) только между воздухом в охлаждаемом помещении и ки-
пящим холодильным агентом. Система более долговечна, чем
другие. Одним из недостатков этой системы является необходи-
мость размещения холодильного агрегата в непосредственной бли-
зости от охлаждаемого объекта, так как при большой длине тру-
бопроводов увеличивается опасность утечки хладагента через
неплотности в соединениях трубопроводов, появляющихся в ре-
зультате постоянной вибрации и качки.
Правилами Регистра СССР запрещено применение аммиач-
ных систем непосредственного охлаждения для рефрижераторных
трюмов. При проектировании рефрижераторных и крупных пас-
сажирских судов холодильные агрегаты и машины стремятся сос-
редоточить в одном рефрижераторном помещении вблизи машин-
ного отделения. Близость к кингстонам дает возможность укоро-
тить трубы охлаждения конденсатора и предусмотреть резервное
охлаждение от насосов машинного отделения, а установка дейст-
вующих механизмов и аппаратов в одном помещении — облегчить
наблюдение за ними. В то же время охлаждаемые объекты —
рефрижераторные трюмы или многочисленные групповые кон-
диционеры (что характерно для крупных пассажирских судов),
обслуживаемые общей холодильной машиной, располагают в
разных частях судна. В этом варианте для транспортирования хо-
лода применяют систему охлаждения с промежуточным холодо-
носителем (водой, рассолом).
К преимуществам рассольной системы относятся еще и удоб-
ство регулирования подачи рассола или воды в охлаждающие ап-
параты, а следовательно, и регулирования холодопроизводитель-
ности; большая аккумуляционная способность системы, позволя-
ющая, не прекращая охлаждения помещений на длительное вре-
мя, останавливать компрессоры при работающих насосах Однако
рассольная система требует больших капитальных вложений при
той же холодопроизводительности и менее экономична, чем сис-
тема непосредственного охлаждения. Последнее объясняется тем,
что для поддержания той же температуры охлаждаемого объекта
температура кипения холодильного агента в испарителе долж-
на быть ниже (примерно на 5°С), чем в системе непосредственно-
го охлаждения, из-за необходимости поддерживать температур-
ный напор в двух теплообменных аппаратах: испарителе и бата-
реях рассольного охлаждения. Как дальше будет показано, с по-
нижением температуры кипения агента существенно увеличивают-
ся затраты на получение холода.
Преимуществами системы воздушного охлаждения перед двумя
рассмотренными является обеспечение равномерной температуры
во всем объеме охлаждаемого трюма и его интенсивная вентиля-
ция. Последнее необходимо при перевозке фруктов.
Отвод углекислоты, выделяемой при «дыхании» фруктов во
время их транспортировки, осуществляется путем периодической
вентиляции трюмов, для чего конструкция воздушных каналов
предусматривает возможность забора наружного воздуха, В трю-
мах современных рефрижераторов устанавливают специальные
вентиляционные системы для подвода свежего воздуха.
При перевозке некоторых видов фруктов (например, бананов)
необходимо обеспечить равномерную температуру воздуха по все-
му объему охлаждаемого трюма, при этом разность температур
воздуха на входе в трюм и выходе из него не должна превышать
+ 0,5°С.
Равномерность температурного поля по всему объему трюма
обеспечивается увеличением кратности циркуляции воздуха, т. е.
отношением часового объема воздуха, подаваемого в трюм венти-
ляторами, к объему трюма. При перевозке бананов величина
кратности циркуляции воздуха достигает 80—100.
Воздушные системы охлаждения современных универсальных
рефрижераторов хорошо приспособлены к изменению режимов
при перевозке разных грузов. Это достигается достаточным ре-
зервом холодопроизводительности агрегатов, а также уменьшени-
ем кратности циркуляции воздуха при перевозке замороженных
грузов и увеличением ее при перевозке фруктов и охлажденных
грузов. Изменение кратности циркуляции воздуха в трюмах дос-
тигается изменением частоты вращения вентиляторов. В ближай-
шей перспективе продукты будут замораживаться воздухом до
—40°С.
К недостаткам воздушных систем охлаждения относят увели-
чение общего расхода электроэнергии на производство холода на
25—30% из-за наличия вентиляторов, а также необходимость от-
водить от воздуха тепло, полученное им при сжатии в вентилято-
ре, вследствие чего потребная холодопроизводительность установ-
ки увеличивается. Ввиду сравнительно большой усушки заморо-
женные продукты перевозят в трюмах в упакованном виде.
5. ПРОВИЗИОННЫЕ КЛАДОВЫЕ, ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И КОНСТРУКЦИИ
Провизионные кладовые. Для хранения пищевых продуктов,
предназначенных для питания судового экипажа и пассажиров,
служат провизионные кладовые. От назначения кладовой (вида
хранящихся в ней продуктов) зависят ее объем, оборудование,
температурный режим, величина необходимой охлаждающей по-
верхности, тип автоматических приборов и др.
В Санитарных правилах для морских судов СССР предусмот-
рено оборудование небольших грузовых судов (вместимостью до
1000 per. т и буксиров мощностью до 1000 л. с.) не менее чем дву-
мя рефрижераторными кладовыми (одна — для хранения мяса,
рыбы, масла и жиров, другая — овощей и картофеля). Осталь-
18
Таблица 2
Температурный режим провизионных кладовых, °C
Кладовая для хранения продуктов Срок хранения
до 1 мес от 1 до 3 мес от 3 до 6 мес свыше 6 мес
Мяса —8 —10 — 12 -15
Рыбы —8 —10 — 12 —12
Масла и жиров —2 От —4 до —6 От — 4 до — 6 -6
Яиц и молочных про- От 0 до — 1 От 0 до — 1 От 0 до — 1 —1
дуктов
Овощей +4 4-2 4-2 4-2
Фруктов 4-4 4-2 4-2 4-2
Напитков 4-Ю 4-8 +8 4-6
Мороженого —18 —
Разных скоропортящих- От — 2 до — 4 От —4 до —6 От —4 до —6 —
ся продуктов (совместное
хранение)
Примечание. На судне предусматривают кладовую размораживания, в которой регу-
лируемая температура равна от +5 до 4-15°С.
ные грузовые морские суда должны иметь провизионные кладовые
для следующих продуктов: мяса — хранение мороженого мяса и
мясных продуктов, рыбы — хранение мороженой рыбы и рыбо-
продуктов, масла и жиров — хранение животного масла и жиров,
мясокопченостей, колбас и т. д., овощей — хранение свежих ово-
щей, картофеля, сухих продуктов — хранение крупы, муки, саха-
ра, макарон, соли и т. д., а также кладовые расходных продук-
тов — хранение суточного запаса продуктов, в том числе скоро-
портящихся. Кладовые для хранения скоропортящихся продуктов
изнутри покрывают теплоизоляцией и обшивают антикоррозий-
ными материалами, стыки и швы пропаивают. Палубы покрывают
керамическими плитками и оборудуют шпигатами.
Температура в провизионных кладовых зависит от их назначе-
ния и продолжительности хранения в них продовольствия
(табл. 2).
Изоляционные материалы и конструкции. Основное назначе-
ние изоляции — снижать приток тепла в охлаждаемые помеще-
ния. Проникающее в охлаждаемые помещения тепло не только вы-
зывает увеличение тепловой нагрузки на холодильную машину,
но и способствует усушке продуктов. Установлено, что каждые
4,2 кДж тепла, проникающего в помещение, имеющее температу-
ру— 18°С,’ где хранятся неупакованные пищевые продукты, вызы-
вают испарение с их поверхности 0,15г влаги, при температуре
—10°С — 26 г.
К судовой изоляции предъявляются следующие требования:
высокие теплозащитные свойства. Эти свойства характеризу-
ются малой величиной теплопроводности;
малая объемная масса;
высокая механическая прочность;
19
стойкость к увлажнению. При увлажнении теплоизоляционно-
го материала существенно повышается теплопроводность. Объяс-
няется это тем, что при увлажнении материала его поры запол-
няются водой, имеющей теплопроводность 0,53 Вт/(м-°С), что
в 23 раза больше теплопроводности воздуха. При понижении
температуры изоляции образовавшаяся в порах вода замерзает.
Теплопроводность льда 2,2 Вт/(м-°С), что почти в 100 раз боль-
ше теплопроводности воздуха. Влажный изоляционный материал,
помимо потери теплоизоляционных Свойств, быстро теряет меха-
ническую прочность и подвергается процессу гниения;
высокие огнестойкие качества;
легкость обработки в процессе изготовления и монтажа на
судне;
невысокая стоимость. ,
Кроме того, изоляция не должна выделять-запахов и не воспри-
нимать их.
Некоторые основные свойства применяемых изоляционных ма-
териалов приведены в табл. 3.
Наиболее высокоэффективными изоляционными материалами
являются пенополиуретаны. Основными исходными продуктами
для их изготовления являются диизоционаты и синтетические смо-
лы. Кроме того, для осуществления технологического процесса и
придания нужных свойств к смоле или диизоционатам добавляют
эмульгаторы и другие компоненты, повышающие огнестойкость и
прочность. Смешение смолы с диизоционатом производят в зара-
нее установленной на месте опалубке. При этом происходит экзо-
термическая реакция с интенсивным выделением углекислого га-
за. Материал затвердевает, принимая сложные формы судового
набора, чем значительно облегчается выполнение изоляционных
работ.
Нанесение пенополиуретана на уровне поверхности корпуса
можно осуществлять из пистолета-распылителя. Жесткие и полу-
жесткие пенополиуретаны в процессе их получения хорошо при-
Таблица 3
Характеристики теплоизоляционных материалов
Судовой изоляционный материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м. °C)
Альфоль гофрированный 6 0,058
Минераловатная плита 250—400 0,064—0,081
Минеральный войлок 100—200 0,046—0,052
Стекловолокно штапельное 40—70 0,052
Пеностекло 200—400 0,093—0,14
Пробковая плита 260 0,058
Экспанзитовая плита 180 0,058
Пенопласт ФС-7 100 0,058
Пенопласт ФФ 150—180 0,058
Ванидур 65 0,093
Пенополиуретан эластичный 30—60 0,035
20
Рис. 6. Основные типы конструкций
судовой изоляции:
а — нормальная; б — с воздушной прослой-
кой; в — с высадками
липают к металлу, дереву, стеклопластикам, декоративным
материалам и хуже — к масляным, жирным и полированным по-
верхностям.
В качестве гидроизоляционных материалов применяют перга-
мин (картон, пропитанный нефтяным битумом), пленку марки
ПТГМ и др.
Особенностью судовой изоляционной конструкции является ее
сложность, связанная с наличием на поверхностях изолируемых
помещений шпангоутов, стрингеров, бимсов, карлингсов и других
элементов набора корпуса судна.
Применяют следующие основные виды изоляционных конст-
рукций: нормальную, с воздушной прослойкой и с высадками (с
обходом профилей судового набора). В нормальной конструкции
изоляции (рис. 6, а) пространство между изолируемой поверхно-
стью 1 и деревянной обшивкой 3 заполнено изоляционным мате-
риалом 2. Деревянные бруски 4 крепят к набору болтами или
шпильками. Такую конструкцию чаще всего применяют для изо-
ляции бортов, палуб и переборок. В конструкции изоляции с воз-
душной прослойкой (рис. 6, б) изоляционным материалом запол-
няют только пространство между внутренней и наружной дере-
вянными обшивками, а между изолируемой поверхностью и внут-
ренней деревянной обшивкой остается воздушная прослойка.
Такую конструкцию применяют для изолирования двойного дна.
Накапливающаяся влага свободно стекает по воздушной прослой-
ке в льяла, откуда откачивается осушительным насосом. По Пра-
вилам Регистра СССР при изоляции двойного дна толщина воз-
душной прослойки должна быть не менее 50 мм. При высоких
профилях набора судна применяют конструкцию изоляции с вы-
садками (рис. 6, в).
Изоляционная конструкция должна обеспечивать надежную
защиту изоляционного материала от увлажнения, механических
повреждений и проникновения грызунов. Для этого изоляционный
материал зашивают по обрешетнику двумя рядами шпунтованных
досок с проклейкой между ними листового паронепроницаемого
материала.
21
В качестве материалов для паро- и гидроизоляционных покры-
тий применяют битумы, разные битумные мастики, синтетические
пленки, керамические плитки, рулонные и листовые материалы —
рубероид, пергамин и др. Листовые паро- и гидроизоляционные
материалы наклеивают на ограждения с помощью битума или би-
тумной мастики, а пленочные материалы — с помощью клеев
(эпоксидного, 884, ВИАМ и др.).
С целью предохранения изоляции от грызунов в отдельных
конструкциях по внешнему слою паро- или гидроизоляции натя-
гивают металлическую сетку и после этого пришивают наруж-
ный слой шпунтованных досок. При обшивке внутренней поверх-
ности трюма или кладовой листами из оцинкованного железа или
нержавеющей стали тщательно пропаивают швы между листами.
В этом варианте ограничиваются одним слоем досок без пароне-
проницаемой бумаги, металлическую сетку не устанавливают.
Такая конструкция уменьшает толщину изоляции и улучшает
санитарные условия хранения продуктов.
Долговечность и надежность работы изоляционной конструкции
зависят от соблюдения технологических требований в процессе
монтажа, а также правил эксплуатации конструкции.
Повреждение изоляционной конструкции в процессе эксплуата-
ции неизбежно приводит к увлажнению и гниению изоляции,
вследствие чего в охлаждаемых помещениях могут появиться по-
сторонние запахи, которые будут восприниматься грузами. Поэто-
му во время эксплуатации необходимо постоянно следить за со-
стоянием изоляции. Периодическую проверку на увлажнение про-
изводят путем взятия проб в тех местах, где увлажнение изоляции
с течением времени является наиболее вероятным. Необходимо
также изолировать холодные трубопроводы и аппараты. При этом
конструкция должна исключать возможность появления влаги
между изолируемой поверхностью и изоляционным материалом,
так как это приводит к увлажнению изоляции, а впоследствии к
образованию свищей в результате коррозии металла.
На рис. 7 показана изоляционная конструкция холодного тру-
бопровода. Для защиты от коррозии наружную поверхность тру-
бопровода тщательно очищают и покрывают слоем горячего биту-
ма, который прилипает к трубе, исключая возможность появления
на ней влаги. Два слоя скорлуп из термоизоляционного материала
склеивают с трубопроводом и между собой горячим битумом та-
ким образом, чтобы поперечные и продольные стыки двух слоев
были взаимно смещены.
Наружную поверхность термоизоляции снова покрывают сло-
ем горячего битума, который должен обеспечить ее защиту от ув-
лажнения при работе установки. Далее поверхность изоляции
покрывают асбесто-цементной штукатуркой. Высохшую штука-
турку оклеивают мягким брезентом, который затем окрашивают.
Битумную мастику варят в котле вместимостью 0,5—1 м3 при тем-
пературе 150—180°С. Приготовление ее на судне, находящемся в
эксплуатации, представляется достаточно сложным. Для приклеи-
22
вания изоляционных скорлуп и
плит наряду с битумом применя-
ют клей изолит. Он представляет
собой смесь нитроглифталевого
клея в органических растворите-
лях, например этилацетате или
этиловом спирте с активными
наполнителями (портландцемен-
том), волокнистым асбестом и
железным суриком. В этих же це-
лях применяют идитоловый клей.
Время твердения идитолового
клея зависит от температуры
воздуха и увеличивается при ее
понижении. Поэтому использо-
вать идитоловый клей можно
только при температуре не ниже
+ 10°С.
Рис. 7. Изоляция холодного трубо-
провода
1 — изолируемый трубопровод. 2 — слой
горячего битума, 3 — слой асбесто-
цементной штукатурки; 4 — скорлупы
плитного термоизоляционного материала
Изоляцию аппаратов, флан-
цев, клапанов и другой холо-
дильной арматуры выполняют
теми же материалами, которыми
изолируют трубопроводы. При
этом особое внимание должно быть уделено обеспечению не-
прерывности всего изоляционного слоя. Увлажнение изо-
ляции на трубопроводах обычно начинается у фланцев и кла-
панов. В этих местах изоляционные работы следует выполнять
с особой тщательностью. В местах окончания изоляционного слоя
(например, фланца всасывающего патрубка компрессора) необ-
ходимо обеспечить полное склеивание изоляции с трубопроводом,
исключающее попадание воздуха под изоляцию. Наличие воздуха
между трубопроводом и изоляцией приводит к замерзанию влаги,
сконденсировавшейся на холодной поверхности, и вследствие это-
го к вспучиванию изоляции.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ
Тепловую нагрузку холодильной установки рассчитывают для
определения производительности холодильных машин. Тепловая
нагрузка холодильной установки складывается из следующих
теплопритоков: проходящих через изолирующие ограждения; свя-
занных с термической обработкой продуктов; эксплуатационных,
связанных с особенностями конструкций охлаждающих систем,
с вентиляцией помещений, работой людей, освещением и т. п.
Количество тепла, подлежащее отводу от каждой кладовой, опре-
деляют расчетом.
Тепловая нагрузка холодильной машины — это количество
тепла, которое необходимо отводить в единицу времени.
23
Холодопроизводительность — это количество тепла, которое
холодильная машина может отвести в единицу времени.
Холодопроизводительность установки должна быть достаточ-
ной для погашения максимальных теплопритоков, т. е. рассчитана
на наибольшую тепловую нагрузку (полная загрузка кладовых
при плавании в тропических широтах). При переходе в районы с
€олее низкой температурой теплопритоки будут снижаться и хо-
лодильная машина работать с меньшей нагрузкой.
Тепловая нагрузка на приборы охлаждения, установленные в
провизионных кладовых QTH', Вт, определяется выражением
Qt.u = S Qi + 2 Q2 + 5 Q3 + S Q4 + 2 Qs>
где Qj — тешюприток, проходящий через ограждения охлаждаемо;
го помещения;
Q2 — теплоприток от продуктов при их термической обработке;
Qs — теплоприток, вносимый наружным воздухом при венти-
ляции охлаждаемого помещения;
Q4 — теплоприток от работающих механизмов и освещения;
Qs — теплоприток от работающих людей.
Теплоприток Qi через каждую ограждающую поверхность оп-
ределяют по основному уравнению теплопередачи
Ql := &Z7 (Сар — Zn)>
где k — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2-°С);
F — поверхность ограждения, м2;
ZHap — наружная температура, °C;
ta — температура, которая должна быть внутри охлаждае-
мого помещения, °C.
Температуры Сар и tn при расчете принимают в зависимости
от района плавания судна и вида охлаждаемых в кладовой про-
дуктов Температуру неосвещенных поверхностей принимают рав-
ной температуре наружного воздуха, а подводных поверхностей—
температуре забортной воды Влияние солнечной радиации учиты-
вают увеличением разности температур Сар—tn на величину до-
полнительного температурного напора Мс> вызванного радиацией:
где qc— интенсивность солнечного облучения; для тропических
широт qc принимают: для горизонтальных поверхностей
1050 Вт/м2; для вертикальных — 720 Вт/м2;
е — коэффициент поглощения лучистой энергии, зависящий
от материала, равный, например, для белой краски
0,12—0,30, для черной — 0,97—0,99;
«нар — теплоотдача от наружных поверхностей к воздуху
Вт/(м-°С); осиар зависит от скорости'воздуха относитель-
но судна.
24
Зная площади поверхностей отдельных участков изолирован-
j ных ограждений, соответствующие им температурные перепады и
* коэффициенты теплопередачи, рассчитывают суммарный теплопри-
/ ток через наружные ограждения. К этому теплопритоку добавляют
* теплопритоки через пиллерсы, промежуточные переборки и т. д. В
5 итоге полный теплоприток через изолирующие ограждения
2 Qi = 2 QnoB + Qnwi + Q пер.
Количество тепла, которое необходимо отводить от продуктов
при их термической обработке, определяют по выражению
п . (Grcr + GTcT)(fH-^n)
^2 а ’
где Gr , От — масса соответственно продуктов и тары, кг;
ст , Ст — теплоемкость соответственно продуктов и тары,.
кДж/(кг-°С); принимают по таблицам;
t„ —начальная температура продуктов, °C;
in—заданная температура воздуха в помещении, °C;
а—время охлаждения.
Теплоприток, связанный с вентиляцией Q3,
Упом
Фз = Нвент рнар Ср (/нар /п ),
24-JoOu
где У пом — объем охлаждаемых помещений, м3;
«вент — число обменов воздуха в сутки (см. табл. 4),
Рнар — плотность наружного воздуха, кг/м3;
Ср —удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг-°С).
Теплопритоки Q4 от работающих механизмов и осветительных
приборов слагаются из тепловыделений, эквивалентных мощнос-
ти, передаваемой воздуху охлаждаемого помещения,
= yv ф + TV Ф
^<4 2 мех тмех 1 ос в гоев,
где А/мех, А/осв — мощности механизмов и осветительных прибо-
ров, работающих в охлаждаемых помещениях;
фмех, фосв — коэффициенты одновременности работы меха-
низмов и освещения, принимаемые равными от
0,4 до 1,0.
Таблица 4
Число обменов воздуха в камере для разных пищевых продуктов
Продукты Число обменов воздуха в сутки Продукты Число обменов воздуха в сутки
Мясо охлажденное 2—4 Рыба мороженая 1—2
» мороженое 1—2 Яйца 2—4
Масло 1—2 Фрукты 2—4
25
Теплоприток от работающих людей
1
Qs — 9л 24 ’
где 7Л — тепловыделения одного работающего человека в сут-
ки, Вт;
пя —число работающих людей;
тл —время пребывания людей в охлаждаемых помещениях
в течение суток, ч.
Закончив расчет теплопритоков для каждой кладовой, сумми-
руют теплопритоки всех кладовых.
Прочие теплопритоки, не поддающиеся расчету, связаны в ос-
новном с потерей холода и другими причинами. Их учитывают
поправочным коэффициентом 1,05—-1,1.
Тепловая нагрузка на холодильную машину
2 Qt.h=(2 Qi + 2 Q2 + 2 Q3 + 2 Q4 + 2 Qs) Kq.
Потребную холодопроизводительность машины, Вт, определяют
из выражения
п _ ^-«24
40 — - -
где т — время работы компрессоров в течение суток, ч.
ГЛАВА III
КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
7. ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Компрессоры холодильной установки служат для отсасывания
пара агента из испарителя, сжатия и нагнетания его в конденса-
тор. Для паровых холодильных машин используют следующие ти-
пы компрессоров: поршневые, винтовые, ротационные и центро-
бежные. Наиболее широкое применение в холодильных установках
морских транспортных судов получили поршневые компрессоры.
Классификация и принцип действия поршневых компрессоров.
Поршневые компрессоры различают по следующим признакам:
по холодопроизводительности: малые — до 10 000 Вт, сред-
ние — от 10 000 до 50 000 Вт и крупные — свыше 50 000 Вт;
по расположению осей и числу цилиндров: вертикальные двух-
цилиндровые, У-образные четырехцилиндровые; W-образные шес-
тицилиндровые; УУ-образные восьмицилиндровые; звездообразные
с десятью и большим количеством цилиндров;
по направлению движения пара агента в цилиндре: прямоточ-
ные и непрямоточные.
В прямоточном компрессоре (рис. 8, а) всасывающие клапаны
1 расположены в днище поршня, которое выполняют проходным.
Нагнетательные клапаны 2 помещены в крышке цилиндра. Вса-
сывающие и нагнетательные клапаны невозвратного типа. При
ходе поршня вниз давление над поршнем понижается, пар холо-
дильного агента из испарителя через отверстия 4 и всасывающие
клапаны 1 поступает в пространство над поршнем — происходит
всасывание. При движении поршня вверх всасывающие клапаны
на поршне закрываются и в цилиндре происходит сжатие пара
агента. При дальнейшем повышении давления в цилиндре откры-
ваются нагнетательные клапаны 2 и через патрубок 3 пар агента
выталкивается в конденсатор. Ход агента прямой: снизу вверх,
почему компрессор и назван прямоточным. Отверстие 4 не пере-
крывается поршнем.
Непрямоточные компрессоры могут быть двух видов: с распо-
ложением всасывающих 7 и нагнетательных 5 клапанов в общей
клапанной плите (рис. 8, б); при этом пространство под головкой
компрессора разделено глухой перегородкой 6 на полости всасы-
вания и нагнетания, с периферийным расположением всасывающе-
го клапана 7, при этом диаметр клапана больше диаметра ци-
линдра (рис. 8, в). Непрямоточные компрессоры работают следу-
ющим образом: при ходе поршня вниз давление над поршнем по-
нижается и через всасывающий клапан 7 в цилиндр всасывается
27
Рис 8 Схемы работы поршневых холодильных компрессоров"
а — прямоточного, б — непрямоточного с всасывающим и нагнетательным клапанами
в общей клапанной плите, в — иепрямоточного с периферийным расположением всасыва-
ющих клапанов
пар агента из испарителя. При ходе поршня вверх происходит
сжатие пара, всасывающий клапан 7 закрывается и, когда давле-
ние в цилиндре превысит давление в конденсаторе, пар выталки-
вается через нагнетательный клапан 5 в конденсатор.
В последнее время применяют в основном непрямоточные
компрессоры с периферийным расположением всасывающего кла-
пана Конструкция этих компрессоров позволяет увеличить про-
ходное сечение клапанов, а следовательно, уменьшить дроссель-
ные потери, применить простейший конструктивный метод регули-
рования производительности и т п.
По степени герметичности поршневые компрессоры делят на
сальниковые, бессальниковые и герметичные.
Поршневые компрессоры можно подразделить и по ряду дру-
гих признаков: по конструкции корпуса компрессора (картерные
и блоккартерные), по характеру смазочного устройства (с прину-
дительной смазкой, со смазкой разбрызгиванием, с комбиниро-
ванной смазкой), по характеру охлаждения (с воздушным и во-
дяным охлаждением) и т. д. В качестве приводных двигателей су-
довых холодильных компрессоров обычно используют только элек-
тродвигатели. Для соединения электродвигателя с компрессором
часто применяют клиноременную передачу, облегчающую монтаж
и позволяющую получить необходимое передаточное число
Каждой конструкции компрессора соответствует своя марка.
Первая буква обозначает название холодильного агента: Ф —
фреоновый; А — аммиачный; затем указывается расположение ци-
линдров: В — вертикальный, У-образный, УУ-образный За этими
буквами через дефис дается холодопроизводительность в тысячах
килокалорий в час при стандартном температурном режиме, т. е.
/о = 15°С, tK = —20°С, ta~—25°С, /вс=—10°С ив размерности ука-
зывается ст ккал/ч Например, марка ФВ-6 расшифровывается
следующим образом" фреоновый, вертикальный, холодопроизво-
дительность 6 тыс ккал/ч: марка ФУУ-80 — фреоновый; УУ-
образный, холодопроизводительностью 80 тыс. ст ккал/ч. Если
28
щеред буквами стоит цифра 22, это означает, что компрессор
предназначен для работы на R22.
Компрессор ФВ-6. Компрессор (рис. 9) вертикальный, двух-
цилиндровый, непрямоточный, работает на хладоне-12, Dw„ =
) =67,5 мм, 5=50 мм, холодопроизводительность 6978 Вт
(6000 ст ккал/ч) при 24 с-1 (1440 об/мин) и 5234 (4500 ст.
1 ккал/ч) при 16 с-1 (960 об/мин).
Картер 2, цилиндровый блок 9 и крышка компрессора 15 сое-
динены между собой шпильками и гайками, прокладки 7 — паро-
I нитовые. Цилиндровый блок 9 имеет в верхней части ребра 10
it для воздушного охлаждения. Вал 1 компрессора двухколенный, с
К разворотом шеек под углом 180° вращается в шариковом 3 и po-
ll ликовом 21 опорных подшипниках. Для предотвращения смеще-
К ния вала вправо на его торцовой части имеется стальной каленый
шарик 19, который вращается вместе с валом и упирается в су-
£ харь 20. На концевой части 4 вала устанавливают на шпонке и
ж крепят гайкой 5 шкив клиноременной передачей от электродвига-
К теля-
Г Нижняя головка шатуна 8 выполнена разъемной, вкладыши
I* подшипника залиты баббитом Верхняя головка — неразъемная,
F, с бронзовой втулкой. Шатун соединен с поршнем посредством пла-
| вающего поршневого пальца 11, который удерживается от осево-
| го перемещения пружинящими кольцами, вставленными в специ-
I альные канавки тела поршня. Поршень имеет два уплотнитель-
I ных 13 и одно маслосъемное 12 кольца.
| Смазка в компрессоре осуществляется разбрызгиванием. Для
| заливания масла в картер служит пробка 30, а для спуска мае-
29
ла — пробка 22. Для наблюдения за уровнем масла на картере
имеется смотровое стекло 31.
Между цилиндровым блоком 9 и верхней крышкой 15 нахо-
дится клапанная плита 14, на которой расположены всасывающие
18 и нагнетательные 16 клапаны. Полость всасывания 25 герме-
тично отделена от полости нагнетания 24 перегородкой 17.
Устройство клапанов показано на рис. 10. В клапанной плите
3 имеются сквозные отверстия 4 и 6, перекрываемые пластинами
всасывающих и нагнетательных клапанов. Всасывающие клапаны
2 ленточные, имеют пластины 14 из пружинной стальной ленты
толщиной 0,2 мм. При движении поршня вниз пластины 14 проги-
баются вниз в прорезях 13 клапанной плиты, пропуская пар вса-
сываемого агента в полость цилиндра в направлении, показанном
стрелками (сечение В—В на рис. 10).
При движении поршня вверх (давлением из полости цилинд-
ра) пластины 14 всасывающих клапанов выпрямляются и, плотно-
прижимаясь к седлу 5, закрывают проход агенту. Иногда на
каждую пластину клапана укладывают в виде дополнительного
пружинящего элемента вторую пластину, подобную рабочей. На-
гнетательные клапаны 1 пятачковые, имеют круглые стальные
пластины 7 толщиной 0,4 мм, нагруженные легкой пружиной 8.
При ходе поршня вверх (давлением из цилиндра) пластины 7
поднимаются, сжимая пружину 8, и пропускают пар агента из по-
лости цилиндра через отверстия 6 в полость нагнетания. При об-
ратном ходе поршня пластины опускаются на свои седла под дей-
ствием разности давлений и усилия пружины 8.
Седлами нагнетательных клапанов служат четыре (по числу
пластин) кольцевых пояска на клапанной плите 3 Для предуп-
реждения бокового смешения во время работы пластина клапана
центруется розеткой 9. Над нагнетательными клапанами имеется
траверса 11, которая с помощью буферных пружин 10 прижимает
буфер 12 и розетку 9 к клапанной плите.
При нормальных условиях буферные пружины 10 не работа-
ют; они служат для предохранения клапанов от поломки при гид-
равлических ударах вследствие попадания в цилиндры жидкого
хладона или излишков масла. Компрессоры малой холодопроиз-
водительности данной и ряда других марок отечественного и
зарубежного производства снабжаются всасывающими и нагне-
татетьпыми запорными трехходовыми вентилями.
При работе компрессора ФВ-6 (см. рис. 9) пар хладона-12 вса-
сывается из испарителя через всасывающий вентиль 27 и сетча-
тый фильтр 26. Агент движется вверх в полость всасывания 25 и
через всасывающие клапаны 18 поступает в полость цилиндра. При
ходе поршня вверх всасывающие клапаны закрываются, пар аген-
та сжимается и через нагнетательные клапаны 16 и нагнетатель-
ный вентиль 23 выталкивается в конденсатор.
В компрессорах холодильных установок картер всегда сообща-
ется со стороной всасывания компрессора (в данной конструкции
для этого предусмотрен канал 28). Это препятствует повышению-
30
A ~A
Рис 10 Клапанная плита в сборе компрессора ФВ 6
давления в картере в результате пропусков через поршневые коль-
ца, и давление в картере остается равным давлению всасывания.
При смазке компрессора разбрызгиванием и при сообщении кар-
тера со всасывающей полостью создаются благоприятные условия
для уноса масла паром агента Для уменьшения уноса устанавли-
вают пробку 29 с небольшим отверстием. Канал 28 служит также
для стекания в картер масла, отделившегося от пара хладона.
Герметичность в месте выхода вала обеспечивает сальник 6,
который должен предотвращать утечку агента из картера, также
31
Рис 11 Сальник с графито-
металлическими кольцами тре-
ния
исключить подсос воздуха, когда дав-
ление в нем ниже атмосферного. В
крышке сальника (рис. 11) укрепле-
но стальное кольцо 2. Обойма 4 и за-
прессованное в нее графитовое коль-
цо 3 вращаются вместе с валом под
действием трения между валом и
кольцом 1 (из фреономаслостойкой
резины), плотно вставленным в обой-
му 4. Пружина 5 вращается вместе
‘с валом и прижимает графитовое
кольцо 3 к неподвижному стальному
кольцу.
Герметичность картера обеспечи-
вается с одной стороны плотным при-
леганием притертых на плите поверх-
ностей стального 2 и графитового 3
колец, а с другой стороны плотным
прилеганием резинового кольца 1 к
валу и к обойме 4.
Компрессоры ФВ-6 широко приме-
няют для охлаждения провизионных
кладовых. На базе той же поршневой
группы выполнены компрессоры других марок (см. табл. 5).
Компрессор ФУУ-80РЭ. Компрессор непрямоточный с УУ-об-
разным расположением цилиндров, £>ЦИл= 101,6 мм, 3=70 мм, ра-
ботает на хладоне-12, п = 24 с ч (1440об/мин), холодопроизводи-
тельность 188,4 кВт (162 тыс. ккал/ч) при /0 = 5°С, tK — 35°С. В
блок-картер 3 (рис. 12) запрессованы чугунные цилиндровые
втулки 4. Поршни непроходные. Коленчатый вал двухколенный,
с противовесами 7, вращается в двух подшипниках качения. Кри-
вошипы расположены под углом 180°. На каждой рамовой шейке
вала закреплены четыре шатуна двутаврового сечения. Нижние
головки шатуна разъемные с вкладышами, залитыми баббитом.
Верхние головки неразъемные с запрессованными бронзовыми
втулками для плавающих стальных пальцев. Всасывающие 5 и
нагнетательные 6 полости парных цилиндров объединены каждая
своим коллектором Обе полости имеют встроенные запорные вен-
тили. Между нагнетательной и всасывающей полостями находится
предохранительный клапан. Картер имеет переднюю 2 и две боко-
вые крышки. В связи с более высокими удельными нагрузками на
подшипники применена комбинированная смазка: шестеренный
масляный насос /, приводимый во вращение коленчатым валом че-
рез шестерни, забирает масло из нижней части картера через при-
емный сетчатый фильтр 11 и подает его на поверхности криво-
шипных шеек.
Одновременно через фильтр тонкой очистки 10 по наруж-
ной трубе 8 масло поступает на укупорку и смазывание ко-
лец сальника 9 Для регулирования давления в смазочной системе
32
имеется перепускной клапан, сбрасывающий избыток масла в
картер. Остальные трущиеся поверхности смазываются разбрыз-
гиванием. Для наблюдения за уровнем масла на боковой крышке
картера имеется смотровое стекло. Масло, принесенное хладоном
из испарителя, стекает в картер так же, как в компрессоре ФВ-6.
Основной особенностью конструкции компрессора является на-
личие устройства для автоматического регулирования холодопро-
изводительности. Для этого компрессор снабжен электромагнит-
ным устройством, размещенным в едином конструктивном узле
со всасывающим и нагнетательным клапанами (рис. 13). Отвер-
стия 7 для прохода пара хладона в цилиндр, которые выполнены
в цилиндровой втулке 9 (вмонтированной в блок-картер 8) и сед-
ле 6 всасывающего клапана, перекрываются кольцевой пластиной
11 всасывающего клапана. Пластина прижимается к седлу 6
пружинами 4, которые упираются в латунное кольцо-упор 5. В
корпусе 13 расположены также пластины 12 семи нагнетатель-
ных клапанов, по конструкции не отличающихся от рассмотрен-
Рис 12 Компрессор ФУУ-80РЭ
2-5247
33
Рис. 13. Устройство для отжима всасывающих клапанов компрессоров ФУ-40РЭ
и ФУУ-80РЭ
ных на рис. 10. При движении поршня 14 вниз пластина 11 вса-
сывающего клапана под действием разности давлений поднима-
ется (высота подъема 2,8—3,0 мм) и пропускает пар из общей
полости всасывания компрессора в цилиндр. При обратном ходе
поршня пластина 11 опускается на седло 6, поднимаются плас-
тины 12 нагнетательных клапанов (высота подъема 1,1—1,5 мм)
и пар выталкивателя в конденсатор.
Над пластиной 11 в корпус 13 встроена обмотка 3, один ко-
нец которой впаян в корпус, а другой подведен к выводу 1, изо-
лированному от корпуса текстолитовой втулкой 2. Полюсными
наконечниками являются стальные зубцы 10. При подаче им-
пульса (напряжение 24 В) в обмотке 3 возникают электромаг-
нитные силы, которые поднимают и прижимают пластину 11 к
зубцам 10. Таким образом осуществляется отключение цилинд-
ра, так как поршень не сжимает пар, а выталкивает его обратно
во всасывающую полость. При снятии этого напряжения (и по-
даче напряжения размагничивания 6 В) пластина 11 опускается
на свое седло и цилиндр снова включается в работу. Так регули-
руется холодопроизводительность — методом отжима всасываю-
щих клапанов электромагнитным устройством (РЭ — в марке
компрессора регулирование электромагнитное).
При отключении одной пары цилиндров холодопроизводи-
тельность компрессоров снижается до 75% номинальной, при от-
ключении второй пары цилиндров — до 50%, третьей — до 25%.
Для обеспечения полной автоматической разгрузки пуска
электромагнитные клапаны установлены на всех цилиндрах и
подача напряжения 24 В на все катушки уменьшает до миниму-
ма момент сопротивлений при пуске электродвигателя и обеспе-
34
чивает минимальную нагрузку на подшипники компрессора, еще
не получившие обильного смазывания.
В процессе эксплуатации компрессора неоднократно отмеча-
лись случаи поломок узла нагнетательного клапана 12 (см.
рис. 13). Для уменьшения тяжелых последствий такой поломки
компрессор снабжают клапанной плитой измененной контрук-
ции, в частности сверление нагнетательного клапана выполняют
не единым, как показано на рис. 13, а в виде мелких отверстий.
Это исключает попадание поломанных частей клапанного узла
в полость цилиндра.
Компрессоры ФУУ-80РЭ и ФУ-40РЭ построены на базе комп-
рессоров ФУУ-80 и ФУ-40 и отличаются от последних наличием
электромагнитных клапанов.
Компрессоры типа SMC. Широкое распространение на судах
морского флота получили четырех-, шести- и восьмицилиндро-
вые компрессоры датской фирмы «Сабро» типа5МС-100 (табл. 6).
Компрессоры непрямоточные, имеют сходную конструкцию,
приспособлены для работы на хладоне-12, хладоне-22 и амми-
аке.
Для примера рассмотрим шестицилиндровый компрессор
SMC6-100 (рис. 14). Компрессор W-образный, с тремя располо-
женными под углом рядами цилиндров — по два цилиндра в
каждом ряду.
Двухколенный вал компрессора соединен с электродвигателем
клиноременной передачей или эластичной соединительной муфтой.
На каждой шейке вала находится по три шатуна. На блок-кар-
тере имеются съемные крышки 3, 6, 14 и 39. Для контроля за
уровнем масла сделано смотровое стекло 38. Вентиль 1 исполь-
зуется для осушения картера и добавления масла в картер комп-
рессора. Крышки цилиндров 14 охлаждаются водой, циркулиру-
ющей в полостях 15.
Каждый цилиндр имеет по одному всасывающему 36 и одно-
му нагнетательному 35 клапану. Всасывающий клапан 36 коль-
цевой (деталь Г на рис. 15). Нагнетательный клапан 35 также
кольцевой. Клапаны 35 и 36 нагружены несколькими легкими
пружинами, расположенными по окружности клапанов. Цилинд-
ры компрессора имеют ложные крышки 34, удерживаемые в
нижнем положении буферными пружинами 18.
При работе машины агент всасывается в компрессор через
всасывающий вентиль 8, сетчатый фильтр и всасывающую по-
лость 10, общую для всех цилиндров. При ходе поршня вниз вса-
сывающий клапан 36 поднимается и пропускает агент в цилиндр.
При ходе поршня вверх всасывающий клапан опускается и сжа-
тый агент через нагнетательный клапан 35 выталкивается в по-
лость нагнетания 17, а оттуда по трубопроводу 27 через общую
нагнетательную трубу 24 и вентиль 23 направляется в конден-
сатор.
На перемычке 9 между нагнетательным и всасывающим трубо-
проводами компрессора установлен предохранительный клапан 7.
2* 35
Таблица 5
Характеристики отечественных поршневых фреоновых компрессоров
Марка компрессора Ход8 агента, уплотнение вала Число цилиндров Диаметр цилиндра ^ЦИЛ’ мм Ход поршня S, мм Частота вращения, с“1 (об/мин) Холодопроизводительность, Вт (ккал/ч), при работе на 7?12< Мощность электродвига- теля, кВт Сухая масса, кг
/, = - 15°С тк = зо°с /, = 5"С /К = 35°С
ФГ-1,1 ПГ 2 36,0 27 24 (1440) 1279 (1100) — 0,55 32
ФГ-1,8 » 2 50,0 24 24 (1440) 2093 (1800) — 0,90 36
ФГ-2,8 2 50,0 35 24 (1440) 3256 (2800) — 1,40 55
ФГП-2,2 1 42,0 26 23 (1370) — 2442 (2100)2 0,75 30
ФГП-4,5 » 2 42,0 26 23 (1400) — 5117 (4400)2 1,40 35
ФГП-9,0 4 42,0 26 23 (1400) — 9886 (8500)2 2,70 50
ФГП-14,0 » 4 50,0 30 24 (1410) — 16282 (14000)2 4,90 70
ФВ-6 п 2 67,5 50 16 (960) 5234 (4500) 10467 (9000) 4,50 45
ФВ-6 2 67,5 50 24 (1440) 6978 (6000) 13956 (12000) 4,50 45
ФУ-12 » 4 67,5 50 16 (960) 10467 (9000) 20934 (18000) 3,90 80
ФВБС-4 ПБ 2 67,5 50 16 (960) 5234 (4500) — 2,1 133
ФВБС-б » 2 67,5 50 24 (1440) 6978 (6000) 15701 (13500) 4,5 148
2ФУБС-9 ФУБС-9) » 4 67,5 50 16 (960) 10700 (9200) 20934 (18000) 5,0 235
2ФУБС-12 (ФУБС-12) 4 67,5 50 24 (1440) 13957 (12000) 30238 (26000) 6,5 210
2ФУУБС-18 (ФУУБС-18) ПБ 8 67,5 50 16 (960) 20934 (18000) 44194 (38000) 10,0 353
2ФУУБС-25 » 8 67,5 50 24 (1440) 29075 (25000) 60476 (52000) 13,0 353
ФВ-12 ППр 2 100,0 80 16 (960) 14886 (12800) — 10,0 200
ФУ-25 » 4 100,0 80 16 (960) 29075 (25000) 69780 (60000) 20 280
ФВ-20 п 2 101,6 70 15,9 (955) 18026 (15500) 38960 (33500) И 180
ФУ-40 4 101,6 70 16 (960) 34890 (30000) 72106 (62000) 19 250
ФУ-40 » 4 101,6 70 24 (1440) 46520 (40000) 104670 (90000) 32 257
ФУ-40РЭ ПРП 4 101,6 70 16 (960) 34800 (30000) 69780 (60000) 19 25
ФУ-40РЭ » 4 101,6 70 24 (1440) 50009 (43000) 102344 (88000) 32 290
ФУУ-80 п 8 101,6 70 16 (960) 69780 (60000) 139560 (120000) 42
ФУУ-80 » 8 101,6 70 24 (1440) 93040 (80000) 209340 (180000) 55 360
ФУУ-80РЭ ПРП 8 101,6 70 24 (1440) 97692 (84000) 188400 (162000) 55 400
1 Фактические величины могут отличаться на величину допуска х54-7%
® При 5°С; /к ==s 40°С.
3 Условные обозначения П — поршневой непрямоточный сальниковый ПГ — поршневой непрямоточный герметичный, ПБ — поршневой не
прямоточный бессальниковый, ППр — поршневой прямоточный сальниковый, ПРП — поршневой непрямоточный сальниковый с регулируемой
холодопроизводительностью
I
Рис. 14. Компрессор SMC6-100
Таблица 6
Характеристики компрессоров типа SMC фирмы «Сабро»
Марка компрессора Число цилиндров Диаметр цилинд- ра, мм Ход поршня, мм Частота вращения, с—1 (об/мин) Холодопроизводительность, кВт (тыс. ккал/ч), при работе на
7?12 <„ = 5°C tK = 33° С /п = 25° С /?22 ta= - Ю°С /К = 25°С („=№С
SMC4-100 4 100 80 20 (1200) 111,6 (96) 111,6 (96)
SMC6-100 6 100 80 20 (1200) 167,5 (144) 167,5 (144)
SMC8-100 8 100 80 20 (1200) 113,3 (192) 223,3 (192)
Компрессор смазывается навешенным шестеренным насосом
2, который забирает масло из картера через фильтр 33 и по тру-
бе 32 подает его в полость сальника 31, а оттуда по сверлениям
в валу — на шейки и далее по шатунам — к поршневым паль-
цам. Давление в системе регулируется натяжением пружины пе-
репускного клапана 30. Сальник компрессора имеет кольца тре-
ния, он работает с масляным затвором. Герметичность обеспечи-
вается, с одной стороны, плотным прилеганием вращающегося с
валом графитового кольца к неподвижному чугунному кольцу
(прижимается пружиной), а с другой — плотной посадкой этих
деталей на упругие кольца из специальной резины.
Конструкцией компрессора предусмотрена возможность регу-
лирования его производительности путем выключения отдельных
парных цилиндров. Для этого компрессор имеет регулятор и ме-
ханизм отжима пластин всасывающих клапанов.
При подаче через отверстие 29 в цилиндр А масла под давле-
нием поршень 26 через тарелку 28 сжимает пружину 25, переме-
щается влево и смещает в ту же сторону шток 22 и прочно соеди-
ненную с ним тягу 20. Упор 13 поворачивает против часовой
стрелки рычаг 12 относительно оси И шарнирного соединения.
Кольцо 16 под действием сжатых пружин 19 опускается, а толка-
тели 37 освобождают всасывающий клапан 36, что обеспечивает
нормальную работу цилиндра. То же самое происходит во втором
цилиндре данного блока.
При прекращении подачи масла в исполнительный цилиндр А
поршень 26, шток 22 и тяга 20 под действием сжатой пружины 25
перемещаются вправо. Правый конец пружины 21 прикреплен к
тяге 20, поэтому при ее перемещении вправо пружина 21 растяги-
вается и поворачивает по часовой стрелке рычаги 12, которые сво-
им концом подают вверх кольца 16. Пружины 19 сжимаются, а
толкатели 37 приподнимают всасывающие клапаны 36 и удержи-
вают их в открытом положении, обеспечивая выключение двух ци-
линдров.
Принципиальная схема регулирования производительности
компрессора дана на рис. 15. В корпус регулятора 4 масло пода-
39
Рис. 15. Принципиальная схема регулирования холодопроизводительности ком-
прессора типа SMC (обозначения позиций соответствуют рис. 14)
ется под давлением из полости сальника 31 компрессора. В зави-
симости от положения золотника регулятора исполнительные ци-
линдры А, Б и В могут сообщаться с напорным масляным трубо-
проводом смазочной системы или с картером компрессора, где
более низкое давление.
В положении, показанном на схеме, масло подается в испол-
нительные цилиндры Б и В, а цилиндр А сообщен с картером.
Следовательно, четыре цилиндра компрессора нормально работа-
ют, а два выключены; при этом производительность компрессора
составляет 2/з номинальной. Изменяя положение золотника 40
регулятора, можно обеспечить работу компрессора с максималь-
ной производительностью и с производительностью, составляющей
2/з и 7з номинальной. Золотник регулятора 4 (см. рис. 14) пере-
мещают вручную рукояткой 5, ориентируясь по шкале. С момента
пуска компрессора и до того, как в смазочной системе поднима-
ется давление, всасывающие клапаны остаются приподнятыми, а
цилиндры — выключенными. Это уменьшает момент сопротивле-
ния при пуске электродвигателя и обеспечивает минимальную на-
грузку на подшипники компрессора. Из этих достаточно важных
соображений каждая пара цилиндров компрессора снабжается
механизмом разгрузки, однако в процессе регулирования холодо-
производительности достаточно управлять работой только части
цилиндров. Так, у четырехцилиндрового компрессора в процессе
регулирования отключаются одна, а у шести- и восьмицилиндро-
вого — две пары цилиндров.
Регулирование производительности компрессоров на большин-
стве судов осуществляется автоматически (см. § 33).
40
Компрессоры типа SMC применяют на судах в основном для
обеспечения летнего режима работы системы кондиционирования.
На судах иностранной постройки для обеспечения летнего кон-
диционирования применяют также поршневые компрессоры типа
РА шведской фирмы «Стал». Компрессоры непрямоточные, рабо-
тают на R12, выполнены трех-, шести- и девятицилиндровыми.
Диаметр и ход поршня равны 120 мм у трехцилиндровых и 148 мм
у шести- и девятицилиндровых машин. Частота вращения соответ-
ственно 9,68с-1 (580 об/мин) и 8,35 с-1 (500 об/мин), холодопро-
изводительность при стандартных условиях 34,08 кВт
(29300 ккал/ч) у трехцилиндровых, 123,7 кВт (106 тыс. ккал/ч)
у шестицилиндровых и 176,7 кВт (151 тыс. ккал/ч) у девятици-
линдровых компрессоров. Смазка комбинированная. Охлаждение
цилиндров воздушное. Предусмотрено автоматическое регулиро-
вание холодопроизводительности (см. § 33).
Компрессоры типа ХД и ЯД. На судах, построенных в Поль-
ской Народной Республике, для охлаждения провизионных кла-
довых установлены компрессоры типа ХД68 и ЁД68 (табл. 7).
Компрессоры непрямоточные, смазка комбинированная; подшип-
ники шеек коленчатого вала и сальники смазываются под давле-
нием от навешенного шестеренного насоса, поршневые пальцы
и цилиндры — разбрызгиванием. Поршни выполнены из алюми-
ния, имеют по два уплотнительных и одному маслосъемному коль-
цу. Компрессор типа ХД68 работает на R12 и имеет воздушное
охлаждение. Компрессор ИД68 предназначен для работы на R22
и ввиду более высокой температуры конца сжатия имеет водяное
охлаждение головок цилиндров. Компрессоры снабжены предохра-
нительным клапаном, срабатывающим при повышении сверх уста-
новленной разности давлений нагнетания и всасывания. При этом
тарелка предохранительного клапана поднимается, стержень кла-
пана зависает на зацепе и тарелка остается зафиксированной в
открытом положении, пропуская пар из нагнетательной стороны
во всасывающую; при уменьшении разности давлений ниже уста-
Таблица 7
Характеристики компрессоров типа ХД68 и КД68
Марка компрессора ЧислсГци- линдров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Частота вращения, Холодопроизводительность, Вт (ккал/ч) при /„ = — 15°С; tK = 40°С; /вс = 20°С и при работе на
с-1 (об/мин)
/?12 /?22
2ХД68А 2 68 45 15,8 (945) 5868 (3 600)
2 68 45 24,0 (1440) 6397 (5 500) —
4ХД68А 4 68 45 16,0 (960) 8606 (7 400) —
4 68 45 24,1 (1445) 13026 (11200) —
8ХД68 8 68 45 16,2 (970) 17212 (14 800) —
8 68 45 24,2 (1450) 26051 (22400) —
4ИД68А 4 68 45 15,9 (950) — 11 900 (13 840)
4 68 45 24,2 (1450) — 18 000 (20934)
41
Рис 16 Клапанная плита (в сборе) компрессоров типа ХД и КД
новленной клапан остается открытым, а производительность комп-
рессора резко падает (что при наличии системы аварийной сигна-
лизации должно привлечь внимание обслуживающего персонала к
возникшей неисправности). После выяснения причины, вызвавшей
срабатывание клапана, закрывают всасывающий и нагнетатель-
ный вентили компрессора, отворачивают верхнюю пробку клапана
и, нажимая отверткой, отводят зацеп, освобождая клапан.
На клапанной плите 10 (рис 16) имеются кольцевые пластин-
чатые рабочие клапаны компрессора: всасывающий 2 и нагнета-
тельный 1. Нагнетательные клапаны амортизированы от гидрав-
лических ударов во время работы компрессора пружинами 4. Хла-
дон всасывается в цилиндры компрессора через полость 11 и от-
верстия 12 и нагнетается через отверстия 13 и полость 9. Четы-
рех- и восьмицилиндровые компрессоры снабжены также устрой-
ством для разгрузки и регулирования холодопроизводительности
путем принудительного отжима всасывающих клапанов. От мо-
мента пуска компрессора до того, как давление нагнетания масля-
ного насоса превысит натяжение пружины 6, пластинки всасыва-
ющих клапанов под действием этой пружины отжаты вниз, обес-
печивая разгрузку компрессора. В последующем под действием
растущего давления масла, нагнетаемого насосом в полость 8, пор-
шень 5, держатель 7 с толкателями 3 поднимаются вверх, осво-
бождают всасывающие клапаны, и цилиндры включаются в ра-
боту
Холодопроизводительность компрессора (50 или 75%) в про-
цессе работы можно изменять вручную посредством регулировоч-
ного вентиля. Устройство последнего позволяет сообщать меха-
низм отжима клапанов с напорной стороной масляного насоса ли-
бо с картером компрессора, куда сливается масло при отжиме
клапанов Более широкое распространение получил вариант авто-
матического управления системой отключения цилиндров.
42
8. БЕССАЛЬНИКОВЫЕ И ГЕРМЕТИЧНЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Наиболее уязвимым узлом сальниковых компрессоров считает-
ся уплотнение коленчатого вала. Даже самые совершенные конст-
рукции сальников не обеспечивают полной герметичности карте-
ра компрессора и не исключают утечки хладона.
Современным считается тип поршневого компрессора со встро-
енным в картер электродвигателем. В этой конструкции отпадает
необходимость в сальнике, машина становится легкой, компакт-
ной и бесшумной при работе. К таким относятся герметичные и
бессальниковые компрессоры. Деление это чисто условное, ибо и
те и другие имеют встроенный электродвигатель и не имеют саль-
ника. Различие между ними заключается в том, что герметичный
компрессор имеет корпус, состоящий из двух половин обычно сва-
ренных между собой. Корпус же бессальникового компрессора
имеет несколько съемных крышек.
Бессальниковые компрессоры. Отечественные бессальниковые
непрямоточные компрессоры ФВБС, ФУБС и ФУУБС (см. табл. 5)
имеют унифицированную с компрессором ФВ-6 поршневую группу,
клапанное устройство и ряд другйх деталей.
Компрессоры 2ФУБС-12 и 2ФУБС-9 (рис. 17) четырехци-
линдровые, V-образные с углом развала цилиндров 90°, бессаль-
никовые D = 67,5 мм, S = 70 мм. Холодопроизводительность при
Рис 17 Компрессоры 2ФУБС 12 и 2ФУБС 9
43
работе на хладоне-12: 2ФУБС-12 13956 Вт (12000 ст. ккал/ч) при
24 с-1; 2ФУБС-9 10700 Вт (9200 ст. ккал/ч) при 16 с-1
(960 об/мин).
Блок цилиндров и картер компрессора отлиты воедино и обра-
зуют блок-картер 6, удлиненный в сторону электродвигателя. В
блок-картер запрессованы цилиндровые втулки. Коленчатый вал
двухколенный, опирается на сферический 12 и роликовый 15
подшипники. Шатунные шейки расположены под углом 180°. На
каждой шейке закреплено два шатуна. На консольную часть ва-
ла насажен ротор 11 электродвигателя, выполняющий одновре-
менно роль маховика. Внутри блок-картера посредством двух
штифтов закреплен статор 10 электродвигателя. На боковой стен-
ке картера имеется вывод, к которому присоединяются с одной
стороны выводные концы электродвигателя, встроенного в комп-
рессор, а с другой — кабель от питающей сети.
Смазка компрессора комбинированная. Шестеренный насос 16
утопленного типа, связан с коленчатым валом приводными шес-
тернями 2 и 1. Масло забирается насосом 16 из картера через
фильтр 14, нагнетается по трубке в ложный подшипник 3 и из
него через сверления в коленчатом валу поступает к нижним-
шатунным головкам. Давление масла регулируется перепускным
клапаном, укрепленным на ложном подшипнике. Зеркало ци-
линдров, поршни, подшипники качения смазываются маслом,
разбрызгиваемым противовесами 13.
Для осмотра, разборки и ремонта предусмотрены съемные
крышки: передняя 17, верхняя 5, задняя 9 и две боковые со
встроенными стеклами для контроля за уровнем масла в кар-
тере. На переднем фланце блок-картера имеется пробка для сли-
ва масла (на рис. 17 не показана).
При работе компрессора пар хладона из испарителя через
всасывающий вентиль 7 и сетчатый фильтр 8 поступает в по-
лость электродвигателя и далее во всасывающую полость верх-
ней крышки 5. Оттуда пар агента попадает в цилиндры, а затем
через нагнетательные клапаны и нагнетательный вентиль 4 комп-
рессора подается в конденсатор.
Электродвигатель охлаждается холодным всасываемым паром
хладона, который при этом значительно перегревается. Для из-
готовления электродвигателей применяют материалы, стойкие к
действию хладона и масла.
Весь ряд бессальниковых компрессоров надежно работает на
R12 и R22 в достаточно широком диапазоне температур. Бессаль-
никовые компрессоры еще не получили заметного распростране-
ния на морских судах. Объясняется это повышенными требова-
ниями к чистоте и сухости циркулирующего в системе масла и
хладона, а также недостаточной надежностью изоляции обмо-
ток электродвигателя компрессора.
Устранение этих недостатков и внедрение конструктивных ре-
шений, обеспечивающих легкость ремонта и замены отдельных
44
частей машины (в том числе статора электродвигателя), позво-
лит широко использовать эти компрессоры на судах.
Герметичные компрессоры. Имеют наружный герметичный
корпус, состоящий из двух стальных половин, соединенных свар-
кой. Для герметичных компрессоров характерно вертикальное
расположение вала, причем электродвигатель находится выше
компрессора. Такая компоновка улучшает условия работы элек-
тродвигателя, так как на него попадает меньше масла. Герме-
тичные компрессоры применяют в домашних холодильниках для
охлаждения небольших провизионных шкафов. Ряд герметич-
ных компрессоров типа ФГП, работающих на R22, разработан
для автономных кондиционеров типа «Нептун». Компрессоры (см.
табл. 5) унифицированы по шатунно-поршневым группам (пор-
шень, палец и шатун) и газораспределительным устройствам
(клапанные доски, всасывающие и нагнетательные клапаны и
головки цилиндров).
На рис. 18 показан компрессор марки ФГП-14, четырехци-
линдровый с крестообразным расположением цилиндров, /)цил=
= 50 мм, S=30 мм, п=23,4 с-1 (1400 об/мин), холодопроизводи-
тельность при £о==5°С, /к=40°С равна 16,3 кВт (14 тыс. ккал/ч),
габаритные размеры (мм) 336X336X398. Блок-картер 11 пред-
ставляет собой отливку из алюминиево-магниевого сплава, вклю-
чающую цилиндры, верхний и нижний подшипники эксцентриково-
го вала 1 и посадочные места под статор электродвигателя 9.
Двухэксцентриковый вал 1 стальной, цементированный имеет
две коренные и одну шатунную шейки. Верхняя шейка перехо-
дит в консольную часть, на которую насажен ротор электродви-
гателя 1. Шатунная шейка вала уравновешена двумя противове-
сами 2 и 3. Поршень 4 стальной, по цилиндрической поверхности
хромирован для повышения износоустойчивости. Поршень соеди-
нен с шатуном посредством стального пальца.
Масло к трущимся поверхностям подается следующим обра-
зом. Через фильтр 15 по осевому отверстию вала 1 масло из
картера поднимается на небольшую высоту, а затем через ради-
альные отверстия под действием центробежной силы, создающей
напор, подается в два вертикальных канала 16. По одному из
каналов масло подается для смазывания эксцентриков, по дру-
гому — к коренным подшипникам вала, имеющего спиральные
канавки. Клапанные плиты 14 имеют отверстия с кольцевыми
седлами для всасывающих и нагнетательных клапанов пластин-
чатого типа. Головки цилиндров, правая 13 и левая 5, изготовле-
ны из легкого сплава, имеют перемычки, разделяющие полости
всасывания и нагнетания. Герметичный корпус состоит из верх-
ней 10 и нижней 6 частей.
Компрессор установлен внутри корпуса на пружинных под-
весках — амортизаторах (с резиновыми демпфирующими прок-
ладками), опирающихся на лапы нижней части корпуса. В верх-
ней части корпуса имеется выводная коробка.
45
Рис 18. Компрессор ФГП-14
При работе компрессора холодый пар хладона из испарителя
через всасывающий вентиль и патрубок 8 попадает в верхнюю
полость корпуса, охлаждает электродвигатель и через открытые
трубки 12 всасывается в цилиндры компрессора. Из цилиндров
пар нагнетается в общий глушитель и далее через нагнетатель-
ный патрубок 7 и нагнетательный вентиль •— в конденсатор.
Герметичность корпуса, крепление компрессора на амортиза-
торах, наличие глушителя обеспечивают практически бесшумную
работу машины, что является необходимым качеством для комп-
рессоров, работающих в обитаемых помещениях. Кроме того,
герметичные машины надежны в эксплуатации, невелики по раз-
мерам и массе, имеют хорошие энергетические показатели, од-
нако ремонту в судовых условиях не подлежат. С точки зрения
повышения показателей ремонтопригодности перспективным счи-
тается использование на судах экранированных герметичных
компрессоров ФГЭ, освоенных отечественной промышленностью.
Их отличительной особенностью является съемный статор элек-
тродвигателя, который вынесен из фреоновой полости компрес-
сора и отделен от ротора электродвигателя экраном — тонкой
перегородкой из легированной стали, что облегчает ремонт элек-
тродвигателя.
Все рассмотренные поршневые компрессоры являются непря-
моточными. На судах отечественной постройки в качестве комп-
рессоров провизионных рефрижераторных установок применяют
также прямоточные компрессоры марок ФВ12, ФУ25 и др. (ос-
новные данные см. в табл. 5),
46
К недостаткам конструкции прямоточных компрессоров отно-
сится наличие тяжелого, сложной конструкции поршня, в кото-
ром установлены всасывающие ленточные клапаны. Ввиду боль-
шой массы поршня увеличиваются силы инерции, ухудшается
уравновешенность машины, увеличивается трение, что препятст-
вует увеличению частоты вращения вала компрессора. Кроме
того, конструкция прямоточного компрессора исключает возмож-
ность применения наиболее простого способа регулирования про-
изводительности —• отжимом всасывающих клапанов.
В настоящее время производство прямоточных фреоновых
компрессоров прекращено.
Холодильные поршневые компрессоры как на судах, так и на
берегу являются основным оборудованием для получения холода
в количестве менее 406 кВт (350 тыс. ккал/ч), так как не имеют
себе равных по энергетическим характеристикам в этой области.
Для судовых установок предпочтение отдано непрямоточным
компрессорам, позволяющим применение удобной системы регу-
лирования холодопроизводительности. Большим достижением
явилась разработка отечественных компрессоров, снабженных
оригинальной системой электромагнитного регулирования холо-
допроизводительности.
В научно-исследовательских институтах и проектных организа-
циях постоянно ведут работы по дальнейшему совершенствова-
нию конструкций поршневых компрессоров, по увеличению их
надежности и моторесурса. Планируется более широкое исполь-
зование для изготовления частей компрессора легких, прочных
и коррозийно-устойчивых сплавов. Расширяется диапазон произ-
водительности герметичных и бессальниковых компрессоров. Ре-
шается проблема замены чугунных поршневых колец кольцами
из материалов, обладающих лучшими свойствами. В настоящее
время успешно прошла испытания термостабилизированная лить-
евая композиция (ТУ 26-12-428—76) на основе капроновой смо-
лы, наполненной графитом.
В то же время неустранимыми остаются общие недостатки
поршневых компрессоров: тихоходность из-за наличия возвратно-
поступательно-движущихся частей, сложность, связанная с на-
личием шатунно-поршневой группы и клапанов и др. Учитывая,
что возможности дальнейшего существенного улучшения конст-
рукции поршневых компрессоров постепенно исчерпываются,
встает задача создания и внедрения на суда компрессоров, не
имеющих их недостатков. К таким могут быть отнесены получаю-
щие все большее распространение винтовые компрессоры.
9. ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Классификация и принцип работы. В корпусе компрессора
размещены два ротора-винта / и 4 (рис. 19), представляю-
щие собой цилиндрические косозубые крупномодульные шес-
47
6)
Рис. 19 Винтовой компрессор.
а, б, в, г — положение винтов, д — расположение всасывающего
и нагнетательного окон
терпи с зубьями специального профиля. Ведущий винт 1, соеди-
ненный муфтой с электродвигателем, имеет четыре выпуклых
широких зуба. Ведомый винт 4 — шесть тонких зубьев. Каждый
зуб делает по длине винта меньше одного витка. Ведущий винт
имеет большую частоту вращения, чем ведомый (наиболее часто
применяют передаточное число 3:2, возможны и другие вариан-
ты). Обороты компрессора принято считать по ведущему ротору.
В зависимости от способа передачи вращения от ведущего
винта к ведомому компрессоры бывают двух типов:
1) с синхронизирующими шестернями (показан на рис. 19).
Шестерни 2 и 3 передают вращение от ведущего винта 1 к ведо-
мому 4 и исключают взаимное касание поверхностей винтов.
Шестерня ведомого вала 3 имеет соответственно передаточному
числу больший диаметр;
2) с непосредственным зацеплением винтов (без синхронизи-
рующих шестерен).
В современных конструкциях морских компрессоров предпоч-
тение отдано второму варианту. Рассмотрим принцип действия
винтового компрессора: при вращении винтов на стороне выхода
зубьев из зацепления постепенно, начиная от переднего торца
винтов, освобождаются впадины между зубьями. Ввиду того что
48
зацепление зубьев в процессе вращения передвигается от сторо-
ны всасывания в сторону нагнетания, объем впадин увеличива-
ется, а давление в них снижается, чем создаются условия для
всасывания пара агента из полости всасывания компрессора че-
рез окно 5 (на рис, 19, д заштриховано), расположенное в пе-
редней крышке корпуса компрессора. В тот момент, когда впа-
дины освободятся на противоположном конце винтов от запол-
няющих их зубьев, объем их достигает максимальной величины.
После пересечения кромок окна всасывания 5 объемы агента, ог-
раниченные поверхностями винтов и корпуса, уже разъединились
с камерой всасывания, но еще не соединились с камерой нагне-
тания, окно 6 которой находится в верхней части торцевой крыш-
ки компрессора по другую сторону винтов (показано пункти-
ром). По мере входа зуба «2 ведомого ротора во впадину А2
ведущего винта объем этой впадины, заполненной паром, умень-
шается — происходит сжатие пара. Затем зуб 61 ведущего винта
начинает входить во впадину Б[ ведомого винта, что вызывает
более интенсивное сжатие. В дальнейшем объем впадин от места
зацепления до задней торцевой крышки корпуса уменьшается —
пар сжимается, а объем впадины от зацепления до передней
крышки при этом увеличивается — происходит всасывание пара.
Процесс сжатия пара в отсеченной полости продолжается до тех
пор, пока в процессе поворота винтов впадины ведущего и ведо-
мого винтов не достигнут окна нагнетания 6. Тогда пар агента
выталкивается в полость нагнетания и оттуда в конденсатор. Этот
момент для полостей Е2 и Ai показан на рис. 19, г.
Таким образом, осуществляются процессы всасывания, сжа-
тия и нагнетания, аналогичные тем же процессам в поршневых
компрессорах, однако в винтовых компрессорах благодаря от-
сутствию возвратно-поступательно-движущихся частей удается
резко повысить частоту вращения вала и получить благодаря
этому не только существенный выигрыш в габаритах, но и прак-
тически непрерывную подачу. Поршневой компрессор благодаря
своим рабочим клапанам автоматически приспособляется к фак-
тическому противодавлению, близкому по величине к давлению
конденсации. В отличие от него винтовой компрессор имеет не-
изменную геометрическую степень внутреннего сжатия, которая
равна отношению объемов полости впадины в начале сжатия, и
при достижении окна нагнетания (т. е. конце сжатия) и зависит
только от формы окна нагнетания. Если давление внутреннего
сжатия выше давления в конденсаторе, при выталкивании про-
исходит расширение пара агента и падение давления, если ни-
же — внешнее дожитие агента в камере нагнетания и трубопро-
воде.
Оптимальными условиями работы теоретически являются та-
кие, при которых давление нагнетания компрессора равно давле-
нию конца сжатия. Винтовые компрессоры в зависимости от на-
значения могут иметь следующую геометрическую степень сжа-
тия: среднетемпературные, работающие на аммиаке, хладоне-12
49
и хладоне-22 — 4,0; работающие в режиме кондиционирования
воздуха на хладоне-12 и хладоне-22 — 2,6; работающие на хла-
доне-22 при to от —30° до —45°С и tK до 42°С — 7.
Конструктивная особенность винтовых компрессоров — малые
зазоры. Торцевой зазор со стороны нагнетания равен 0,1 мм, со
стороны всасывания — 0,5 мм, зазор между ротором и цилинд-
рической частью корпуса — 0,1-4-0,25 мм. Установочный зазор
в подшипниках скольжения лежит в пределах 0,05—0,095 мм
(всегда меньше минимального зазора между ротором и корпу-
сом). Чем меньше зазоры, тем ближе значение действительной
холодопроизводительности к теоретической, но и тем дороже об-
ходится изготовление компрессора.
По принципу сжатия винтовые компрессоры имеют две моди-
фикации: первая — «сухого» сжатия и вторая —• с впрыском
масла в рабочую полость. Охлаждение винтовых компрессоров
«сухого» сжатия обеспечивается принудительным воздушным ох-
лаждением или циркуляцией охлаждающего масла или воды в
рубашках корпуса и в полых роторах. Современные конструкции
винтовых компрессоров предусматривают впрыск масла в рабо-
чую полость компрессора. Такие компрессоры называют масло-
заполненными. При этом масло обеспечивает следующее: смазы-
вание обкатывающихся профилей зубьев роторов; уплотнение за-
зоров между роторами и корпусом и между обоими роторами
(следовательно, при той же величине зазоров повышается ко-
эффициент подачи); отвод части теплоты сжатия, необходимость
в чем возникает в связи с применением в винтовых компрессорах
холодильных агентов, имеющих высокую температуру конца сжа-
тия (например R22); уменьшение уровня шума.
Компрессор S3-900. В качестве примера рассмотрим конст-
рукцию и работу винтового компрессора S3-900 производства
завода «Кюльаутомат» (ГДР). Весь ряд компрессоров типа S3
(см. табл. 8) приспособлен для работы на Д12, R22 и Д717 (ам-
миаке).
Корпус компрессора (рис. 20, а) выполнен из чугуна и сос-
тоит из трех секций: всасывания 14, роторов 13 и нагнетания 12.
Роторы ведущий 6 и ведомый 7 изготовлены из углеродистой
Таблица 8
Характеристики винтовых компрессоров типа S3
Марка компрессора Холодопроизводительность, кВт (тыс. ккал,ч), при ta — — 40°С и <к = 30°С Потребляе- мая мощ- ность компрессо- ром, кВт Диа. метр ротора, м Отношение диаметра ротора к его длине Масса винтового агрегата, кг
#12 Л22
S3-450 37,8 (32,5) 64,5 (55,5) 56 0,100 1,10 1700
S3-900 67,5 (58,0) 112,8 (97,0) 98 0,204 1,10 3000
S3-1800 139,5 (119,9) 233,0 (200,3) 192 0,255 1,17 5800
S3-2500 192,0 (165,1) 326,0 (280,3) 290 0,255 1,65 6100
50
стали. На головках зубьев роторов (рис. 20, б) сделаны узкие
уплотнительные кромки, во впадинах ведущего ротора 6 предус-
мотрены соответствующие канавки. Этим достигается лучшее уп-
лотнение между роторами и корпусом. Кроме того, в случае со-
прикосновения ротора со стенкой корпуса повышенному износу
подвергнутся в основном узкие уплотнительные кромки. Всасы-
вающее окно А, Б, В, Г, Д, Е, Ж размещено иначе чем на рис. 19,
гак как в рассматриваемом компрессоре роторы вращаются в
обратном направлении. Роторы вращаются в подшипниках
скольжения 8 (см. рис. 20, а), состоящих из стальной опорной
втулки и баббитового вкладыша. Осевые усилия, возникающие в
роторах в результате сжатия пара, воспринимают сдвоенные ра-
диально-упорные шарикоподшипники 11 (см. рис. 20, а и в), ус-
тановленные со стороны нагнетательной секции. Для того чтобы
полностью исключать радиальную нагрузку на шарикоподшипни-
ки, последние установлены в опорной втулке 10 с зазором, рав-
ным зазору в подшипниках скольжения. В месте выхода веду-
щего ротора из корпуса предусмотрено уплотнение 2 (см. рис.
20, а). Оно представляет собой трущуюся пару неподвижного
Т-образного стального 18 и вращающегося с валом угольного 17
колец. Угольное кольцо прижимается к стальному кольцу клино-
видным кольцом 16 из политетрафторэтилена, на которое со
стороны компрессора давит пружина. Одновременно это кольцо
исключает утечки вдоль вала ротора.
Ведущий и ведомый роторы компрессора находятся в непос-
редственном зацеплении, в процессе работы осуществляется не-
прерывный впрыск масла в рабочую полость. Завод выпускает
компрессоры с геометрической степенью сжатия 2,6; 3,6 и 4,8.
Подачу масла для смазывания трущихся частей компрессора
обеспечивает шестеренный насос с автономным электродвига-
телем под давлением, превышающим давление сжатия на 0,054-
4-0,3 МПа (0,54-3 кгс/см2). Масло по трубке 15 (см. рис. 20, а
и в) подводится в секцию всасывания, где сначала смазывает
уплотнения вала 2, затем проходит к подшипникам скольжения
обоих роторов всасывающей стороны. Потеряв часть своего дав-
ления, масло через зазоры в подшипниках стекает в полость
всасывания, где смешивается со всасываемым паром агента.
Одновременно масло от насоса по трубке 24 (см. рис. 20, в)
подается в секцию нагнетания на смазывание подшипников
скольжения обоих роторов и для воздействия на разгрузочный
поршень 9, прочно посаженный на вал ведущего ротора. Камеры
за разгрузочным поршнем 9 и подшипниками скольжения, где
размещены и смазываются упорные шарикоподшипники И, свя-
заны внешним соединительным трубопроводом 25 (см. рис. 20, в)
с секцией всасывания и соответственно находятся под давлением,
которое почти соответствует давлению всасывания. Поданное по
трубке 1 масло сначала попадает в камеру 3 расположенного
перед втулкой подшипника ведомого ротора, смешивается с мас-
лом, стекающим через зазоры в подшипниках скольжения секции
51
52
всасывания, и поступает в полость золотника 5 (см. рис. 20, а и
в), удерживаемого стержнем 4 внутри ведомого ротора. Золот-
нику 5 (см. рис. 20, б) придана такая форма, чтобы в процессе
вращения ротора радиальные отверстия 19 открывались для вы-
хода масла только после завершения процесса всасывания, т. е.
когда впадина уже не связана с полостью всасывания. Находя-
щееся под давлением всасывания масло и выпаривающийся хлад-
агент направляются во впадины роторов.
От насоса масло подается по трубке 23 в секцию роторов (см.
рис. 20, в) для впрыска через отверстия 20 и 22 (см. рис. 20, б)
во впадины, отсеченные от камеры всасывания. Это масло обес-
печивает охлаждение винтов и корпуса, смазывание винтов, уп-
лотнение зазоров и уменьшение шума. В маслоотделителе, уста-
новленном за компрессором, масло отделяется от пара агента и
стекает в ресивер, расположенный под маслоотделителем (на
рис. не показаны). Из-ресивера масло проходит фильтр и пода-
ется масляным насосом в маслоохладитель, а затем через фильтр
снова в компрессор. Температура входящего в компрессор масла
не должна превышать 55°С. Для смазывания компрессоров при-
меняют масло R22 ХА-30 ГОСТ 5546—66 и R12 ХФ-12-18.
Разгрузочный поршень 9 (см. рис. 20, в), как отмечалось,
служит для снижения осевых усилий на радиально-упорные ша-
рикоподшипники 11 ведущего ротора. На ведомый ротор воздей-
ствуют меньшие осевые усилия. Поршень имеет лабиринтовые
уплотнения в виде кольцевых выточек, не полностью исключаю-
щих перетекание масла. Со стороны подшипников скольжения 8
сор типа S3
и масляного золотника, в — схема движения масла в компрессоре
5&
Рис. 21. Устройство для регулирования холодопроизводительности в компрессо-
ре типа S3
на поршень 9 давит масло высокого давления, создаваемое на-
сосом (зачерненные полости), со стороны шарикоподшипников
11 — масло под давлением всасывания (отмечено точками). Эта
разность давлений создает усилие на ведущем роторе в направ-
лении нагнетательной стороны, противодействующее осевому уси-
лию, возникающему при сжатии пара.
Конструкция компрессора предусматривает плавное регулиро-
вание холодопроизводительности от 100% примерно до 10%. Ос-
новная деталь узла регулирования производительности — регули-
рующие салазки 1 (рис. 21) (на рис. 20, б салазки обозначе-
ны 21), которые являются составной частью корпуса. Длина
салазок меньше длины роторов. Перемещение регулирующих са-
лазок осуществляется гидравлической системой, в которую вхо-
дят отдельный автономный шестеренный маслонасос, цилиндр
7 (см. рис. 21), поршень 10, соединенный штоком 4 с салазками
1 и трубопроводы, заполненные маслом той же марки, что и сма-
зывающая система. При подаче масла насосом по трубе 8 в ле-
вую полость цилиндра поршень 11 и салазки 1 перемещаются
вправо, в направлении секции нагнетания. При этом покрывае-
мая салазками эффективная длина роторов (на рис. 21 обозна-
чена I) уменьшается, увеличивается окно 12, через которое часть
пара, попавшего во впадины из полости всасывания, байпасиру-
ется снова в полость всасывания. При этом масло из правой по-
лости цилиндра получает возможность свободного стекания через
трубу 5 в цистерну. Для увеличения холодопроизводительности
компрессора масло следует нагнетать в правую полость цилинд-
ра. Поступательное перемещение регулирующих салазок превра-
щается во вращательное движение посредством скрученного с
большим шагом стержня 6 прямоугольного сечения и двух па-
раллельных цилиндрических штифтов 11 в штоке 4. Вращатель-
54
ное движение через соответствующие соединительные элементы
передается на измерительный потенциометр 9. Этот прибор пока-
зывает положение салазок и является частью системы автомати-
ческого регулирования холодопроизводительности, снабжен ко-
нечными выключателями для сигнализации.
Направление подачи масла в цилиндр 7 регулируется золот-
никовым устройством (на рис. 27 не показано). Насос системы ре-
гулирования работает непрерывно. При отсутствии импульса на
изменение холодопроизводительности компрессора золотник на-
ходится в среднем положении, а поршень 10 неподвижен. При
этом масло от насоса, пройдя соответствующие каналы золотни-
ка, сливается обратно в масляную цистерну. Изменение произво-
дительности осуществляется подачей напряжения на соленоиды,
обеспечивающие перемещение золотника в ту или иную сторону.
При этом масло подается в соответствующую полость цилиндра
и перемещает поршень, а вместе с ним и регулирующие салаз-
ки. Компрессор включается при минимальной производительно-
сти. При сборке компрессора положение салазок регулируют ус-
тановочным фланцем 2 с сухарем 3. Трогать фланец в процессе
эксплуатации запрещается.
При работе винтовой компрессор всасывает пар агента из ис-
парителя через всасывающий запорный вентиль, невозвратный
клапан и сетчатый фильтр (на рис. 27 не показано). Невозвратный
клапан предотвращает движение пара из компрессора обратно во
всасывающий трубопровод после его остановки. Компрессор на-
гнетает пар в конденсатор через маслоотделитель, невозвратный
клапан и нагнетательный запорный вентиль. Невозвратный кла-
пан на стороне нагнетания исключает движение холодильного
агента из конденсатора в маслоотделитель.
Широкое распространение на рефрижераторных судах (фрук-
товозах типа «Чапаев» и др.) получил винтовой компрессор швед-
ской фирмы «Стал» марки S54. Компрессор работает на хладо-
не-22, при п = с-1 (2950 об/мин), они имеют холодопроизводи-
тельность 709,4 кВт (610 тыс. ст. ккал/ч) каждый при /0 = 5°С
и /к = 35°С. По конструкции и принципу работы эти компрессоры
мало отличаются от рассмотренного.
Из винтовых компрессоров отечественного производства на
судах применяют компрессор 5ВХ/350, который работает на хладо-
не-22. В компрессоре осуществлен впрыск масла в рабочую по-
лость, частота вращения его и = 49 с"1 (2940 об/мин). Геометри-
ческая степень сжатия — 5. Конструкцией компрессора преду-
смотрено плавное регулирование холодопроизводительности от
100% До примерно 10% (остальные данные приведены в § 25).
Винтовые компрессоры современных конструкций работают
со впрыском масла в рабочую полость. В настоящее время это
наиболее распространенный способ повышения экономичности
винтовых компрессоров за счет уплотнения зазоров. Однако в
этом случае усложняется смазочная система, появляется необхо-
димость в маслоотделителе, маслоохладителе и другом обору-
55
довании, повышающем стоимость изготовления и увеличивающем
массу и размеры установки.
Делаются попытки найти более простые решения: вместо
обильной подачи масла покрывать сопряженные роторы и внут-
реннюю поверхность водозаполненного корпуса тонким слоем
эластичного и износостойкого материала. Наличие такого покры-
тия позволило бы обрабатывать роторы с большим допуском и
в то же время уменьшить зазоры в компрессоре. Предлагается
также подавать для уплотнения зазоров густой смазочный мате-
риал и т. п.
Винтовые компрессоры обладают такими достоинствами, как
надежность, долговечность, быстроходность, обусловливающая ма-
лую массу и габариты компрессора, малое изменение к. п. д. комп-
рессора при широком изменении степени сжатия и др. Винтовые
компрессоры, применяемые на рефрижераторных и рыболовных
судах, имеют холодопроизводительность от 200 до 1800 кВт (в
одном агрегате). В будущем при создании совершенных конст-
рукций винтовых компрессоров меньшей производительности об-
ласть их использования будет расширяться.
ГЛАВА IV
РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОРШНЕВОМ КОМПРЕССОРЕ.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ЦИКЛА
НА ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
10. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ ИНДИКАТОРНЫЕ
ДИАГРАММЫ КОМПРЕССОРА
На рис. 22 дана теоретическая индикаторная диаграмма
поршневого компрессора. Линией 4—1 показано всасывание пара
при постоянном давлении ро, линией 1—2 — адиабатическое сжа-
тие, линией 2—3 — выталкивание пара при постоянном давле-
нии рк- В рассматриваемом компрессоре отсутствует вредное про-
странство, поэтому линия 3—4 совпадает с осью ординат, т. е. в
левой мертвой точке давление мгновенно изменяется от рк до ро-
Работа компрессора соответствует площади диаграммы 1—2—
3—4—1.
Действительная работа компрессора сопровождается объем-
ными и энергетическими потерями.
Объемные потери приводят к тому, что лишь часть объема ци-
линдра используется для всасывания пара из испарителя, а
энергетические потери увеличивают работу, затрачиваемую на
осуществление процессов всасывания, сжатия и выталкивания
пара холодильного агента.
На рис. 23 показана действительная индикаторная диаграмма
компрессора. Когда поршень находится в мертвой точке, соответ-
ствующей концу выталкивания (точка 3), между ним и крышкой
цилиндра остается некоторое вредное пространство Vc- При об-
ратном ходе поршня происходит расширение сжатого во вредном
пространстве пара по политропе 3—4. При коротких всасываю-
щем и нагнетательном трубопроводах можно пренебречь падени-
ем давления в них и считать величины давлений в трубопроводах
непосредственно у компрессора равными: на стороне всасывания
Ро, а на стороне нагнетания рк. Клапаны действительного комп-
рессора открываются и закрываются под действием разности
давлений в цилиндре и трубопроводах, поэтому для открытия вса-
сывающего клапана необходимо, чтобы расширение пара из вред-
ного пространства не заканчивалось при давлении р0, а продолжа-
лось до более низкого давления. При давлении, характеризуемом
точкой 4, клапан открывается и происходит процесс всасывания
4—1.
Ввиду неизбежного сопротивления во всасывающем клапане
давление пара в цилиндре в процессе всасывания ниже давления
Ро в испарителе на величину ДрВс. При обратном ходе поршня
вследствие повышения давления в цилиндре всасывающий кла-
пан закрывается (точка 1'), ив цилиндре происходит сжатие по
политропе 1—2. В точке 2 при давлении более высоком, чем
57
Рис. 22. Теоретическая индикатор,
ная диаграмма компрессора
Рис. 23. Действительная индикатор-
ная диаграмма компрессора
давление рк в конденсаторе, откроется нагнетательный клапан и
по линии 2—3 произойдет выталкивание пара в конденсатор. При
этом из-за сопротивления в нагнетательном клапане давление
нагнетания на величину Арн больше давления рк. В точке 3' на-
гнетательный клапан закрывается, и в цилиндре снова происхо-
дит расширение пара из вредного пространства. Величины АрВс
и Арн называются депрессией при всасывании и нагнетании:
Арвс достигает 0,03-4-0,05 МПа~ (0,34-0,5 кгс/см2), Арн — до
0,1 МПа (1 кгс/см2).
На диаграмме видно, что в начале процессов всасывания и
нагнетания депрессии Ар больше, так как для открытия клапана
необходимо преодолеть инерцию его пластин и натяжение пру-
жины. Заштрихованные площади показывают потерю энергии
из-за депрессии при всасывании и нагнетании.
11. ОБЪЕМНЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В КОМПРЕССОРЕ
Объемные потери. Из-за наличия вредного пространства и
теплообмена между всасываемым паром и стенками цилиндра
возникают в основном объемные потери.
Как уже отмечалось, в результате вредного пространства вса-
сывание пара осуществляется не на всем протяжении хода порш-
ня S, а только на определенной его части Si. Отрезок S (см.
рис. 23) пропорционален объему Vh, описываемому поршнем за
один оборот, отрезок Sc — объему вредного пространства Vc.
Под вредным пространством понимается объем между крышкой
цилиндра и поршнем при его крайнем положении, включая объе-
мы разных выточек в крышке и поршне, щелей для пластин кла-
панов и др. Относительная величина вредного пространства
Со -— Ие/Иh.
58
Эта величина составляет 3—5% в зависимости от типа и
производительности компрессора. С увеличением производитель-
ности величина с0 уменьшается.
Потери вследствие расширения пара из вредного пространст-
ва характеризуются отрезком щ. Эти потери учитывают объем-
ным коэффициентом Лс, равным отношению объема пара Уь за-
сасываемого при наличии вредного пространства, к объему, опи-
сываемому поршнем Vh, или же отношению длины линии всасы-
вания Si к длине хода поршня S:
X -И -
C~V~ S
Потери, возникающие вследствие дросселирования пара при вса-
сывании, зависят от величины АрВс и характеризуются отрезком
С2-
Эти потери учитывают коэффициентом дросселирования
, _У2 _ s2
Два рассмотренных вида потерь относятся к видимым на
индикаторной диаграмме потерям. Скрытые (невидимые на ди-
аграмме) потери появляются в результате теплообмена и утечки
холодильного агента через неплотности. При сжатии пара агента
стенки цилиндра нагреваются и имеют более высокую темпера-
туру, чем всасываемый пар. При поступлении в цилиндр холод-
ный пар нагревается от теплообмена со стенками цилиндра, и
вследствие смешения со сжатым во вредном пространстве паром
удельный объем его увеличивается, и следовательно, уменьшает-
ся массовое количество пара, поступающего в цилиндр. Эти по-
тери резко увеличиваются при всасывании влажного пара.
Потери, связанные с теплообменом, учитывают коэффициен-
том подогрева к равным отношению удельных объемов пара в
начале и в конце всасывания. Значение Аш определяют опытным
путем. Потери вследствие протечек агента через неплотности в
поршневых кольцах и клапанах учитывают коэффициентом плот-
ности Лпл. В хорошо выполненных компрессорах при отсутствии
значительного износа снижение производительности от неплот-
ностей составляет лишь несколько процентов и коэффициент Апл
может быть принят от 0,96 до 0,98.
Суммарные объемные потери, вызывающие уменьшение про-
изводительности компрессора, учитывают коэффициентом подачи
А, равным отношению действительной объемной производитель-
ности Уд, принятой при параметрах во всасывающем патрубке
компрессора, к теоретической объемной производительности (объ-
ему, описываемому поршнями) Ул:
х = уд/уй.
59
Коэффициент подачи условно можно представить как произ-
ведение четырех «частных» объемных коэффициентов:
^Др ^пл.
Энергетические потери. В теоретическом компрессоре, где от-
сутствуют потери и сжатие пара адиабатическое, затраченная
мощность
М = G (Z2 - Z0,
где Л\ — теоретическая мощность компрессора, кВт;
G — теоретическое количество циркулирующего холодиль-
ного агента, кг/с;
ii и is— энтальпия пара в начале и в конце сжатия, кДж/кг.
В действительном компрессоре энергетические потери увели-
чиваются из-за теплообмена пара со стенками цилиндра, депрес-
сии при всасывании и нагнетании, а также трения движущихся
частей компрессора.
Мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процес-
се на сжатие холодильного агента, называется индикаторной
мощностью Ni. Определяется она по индикаторной диаграмме
PiV„
где р, — среднее индикаторное давление, т. е. среднее давление
в цилиндре компрессора, определяемое по индикаторной
диаграмме, МПа;
Vh — объем, описываемый поршнем, м3/с.
Основной энергетической характеристикой компрессора явля-
ется его индикаторный к. п. д. т]ь который равен отношению
Потери на трение в движущихся частях компрессора учиты-
вают механическим к. п. д., равным отношению индикаторной мощ-
ности к эффективной, затрачиваемой на валу компрессора:
Ni
Мощность, подведенная к валу компрессора, складывается из
индикаторной мощности Ni и мощности NTp, расходуемой на
трение,
N е — Ni /Утр.
60
Мощность, расходуемую на трение, приближенно можно под-
считать по формуле
где ртр — условная величина давления трения, принимаемая
0,04—0,0614 Па.
К механическим относятся также потери мощности, затрачивае-
мой на привод масляного насоса, которая составляет от 5 до 15%
индикаторной мощности.
Суммарные энергетические потери учитывают эффективным
к. п. д.
Величина объемных и энергетических коэффициентов зависит от
эксплуатационных условий и конструктивных особенностей комп-
рессора. Более всего на рабочие коэффициенты влияет отноше-
ние давления конденсации рк к давлению кипения р0. При уве-
личении отношения Рк/ро значительно снижается объемный коэф-
фициент Хс ввиду резкого возрастания объемных потерь, связан-
ных с расширением пара из вредного пространства, при этом
большое значение имеет относительная величина вредного прост-
ранства с: с увеличением с значение ка резко уменьшится; снижа-
ется значение коэффициента подогрева л» вследствие того, что
при увеличении отношения рк/ро повышается температура в кон-
це сжатия, следовательно, возрастает температура стенок ци-
линдра компрессора, что приводит к увеличению вредного тепло-
обмена между стенками цилиндра и всасываемым паром; снижа-
ется коэффициент плотности Хпл из-за увеличения разности
Рк—Ро по обе стороны клапанов, поршневых колец и т. п.
Таким образом, во всех случаях увеличение отношения рк/Ро
приводит к снижению коэффициента подачи компрессора X.
Уменьшение коэффициента подачи означает уменьшение индика-
торной мощности. Снижение рк и повышение р0 позволяет улуч-
шать рабочие характеристики компрессора. В процессе эксплуа-
тации давление конденсации рк и температура конденсации tK
зависят от температуры забортной воды. Однако при той же тем-
пературе забортной воды рк и tK могут иметь наименьшее значе-
ние за счет интенсивного охлаждения конденсатора водой, со-
держания в чистоте поверхности охлаждения конденсатора как
со стороны воды, так и пара, отсутствия в системе агента воздуха
и других неконденсирующихся газов, повышающих давление, и
других мер, выполнение которых зависит от обслуживающего
персонала.
Давление кипения р0 и температура кипения /0 зависят от
того, какая требуется температура охлаждаемого объекта. Сво-
евременное удаление снеговой шубы, нарастающей снаружи на
испарителях непосредственного охлаждения, исправная работа
61
камерных вентиляторов, повышающих интенсивность теплообме-
на, правильная настройка автоматических приборов, не допуска-
щих работу установки при давлениях кипения и всасывания бо-
лее низких, чем это требуется для обеспечения заданного темпе-
ратурного режима, и другие меры, предусмотренные правилами
обслуживания, позволяют работать при возможно высоких р0
и t0.
Другим эксплуатационным фактором, влияющим на рабочие
характеристики компрессора, является состояние всасываемого
пара. При работе «влажным» ходом частицы жидкости, содер-
жащиеся во всасываемом паре, окончательно испаряются в поло-
сти компрессора, занимая часть полезного объема цилиндра. Теп-
лообмен между паром агента и стенками цилиндра более интен-
сивен, чем при работе «сухим» ходом, так как коэффициент теп-
лоотдачи влажного пара значительно больше, чем сухого или
перегретого.
Рассмотренные явления уменьшают значения коэффициента
подачи X и индикаторного к. п. д. ту характеризуют работу комп-
рессора «влажным» ходом как крайне нежелательную. Ком-
прессоры современных холодильных машин работают только
«сухим» ходом. Для установок, работающих на хладоне, увели-
чение перегрева всасываемого пара ведет к прямому увеличению
коэффициента подачи %. Кроме того, известно, что перегретый пар
обладает меньшей вязкостью, чем влажный, поэтому при работе
«сухим» ходом уменьшаются дроссельные потери в клапанах, а
следовательно, увеличиваются т]г и т]е компрессора. Это увеличе-
ние особенно ощутимо при использовании хладона, обладающе-
го значительной вязкостью. Полезное влияние перегрева на вса-
сывании привело к широкому применению регенеративного цикла
для фреоновых машин.
В то же время необходимо учитывать, что чрезмерное увели-
чение перегрева всасываемого пара отрицательно сказывается на
возврате масла, циркулирующего в системе вместе с хладоном,
из испарителя в компрессор. Поэтому увеличение перегрева на
всасывании оказывается целесообразным только в определенных
пределах.
Для уменьшения подогрева пара от стенок цилиндра у комп-
рессоров, работающих на хладоне-22 или аммиаке, т. е. агентах,
имеющих высокую температуру конца сжатия, предусматривают
водяные охлаждающие рубашки. При увеличении частоты вра-
щения вала теплообмен в цилиндре компрессора уменьшается,
так как сокращается время теплообмена.
В процессе эксплуатации следует также иметь в виду, что ве-
личина вредного пространсгва компрессора увеличивается при
выработке верхнего вкладыша кривошипного подшипника. При
замене прокладки между клапанной плитой и блоком цилиндров
компрессора не следует увеличивать толщину прокладки.
На рабочие коэффициенты компрессоров значительно влияет
состояние холодильной машины. Увеличивающиеся пропуски че-
62
рез поршневые кольца, неплот-
ности в клапанах, засорение вса-
сывающего фильтра компрессора
и другие отклонения от нор-
мального состояния машины при-
водят к уменьшению рабочих ко-
эффициентов, а следовательно,
к уменьшению холодопроизводи-
тельности и увеличению потреб-
ляемой мощности. На рис. 24 по-
казана зависимость X и т]г отрк/ро.
Для винтовых компрессоров
энергетические потери в большой
степени зависят от того, насколь-
ко фактическое отношение pjpo
соответствует геометрической ст
Рис. 24. График зависимости X и
T]i от рк/ро для фреоновых ком-
прессоров
[ени сжатия установленного
компрессора, т. е. насколько правильно по этому признаку подоб-
ран компрессор для предполагаемого района плавания.
12. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ЦИКЛА
НА ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Количество тепла, которое холодильная машина отнимает от
охлаждаемой среды в единицу времени, называется холодопро-
изводительностью машины Qo, Вт. Холодопроизводительность ма-
шины может быть выражена произведением действительного объ-
ема Уд, м3/с, пара агента, всасываемого в компрессор, и его удель-
ной объемной холодопроизводительности qv, Дж/м3:
Qo — Ид
Действительный объем может быть выражен через объем, опи-
сываемый поршнями,
Ул = wh,
где X — коэффициент подачи компрессора.
Подставив значение Уд в формулу Qo, получим
Qo == h Qv.
Объем, м3/с, описываемый поршнями
Vh=.6Q^LSnz,
где D — диаметр цилиндра, м;
S — ход поршня, м;
п — частота вращения компрессора, об/с;
z — число цилиндров.
63
Для одного и того же компрессора при постоянной частоте
вращения величина Vh остается постоянной. Следовательно, хо-
лодопроизводительность Qo зависит от величин qv и X, которые
в свою очередь зависят от температурного режима работы уста-
новки и особенно температур кипения t0, конденсации tK и тем-
пературы перед регулирующим вентилем tn-
Рассмотрим зависимость Qo от io на примере двух холодиль-
ных циклов, имеющих одинаковую температуру конденсации и
разные температуры кипения агента. Циклы не предусматривают
переохлаждения жидкости и перегрева пара. Как уже известно,
удельная объемная холодопроизводительность
Понижение температуры кипения /0 связано с уменьшением дав-
ления в испарителе. Поэтому при понижении to увеличивается
удельный объем всасываемого компрессором пара vt, массовая
холодопроизводительность qo уменьшается. В результате умень-
шается удельная объемная холодопроизводительность qv.
Пример. Машина работает на 7? 12 при —20°С и tK = 25°С, без переох-
q0 121,4
лаждения и перегрева. При этом qv = = q j j = 1094,5 кДж/м3. Не изменяя
1 118 7
tK, снизим на 5°С, т. е. tQ = —256С. В новом режиме qv — у^д=892,2 кДж/м3.
Сопоставим результаты: удельная массовая холодопроизводительность qQ сни-
зилась примерно на 2%, в то время как удельный объем пара повысился почти
на 20 %. За счет этого qv снизилась на 18,5%.
Вывод: при понижении температуры кипения удельная объем-
ная холодопроизводительность qv снижается в основном за счет
увеличения удельного объема пара агента. Отметим, что коэффи-
циент подачи X с понижением to также уменьшается ввиду увели-
чения отношения рк1р0.
Таким образом, с понижением to холодопроизводительность
компрессора Qo уменьшается и происходит это в основном за счет
уменьшения количества агента, всасываемого компрессором.
Теперь рассмотрим зависимость Qo от tK на примере двух цик-
лов, имеющих одинаковую температуру кипения и разные темпе-
ратуры конденсации, без переохлаждения и перегрева. С повыше-
нием /к массовая холодопроизводительность qo уменьшается (это
хорошо видно на диаграмме s—Т), а удельный объем И] не изме-
няется, так как р0 и to не изменялись.
Пример. Машина работает при tQ = —20°С и t = 25°C, без переохлаждения
и перегрева и при этом qv = 121,4/0,111 = 1094,5 кДж/м3. Теперь, оставив не-
изменным ty повысим на 5°С, т. е. tK = 30°С. Тогда qv = 116,2/0,111 =
— 1047,2 кДж/м3. Значения удельных массовой и объемной холодопроизводитель-
ностей qQ и qv уменьшились на 4,3%; X, как известно, с увеличением отношения
Т’к/Т’о также уменьшается.
64
Вывод: с повышением температуры конденсации холодопроиз-
водительность машины Qo уменьшается за счет уменьшения q0
вследствие увеличения бесполезного вскипания жидкости в про-
цессе дросселирования жидкости от рк до р0 и уменьшения X
ввиду повышения отношения pjpo. В конечном счете повышение
температуры конденсации на 1°С приводит к снижению холодо-
производительности установки примерно на 2%.
Такое же влияние на холодопроизводительность оказывает
температура переохлаждения жидкости перед РВ /п. Рассмотрен-
ные зависимости подтверждают, что холодильная установка с
одним и тем же компрессором при разных температурах t0, tK и
tn дает разную холодопроизводительность Qo. С повышением
температуры кипения /о и понижением температуры конденсации
tK и переохлаждения ?п холодопроизводительность установки
увеличивается, а с понижением t0 и повышением /к и tn холодо-
производительность уменьшается. При этом на изменение холо-
допроизводительности наибольшее влияние, как было показано,
имеет температура кипения агента t0. Повышение to на 1°С при-
водит к увеличению холодопроизводительности машин, работа-
ющих на хладоне-12, примерно на 4%.
Мощность, затраченная в компрессоре, также зависит от ре-
жима работы установки. С повышением температуры кипения
потребляемая мощность повышается в основном за счет увели-
чения количества агента, перекачиваемого компрессором, а при
повышении температуры конденсации — за счет увеличения ра-
боты, затрачиваемой на сжатие. Зависимость холодопроизводи-
тельности Qo и потребляемой мощности Мэ от температур кипе-
ния t0 и конденсации tK (или забортной воды twi) выражают гра-
фически и называют характеристиками холодильного компрессо-
ра или агрегата.
Ввиду того, что холодопроизводительность компрессора зави-
сит от режима работы, сравнивать холодильные компрессоры и
агрегаты можно только при одинаковых температурных режимах
работы, которые характеризуются четырьмя температурами: ки-
пения to, всасывания t^, конденсации tK и переохлаждения пе-
ред регулирующим вентилем tn.
Таблица 9
Температуры сравнительных режимов, °C
Температура Режим
стандартный низкотемпе- ратурный кондициони- рования
Кипения /0 —15 —35 +5
Всасывания /вс —10 —20 + 15
Конденсации tK +30 +30 +35
Перед регулирующим вентилем tn +25 +25 +30
3—5247 65
Основные сравнительные температурные режимы для фрео-
новых холодильных машин показаны в табл. 9.
Судовые холодильные машины работают в условиях, значи-
тельно отличающихся от сравнительных. Эти условия называются
рабочими, а холодопроизводительность, определяемая при этих
условиях, называется рабочей холодопроизводительностью Qopae-
Для пересчета холодопроизводительности с одних темпера-
турных условий на другие в судовых условиях используют гра-
фики зависимости холодопроизводительности и потребляемой
энергии агрегата от температуры кипения агента при разных
температурах конденсации.
Пример. Определить рабочую холодопроизводительность и потребляемую мощ'
тюсть холодильного агрегата МАК 8ОРЭ (с компрессором ФУУ-80РЭ) при fQ = О'С
и^к = 35°С. По графику, показанному на рис. 61, определяем, что при работе
всех восьми цилиндров (производительность 100%) QOpa6 = 176776 Вт (152000
Ккал/ч), N3 — 52 кВт.
ГЛАВА V
ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ
УСТРОЙСТВА
13. КОНДЕНСАТОРЫ И РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
В конденсаторе холодильной установки осуществляется кон-
денсация (и переохлаждение) холодильного агента за счет пере-
дачи тепла от холодильного агента к забортной воде или возду-
ху. Соответственно различают конденсаторы с водяным и воз-
душным охлаждением. Конденсаторы с воздушным охлаждением
применяют только в мелких холодильных установках, обслужи-
вающих провизионные шкафы, сатураторные установки, грузо-
вые отсеки рефрижераторных контейнеров и т. п. В основном на
судах распространены конденсаторы с водяным охлаждением.
Холодильный агент, ' поступающий в конденсатор в состоянии
перегретого пара, в результате отдачи тепла забортной воде
(воздуху) охлаждается до состояния сухого насыщенного пара
и затем конденсируется. В конденсаторах, имеющих развитую
поверхность охлаждения, предусматривается также переохлаж-
дение жидкого холодильного агента.
Процесс передачи тепла от холодильного агента к забортной
воде складывается из теплоотдачи от холодильного агента к на-
ружной поверхности теплообменной трубки, теплопроводности
через стенку трубки и теплоотдачи от внутренней поверхности
теплообменной трубки к забортной воде.
Степень интенсивности теплопередачи в конденсаторе харак-
теризуется коэффициентом теплопередачи. Для уменьшения га-
баритов конденсатора внешнюю поверхность труб делают реб-
ристой. Увеличение охлаждающей поверхности в результате это-
го оценивается коэффициентом оребрения, равным отношению
поверхности оребренной трубки к поверхности этой же трубки до
оребрения. При прочих равных условиях применение хладона-22,
имеющего более высокие значения коэффициента теплоотдачи,
чем хладон-12, позволяет сократить поверхность теплопередачи
конденсатора на 15—20%.
В конденсаторах морских холодильных установок трубки под-
вергаются постоянному эрозийному и коррозийному разъеданию
забортной водой, поэтому к ним предъявляют требования повы-
шенной надежности. Практика эксплуатации показывает, что
наиболее тяжелые аварии судовых холодильных машин проис-
ходят в результате выхода из строя конденсаторов и попадания
забортной воды в систему холодильного агента. Надежность кон-
денсаторов возросла в результате изготовления трубных решеток
из латуни, крышек из бронзы, а теплообменных трубок из мель-
3* 67
Рис 25 Фреоновый конденсатор
хиора — медноникелевого сплава, содержащего 70% меди и
30% никеля. В таких конденсаторах скорость движения воды в
трубках увеличена до 2—2,5 м/с, что обеспечивает достаточно
высокую интенсивность теплопередачи.
Для защиты от разрушения трубок, трубных досок и крышек,
работающих в агрессивной среде — морской воде, на крышке
конденсатора устанавливают протекторы. Сущность протектор-
ной защиты состоит в том, что при контакте двух или нескольких
металлов, погруженных в электролит (в данном случае — морс-
кую воду), металл, имеющий наименьший электрический потен-
циал, служит анодом и разрушается, в то время как другие ме-
таллы служат катодом и не подвергаются разрушению. Анодом
является специально устанавливаемые на крышках конденсато-
ра протекторы из цинка или магниевого сплава МЛ-4 и алюми-
ниевого сплава АМц-15-10.
Наибольшее распространение в морской практике получили
горизонтальные кожухотрубные конденсаторы. В качестве при-
мера рассмотрим горизонтальный кожухотрубный фреоновый
конденсатор МКТР2-3 (рис. 25). Корпус конденсатора пред-
ставляет собой стальную обечайку 4, к которой приварены ла-
тунные трубные решетки 2 и 8, штуцер 6 служит для подвода
пара хладона, стакан 14, лапы 5 и 7 — для установки электро-
двигателя и компрессора, опорные лапы 12 для установки кон-
денсатора на фундамент. Трубки 11 из мельхиора имеют с на-
ружной стороны накатные ребра. Концы трубок развальцованы
в трубных решетках. В каждом отверстии, в которое входит
трубка, расточено по две канавки, что обеспечивает более плот-
ное соединение трубок с решеткой и исключает их перемещение
в ней при нагреве. Наружная теплопередающая поверхность рав-
на 3,2 м2. Трубные решетки конденсатора закрыты бронзовыми
крышками 1 и 9, которые имеют перегородки, обеспечивающие
68
шестиходовое протекание воды по трубкам конденсатора. Крыш-
ки устанавливают на резиновых прокладках. На крышках уста-
новлены протекторы 10. Перегретый пар хладона нагнетается
компрессором в межтрубное пространство конденсатора, где пар
за счет теплообмена с поверхностью водяных трубок охлажда-
ется и конденсируется. Жидкий хладон собирается в нижней час-
ти, откуда через угловой вентиль 15 поступает в жидкостный
трубопровод.
На корпусе конденсатора установлен клапан 3 для спуска
воздуха. В качестве предохранительного устройства конденсатор
снабжен пробкой 13, имеющей сквозное отверстие 16, залитое
легкоплавким сплавом 17, который при 65°С плавится и выпус-
кает агент в аварийный трубопровод. Этим конденсатор предо-
храняется от взрыва при аварийном повышении давления, что
возможно при пожаре, срыве охлаждения конденсатора и т. п.
Нижняя половина корпуса конденсатора не имеет охлаждаю-
щих трубок и вместе со стаканом 14 выполняет роль ресивера—
сборника жидкого хладона вместимостью 29 л. Наличие развитой
ресиверной части является одной из конструктивных особенно-
стей современных конденсаторов небольших установок. Это
исключает необходимость в установке линейного ресивера. Вы-
сота столба жидкости в корпусе конденсатора (включая сборник)
должна быть не менее 50—75 мм, а в крупных конденсаторах —
не менее 100 мм. При малой высоте столба жидкости над отвер-
стием трубопровода в слое жидкости образуется воронка, спо-
собствующая попаданию несконденсировавшегося пара в жид-
костный трубопровод. В небольших фреоновых установках встре-
чаются кожухозмеевиковые конденсаторы. Вода в них прокачи-
вается по змеевику, оба конца которого укреплены в одной труб-
ной решетке.
Тепловая нагрузка на конденсатор холодильной машины QK,
Вт, складывается из холодопроизводительности Qo и тепла,
эквивалентного работе компрессора:
QK = Qo + I — G (h — h)’
где G — расход холодильного агента, кг/ч;
i2 и i3 — значения энтальпии агента соответственно на вхо-
де и выходе из конденсатора, кДж/кг.
Теплопередающая поверхность конденсатора F, м2, опреде-
ляется из формулы
QK = A/\Qm; FK = QK/(^Om),
где k — коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м2-С);
0m — средняя логарифмическая разность температур меж-
ду холодильным агентом и забортной водой,
п *\V
69
Здесь twi и tW2 — температуры забортной воды, соответственно
входящей и выходящей из конденсатора.
Поверхность теплообмена для конденсаторов холодильных
установок морских судов принимается на 10% больше расчет-
ной. Это позволяет в случае необходимости вывести из действия
(заглушить) часть поврежденных трубок, не вызывая явного
снижения производительности холодильной установки.
Удельная тепловая нагрузка конденсатора qK, Вт/м2,
и для современного фреонового конденсатора при скорости воды
порядка 2 м/с составляет 7000—10000 Вт/м2.
Расход воды GB, кг/с, определяется из условия
QK = Gb Св (tw2 ^а>1)>
указывающего, что все тепло отводится забортной водой, и сле-
довательно,
С
В СВ ( ^W2 ^И1)
где св — теплоемкость воды, кДж/(кг-С).
В установках средней и большой холодопроизводительности
за конденсатором может устанавливаться линейный ресивер —
вертикально или горизонтально (чаще первое) расположенный
стальной цилиндрический сосуд. Ресивер является сборником хо-
лодильного агента. В него стекает сконденсировавшийся агент,
освобождая теплообменную поверхность конденсатора. Для обе-
спечения беспрепятственного стока агента в ресивер его устанав-
ливают ниже конденсатора, а паровые полости обоих аппаратов
соединяют уравнительной трубкой, благодаря чему давление в
обоих аппаратах выравнивается и жидкий агент стекает из кон-
денсатора в ресивер под действием собственной массы.
Конденсаторы и ресиверы установок средней и большой хо-
лодопроизводительности (вместо легкоплавких пробок) снабжа-
ются предохранительными клапанами, открытие которых должно
начинаться при давлении 0,21 МПа (21,0 кгс/см2) для хладона-22
и при давлении 0,14 МПа (14,0 кгс/см2) для хладона-12. Вы-
пускаемый предохранительным клапаном агент должен отво-
диться в атмосферу в безопасном для людей месте над палубой.
Для контроля за герметичностью предохранительного клапана
на отводящей трубе устанавливают жидкостный затвор со смот-
ровым стеклом, заполненный водой. В определенных случаях
средние и большие холодильные установки, помимо предохрани-
тельных клапанов, оборудуют трубами аварийного спуска холо-
дильного агента из аппаратов и сосудов. Трубы выводят в кол-
лектор аварийного спуска, расположенный вне помещения холо-
70
Рис. 26. Фреоновый теплообменник
дильных машин, но вблизи входа в него. На коллекторе устанав-
ливают запорные клапаны, отключающие каждую спускную тру-
бу. Эти клапаны стеклами защищены от доступа посторонних
лиц и приспособлены для пломбирования в закрытом состоянии.
Общий трубопровод от коллектора аварийного спуска за борт
снабжен невозвратным клапаном и выведен ниже ватерлинии
судна при минимальной осадке. Для продувания общего трубо-
провода предусматривается подвод к нему сжатого воздуха или
пара. На общем трубопроводе аварийного спуска за борт перед
невозвратным клапаном в удобном для наблюдения месте дол-
жен находиться указатель утечки холодильного агента.
Во фреоновых судовых холодильных установках переохлаж-
дение жидкого холодильного агента осуществляется в регенера-
тивном теплообменнике (рис. 26). Жидкий хладон-12 из конден-
сатора (ресивера) поступает в теплообменник через штуцер 2.
Проходя внутри красномедного двойного змеевика, он переох-
лаждается и через штуцер 4 направляется к регулирующему
вентилю. Пар хладона-12 из испарителя поступает в теплообмен-
ник по трубе 3. Омывая снаружи змеевики, он переохлаждает
жидкий хладон, перегревается и по трубе 1 поступает во всасы-
вающий трубопровод компрессора.
14. ИСПАРИТЕЛИ И ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛИ
В испарителе холодильной установки происходит кипение хо-
лодильного агента за счет отнятия тепла от охлаждаемой среды
(воздуха, рассола и воды). По назначению испарители можно
71
разделить на две группы: 1) для охлаждения промежуточного
жидкого хладоносителя (рассола п воды), 2) непосредственного
охлаждения.
Коэффициент теплопередачи испарителя зависит от его кон-
струкции, свойств холодильного агента и охлаждаемой среды, а
также скорости ее движения.
Для охлаждения рассола (воды) применяют горизонтальные
кожухотрубные испарители. Конструктивно они имеют сходство
с кожухотрубнымп конденсаторами. В этих аппаратах рассол
циркулирует внутри трубок, а агент кипит в межтрубном прост-
ранстве.
Рассмотрим морской испаритель МИТР-12 (рис. 27), кожухо-
трубный, горизонтальный, с поверхностью охлаждения 12 м2.
Корпус 4 представляет собой стальную трубу диаметром 325 мм
с приваренными к ней с торца стальными трубными досками 3
и 10. В отверстиях трубных досок развальцованы 62 красномед-
ные теплообменные трубки 8 диаметром 20X3 мм. Для увеличе-
ния наружной поверхности труб на них накатаны ребра. Труб-
ные доски закрыты бронзовыми крышками 1 и 11 с прокладками
12. Внутренние перегородки крышек направляют движение рассо-
ла по трубкам. Испаритель восьмиходовой. Отепленный рассол,
возвращающийся из помещений, поступает в испаритель через
нижнее отверстие, а охлажденный выходит через верхнее отвер-
стие крышки 11. Для защиты трубных досок от коррозии на них
со стороны рассола наплавлен слой меди 2. Жидкий хладон по-
дается в нижнюю часть корпуса через вентиль 5 и заполняет 50%
объема межтрубного пространства. Хладон кипит, охлаждая рас-
сол, циркулирующий внутри трубок, а образующийся при этом пар
отсасывается компрессором сверху через отделитель жидкости —
сухопарник 14 и запорный вентиль 6. Сухопарник служит для
отделения капель жидкого агента, появляющихся при бурном
Рис. 27. Кожухотрубный испаритель МИТР-12:
/ — вход жидкого хладона; II — выход пара хладона; III — вход рассола; IV — вы-
ход рассола
72
Рис 28. Испаритель ИРСН-12,5-
/ — вход жидкого хладона; 11 — выход пара хладона
no
его кипении. Существуют конструкции горизонтального кожухо-
трубного испарителя, у которого в сухопарник встроен змеевико-
вый теплообменник: поступивший в сухопарник насыщенный пар
перегревается за счет переохлаждения жидкого хладона, прохо-
дящего внутри змеевика теплообменника.
Испаритель снабжен предохранительным клапаном 9, штуце-
ром 7 для подключения манометра, спускным краном 13 и кра-
нами для выпуска воздуха и спуска рассола. Для умень-
шения притока тепла из внешней среды снаружи корпус испари-
теля изолируют. Для изготовления кожухотрубных испарителей
современных конструкций широко применяют медно-никелевые
сплавы, латунь и бронзу. Применение этих материалов повышает
надежность испарителей и увеличивает срок их службы.
Простейшим видом испарителя непосредственного охлаждения
является однорядный змеевик из гладких цельнотянутых труб,
размещенный на переборке охлаждаемой провизионной кладовой.
Широкое распространение на судах получили испарители
ИРСН-12,5 (испаритель ребристый, сухой, настенный) с наруж-
ной поверхностью охлаждения (с учетом ребер) 12,5 м2 (рис. 28).
Жидкий хладон после регулирующего вентиля поступает в
испаритель через верхний штуцер, пар отсасывается компрессо-
ром через нижний штуцер. В испарителях с верхней подачей жид-
кого хладона отсутствует ярко выраженный уровень жидкости.
Поэтому они называются сухими. Испаритель состоит из 12 крас-
номедных труб диаметром 18 мм, соединенных таким образом,
что хладон, поступивший в испаритель, проходит последователь-
но через все трубы. Для увеличения поверхности испарителя на
теплообменные трубки надевают латунные ребра толщиной
0,4 мм с интервалами 12,5 мм. После установки ребер через
трубы протягивают стальные шарики, имеющие диаметр несколь-
ко больший, чем внутренний диаметр труб, и обеспечивают плотное
прилегание ребер. Затем после сборки батарею облуживают в
печи.
73
Рис. 29. Воздухоохладитель типа МВОФ:
/ — вход жидкого хладона; II — выход пара хладона
С целью обеспечения равномерной температуры по всему
объему холодильной кладовой и увеличения удельной тепловой
нагрузки испарителя за счет увеличения коэффициента теплоот-
дачи применяют воздушные испарители с принудительной цир-
куляцией воздуха, обеспечиваемой встроенными в них электро-
вентиляторами. Такие испарители называют воздухоохладителя-
ми. Они обеспечивают принудительный конвективный теплообмен
между воздухом охлаждаемого помещения и наружной поверх-
ностью испарителя. Так, при увеличении скорости воздуха с 1 до
5 м/с коэффициент теплоотдачи от воздуха к охлаждающей по-
верхности трубы увеличивается в 3,6 раза, а с 1 до 10 м/с —-
почти в 10 раз.
Воздухоохладитель типа МВОФ показан на рис. 29. Устанав-
ливают его непосредственно в провизионных кладовых, заданные
температуры которых лежат в пределах от 2 до 12°С. Воздухо-
охладитель имеет медные трубки 3 с ребрами. Наружная поверх-
ность охлаждения указывается в марке аппарата. Осевой венти-
лятор 5 с электродвигателем 1 встроен в корпус 2 воздухоох-
ладителя. Для отвода влаги, выпавшей из воздуха при его ох-
лаждении или появившейся при оттаивании снеговой шубы,,
на поддоне воздухоохладителя предусмотрен патру-
бок 4.
Воздухоохладители типа МВОФ-Э применяют для охлажде-
ния кладовых с низкими температурами, от —18 до +20С. Они
отличаются от рассмотренного наличием электронагревателей для
оттаивания снеговой шубы. По многим удельным показателям
(вместимости по хладону, массе и объему аппаратуры на 1 кВт)
воздухоохладители имеют большое преимущество по сравнению
с гладкими и ребристыми батареями. Кроме того, воздухоохла-
дители обеспечивают работу с меньшим температурным напором
и дают возможность автоматизировать процесс оттаивания сне-
говой шубы с испарителя. На большинстве новостроящихся судов
74
для охлаждения всех провизионных кладовых применяют возду-
хоохладители.
В холодильных установках, обслуживающих рефрижератор-
ные трюмы посредством системы воздушного охлаждения, при-
меняют воздухоохладители. В них охлаждение воздуха происхо-
дит в результате его соприкосновения с поверхностью теплооб-
менных труб, внутри которых кипит холодильный агент или цир-
кулирует промежуточный холодоноситель — рассол или вода.
В первом случае аппарат называют сухим воздухоохладителем
непосредственного охлаждения, во втором — сухим воздухоохла-
дителем рассольного охлаждения. Сухие воздухоохладители вы-
полняют в виде металлической камеры с охлаждающим змееви-
ком из оребренных труб. Воздух в камере воздухоохладителя
движется перпендикулярно оси труб. Тепловая нагрузка испари-
теля, Вт,
<70,
где Ga — масса холодильного агента, проходящего через испа-
ритель, кг/с;
qo — удельная массовая холодопроизводительность агента,
кДж/кг.
Удельная тепловая нагрузка испарителя
где Fa — теплопередающая поверхность испарителя, м2. Удель-
ная тепловая нагрузка составляет для фреоновых испарите-
лей: оребренных батарей — от 9,3 до 14 Вт/м2; воздухоохладите-
лей при скоростях воздуха 5—8 м/с — от 50 до 70 Вт/м2; кожу-
хотрубных при скоростях рассола от 0,75 до 2 м/с — от 2300 до
3500 Вт/м2.
Тепловую нагрузку испарителя можно представить также фор-
мулой
Qn = kFQ,
где k — коэффиицент теплопередачи испарителя, Вт/(м2-°С);
0 — средняя разность температур охлаждаемой среды и ки-
пящего холодильного агента, которая определяется как
средняя логарифмическая разность:
где /'р—t"v — температуры рассола на входе в испаритель и вы-
хода из него, °C;
/о — температура кипения агента, °C.
75
15. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ И ТРУБОПРОВОДЫ
Маслоотделители. Предназначены маслоотделители для от-
деления масла, уносимого паром из картера компрессора; уста-
навливаются они на нагнетательном трубопроводе между комп-
рессором и конденсатором.
Рассмотрим маслоотделитель типа OUB фирмы «Данфосс»
(рис. 30), широко распространенный на судах, построенных по
заказу СССР за границей. Перегретый пар хладона из компрес-
сора поступает в маслоотделитель через штуцер 1 и, пройдя во-
круг масляного резервуара 2, попадает в сепаратор 4, представ-
ляющий собой пространство, ограниченное корпусом и металли-
ческими сетками, заполненное беспорядочно и густо переплетен-
ной медной проволокой. При проходе через проволочный лаби-
ринт сепаратора уменьшается скорость и изменяется направле-
ние движения пара. Капли масла, принесенного паром агента,
отделяются от него и осаждаются на поверхности проволоки.
Отделившееся масло через сетчатую перегородку 3 стекает в ре-
зервуар 2, а пар хладона через второй штуцер направляется в
конденсатор.
Когда уровень масла в маслоотделителе повышается, попла-
вок 5, перемещающийся относительно оси 6, открывает игольча-
тый клапан 7, и отделившееся масло через штуцер 8 возвраща-
ется в картер компрессора. Подогрев масла, находящегося в ре-
Рис. 30. Маслоотделитель типа OUB фирмы «Данфосс»-
/ — вход пара хладона; //—выход пара хладона; /// — слив масла в картер
76
зервуаре 2, горячим паром уменьшает содержание в нем раство-
ренного хладона.
Фильтры и осушители. Как уже отмечалось, появление в си-
стеме хладона влаги приводит к образованию ледовых пробок и
к закупориванию в первую очередь отверстий ТРВ, так как имен-
но в этой части установки агент получает наинизшую темпера-
туру. Это ведет к нарушению работы холодильной установки.
Для поглощения влаги, оказавшейся в системе, фреоновые уста-
новки снабжаются осушителями, заряженными адсорбентом*
(силикагелем или цеолитом). Осушитель устанавливается на
жидкостном трубопроводе за регенеративным теплообменником.
Циркулирующий по системе хладон захватывает с поверхно-
сти труб и аппаратов различные механические включения (ока-
лину, частицы адсорбента, песок и т. п.). Эти частицы, попадая
в компрессор, вызывают дополнительный износ его частей, засо-
ряют отверстия дроссельных вентилей, нарушают плотность уста-
новленных в системе соленоидных вентилей и запорной армату-
ры. Очистка хладона осуществляется в грязевых фильтрах, уста-
навливаемых на жидкостной и паровой линиях. Паровой (газо-
вый) фильтр устанавливают перед компрессором. Выполняют
его в виде отдельного аппарата или размещают непосредственно
в корпусе компрессора, во всасывающей его полости. В неболь-
ших холодильных установках грязевой жидкостный фильтр и
осушитель совмещают в одном корпусе.
На отечественных судах применяют фильтры-осушители типа
ОФФ-10 (рис. 31), выполненные в одном корпусе. Хладон посту-
пает через штуцер 1, проходит через сетку 16, гильзу 6 с адсор-
бентом 7, сетку 13, фильтр 5, состоящий из набора сеток и сукна,
и выходит через штуцер 14; 3 и 10 — уплотняющие прокладки.
При постановке крышки 9 на фланец 11 пружина 8 посредством
опорной пластины 12 прижимает кольцо 15 к донышку 2.
При зарядке осушителя следует плотно заполнить гильзу 6
адсорбентом. Если адсорбент не будет сжат, под действием про-
текающего агента его кристаллы будут сдвигаться и разрушаться.
Устанавливают осушитель так, чтобы хладон протекал в направ-
лении стрелки, нанесенной на корпус осушителя 4.
В процессе эксплуатации фильтров-грязеуловителей, газовых
фильтров и осушителей из строя выходят только фильтрующие
элементы. Для изготовления новых фильтрующих элементов
применяют материалы: сукно прокладочное толщиной 3 мм;
хлопчатобумажную ткань-бельтинг ФНП (ГОСТ 332—69); асбес-
товую ткань марки АТ-5С, имеющую саржевое переплетение с
латунной или медной проволокой, толщиной 2—3 мм; латунную
тканную саржевую сетку с ячейками 0,28X0,28 мм и основой из
проволоки 0,1 мм; латунную сетку № 60 со 150 ячейками на
1 см2; войлок технический, тонкошерстный 2,5—3 мм.
* Адсорбцией называется процесс поглощения паров пли газов поверх-
ностью твердых тел — адсорбентов.
77
Для герметических холодильных агрегатов применяют фильтр-
осушитель типа ВС (рис. 32). Он представляет собой корпус из
двух штампованных стаканов 1 и 2, внутри которого находится
патрон из латунной сетки 4, наполненной силикагелем 3,
Трубопроводы и прокладочные материалы. Трубопроводы для
хладона, имеющие наружный диаметр до 25 мм, выполняют из
тонкостенных красномедных труб. Трубопроводы больших диа-
метров — из стальных бесшовных труб. Водяные трубопроводы
изготовляют из медно-никелевого сплава или стальными с внут-
ренней оцинковкой и испытывают на гидравлическое давление
0,1 МПа (10 кгс/см2).
Соединение труб для хладона обычно производят сваркой
или пайкой твердым припоем. Для крепления стальных труб к
аппаратам и арматуре применяют фланцевые соединения; крас-
номедные трубы присоединяют с помощью фланцев, штуцеров с
накидной гайкой или ниппельно-штуцерного соединения. Подле-
жащий бортовке конец трубы при необходимости колибруют, за-
чищают от заусенцев и отбортовывают. Подготовленный борт
трубопровода зажимают между конусом штуцера и конусом на-
кидной гайки, создавая плотное соединение. Наличие рисок, ра-
ковин и других повреждений, уплотняющих поверхностей не до-
пускается. Штуцерные соединения рекомендуется применять для
труб с условным проходом до 20 мм.
В качестве твердого припоя для соединения труб чаще всего
используют меднофосфористый припой. Можно применять также
припои ПМЦ-54, Л-62, Л-68, ЛОК-59-1-03. Концы соединяемых
пайкой труб тщательно зачищают стеклянной бумагой, при
раструбном соединении одну из труб развальцовывают на длину
двух диаметров. Основным условием, обеспечивающим качество
паяных швов, является равномерный нагрев. После того как со-
единение достаточно разогрето, место пайки посыпают порошко-
образной бурой и вводят присадочный пруток б пламя горелки к
соединению труб. Расплавленный припой заполняют специально
Рис. 31. Фильтр-осушитель ОФФ-Ю
78
Рис. 32. Фильтр-осу-
шитель герметических
агрегатов
оставленный зазор порядка 0,1—0,15 мм в со-
единении, образуя шов.
При прокладке трубопроводов через палу-
бы и водонепроницаемые переборки необхо-
димо устанавливать уплотнительные стаканы,
при прохождении через водонепроницаемые
перекрытия — защитные гильзы в виде от-
резка трубы большего диаметра. Трубы диа-
метром до 12 мм гнут по шаблону вручную,
большего размера — с помощью специаль-
ных пружин или трубогиба. Не рекомендует-
ся перед гнутьем набивать трубу песком, так
как в местах изгибов, несмотря на простуки-
вание и продувание трубы, сохраняются за-
щемленные песчинки, которые уже в процессе
работы хладон отделит и понесет в систему.
Предпочтительнее для изменения направления
трубопровода использовать калачи и отводы.
Прокладочные материалы. В связи с тем,
что хладон и смазочные материалы разъедают
обычную резину, в качестве прокладочного
материала используют севанитовую фреонобензомаслостойкую
резину из синтетического каучука. Этим материалом уплотняют
указатели уровня и смотровые стекла, сальники компрессоров,
регулирующих и запорных вентилей, фланцевые соединения и т. п.
Для уплотнения сальников регулирующих и запорных вентилей
можно применять также асбестографитовую или хлопчатобумаж-
ную набивку квадратного сечения.
Паронитовые прокладки используют в соединениях отдельных
деталей компрессоров, а также во фланцевых соединениях трубо-
проводов. Паронит — листовой материал, изготовляют из аебе-
ста, каучука и наполнителей (графита, каолина и др.). Наилуч-
шее уплотнение соединений достигают при применении прокладок
из вулканизированного паронита марки УВ толщиной 0,5—1 мм.
Для того чтобы исключить проникновение хладона через поры,
перед постановкой паронитовой прокладки ее следует тщатель-
но пропитать горячим глицерином или маслом ХФ-12.
В качестве металлических прокладок используют отожжен-
ную красную медь. Ее применяют в соединениях автоматических
и контрольно-измерительных приборов, во фланцевых и штуцер-
ных соединениях трубопроводов. Толщина прокладки не должна
превышать 2 мм. При уплотнении стальных деталей необходимо
промазывать прокладки пастой или графитом. Обмазка прокла-
док предотвращает образование гальванической пары в местах
соединения двух разнородных металлов и улучшает качество
уплотнения.
В качестве набивки сальников вентилей можно применять
фторопластовый шнур ФУМ круглого (диаметром от 3 до 8 мм)
и квадратного (от 3X3 до 8X8 мм) сечений. Как уплотнитель-
79
ный материал хорошо себя зарекомендовал фторопласт-4 (Ф-4).
Прокладки из него рекомендуется применять только в соедине-
ниях, имеющих канавку и выступ, так как фторопласт при всех
своих достоинствах обладает свойством хладотекучести.
Все другие прокладочные материалы (картон, прессшпан,
кожа, клингерит, свинец и тому подобные материалы) не обеспе-
чивают надежного уплотнения и их не должны применять в хо-
лодильных установках.
Для уплотнения резьбовых соединений и обмазывания прок-
ладок с целью улучшения их плотности применяют отечествен-
ную пасту из смеси свинцового глета (РЬО) с глицерином и па-
сту «Пакит», выпускаемую фирмой «Данфосс». Свинцовый глет,
представляющий собой мелкокристаллический порошок, разво-
дят в глицерине до тех пор, пока смесь не станет густой. Смесь
быстро затвердевает, поэтому ее приготовляют в небольшом ко-
личестве непосредственно перед употреблением.
ГЛАВА VI
АВТОМАТИЗАЦИЯ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
16. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
На современных судах применяют холодильные установки с
высокой степенью автоматизации, что надежно защищает их от
аварии, обеспечивает точное поддержание заданных температур
охлаждаемых объектов, повышает экономичность установки.
В судовых холодильных машинах автоматизируют процессы
регулирования: подачи жидкого агента в испаритель, темпера-
туры кипения агента в испарителе, температуры в охлаждаемых
помещениях, температуры промежуточного хладоносителя и дав-
ления конденсации. Автоматическая работа холодильных уста-
новок осуществляется с помощью автоматических приборов, ко-
торые можно разделить на три группы: регулирования, управле-
ния и защиты.
Приборы регулирования автоматически поддержива-
ют заданное значение регулируемой величины или изменяют
его по заданному закону.
Приборы управления автоматически включают или
выключают в определенной последовательности части машины и
механизмы холодильной установки.
Приборы защиты автоматически отключают всю холо-
дильную установку или отдельные ее элементы и включают зву-
ковую или световую сигнализацию при отклонении любого из
контролируемых параметров от заданного значения на определен-
ную величину.
В зависимости от принципа действия автоматические приборы
могут быть двух типов: позиционного и непрерывного (плавного)
действия. Регулирующий орган приборов позиционного действия
может занимать несколько определенных положений. Наиболь-
шее распространение получили двухпозиционные автоматические
приборы (реле), в которых регулирующий орган может иметь
только два крайних положения: «Включено» или «Выключено»,
«Открыто» или «Закрыто» и т. п. В приборах непрерывного дей-
ствия регулирующий орган, плавно перемещаясь, может зани-
мать любые промежуточные положения.
Каждый автоматический прибор имеет диапазон регулирова-
ния, т. е. интервал значений регулируемой величины параметра
(например, давлений, температур), в котором он может быть
применен, и так называемую зону нечувствительности. В наибо-
лее широко применяемых позиционных автоматических приборах
эту зону нечувствительности называют дифференциалом прибора.
81
17. РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕГРЕВА
Чрезмерно большая подача жидкости в испаритель приведет
к неполному ее выкипанию, к работе компрессора «влажным»
ходом, а в тяжелых случаях к гидравлическим ударам в компрес-
соре. Недостаточная подача жидкого агента в испаритель не обе-
спечит заданный температурный режим охлаждаемого объекта.
Для регулирования заполнения испарителя жидким холодиль-
ным агентом применяют регуляторы перегрева и регуляторы
уровня. В морских холодильных установках применяют в основ-
ном регуляторы перегрева, называемые терморегулирующими
вентилями (ТРВ). Устанавливают ТРВ перед испарителем для
дросселирования жидкого хладагента от давления конденсации
рк до давления кипения р0 и автоматического регулирования по-
дачи жидкости в испаритель в зависимости от перегрева пара
агента на выходе из испарителя. Если пар агента, выходящий из
испарителя, перегрет, т. е. имеет более высокую температуру,
чем температура кипения при данном давлении, ТРВ открыт и
агент поступает в испаритель. Если перегрев снизится ниже
установленной минимальной величины, ТРВ закрывается, пре-
кращая подачу жидкого агента в испаритель.
Рассмотрим принцип действия ТРВ с внутренним уравнива-
нием (рис. 33, а). Термобаллон 1, капиллярная трубка 2 и прост-
ранство над мембраной 3 образуют термочувствительную систему,
которая заполнена тем же агентом, который используется в хо-
лодильной машине, в данном случае R12. Абсолютное давление в
испарителе примем равным 0,182 МПа (1,86 кгс/см2). Ему соот-
ветствует температура кипения R12, равная —15°С (см.прил. 1).
Рис. 33. Схема установки терморегулирующих вентилей:
а — с внутренним уравннваннем; б — с внешним уравниванием
82
При этой температуре агент, двигаясь по змеевику испарите-
ля, кипит, отбирая тепло от охлаждаемой среды. В сечении I—I
жидкий агент полностью превращается в сухой насыщенный пар
с параметрами 0,182 МПа (1,86 кгс/см2), —15°С. При дальней-
шем движении в испарителе температура пара будет повышать-
ся и в сечении II—II при том же давлении достигнет —10°С,
т. е. перегрев пара будет равен 5°С. При хорошем тепловом кон-
такте температура термобаллона 1 близка к —10°С, ввиду чего
в термочувствительной системе и над мембраной 3 ТРВ устано-
вится давление, соответствующее температуре насыщенного па-
ра — 10°С, т. е. 0,219 МПа (2,23 кгс/см2).
Пространство под мембраной сообщается с испарителем,
следовательно, снизу на мембрану будет действовать давление
0,182 МПа. Кроме того, на мембрану снизу действует усилие
пружины 4. (Разность давлений по обе стороны клапана учиты-
вать не будем, чтобы не усложнять примера.) Допустим, что
усилие пружины, отнесенное к активной площади мембраны,
равно 0,021 МПа (0,22 кгс/см2). Таким образом, сверху на мемб-
рану действует давление на 0,014 МПа (0,15 кгс/см2) больше,
чем снизу, и ТРВ начинает открываться. Чем больше пере-
грев пара на выходе из испарителя, тем больше разность
давлений по обе стороны мембраны. Значит, с увеличением пере-
грева пара ТРВ будет открываться на большую величину, уве-
личивая подачу агента в испаритель.
Если тепловая нагрузка испарителя снижается, парообразо-
вание происходит менее интенсивно, количество жидкого агента
в испарителе возрастает, жидкость приблизится к выходу из
испарителя и перегрев пара уменьшится. Тогда температура тер-
мобаллона и соответственно давление в термочувствительной си-
стеме снизятся, уменьшится разность давлений по обе стороны
мембраны, и ТРВ начнет прикрывать подачу жидкости в испа-
ритель.
Таким образом, величина, на которую открыт ТРВ, зависит
от разности давлений по обе стороны мембраны, а разность дав-
лений, в конечном счете, определяется разностью между темпера-
турой перегретых паров на выходе из испарителя и температу-
рой кипения агента в испарителе.
При уменьшении перегрева до минимально установленного
значения усилия по обе стороны мембраны уравниваются, и под
действием пружины 4 игла ТРВ плотно закрывает проходное от-
верстие. Чтобы отверстие начало открываться, необходимо соз-
дать определенную разность давлений. Минимальный перегрев,
который начинает вызывать перемещение клапана, называется
перегревом начала открытия, иногда «закрытым перегревом».
По конструкции ТРВ бывают мембранные и сильфонные.
Отечественная промышленность выпускает только мембранные
ТРВ. На рис. 34 показана конструкция ТРВ с внутренним урав-
нением марки ТРВ-2М, имеющего данные: холодопроизводитель-
ность при стандартном режиме 2,3 кВт (2 тыс. ккал/ч)
83
Рис. 34. Терморегулирующий вен-
тиль типа ТРВ-2М
(показана в марке прибора циф-
рой 2); рабочий! диапазон темпе-
ратур кипения от —30 до + Ю0С;
диапазон настройки перегрева
начала открытия от 2 до 10°С.
максимальное давление 1,6 МПа
(16 кгс/см2); длина капилляра
1,5 м.
Термочувствйтельная часть
представляет собой заполненную
определенным количеством хла-
дона-12 герметически закрытую
систему, состоящую из термо-
чувствительного патрона, капил-
лярной трубки 6, крышки 5 и
мембраны 4, припаянных к
штампованному латунному кор-
пусу 3. Мембрана сделана из бе-
риллиевой бронзы и для лучшей
деформации имеет три кольце-
вых гофра.
Корпус 3 имеет два прилива: входной — для присоединения
к жидкостной линии и выходной — для подсоединения к испари-
телю. Во входном отверстии ТРВ установлен сетчатый фильтр
2. Стальная запорная игла 10, выполняющая роль клапана ТРВ,
укреплена в держателе 9. Пружина 11, имеющая начальное сжа-
тие, стремится подать иглу вверх и закрыть отверстие в седле 8,
сделанном из фторопласта. Между мембраной 4 и держателем
9 установлены толкатели 7.
Жидкий хладон поступает в ТРВ через фильтр 2. Проходя
через отверстие, открытое иглой в седле, он дросселируется от
давления конденсации до давления кипения и в виде холодной
парожидкостной смеси поступает в испаритель. Пространство
под мембраной ТРВ сообщается с испарителем через зазоры
между толкателями 7 и отверстиями, в которых они установлены,
поэтому под мембраной поддерживается давление, равное давле-
нию в испарителе и соответствующее температуре кипения
агента.
Давление над мембраной пропорционально температуре, по-
лученной термобаллоном, которая зависит от температуры пара
на выходе из испарителя. При увеличении перегрева разность
давлений по обе стороны мембраны возрастает; преодолевая
жесткость пружины И, мембрана прогнется вниз и через толка-
тели 7 откроет клапан на большую величину. Таким образом,
ТРВ является регулятором непрерывного (плавного) действия,
осуществляющим пропорциональное регулирование. Перегрев
начала открытия клапана регулируется при помощи регулировоч-
ного винта 1, изменяющего жесткость регулировочной пружины
11. При вращении винта по часовой стрелке жесткость пружины
84
уменьшается (резьба левого шага) и клапан будет открываться
при меньшем перегреве, что увеличит наполнение испарителя
агентом. Вращение винта против часовой стрелки приведет к
обратному действию. Винт имеет резиновое уплотнение 12. Кол-
пачок 13, устанавливаемый на красномедной прокладке, пред-
охраняет от возможных утечек хладона и обмерзания сальника, а
отверстие 14 позволяет использовать его в качестве торцового-
ключа для вращения регулировочного винта.
Рассмотрим, как будет действовать ТРВ с внутренним урав-
ниванием, показанный на рис. 33, а, если его применить для ис-
парителя, в котором вследствие высоких гидравлических сопро-
тивлений происходит падение давления на 0,02 МПа (0,2 кгс/см2).
Такой испаритель показан на рис. 33, б.
На входе в испаритель при давлении 0,182 МПа хладон нач-
нет кипеть при —15°С, однако вследствие большой длины змее-
виков и малого диаметра труб, давление в сечении I—1 снизится
до 0,163 МПа (1,66 кгс/см2), ввиду чего температура кипения
хладона снизится до —18°С. На участке от сечения I—I до се-
чения II—II хладон перегреется на 5°С, и его параметры на вы-
ходе будут 0,163 МПа, —13°С. Термобаллон примет более низ-
кую, чем в первой схеме, температуру —13°С, а давление над
мембраной соответственно снизится до 0,196 МПа. Под мембраной
давление будет 0,182 МПа плюс усилие пружины 0,021 МПа
(0,22 кгс/см2), итого 0,203 МПа (2,08 кгс/см2). Несмотря на пе-
регрев 5°С, ТРВ будет закрыт, так как снизу на мембрану дей-
ствует большее давление.
Нетрудно проверить, что ТРВ откроется на прежнюю величи-
ну при температуре термобаллона —13°С. Но этому уже будет
соответствовать перегрев не на 5°С. а на 8°С. Из рассмотренного
примера можно сделать вывод, что в процессе работы при боль-
шом гидравлическом сопротивлении испарителя тот же перегрев
вызывает меньшую разность давлений и клапан открыт на мень-
шую величину. Обеспечить требуемое заполнение испарителя
можно только при увеличении перегрева, т. е. при недостаточном
заполнении испарителя и уменьшении активно работающей его
поверхности. В связи с этим для испарителей, гидравлическое соп-
ротивление которых превышает 0,015—0,02 МПа (0,15<-
л-0,2 кгс/см2), применяют ТРВ с внешним уравниванием, т. е. с
уравнительной трубкой (см. рис. 33,6). Полость под мембраной
изолирована от полости за клапаном диафрагмой 6 с сальником
7. Давление под мембрану подается не со стороны входа, а со
стороны выхода из испарителя, по уравнительной трубке 5, под-
соединяемой в непосредственной близости от места установки
термобаллона.
Теперь под мембраной будет давление 0,163 МПа плюс
0,021 МПа — усилие пружины, итого 0,184 МПа, а над мембра-
ной 0,196 МПа. Разность давлений по обе стороны мембраны
почти та же, что в предыдущем примере, и клапан ТРВ будет
открыт на заданную величину, несмотря на падение давления в
85
Рис. 35 Терморегулирующий вентиль с внешним уравниванием:
а — ТРВК-10; б — ТРВК-ЮО
испарителе. Диафрагма 6 позволяет также предусмотреть на
выходе из ТРВ дополнительное дроссельное сечение 8, что раз-
гружает основной клапан, уменьшая перепад давления на него,
и позволяет увеличить его диаметр.
Терморегулирующий вентиль с внешним уравниванием марки
ТРВК-10 (рис. 35, а) имеет холодопроизводительность 11,5 кВг
(10 тыс. ккал/ч) при /0=5°С, /к=30°С и минимальном перегреве
начала открытия клапана; рабочий диапазон температур кипе-
ния от —30 до 4-10°С; диапазон настройки перегрева начала от-
крытия от 2 до 7°С, максимальное давление 0,12 МПа (12 кгс/см2),
длина капилляра 3 м. Жидкий хладон подается в ТРВ через
штуцер /, давление конденсации действует в сторону закрытия
клапана. Холодная парожидкостная смесь агента подается в
испаритель через штуцер 2. Полости над клапаном и под мемб-
раной разделены диафрагмой 13 и сальником штока 9. Сальник
выполнен из набора колец, изготовленных из специальной резины.
Уравнительная трубка, подсоединенная к штуцеру 5, сообщает
лодмембранное пространство с выходной частью испарителя.
При изменении разности по обе стороны мембраны 7 переме-
щаются жесткий центр 6, верхний упор 8, шток 9 с игольчатым
клапаном 14, и соответственно, изменяется подача хладона в
испаритель.
86
Желаемый перегрев начала открытия клапана ТРВ достига-
ется вращением регулировочного винта И, при этом с помощью
конических шестерен 12 и 3 получит поступательное движение
нижний упор 4, что изменит натяжение пружины 10.
Терморегулирующий вентиль марки ТРВК-100 (рис. 35,6)
рассчитан на холодопроизводительность 116 кВт (100 тыс.
ккал/ч) при /о=5°С, /к=30°С и минимальном перегреве начала
открытия клапана. Диапазоны рабочих температур и настройки
перегрева те же, что у ТРВК-10. Прибор отличается большими
размерами и конструкцией седла клапана.
В марках ТРВ, предназначенных для работы на R22, вначале
указывают цифру 22. Буква «Т» в марке обозначает тропичес-
кое исполнение. Рассмотрим особенности подключения ТРВ,
регулирующего подачу хладона в испаритель — воздухоохлади-
тель системы кондиционирования воздуха. Для равномерного
охлаждения воздуха, нагнетаемого вентилятором через возду-
хоохладитель, последний составляется из нескольких параллель-
но подключаемых секций, в каждую из которой должно пода-
ваться равное количество хладона (движение воздуха через воз-
духоохладитель должно всегда идти по горизонтали, как пока-
зано на рис. 36). Но такие параллельно подключенные секции
практически не могут иметь одинакового гидравлического сопро-
тивления. Разность в сопротивлениях хотя и незначительна, од-
нако нарушает распределение парожидкостной смеси по парал-
лельным секциям.
Для обеспечения равномерной подачи хладона применяют
ТРВ с распределителем, имеющим отводы в каждую секцию. Расп-
ределитель 1 ввиду малого диаметра отверстия 2 обладает боль-
шим гидравлическим сопротивлением, около 0,1 МПа (1 кгс/см2),
и благодаря этому сближает величины сопротивлений отдельных
Рис. 36. Терморегулирующий вентиль с распределителем-
а — схема установки ТРВ перед воздухоотделителем; б — распределитель хладона;
I — вход жидкого хладона; II — выход пара хладона
87
секций. Допустим, что к одному ТРВ параллельно подключены
две секции испарителя с сопротивлением 0,001 и 0,003 МПа, тог-
да в первую секцию будет поступать больше жидкости, чем во
вторую. Если же подачу агента в обе секции осуществлять через
распределитель с сопротивлением 0,1 МПа, то общее сопротив-
ление каждой секции составит 0,101 и 0,103 МПа (1,01 и
1,03 кгс/см2). Разность между величинами сопротивлений умень-
шилась и практически не влияет на подачу жидкости, секции
будут работать с одинаковой нагрузкой.
В ТРВ с распределителем дросселирование от рк до р0 осу-
ществляется в два приема: в отверстии клапана ТРВ и в дрос-
сельных отверстиях 2 распределителя (см. рис. 36). Полость под
мембраной изолируется от полости клапана (что исключает дей-
ствие под мембрану промежуточного давления дросселирования)
и сообщается уравнительной линией с общим выходным трубо-
проводом воздухоохладителя, как это делается у всех ТРВ с
внешним уравниванием.
Распределитель снижает производительность ТРВ при работе
на хладоне-12 и хладоне-22 примерно на 20—30%.
18. РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ
Изменение давления всасывания. Рассмотрим простейший
случай, когда компрессор обслуживает один охлаждаемый
объект, например провизионную кладовую. Для поддержания
заданной низкой температуры холодопроизводительность комп-
рессора должна быть равна количеству тепла, проникшего в эту
кладовую и образующегося в ней. Ранее уже отмечалось, что
при проектировании установок холодопроизводительность обору-
дования рассчитывается из условия погашения максимально
возможных теплопрнтоков, т. е. всегда предусматривается резерв
холодопроизводительности. Поэтому для обеспечения равенства
рабочей холодопроизводительности и теплопрнтоков возникает
необходимость! регулирования холодопроизводительности комп-
рессора.
В простейшем случае оно осуществляется путем остановки
компрессора при достижении в кладовой низшей требуемой тем-
пературы и его последующего пуска в тот момент, когда темпе-
ратура в охлаждаемом помещении станет максимально допусти-
мой. Такая работа компрессора называется цикличной и может
обеспечиваться автоматическим прибором — реле низкого дав-
ления (РИД), иногда называемым прессостатом.
Реле низкого давления устанавливают на линии всасывания
компрессора. Оно реагирует на давление всасывания, близкое по
величине к давлению кипения агента в испарителе. Проследим,
как изменяется это давление при цикличной 'работе.
Так как холодопроизводительность компрессора выше тепло-
притоков, то во время его работы температура в помещении по-
88
нпжается, что ведет к снижению интенсивности кипения жидкости
в змеевиках испарителя. Одновременно с этим уменьшается
перегрев пара агента на выходе из испарителя, и ТРВ автомати-
чески уменьшает подачу жидкости в испаритель. Пара, образую-
щегося в испарителе, становится меньше, в результате чего дав-
ление в испарителе и на линии всасывания компрессора понижа-
ется. При этом снижается и температура кипения агента в испа-
рителе. Таким образом, определилась важная зависимость: при
работе компрессора с понижением температуры охлаждаемого
объекта уменьшается давление на линии всасывания компрессо-
ра, а следовательно, и температура кипения агента в испарителе.
Когда давление на линии всасывания понизится до нижнего
заданного значения, РНД отключит компрессор. Чем ниже дав-
ление, при котором РНД остановит компрессор, тем ниже тем-
пература установится в охлаждаемом помещении. После оста-
новки компрессора ТРВ постепенно закроется, так как уравни-
вание температур агента в начале и в конце змеевика испарите-
ля приведет к уравниванию давлений по обе стороны мембраны,
и пружины плотно закроют клап'ан.
После остановки компрессора приток тепла вызывает повы-
шение температуры охлаждаемого объекта, что приведет к повы-
шению температуры и давления агента в испарителе. Когда дав-
ление в испарителе повысится до верхнего заданного предела,
РНД снова включает компрессор. Чем выше давление, при кото-
ром РНД включает компрессор, тем более высокой будет темпе-
ратура в кладовой в момент включения. При пуске компрессора
ТРВ откроется, так как давление в испарителе резко понизится,
а температура термобаллона останется высокой, что обеспечит
необходимую для открытия разность давлений по обе стороны
мембраны прибора. Таким образом, при цикличной работе комп-
рессора регулирование температуры в кладовой осуществляется
путем изменения рабочего давления в испарителе, а следова-
тельно средней температуры кипения холодильного агента.
Для поддержания требуемых температур охлаждаемого
объекта при помощи РНД его настраивают, исходя из условия,
что ввиду малого гидравличес-
кого сопротивления давление
всасывания непосредственно у
компрессора, куда подключается
реле (рис. 37), незначительно от-
личается от давления в испари-
теле, т. е. Рвс^Ро-
Компрессор должен выклю-
читься при давлении всасывания,
соответствующем температуре
кипения хладона, которая прини-
мается на 9—15°С ниже, чем
температура охлаждаемого объ-
екта. Компрессор должен вклю-
низкого и высокого давления
89
чаться при давлении во всасывающем трубопроводе, соответству-
ющем температуре кипения хладона, которая принимается на
2—5°С ниже температуры объекта. Если между воздухом охлаж-
даемого помещения и поверхностью испарителя осуществляется
естественный конвективный теплообмен, принимают большую раз-
ность температур (температурный напор), а если в испаритель
встроен вентилятор, обеспечивающий принудительный более ин-
тенсивный теплообмен — меньшую.
Например, РНД методом «пуска—остановок» должно обеспечить темпера-
туру охлаждаемого объекта (R12) от —10 до —8°С. Значит при —10°С комп-
рессор должен отключаться, а при —8°С включаться. Вентилятора нет, поэтому
температурный напор при выключении примем 13°С. Тогда температура кипения
R12 равна —23°С, соответствующее абсолютное давление 0,134 МПа (1,37
кгс/см2), а избыточное — 0,034 МПа (0,34 кгс/см2). При этом давлении РНД
должно отключать компрессор.
Температурный напор при включении компрессора примем равным 4°С.
Тогда температура хладона в испарителе будет —12°С, а соответствующее из-
быточное давление — 0,10 МПа (1,05 кгс/см2). При этом давлении РНД долж-
но включать компрессор. Если в кладовой установлен вентилятор (охлаждение
осуществляется воздухоохладителями), давление включения (и выключения)
компрессора будет несколько большим.
После того как установка будет пущена и охлаждаемый объ-
ект примет устойчивую температуру, при необходимости коррек-
тируют настройку РНД, ориентируясь по показаниям термометра
в охлаждаемом помещении. Следует помнить, что настройка реле
на давления более низкие, чем следует, как уже отмечалось, при-
водит к снижению холодопроизводительности установки и более
интенсивному образованию инея на испарителе.
В схемах, где предусмотрено управление компрессором дру-
гими автоматическими приборами, РНД устанавливают в качест-
ве прибора защиты от вакуума.
Для автоматического отключения компрессора при увеличе-
нии давления нагнетания выше допустимого установку снабжают
прибором защиты — реле высокого давления (РВД), иногда
называемым включателем максимального давления или мано-
контроллером. Причинами опасного повышения давления могут
быть прекращение или ухудшение охлаждения конденсатора,
пуск компрессора с закрытым нагнетательным вентилем и др.
Реле высокого давления, соединенное с нагнетательным трубо-
проводом компрессора, размыкает контакты при повышении и
замыкает их при понижении давления (см. рис. 37).
Реле давления (как РНД, так и РВД) настраивают на опре-
деленные (каждый свою) величины рвкп и рвыкл. Разность этих
давлений определяет зону нечувствительности прибора к измене-
нию контролируемого давления и называется дифференциалом
реле давления. Для того чтобы изменить дифференциал, доста-
точно изменить одну из величин, на которые настроен прибор.
Узел прибора, которым изменяют рвкл или рвыкл, называют
узлом настройки дифференциала- Узел прибора, которым нзме-
50
няют обе эти величины одновременно (при сохранении диффе-
ренциала), называют узлом настройки диапазона.
Принцип действия реле давления (РД) основан на уравнове-
шивании сил, создаваемых давлениями контролируемой среды
на дно чувствительных элементов — сильфонов силами упругих
деформаций регулирующих пружин РНД и РВД могут быть вы-
полнены отдельными приборами — одноблочные РД или в еди-
ном корпусе с общим микровыключателем — двухблочные РД
Реле давления типа РД-Б. Рассмотрим устройство и принцип
работы одноблочных реле давления РД-1Б, применяемых в ка-
честве РНД, и РД-2Б ।— в качестве РВД.
Прибор РД-1Б-01 (рис. 38) имеет диапазон контролируемых
давлений размыкания контактов от —0,3 (вакуум) до 4 кгс/смг
(от остаточного давления 0,07 до 0,4 МПа) и регулируемый диф-
ференциал от 0,4 до 2,5 кгс/см2 (от 0,04 до 0,25 МПа).
Сильфонная камера 2 сообщается со всасывающей трубой
компрессора. При повышении давления всасывания сильфон 1
сжимается, и под нажимом штока 17 угловой рычаг 15 повора-
чивается на оси 16 по часовой стрелке. При этом, до тех пор
пока не будет выбран зазор b (между траверсой 3 углового ры-
чага 15 и прорезью в рычаге 5), давление на сильфон преодоле-
вает сопротивление только сжатой пружины 13, а после того как
зазор b будет выбран — и сопротивление работающей на растя-
жении пружины 7. Рычаг 5 при этом будет поворачиваться на
оси 4 против часовой стрелки.
Когда вследствие поворота углового рычага 15 точка 18 под-
веса пружины 19 пересечет ось рычага 20, последний перекинется
вправо, контактная пластина 21 микровыключателя 14 резко
замкнет выводы 24 и 22 цепи пускового устройства компрес-
сора.
При снижении давления всасывания пружины 13 и 7 будут
возвращать рычаги соответственно 15 и 5 в обратном
Рис 38 Реле давления РД-1Б-01:
а — внешний вид; б — принципиальная схема; в — положения микровыключателя
91
направлении до того момента, когда левый конец рычага 5 упрет-
ся в ограничитель 6. Дальнейший поворот углового рычага 15 бу-
дет происходить под действием только пружины 13.
Микровыключатель устроен так, что при прекращении внеш-
него воздействия контактная пластина стремится снова перейти
в правое положение (на контакт 23). Поэтому при повороте ры-
чага 15 влево точка 18 также переместится влево, и контакты
резко разомкнутся — компрессор остановится. Следует обратить
внимание на то обстоятельство, что пружина 7 работает только
при замыкании контактов, а следовательно, ее натяжение влия-
ет на величину только рВКл- Если изменить натяжение этой пру-
жины, то за счет изменения рвкл изменится дифференциал при-
бора /?вкл Рвыкл-
Если, не трогая пружину 7, вращать винт 12 и изменять на-
тяг пружины 13, то изменяются одновременно давления включе-
ния и выключения прибора, а разность между ними (дифферен-
циал) остается неизменной. Следовательно, пружиной 13 регу-
лируется диапазон.
Прибор снабжен шкалами 9 диапазона (правая) и дифферен-
циала (левая). Для того чтобы определить значение какого дав-
ления (рВкл или рвыкл) устанавливать при настройке прибора на
шкалу диапазона, можно пользоваться следующим правилом:
на шкалу диапазона устанавливается то давление, на которое
не влияет изменение настройки узла регулирования дифферен-
циала. В нашем случае, как было показано, изменение диффе-
ренциала не влияет на- рВЫкл-
Допустим, что прибор необходимо настроить на />выкл = 0,4 кгс/см2 и рвкл =
= 1,1 кгс/см2.* Отдав маховичок 11, снимаем стопорную пластину 10 Вращая с по-
мощью маховичка 11 винт настройки диапазона 12, устанавливаем правую стрелку
против значения 0,4 кгс/см2 на шкале диапазона. Затем вращением винта настрой-
ки дифференциала устанавливаем левую стрелку против деления, соответствующего
значению 1,1 — 0,4 — 0,7 кгс/см2, на шкале дифференциала: />вкл =/>выкл + диф-
ференциал.
Если РНД размыкает контакты, когда давление (всасывания)
понизится, и снова их замыкает, когда давление повысится, то
РВД, наоборот, при повышении давления (нагнетания) размы-
кает контакты, а при понижении — их замыкает. Ввиду этого
РВД типа РД-2Б (рис. 39) отличается от прибора РД-1Б-01 (см.
рис. 38) жесткостью пружин диапазона 13 и дифференциала 7,
размерами сильфона 1 и расположением оси 4 рычага 5. Наря-
ду с другими унифицированными деталями все приборы типа
РД-Б имеют одинаковый микровыключатель, но у РВД цепь
пускового устройства компрессора подключается к выводам 24
и 23 (см. рис. 38, в).
* Учитывая, что в настоящее время (и ближайшие годы) шкалы автомати-
ческих приборов как отечественного, так и зарубежного производства градуи-
руются в ранее действовавшей смешанной системе единиц, здесь и далее при-
меры настройки автоматических приборов приводятся в этой системе.
92
Рис 39. Принципиальная схема ре-
ле давления РД-2Б
Корпус 2 сильфона 1 (см
рис. 39) сообщается с нагнета-
тельной трубой компрессора.
При опасном повышении давле-
ния рычаги 9 (угловой) и
5 поворачиваются по часовой
стрелке.
Когда рычаг 5 упрется в ог-
раничитель 6, пружина 7 пере-
станет работать. В дальнейшем
растущее давление на сильфон
1 будет поворачивать угловой
рычаг 9, преодолевая упругость
только пружины 8 (траверса 4
при этом будет перемещаться в
прорези рычага 5). Когда дав-
ление нагнетания станет равным
установленному при настройке
прибора, разомкнутся контакты
микровыключателя. При снижении давления нагнетания прои-
зойдет обратное: в процессе поворота углового рычага 9 под
воздействием пружины 8 будет выбран зазор в рычаге 5, и с
этого момента до момента замыкания контактов будет работать
на растяжение и пружина 7. Следовательно, рвкл зависит от же-
сткости не только пружины 8, но и пружины регулирования диф-
ференциала 7. Применяя уже известное правило настройки, опре-
делим, что изменение дифференциала в рассмотренном приборе
не влияет на рВыкл-
Поэтому при настройке прибора на шкалу диапазона уста-
навливается рвыкл, а на шкалу дифференциала — разность
Рвыкл Рвкл: РвКЛ-^РвыКЛ дифференциал.
Выпускают две модификации приборов РД-2Б; РД-2Б-02 и
РД-2Б-03 (по внешнему виду эти приборы отличаются друг от
друга диаметром сильфонной камеры, шкалами настройки и над-
писью на крышке).
Диапазон контролируемых давлений размыкания контактов:
РД-2Б-02 — от 0,1 до 0,7 МПа (от 1 до 7 кгс/см2), РД-2Б-03 —
от 0,7 до 1,9 МПа (от 7 до 19 кгс/см2); регулируемый дифферен-
циал: РД-2Б-02 — от 0,1 до 0,25 МПа (от 1 до 2,5 кгс/см2),
РД-2Б-03 от 0,2 до 0,5 МПа (от 2 до 5 кгс/см2).
В качестве защитного РВД в холодильных установках приме-
няют прибор РД-2Б-03.
На рис. 40 показано двухблочное реле давления РД-ЗМ-04.
Реле имеет блок низкого давления (НД), блок высокого давле-
ния (ВД) и общий микровыключатель 4. Левая часть прибора —
блок НД отличается от рассмотренного РД-1Б-01 (см. рис. 38)
конструкцией углового рычага, который здесь составлен из двух
рычагов 2 и 3, посаженных на ось 12. Пружина 13 имеет началь-
ное сжатие и при нормальной работе удерживает эти рычаги под
93
прямым углом, корпус 1 силь-
фона блока НД подсоединяется
к всасывающей трубе компрес-
сора. При понижении рвс контак-
ты микровыключателя размыка-
ются, а при повышении — замы-
каются. В положении, показан-
ном на рисунке, контакты
разомкнуты.
Принцип действия и порядок
настройки блока НД тот же, что
у ранее рассмотренного прибора
РД-1Б-01 Корпус 10 сильфона
блока ВД подключается к наг-
нетательной трубе компрессора.
Рис 40 Реле давления РД-ЗМ 04
При опасном повышении давления, превосходящем заданное при
настройке прибора, сильфон 9 сжимается, шток 8, сжимая пру-
жину 7, поднимается и поворачивает угловой рычаг 11 против
часовой стрелки. При этом его вертикальное плечо нажимает на
рычаг 3 и, преодолевая жесткость пружины 13, отводит этот ры-
чаг от головки микровыключателя и тем самым размыкает кон-
такты. На шкале 6 вращением винта 5 устанавливают давление
аварийного размыкания контактов. Блок НД РД-ЗМ-04 имеет
диапазон контролируемых давлений размыкания от —0,7 (ва-
куум) до 4 кгс/см2 (от остаточного давления 0,03 до 0,04 МПа),
регулируемый дифференциал от 0,4 до 2,5 кгс/см2 (от 0,04 до
0,25 МПа), блок ВД — диапазон от 7 до 19 кгс/см2 (от 0,7 до
1,9 МПа), дифференциал нерегулируемый равен 3 кгс/см2
(0,3 МПа). Предельно допустимое давление 25 кгс/см2
(2.5 МПа). Реле РД-ЗМ-04 по диапазону регулирования рассчи-
тано на работу на R12 и R22.
Реле давления фирмы «Данфосс». Реле давления типа RT и
МР фирмы «Данфосс» широко применяют на судах зарубежной
постройки.
Рассмотрим РИД RT1 (RT1A). Камера сильфона 1 (рис. 41)
сообщается со всасывающим трубопроводом компрессора. На
стальном штоке 12 прочно укреплены ограничительная втулка 5
и упор 2, на резьбе штока может перемещаться муфта 4. При
понижении давления всасывания шток 12 под действием пружи-
ны 6, имеющей начальное сжатие, перемещается вниз, нажимает
на левый конец пластины 10, и, когда точка 18 при движении
вверх пересечет линию контактной пластины 19, контакты А и
В разомкнутся. При повышении давления всасывания шток 12,
преодолевая жесткость пружины 6, перемещается вверх, и, ког-
да муфта 4 нажмет снизу на пластину 10, контакты А и В замк-
нутся При перемещении штока 12 в пределах установленного
дифференциала контактная пластина 19 устойчиво занимает свое
положение. Из рассмотренного принципа работы прибора ясно,
что для размыкания контактов при снижении давления кабель
94
Рис 41. Реле давления типа RT:
а — принципиальная схема, б — схематический чертеж, в — общий вид, е— положения
м икр овык люч ате ля
должен быть подсоединен к выводам А и В. Кабель подводится
к выводам через сальник 15. Вывод 14 служит для заземления
корпуса. Центрующее устройство 13 обеспечивает устойчивое
положение штока 12 и в то же время не препятствует его осе-
вому перемещению. На крышке прибора имеется шкала диапа-
зона, градуированная в ato (избыточное давление в кгс/см2) и
psi (фунты на квадратный дюйм).
При вращении маховичка 8 настройки поступательно переме-
щается упор 7 и изменяется натяжение пружины 6. Положение
указателя 16 натяжения пружины видно в застекленной прорези
крышки прибора.
Дифференциал реле зависит от расстояния d, и настройка его
осуществляется муфтой 4. Вращение муфты в пределах одного
оборота ограничивается упорами 11. Пружина 3 исключает про-
извольное проворачивание муфты 4 от вибрации.
При вращении муфты 4 вправо она поднимается, следователь-
но, замыкание контактов произойдет раньше, при более низком
давлении. Таким образом, муфтой 4 изменяют дифференциал за
счет рвкл- Следовательно, при настройке на шкалу диапазона
следует устанавливать рвыкл.
Диапазон регулирования составляет от 600 мм рт. ст. (ваку-
ум) до 3 кгс/см2, дифференциал — от 0,5 до 3 кгс/см2.
Допустим, что прибор необходимо настроить таким образом, чтобы реле
размыкало контакты при 0,6 кгс/см2 и включало при 1,6 кгс/см2. Вращением
маховичка 8 устанавливают указатель 16 против деления, соответствующего
0,6 на шкале диапазона. Дифференциал равен 1,6—0,6= 1,0 кгс/см2. На боковой
поверхности муфты 4 имеется шкала дифференциала, разбитая на 10 равных
частей. Поскольку поворот муфты 4 на один оборот соответствует изменению
дифференциала от 0,5 до 3 кгс/см2 (указано на крышке прибора), цена одно-
го деления равна (3—0,5) 10 = 0,25 кгс/см2 При крайнем верхнем положении
муфты 4 дифференциал равен 0,5 кгс/см2 Следовательно, чтобы получить диф-
ференциал 1,0, необходимо снять крышку прибора, повернув вправо, поставить
муфту 4 в крайнее верхнее положение, а затем повернуть ее влево на два де-
ления относительно указателя 17. Тогда дифференциал составит 0,5+0,25X2 =
= 1,0 кгс/см2.
Реле давления RT5 (RT5A), применяемые в качестве выклю-
чателя максимального давления, унифицированы по большинству
узлов, включая микровыключатель, с рассмотренным реле RT1
Внешне приборы отличают шкалами настройки. Для того чтобы
при повышении давления (нагнетания) прибор размыкал контак-
ты, кабель подключают к выводам А и Б. Изменение дифферен-
циала производится за счет рВыкл- Поэтому при настройке на
шкалу диапазона устанавливют ръкл, что подтверждается над-
писью на шкале «Start pressure».
Если на шкале диапазона установлено 9 кгс/см2, а дифферен-
циал настроен на 2 кгс/см2, то контакты разомкнутся при рВыкл =
=/?вкл+дифференциал—9-|-2= 11 кгс/см2. Замкнутся контакты
при давлении, равном 9 кгс/см2. Диапазон регулирования RT5
составляет от 0,1 до 1,5 МПа (от 1 до 15 кгс/см2), а дифферен-
циал — от 0,1 до 0,5 МПа (от 1 до 5 кгс/см2).
96
Рис. 42. Двухблочное реле давления МР15:
а — внешний вид; б — принципиальная схема; в — положения микровыключателя
Реле RT1A и RT5A предназначены для обслуживания как
фреоновых, так и аммиачных холодильных машин. Детали, соп-
рикасающиеся с холодильным агентом, выполнены из нержавею-
щей стали. Реле RT1A имеет те же пределы настройки диапазона
и дифференциала, что и прибор RT1. Диапазон настройки RT5A
составляет от 0,1 до 1,7 МПа (от 1 до 17 кгс/см2), а дифферен-
циал — от 0,1 до 0,4 МПа (от 1 до 4 кгс/см2).
В установках средней и большой холодопроизводительности
функции приборов защиты (РНД и РВД) сводятся только к
выключению компрессора. Включение компрессора благодаря
соответствующей электрической схеме в этом случае можно про-
извести только вручную на щите после устранения причин, вы-
звавших выключение машины.
На рис. 42 показано двухблочное реле давления МР15. При
повышении давления всасывания сильфон 22 блока НД растя-
гивается и угловой рычаг 19, сжимая пружину диапазона 18,
поворачивается по часовой стрелке на оси 21. Этому содействует
растянутая пружина 4 дифференциала, но только до тех пор,
пока тяга 23 не упрется в ограничитель 2. Далее пружина 4 из
работы выключается. При дальнейшем повороте рычаг 19 сдви-
гает вправо шток 16 микровыключателя 17, и контакты 24 и 29
резко замыкаются. При снижении давления происходит обратное
действие. Как только левый конец углового рычага 19 коснется
нижней кромки прорези 3, вступает в действие и пружина 4 диф-
ференциала.
При дальнейшем повороте углового рычага 19 под воздей-
ствием пластинчатой пружины 25 изменяет свое положение пла-
стина 26, а контактная пластина 28 под влиянием нового поло-
жения пружины 27 резко размыкает контакты 24 и 29. Таким
образом, в этом приборе изменение усилия пружины дифферен-
циала 4 влияет на величину рВЫкл- Поэтому при настройке реле
этой конструкции, вращая регулировочный винт 13, устанавли-
вают на шкале диапазона желаемое рвкл, а затем винтом 12 —
4—5247
97
требуемое значение на шкале дифференциала. Окончательную
настройку давления размыкания контактов при необходимости
осуществляют головкой И, которая после постановки на место
стопорной пластины 9 может быть повернута на один оборот
(0,5 кгс/см2).
Блок ВД работает следующим образом. При чрезмерном по-
вышении давления на стороне нагнетания компрессора сильфон
1, преодолевая усилие пружины 7, растягивается. Угловой рычаг
6 поворачивается на оси 5 против часовой стрелки, тяга 14 по-
дается влево, а упор 15, нажимая на верхний конец углового
рычага 19, сожмет жесткую пружину 20 и разомкнет контакты.
При этом нижний конец собачки 10 под действием пружины опу-
стится и застопорит тягу 14. Включение компрессора может быть
произведено только после того, как собачка 10 будет вручную
взведена.
Необходимое давление выключения компрессора при настрой-
ке прибора устанавливают вращением регулировочного винта 8,
при этом ориентируются по показаниям манометра, поставлен-
ного на нагнетательной стороне компрессора.
Реле типа МР выполняют также в виде одноблочных при-
боров с марками соответственно МР1 (РНД) и МР5 (РВД).
19. РЕЛЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Для поддержания заданной температуры в охлаждаемых кла-
довых или температуры рассола используют реле температуры
различных типов. В морской практике в этих целях наиболее
широко применяют манометрические двухпозиционные реле тем-
пературы (другие названия прибора: термостат, термореле, дат-
чик температуры).
Реле температуры воздействует на исполнительный прибор,
которым может быть соленоидный или моторный вентиль, рас-
положенный на трубопроводе холодильного агента или рассола,
а также выключатель компрессора или вентилятора воздухо-
охладителя.
На рис. 43 приведена принципиальная схема ТРДК-3 (термо-
реле дистанционное, корабельное). Термочувствительная система
состоит из термопатрона 14, капиллярной трубки 15 и камеры с
сильфоном 1. Эта система герметична и заполнена хладоном-12
Термореле изготовляют с термосистемой одной из двух моди-
фикаций: с гладким цилиндрическим термопатроном — для жид-
кой среды (например рассола) и с ребристой поверхностью тер-
мопатрона — для воздуха. Давление, действующее на сильфон 1
термосистемы, уравновешено через шток 2 и рычаг 3 силой упру-
гой деформации пружины 4, зацепленной за конец рычага 3. К
другому концу пружины прикреплен указатель 5 с резьбовым
отверстием для регулировочного винта 6. К рычату 3 прикреп-
лена пластинчатая пружина 13, которая в силу своей упругости
98
Рис. 43. Реле температуры ТРДК-3:
а — принципиальная схема, б — положения микровыключателя
стремится к нему приблизиться. Между пружиной и этим рыча-
гом находится регулировочная серьга 12.
При повышении температуры регулируемой среды давление
на сильфон увеличивается, равновесие нарушается, и, растягивая
пружину 4, рычаг 3 поворачивается против часовой стрелки. При
этом правый конец пластинчатой пружины 13 войдет в соприкос-
новение с головкой штока 10, подаст шток 10 вверх, и контакты
16 микропереключателя 11 замкнутся. При понижении темпера-
туры охлаждаемой среды рычаг 3 под воздействием пружины 4
поворачивается по часовой стрелке, выбирается слабина, а затем
правый конец рычага 3 подает шток 10 вниз, и контакты раз-
мыкаются.
Дифференциал прибора зависит от расстояния d и регулирует-
ся вращением винта 9. При вращении винта по часовой стрелке
регулировочная серьга 12 перемещается вправо, а расстояние d
и дифференциал прибора увеличиваются.
Основные данные ТРДК-3: термореле изготавливают со шка-
лой настройки температур в следующем диапазоне: от —2 до
4-12°С, от —25 до 0°С, от 10 до 30°С; дифференциал регулируется
от 2 до 8°С. Чтобы определить, какую из температур включения
или выключения установить на шкале диапазона при настройке
прибора, воспользуемся уже известным приемом: определим, на
какую из температур (включения или выключения прибора) не
влияет изменение дифференциала, и эту температуру установим
на шкале диапазона.
Из схемы микровыключателя (см. рис. 43, б) видно, что при
изменении дифференциала разность 1ВКЛ—1аь№л изменяется за счет
4*
99
Рис 44 Реле температуры ти-
па ТР-5М
а — внешний вид; б — схема ми
кровыключателя
Рис. 45. Реле температуры RT4
/вкл- Поэтому на шкале диапазона
температур следует установить ^ВЫкл-
Настроим ТРДК-3 так, чтобы контак-
ты размыкались при —10°С, а замы-
кались при —8°С. Вращая винт 6 и
тем самым изменяя натяжение пру-
жины 4, установим указатель 5 про-
тив деления —10°С на шкале диапа-
зона (верхняя). Самопроизвольное
поворачивание винта 6 стопорится
контргайкой 8. Пределы регулирова-
ния дифференциала указаны на кры-
шке прибора: от 2 до 8°С Шкала
дифференциала имеет указатели
максимума и минимума. Вращением
винта 9 установим указатель 7 про-
тив «мин» на шкале дифференциала:
£вкл=*выкл — дифференциал.
Более современную конструкцию
представляет собой реле температуры
типа ТР: ТР-1Б-01, ТР-2Б-02, ТР-2Б-
03 и приборы типа ТР-5М. По узлам
эти приборы унифицированы с рас-
смотренными ранее реле давления
типа РД-Б (см. рис. 38). Основное
отличие заключается в наличии ка-
пиллярной трубки и термобаллона,
подсоединенных к корпусу сильфона
и образующих термочувствительную
систему, заполненную хладоном. У
реле температуры ТР-2Б в отличие
от ТР-1Б повышение температуры
приводит к размыканию контактов
Реле ТР-5М имеет переключающийся
контакт с тремя выводами (рис. 44).
Если необходимо, чтобы при пониже-
нии температуры контролируемой сре-
ды контакты размыкались, электри-
ческую цепь подсоединяют к выво-
дам 1 и 2 (соответственно 22 и 24 на
рис. 38, в). Реле температуры кладо-
вых холодильных установок чаще все-
го работают именно в этом варианте.
Пользуясь уже известным прави-
лом, несложно установить, что при
указанном подключении прибора из-
менение дифференциала влияет на
величину ^вкл, поэтому при настройке
прибора на шкалу диапазона следует
100
устанавливать £ВЫкл- Если необходимо, чтобы при понижении
температуры контакты замыкались, цепь подсоединяют к выво-
дам 2 и 3 (соответственно 24 и 23 на рис. 38, в). В этом случае
на шкале диапазона устанавливают /ВКл- Приборы изготовляют
со шкалами настройки соответственно приведенным выше маркам
от —35 до —5°С, от —20 до -f-10oC, от -f-5 до 35°С, дифференциал
на верхней точке диапазона 1,8°С, на нижней — 2,8°С.
Из термореле зарубежных марок на наших судах, построенных
за границей, широко применяют реле температуры типа RT фир-
мы «Данфосс», унифицированные по большинству узлов с ранее
рассмотренными реле давления типа RT.
В приборе RT4 (рис. 45) термобаллоном служит тонкая трубка
1 с наружным диаметром 4 мм и длиной немного более 1 м,
свернутая в спираль. Реле температуры такого типа устанавли-
вают непосредственно в охлаждаемом помещении. Фирма выпус-
кает такие же по конструкции приборы с капиллярной трубкой и
термобаллоном, позволяющими дистанционно устанавливать при-
бор. Микровыключатель имеет три вывода, что позволяет приме-
нять прибор в двух разных режимах. Шкала диапазона градуи-
рована в градусах Цельсия и Фаренгейта, на муфте настройки
дифференциала 10 равных делений. Правила настройки прибора
те же, что для рассмотренных реле типа RT, однако для установ-
ки дифференциала фирма рекомендует использовать график,
включаемый в инструкцию по обслуживанию. Примерная уста-
новка дифференциала с последующей корректировкой по факти-
ческим показаниям термометра может производиться в том же
порядке, как для реле давления типа RT. Термосистема реле
температуры заполняется хладоном-12. Недостатком такого ре-
шения является постепенная потеря агента из небольшой по
объему термосистемы ввиду высокой текучести хладона. Для
устранения этого недостатка термобаллон заполняют твердым
адсорбентом — активированным углем марки СКТ-М-Д, а си-
стему заряжают хорошо адсорбируемым газом — СОг. С пони-
жением температуры активированного угля вследствие адсорб-
ции давление в системе понижается. С повышением температуры
происходит обратное.
20. СОЛЕНОИДНЫЕ ВЕНТИЛИ
Соленоидные вентили (СВ) — это запорные устройства с
электрическим дистанционным управлением, устанавливаемые на
трубопроводах холодильного агента, на водяных и рассольных
трубопроводах (другие названия прибора: электромагнитный вен-
тиль, магнитный вентиль, соленоидный клапан). По конструкции
соленоидные вентили бывают поршневые и мембранные, по прин-
ципу действия — прямого, комбинированного и непрямого дей-
ствия. В соленоидных вентилях прямого действия сердечник свя-
зан непосредственно с его запорным клапаном. При подаче пи-
101
Рис. 46. Принципиальная схема соле-
ноидного вентиля прямого действия
Рис. 47. Принципиальная схема
поршневого соленоидного вен-
тиля с управляющим клапаном
тания в катушку 2 (рис. 46) соленоида сердечник 3 с клапаном
5 из специальных сортов резины втягивается катушкой, и вен-
тиль открывается. При снятии напряжения под действием соб-
ственной массы и пружины 1 сердечник с клапаном опускаются,
закрывая вентиль. Намагничиванию сердечника <3 препятствует
втулка 4 из немагнитного материала. Соленоидные вентили прямо-
го действия выполняют диаметром условного прохода
6—10 мм.
Для уменьшения тока, необходимого для открытия клапана,
соленоидные вентили больших размеров выполняют комбиниро-
ванного и непрямого действия, с управляющим (разгрузочным)
клапаном. В вентилях комбинированного действия для открытия
клапана используется как сила электромагнита, так и давление
рабочей среды, в вентилях непрямого действия — только энер-
гия протекающей жидкости (разность давлений до клапана и
после него).
Поршневой соленоидный вентиль комбинированного действия
показан на рис. 47. При отсутствии тока управляющий клапан 2
перекрывает отверстие 7 в основном клапане-поршне. 3. Жидкость
с напорной стороны по вертикальной канавке, сделанной на бо-
ковой поверхности поршня 3, попадает в полость над поршнем.
Давление жидкости и масса клапана обеспечивают его плотное
закрытие. При появлении тока в катушке 5 сердечник 4 втяги-
вается в катушку и поднимает управляющий (разгрузочный)
клапан 2. Полости над поршнем и под ним сообщаются через
отверстие 7, в результате чего давление над клапаном резко
снижается.
Под действием электромагнитных сил и результирующего
давления жидкости снизу на основной клапан (комбинированное
действие) последний перемещается вверх до полного открытия
вентиля.
102
При отключении катушки сердечник 4 с управляющим кла«
паном 2 и основной клапан опускаются вниз под действием соб-
ственной массы. В отдельных конструкциях предусмотрена пру-
жина, содействующая посадке клапана на седло 6, — втулка из
немагнитного материала. Винт 1 служит для принудительного
открытия вентиля.
Поршневые соленоидные вентили СВФ (фреоновые) и СВА
(аммиачные) имеют условный проход 10, 15, 25, 40 мм. Потреб-
ляемая мощность при включении 80—120 В-А, при работе 20—
30 В-А. Поршневые соленоидные вентили работают недостаточно
надежно — часто заедает поршень в открытом или закрытом
положениях. Вентиль требует тонкой фильтрации жидкости до
входа в него. Поэтому все большее распространение на судах
получают мембранные соленоидные вентили комбинированного
или непрямого действия.
На рис. 48 показан мембранный соленоидный вентиль комби-
нированного действия СВМ.-15 (ту же конструкцию имеют вен-
тили СВМ-6 и СВМ-10). Мембрана 6 разделяет внутреннюю по-
лость вентиля на две части: под- и надмембранную. Жидкость из
напорной линии проходит в полость над мембраной через фильт-
рующую шайбу по щели высотой 0,3 мм и далее через отверстие
Рнс. 48. Мембранный соленоидный вентиль ком-
бинированного действия
103
диаметром 1 мм. При включении катушки 3 сердечник 4 с уп-
равляющим клапаном 5 поднимается, давление над мембраной
6 падает и основной клапан 1 поднимается под действием пере-
мещающегося вверх сердечника и давления, действующего под
мембраной (комбинированное действие). После отключения элек-
тромагнита управляющий клапан садится на свое седло и основ-
ной клапан 1 под действием сил тяжести и пружины 2 закры-
вается.
Преимущество такой схемы — возможность открывать вен-
тиль при перепадах давления между входом и выходом от нуля
до максимума. Принудительное открытие вентиля осуществляют
посредством винта 7.
В СВМ-40 и СВМ-25 (рис. 49) также имеется мембрана 9 и
фильтрующая щель 10, но седло 5 управляющего клапана 6 не-
подвижно. При подаче питания на катушку СВ сердечник 7, дви-
гаясь вверх, поднимает управляющий клапан 6 и давление из
полости над мембраной стравливается по каналам 8 и 3. Дав-
104
лением, действующим снизу на мембрану, основной клапан 2 от-
крывается. При обесточенной катушке управляющий клапан 6,
опускаясь, разобщит каналы 8 и 3. Теперь пространства над и
под мембраной сообщаются только через отверстие 1 и кольце-
вой зазор 4, давление по обе стороны мембраны выравнивается,
и вентиль закрывается.
Управляющий клапан конструктивно не связан с основным
клапаном, который открывается под действием только разности
давлений под и над мембраной, отсюда название «непрямого»
действия. Электромагнит здесь служит только для подъема уп-
равляющего клапана. Это позволяет резко снизить мощность
электромагнита. Однако для открытия вентиля необходима раз-
ность давлений на входе и выходе. Потребляемая мощность СВМ
40 В-А. Материал для мембран рассмотренных вентилей приме-
няют двух видов: ткань М-47 на капроновой основе, которая с
двух сторон покрыта резиновым клеем и вулканизирована, об-
щая толщина ее 0,45 мм, и ткань АМ-93, изготовленная по той
же технологии, но на льняной основе.
К достоинствам мембранных соленоидных вентилей от-
носятся: надежное закрытие основного клапана, работа без
гидравлических ударов, надежное срабатывание при значи-
тельном падении напряжения, хорошая фильтрация жидко-
сти, протекающей через вспомогательные отверстия, имеющие
малые диаметры, что дает возможность работы холодильной
установки на загрязненных средах.
21. РЕЛЕ КОНТРОЛЯ СМАЗКИ
Давление, создаваемое масляным насосом компрессора,
должно быть выше, чем давление в картере, на 0,05—0,25 МПа
(0,5—2,5 кгс/см2). Превышение давления масляного насоса над
давлением в картере называют дифференциальным давлением
смазки. Автоматический контроль за этой величиной осуществля-
ется с помощью автоматического прибора —- реле контроля смаз-
ки (РКС).
Схема реле контроля смазки РКС-1Б дана на рис. 50. Верх-
ний сильфон 6 сообщен трубкой с картером компрессора, ниж-
ний сильфон 1 — с напорной масляной магистралью и находится
под давлением, создаваемым масляным насосом 9. Донышки
сильфонов соединены штоком 2. При нормальной работе смазоч-
ной системы сила, действующая на нижний сильфон, больше си-
лы, действующей на верхний, плюс усилие сжатой пружины 3.
Тогда шток 2 находится в верхнем, а угловой рычаг 8 в правом
положении, и контакты микровыключателя 7 замкнуты. В РКС-1Б
применен микровыключатель той же конструкции, что в РД-1Б-01
(см. рис. 38). При снижении дифференциального давления
до величины, установленной на шкале диапазона 4 (см. рис.
50, а) шток 2 подается вниз, пружина 3 поворачивает рычаг 8
105
|#з картера, компрессора
С,п масляного насоса
Рис- 50. 'Реле контроля смазки:
а — принципиальная схема РКС-1Б; б — схема подключения
против часовой стрелки, контакты размыкаются и компрессор
останавливается. При повышении перепада давления контакты
замыкаются.
Прибор РКС-1Б настраивают вращением муфты 5 на раз-
мыкание контактов при дифференциальном давлении от 0,02 до
0,25 МПа (от 0,2 до 2,5 кгс/см2). Дифференциал нерегулируемый
равен 0,05 МПа (0,5 кгс/см2). Автоматический запуск компрес-
сора осуществляется при нулевом дифференциальном давлении.
Поэтому в электрической схеме пускателя компрессора предусмот-
рены различные устройства (чаще всего реле времени), ко-
торые обеспечивают пуск компрессора при разомкнутых контак-
тах РКС, но автоматически отключают компрессор, если за
определенное время (от 45 до 90 с) давление смазочного масла
(точнее дифференциальное давление) не поднимется до уста-
новленной величины. Повторный автоматический пуск компрес-
сора не возможен и его производят вручную на электрощите.
Такая особенность схемы подключения прибора обеспечивает
внимание обслуживающего персонала к возникшей неисправно-
сти. РКС выполняет функции прибора защиты. На судах, по-
строенных за границей, наибольшее распространение в качестве
РКС получили приборы фирм «Пенн» и «Данфосс». Все РКС
имеют одинаковое расположение сильфонов (верхний соединя-
ется с картером, нижний — с насосом) и работают на рассмот-
ренном принципе. Отдельные марки РКС зарубежного производ-
ства имеют регулируемый дифференциал, некоторые из них снаб-
жены кнопкой возврата; после срабатывания реле на размыкание
контактов, компрессор может быть пущен только после того,
как нажатием кнопки подвижные части прибора возвращены в
рабочее положение.
106
22. ВОДОРЕГУЛИРУЮЩИЕ ВЕНТИЛИ
Давление конденсации зависит от температуры забортной
воды и ее расхода на прокачивание конденсатора. В процессе
эксплуатации судовой холодильной установки в различных ши-
ротах температура забортной воды изменяется в очень широких
пределах — от 0 до 33°С. При таком диапазоне изменения тем-
пературы забортной воды и постоянном ее расходе избыточное
давление конденсации при использовании R12 колеблется в пре-
делах 0,3—0,9 МПа (Зн-9 кгс/см2), a R22—0,55-е-1,6 МПа
(5,5ч-16,0 кгс/см2). Как отмечалось, понижение давления кон-
денсации приводит к уменьшению затраты электроэнергии, по-
требляемой компресором, установка работает экономичнее. В то
же время чрезмерное уменьшение давления конденсации приво-
дит к уменьшению подачи ТРВ, что создает опасность наруше-
ния режима работы установки. Поверхность конденсатора рас-
считана на максимальную нагрузку при высокой температуре
забортной воды, поэтому регули-
рование давления конденсации
по существу сводится к его по-
вышению при малых нагрузках и
низкой температуре забортной
воды. С этой целью применяют
водорегулирующий вентиль
(ВРВ), который устанавливают
на входном водяном трубопрово-
де конденсатора. Перед ВРВ
подсоединяют фильтр. Широкое
распространение на наших су-
дах, построенных за границей,
получили сильфонные ВРВ фир-
мы «Данфосс» типа WV.
Для примера рассмотрим
ВРВ типа WVFM (рис. 51).
Штуцер 1 сообщается с верхней
частью конденсатора. При повы-
шении его тепловой нагрузки
давление конденсации повышает-
ся, сильфон 2 сжимается, опус-
кает шток 4 и клапан 6 вниз,
увеличивая подачу воды в кон-
денсатор. Настройку производят
вращением головки 5, изменяя
натяг пружины 3. При этом ди-
апазон регулирования по началу
открытия в рассматриваемом
ВРВ изменяется от 0,35 до
1 МПа (от 3,5 до 10 кгс/см2).
Жесткость пружины такова, что
Рис. 51. Водорегулирующий вентиль:
а — схема установки; б — конструкция
ВРВ типа WVFM
107
клапан открывается на полную величину при увеличении давле-
ния конденсации на 0,2 МПа (2 кгс/см2). При наличии обводного
трубопровода (как показано на схеме) ВРВ вводят в работу
только в районах плавания с холодной водой, не допуская сниже-
ния давления нагнетания ниже 0,4 МПа (4 кгс/см2) при работе
на R12 и 0,7 МПа (7 кгс/см2) на R22. Следует отметить, что из-за
высокого корродирующего воздействия морской воды ВРВ оказы-
ваются недолговечными.
23. СПОСОБЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ХОЛОДОПРОИЗ-
ВОДИТЕЛЬНОСТИ
Холодопроизводительность компрессоров должна быть доста-
точной для поддержания заданных величин температур охлажда-
емых объектов при наибольших теплопритоках. Поступающие в
охлаждаемые помещения теплопритоки зависят от многих фак-
торов: широты, в которой находится судно; времени года и су-
ток; температуры в кладовых и их загрузки; качества изоляции
и др. Величина теплопритоков колеблется в широких пределах.
С изменением тепловой нагрузки растет или уменьшается пе-
регрев пара агента на выходе из испарителя, и ТРВ соответствен-
но изменяет подачу агента в испаритель. При этом изменяется
количество пара, образующегося в испарителе. Приняв произво-
дительность компрессора неизменной, рассмотрим следующие
возможные случаи:
тепловая нагрузка меньше холодопроизводительности комп-
рессора. В этом случае в испарителе образовывается меньшее ко-
личество пара, чем может отсосать компрессор. Это неизбежно
приведет к снижению давления кипения и всасывания и темпе-
ратуры кипения агента;
тепловая нагрузка равна холодопроизводительности компрес-
сора. Давление и температура кипения агента остаются постоян-
ными, так как объем отсасываемого компрессором пара равен
количеству пара, образующегося в испарителе. Если это равенст-
во тепловой нагрузки и холодопроизводительности достигнуто
при давлении, соответствующем необходимой температуре кипе-
ния, то в охлаждаемом объекте обеспечивается заданная темпе-
ратура;
тепловая нагрузка больше холодопроизводительности комп-
рессора. В этом случае количество пара, образующегося в испа-
рителе, больше того, что может отсосать компрессор, давление и
температура кипения t0 повышаются. Как известно, холодопроиз-
водительность зависит от tg. Повышение t0 приведет к увеличе-
нию холодопроизводительности установки Qo, так как вследствие
уменьшения удельного объема всасываемого пара Vi увеличится
удельная объемная холодопроизводительность qv. Этот процесс
увеличения холодопроизводительности будет продолжаться до
тех пор, пока не наступит равенство между холодопроизводи-
108
тельностью установки и теплопритоками. Однако этот процесс
самовыравнивания может остановиться на температуре кипения
более высокой, чем та, которая необходима для обеспечения тем-
пературы охлаждаемого объекта. В этом случае не будет обес-
печена необходимая температура хранения продуктов, что приве-
дет к их порче.
Для поддержания температуры объекта на заданном уровне
холодопроизводительность компрессора должна постоянно со-
ответствовать тепловой нагрузке. Номинальная холодопроизво-
дительность правильно выбранных компрессоров всегда выше
максимально возможной тепловой нагрузки, поэтому регулиро-
вание холодопроизводительности сводится к ее уменьшению.
Рассмотрим способы позиционного и плавного регулирования
холодопроизводительности, применяемые в судовых холодильных
установках.
Позиционное регулирование. Цикличная работа компрессора.
Осуществляют такую работу путем периодического пуска и оста-
новки компрессора с помощью РИД (была рассмотрена в § 18)
или термостата. Последний осуществляет управление компрессо-
ром, непосредственно воспринимая температуру охлаждаемого
объекта. Температурный дифференциал не должен превышать
2°С (±ГС от средней температуры). Цикличная работа харак-
теризуется двумя показателями: коэффициентом рабочего вре-
мени k и продолжительностью цикла. Значение коэффициента k
зависит от соотношения холодопроизводительности работающих
компрессоров и тепловой нагрузки:
k= Тр
£тр + тст
где Тр и тст — время соответственно работы и стоянки комп-
рессора.
Коэффициент k изменяется от 0 до 1. Чем больше тепловая
нагрузка, тем больше время работы данного компрессора за цикл
и тем больше значение k. Производительность холодильной уста-
новки обычно выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить не-
обходимый температурный режим в кладовых при k не выше
0,75. Продолжительность цикла гц=тР+тст.
При одинаковой величине k продолжительность цикла комп-
рессора может быть разной. Например, если компрессор 5 мин
работает и 5 мин стоит, тц=10 мин, /г —0,5; если компрессор
7 мин работает и 7 мин стоит, тп = 14 мин, a k = 0,5.
Однако во втором случае пределы колебания температур
охлаждаемого объекта больше, чем в первом, а число включений
компрессора в час меньше, чем в первом. Продолжительность
цикла зависит от настройки узла дифференциала прибора, уп-
равляющего пуском — остановкой компрессора при цикличной
работе. С увеличением дифференциала тц увеличивается. Маши-
ны небольшой холодопроизводительности имеют частоту циклов
109
5—6 в час, большой (особенно машины с рассольным охлажде-
нием) 2—3 в час.
Способ регулирования холодопроизводительности методом
пуска — остановок широко применяют во всех судовых холодиль-
ных установках, кроме обслуживающих системы кондициониро-
вания воздуха с непосредственным охлаждением воздухоохлади-
телей. К его недостаткам относятся неизбежность колебаний
температур охлаждаемого объекта, повышенный износ компрес-
сора и электродвигателя от частых пусков и др.
Изменение числа работающих компрессоров. Каждым из ком-
прессоров в этом варианте управляет РНД или реле температу-
ры, пределы настройки которого сдвинуты относительно другого.
Если холодопроизводительность одного работающего компрес-
сора окажется недостаточной для погашения теплопритоков,
повышается температура охлаждаемого объекта, увеличиваются
давление кипения и близкое по величине давление всасывания.
У второго компрессора РНД (или термореле), пределы настрой-
ки которого выше, чем у работающего, среагирует на изменение
контролируемого параметра и включит второй компрессор, холо-
допроизводительность соответственно увеличится.
При уменьшении тепловой нагрузки контролируемые пара-
метры понижаются и происходит выключение компрессоров в
обратном порядке.
Ступенчатое регулирование частоты вращения компрессора.
Осуществляют такое регулирование с помощью двух- или много-
скоростных электродвигателей. При уменьшении частоты враще-
ния компрессора уменьшаются его производительность и потреб-
ляемая электродвигателем мощность (незначительно).
Переключения осуществляют посредством камерных термо-
статов. Однако следует отметить, что конструктивная сложность,
значительное увеличение габаритов и стоимости как самого мно-
госкоростного двигателя, так и переключающего устройства
(стоимость которого близка к стоимости самого двигателя) зна-
чительно ограничивают область применения этого удобного в
эксплуатации способа регулирования.
Изменение числа работающих цилиндров. У компрессоров с
регулируемой производительностью такой процесс осуществля-
ется последовательным отжимом всасывающих клапанов парных
цилиндров. Отжим всасывающих клапанов может быть электри-
ческим или гидравлическим. Соответствующие конструкции были
рассмотрены в § 7. Регулирование холодопроизводительности пу-
тем отжима всасывающих клапанов применимо только для не-
прямоточных компрессоров. Включаются или выключаются пар-
ные цилиндры в результате срабатывания реле давления системы
регулирования холодопроизводительности, реагирующих на изме-
нение величины давления всасывания компрессора. Позиционное
регулирование за счет отжима клапанов связано с повышением
построечной стоимости компрессора, а также с потерями энер-
гии, расходуемой на бесполезное переталкивание пара через ка-
110
Из ucnapi теля
—кладьвых
Рис. 52. Схема регулирования холо-
допроизводительности пу тем пере-
пуска пара агента нз конденсатора
во всасывающую трубу компрессора
налы компрессора. Однако, ис-
пользуя компрессоры, оборудо-
ванные механизмами отжима
всасывающих клапанов, можно
получить несколько вариантов
холодопроизводительности при
непрерывной работе компрессо-
ра. Кроме того, можно автома-
тически обеспечить разгрузку
компрессора при пуске и его за-
щиту при нарушениях в смазоч-
ной системе в случае регулиро-
вания гидравлическим спосо-
бом.
Байпасирование перепуском
охлажденного пара из конден-
сатора во всасывающую трубу
компрессора. Этот способ регу-
лирования холодопроизводитель-
ности осуществляется подачей
импульса на два соленоидных
вентиля (СВ) 1 и 2 (рис. 52), ус-
тановленных на байпасных тру-
бопроводах, соединяющих конденсатор КД со всасыва-
ющей стороной компрессора КМ. Трубопровод подсое-
диняют к конденсатору с таким расчетом, чтобы перепускался
пар, охлажденный верхними рядами трубок конденсатора. При сни-
жении тепловой нагрузки снижается давление всасывания н РНД,
замыкая контакты, открывает СВ 2. При этом пар перепускается
из конденсатора во всасывающую трубу компрессора, снижая его
производительность (по пару, отсасываемому из испарителей). Прч
дальнейшем снижении тепловой нагрузки РВД откроет СВ 1. В
системах рассольного охлаждения соленоидными вентилями уп-
равляют реле температуры, контролирующие температуру рассо-
ла. На фланцах соленоидных вентилей устанавливают дроссельные
шайбы, отверстия которых подобраны с таким расчетом, чтобы пос-
ле открытия первого СВ холодопроизводительность компрессора
снижалась до 75% номинальной, а после открытия второго — до
50%. При повышении нагрузки реле закрывают соленоидные вен-
тили в обратном порядке, повышая производительность компрес-
сора. Конструкция микровыключателей, управляющих реле дав-
ления, должна предусматривать такое их подключение, чтобы при
понижении давления (или температуры) контакты замыкались.
Для этих целей можно использовать реле давления РД-1Б-01, тер-
мореле ТР-5М и другие, имеющие подходящие пределы регулиро-
вания диапазона и дифференциала.
Плавное регулирование. Дросселирование всасываемого комп-
рессором, пара с помощью пропорционального регулятора давле-
ния «до себя». (Другие названия прибора: регулятор давления
1!1
Рис. 53 Пропорциональный регулятор давления «до себя» типа CVA-10
испарителя, автоматический дроссель по давлению.) Пропорцио-
нальный регулятор давления (ПРД) устанавливают на линии от-
соса пара из испарителя. Плавное уменьшение производительнос-
ти компрессора осуществляют усилением дросселирования всасы-
ваемого пара в ПРД.
На рис. 53 показан ПРД «до себя» фирмы «Данфосс» типа
CVA-10. С уменьшением тепловой нагрузки количество образую-
щегося в испарителе пара становится меньше и соответственно
снижается давление, действующее снизу на стакан 8. Сильфон 4
под действием пружины 5 сжимается, шток с клапаном 10 опус-
кается, уменьшая проходное сечение и увеличивая дросселирова-
ние всасываемого пара. При этом давление пара перед компрес-
сором снижается, удельный объем всасываемого пара повышает-
ся, а удельная холодопроизводительность qv уменьшается. Одно-
временно возрастает отношение рк1ро> что вызывает снижение ко-
эффициента подачи К. В итоге плавно снижается холодопроизво-
дительность машины.
При повышении давления в испарителе произойдет обратное:
дросселирование уменьшается, а отсос пара из испарителя уве-
личится. Таким образом, ПРД «до себя» в процессе работы под-
держивает постоянное давление до клапана, т. е. в испарителе,
на выходе из которого он установлен. Значение этого давления, а
следовательно, и температуры кипения регулируют винтом 7 под
колпаком 6. Для настройки регулятора к штуцеру 1 присоединя-
ют манометр, а игольчатый клапан 2 открывают. Описанные ре-
112
Рис. 54. Регулирование холодопроизводитель-
ности путем перепуска сжатого агента из нагне-
тательного во всасывающий трубопровод:
а — схема установки прибора; б — регулятор производительности типа SVK • в — впры*
спивающий ТРВ типа TVA-T
гуляторы относятся к регуляторам прямого действия. В последую-
щем при рассмотрении схем автоматизации провизионных холо-
дильных установок будут описаны и другие важные функции ПРД
и его настройка. Колпачок 3 служит для предохранения возмож-
ных утечек через сальник клапана 2. Для устранения колебания
клапана 10 при изменении его положения служит спиральная 9
и пластинчатая 11 пружины.
Байпасирование (перепуск) части сжатого пара из нагнетатель-
ного трубопровода компрессора во всасывающий с помощью ре-
гулятора производительности (регулятора давления «после се-
бя»). На стакан 1 (рис. 54) сверху действует сжатая пружина 4
и атмосферное давление, а снизу — давление всасывания. При
значительной тепловой нагрузке испарителей давлением всасы-
вания клапан 5 регулятора производительности А закрыт, и комп-
рессор КМ нагнетает весь сжатый пар в конденсатор КД. При
снижении тепловой нагрузки давление всасывания понижается, и
под действием пружины 4 сильфон 2 сжимается, а стакан 1 и свя-
занный с ним клапан 5 смещается вниз, обеспечивая перепуск час-
ти сжатого пара во всасывающий трубопровод.
Таким образом, в этом случае давление кипения и давление
всасывания остаются постоянными, но теряется работа, затрачи-
ваемая на сжатие перепускаемой части пара. Давление, при кото-
ром регулятор производительности начинает перепускать сжатый
пар, регулируется винтом 3. Байпасирование приводит к повыше-
нию температуры и увеличению перегрева пара, всасываемого
компрессором. Чтобы избежать чрезмерного повышения темпера-
туры конца сжатия, в схемах предусматривают терморегулирую-
щий вентиль Б, впрыскивающий жидкий агент во всасывающий
трубопровод. Жидкость, испаряясь в потоке пара, снижает пере-
грев всасываемого пара. На рис. 54, в показан впрыскивающий
ТРВ типа TVAT фирмы «Данфосс». Прибор имеет фильтр 6 и ог-
раничительный игольчатый клапан 7. Капиллярная трубка 8 при-
креплена к нагнетательной трубе компрессора. При повышении
температуры нагнетания увеличивается давление на сильфон 9,
клапан 10 открывается, и жидкий хладон впрыскивается во вса-
сывающую трубу компрессора. Клапан 7 служит для ограничения
максимальной подачи хладона к ТРВ.
Байпасирование из нагнетательного во всасывающий трубопро-
вод относится к наименее энергетически выгодным способам регу-
лирования холодопроизводительности, однако его применяют как
один из возможных вариантов регулирования холодопроизводи-
тельности в установках, где один работающий компрессор обслу-
живает многокамерную провизионную холодильную установку.
Плавное регулирование холодопроизводительности в широких
пределах, от 100% до 5—10%, методом байпасирования приме-
няют в винтовых компрессорах (см. § 9), но там байпасируется
пар, который еще не подвергался сжатию, регулирование осуще-
ствляется изменением эффективной длины винтов. Такое байпа-
сирование не приводит к существенным энергетическим потерям.
114
24. СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОВИЗИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК И УСТАНОВОК ОХЛАЖДЕНИЯ ЕМКОСТИ
С УГЛЕКИСЛОТОЙ
Схему автоматизации установки выбирают в зависимости от
ее назначения и холодопроизводительности.
На рис. 55 дана принципиальная схема холодильной установки,
обслуживающей четыре провизионные кладовые. Установка снаб-
жена двумя компрессорами: рабочим КМ1 и резервным КМ2,
имеющими общую линию всасывания. Пар хладона-12 нагнетается
компрессором в конденсатор КД, где охлаждается и полностью
конденсируется за счет теплообмена с забортной водой, циркули-
рующей по трубкам конденсатора. Жидкий хладон переохлаждает-
ся в регенеративном теплообменнике РТО и через СВ поступает
к ТРВ рефрижераторных кладовых. Проходя ТРВ, жидкость
дросселируется от давления конденсации до давления кипения, в
процессе дросселирования частично вскипает и в виде холодильной
парожидкостной смеси подается в испарители И и воздухоохла-
дители И-ВО провизионных кладовых. В них оставшийся в жид-
кой фазе хладон кипит, охлаждая продукты. Полное выкипание
жидкости в испарителях и перегрев пара на установленную вели-
чину обеспечивают ТРВ. В РТО пар, переохлаждая жидкий
хладон, дополнительно перегревается и всасывается компрессором.
При необходимости вручную вводят в действие фильтр-осуши-
тель Ф-О. Заданные температуры поддерживаются в провизион-
Рис. 55. Схема автоматической провизионной холодильной установки с регу-
ляторами давления «до себя», обслуживающей кладовые:
1 — мяса, — 9-S-— 7’С; 2 — рыбы, —10 -5-—8”С; 3 — жиров, —3 -5-------9’С; 4 — овощей.
3-5-5° С
115
ных кладовых попарно сблокированными реле температуры РТ и
соленоидными вентилями СВ (РТ1 управляет СВ1, РТ2—СВ2 и
т. д.). При достижении в кладовой заданной низкой температуры
РТ размыкает контакты и обесточивает катушку соленоидного вен-
тиля, прекращая подачу хладона в испаритель данной кладовой.
При повышении температуры до заданного верхнего значения РТ
замыкает контакты и открывает свой соленоидный вентиль, во-
зобновляя охлаждение кладовой. В кладовой 1 мяса РТ настроено
на размыкание контактов при —9°С и замыкание при —7°С, в
кладовой 2 рыбы — на —10°С и на —8°С и т. д. Все РТ настрое-
ны с дифференциалом 2°С. В данной схеме в кладовых жиров и
овощей установлены испарительные батареи со встроенными вен-
тиляторами — воздухоохладителями И-ВО. Вентилятор, управля-
емый РТ кладовой, работает синхронно с СВ.
Холодопроизводительность регулируется методом пуска—оста-
новки компрессора с помощью реле низкого давления РИД. Ав-
томатическое управление осуществляется следующим образом: по
мере установления в кладовых заданных низких температур они
отключаются посредством РТ и СВ. После того как закроется СВ
последней кладовой, давление всасывания быстро понижается и
РИД отключает компрессор. Вследствие притока тепла в кладо-
вые температура в них будет повышаться. Это вызовет постепен-
ное повышение давления в испарителях и во всасывающей трубе
компрессора. При достижении в любой из кладовых заданного
верхнего предела температуры РТ данной кладовой откроет свой
СВ, пропуская хладон к ТРВ, который пока закрыт. К этому мо-
менту давление в испарителях и на линии всасывания повысится
до значения, на которое настроено замыкание контактов РНД, и
компрессор включается. При этом ТРВ откроется, и агент посту-
пит в испаритель.
Исходя из условий достижения требуемой температуры в на-
иболее холодной кладовой настраивают РНД. В нашем случае
это кладовая рыбы. Давления размыкания и замыкания контактов
РНД определяют следующим образом: примем, что разность
между температурой воздуха в кладовой 2 рыбы и температурой
кипения хладона в испарителе в момент выключения РТ состав-
ляет И—15°С. Тогда температура кипения хладона-12 в момент
выключения будет находиться в пределах от —21 до —25°С, а
соответствующее избыточное давление 0,045—0,023 МПа (0,45—
0,23 кгс/см2). Значит, в пределах этих давлений РНД должно от-
ключать компрессор. Разность между температурами воздуха в
кладовой рыбы и хладона в испарителе на момент включения при-
мем 3—5°С, тогда температура пара хладона будет лежать в
пределах от —11 до —13°С, а соответствующее давление 0,111 —
0,096 МПа (1,12—0,97 кгс/см2). Следовательно, РНД должно
включить компрессор в пределах этих давлений.
Давления включения и выключения компрессора РНД уточня-
ются после пуска машины при соблюдении следующей последо-
вательности срабатывания автоматических приборов: РНД долж-
116
но отключить компрессор сразу после того, как закроется СВ пос-
ледней отключающейся кладовой и включать его после того, как
откроется СВ первой включающей кладовой. При невыполнении
этих условий компрессор будет работать короткими циклами. В
резервном компрессоре, работающем поочередно с рабочим, РНД
настраивается на те же величины давлений.
Схемой предусмотрено обслуживание всех четырех кладовых
одним компрессором. Следовательно, если все испарители под-
ключить к всасывающему трубопроводу компрессора без дросселя
на выходе, то в испарителях плюсовых кладовых будет слишком
низкое давление и низкая температура кипения агента. Заданные
температуры в этих кладовых будут обеспечены (при более дли-
тельном отключении СВ), но вблизи испарителя фрукты или дру-
гие продукты, не подлежащие замораживанию, могут замерзнуть.
Кроме того, значительное нарастание снеговой «шубы» на испари-
теле ухудшает теплопередачу.
Для устранения этих нежелательных явлений на выходе из
испарителей-воздухоохладителей кладовых жиров и овощей, т. е.
кладовых с более высокими температурами, установлены пропор-
циональные регуляторы давления «до себя» ПРД. Дросселируя
всасываемый компрессором пар, они поддерживают в испарите-
лях-воздухоохладителях повышенные постоянные значения дав-
лений и соответственно температур кипения хладона. Для наст-
ройки ПРД «до себя» определяют максимальную температуру ки-
пения агента в испарителе и соответствующее ей давление, при
которых в кладовой будет достигнута заданная низкая температу-
ра. При применении для охлаждения кладовой воздухоохладителя,
обеспечивающего принудительный конвективный теплообмен, тем-
пературу кипения хладона-12 в испарителе принимают пример-
но на 9—10°С ниже температуры в кладовой. Для кладовой 4
овощей, где охлаждение ограничивается 3°С, температуру кипения
хладона-12 примем —6°С, а соответствующее избыточное давле-
ние в испарителе 0,15 МПа (1,54 кгс/см2). Настройкой ПРД дос-
тигают того, чтобы при установлении этого давления в испарителе
(показывает подключенный к прибору манометр) ПРД полностью
закрывался. Если настройка ПРД на указанное давление не обес-
печивает 3°С (РТ не срабатывает на размыкание контактов),
производят корректировку настройки, увеличивая открытие клапа-
на прибора. Аналогично настраивают ПРД «до себя» кладовой 3
жиров. Невозвратный клапан НК препятствует перетеканию
хладона из испарителя кладовой 3 овощей в испарители более
холодных кладовых после остановки компрессора.
Таким образом, в рассмотренной схеме соответствие между
тепловой нагрузкой и холодопроизводительностью обеспечивается
позиционным регулированием — методом пуска—остановки комп-
рессора и плавным регулированием посредством ПРД «до себя».
Реле высокого давления РВД настраивают на отключение комп-
рессора при повышении давления на линии нагнетания до 0,11 МПа
(11 кгс/см2). Установка снабжена мановакуумметрами и мано-
117
метрами. Возврат масла в картер компрессора обеспечивается
маслоотделителем МО.
В судовых провизионных холодильных установках широкое
распространение получила схема автоматизации, предусматриваю-
щая включение и выключение компрессора не от РНД, как это
было в рассмотренной установке, а от РТ провизионных кладовых:
РТ последней отключающейся кладовой одновременно закрывает
свой СВ и выключает компрессор, а РТ первой включающейся
кладовой открывает СВ и включает компрессор. Последователь-
ность отключения и включения кладовых может быть разной,
так как зависит от теплопритока каждой кладовой. В такой
схеме автоматизации РНД устанавливается как защита по давле-
нию всасывания и настраивается на размыкание контактов при
небольшом избыточном давлении, порядка 0,02 МПа (0,2 кгс/см2).
Схема автоматизации холодильной установки, показанной на
рис. 56, предусматривает, помимо методов регулирования произ-
водительности, примененных в первой рассмотренной схеме, так-
же плавное регулирование холодопроизводительности с помощью
регулятора производительности. Установка снабжена двумя комп-
рессорами, рабочим ДМ1 и резервным ДМ2, одновременная ра-
бота двух компрессоров не предусматривается. Автоматическое
регулирование осуществляется следующим образом. РТ провизи-
онных кладовых управляют открытием и закрытием соответствую-
щих СВ, а также пуском и остановкой компрессора.
В процессе работы машины отдельные кладовые при дости-
жении спецификационных температур отключаются, а так как
частота вращения вала компрессора остается неизменной, то дав-
ление всасывания, снижаясь, может достигнуть величины сраба-
тывания защитного (от вакуума) РНД, несмотря на то, что часть
кладовых еще нуждается в охлаждении. Компрессор будет рабо-
тать короткими циклами. Такое резкое снижение давления всасы-
вания характерно для работы компрессора только на кладовые
мяса или рыбы, так как из-за малого объема этих кладовых ис-
парители в них имеют небольшую охлаждающую поверхность.
Во избежание этого при снижении давления всасывания до зна-
чения, соответствующего температуре кипения, необходимой для
охлаждения наиболее холодных кладовых, перепускной регулятор
производительности ПРП должен открыться, а производительность
компрессора уменьшиться за счет перепуска пара агента со сто-
роны нагнетания на сторону всасывания. Этим удается приостано-
вить снижение давления кипения в испарителе. Если перегрев
пара, всасываемого компрессором, в результате байпасирования
повысится до 40—50°С, ТРВо снизит перегрев пара хладона на
стороне нагнетания, впрыскивая жидкость во всасывающий тру-
бопровод в зависимости от перегрева пара в нагнетательном тру-
бопроводе компрессора. Остановка компрессора осуществляется
РТ последней отключающейся кладовой. Далее под действием
внешних теплопрнтоков температура в кладовых и давление во
всасывающемся трубопроводе компрессора начнут повышаться, а
118
Рис 56. Схема автоматической провизионной холодильной установки с регуля-
тором производительности, обслуживающей кладовые:
1 — мяса, —12 4---10°С; 2 — рыбы, —12 4- —10°С; 3 — жиров, —3 4- ГС; 4 —овощей,
3-5-5СС; 5 — сухой провизии, 84- 10°С
клапан регулятора производительности закроется. Независимо от
того, в какой из кладовых температура достигнет заднего верх-
него предела, РТ этой кладовой откроет свой СВ и одновременно
включит компрессор.
В схемах с пропорциональным регулятором производительности
пуск и остановка компрессора осуществляется всегда РТ прови-
зионных кладовых. ПРП настраивается на минимальное рабочее
давление всасывания. В нашем примере, чтобы обеспечить в кла-
довых рыбы и мяса —12°С, температура кипения агента должна
быть в пределах от —23 до —27°С, а соответствующее давление
0,034—0,014 МПа (0,34—0,14 кгс/см2). На это давление ПРП на-
страивают при работающем компрессоре последовательным отклю-
чением охлаждающих приборов либо прикрытием всасывающего
вентиля компрессора. Начало открытия регулятора фиксируется
по повышению температуры его корпуса.
Настройку впрыскивающего ТРВ осуществляют следующим
образом: допустим, что температура нагнетания в нашем примере
должна быть 70°С. Сначала, открыв до упора запорный клапан 7
(см. рис. 54), вращением по часовой стрелке винта настройки 12
ТРВ0 добиваются, чтобы температура нагнетания стала равной
60°С, т. е. на 10°С ниже желаемой. После этого прикрывают кла-
пан 7 и тем самым уменьшают впрыск до тех пор, пока температу-
119
ра нагнетания не повысится до желаемой температуры 70°С. На
выходе из кладовых жиров 3, овощей 4 и сухой провизии 5 уста-
новлены ПРД «до себя» (настройка их рассмотрена ранее). РВД
и РНД осуществляют функции защиты по давлению нагнетания
и всасывания.
В схемах автоматизации, не предусматривающих регулирова-
ния производительности компрессора частотой вращения, байпаси-
рованием и т. п., для предупреждения срабатывания защитного
РНД при работе компрессора только на кладовую мяса или рыбы
может предусматриваться блокировка холодильных кладовых. Это
значит, что если в работе остается одна рыбная кладовая, то к
ней автоматически подключается мясная, даже если в ней и дос-
тигнута спецификационная температура. Эта блокировка сохраня-
ется, пока не будет достигнута заданная низкая температура в
рыбной кладовой. При этом в мясной кладовой температура бу-
дет снижена относительно заданной при настройке реле темпера-
туры.
На наиболее современных транспортных судах, включая суда с
горизонтальным способом погрузки, число провизионных кладо-
вых увеличено до 6—8. Группы кладовых (или каждая группа)
с низкими и с более высокими температурами могут иметь свой
компрессорно-конденсаторный агрегат и свой контур циркуляции
агента, т. е. работать автономно. Это дает возможность путем
соответствующей настройки автоматических приборов обеспечить
работу каждого из контуров на своем наиболее «выгодном» дав-
лении, что повышает экономичность установки.
Схема холодильной установки такого типа показана на рис. 57.
Установка работает на R22. Все кладовые охлаждаются воздухо-
охладителями непосредственного охлаждения Регенеративный
теплообменник не является обязательной составной частью холо-
дильной установки, работающей на R22. Применение теплообмен-
ника не дает увеличения холодопроизводительности, но как и в
установках, работающих на R12, обеспечивает надежную работу
компрессора «сухим» ходом. Поэтому возможно применение обоих
вариантов схем. Каждая кладовая снабжена РТ и СВ Пуск и
остановка компрессоров осуществляются РНД, например, РНД1
настраивают на рвыкл, соответствующее температуре кипения
R22 /0 = —23°С. В соответствии с прил. 2 оно равно 0,118 МПа
(1,2 кгс/см2), а рвкл принимают равным 0,197 МПа (1,99 кгс/см2),
РНД2 — на рвыкл = 0,242 МПа (2,5 кгс/см2) и Рвкл=0,35 МПа
(3,58 кгс/см2). На выходе из кладовых, имеющих повышенные тем-
пературы относительно других данной группы, установлены ПРД
«до себя». Защита по давлению нагнетания осуществляется РВД,
настроенными на рВЫкл = 2,0 МПа (20 кгс/см2) и рвкл = 1,9 МПа
(19 кгс/см2). Подача воды в конденсаторы регулируется водорегу-
лирующими вентилями ВРВ, исключающими понижение дав-
ления рк менее 0,39 МПа (4 кгс/см2).
Наличие перемычек с запорными клапанами ЗК1 и ЗК2, соеди-
няющих жидкостные и всасывающие магистрали автономных кон-
120
Рис. 57. Схема провизионной холодильной установки судов с раздельными кон-
турами хладона при разных рабочих давлениях, обслуживающей кладовые
1 — замороженной рыбы, —13 -1—1ГС; 2 — замороженного мяса, —13 Ч—П’С; 3 — ох-
лажденного мяса, —1 Ч-+ГС; 4 — жиров, молока, —1Ч-+ГС; 5 — картофеля, 1Ч-3°С.
в — овощей, 1 Ч-3°С; 7 — сухой провизии, 9 Ч-11°С
туров, позволяет при необходимости работать одним компрессо-
ром, который по своей холодопроизводительности рассчитан на та-
кой режим. При использовании компрессора плюсовых кладовых
РНД2 должен быть перенастроен на те давления, при которых сра-
батывал РНД1. Для резерва установка снабжена третьим комп-
рессором (на рис. не показан).
В отдельных схемах (например теплохода «Магнитогорск»)
наиболее холодные кладовые — замороженного мяса и рыбы —
не имеют РТ и СВ и их охлаждение прекращается после отклю-
чения компрессора РНД, который настроен на возможно низкое
давление, исключающее выход установки на вакуум. Так, для обес-
печения температур в кладовых —15°С компрессор отключается
при давлении 0,03±0,04 МПа (0,34-0,4 кгс/см2), что соответствует
температуре кипения R22 — 334-36°С.
Провизионные кладовые судов типа теплохода «Инженер Ма-
чульский» снабжены также РТ, обеспечивающими включение сиг-
нализации в ЦПУ при повышении температуры в кладовой на 2—
3°С выше наибольшей допустимой.
Одной из характерных особенностей провизионных холодиль-
ных установок современных судов является применение компрессо-
ров с регулируемой производительностью. Как правило, это четы-
рехцилиндровые машины с регулируемой производительностью
за счет принудительного отжима всасывающих клапанов одной
пары цилиндров. Такой вариант целесообразен для установок, в
которых один компрессор обслуживает все провизионные кладо-
вые. Автоматическое управление этой системой осуществляется
оперативным РНД, дополнительно подключаемым ко всасываю-
щему трубопроводу. Параметры настройки РНД системы регули-
рования производительности определяются в зависимости от осо-
бенностей установки, но в любом случае при настройке должен
быть обеспечен следующий принцип: при нормальной загрузке
кладовых после отключения одной пары цилиндров вторая
пара должна обеспечить охлаждение до заданных низких тем-
ператур еще не отключенных кладовых и последующее выклю-
чение компрессора. Если этого не происходит в течение дли-
тельного времени, рВыкл оперативного РНД следует снизить.
Дифференциал устанавливается минимальным. Например, на
судах типа «Скульптор Коненков» РНД системы регулиро-
вания настроен на рВыкл=0,14 МПа (1,4 кгс/см2) и рвкл=1,17МПа
(1,7 кгс/см2).
Снеговую шубу с поверхности охлаждения удаляют электро-
грелками, вмонтированными в воздухоохладители. Включение и
выключение их осуществляется вручную или автоматически. В
обоих вариантах при включении электрогрелок автоматически
выключается вентилятор кладовой и закрывается ее СВ. Оттаи-
вание «шубы» может закончиться быстрее, чем это заложено в
электронные часы управляющей системы; при этом станет повы-
шаться давление в воздухоохладителях. Во избежание этого в
отдельных схемах на линии всасывания устанавливают специаль-
на
ное реле давления, включающее компрессор при повышении тем-
пературы во всасывающей трубе.
Охлаждение емкости с СО2. Жидкий углекислый газ, предназ-
наченный для тушения пожара, на сухогрузных судах с вертикаль-
ным способом погрузки и выгрузки и наливных судах обычно
хранят в баллонах вместимостью 40 л под высоким давлением в
летнее время от 8 до 14 МПа (от 80 до 140 кгс/см2). Сни-
жение температуры хранения СО2 позволяет уменьшить расчет-
ное давление и перейти от малоемких толстостенных судов к хра-
нилищам большой вместимости, необходимость в которых особен-
но ощущается на судах с горизонтальным способом погрузки и
выгрузки, имеющим трюм большого объема. Применение углекис-
лотных установок низкого давления дает возможность примерно
вдвое уменьшить массу емкости СО2 по сравнению с установками
высокого давления. Современные системы хранения СО2 низкого
давления состоят из изолированного стального резервуара с тол-
щиной .стенок порядка 12 мм вместимостью от 4 м3 (3,8 т) до 30 м3
(28 т), охлаждаемого холодильной установкой. Для уменьшения
теплопритока резервуар снаружи покрыт слоем изоляции из пе-
нополиуретана толщиной 150 мм. Резервуар считается полным,
если 90% его объема занимает жидкая углекислота.
Резервуар 1 (рис. 58) обслуживают две автономные компрес-
сорные холодильные машины на R22 (одна резервная), которые
обеспечивают постоянный температурный режим хранения углекис-
лоты. Каждая из них может поддерживать в резервуаре темпера-
туру —18°С при температуре наружного воздуха до 38°С или за-
бортной воды до 32°С. На рис. 58 показана одна холодильная ма-
шина. Охлаждение осуществляется посредством размещенных в
газовой части резервуара двух отдельных змеевиков стальных
оребренных испарителей. Для уменьшения колебания уровня
жидкой углекислоты во время качки внутри резервуара установ-
лены отбойные листы. Подачу R22 в испарителе регулируют ТРВ
2 3 4 5
Рис. 58. Схема автоматической холодильной установки, охлаждающей резервуар
СО2 системы пожаротушения:
1 — выход СОа к вспомогательному клапану привода главного запорного клапана
системы
123
с уравнительной линией. На судах типа «Инженер Мачульский»
пуск и остановка одного компрессора осуществляется в зависи-
мости от давления в резервуаре СО2 посредством реле давления
РД 2, а второго компрессора — РД 3. Оба реле настроены на
Рвкл=2,1 МПа (21,5 кгс/см2) и рВЫкл=2,0 МПа (20,5 кгс/см2).
Температура кипения R22 в испарителе порядка —31°С, избыточ-
ное давление кипения 0,06 МПа (0,6 кгс/см2). При остановке
компрессора закрывается СВ. В случае выхода из строя одной из
холодильных машин автоматически включается другая. В системе
сигнализации РД 5 настроено на рВКл=1,9 МПа (19,5 кгс/см2) и
Рвыкл=1,8МПа (18,5 кгс/см2).
Реле давления системы сигнализации РД 4, настроенное на
Рвкл = 2,3 МПа (23,5 кгс/см2) и рВыкл=2,2 МПа (22,5 кгс/см2),
может осуществлять пуск второго компрессора, если внешний теп-
лоприток превышает холодопроизводительность одного работаю-
щего компрессора.
На системе хладагента предусмотрены приборы защиты: РНД,
настроенное на рВЫкл = 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) и РВД, срабаты-
вающее при рВыкл—1,96 МПа (20 кгс/см2), рвкл=1,86 МПа
(19 кгс/см2). Каждая из установок снабжена фильтром-осушите-
лем Ф-О, смотровым стеклом 6.
На случай повышения давления в резервуаре предусмотрено
два предохранительных клапана, срабатывающих при повышении
давления до 2,4 МПа (24,5 кгс/см2) и открывающихся полностью
при 2,7 МПа (27 кгс/см2). В случае выхода из строя обеих хо-
лодильных машин предохранительные клапаны будут срабатывать,
выпуская углекислоту в атмосферу через специальный трубопро-
вод.
На судах типа «Скульптор Коненков» включение и остановка
компрессора и управление линейным соленоидным вентилем осу-
ществляется реле температуры при температурах СО2 в резервуа-
рах соответственно —15°С и —18°С. Защитное реле давления по
углекислоте настроено на рВЫкл=2,4 МПа (24,5 кгс/см2), рвкл =
= 2,2 МПа (22,0 кгс/см2). Приборы защиты по давлению всасы-
вания и нагнетания хладона-22 имеют те же пределы настройки,
что и в описанной ранее установке.
ГЛАВА VII
СУДОВЫЕ ФРЕОНОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ.
РЕФРИЖЕРАТОРНЫЕ КОНТЕЙНЕРЫ
25. СУДОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
Для уменьшения объема монтажных работ на судне и улучше-
ния их качества отдельные части холодильной машины на заво-
дах-изготовителях компануют в единые агрегаты, которые пос-
тавляют на суда в состоянии, максимально приближенном к
условиям эксплуатации. Основные типы морских агрегатов следую-
щие: компрессорно-конденсаторные (МАК), испарительно-конден-
саторные (МАИК), испарительно-регулирующие (МАИР) и комп-
лексные холодильные машины, в которых конструктивно объеди-
нены все элементы с арматурой, с контрольно-измерительными и
автоматическими приборами. Компрессорно-конденсаторные агре-
гаты морского типа отечественного производства изготовляют хо-
лодопроизводительностью от 4,6 до 93 кВт (от 4 до 80 тыс. ккал/ч),
эффективной мощностью от 2 до 40 кВт. Обычно имеются моди-
фикации для работы на переменном и постоянном токе (МАК и
ПМАК). Агрегат МАК может быть выполнен с регулируемой про-
изводительностью путем байпасирования части охлажденного па-
ра хладона из конденсатора во всасывающую трубу компрессора
(МАКРб). Данные об агрегатах типа МАК, МАКРб приведены
в табл. 10.
Холодильные агрегаты поставляют на суда испытанными под
соответствующим давлением, осушенными и заполненными
холодильным агентом или сухим азотом с избыточным давлением
до 0,1 МПа (1 кгс/см2).
Морской компрессорно-конденсаторный агрегат МАК-6 (рис. 59)
применяют для охлаждения провизионных кладовых в диапа-
зоне t0 от —30 до 5°С, холодопроизводительность агрегата при
стандартном режиме около 7 кВт (6 тыс. ккал/ч) при и=24 с-1
(1440 об/мин). Компрессор I марки ФВ-6 (см. § 7) и электродви-
гатель 4, связанные клиноременной передачей, смонтированы на
конденсаторе 5 марки МКТР (см. § 13). Мановакуумметр и реле
РД-1Б-01, манометр и реле РД-2Б-03 подключают соответственно
к штуцерам 2 и 3 и устанавливают на отдельном щите. Охлаждаю-
щий насос имеет автономный привод. Графическая зависимость
Qo и Na от to при разных значениях tw температуры охлаждаю-
щей воды (расход воды равен 3 м3/ч) показаны на рис. 60.
Морские компрессорно-конденсаторные агрегаты типа
МАКЗОРЭ, МАК40РЭ, МАК60РЭ, МАК80РЭ (рис. 61) предназначе-
ны для работы в составе судовых холодильных установок с систе-
мами непосредственного охлаждения и с промежуточным хладоно-
сителем. Область работы агрегата: to—30 до 4-10°С, температура
125
Таблица 10
Основные данные агрегатов типов МАК, МАКРб
Характеристика МАК4, МАК4Р6 МАК6, МАК6Р6 МАК9, МАК9Р6 МАК15 МАК-ФУУ-1800
Холодопроизводительность агрегата О0 кВт (ккал/ч): при /0 — — 15°С, tK = 30°С 5,2(4500) 7,0(6000) 11,0(9500) 13,0(15 500)
> to = 5°С, = 35°С Мощность электродвигателя, кВт 4,5 4,5 6,0 39,0(33500) 11,0 20,9(180 000) 55
Компрессор Частота вращения вала, с-1 (об/мин) ФВ-6 16,0(960) ФВ-6 24,0(1440) ФУ-12 15,5(930) ФВ-20 15,9(955) ФУУ-80 24,0(1440)
Хладагент Масло Конденсатор: наружная поверхность, м2 объем ресиверной части, л 2,4 29 Хладо ХФ12 3,2 29 к-12 ГОСТ 19211 -16 ГОСТ 5546- 3,9 35 ’—73 -66 12,0 45 58,5
Таблица 11
Основные данные агрегата типа МАКРЭ
Характеристика МАКЗОРЭ МАК40РЭ МАК60РЭ МАК80РЭ
Холодопроизводительность Qo при температуре паров хладона на всасывании в компрессор ^вс = = 15*С, кВт (ккал/ч):
прн tQ = — 15°С, = 30°С 34,8(30 000) 49,9(43 000) 69,6(60000) 97,5(84 000)
» t0 = 5°С, tK = 28°С 69,6(60 000) 99,8(86000) 139(120000) 195(168 000)
Потребляемая мощность ДГд, кВт:
при t0 = — 15°С, tK = 30°С 13 18,5 26 36
» to = 5°С, tK = 28°С 20 29 37 56
Компрессор ФУ40РЭ ФУУ80РЭ
Частота вращения вала, с-1 (об/мин) Хладагент Масло 16(960) 24(1440) 16,1(965) Хладон-12 ГОСТ 19212—73 ХФ12-16 ГОСТ 5546—66 24(1440)
Количество масла, заправляемого в компрессор, кг Конденсатор: 10,5 10,5 15 15
наружная поверхность, м2 15 19,5 25 45
объем ресиверной части, л Число ходов по воде 70 4 90 4 65 2 110 2
Количество воды, охлаждающей конденсатор, м»/ч 16—20 25—30 40 60
Рис. 59 Морской компрессорно-конденсаторный агрегат МАК-6:
1 — вход хладона, 11 — выход жидкого хладона, III — вход воды, IV — выход воды
воды на входе в конденсатор tWi от —2 до 4~32°С. Основные харак-
теристики приведены в табл. 11. Графическая зависимость Qo и N*
от to при разных значениях twi для агрегата МАК80РЭ показана
на рис. 62.
В состав агрегата входят компрессор с электромагнитным от-
жимом всасывающих клапанов (см. § 7), электродвигатель, кон-
денсатор и приборы автоматического управления. Компрессор 1 и
электродвигатель 2 смон-
тированы на конденсаторе 3
и соединены муфтой с упру-
гим элементом. Муфта ком-
пенсирует перекосы и сме-
щение осей компрессора и
электродвигателя, значи-
тельно облегчает их обслу-
живание.
Конденсатор кожухо-
трубный горизонтальный.
Состоит из стальной обе-
чайки, мельхиоровых тру-
бок, латунной решетки и
бронзовых крышек. Кон-
денсатор имеет ресиверную
часть. Охлаждающие труб-
ки закреплены в трубной
решетке развальцовкой с
Температура кипения trfo
по давлению всасывания
Рис. 60. График зависимости холо-
допроизводительности и потребляе-
мой мощности от температуры кипе-
ния при работе на хладоне-12 для
агрегата МАК-6:
1, 2, 3 — кривые, соответствующие темпе-
ратурам равным 32, 25, 20°С
применением эпоксидной
смолы. В боковой крышке
установлены протекторы.
Для уменьшения вибрации
трубок в обечайке имеется
промежуточная решетка.
128
Агрегат снабжен системами автоматического управле-
ния, регулирования, защиты и сигнализации. Шкаф автоматическо-
го управления, монтируемый на переборке, содержит пусковую и
защитную аппаратуру. На дверь шкафа выведены сигнальные
лампы, приборы и аппаратура управления. Агрегат снабжен реле
давления для защиты по давлению нагнетания и давлению всасы-
вания, реле давления системы автоматического ступенчатого регу-
лирования холодопроизводительности, реле контроля смазки и ре-
ле температуры, отключающее компрессор при повышении темпе-
ратуры нагнетания свыше 120°С.
Морская холодильная машина МХМ состоит из двух агрега-
тов: компрессорно-конденсаторного и испарительно-регулирующе-
го, объединяемых при монтаже. Испарительно-регулирующий аг-
регат включает смонтированный на общей раме кожухотрубпый
испаритель для охлаждения рассола (или воды), ресивер, один
или два регенеративных теплообменника, регулирующую стан-
цию. Последняя имеет фильтр-осушитель ТРВ, соленоидные вен-
тили, оперативные и защитное термореле, защитное реле давления
по давлению нагнетания и давлению всасывания, манометры и ва-
куумметры и запорную арматуру. Такие холодильные машины
применяют па транспортных судах для обслуживания систем лет-
него кондиционирования с промежуточным хладоносителем.
Компрессорный агрегат 5ВХ-350/5ФС с винтовым компрессо-
ром показан на рис. 63. В агрегат входят компрессор 6 со всасы-
вающим фильтром 5 и регулятором производительности 7, элект-
родвигатель 2. Компрессор и электродвигатель соединены муфтой
4 и установлены на горизонтальном маслоотделителе 10. В состав
агрегата также входят вертикальный маслоотделитель 1, маслоох-
ладитель 9, масляный насос И с электродвигателем, масляный
фильтр 8, приборы автоматики и контрольно-измерительные при-
боры, размещенные на доске 3. Холодопроизводительность агре-
гата при ta——40°С, /к=35оС и и=49с-1 (2940 об/мин) 122 кВт
Рис. 61. Морской компрессорно-конденсаторный агрегат типа МАКРЭ:
/ — вход пара хладона; II — •выход, жидкого хладона; III — аварийный выброс хладона;
ZV — штепсельный разъем (питание механизма регулирования)
5—5247 129
Мощность, потребляемая агрегатом
из cemu,N3, кВт
Рис 62 График зависимости холодопроизводительности и потребляемой мощно-
сти от температуры кипения для агрегата МАК80РЭ.
------twr= 28°С;----------'twi— з.“с
Рис. 63. Винтовын компрессорный агрегат 5ВХ-350/5ФС.
I — вход пара хладона, II — выход пара хладона
Уеппература кипения ta, "С по давлению всасывания
Рис. 64. График зависимости холодопроизводительности и потребляемой мощно-
сти от температуры кипения при работе на R22 для агрегата 5ВХ-350/ФС
I, 2. 3 — кривые, соответствующие температурам <да1, равным 40, 35 25°С
5*
(105 тыс. ккал/ч). Потребляемая мощность 105 кВт. Графическая
зависимость холодопроизводительности и потребляемой мощности
от tQ и tK показана на рис. 64. Допустимый режим работы агрега-
та в пределах температур to от —25 до —45°С, /к до 42°С. Масса
агрегата 4180 кг. Габаритные размеры, мм: длина 3400, ширина
1080 и высота 2100.
26. РЕФРИЖЕРАТОРНЫЕ КОНТЕЙНЕРЫ
Высокий экономический эффект контейнерных перевозок, осо-
бенно ощутимый при перевозке грузов разными видами транспор-
та, обусловил создание рефрижераторных контейнеров, предназ-
наченных для перевозки мяса, рыбы, молочных продуктов, фрук-
тов, овощей, консервов, медикаментов, биопрепаратов и других
скоропортящихся грузов. Использование охлаждаемых контейне-
ров также позволяет расширить область использования судов-
контейнеровозов. Условия перевозок в охлаждаемых контейнерах
регламентируются Соглашением о международных перевозках
скоропортящихся продуктов и специальных транспортных средст-
вах, предназначенных для этих перевозок.
По грузовместимости контейнеры делят на крупнотоннажные—
массой брутто от 10 до 30 т, вместимостью от 10 до 50 м3, на сред-
нетоннажные — массой брутто от 2,5 до 5 т, вместимостью от 3
до 8 м3, малотоннажные — массой брутто до 1,5 т и вместимостью
до 3 м3. Они представляют собой жесткую металлическую конст-
рукцию с теплоизолирующими поверхностями. Контейнеры, снаб-
женные холодильной машиной, обеспечивающей отвод тепла, про-
никающего в грузовой отсек, называют рефрижераторными,
контейнеры, не имеющие холодильной установки—изотермическими.
Продолжительность транспортировки грузов в изотермических кон-
тейнерах невелика (в пределах нескольких суток) и зависит от
эффективности изоляции, разности между температурами наруж-
ного воздуха и сохраняемых продуктов и др. Среднетоннажные
контейнеры изготовляют как охлаждаемыми, так и изотермически-
ми, малотоннажные — только изотермическими.
На морских судах осуществляют перевозку в основном крупно-
тоннажных рефрижераторных контейнеров. Наружные размеры их
установлены стандартами ИСО (Международной организации по
стандартизации) и колеблются в пределах примерно: длина от
3 до 12,2 м, ширина и высота 2,5 м. Внутренние размеры контей-
неров зависят в первую очередь от толщины изоляции. Кузов кон-
тейнера герметичен, состоит из прочного каркаса, стенок, крыши
и пола. Торцовые рамы каркаса изготовлены из легированной ста-
ли, верхние и нижние продольные балки — из стали или алюми-
ниевого сплава. Наружная облицовка стен и крыши выполнена из
стальных или алюминиевых листов, а также из многослойной фа-
неры, облицованной пластиком, внутренняя грузовой камеры —
из листов нержавеющей стали, алюминия, стеклопластика или
132
многослойной фанеры с пластиковыми покрытиями. Для обеспе-
чения циркуляции воздуха между грузом и стенкой и повышения
прочности внутренние облицовочные листы имеют выступы разно-
образной формы. Верхний настил пола выполняют из плит экст-
рудированного алюминия с выступами Т- или П-образного профи-
ля. Эти выступы образуют каналы для движения воздуха под гру-
зом. Для изоляции применен фреононаполненный пенополиуретан.
Для крепления в процессе перевозки контейнеры снабжены
восемью фитингами (литая деталь с тремя отверстиями строго
определенной формы). Кроме того, кузовы имеют пазы для ви-
лочных подъемников и устройства для подхватных приспособле-
ний грузовых устройств.
Для охлаждения контейнеров применяют полностью автома-
тизированные холодильные установки с бессальниковыми компрес-
сорами на R12 и конденсаторами воздушного охлаждения. Холо-
допроизводительность машины для обеспечения температуры воз-
духа в кузове —20°С, для контейнера массой брутто 10 т около
1800 Вт (~1550 ккал/ч), 20 т — 3500 Вт (3000 ккал/ч), 30 т —
3000 Вт ( 5150 ккал/ч).
Контейнерные перевозки предусматривают централизованное
снабжение контейнеров электроэнергией напряжением 200—220 или
380—440 В и частотой 50—60 Гц как на причалах, так и на судне.
Контейнер обслуживает холодильная машина с воздушной систе-
мой охлаждения груза. На рис. 65 показано расположение холо-
дильной машины 2, воздухоохладителя 5 с электродвигателем 4 и
возможные варианты схем циркуляции охлаждающего воздуха.
Во всех схемах охлаждаемый воздух подается сверху, а отеплен-
ный забирается снизу. В первых трех случаях в конструкции ку-
зова предусматривается съемная крышка 3 и ложная стенка 8. В
Рис. 65- Схемы циркуляции охлаждающего воздуха в контейнере
133
первой схеме подача воздуха осуществляется через воздухорасп-
ределительные каналы 6, а в третьей — через отверстия в ложном
потолке 9. Кроме того, на рис. 65 показаны теплоизоляция 1 гру-
зового отсека контейнера и пол 7 из экструдированного алюминия.
Хладон-12 циркулирует по контуру: компрессор—конденса-
тор—ресивер—фильтр—осушитель—соленоидный вентиль—реге-
неративный теплообменник — ТРВ с распределителем хладона—
воздухоохладитель—регенеративный теплообменник—компрессор.
Конденсатор ребристотрубный, с воздушным охлаждением. Во
многих схемах ресивер выполнен с охлаждающими трубками для
использования его в качестве кожухотрубного конденсатора во
время морских перевозок. Для подключения к судовой системе
забортной воды ресивер снабжается штуцерами. Давление в сис-
теме водяного охлаждения контролирует реле давления; при сни-
жении давления воды до определенного предела реле включает вен-
тилятор воздушного конденсатора. Циркуляция воздуха в грузо-
вом отсеке осуществляется одним или несколькими вентиляторами
подачей от 0,5 до 1,0 м3/с. Холодопроизводительность регулирует-
ся методом пуска — остановок компрессора. В некоторых случаях
дополнительно применяют байпасирование пара из нагнетатель-
ного трубопровода во всасывающий посредством регулятора (без
впрыска жидкого агента во всасывающую трубу). Применяют
холодильные машины и с двумя компрессорами.
Оттаивание снеговой «шубы» с воздухоохладителя осуществ-
ляется электронагревателем (4—6 кВт), который используют также
для обогрева контейнера зимой. Датчиком в системе оттаива-
ния является дифференциальное реле давления воздуха. В резуль-
тате нарастания снеговой «шубы» увеличивается аэродинамическое-
сопротивление воздухоохладителя. Как следствие, увеличи-
вается перепад давления воздуха непосредственно на входе в воз-
духоохладитель и выходе из него. Дифференциальное реле при уве-
личении этого перепада выше установленной величины включает
подогреватели воздухоохладителя, водяного поддона (под возду-
хоохладителем) и дренажной трубы отвода конденсатора, однов-
ременно отключает вентилятор воздухоохладителя и обесточивает
соленоидный вентиль, установленный перед ТРВ. Иногда эта сис-
тема дублируется для надежности реле времени. Предусмотрен
также вариант включения электронагревателей вручную. Выклю-
чение электроподогревателей и включение установки после оттаи-
вания осуществляется реле температуры. Трубы, по которым отво-
дится конденсат, снабжены резиновыми наконечниками, работаю-
щими по принципу невозвратных клапанов. Холодильная машина
имеет приборы защиты по давлению нагнетания и всасывания,
дифференциальному давлению смазочной системы. При срабаты-
вании приборов защиты включается сигнализация.
Для вентиляции грузового отсека при перевозке фруктов и ово-
щей в торцевой стенке контейнера со стороны воздухоохладителя
предусмотрено вентиляционное отверстие для забора свежего воз-
духа, плотно закрываемое теплоизолированной крышкой.
134
ГЛАВА VIII
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА НА СУДАХ
27. ЗАДАЧИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Поддержание в помещениях судна в летнее и зимнее время наиболее благо-
приятного климата является задачей весьма важной, так как обеспечивает улуч-
шение условий труда и отдыха экипажа и пассажиров-
Воздух, которым мы дышим, содержит 23,5% (по массе) кислорода и 76,5%
азота и других газов- Жизнь человека в первую очередь зависит от того, доста-
точно ли он получает кислорода- При снижении содержания кислорода в поме-
щениях до 17,5% человек не сможет прожить и несколько минут. Поэтому
важным для самочувствия людей является газовый состав н чистота воздуха.
Человеческий организм непрерывно производит тепло и для нормального
протекания физиологических процессов оно должно передаваться окружающей
среде. Тепло образуется в организме в результате переваривания пищи и окисли-
тельных процессов — от воздействия кислорода на жидкости и клеточные ткани.
Количество этого тепла зависит от физической нагрузки, возраста человека и
других факторов. Тепловыделения организма колеблется от 70 до 180 Вт (от 60
до 150 ккал/ч) и более. Теплота, выделяемая организмом, передается окружаю-
щему воздуху конвекцией и радиацией через кожный покров (явная теплота) и
испарением влаги с поверхности кожи (скрытая теплота). Температура кожного
покрова человека в среднем равна 33°С. Теплота, передаваемая конвекцией и
испарением, зависит от температуры, влажности и скорости воздуха, характера
и теплопроводности одежды. Радиационный теплообмен происходит между че-
ловеком и поверхностями ограждений, его значение и направление зависят от
температуры этих поверхностей. Потовые железы постоянно выделяют влагу че-
рез кожный покров. При высокой температуре окружающей среды организм вы-
деляет за сутки до 1 кг пота. Испаряясь, пот интенсивно отбирает избыток тепла
от организма; скрытая теплота парообразования пота составляет 0,69 кДж/г
(0,58 ккал/г). Человек чувствует себя хорошо, когда в установившемся режиме
организм отдает столько тепла в окружающую среду, сколько вырабатывает.
Нарушение тепловлажностного равновесия между человеком и окружающей
средой приводит к переохлаждению или перегреву тела.
При изменении параметров воздуха начинает выполнять свои функции физи-
ологический терморегуляцнонный аппарат: организм человека стремится приспо-
собиться к новым условиям, прн этом происходит перераспределение статей
теплоотвода, что прежде всего сводится к изменению соотношения между явной
и скрытой теплотой. По мере повышения температуры окружающего воздуха
уменьшается отвод тепла сухим путем н увеличивается отвод тепла испарением.
При температуре воздуха ниже 15°С теплоотдача испарением пота с поверхности
кожи играет незначительную роль- При средних температурах и нагрузках отвод
тепла от человека составляет в среднем испарение 22%, конвекцией 32% н ра-
диацией 46% [3]. При температуре воздуха равной или выше температуры тела
тепловыделение будет осуществляться только испарением. Если температура
ограждений помещения выше температуры тела, то испарением будет отводиться
не только теплота, выделяемая организмом, но и теплота, получаемая телом от
ограждений конвекцией и радиацией. В жаркое время года температура воздуха
в помещении обычно поддерживается на 6—10°С ниже температуры наружного
воздуха- Более низкие температуры в помещении создают неприятное ощущение
при входе в помещение и выходе из него; при входе получается ощущение
«сырости», а при выходе усиливается ощущение жары и духоты. Допустимый
перепад температур наружного воздуха и воздуха в помещении показан на
рис. 66.
135
Рис. 66. Допустимый перепад темпе-
ратуры наружного воздуха и воздуха
в помещении
Например, прн температуре наруж-
ного воздуха 36°С, в помещении можно
поддерживать температуру порядка 27°С.
Следовательно, при высокой темпера-
туре наружного воздуха температура в
помещении ие настолько низка, чтобы
обеспечить отвод значительной части
тепла сухим путем, тепловыделение бу-
дет осуществляться в значительной
степени испарением пота с поверхности
кожи. Поэтому очень важно, чтобы со-
стояние воздуха в помещении допуска-
ло дальнейшее насыщение воздуха во-
дяными парами, выделяемыми в поме-
щении людьми, иначе говоря в воздухе должен существовать дефицит влаги,
т. е. он ие должен быть насыщенным. Если влажность воздуха велика, то он
ие может полностью поглощать выделенную влагу, возникает обильное потоот-
деление, дыхание становится тяжелым, человек быстро утомляется и испыты-
вает жажду. Воздух с очень низкой влажностью оказывает обратное действие —
кожа становится сухой, шероховатой и может растрескиваться от напряжения.
То же происходит со слизистыми оболочками носа, рта и горла, в связи с чем
повышается восприимчивость организма к простудным заболеваниям.
Для того чтобы обеспечить в помещениях нормальную влаж-
ность, воздух осушают в жаркое время и увлажняют зимой. Эти
процессы являются одной из главнейших функций системы конди-
ционирования воздуха.
Важное значение имеет скорость движения воздуха в помеще-
нии. С повышением скорости конвективная теплоотдача и испаре-
ние осуществляются более интенсивно, но при больших скоростях
воздуха, при которых может быть достигнуто количественное рав-
новесие, получается неприятное ощущение «сквозняка».
Таким образом, задачей кондиционирования воздуха является
поддержание в помещениях наиболее благоприятных, так назы-
ваемых комфортных условий. Эти условия определяются в первую
очередь температурой и влажностью воздуха в сочетании со ско-
ростью его движения, а также определенным химическим соста-
вом воздуха и очисткой его от вредных примесей.
28. ПРИНЦИПЫ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО И ВЛАЖНОСТНОГО
состояния ВОЗДУХА
Воздух, обрабатываемый в системе кондиционирования возду-
ха, может рассматриваться как смесь двух идеальных газов —
сухого воздуха и водяного пара, поэтому к нему можно применять
закон Дальтона. Согласно этому закону давление механической
смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений га-
зов, составляющих смесь. Следовательно, барометрическое давле-
ние атмосферного воздуха В равно сумме парциальных давлений
сухого воздуха и водяных паров в нем ра:
В = рв + рп_
136
Влагосодержанием d называется масса водяных паров, содер-
жащаяся в 1 кг сухого воздуха.
Влагосодержание и давление пара связаны равенством, полу-
ченным из уравнения состояния идеального газа,
п
d = 0,622-^--° .
в~ Рп
где 0,622 — число, показывающее отношение плотности водяных
паров к плотности сухого воздуха при той же температуре. Мас-
са водяных паров в воздухе может увеличиваться только до оп-
ределенного предела, при котором воздух называется* насыщен-
ным.
Для примера приводится выписка из Таблицы насыщенного воздуха (прил. 3): в
левой колонке указаны температуры, °C, а в правой—соответствующие им значения
влагосодержаиия d насыщенного воздуха, г/кг:
—10 1,60 +22 16,6
0 3,78 +30 27,2
+11 8,15 +35 36,6
Из приведенных данных видно, что чем ниже температура
насыщенного воздуха, тем меньшее количество влаги он способен
содержать. Отметим, что повышение температуры на °C прибли-
зительно удваивает способность воздуха насыщаться влагой.
Если воздух при той же температуре содержит меньшее, чем ука-
зано, количество паров, он называется ненасыщенным, а влага,
находящаяся в нем, представляет собой перегретый пар.
При понижении температуры ненасыщенного воздуха содер-
жащийся в нем перегретый пар превращается в сухой насыщен-
ный. Дальнейшее понижение температуры воздуха приводит к
конденсации в нем влаги и выпадению росы.
Та температура, до которой надо охладить ненасыщенный
воздух данного влагосодержаиия, чтобы он стал насыщенным,
называется точкой росы. Иначе говоря, это температура предель-
ного насыщения воздуха влагой. Так, влагосодержание 16,6 г/кг
является предельно большим для температуры 22°С. Значит для
воздуха с указанным влагосодержанием температура 22°С явля-
ется точкой росы. При понижении этой температуры из воздуха
начнет выпадать избыток водяного пара в виде конденсата. Теп-
лый и холодный воздух с одинаковым влагосодержанием имеет
одну и ту же точку росы. Так, для воздуха с влагосодержанием
8,15 г/кг независимо от его температуры точкой росы является
11°С.
Относительной влажностью <р называется отношение парци-
ального давления водяных паров рп, содержащихся в воздухе, к
парциальному давлению водяных паров рп в насыщенном возду-
хе при той же температуре:
137
Относительная влажность <р является одной из основных харак-
теристик воздуха.
Степенью насыщения i|’ называется отношение влагосодержа-
ния ненасыщенного воздуха d к влагосодержанию d" насыщен-
ного воздуха при той же температуре:
Ф =
d
d"
Применять в расчетах влагосодержание d наиболее удобно, так
как на эту величину не влияет изменение температуры воздуха.
Поэтому только ради упрощения расчетов (погрешность не пре-
вышает 24-4%) относительную влажность <р принимают равной
степени насыщения хр, т. е. считают <р равной отношению влаго-
содержаний насыщенного и ненасыщенного воздуха при одина-
ковой температуре.
Следовательно, если в воздухе содержится меньше водяных
паров, чем он способен содержать при данной температуре, т. е.
при насыщении, то это количество водяных паров выражается в
долях от максимального и считается относительной влаж-
ностью <р.
Например, если 1 кг сухого воздуха при температуре 22°С содержит 8,3, а
не 16,6 г водяных паров, как это могло быть при насыщении, то относительная
влажность его при данной температуре
8,3-100
? = 16,6
=50%.
На точке росы относительная влажность <р=100%.
Рассмотрим еще один пример- воздух имеет /=34°С и влагосодержание </=24,0 г/кг.
Для определения относительной влажности <р, используя прил. 5, найдем значение
влагосодержания насыщенного воздуха для температуры 307 К (34°С), </=34,4 г/кг.
Тогда
24,0-100
? = 34,4 =70%
По той же таблице определим, что точкой росы для воздуха, имеющего влагосо-
держание <7=24,0 г/кг, является температура 28°С При охлаждении воздуха до
точки росы его влагосодержание остается неизменным, а относительная влажность
увеличивается и на точке росы <р=100%. При дальнейшем охлаждении воздуха, на-
пример до /=15°С, влагосодержание уменьшается до 10,1 г/кг и из воздуха Выпадает
избыточная влага в количестве 24,0—10,1 = 13,9 г/кг, <р=100%.
Таким образом, для снижения влагосодержания воздуха, т. е.
для его осушения, воздух необходимо охлаждать до температуры
ниже точки росы*. Процесс охлаждения осуществляется в систе-
ме кондиционирования за счет соприкосновения воздуха с поверх-
ностью воздухоохладителя, температура которой всегда ниже
точки росы. Далее охлажденный и осушенный воздух подается в
помещение, где смешивается с внутренним воздухом, ассимили-
* Осушение воздуха посредством адсорбентов в книге не рассматривается.
138
руя (поглощая) в нем теплоту и
влагу. В результате этого темпе-
ратура в помещении снижается и
уменьшается относительная влаж-
ность. Описанный процесс состав-
ляет сущность летнего кондицио-
нирования, которое осуществляется
холодильными машинами, рассчи-
танными на погашение всех тепло-
притоков в тропическом режиме.
Теплопритоки складываются из от-
дельных статей, процентное содер-
жание между которыми для боль-
шинства судов следующее: через
ограждения 29—31, от солнечной
радиации через ограждения 25—27,
от солнечной радиации через остек-
ление 21—23, от людей 16—18, от
электроприборов 4—5.
При зимнем кондиционировании
наружный воздух нагревается
Рис. 67. Схема 1—d диаграммы
влажного воздуха
посредством калориферов. Допустим, что в систему кондициони-
рования поступает воздух, имеющий /=5°С, t/=4,5 г/кг, что со-
ответствует <р = 83,3%.
При нагревании воздуха влагосодержание остается неизмен-
ным, а относительная влажность уменьшается. При температуре
25°С ср снизится до 22,5%. Для повышения <р воздух перед по-
дачей в помещение увлажняют паром или распыленной водой.
Таким образом, для зимнего кондиционирования нагревают и
увлажняют воздух, подаваемый в помещения.
Диаграмма I—d. Процессы изменения состояния влажного
воздуха в системе кондиционирования воздуха принято строить
в диаграмме I—d влажного воздуха, предложенный Л. К. Рам-
зиным. По оси ординат откладывают энтальпию I, kBjk/kv су-
хого воздуха, а по оси абсцисс — влагосодержание d, т/кг сухо-
го воздуха.
Для того чтобы расширить наиболее важную область влаж-
ного воздуха, диаграмму (рис. 67) строят в косоугольной систе-
ме координат с углом между осями 135°. Поэтому изоэнтальпы
(/—const) расположены не горизонтально, а параллельно на-
клонной оси абсцисс, линии постоянного влагосодержания d —
вертикально, параллельно оси ординат.
В связи с Тем, что область диаграммы, расположенная меж-
ду горизонталью, проведенной из начала координат и осью абс-
цисс, находящейся под углом 135° к ней, не представляет инте-
реса для расчета с влажным воздухом, ее в диаграмме обычно
не показывают. Значения влагосодержания переносят с оси
абсцисс на вспомогательную горизонтальную координатную ось
и называют ее условно осью абсцисс.
139
Линии 1—const на диаграмме прямые, расходящиеся по мере
увеличения влагосодержания d. Кривые постоянной относитель-
ной влажности ф (практически совпадающие с кривыми постоян-
ных значений ф) строят по данным таблиц насыщенного воз-
духа.
Кривая ф=ф= 100% и линия 7=0 делят диаграмму на три об-
ласти: ненасыщенного воздуха, лежащую выше кривой ф=100%,
водяного тумана — ниже линии ф=100%, но выше линии 7=0
и ледяного тумана ниже кривой <р= 100% и ниже линии 7=0. В
нижней части диаграммы проведена кривая парциальных давле-
ний насыщенных водяных паров р". Для обычных расчетов кон-
диционирования пользуются диаграммой, построенной для давле-
ния, равного 0,101 МПа (760 мм рт. ст.). Если на диаграмме I—d
известна точка, характеризующаяся состоянием воздуха, то не-
сложно определить все параметры его состояния, а также точку
росы (примеры такого содержания с использованием рабочей
диаграммы I—d приведены в конце данного параграфа). На диа-
грамме I—d строят процессы изменения состояния влажного воз-
духа. На рис. 68 точкой А показано начальное состояние воздуха,
а прямыми линиями изображены следующие основные процессы:
1 — сухое нагревание воздуха — вертикальная направленная
вверх линия. Этот процесс осуществляется при прохождении влаж-
ного воздуха через поверхностный нагреватель без изменения
влагосодержания (d= const). Относительная влажность ф при
этом понижается;
2 — увлажнение воздуха паром. При этом возрастет влагосо-
держание d, линия процесса увлажнения паром незначительно от-
клоняется от изотермы, относительная влажность ф увеличива-
ется;
3 — увлажнение воздуха водой. В определенном приближении
изображается линией, совпадающей с изоэнтальпой (I—const);
4 — сухое охлаждение воздуха — вертикальная направленная
вниз линия. Процесс происходит без изменения влагосодер-
жания d, относительная влажность ф увеличивается, энтальпия I
уменьшается. В предельном случае этот процесс заканчивается
на кривой ф= 100%;
5 — охлаждение воздуха с его
осушением. Для осуществления этого
процесса необходимо, чтобы темпера-
тура поверхности воздухоохладителя
была ниже температуры точки росы.
В результате такого охлаждения из
воздуха выпадает влага, и его влаго-
содержание уменьшается на величи-
ну Дб/ = б/нач ^кон*
Одновременно с понижением тем-
пературы воздуха повышается его
относительная влажность ф. Зона,
ограниченная касательной, проведен-
Рис 68. Основные процессы
обработки воздуха в диаграм-
ме I—d
140
ной из точки А к кривой насыщения (<р = 100%), и линией 4 (за-
штрихована), соответствует возможному состоянию воздуха при
охлаждении в поверхностном воздухоохладителе. Зная положение
линий, изображающих основные процессы изменения состояния
воздуха, в дальнейшем можно будет построить рабочие циклы
в осях I—d для различных типов систем кондиционирования воз-
духа.
Угол наклона прямой процесса тепловлажностной обработки
воздуха в диаграмме I—d зависит от соотношения количества
тепла, отведенного или подведенного к воздуху, и количества вла-
ги, выделившейся на поверхности охлаждения или подведенной
с паром или водой. Отношение изменения энтальпии воздуха к из-
менению его влагосодержания называется тепловлажностным от-
ношением или угловым коэффициентом процесса:
В общем случае е процесса изменяется от -|-оо (при сухом нагре-
вании воздуха) до —оо (при сухом охлаждении воздуха).
Для удобства построения процессов изменения состояния воз-
духа на диаграмме нанесены значения е от —со до-(-оо в виде
пучка лучей (см. прил. 4), исходящих из нулевой точки диаграм-
мы (/=0, Г=0, d—О). Чтобы эти лучи не мешали основным ли-
ниям, наносят только концы лучей на полях диаграммы.
В процессах при постоянной энтальпии, например при охлаж-
дении воздуха водой, угловой коэффициент е=0. Чтобы выяснить
направление процесса с известным тепловлажностным отношени-
ем е, нужно на полях диаграммы найти луч с этим значением,
соединить его с нулевой точкой диаграммы и провести из точки
начального состояния воздуха линию, параллельную этому лучу.
Относительную влажность воздуха определяют посредством
приборов психрометров и гигрометров.
Психрометр (рис. 69). Прибор состоит из двух одинаковых ртутных термо-
метров 1 и 2. Термометр 1 служит для измерения температуры окружающей
среды и его условно называют «сухим», термометр 2 — «мокрым», так как для
измерения ртутный резервуар повязывают чистым батистом 3, конец которого
опускают в сосуд 4 с дистиллированной водой. По капиллярам батиста вода
поднимается к шарику резервуара термометра, равномерно смачивая его по-
верхность. Действие психрометра основано на охлаждении смоченного термо-
метра. На испарение влаги с поверхности батиста расходуется тепло —
2257 кДж (539 ккал), т. е. скрытое тепло на каждый килограмм испаренной
влаги. Поэтому «мокрый» термометр показывает температуру ниже, чем «су-
хой». Чем суше окружающий воздух, тем интенсивнее происходит испарение
с поверхности батиста и тем ниже показания «мокрого» термометра. С увели-
чением влажности воздуха (при той же его температуре) испарение с поверх-
ности «мокрого» термометра уменьшается, и его показания будут приближаться
к показаниям «сухого» термометра. Таким образом, по показаниям «сухого»
(to) и «мокрого (tK) термометров можно определить относительную влаж-
ность окружающего воздуха. Делать это можно с помощью таблиц или псих-
рометрической диаграммы, показанной на рис. 70.
Пример. Определить температуру точки росы и относительную влажность
<р, если Д = 30°С и /М=24°С.
Рис. 69. Психрометр
На шкале I отмечаем точку, соответ-
ствующую tc = 30°, а на шкале III
tK = 24°С. Через эти две точки проводим
прямую, продолжая ее до пересечения со шка-
лой IV, на которой находим точку росы
21,5°С. Найденное значение точки росы откла-
дываем на шкале II, затем проводим прямую
через точку, ранее отмеченную на шкале I, и
точку на шкале II, продолжая ее до пересече-
ния со шкалой V, на которой и найдем значе-
ние ф = 61 %.
Применяют также электрические
психрометры и полупроводниковые
электропсихрометры (у которых дат-
чиками являются бусинковые терми-
сторы). Последние отличаются малой
инерционностью и, следовательно,
повышенной чувствительностью.
Гигрометр. Прибор основан на свойст-
вах некоторых твердых веществ изменять
свои линейные размеры в зависимости от от-
носительной влажности воздуха. В качестве
чувствительных элементов гигрометров слу-
жат обезжиренный человеческий волос, жи-
вотные и вискозные пленки, капроновые нити
и др. При увеличении относительной влаж-
ности чувствительный элемент, находящийся
под постоянном натяжением, удлиняется, что
фиксируется на шкале прибора стрелкой.
Понятие о результирующей темпе-
ратуре. Тепловые ощущения человека зависят от температуры воз-
духа в помещении tn, относительной влажности ф, скорости дви-
жения воздуха w и температуры ограждающих поверхностей поме-
щения /огр-
Имеется несколько методов оценки теплоощущения человека,
учитывающих либо некоторые, либо все указанные основные че-
тыре параметра.
Наиболее полным критерием, определяющим теплоощущение,
является результирующая температура (РТ), учитывающая влия-
ние на теплоощущение человека tB, фш wn и средней радиацион-
ной температуры ограждений tR—t0Tp. При различных комбина-
циях этих параметров РТ, а следовательно, и тепловые ощущения
человека могут оставаться одинаковыми. Поэтому РТ не может
быть измерена термометром и является понятием условным. На-
пример, результирующую температуру 23,2°РТ могут дать следую-
щие комбинации:
<п> °C ч>, % w, м/с <а, °с
24
26
24
24
60 0,15 28
48 0,15 28
77 0,25 28
68 0,15 25
142
С 1975 г. результирующая температура РТ установлена Ми-
нистерством здравоохранения СССР в качестве нормирующего
комплексного параметра микроклимата для жилых и обществен-
ных помещений. Рекомендации по величине РТ, обеспечивающей
комфорт, в зависимости от района плавания при расчетных пара-
метрах наружного воздуха даны в Нормах микроклимата для су-
довых, жилых и общественных помещений, оборудованных СКВ.
По этим Нормам, например, для судов с неограниченным районом
плавания РТ (в ° РТ) на линии комфорта в теплое время должна
равняться 24,1, в холодное — 18,1°.
Комфортные значения РТ могут быть обеспечены только при
определенных сочетаниях температуры, относительной влажности
и подвижности воздуха, которые должны оставаться в следующих
пределах: фп=50± 10%, &уп = 0,15 м/с (при эксплуатации допус-
кается повышение в летнее время до 0,5 м/с, в зимнее — до
Рис, 70. Психрометрическая диаграмма
143
0,25 м/с), разность между ta и /ц=Л>гр не должна превышать
± (24-4) °C. Для определения РТ по известным параметрам
воздуха и других действий используют номограмму. Методи-
ка использования ее дана в источнике [3] Для работы с
номограммой помимо tn по «сухому» термометру необходимо
знать фп или ta по «мокрому» термометру — замеряют психромет-
ром, Wn замеряют анемометром, среднюю радиационную темпера-
туру ^н=£огр принимают из расчета изоляции помещения как сред-
нюю температуру ограждений либо измеряют с помощью поверх-
ностных термопар.
Практика эксплуатации судовых систем кондиционирования
воздуха показывает, что параметры наружного воздуха обяза-
тельно должны учитываться при определении желаемой темпера-
туры в помещении (при сохранении заданных санитарными пра-
вилами пределов относительной влажности).
Для определения приблизительного значения допустимой тем-
пературы в помещении в жаркое время можно применять формулу,
данную в § 43.
Для жилых и общественных помещений, оборудованных круг-
лосуточной системой кондиционирования воздуха, количество по-
даваемого наружного воздуха должно быть не менее 25 м3/ч на
1 чел.
Рассмотрим пример использования диаграммы I—d.
Пример. Наружный воздух с параметрами ti =34°С и <j>i=65°/0 охлаждается до
температуры 1г = 19°С в воздухоохладителе, имеющем температуры стенки /ст =9°С
Определить относительную влажность воздуха в конечном состоянии, количество
выделяемой влаги и отведенное тепло.
Решение На диаграмме I — d (прил. 4) определяем остальные параметры на-
чального состояния воздуха: влагосодержание rfi = 2I,9 г/кг, /=90 кДж/кг. Для
определения точки росы tp из начальной точки / (fi, oi) проведем вниз вертикаль-
ную прямую линию до пересечения с линией насыщения (о=ЮО°/0). На диаграмме
видно, что tp = 26,7°С Поскольку точка росы ip выше температуры стенки воз-
духоохладителя tct, то процесс охлаждения воздуха сопровождается выпадением из
него влаги Далее на диаграмме наносят точку 0 на пересечении изотермы /ст=9°С
с линией и=100% и соединяют ее с точкой I начального состояния воздуха. Точ-
ка 2 конечного состояния воздуха на выходе из воздухоохладителя лежит на пере-
сечении изотермы /2=19ЭС с линией 1—0 <р2—94%, £?2==12,9 г/кг, Z2=51,8 кДж/кг.
Изменение влагосодержания 1 кг сухого воздуха Ad=di— rf2 = 21,9—12,9=
= 9 г/кг-
Количество отведенного тепла на I кг сухого воздуха составит </ = 90—51,8=
=38,2 кДж/кг.
Пример. Наружный воздух с температурой 6=2ЭС и влагосодержанием di=
=3,5 г/кг подогревается до температуры /2=38°С. Определить изменение относитель-
ной влажности воздуха и количество подведенного к нему тепла.
По диаграмме определим, что в начальном состоянии воздуха <pi=80% и Zi=
=11 кДж/кг
’В процессе подогрева воздуха его влагосодержание не изменяется, следова-
тельно, процесс выразится вертикальной линией. Конечное состояние воздуха опре-
делим пересечением линий di н <рг=7,8%, Z2=47,5 кДж/кг.
Расход тепла в воздухонагревателе иа 1 кг сухого воздуха q=Iz—/1=47.5—
—11=36,5 кДж/кг.
29. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Системы кондиционирования воздуха (СКВ) по назначению
подразделяются на комфортные и технические. Системы, предназ-
наченные для обслуживания жилых, общественных, медицинских
и служебных помещений с длительным пребыванием людей, на-
зываются системами комфортного кондиционирования. Системы,
которые обеспечивают оптимальные климатические условия, не-
обходимые для технологических надобностей или хранения гру-
зов, называются системами технического кондиционирования. Тех-
ническое кондиционирование применяют на сухогрузных судах
для предотвращения попадания влаги на поверхность груза и
порчи его, на танкерах с целью замедления коррозии и предупреж-
дения образования взрывообразной концентрации газов в тан-
ках. Примером технического кондиционирования также может
служить тепловлажностная обработка воздуха в помещении, где
установлена электронная аппаратура, бесперебойную работу ко-
торой можно обеспечить только при определенной температуре и
влажности воздуха и т. п.
По периодам работы в течение года комфортные* СКВ делят-
ся на:
летние, в которых воздух охлаждается и осушается;
зимние, в которых воздух нагревается и увлажняется;
круглогодичные, совмещающие функции первой и второй сис-
тем. Системы кондиционирования воздуха последнего типа уста-
навливают на судах с неограниченным районом плавания, т. е.
они составляют абсолютное большинство.
Кроме того, при соответствующих параметрах наружного воз-
духа установка может работать в режиме вентилирования поме-
щений наружным воздухом (без тепловлажностной обработки
воздуха).
По числу воздухопроводов, по которым воздух подводится к
воздухораспределителю помещения, СКВ бывают одно- и двухка-
нальные.
По давлению воздуха за кондиционером СКВ делят на низко-
(примерно 1000 Па), средне- (12004-2000 Па) и высоконапорные
(более 2000 Па).
Системы кондиционирования воздуха бывают прямоточные и
с рециркуляцией воздуха. В прямоточных СКВ отрабатывается и
подается в помещения только наружный воздух. В СКВ с рецирку-
ляцией предусмотрен забор вентилятором смеси наружного и ре-
циркуляционного (из коридоров) воздуха. Естественно, что забор
воздуха на рециркуляцию допускается только из тех помещений,
в которых нет источников появления вредных газов и неприятных
запахов. Рециркуляция повышает экономичность системы конди-
ционирования воздуха, так как при этом сокращаются расходы хо-
' В книге рассматривается только комфортное кондиционирование, поэтому
в дальнейшем слово «комфортное» опускается.
145
лода (летом) и тепла (зимой) на обработку наружного воздуха.
Для рециркуляции допускается использование в летних СКВ до
80%, в зимних — до 50%, круглогодичных — до 50% воздуха по-
мещения от потребного количества воздуха. Применяемые на су-
дах установки кондиционирования воздуха отличаются большим
разнообразием.
30. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СИСТЕМ круглогодичного
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Система круглогодичного кондиционирования воздуха состоит
из центрального кондиционера, воздухопроводов, воздухораспреде-
лительных каютных устройств, арматуры, средств автоматическо-
го регулирования и защиты, контрольно-измерительных приборов,
а также источников тепла и холода, обеспечивающих зимний и
летний режимы работы,
Рис. 71- Одноканальная система круглогодичного кондиционирования:
а — принципиальная схема; б — процессы изменения состояния воздуха в летнем и зимнем
режимах
146
Центральный кондиционер представляет собой агрегат, вклю-
чающий фильтры, вентилятор, воздухонагреватели (калориферы),
воздухоохладители, увлажнители, каплеотделители (элиминато-
ры), шумоглушительные камеры, воздушные заслонки и другое
оборудование.
Рассмотрим принципиальные схемы основных типов СКВ, по-
лучивших распространение на судах.
Тип I. Одноканальная система круглогодичного кондициони-
рования с полной обработкой воздуха в центральном конди-
ционере.
Схема (рис. 71, а) предусматривает рециркуляцию воздуха.
Процессы изменения состояния влажного воздуха в диаграмме
/—d при летнем и зимнем режимах работы СКВ представлены на
рис. 71, б. Летний режим работы системы обеспечивается холодиль-
ной установкой, в состав которой входит компрессор КМ, кон-
денсатор КД, регенеративный теплообменник РТО, теплообмен-
ник, ТРВ, с распределителем хладона и испаритель-воздухоох-
ладитель ВО (последние два размещены в центральном конди-
ционере) . Компрессорные холодильные машины, входящие в
состав СКВ, принципиально не отличаются от машин, обслужи-
вающих провизионные камеры, но имеют значительно большую
холодопроизводительность.
Летний режим. Пройдя через фильтр ПФ, наружный и ре-
циркуляционный воздух смешиваются в камере смешения цент-
рального кондиционера. На диаграмме I—d этот процесс смеше-
ния изображается прямой линией Н—К- Точку А, характеризую-
щую состояние смешанного воздуха, можно найти, если расстоя-
ние между Н и К разделить обратно пропорционально массовым
количествам смешиваемого воздуха G„ наружного и Gp рецирку-
ляционного:
°н КА
Gp -НА
В вентиляторе В воздух при сжатии нагревается (сухое на-
гревание по линии А Г при d=const) и подается в воздухоохлади-
тель ВО, где охлаждается до температуры ниже точки росы и
осушается. Состояние насыщенного воздуха вблизи поверхности
охлаждения определяется точкой О, в которой температура возду-
ха равна средней температуре охлаждающей поверхности возду-
хоохладителя, а его относительная влажность <р= 100%. Процесс
охлаждения воздуха в воздухоохладителе может быть представ-
лен как процесс смешения воздуха, поступающего в воздухоохла-
дитель (точка Г) и насыщенного воздуха у поверхности охлажде-
ния (точка О).
В диаграмме /—d этот процесс условно изображается прямой
линией ГО. Состояние воздуха на выходе из воздухоохладителя
ВО определяется точкой В. Положение ее зависит от температу-
ры поверхности охлаждения, скорости воздуха, числа рядов тру-
147
бок по ходу движения потока воздуха, перемешивания воздуха
и других факторов. На выходе из центрального кондиционера от-
носительная влажность не превышает 95%. Для получения <р =
— 100% во всем объеме охлаждаемого воздуха (в этом случае
точка В совпадает с точкой О) потребовалась бы бесконечно боль-
шая поверхность воздухоохладителя или очень длительное
время процесса.
Капли влаги, выпавшие из воздуха в процессе охлаждения,
во избежание уноса в систему, отделяют в каплеотделитель КО-
Для отвода в цистерну или за борт выпавшего из воздуха конден-
сата предусмотрен поддон с дренажной трубой. Далее охлаж-
денный и осушенный воздух через шумоглушительную камеру
ШГ подается в разводящую магистраль и оттуда через воздухо-
распределители ВР — в обслуживаемые помещения. В напорном
изолированном трубопроводе воздух нагревается (процесс по ли-
нии ВС при d=const). Поступая в помещение, кондиционирован-
ный воздух смешивается с воздухом помещения, ассимилируя
(поглощая) тепло и влагу (процесс по линии СП). Этот процесс
характеризуется повышением влагосодержаиия, температуры и
энтальпии воздуха; относительная влажность понижается. Из
обслуживаемых помещений через дверные решетки воздух прохо-
дит в коридор, нагревается (процесс по линии ПК при d= const),
частично через неплотности удаляется наружу, а частично подса-
сывается вентилятором В на рециркуляцию.
В табл. 12 даны примеры изменения тепловлажностных харак-
теристик воздуха в различных частях одноканальной среднена-
Таблица 12
Изменение тепловлажиостиых характеристик воздуха (к рис. 71)
Воздух °C <₽, % а, г/кг I, кДж/кг
Летний, режим
Наружный атмосферный (70%) 30 80 22 84,2
Рециркуляционный (30% ) 25 46 9,1 47,0
Смешанный 28,5 70 17,3 72,4
После вентилятора 30,5 62 17,3 74,5
После ВО 12 95 8,2 32,6
Перед каютным ВР 14 83 8,2 34,7
В помещении 23,5 50 9,1 46,9
Зимний режим
Наружный атмосферный (70%) —5 85 2,2 0,84
После BHI 15 21 2,2 20,5
Рециркуляционный (30%) 18,5 54 7 36,0
Смешанный 16 34 3,6 28,1
После вентилятора 18 30 3,6 27,2
После ВН2 32 13 3,6 41,4
После увлажнителя 32 20 6,1 47,3
Перед каютным ВР 30 23 6,1 45,6
В помещении 20 48 7 37,7
148
s>
i порной СКВ при летнем и зимнем режимах (/НаР=30°С, <рнар=
= 80% летом и /нар — —5°С, фпар=85% зимой). Проследим изме-
нения параметров воздуха при летнем режиме. Из табл. 12 вид-
но, что в вентиляторе воздух нагревается на 30,5—28,5=2°С, а
так как этот процесс происходит при постоянном влагосодержании
d, то относительная влажность <р снижается до 62%. В ВО тем-
пература воздуха понижается на 30,5—12=18,5°С, из каждого
килограмма воздуха удаляется в среднем 17,3—8,2=9,1 г конден-
сата, ф при этом увеличивается до 95%. Кипящий в ВО хладон
отбирает от каждого килограмма воздуха в среднем около 42 кДж
тепла. В магистрали по пути к каютным ВР воздух нагревается
от 16 до 14°С, а ф уменьшается от 95 до 83%. Поступая в поме-
щения, приточный воздух перемешивается с воздухом помещений,
в результате чего в помещении устанавливается /По-г—23,5°С, что
на 6,5°С ниже температуры окружающей среды, и фПом==:50%.
Зимний режим. Наружный воздух подогревается обычно
до 15-=- 18°С воздухонагревателем ВН1 — калорифером первой
ступени (процесс по линии Н'Б' при d=const), затем смешива-
ется с рециркуляционным воздухом (процессы Б'А' и К'А'). Из ка-
меры смешения КС вентилятор нагнетает воздух (нагрев в венти-
ляторе — линия А'Г') в воздухонагреватель ВН2 — калорифер
второй ступени, где воздух нагревается, в нашем примере 32°С —
процесс по линии Г'Д'. Зимой влагосодержание наружного возду-
ха очень мало, поэтому в процессе его нагрева относительная
влажность значительно понижается. Повышение влажности воз-
духа обеспечивается подмешиванием к нему пара, подаваемого
через увлажнительное устройство У — процесс увлажнения Д'В’
близок к изотермическому (изменение величины d и ф видно из
табл. 12). Несмотря на изоляцию в напорном трубопроводе воз-
дух несколько охлаждается от теплообмена с окружающей средой
(процесс В'С' при d=const) и через воздухораспределительное
устройство ВР подается в помещения, где, смешиваясь с возду-
хом помещения, ассимилирует тепло и влагу (процесс по линии
С'П'). Процесс П'К' — охлаждение воздуха в коридорах при
d=const.
В качестве выпускных воздухораспределителей (ВР) в однока-
нальных СКВ применяют устройства самых различных конструк-
ций. Отраслевым стандартом установлено применение на новост-
роящихся судах ВРН-2,5 и ВРР-2,5 — воздухораспределителей
выпускных соответственно с направленной и радиальной раздачей
воздуха с номинальным расходом 250 м3/ч, а также ВРП-1,6 —
воздухораспределителя панельной раздачи с номинальным расхо-
дом 160 м3/ч. ,
Корпус 1 ВРН-2,5 (рис. 72, а) с целью звукоизоляции изнутри
покрыт слоем поропласта. Воздух подается через патрубок 6. От-
верстия 10 для выпуска воздуха сделаны по всему периметру кор-
пуса, в передней части отверстия расположены в два ряда, ввиду
чего через них подается 50%, через боковые отверстия 20% и зад-
ние — 10% объема приточного воздуха. Коэффициент эжекции
149
Рис. 72. Воздухораспределители:
а — ВРН-2,5; б — ВРП-1,6
(отношение объема эжектируемого воздуха помещения к объему
приточного воздуха) Дэ = 0,3. Механизм регулирования расхода
воздуха состоит из винта 9 с головкой 7, вертикального стержня 2
с гайкой 8 и сферического клапана 5 со штоком 4, скользящим в
направляющей 3. Подачу воздуха изменяют вращением головки
7 за счет изменения положения клапана 5. Помимо этого можно
посредством заслонок И, управляемых ручками 12, регулировать
подачу воздуха через боковые отверстия ВР.
Воздухораспределитель ВРР отличается от рассмотренного од-
норядным расположением выпускных отверстий по всему перимет-
ру корпуса. Боковые заслонки отсутствуют. У ВРП-1,6 (рис 72,
б) живое сечение отверстий 2 составляет 28% общей поверхности
панели 1. Воздух подается через патрубок 4, подача регулирует-
ся заслонкой 3.
Рассмотренная одноканальная система с полной отработкой
воздуха в центральном кондиционере характеризуется следую-
щим: воздух как в летнем, так и в зимнем режиме обрабатывает-
ся только в центральном кондиционере до параметров, соответ-
ствующих наибольшим тепловым нагрузкам. К каждому ВР воз-
дух подается по одному каналу. Рассмотренная система
является наиболее простой и дешевой. Индивидуальное регули-
рование параметров воздуха в помещении может осуществляться
только за счет изменения количества приточного воздуха (коли-
чественное регулирование). Для этого воздухораспределитель ВР
имеет специальную заслонку. Такой метод индивидуального ре-
гулирования является серьезным недостатком системы, так как
при уменьшении количества приточного воздуха ухудшается вен-
тиляция помещения, что зачастую приводит к созданию диском-
фортных условий. Системы кондиционирования воздуха рассмот-
ренного типа получили распространение на судах неограниченного
150
района плавания с преимущественным нахождением в южных и
тропических широтах.
Тип II. Одноканальная система круглогодичного кондициони-
рования с частичной обработкой воздуха в центральном кондицио-
нере и с дополнительным подогревом воздуха в доводочных подо-
гревателях, встроенных в воздухораспределители, — доводчики
кондиционируемых помещений (рис. 73, табл. 13).
В летнем режиме система работает так же, как и ранее
рассмотренная одноканальная система: воздух охлаждается и осу-
шается только в центральном кондиционере, а затем подается к
каютным воздухораспределителям. На магистрали установлен пу-
тевой глушитель шума, что является характерным для высокона-
порных систем.
Регулирование температуры воздуха в помещении осуществля-
ется только изменением количества приточного воздуха (количест-
венное регулирование) посредством заслонки каютного ВР. Про-
цессы в диаграмме I—d: НА и КА — смешение наружного и ре-
циркуляционного воздуха, АГ — нагрев в вентиляторе, ГО —
охлаждение и осушение воздуха, точка В — состояние воздуха на
выходе из воздухоохладителя ВО, ВС — нагрев воздуха в на-
порной магистрали, СП —• тепло- и влагоассимиляция в помеще-
нии, ПК — нагрев воздуха в коридоре.
В зимнем режиме смешанный наружный и рециркуляци-
онный воздух (процессы HfAf и К'А') нагревается в вентиляторе
(процесс А'Г'), а затем в ВН (процесс Г'Б'), увлажняется (про-
цесс Б'В') и подается в напорную магистраль (нагрев в магист-
рали — процесс по линии В'Д')- Если магистраль проходит че-
Рис. 73. Одноканальная система круглогодичного кондиционирования с конце-
вым подогревом в водяных доводчиках*.
а — принципиальная схема; б — процессы изменения состояния воздуха в летнем и
зимнем режимах
151
Таблица 13
Изменение тепловпажностных характеристик воздуха (к рис. 73)
Воздух °C ф> % а, г/кг I, кДж/кг
Летний режим
Наружный атмосферный (70%) 31 78 22,6 87,9
Рециркуляционный (30%) 26 45 9,3 49,4
Смешанный 29,2 69 18,0 75,3
За вентилятором 32,7 56 18,0 78,7
За ВО 11,5 95 8,0 31,8
Перед каютным ВРД 12,5 90 8,0 32,6
В помещении 24 50 9,3 47,7
Зимний режим
Наружный атмосферный (70%) 2 80 3,4 10,5
Рециркуляционный (30%) 18,5 57 7,5 37,2
Смешанный 7,5 75 4,7 19,2
После вентилятора 11 59 4,7 23,0
После ВИ 17 39 4,7 28,4
После увлажнителя 17 53 6,2 32,6
Перед ВРД 18 49 6,2 33,5
Смешанный на выходе из ВРД 32 24 7,1 50,2
В помещении 20,5 50 7,5 39,3
рез помещения, имеющие низкую температуру, несмотря на изо-
ляцию воздухопровода возможны теплопотери. В этом случае тем-
пература воздуха в магистрали снизится, а процесс В'Д' в диаграм-
ме I—d пойдет не вверх, а вниз от точки В. Концевой подогрев
воздуха осуществляется в доводочных подогревателях, размещен-
ных в каютных шкафчиках ВРД. Нагревающий элемент доводоч-
ного подогревателя может быть водяным или электрическим. Во-
да нагревается до 80—90°С в паровом водоподогревателе ВП и
рециркуляционным насосом PH прокачивается через змеевики
водяных доводчиков. Расширительный бак РБ, сообщенный с ат-
мосферой, воспринимает изменение объема воды под влиянием
температуры.
В СКВ рассматриваемого типа применяются воздухораспре-
делители доводочные (ВРД) трех типов: ВДВЭ — с водяным
теплообменником, эжекционный; ВДЭЭ — с электронагревателем;
ВДВП — с водяным теплообменником, прямоточный. Воздухорас-
пределители доводочные имеют номинальную воздухоподачу по
приточному воздуху от 80 до 320 м3/ч.
На рис. 74 показан воздухораспределитель типа ВДВЭ. При-
точный воздух, имея достаточно высокий напор, по каналу, в ко-
тором находится регулирующая заслонка 2, подводится к сопло-
вым отверстиям 5. При истечении приточного воздуха с большой
скоростью через сопла в камеру смешения 7 сквозь решетку 10
эжектируется воздух из помещения. Проходя через водяной на-
греватель 1, он подогревается (процесс П'Е' на рис. 73, б) и за-
тем смешивается с приточным воздухом (процесс смешения Д'С'
152
и Е'С'). Через решетку 8 смешанный воздух поступает в помеще-
ние, ассимилируя тепло и влагу (процесс С'П'). Таким образом,
создается рециркуляция воздуха внутри помещения, обеспечиваю-
щая большую равномерность температурного и влажностного по-
ля по всему объему помещения. Сопловое устройство представля-
ет собой фасонную коробку, внутри которой с помощью звукоизо-
ляционного материала 4 образован фигурный канал 3, выполняю-
щий роль глушителя шума. Внутренние поверхности корпуса
шкафчика оклеены теплозвукоизоляционным материалом. Регули-
Рис 74 Воздухораспределитель типа ВДВЭ:
I — вход приточного воздуха; II — вход горячей воды. Ill — выход горячей воды
Рециркуляционный воздух помещения
153
рование микроклимата в помещении осуществляется рукояткой 9,
воздействующей через привод 6 на заслонку 2. Во многих конст-
рукциях подобных ВРД предусмотрено также регулирование по-
дачи горячей воды в нагреватель 1.
Реже применяют прямоточные доводочные воздухораспредели-
тели. Они не имеют на панели щелей для подсоса воздуха помеще-
ния и работают без рециркуляции. В зависимости от положения
регулирующей заслонки, размещенной в начальной части воздуш-
ного канала ВРД, большая или меньшая часть приточного возду-
ха проходит через канал, в котором находится водяной теплооб-
менник. При этом объем приточного воздуха, подаваемого в по-
мещение, остается постоянным. Доводочные воздухораспредели-
тели устанавливают на переборках, они имеют в большинстве слу-
чаев ручное управление. Воздухораспределители с электрическими
нагревателями находят применение в тех случаях, когда проклад-
ка в ВРД водяных труб связана с трудностями, их выполняют как
с ручным, так и с автоматическим управлением.
Возможности индивидуального регулирования в рассмотренной
СКВ реализуются в летнем режиме только за счет количествен-
ного регулирования (изменения подачи приточного воздуха в
ВРД), а в зимнем — путем изменения параметров воздуха за
счет регулирования его подогрева в доводочных подогревателях
(качественное регулирование) или подачи приточного воздуха в
ВРД (количественное регулирование). Таким образом, в зимнем
режиме СКВ с доводочными подогревателями обеспечивает бо-
лее широкие возможности индивидуального регулирования, а сле-
довательно, более комфортные условия. Применяют эти сис-
темы на судах неограниченного района плавания с преимущест-
венным нахождением в средних и северных широтах.
Из рассмотренного принципа действия СКВ с доводочными воз-
духораспределителями ясно, что системы такого типа выполняют
всегда с повышенным напором. Коэффициент эжекции Кэ (отно-
шение объема эжектируемого воздуха к объему приточного) может
составлять 2—3. В свою очередь повышенный напор порождает
серьезный недостаток — повышенный шум в помещении, возникаю-
щий при выходе приточного воздуха из сопел ВРД.
Кроме того, к недостаткам одноканальной СКВ с концевыми
водяными нагревателями следует отнести необходимость проклад-
ки в зашивке помещений двух изолированных водяных труб к
ВРД, сложность определения места протечек, потерю полезного
объема кают, занимаемого пристенными шкафчиками ВРД, ус-
ложнением эксплуатации системы.
Одним из возможных вариантов СКВ типа II является схема,
обеспечивающая благодаря предусмотренному резерву холодопро-
изводительности в летнем режиме более глубокое охлаждение воз-
духа в центральном кондиционере с целью высаживания из воз-
духа большого количества влаги, с последующим его подогревом
в концевом доводчике. Эксплуатация таких систем связана с по-
вышенным расходом энергии, но целесообразна для обслужива-
154
Рис. 75. Процессы изменения состо-
яния воздуха в летнем режиме од-
ноканальной СКВ с охлаждением
воздуха в ВРД
ния помещений, где возможно
повышенное влаговыделение.
Тип III. Одноканальная си-
стема круглогодичного 'кондици-
онирования без рециркуляции с
частичной обработкой воздуха в
центральном кондиционере и с
дополнительной обработкой воз-
духа — подогревом или охлаж-
дением <в доводочных ВРД.
Особенностью СКВ этого ти-
па является предусмотренная
схемой возможность подачи в
змеевики водяных доводчиков
зимой горячей, а летом охлаж-
денной воды. Этим удается улуч-
шить возможности индивидуаль-
ного регулирования в летнем
режиме за счет качественного
регулирования такого же широкого диапазона, какой обеспечи-
вается при зимнем кондиционировании в СКВ типа II. В летнем
режиме воздух в центральном кондиционере охлаждается до
температуры 12-И9°С и подается в доводочные воздухораспре-
делители ВРД.
На рис. 75 показаны процессы изменения состояния воздуха в
летнем режиме для одноканальной СКВ с дополнительным ох-
лаждением воздуха в доводочных воздухораспределителях: НГ —
нагрев воздуха в вентиляторе, ГО — охлаждение с осушением воз-
духа в ВО центрального кондиционера, ВС — нагрев воздуха в
воздухопроводе на пути к ВРД, ПО — охлаждение с осушением
эжектируемого воздуха помещения до температуры обычно 14-4-
18°С, ЕС и СД — процессы смешения воздуха в ВРД, ДП —
тепловлагоассимиляция.
Зимний режим СКВ типа III осуществляется так же, как в СКВ
типа II. К преимуществам СКВ типа III, помимо уже отмеченных,
следует отнести уменьшение производительности центрального
кондиционера по воздуху в 1,5—2 раза; соответственное умень-
шение массы и диаметра воздухопроводов; уменьшение потребной
холодопроизводительности на 20—25%. Системы кондициониро-
вания воздуха типа III имеют недостатки, схожие с системами
типа II, и, кроме того, добавляются следующие: необходимость в
прокладке дренажного трубопровода для отвода влаги, высажен-
ной при охлаждении воздуха в доводочных воздухораспределите-
лях; повышенная сложность эксплуатации; наиболее высокая сто-
имость из всех типов СКВ. Ввиду этого рассмотренная система
кондиционирования находит пока ограниченное применение даже
на пассажирских судах. Возможности расширения ее использова-
ния связаны с достижением в области разработки дешевых и эко-
номичных термоэлектрических охлаждающих устройств.
!55
Тип IV. Двухканальная система круглогодичного кондициони-
рования с полной обработкой воздуха в центральном кондиционе-
ре. СКВ такого типа может выполняться как прямоточный, так и
с рециркуляцией воздуха. На рис. 76, а показана принципиальная
схема двухканальной прямоточной системы.
Летний режим (рис. 76, б, табл. 14). Наружный воздух,
очищенный в фильтре ПФ, охлаждается и осушается в воздухо-
охладителе первой ступени ВО1 (процесс по линии НО). Состоя-
ние воздуха на выходе из ВО1 характеризуется точкой Б. Далее
воздух проходит через каплеотделитель К.О1 и подается вентиля-
тором В (нагрев в вентиляторе по линии БГ) и шумоглушитель-
ную камеру ШГ1. Отсюда часть кондиционированного воздуха
направляется в разводящую магистраль I первой ступени, а другая
часть подается в воздухоохладитель второй ступени ВО2, где до-
полнительно охлаждается и осушается (процесс по линии ГО).
(В рассматриваемой схеме поверхности воздухоохладителей ВО1
Рис. 76. Двухканальная система
круглогодичного кондиционирования"
а — принципиальная схема, б и £ —про-
цессы изменения состояния воздуха
соответственно в летнем и зимнем режиме
156
Таблица 14
Изменение тепловтажностных характеристик воздуха (к рис. 76)
Воздух °C ф, % d, г/кг I, кДж/кг
Летний резким
Наружный атмосферный 33,5 65 21,3 87,9
После ВО1 26 80 17,1 69,5
После вентилятора 29 72 17,1 71,6
Перед каютным ВРС (магистраль I) 31 59 17,1 73,7
После ВО2 16 95 10,8 43,5
Перед каютным ВРС (магистраль II) 18 84 10,8 45,6
Смешанный из двух каналов 18,7 80 10,9 46,5
В помещении 27,5 50 11,9 57,8
Зимний режим
Наружный атмосферный 0 82 3,2 7,5
После ВН1 15 30 3,2 23,0
После вентилятора 18 24 3,2 25,9
Перед каютным ВРС (магистраль I) 16 27 3,2 23,9
После увлажнителя 18 52 6,2 34,3
После ВН2 35 18 6,5 51,9
Перед каютным ВРС (магистраль II) 33 20 6,5 49,4
Смешанный из двух каналов 30,5 23 6,1 46
В помещении 20 49 7,1 38,1
и ВО2 имеют одинаковую температуру). Состояние воздуха на
выходе из ВО2 характеризуется точкой В.
Из второй ступени воздух через каплеотделитель КО2 и шумо-
глушитель ШГ2 направляется в магистраль II второй ступени. На-
грев воздуха в магистралях I и II показан линиями соответствен-
но ГЕ и ВД. Таким образом, к каждому каютному смесительному
воздухораспределителю ВРС по двум каналам подается воздух с
разными характеристиками. Регулируя поступление в помещение
воздуха от каналов I и II, поддерживают желаемые параметры
воздуха в помещении (процессы смешения воздуха в ВРС — ли-
нии ДС и ЕС). При этом общий расход воздуха остается неизмен-
ным. Линия СП — процесс смешения приточного воздуха с возду-
хом помещения, т. е. процесс тепловлагоассимиляции. Предельные
процессы тепловлагоассимиляции: ЕПХ (воздух подается только
через канал Z) и ДП2 (воздух подается только через канал II).
В зависимости от соотношения объемов воздуха, подаваемого в
помещение через каналы I и II, точка С, а следовательно, и точка
П, лежащая на прямой П^Пг, перемещаются соответственно впра-
во или влево. На номинальном летнем режиме в помещении могут
поддерживаться параметры воздуха в диапазоне, характеризуе-
мом прямой ПДЦ. Это диапазон индивидуального регулирования
Kt р°г . Расход воздуха в каждой из магистралей I и II зависит
от положения регулирующих органов каютных ВРС-
157
Зимний режим (рис.
76, в). Наружный воздух подо-
гревается до 154-18°С обычно в
ВН1 (процесс по линии Н'Б') и
подается вентилятором (нагрев
в вентиляторе — линия Б'Г) в
магистраль I (охлаждение воз-
духа в магистрали II — линия
Г'Е'). Другая часть воздуха ув-
лажняется паром (процесс по
линии Г'З'), дополнительно на-
гревается в ВН2 до 30—50°С —
процесс по линии З'В' и подается
в магистраль II (охлаждение
воздуха в магистрали II — ли-
ния В'Д'). Линии Е'С и Д'С' —
процессы смешения в ВРС
СП' — процессы тепловлагоас-
симиляции.
На номинальном зимнем режиме в помещениях могут поддер-
живаться параметры воздуха в диапазоне, характеризуемом пря-
мой, соединяющей точки П\ и П'%. Это диапазон индивидуального
регулирования Д^°". Соответствующие предельные процессы в
помещении в зимнем режиме: Д'П'2 (воздух подается через ка-
нал II) и Ж'П'х (25—40% воздуха подается через канал I, ос-
тальной— через канал II).
В отраслевом стандарте установлено применение для двухка-
нальных СКВ смесительных воздухораспределителей ВРНС-2,5,
ВРРС-2,5 (рис. 77), а также уже рассмотренных ВРП-1,6,
со смесителем С-6,3. Воздухораспределители типа ВР-С
отличаются наличием двух подводящих патрубков 1 и 2, куда по-
дается воздух из каналов I и II СКВ. Индивидуальное регулирова-
ние микроклимата в помещении достигается изменением положе-
ния сферических клапанов на подводящих патрубках. При этом
изменяется соотношение объемов воздуха, поступающего по кана-
лам I и II. Каждый клапан имеет независимый привод, благода-
ря чему можно прекратить подачу воздуха в помещение. В осталь-
ном ВРНС-2,5 имеют ту же конструкцию, что ВРН-2,5, а
ВРРС-2,5, что ВРР-2,5. В смесителях С-6,3 смешивается в
нужной пропорции воздух, поступающий из каналов I и 11 перед
подачей в воздухораспределитель панельной раздачи ВРП-1,6.
Смесители С-6,3 имеют общий привод для двух клапанов, следо-
вательно, при повороте рукоятки один клапан уменьшает подачу
воздуха, а другой — соответственно увеличивает. Ранее выпускав-
шиеся смесительные воздухораспределители также имеют общий
для двух клапанов привод.
Двухканальная система обладает следующими преимущества-
ми: широкий диапазон индивидуального регулирования парамет-
ров воздуха в кондиционируемых помещениях, отсюда возмож-
на
ность получения наиболее комфортны^ условий; сравнительная
бесшумность работы системы в помещении. Индивидуальное регу-
лирование качественным путем производится при помощи едино-
го теплоносителя — воздуха, чем достигается высокая надежность
и простота обслуживания системы. Двухканальные СКВ выпол-
няют средне- и высоконапорными и широко используют на мор-
ских судах всех типов неограниченного района плавания.
Ряд недостатков системы связан с необходимостью прокладки
второго воздухопровода.
Каждый из рассмотренных четырех основных типов систем
кондиционирования воздуха может иметь модификации по типу
теплоносителя, способу воздухораспределения, системы автомати-
ческого регулирования и т. д.
К достоинствам высоконапорных СКВ следует отнести их ком-
пактность и удобство монтажа за счет меньшего сечения воздухо-
проводов, возможность осуществления интенсивной рециркуляции
воздуха в помещении за счет эжектирующего действия приточ-
ного воздуха; последнее позволяет снизить температуру приточно-
го воздуха.
Избыточный напор 490—980 Па (50—100 мм вод. ст.) в возду-
хопроводах перед выпускными устройствами обеспечивает равно-
мерное поступление воздуха в каюты независимо от того, на-
сколько изменяют количество поступающего воздуха обитатели
соседних помещений данной центральной системы. В то же время
для одноканальных низко- и средненапорных систем с количест-
венным индивидуальным регулированием для уменьшения этой
зависимости требуется установка специальных регуляторов ста-
тического давления воздуха в магистрали, которые автоматически
изменяют подачу воздуха от кондиционера в группу тех помеще»
ний, в которых изменен расход воздуха.
Основным недостатком высоконапорных систем является повы-
шенный уровень шума, значительно снижающий комфорт в кон-
диционируемых помещениях. Кроме того, с увеличением давления
вентилятора повышается нагрев в нем воздуха. На каждые
980 Па (100 мм вод. ст.) давления, развиваемого вентилятором,
температура воздуха повышается примерно на 1°С. Нагрев возду-
ха в вентиляторе и в воздухопроводах бывает настолько значите-
лен, что СКВ должна быть переведена из режима вентиляции в
режим летнего кондиционирования намного раньше, т. е. при бо-
лее низких температурах наружного воздуха.
С учетом приведенных соображений в настоящее время наи-
большее распространение в области комфортного кондиционирова-
ния получают средненапорные системы с давлением вентилятора
до 2450 Па (250 мм вод. ст.).
Низконапорные самостоятельные системы кондиционирования
применяют на современных судах для общественных помещений
большого объема (ресторанов, салонов, кинозалов и т. п.), так
как в этих помещениях не требуется индивидуальное регулирова-
ние параметров.
159
Скорость движения воздуха в судовых жилых помещениях в
соответствии с Санитарными Правилами не должна превышать
0,3—0,5 м/с. Разность между температурами внутреннего и при-
точного воздуха зависит от типа воздухораспределителя и напора
в магистрали: Л^р=/пэм—6ip. Она лежит в пределах 4—15°С. В
низконапорных системах температура приточного воздуха при
до 18-ь21°С. Здесь применяют неэжекционные или со сла-
бой эжектирующей способностью воздухораспределители. В высо-
конапорных СКВ в связи с применением воздухораспределителей
эжекционного типа температура приточного воздуха может быть сни-
жена до 6ip=12-H5°C. Умеренные значения /ПР=144-18°С харак-
терны для средненапорных СКВ.
По данным ряда специалистов, стоимость высоконапорных СКВ
сухогрузного судна составляет 1,6—2% его стоимости.
Средние характеристики комфортных СКВ на транспортных и
пассажирских судах отечественной и иностранной постройки: крат-
ность обмена воздуха 3—10 обменов/ч, установленная мощность
электродвигателей СКВ 1,0—3,5 кВт на 1 чел. и 0,03—0,9 кВт на
1 м3 помещения, требуемая холодопроизводительность 1,75—
7,55 кВт на 1 чел., и 0,058—0,175 кВт на 1 м3 помещения.
31. СУДОВЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ
В зависимости от того, совместно или раздельно расположены
кондиционер и холодильная машина, все кондиционеры можно
разделить на неавтономные и автономные. Неавтономные конди-
ционеры можно условно разделить на центральные и центрально-
групповые.
В центральном кондиционере, обслуживаемом собст-
венной холодильной машиной, обрабатывается воздух, который
затем направляется во все судовые помещения или большую груп-
пу помещений. Если судно имеет среднюю или кормовую над-
стройку, то каждая из них может быть оборудована своим цент-
ральным кондиционером. Учитывая, что один из бортов суд-
на больше облучается солнцем, для помещений каждого борта мо-
жет быть предусмотрен свой центральный кондиционер. В рассмот-
ренных случаях холодильную машину стараются расположить не-
далеко от кондиционера и применить систему непосредственного
охлаждения.
Центрально-групповые кондиционеры размещаются в разных
частях судна и обслуживаются холодильной машиной, нередко
размещенной в другой его части. Такие кондиционеры обслужи-
вают отдельные группы помещений судна и имеют меньшую по
сравнению с центральным кондиционером воздухо-, холодо- и
теплопроизводительность. Центрально-групповые кондиционеры
могут иметь рассольное или непосредственное охлаждение. В ка-
честве примера можно привести пассажирский теплоход «Михаил
Лермонтов», где в 31 выгородке, расположенных в разных частях
1-60
судна, размещено 42 центрально-групповых кондиционера с рас-
сольным охлаждением воздухоохладителей.
Автономный кондиционер — это автономный единый агрегат,
в состав которого входят аппараты тепловлажной обработки воз-
духа и холодильная машина. Автономные кондиционеры делятся
на местные и групповые. Местными автономными называются
кондиционеры, предназначенные для обслуживания одного поме-
щения (каюты, салона и т. п.). Групповые автономные кондицио-
неры обслуживают группу помещений и имеют специальные па-
трубки, к которым присоединяют относительно короткие воздухо-
проводы для раздачи обработанного воздуха по помещениям об-
служиваемой ими группы, причем избыточное давление воздуха в
этих патрубках обычно не более 300—500 Па (30—50 мм вод. ст.).
По сравнению с неавтономными кондиционерами автономные име-
ют значительно меньшую производительность.
Неавтономные кондиционеры. Центральные и центрально-груп-
повые кондиционеры по устройству принципиально не отличают-
ся друг от друга. Последовательность расположения основных
элементов, определяющая технологическую схему обработки воз-
духа, может быть разной. Если конструкция кондиционера предус-
матривает резкое изменение направления движения потока возду-
ха в нем после воздухоохладителя и увлажнителя, то установка
каплеуловителя (элиминатора) не обязательна; при резком по-
вороте потока капли отделяются под действием сил инерции и
вследствие уменьшения скорости потока воздуха. Имеются конст-
рукции кондиционеров, предназначенных для двухканальных сис-
тем, у которых воздухоохладитель устанавливают только во второй
ступени. В такой конструкции воздуховод после второй ступени
рассчитан на 100% расхода воздуха. Кондиционеры выполняют
моноблочными и секционными, т. е. составленными из отдельных
соединений секций. Кондиционеры могут иметь воздухоохлади-
тели непосредственного или рассольного охлаждения, а возду-
хонагреватели паровые или водяные. Имеются конструкции кон-
диционеров, где теплообменник совмещает функции воздухоохла-
дителя и воздухонагревателя за счет подачи в него летом холод-
ной воды, а зимой горячей.
На судах отечественной постройки применяют центральные и
центрально-групповые кондиционеры типов КЦВД, «Экватор»,
«Бриз», «Пассат» и др. В качестве примера рассмотрим кондицио-
нер «Бриз-56» (рис. 78, табл. 15). Цифра «56» показывает произ-
водительность кондиционера по воздуху в м3/ч, деленную на 100.
Кондиционер выполнен средненапорным, предназначен для круг-
логодичной тепловлажной обработки воздуха в двух- и однока-
нальных СКВ как с частичной рециркуляцией воздуха, так и без
нее. Кондиционер скомпанован в жестком корпусе, состоящим из
двух соединенных болтами секций 1, вентилятора и секции 7 воз-
духоохладителя. Каждая из секций представляет собой жесткую
сварную конструкцию, состоящую из профилей и листов
алюминиево-магниевого сплава, которые изолированы изнутри
*/«6—5247 161
,SA,
эластичным полиуретановым пенопластом и капроновым полот-
ном и обшиты перфорированными листами 2. На корпусе преду-
смотрено несколько съемных крышек. С фронтальной стороны
кондиционера вмонтирована панель управления.
Воздух поступает в кондиционер через патрубок 5, двигаясь
сверху вниз, проходит сетчатый масляный противопыльный фильтр
ПФ, паровой воздухонагреватель первой ступени ВН1 и всасыва-
ется электровентилятором В. Далее воздух, нагнетаемый через
направляющий аппарат 4, соединенный с вентилятором резиновым
патрубком 3, изменяет свой путь на 90° и поступает в шумоглу-
шительную камеру ШГ1, а затем в разделительную камеру 6.
Отсюда можно через три или четыре патрубка отбирать часть
(до 50%) от общего расхода воздуха в канал I системы кондицио-
нирования при работе кондиционера в двухканальный СКВ. Ос-
тальной воздух, двигаясь вниз, проходит через воздухоохладитель
непосредственного охлаждения ВО, рассчитанный на охлаждение
100% расхода воздуха. Далее воздух изменяет свой путь на 180°
и попадает в пространство над поддоном. Двигаясь вверх, воздух
проходит паровой увлажнитель У, паровой воздухонагреватель
второй ступени ВН2 (с направляющим щитом 9) и поступает в
конечный камерный глушитель ШГ2. Отсюда воздух через патруб-
ки поступает в канал II СКВ. Отвод влаги, скапливающейся на
поддоне, осуществляется по трубе. Таким образом, кондицио-
нер обеспечивает зимой нагрев воздуха в первой ступени, увлаж-
нение и нагрев во второй. Расход воздуха через канал II летом
значительно больше, чем через канал 1. Поэтому суммарное се-
чение канала II больше, чем канала I. При работе кондиционе-
ра в одноканальной СКВ патрубки канала 1 заглушают. Возду-
хонагреватель ВН1 и ВН2 имеют индивидуальные конденсацион-
ные горшки.
162
a io
Таблиц
Основные характеристики центрального кондиционера «Бриз-56»
на номинальных режимах работы (к рнс. 78)
Характеристика
Режимы работы
Летний Зимний
Производительность по воздуху, м3/с (м3/ч):
суммарная
максимальная канала /
максимальная канала II
Полное давление воздуха на выходе из кондицио-
нера Па (мм вод. ст.)
Параметры наружного воздуха на входе в кон-
диционер:
температура, °C
относительная влажность, <р, %
Температура воздуха на выходе из кондиционера,
°C:
первой ступени
второй »
Относительная влажность на выходе из конди-
ционера, %:
первой ступени
второй »
Холодопроизводительность при (0 = 5°С, I =
= 35°С, гпер = 2-М°С, t„ = ЗО’С, Вт (ккал/ч)
Количество циркулирующего через испаритель
хладона, кг/с
Теплопроизводительность кондиционера, Вт
(ккал/ч)
Расход пара на нагрев воздуха, кг/с
Общая мощность, потребляемая из сети, кВт
1,55(5600) 0,77(2800) 1,55(5600)
1 961(200)
32 25
8 0
37,5 18
11 43
60 95 12
121 000(130000)
0,995
123 700(106400)
0,07
9,6
На трубопроводах подвода пара и отвода конденсата BI72
предусмотрены спускные пробки для удаления конденсата из
воздухонагревателя продувкой его сжатым воздухом. Для сниже-
ния шума электровентилятор В крепят на амортизаторах. Нагне-
тательный патрубок электровентилятора присоединяют к корпусу
через резиновый патрубок. К фундаменту электровентилятора В
крепят удлинитель для смазывания. Вдоль фронтальной стенки
камеры электровентилятора внутри корпуса кондиционера распо-
ложена трубка обогрева 5, которая питается паром от ВН1 и слу-
жит для предотвращения отпотевания и обмерзания наружной по-
верхности корпуса кондиционера в районе расположения ВН1. На
трубке обогрева установлена ограничительная дроссельная шайба
диаметром 4 мм.
Кондиционер имеет регулирующую станцию, в которую входят:
жидкостный фильтр, ТРВ, ручной РВ на случай неисправности
ТРВ, ручной запорный вентиль для отключения ТРВ, мановаку-
умметр, подключенный к всасывающей трубе компрессора и др.
’/46* 163
Для предотвращения переконденсации хладона из термобаллона в
головку ТРВ (пространство под мембраной ТРВ) в кондиционере
предусмотрена трубка обогрева головки воздухом, отбираемым из
первой ступени кондиционера. Подвод хладона к воздухоохладите-
лю ВО осуществляется через распределители — «пауки», отвод
пара агента — через общий коллектор. Для визуального контроля
за температурой воздуха во входном и выходном патрубках пре-
дусмотрены термометры, которые вставляются в гнезда. На пат-
рубке отсоса хладона из кондиционера имеется гнездо для термо-
метра, которое в процессе эксплуатации должно быть заполнено
глицерином. Автоматика выполнена на основе пропорциональных
регуляторов температуры прямого действия типа РТВ (см. § 33).
Защита от замораживания осуществляется термореле. Конструк-
ции кондиционеров типа КЦВД и «Экватор» подобны рассмотрен-
ной. Кондиционеры типа КЦВД имеют рассольные воздухоохлади-
тели и вентиляторы с более высоким напором. Кроме того, возду-
хонагреватель второй ступени расположен не во вторичной воз-
духораспределительной камере, а под ней, непосредственно на
входе в камеру. Воздухораспределительные камеры обоих каналов
имеют по три патрубка (вместо четырех). Разные названия конди-
ционеров приняты в соответствии с их модификацией по хладо- и
теплоносителю: «Бриз» — R12 и пар, «Пассат» — вода и пар Воз-
дух во всех кондиционерах увлажняется паром.
В последние годы разработан и находится в стадии освоения
ряд, включающий 32 разновидности центральных кондиционеров,
изготовляемых из унифицированных секций. Кондиционеры этого
ряда выполняются для одно- и двухканальных систем, летнего,
зимнего и круглогодичного кондиционирования воздуха, низко-,
средне- и высоконапорными, с рециркуляцией воздуха и без нее,
правой и левой моделей. Унификация обеспечивает создание при
высокой экономичности на базе одной модели ряда производных
аппаратов одинакового назначения, но с разными характеристи-
ками.
Условные обозначения марки секционных кондиционеров расшифровываются сле-
дующим образом: первая буква К—кондиционер, вторая Г — круглогодичный нли
3—зимний, Л—летний, третья Т—с увлажнением (из принципа ‘работы СКВ ясно,
что буква Т может ставиться только в сочетании с Г и 3), следующая букваФ—фрео-
новый или В—водяной, далее указывается объемный расход воздуха, V, уменьшенный
в 100 раз, м3/ч, затем после дробной черты—полное давление кондиционера Н, умень-
шенное в 10 раз (кгс/м2) и через дефис Л—левая, П—правая модель. Например,
обозначение (марка) КГТФ16/18-Л расшифровывается: кондиционер круглогодич-
ный с увлажнителем, фреоновый, объемный расход воздуха 1600 м3/ч (0,445 м3/с),
полное давление около 180 кгс/м2 (1700 Па), левая модель.
На судах морского флота, как уже отмечалось, применяют в
основном средненапорные круглогодичные кондиционеры. Поэтому
в книге приведены основные сведения об этой группе кондиционе-
ров (табл. 16). Следует отметить, что в технической документации,
поставляемой заводами-изготовителями, по секционным централь-
ным кондиционерам воздушные каналы имеют обратную нумера-
цию: второй считается первым, а первый — вторым.
164
СО
«3
ЕГ
S
«ч
«3
Н
> । t ।
lQ Ю IO IO
см см см см
co co eo co
co co co co
s-e-cocQ
Основные характеристики центральных секционных средненапорных круглогодичных
кондиционеров на номинальных режимах работы
t?tTt7l=?
CM CM CM CM
CM CM CM CM
uo uo IO to
CM CM CM CM
ФФШ1Х1
CO
в
»/26—5247
Автономные кондиционеры. К современным автономным конди-
ционерам относятся ряд кондиционеров типа «Нептун» (табл. 17),
предназначенных для круглогодичной обработки воздуха в жилых,
служебных и общественных помещениях на судах с неограничен-
ным районом плавания.
Эти кондиционеры имеют конструкцию шкафного типа. Холо-
дильная машина с герметическим компрессором работает на R22.
Выполнена машина в одном блоке, что позволяет извлекать ее из
кондиционера для осмотра и ремонта без нарушения герметичнос-
ти фреоновой системы. Компрессоры ФГП-2,2; ФГП-4,5; ФГП-9,0;
ФГП-14,0 применяют в кондиционерах соответственно
«Нептун-18», «Нептун-72» и «Нептун-125» (см. § 8). В кондиционе-
рах отсутствует увлажнитель, так как процент подаваемого ими
свежего воздуха невелик, а тепловыделения в помещениях значи-
тельны. Наружный воздух в кондиционер подается судовым под-
порным вентилятором. Для отвода выделенной из воздуха влаги
предусмотрена дренажная трубка.
На рис. 79 показан местный кондиционер «Нептун-36»: 1 —
решетка для входа рециркуляционного воздуха; 2 —выпускная ре-
шетка; 3 — пульт управления; 4 — датчик терморегулятора; 5 —
реле давления; КМ — герметический компрессор; КД — кожухо-
трубный конденсатор; ЭН — электронагреватель воздуха (осталь-
ные обозначения знакомы из предшествующих схем СКВ). Схема
автоматизации кондиционеров типа «Нептун» предусматривает ав-
томатическое и ручное регулирование. В комплект аппаратуры ав-
томатического управления входят: панель автоматики, пульт уп-
равления, реле давления типа РД-Б для защиты компрессора по
Рис. 79. Автономный кондиционер «Нептун-36»:
а — вид со снятой панелью; б — схема компановки
166
Таблица 17
Характеристики автономных кондиционеров типа «Нептун»
Характеристика Кондиционер
«Нептун-18» (местный) «Нептун-36)» (местный) «Нептун-72» (местный) «Нептун-125» (групповой)
Воздухопроизводитель- ность, м3/с (м3/ч): общая 0,17 (600) 0,33 (1200) 0,55 (2000) 0,69 (2500)
по рециркуляционному 0,19 (534) 0,30 (1070) 0,51 (1840) 0,63 (2250)
воздуху по наружному воздуху 0,02 (66) 0,03 (130) 0,04 (160) 0,07 (250)
Холодопроизводительность 2093,4 4186,8 8257,3 1395,6
при ^0=5°С, ^к=42°С, Вт (1800) (3600) (7100) (12500)
(ккал/ч) Перепад температур обра- ботанного воздуха помеще- ния в режимах, °C: охлаждения 5,8 5,5 6,6 8,5
нагрева 7,8 7,6 8,5 16,3
Температура поверхност- ных нагревательных элемен- тов, °C Мощность, потребляемая кондиционером, кВт, в ре- жимах: охлаждения 1 150—170 1,8 3,5 6,65
нагрева 2,85 6,3 8,0 9,75
вентиляции 0,18 0,2 0,5 1,65
Общий уровень шума, дБ 70 70 70 70
низкому и высокому давлению. На передней панели расположены
переключатель управления работой кондиционера в режимах ох-
лаждения, нагрева и вентиляции (переключение на режим венти-
ляции выполняют вручную). Терморегулятор настраивается пере-
ключателем: при температуре воздуха ниже 23°С кондиционер мо-
жет работать только в режиме нагрева; при температуре выше
23°С — только в режиме охлаждения. Схема предусматривает
включение электровентилятора при включении любого исполни-
тельного механизма.
Устройство групповых кондиционеров в принципе мало отлича-
ется от устройства местных кондиционеров. Однако они могут
иметь несколько иную компоновку, обусловленную их назначе-
нием.
Наиболее современным образцом группового автономного кон-
диционера является «Нептун-125» (рис. 80); обозначения те же, что
на рис. 79. Он предназначен для круглогодичной тепловлажност-
ной обработки воздуха в жилых, служебных и общественных по-
мещениях на судах с неограниченным районом плавания. Предус-
матривает добавку 10% наружного воздуха в режимах вентиляции,
i/26* 167
охлаждения и нагрева (без увлаж-
нения) . Вентилятор создает давле-
ние 300 Па (30 мм вод. ст.). Воз-
дух в кондиционере «Нептун-125»
•может нагреваться как электрона-
гревателем ЭН, так и холодильной
машиной, работающей по циклу
теплового насоса. Электронагрева-
тель воздуха включается только
вручную при работе кондиционера
в любом из режимов.
Главной особенностью кондицио-
нера «Нептун-125» является устрой-
ство его холодильной машины, пред-
назначенной для работы в режиме
как охлаждения, так и теплового
насоса. Схема такой холодильно-
теплоносной машины показана на
Рис. 80. Схема компановки кон- рис. 81. При работе в режиме хо-
диционера «Нептун-125» лодильной машины хладагент R22
циркулирует по контуру (показан
сплошными стрелками); компрессора КМ — переключатель ре-
жима ПР — конденсатор КД — дроссель-капиллярная трубка
РВ1 — испаритель-воздухоохладитель ВО — переключатель ре-
жима ПР — компрессор КМ.
Перевод машины в режим теплового насоса осуществляется
изменением направления движения хладагента. Для этого необ-
ходимо переключатель ПР повернуть на 90°. Теперь после сжа-
тия в компрессоре R22 через ПР нагнетается в испаритель-воз-
духоохладитель ВО, который в этом режиме выполняет роль
конденсатора-воздухонагревателя ВН. Здесь пар агента, имею-
щий высокую температуру, охлаждается продуваемым воздухом
во-вн
ВозЗух
Тдборт-
ная ооЗа
Рис. 81. Схема холодильно-теплонос-
ной установки с непосредственной
системой охлаждения или нагрева
воздуха
и конденсируется, отдавая воздуху теплоту конденсации и на-
гревая его. Отсюда жидкий агент
через дроссель РВ2 поступает
в (конденсатор КД, который те-
перь работает в режиме испари-
теля. Здесь агент кипит, получая
теплоту, необходимую для паро-
образования, от забортной воды,
прокачиваемой через аппарат.
Далее пар снова всасывается
компрессором КМ. Таким обра-
зом, один теплообменный аппа-
рат служит испарителем-возду-
хоохладителем ВО в режиме ох-
лаждения и конденсатором-воз-
духонагревателем ВН в режиме
теплового насоса, а второй —
168
конденсатором КД в режиме охлаждения и испарителем в
режиме теплового насоса. Между дросселем — капиллярной труб-
кой и конденсатором включена дополнительная емкость — бачок
для жидкого R22, позволяющий менять количество агента в си-
стеме в зависимости от режима работы.
Спецификационные режимы работы кондиционера «Нептун-125»
характеризуются следующими параметрами:
в режиме охлаждения ^п=28°, <рп = 50% прн 7нар = 35°С, срнар = 65%, tw, = 30°С;
в режиме нагрева по циклу теплового насоса = 20°С, <?п = 40—50% при ZHap =
= —25°С, <рнар=85%, ^wi = 5°C. Экспериментальными исследованиями при указан-
ных выше параметрах были определены номинальные характеристики работы холо-
дильной машины кондиционера в режиме теплового насоса.
Температура кипения to = —5 —6°С, ро = 0,41 МПа (4,17 кгс/см2) темпера-
тура всасывания 1вс = 2 4- 3°С, Д^вс = 7 9°С, температура конденсации tK =40°С,
рк = 1158 МПа (16,1 кгс/см2) и температура переохлажденного жидкого R22 tn =
=35<>С. Теплопроизводительность кондиционера 11,630 кВт (10 000 ккал/ч), потреб-
ляемая электродвигателем мощностью 4 кВт.
Таким образом, принцип работы холодильной машины и теп-
лового насоса одинаков, отличие состоит в интервале температур.
Холодильная машина работает в интервале от температуры окру-
жающей среды и ниже, тепловой насос — от температуры окру-
жающей среды и выше.
Стоимость нагрева воздуха в автономном кондиционере хо-
лодильной машины, работающей в режиме теплового насоса,
приблизительно в 3 раза менее стоимости электронагрева возду-
ха. Поэтому применение на судах автономных кондиционеров с
тепловым насосом считается весьма перспективным.
Общими достоинствами для всех автономных кондиционеров
являются следующие: воздухопроводы отсутствуют или имеют
минимальную протяженность, расход энергии на вентиляторы в
1,5—2 раза менее, чем в центральных системах, монтаж на месте,
простая, легкая управляемость и допускается независимая инди-
видуальная регулировка параметров воздуха в помещении. Одна-
ко автономные кондиционеры обладают повышенным шумом
(порядка 70 дБ) и имеют повышенный расход электроэнергии в
зимнем режиме. Автономные кондиционеры весьма целесообраз-
ны для обслуживания помещений с периодическим пребыванием
относительно большого числа людей (в столовых, кают-компа-
ниях, кинозалах и т. п.). В этом случае центральную СКВ рас-
считывают на обслуживание остальных помещений и она рабо-
тает с более равномерной нагрузкой.
32. АППАРАТЫ И УСТРОЙСТВА СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Воздухонагреватели. В судовых СКВ применяют воздухона-
греватели трех типов: паровые, водяные и электрические. Паро-
вые нагреватели вдвое компактнее водяных ввиду более высокой
температуры их поверхности. Их применяют в качестве магист-
ральных подогревателей и подогревателей, встраиваемых в цент-
169
ральные кондиционеры. Водяные нагреватели применяют как
встраиваемые в кондиционер, так и в качестве теплообменников
каютных доводчиков. Применение электрических воздухонагре-
вателей связано с большим расходом электроэнергии и поэтому
ограничено автономными кондиционерами и теплообменниками
каютных довозчиков современных пассажирских судов. Паровые
и водяные воздухонагреватели выполняют с пластинчатым или
спиральным оребрением.
В соответствии с отраслевым стандартом выпускаются два
типа паровых воздухонагревателей: магистральные ПВПМ и по-
догреватели центральных кондиционеров ПВПК. Оба типа име-
ют правые и левые модели. Объемный расход воздуха составляет
для ряда ПВПК от 0,4 м3/с (1600 м3/ч) до 1,75 м3/с (6300 м3/ч),
для ряда ПВПМ от 0,175 м3/с (630 м3/ч) до 1,75 м3/с (6300 м3/ч).
Подогреватель воздуха представляет собой теплообменную
батарею, которая набрана из пакетов, состоящих из оребренных
общими пластинами трех или пяти труб. Каждая батарея подо-
гревателя (рис. 82, а) имеет самостоятельный распределительный
1 и сборный 4 коллекторы, к которым припаиваются трубки 2
секций. Трубки и коллекторы выполнены из латуни, пластины 3
медные. В таком виде подогреватель воздуха предназначен для
встраивания в центральные кондиционеры (подогреватель
ПВПК). Подогреватели ПВПМ выполняют односекционными
ПВПМ1 (рис. 82, б) и двухсекционными ПВПМ2 (рис. 82, в).
Рис. 82. Подогреватели воздуха типа:
а — ПВПК; б — ПВПМ], в — ПВПМ2, I — вход пара, II — выход конденсата, III —>
вход воздуха, IV — выход воздуха
170
Рис. 83. Трубчатые электронагреватели:
а — И-образный оребренный; б — гладкий прямолинейный
Отличие подогревателей типов ПВПК и ПВПМ в том, что послед-
ние выпускают встроенными в свой корпус 5, который образован
панелями корытного профиля, соединенными между собой бол-
тами через уплотнительные прокладки. Панели выполнены из
тонколистовой стали толщиной 1,5 мм. Для обеспечения требуе-
мого теплосъема секции батарей подогревателей типов ПВПМ и
пвпк имеют разный шаг оребрения.
Всего стандартом предусмотрено по 12 типоразмеров ПВПМ1
и ПВПМ2 и 4 типоразмера ПВПК- В марке подогревателя ука-
зывают количество рядов трубок (1 или 2), объемный расход
воздуха, уменьшенный в 100 раз, м3/ч. Например, ПВП 1/25-М
расшифровывается следующим образом: подогреватель воздуш-
ный паровой магистральный однорядный, объемный расход воз-
духа 2500 м3/ч.
Водяные воздухонагреватели по устройству принципиально
не отличаются от паровых, но при том же теплосъеме выполнены
с большей теплообменной поверхностью.
На рис. 83 показано устройство петлевого оребренного и пря-
молинейного трубного электронагревателя (ТЭН), выпускаемого
промышленностью. В металлической (стальной, латунной или
медной) трубке 4, имеющей ребра 7, размещена спираль 6 из
нихромовой или фехралевой проволоки. Внутреннюю полость
трубки заполняют жаростойким электроизоляционным материа-
171
лом 5 высокой теплопроводности. С этой целью применяют раз-
дробленную окись магния в виде порошка (периклаз), раздроб-
ленную окись алюминия (электрокорунд) или чистый кварцевый
песок. Концы спирали 6 приварены к контактным стержням 1,
выполненными из стали или никеля. На стержни для герметиза-
ции и электроизоляции трубки надеты керамические изоляторы
2. Трубчатые электронагревательные элементы крепят к труб-
ной доске — корпусу выводной коробки воздухонагревателя с
помощью специальных шайб 3 и втулок гаек.
Воздухоохладители. На морских судах применяют только по-
верхностные воздухоохладители с непосредственным охлаждением
(хладоном) или с промежуточным хладоносителем (водой). Пер-
вый вариант считается более предпочтительным, так как исклю-
чает необходимость в кожухотрубном испарителе и водяных на-
сосах. Установка получается более простой и экономичной (по-
следнее за счет повышения при всех прочих равных условиях
температуры кипения хладона). Однако этот вариант требует
размещения кондиционеров в непосредственной близости от хо-
лодильных агрегатов.
Водяное охлаждение воздухоохладителей обычно применяют
в тех случаях, когда прокладка магистральных воздухопроводов
к отдельным потребителям кондиционированного воздуха затруд-
нена или невыгодна, а размещение центральных кондиционеров
со своими холодильными машинами вблизи обслуживаемых
объектов невозможно или нецелесообразно. В этом случае вода,
охлаждаемая в центральной холодильной машине, подается к
кондиционерам с водяным воздухоохладителем, расположенным
вблизи обслуживаемых помещений. В качестве примера можно
привести крупные пассажирские суда, имеющие большое число
кондиционеров, размещенных в различных частях судна на зна-
чительном отдалении от центральной холодильной машины, на-
ходящейся в рефрижераторном отделении. Во всех остальных
случаях предпочтение отдается воздухоохладителям непосредст-
венного охлаждения.
В зависимости от назначения в отраслевом стандарте предус-
мотрены два типа фреоновых воздухоохладителей: магистраль-
ные ОВФМ и встраиваемые в кондиционер ОВФК- Оба типа рас-
считаны на работу на R12 и R22, имеют правое и левое исполне-
ние. Всего стандартом предусмотрено 36 типоразмеров. Воздухо-
охладитель типа ОВФК (рис. 84) представляет собой тепло-
обменную батарею с распределителем хладагента 4, коллектором
<3, терморегулирующим вентилем 5, фильтром 6 и трубопроводом
подвода хладагента 7.
На коллекторе предусмотрен наполнительный штуцер 8, с
помощью которого воздухоохладитель заправляют хладагентом
при испытаниях, и, кроме того, к нему при необходимости под-
соединяют манометры.
Воздухоохладитель типа ОВФК встраивается в корпус конди-
ционера и устанавливается на общем с ним фундаменте.
172
Рис. 84. Судовой фреоновый воздухоохладитель типа ОВФК
Воздухоохладитель типа ОВФМ — это аппарат типа ОВФК,
заключенный в корпус из панелей и магистральных рам-панелей.
С помощью последних охладители можно присоединять к судо-
вым воздуховодам или другому оборудованию кондиционирова-
ния воздуха. В качестве теплоизоляционного материала в пане-
лях применен листовой эластичный полиуретановый поропласт.
Воздухоохладитель типа ОВФМ снабжен фундаментной рамой
для установки на судовом фундаменте Основной элемент конст-
рукции воздухоохладителей —• унифицированная ребристотруб-
чатая секция 2 (см. рис. 84) из тонкостенных медных труб диа-
метром 12X1 мм и прямоугольных ребер с воротничками, наса-
живаемых сразу на шесть или десять трубок. Ребра штампуют
из медной ленты толщиной 0,25 мм.
Для металлического контакта между ребрами и трубками
секции в сборе лудят оловянно-свинцовым припоям ПОССу40-2.
Унифицированные секции для каждого типа размера различа-
ются длиной от 330 до 775 мм. Секции крепят в трубных досках
1 из нержавеющей стали. Трубки в батарее расположены в шах-
матном порядке. Шаг трубок по фронту 30 мм, по глубине 26 мм,
шаг ребер 2,8 мм, коэффициент оребрения 13,4. Число рядов
трубок по глубине, равное 16, одинаковое для всех типоразмеров
воздухоохладителей. Число рядов по фронту колеблется от 14
до 31. Трубки соединены калачами так, что образуется перекрест-
ное движение воздуха и хладагента при общем противотоке. Ка-
лачи припаивают к трубкам серебряным припоем ПСр45.
Воздухоохладители производительностью 1,1 (4000) и 1,75
(6300) м3/с (м3/ч) конструктивно выполнены в виде двух само-
стоятельных секций, каждая из которых имеет свои ввод хладо-
на, фильтр, ТРВ, распределитель и коллектор. Для удержания
высаженной из воздуха влаги, сбора и отвода ее в СКВ вместе с
воздухораспределителями должны устанавливаться каплеулови-
173
тели. Воздухоохладители поставляют осушенными, заглушенны-
ми и заполненными хладагентом или сухим азотом под избыточ-
ным давлением 0,05—0,98 МПа (0,5-=-1,0 кгс/см2).
Воздушные фильтры. Фильтр служит для улавливания пыли,
содержащейся в воздухе, всасываемом в кондиционер. Очистка
воздуха от твердых частиц в наиболее распространенных видах
фильтров осуществляется соприкосновением частиц с липкой по-
верхностью или фильтрацией воздуха через специальные мате-
риалы.
Масляные фильтры изготавливают из отдельных секций раз-
мером 350X350 мм, которые вставляют в корпус фильтра. В за-
висимости от сечения воздушного канала таких секций может
быть от 1 до 9. В каждой секции уложено 12 рядов гофрирован-
ных сеток из нержавеющей стали так, чтобы направления гофр
соседних сеток были взаимно перпендикулярны. В первых шести
рядах сеток размеры отверстий 1,2X1,2 мм, в последующих четы-
рех рядах — 0,63X0,63 мм и в последних двух рядах — 0,5Х
Х0,5 мм. Сетки фильтра смачивают свинцовым, веретенным или
каким-либо другим маслом, достаточно липким, невысыхающим,
нестекающим при рабочих температурах и не имеющим запаха.
Степень очистки воздуха в масляных фильтрах составляет 95—
98%. Отечественной промышленностью в соответствии с ведом-
ственным стандартом выпускаются воздушные фильтры с фильт-
рующими элементами от нетканого полиэтиленового материала
ФВНР.
Фильтр (рис. 85) представляет собой выдвижную кассету 2,
в которой находится фильтрующий элемент 1 из нетканого по-
лиэтиленового материала толщиной 20 мм. Эластичность фильт-
рующего элемента позволяет разместить его между опорными
трубками 3, расположенными в шахматном порядке по высоте
окна фильтра. Такая форма увеличивает фильтрующую поверх-
ность, уменьшает удельную воздушную нагрузку фильтра и тем
самым повышает эффективность и пылеемкость фильтра. Сте-
пень очистки воздуха при номинальном режиме 80%. Выпускают
фильтры двух типов: для центральных кондиционеров ФВК и
Рис. 85. Воздушный фильтр с филь-
трующим элементом из полиэтилена
магистральные ФВМ. Фильтры
ФВМ отличаются от ФВК нали-
чием корпуса, позволяющим ис-
пользовать его как самостоятель-
ный магистральный аппарат.
Каплеотделители. Влага в
виде взвешенных частиц появля-
ется в воздухе в процессе его ох-
лаждения ниже точки росы в
воздухоохладителе в летнем ре-
жиме и при увлажнении воздуха
паром или водой в зимнем.
Унос влаги в воздухопроводы
крайне нежелателен, так как
174
приводит к появлению сырости в кондиционируемых помещениях,
интенсивной коррозии всех элементов системы и т. п.
Во избежании уноса капель воды из воздухоохладителя и
увлажнителя за этими аппаратами (по ходу движения воздуха)
в кондиционере устанавливают каплеотделители (по стандарту
отделители воды). На судах применяют каплеотделители только
инерционного типа, в которых воздух вместе с каплями влаги
движется в извилистых каналах, образованных рядами изогнутых
пластин. В результате поворотов потока воздуха капли влаги под
действием инерционных сил отбрасываются на стенки пластин и
стекают по ним в поддон, а оттуда конденсат отводится в цистер-
ны пресной воды.
Качество работы отделителя воды зависит от его конструкции
и сопряжения основных узлов: кассеты, в которую уложены пла-
стины и поддона, и характеризуется каплеудерживающей способ-
ностью. Коэффициент каплеудержания /гу определяется как от-
ношение количества влаги, задержанной в каплеуловителе, к
общему ее количеству, выпавшему в процессе охлаждения или
увлажнения воздуха. Для современных каплеотделителей ky=
= 0,85н-0,95, в наиболее совершенных аппаратах йу=1,0. На
значение ky, помимо конструкции каплеотделители, влияют ско-
рость воздуха и размеры капель влаги. Чем больше скорость воз-
духа и чем меньше размер капель, тем меньше /гу. Удерживаю-
щая способность каплеотделители в большой степени зависит от
сопряжения кассеты с поддоном и боковыми стенками кондицио-
нера. Поддон имеет прямоугольную форму. Кассета погружена в
поддон на три четверти его глубины. Погружение кассеты в под-
дон не обеспечивает полного задержания капель. Для уменьше-
ния уноса влаги поддон набивают резиновыми или полихлорви-
ниловыми шнурами, которые пропускают через себя влагу, но
значительно тормозят движение воздуха. Иногда под кассеты ста-
вят перфорированный лист, а поддон заполняют набивкой из
резинового шнура. В соответствии с отраслевым стандартом вы-
пускают отделители воды магистральные ОВМ и для централь-
ных кондиционеров ОВК. Каплеулавливающие элементы специ-
ального профиля обеспечивают ky — 1,0.
Увлажнители. Увлажнение воздуха в зимнем режиме осу-
ществляется насыщенным паром. В судовых кондиционерах при-
меняют паровые увлажнители, устанавливаемые, как правило,
между воздухонагревателями первой и второй ступени. Увлаж-
нение осуществляется насыщенным паром давлением 0,3-е
0,5 МПа (3—5 кгс/см2), подаваемым навстречу потоку воздуха.
Пар, пройдя сепаратор, где освобождается от частиц конденса-
та, и регулирующий клапан, дросселируется в диафрагме до
давления, близкого к атмосферному, поступает в трубу с заглу-
шенным концом, из которой через отверстие диаметром порядка
3 мм с умеренной скоростью выходит в камеру увлажнения.
Дросселирование пара в диафрагме уменьшает скорость истече-
ния пара из отверстий трубы и тем самым уменьшает шум при
175
работе увлажнителя. Кроме того, на выходе из отверстий устанав-
ливается шумоглушащее устройство в виде нескольких слоев
металлической сетки. Недостатком паровых увлажнителей явля-
ется повышенный шум, а также специфический запах, появляю-
щийся в воздухе, увлажненном паром от главных котлов энерге-
тической установки. Этот последний недостаток может быть уст-
ранен применением специальных кипятильников.
Увлажнение воздуха водой состоит в распыливании воды с
помощью форсунок, устанавливаемых в увлажнительной камере.
Этот вариант требует более сложного конструктивного решения,
поэтому область применения водяного увлажнения очень узка и
ограничена отдельными типами местных и автономных кондицио-
неров.
Шум в СКВ и меры по его уменьшению. Основными источни-
ками шума в судовых СКВ являются вентиляторы, магистральная
и концевая воздухораспределительная арматура, тройники и ко-
лена воздухопроводов и т. п. Снижение шума может достигаться
двумя путями: уменьшением шумности источника и поглощением
шума на путях его распространения. Первый путь осуществляет-
ся за счет совершенствования конструкций вентиляторов и систем
подачи и распределения воздуха, использования герметических
компрессоров в автономных кондиционерах и др.
Для снижения шума, возникающего при работе электровенти-
лятора, всасывающий и нагнетательный патрубки его подсоеди-
няют к воздушному тракту кондиционера через специальные
виброизоляционные или вибродемпфирующие проставки (на-
пример листовую резину). Поглащение шума на путях его расп-
ространения осуществляют облицовкой внутренних поверхностей
кондиционеров, воздухораспределителей, специальных глушите-
лей слоем звукопоглощающего материала. Последний одновре-
менно является и тепловой изоляцией. Эффект уменьшения шума
создается тем, что часть звуковых волн проникает внутрь звуко-
поглощающего материала, где вследствие трения энергия звуко-
вых колебаний преобразуется в тепловую энергию, что приводит
к уменьшению шума. Потери на трение оказываются большими в
пористых и рыхлых материалах, которые поэтому используются
для глушения шума. В качестве теплозвукоизоляционного мате-
риала наибольшее распространение получили материалы ВТ-4 и
поропласт. Материал ВТ-4 выпускают в виде матов разной тол-
щины из рыхлого слоя штапельного, капронового полотна, обши-
того марлей и простеганного капроновыми нитками (ТУ МПТШП
340—55). Поропласт полиуретановый — эластичная легкая газо-
наполненная пластмасса с равномерной пористой структурой.
Поропласт изготавливают в виде листов разной толщины (СТУ
35 XII-598—63). Он эластичен и более технологичен с точки зре-
ния монтажа в СКВ. Звукотеплоизоляционная конструкция из
поропласта стоит меньше, чем из капронового волокна. Послед-
няя требует установки перфорированных листов и защитного
176
Рис. 86. Конструкции теплозвукоизоляции судовых кондиционеров с примене-
нием:
а — материала ВТ-4; б — поропласта, материала ВТ-4 и резиновых наклеек
полотна для того, чтобы исключить выдувание изоляционного ма-
териала потоком воздуха.
На рис. 86 показаны три варианта облицовки внутренней по-
верхности отечественных центральных кондиционеров теплозву-
коизоляционным материалом. Обозначения на рисунке: 1 — ма-
териал ВТ-4; 2 — полотно капроновое; 3 — перфорированный
лист из АМГ толщиной 1 мм; 4 — лист из АМГ толщиной 5 мм;
5 — поропласт полиуретановый; 6 — резина толщиной 10 мм.
При скоростях воздуха в магистралях свыше 25 м/с (что харак-
терно для высокоскоростных систем) уровень шума, возникаю-
щего в воздухопроводах, превышает уровень шума других источ-
ников, что вызывает необходимость обязательной установки спе-
циальных путевых глушителей. С этой целью применяются актив-
ные (каналовые) и активно-реактивные (камерные глушители)'.
На рис. 87 показан глушитель типа поглощающего патрубка.
Глушитель имеет сравнительно небольшую длину, его устанавли-
вают в системе в виде участка воздухопровода. Проходное сече-
ние звукопоглощающего патрубка 2 обычно равно сечению воз-
духопроводов, к которому его подсоединяют фланцами 1. Патру-
бок имеет постоянное сечение и перфорацию. Диаметр отверстий
5 равен 10 мм. Снаружи патрубка уложен звукопоглотитель 3
(материал ВТ4). Для того чтобы исключить выдувание воздуха
звукопоглотителя, между перфорированной трубой и слоем зву-
копоглотителя размещают ветрозащитное покрытие, которое вы-
полняют из негорючих стеклотканей и сеток. Наиболее часто в
глушителях применяют стеклоткани марки Э-0,1 и Э-0,08, стек-
лосетку ССТЭ-6 и капроновую ткань. Ветрозащитные экраны мож-
но выполнять и из металлических и пластмассовых сеток.
Звукопоглощающий материал снаружи закрывают герметиче-
ским кожухом 4. При прохождении шума через глушитель часть
звуковых волн проникает внутрь звукопоглощающего материала,
где гасится, превращаясь в тепло. Длину звукопоглощающего
патрубка и толщину звукопоглощающего слоя определяют в про-
177
Рис. 87. Схема судового глушителя
типа звукопоглощающего патрубка
цессе акустического расчета. В
качестве активно-реактивных
применяют однокамерные, ка-
мерные пластинчатые, камерные
с экранами и другие глушители.
В этих глушителях помимо эф-
фекта поглощения звука слоями
звукопоглотителя используется
эффект расширительных камер.
Он заключается в отражении
звука на входе в камеру и выхо-
де из камеры и в уменьшении
плотности звуковой энергии
вследствие распределения ее по
всему объему камеры.
К активным источникам шума относятся воздухораспредели-
тельные устройства, так как шум, создаваемый в них воздухом,
излучается непосредственно в помещение. Внутренняя поверх-
ность воздухораспределителя покрыта воздухоизоляционным мате-
риалом, благодаря чему она в определенной степени выполняет
роль глушителя воздушного шума. Неудачны в этом смысле до-
водочные воздухораспределители, где высокий уровень шума соз-
дается сопловым аппаратом. Чем выше скорость движения воз-
духа перед воздухораспределителем, тем лучше рециркуляция в
помещении, но тем выше уровень шума, возникающего при рабо-
те. Шум заметно усиливается при коэффициенте эжекции
&э>1,5-4-2. С целью снижения шума в создаваемых установках с
добавочными воздухораспределителями коэффициент k3 ограни-
чивают значениями 0,6-М. Существующие методы при высоком
напоре систем кондиционирования воздуха обеспечивают лишь
частичное снижение шума, и это обстоятельство ограничивает
величины напора в системах.
33. АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВОК КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
В процессе эксплуатации судна меняются параметры наруж-
ного воздуха и тепловлаговыделения в помещениях. Изменение
этих величин вызывает необходимость в изменении режима ра-
боты кондиционера с тем, чтобы постоянно обеспечивалось под-
держание комфортных условий в помещениях. Заданные пара-
метры (t и <р) обработанного воздуха обеспечиваются системой
автоматического регулирования.
Температуру воздуха на выходе из кондиционера /В2 можно
менять следующими способами:
изменением расхода тепло- и хладоносителя, циркулирующего
через теплообменник;
обводом части воздуха мимо теплообменника с помощью бай-
паса с заслонкой;
178
изменением начальных параметров воздуха, регулированием
количества наружного и рециркуляционного воздуха посредством
заслонок;
регулированием температуры тепло- или хладоносителя (за
счет подмешивания большей или меньшей части возвращающего-
ся из теплообменника тепло- или хладоносителя к поступающему
туда тепло- или хладоносителю с помощью, например, трехходо-
вого крана);
изменением величины поверхности теплообменника за счет
отключения отдельных его секций.
В СКВ наиболее распространен способ автоматического
регулирования путем изменения количества тепло- или хладоно-
сителя, протекающего через теплообменник. Этот способ выгодно
отличается от других своей простотой и относительно низкой
стоимостью. В схемах автоматического регулирования такого типа
обеспечение заданной температуры воздуха за кондиционером
tB2 достигается: зимой — изменением количества пара или горя-
чей воды, подаваемого в воздухонагреватель, летом (при рас-
сольном охлаждении) — регулированием количества охлаждаю-
щей воды или рассола, прокачиваемых через воздухоохладитель,
а при непосредственном охлаждении — изменением количества
проходящего через воздухоохладитель хладона.
В соответствии с Санитарными правилами в судовых помеще-
ниях должна поддерживаться относительная влажность в преде-
лах довольно широкой комфортной зоны: фпом=40-=-60%. В лет-
нем режиме работы кондиционера параметры воздуха на выходе
из него таковы, что фПом—40-?60% поддерживается без специаль-
ного регулирования, а только путем поддерживания заданной
температуры на выходе из центрального кондиционера. В зим-
нем режиме воздух в кондиционере должен увлажняться, что тре-
бует применения средств автоматического поддержания за кон-
диционером заданной влажности, обеспечивающей срПом = 404-60%.
Для этой цели могут служить регуляторы влажности или дрос-
сельные устройства, регулирующие количество пара, подавае-
мого на увлажнение.
Для целей автоматизации судовых СКВ применяют регулято-
ры температуры прямого действия, а также пневматические,
электрические и смешанные системы автоматического регулиро-
вания.
Регуляторы температуры прямого действия. Наиболее широко
применяют их для регулирования процесса нагревания воздуха в
зимнем режиме. Эти приборы регулируют температуру воздуха
за счет изменения подачи пара или горячей воды в воздухонагре-
ватель центрального кондиционера. Прибор состоит из регулиру-
ющего клапана и жидкостной термосистемы, работает он на прин-
ципе изменения объема жидкости, которой заполнена термосисте-
ма, в зависимости от изменения температуры.
На рис. 88, а показан регулятор температуры прямого действия
типа PTBI и РТВ2, а на рис. 88,6 схема установки этих регуля-
179
торов на центральном кондиционере двухканальной СКВ. Возду-
хонагреватели ВН1 и ВН2 паровые, для полного использования
теплоты конденсации пара предусмотрены конденсационные горш-
ки КГ.
Регуляторы имеют по два термобаллона: основной ОБ и
дополнительный ДБ. Объем основного термобаллона всегда боль-
ше, чем дополнительного. Регулятор температуры РТВ1 обеспе-
чивает поддержание постоянной температуры воздуха /В1 за ВН1,
например 18°С, независимо от температуры наружного воздуха.
Его основной термобаллон ОБ1 расположен за ВН1, дополни-
тельный ДБ1 — в потоке наружного воздуха.
Регулятор РТВ2 изменяет по заданному закону температуру
Да за ВН2 в зависимости от температуры входящего воздуха tBX.
Чем ниже tBX, тем больше теплопотери в помещениях и тем выше
должно быть tB2- Основной термобаллон ОБ2 РТВ2 расположен
за ВН2, а дополнительный ДБ2 — на входе в кондиционер. Ко-
личество пара на увлажнение регулируется в зависимости от пе-
репада давления до и после регулятора температуры, т. е. про-
порционально количеству пара, подаваемому в ВН1.
Регулятор температуры РТВ1 и РТВ2 состоит из термосисте-
мы, задатчика и регулирующего клапана. В состав термосистемы
входят основной термобаллон 14, дополнительный термобаллон 8
и исполнительный механизм Основной термобаллон совмещен с
задатчиком. Термобаллоны соединены с исполнительным меха-
низмом капиллярными трубками 2 и 22 длиной 4 м. Термосисте-
ма герметична, заполнена ацетоном и заглушена пробкой 1.
Исполнительный механизм состоит из сильфона 3 со штоком 4,
помещенных в полый цилиндр 5, задатчик — из сильфона на-
стройки 15, пружины перегрузки 18, штока 19, втулки 16, ручки
настройки 20 и шкалы настройки 21. Регулирующий клапан вклю-
чает радиатор 6 с проходящим в нем штоком 7, корпус //с за-
прессованным седлом 12, тарелку клапана 10 со штоком 9 и воз-
вратную пружину 13 При изменении окружающей термобаллоны
температуры изменяется объем жидкости в термосистеме,
нарушается равновесие системы, что приводит к изменению расхо-
да теплоносителя (пара или горячей воды). Например, при повы-
шении температуры объем жидкости увеличивается, сильфон 3
сжимается, а штоки 4, 7 и 9 перемещают тарелку клапана 10
на уменьшение подачи теплоносителя в воздухонагреватель.
Дополнительный термобаллон регулятора РТВ1 обеспечива-
ет инвариантность (независимость) температуры £В1 при из-
менении tBX, а дополнительный термобаллон регулятора РТВ2—
изменение температуры /в2 по заданному закону. Физический
смысл дополнительного термобаллона для регулятора РТВ1 за-
ключается в том, что при изменении температуры на входе от
—25°С до 15°С жидкость, заключенная в нем, расширяется и
перемещает клапан от открытого при —25°С до закрытого при
15°С состояния при неизменной температуре основного термо-
баллона.
180
Рис 88. Регулятор температуры прямого действия:
ы. а —конструкция регулятора РТВ1 и РТВ2; б — схема
ральном кондиционере
установки регуляторов
на цент.
Рис 89. График зависимости тем-
пературы воздуха, входящего в ка-
нал I, от температурь! наружного
воздуха для регулятора РТВ1
Характеристика РТВ1 показа-
на на рис. 89. Физический смысл
дополнительного термобаллона
для регулятора РТВ2 тот же, что
и для регулятора РТВ1, но, имея
объем в 3,3 раза больше, чем у
РТВ1, он обеспечивает переме-
щение клапана от открытого при
—25°С до закрытого при 15°С со-
стояния при температуре основ-
ного термобаллона, изменяющей-
ся в соответствии с характерис-
тикой, показанной на рис. 90.
Регуляторы на заданную темпе-
ратуру настраивают вращением ручки 20 (см. рис. 88,а). При этом
втулка 16, вращаясь в неподвижном упоре 17, перемещается по-
ступательно, в результате чего изменяется длина (и объем) силь-
фона 15. Последнее меняет объем герметической полости термо-
системы, что в свою очередь приводит к изменению значения
открытия клапана и соответственно температуры воздуха на вы-
ходе из ВН. При опасном повышении давления в термосистеме в
результате заклинивания в открытом положении клапана 10
сильфон 15 сожмется, перемещая упор 17 и втулку 16 за счет
деформации пружины перегрузки 18.
Для настройки РТВ1 следует вращением ручки 20 установить
указатель на шкале 21 против желаемой температуры за ВН1,
например 18°С. Через 5—8 мин работы кондиционера в автомати-
ческом режиме проверить по контрольному термометру темпера-
туру /вь Допустимая погрешность ±1,5°С. Если 41 отличается
от заданной на большую величину, ручкой 20 довести £Bi до за-
данной.
Заводская настройка РТВ2 обеспечивает работу регулятора в
соответствии с характеристикой, показанной на рис. 90,6 сплош-
ной линией. Например, если тем-
пература на входе в кондиционер
tBX = — 15°С, температура на вы-
ходе из ВН2 tB2 — 38±1,5°С; при
^вх=0°С ^в2=32±1,5°С и т. д.
Для регулятора РТВ2 шкала яв-
ляется относительной и, если
термометр за ВН2 показывает
температуру, отличающуюся от
заданной на величину, превыша-
ющую допуск, необходимо руч-
кой задатчика довести /в2 до нуж-
ной величины. При этом харак-
теристика регулятора сместится
(как показано пунктиром). Ре-
гуляторы типа РТВ выпускают
Рис. 90. График зависимости темпе-
ратуры воздуха, входящего в канал
II, от температуры воздуха на
входе в кондиционер для регулятора
РТВ2
182
как с прямым клапаном (РТВ1, РТВ2, РТВЗ, РТВ4), так и с обрат-
ным клапаном (РТВ5 и РТВ6). Во втором варианте с повыше-
нием температуры термобаллонов обратный регулирующий кла-
пан увеличивает открытие. Такие регуляторы применяют для
изменения подачи воды (или рассола) в воздухоохладители.
Регулирование влажности. Если проблема автоматического
управления подогрева воздуха в центральном кондиционере ре-
шается полностью, то проблема увлажнения воздуха оказывает-
ся достаточно сложной. Все увлажняющие устройства работают
на паре, получаемом во вспомогательном либо утилизационном
котле, из-за чего, как уже отмечалось, воздух приобретает спе-
цифический и довольно неприятный запах. Отсюда отсутствие
особого желания у экипажа пользоваться увлажняющим устрой
ством. Этот недостаток может быть устранен применением для
увлажнения воздуха распыленной воды, однако на сегодня такие
увлажнители еще не получили простого конструктивного реше-
ния.
Наибольшее распространение на судах получило простейшее
регулирование увлажнения полуавтоматическим способом: ув-
лажнитель У (см. рис. 88,6) подключают за регулятором темпе-
ратуры прямого действия РТВ1, чем обеспечивается прямая про-
порциональность между увлажнением пара и давлением пара за
регулирующим клапаном регулятора: при увеличении расхода
пара на воздухонагреватель первой ступени увеличивается пода
ча пара к увлажнителю. Дополнительное регулирование может
быть произведено вручную запорным вентилем перед увлажни-
телем.
На ряде судов применяют систему двухпозиционного регули-
рования относительной влажности. При отклонении влажности
<р от заданных значений датчик вырабатывает электрический сиг-
нал по принципу «включено — выключено». Этот сигнал подает-
ся на соленоидный вентиль, установленный на паровом трубопро-
воде увлажнителя.
Пневматическая система автоматического регулирования
(САР). Применяют систему в СКВ для регулирования процес-
сов подогрева и увлажнения воздуха в зимнем режиме и ох-
лаждения воздуха в летнем (при рассольном охлаждении возду-
хоохладителей). Пневматической система называется потому, что
в качестве вспомогательной энергии при отработке и подаче
сигналов в ней используется сжатый воздух. Воздух для уп-
равления поступает из баллонов машинной установки на редукци-
онную станцию, где давление его снижается до 0,18—0,12 МПа
(1,84-1,2 кгс/см2). Далее он очищается и по трубопроводам по-
ступает к разным приборам системы.
Для примера рассмотрим некоторые элементы САР шведской
фирмы «Хонейвелл», широко применяемой в системах кондицио-
нирования воздуха на судах зарубежной постройки.
На рис. 91 показана принципиальная схема дилатометрическо-
го датчика температуры LP914A5 регулятора подачи греющего па-
183
pa I воздухонагреватели центрального кондиционера. Чувстви-
тельным элементом прибора является латунная трубка 6, разме-
щенная в воздушном потоке. Внутри трубки расположен стержень
5 из инвара, коэффициент линейного расширения которого очень
мал. Изменение длины трубки 6 через инварный стержень 5 и
пружину 7 передается к клапану 1, который изменяет проходное
сечение отверстия, связывающего внутреннюю полость корпуса
4 с атмосферой. Чем меньше это сечение, тем выше давление в
трубке 3, куда подается управляющий воздух. Предположим, что
температура окружающей среды повысилась. Тогда трубка 6 уд-
линится и передвинет стержень 5 вправо. Последний через пру-
жину 7 передвинет в ту же сторону клапан 1, преодолевая упру-
гость пружины 2. Вследствие прикрытия клапана 1 давление в
трубопроводе 3 увеличивается, а это ib свою очередь вызовет, как
будет показано дальше, соответствующее перемещение пневмати-
ческого сервомотора и клапана на уменьшение подачи пара в воз-
духонагреватель центрального кондиционера. При понижении тем-
пературы воздушного потока произойдет обратное, а подача пара
увеличится. Область температур, в которой может работать при-
бор, не регулируется, а устанавливается на заводе при его изго-
товлении. Выпускают два типа приборов для разных диапазонов
температур: от —40 до + 71°С и от +4 до Ч-116°С. Разбирать
прибор не рекомендуется.
Теперь рассмотрим схему пневматического датчика относи-
тельной влажности НР901А (рис. 92), являющегося частью авто-
матически действующего увлажнительного устройства,
тельным элементом прибора является нейлоновая нить
увеличении относительной влажности нить удлиняется,
рычаг 1 под воздействием работающей на растяжение
3 поворачивается на оси 2 по часовой стрелке и через
I
Чувстви-
10. При
Угловой
пружины
пружину
4 передает движение рычагу 5. Поворачиваясь на оси 6 против ча-
совой стрелки, рычаг 5 посредством клапана 7 уменьшает откры-
тие отверстия в сопле 8. В результате этого давление воздуха в
трубопроводе 9 повышается, что в конечном счете в результате
срабатывания всех элементов регулятора вызовет уменьшение по-
дачи пара на увлажнение. Диапазон, в котором работает прибор,
4 5
Рис. 92. Схема датчика относитель-
ной влажности НР901А
х7
'.'8
Управляю-
Рис. 91. Схема дилатометрического
датчика температуры LP9 14А5
184
Рис 93 Схема регулятора влажности RP908A
составляет 30—80% относительной влажности. Прибор не регу-
лируется, рабочее давление воздуха 0,13 МПа (1,35 кгс/см2). Дат-
чик устанавливают в воздушном потоке на выходе из кондиционе-
ра. Обычно рядом с датчиком устанавливают гигрометр для
контроля за относительной влажностью.
На рис. 93 показана схема регулятора влажности типа
RP908A, предназначенного для управления сервомотором клапа-
на увлажнения. За увлажнителем 1 относительная влажность воз-
духа контролируется рассмотренным выше датчиком влажности
2 типа НР901А (см. рис. 92). Управляющий воздух поступает к
прибору из магистрали 4 (см. рис. 93) и далее идет по двум на-
правлениям: первое — через дроссель 10 постоянного сечения к
датчику 2, где стравливается в атмосферу через клапан датчика,
и второе — через сопло Из камеру 12. Из камеры 12 воздух по-
ступает на сервомотор 17 клапана 18 и частично стравливается в
атмосферу через сопло 16. Допустим, что в данный момент систе-
ма находится в равновесии и поддерживается заданная влаж-
ность воздуха. К вечеру вследствие снижения температуры наруж-
ного воздуха относительная влажность повысилась. Датчик 2
срабатывает при этом уже известным образом, т. е. прикроет отвер-
7—5247 185
стие для стравливания воздуха в атмосферу (см. рис. 92). Давле-
ние за дросселем 10 (см. рис. 93) повысится и появится сигнал
рассогласования, который воздействует на мембрану 5. Послед-
няя деформируется и через шток 6, преодолевая жесткость пру-
жины 8, повернет угловой рычаг 9 по часовой стрелке. При этом
рычаг 9 через ролик 14 и рычаг 13 передает движение на Т-об-
разный рычаг 15, который повернется на своей оси против часо-
вой стрелки, в результате этого поступление воздуха из магистра-
ли 4 через сопло //в камеру 12 уменьшится, а стравливание
воздуха через сопло 16 в атмосферу увеличится. Давление в ка-
мере 12 и на сервомотор 17 клапана 18 уменьшится, и под дейст-
вием пружины регулирующий орган — клапан 18 уменьшит пода-
чу пара на увлажнение. Давление воздуха слева на мембрану 5 и
сила задающей пружины 8 уравновесятся, величина относитель-
ной влажности воздуха останется на том же уровне.
Рассмотренный регулятор позволяет плавно регулировать от-
носительную влажность воздуха. Точность прибора ±10% отно-
сительной влажности. Регулятор снабжен манометрами, по пока-
заниям которых контролируют работу устройства. За датчиком
влажности по ходу воздушного потока устанавливается гигрометр
3. Диапазон, в котором должен работать прибор, устанавливается
регулирующим узлом 7. Опору ролика 14 можно передвигать
вдоль горизонтальной части рычага 9 и этим изменять чувстви-
тельность прибора, а следовательно, и точность поддержания за-
данного параметра. (Эта регулировка обычно выполняется на за-
воде-изготовителе.)
Прибор работает по принципу силовой компенсации, поэтому
линейная величина перемещений его деталей чрезвычайно мала и
выражается в десятых долях миллиметра.
Если вместо датчика влажности установить датчик температу-
ры, то описанный регулятор может работать как одноимпульсный
регулятор, регулирующий подачу пара в воздухонагреватель в за-
висимости от температуры воздуха за ним.
Рассмотрим пневматический регулятор температуры типа
RP908B (рис. 94). Он предназначен для регулирования подачи
пара в воздухонагреватель центрального кондиционера. Регуля-
тор имеет два датчика 4 и 6. Первый из них установлен в потоке
наружного воздуха, второй — за калорифером. Левая часть при-
бора выполнена так же, как у прибора RP908A (ом. рис. 93), но
рычаг 13 (см. рис. 94) выполнен в форме перевернутой буквы Т.
На правое плечо этого рычага воздействует сила, созданная сиг-
налом, который передается из камеры 10 через мембрану, ролик
И и рычаг 12. Давление в камере 10 зависит от температуры на-
ружного воздуха, которая в свою очередь определяет сигнал, вы-
рабатываемый датчиком, 4; 7 и 16 — редукционные клапаны.
Регулятор работает следующим образом. Предположим, что
температура наружного воздуха понизилась. Основной датчик
6 в соответствии с принципом действия, рассмотренным на рис.
91, немного откроет клапан отравления воздуха в атмосферу, в
186
Рис. 94. Схема регулятора температуры RP908B
результате чего давление на мембрану в камере 8 уменьшится, и
она под воздействием пружины 9 прогнется влево. Через рычаги
13 и 17 движение передается рычагу 18, который при повороте по
часовой стрелке уменьшит стравливание воздуха в атмосферу че-
рез сопло 1 и увеличит подачу воздуха в камеру 14 через соп-
ло 15.
В результате этого сервомотор открывает клапан 2 преющего
пара в воздухонагреватель 5 на большую величину. Но величина
открытия его не точно соответствует величине изменения темпе-
ратуры, так как противодействие пружины растет непропорцио-
нально. Тогда датчик наружной температуры 4 вносит поправку
в установку регулятора. Стравливание воздуха в атмосферу через
дополнительный датчик 4 приведет к уменьшению давления в ка-
мере 10; мембрана прогнется вверх и через систему рычагов 12,
17 и 18 еще уменьшит стравливание воздуха в атмосферу и уве-
личит подачу рабочего воздуха.
Давление в камере 14 увеличивается, и сервомотор увеличива-
ет подачу греющего пара к воздухонагревателю. Температура
воздуха за ним поднимется выше первоначального значения. Это
позволяет компенсировать теплопотери помещений в окружающую
среду, которые возрастут в результате снижения температуры на-
ружного воздуха.
Сервомотор парового клапана 3 представляет собой исполни-
тельный привод, создающий с помощью управляющего воздуха
усилие, достаточное для перемещения парового клапана. Его пру-
7* 187
жина, работающая на сжатие, стремится подать клапан вниз и
закрыть подачу пара. Управляющий воздух, подаваемый под эла-
стичную мембрану, стремится открыть клапан. Чем выше давле-
ние воздуха на мембрану, тем больше открыт клапан и больше
подача пара в воздухонагреватель. Площадь мембраны более
100 см2, так что сервомотор развивает усилие, достаточное для пе-
редвижения (Клапана при сравнительно небольшом давлении воз-
Духа рмакс== 0,17 МПа (1,76 кгс/см2).
Кроме рассмотренных приборов, в пневматическую систему
регулирования фирмы «Хонейвелл» также включены приборы бло-
кировки и переключения режимов и др. Функции первого сводят-
ся к стравливанию управляющего воздуха из системы в случае
остановки вентилятора. При этом автоматические клапаны систе-
мы регулирования закрываются под действием своих пружин.
Переключатели режимов осуществляют автоматический переход с
зимнего режима в режим вентиляции. Имеются также переключа-
тели режимов, предусматривающие автоматический перевод уста-
новки из режима вентиляции в летний режим. Например, такой
переключатель может быть настроен на следующий вариант: при
температуре наружного воздуха ниже 18°С будет работать только
отопление, при температуре от 18 до 21°С — только вентиляция
и при температуре выше 21°С включится компрессор холодиль-
ной установки.
Переключатели режимов круглогодичного типа применяют в
основном в автономных кондиционерах, где пуск холодильной ма-
шины не требует особых манипуляций по его подготовке к пуску.
Пневматическая САР в сравнении с регуляторами температу-
ры прямого действия является сложной и дорогой системой. Для
работы даже простых пневматических систем автоматики необхо-
дим сжатый осушенный и очищенный от влаги и пыли воздух с
хорошо стабилизированным давлением. При всем этом она облада-
ет высокими техническими и эксплуатационными качествами,
т. е. обеспечивает более точное поддержание заданных значений
контролируемого параметра.
Если в приборах прямого действия регулирующий орган, ис-
полнительный механизм и датчик представляют собой единый
механизм, то в пневматических САР исполнительные органы могут
быть удалены на значительное расстояние от датчиков.
Автоматическое регулирование холодопроизводительности
компрессора. Для согласования холодопроизводительности маши-
ны с тепловой нагрузкой применяют следующие способы регули-
рования холодопроизводительности: дросселирование пара хладо-
на на всасывании, перепуск пара со стороны нагнетания во вса-
сывающий трубопровод, изменение количества работающих ком-
прессоров, изменение числа работающих цилиндров компрессоров
с регулируемой производительностью, т. е. все те же способы, что
и в провизионных холодильных установках, кроме цикличной рабо-
ты. Последнее применяют только при рассольном охлаждении
воздухоохладителей. Все перечисленные способы регулирования
188 ‘.
холодопроизводительности были рассмотрены в § 23. Наиболее
чувствительны к резким изменениям тепловой нагрузки СКВ с
воздухооохладителями непосредственного охлаждения. Остановим-
ся подробнее на схемах автоматизации регулирования холодопро-
изводительности за счет изменения числа работающих цилиндров
компрессора, так как этот способ получил наибольшее распрост-
ранение в современных судовых СКВ.
В рассматриваемых схемах автоматическое регулирование осу-
ществляется в зависимости от величины давления всасывания
компрессора, .которое, как известно, изменяется при изменении
тепловой нагрузки воздухоохладителей. Рассмотрим, как осущест-
вляется автоматическое регулирование холодопроизводительно-
сти в установках, где один 8-цилиндровый агрегат МАК80РЭ
обслуживает кондиционер типа «Бриз». При снижении тепловой на-
грузки воздухоохладителя давление всасывания начинает снижать-
ся (.машину «уводит» на минусовую температуру). При достиже-
нии определенного давления всасывания, например 2,45 МПа
(2,5 кгс/см2), оперативное реле низкого давления (РНД)
РД-1Б-01, установленное на всасывающей трубе компрессора,
срабатывает на размыкание контактов. При этом устройства (бло-
ки «Логика» и др.), размещенные в шкафу управления агрегата,
обеспечивают подачу импульса 24 В на катушке 3 одной пары ци-
линдров компрессора (см. рис. 13), что приводит к притягиванию
к зубцам 10 всасывающих клапанов 11 и выключению из работы
этих двух цилиндров — производительность снижается до 75%•
Одновременно РНД посылает импульс на реле времени, кото-
рое также размещено в шкафу управления и имеет пределы на-
стройки от 20 с до 10 мин. Реле времени через определенные
промежутки времени повторяет полученную от РНД команду. До-
пустим, что уставка реле времени соответствует 1 мин. Это зна-
чит, что через 1 мин реле времени повторит сигнал и выключит
еще одну пару цилиндров, снизив производительность машины до
50% и т. д. Так будет происходить до тех пор, пока в результате
уменьшения производительности компрессора давление всасыва-
ния повысится до величины, установленной при настройке РНД
на замыкание контактов, например, 2,8 МПа (2,9 кгс/см2). При
повышении рвс до 2,8 МПа контакты РНД замыкаются, в резуль-
тате чего подача импульса 24 В на катушки двух парных цилинд-
ров прекращается (вместо него подается импульс размагничива-
ния 6 В), всасывающие клапаны освобождаются и производитель-
ность увеличивается на 25%. Одновременно РНД приводит в ис-
ходное положение реле времени, которое с этого момента через
каждую минуту подает импульс на включение последующей пары
цилиндров и так до тех пор, пока в результате увеличения про-
изводительности компрессора рвс не снизится в нашем примере
до 2,45 МПа. Тогда контакты РНД разомкнутся и т. д. Чем выше
инерционность системы, тем больший интервал времени задается
при настройке реле времени. Помимо оперативного РНД, установ-
ка снабжается защитными РНД и РВД.
189
В компрессорах зарубежного производства отжим всасываю-
щих .клапанов осуществляется гидравлической системой с исполь-
зованием давления от .масляного насоса компрессора. Рассмотрим
автоматическое регулирование холодопроизводительности ком-
прессоров фирмы «Сабро». Каждая пара цилиндров компрессо-
ра «Сабро» снабжена .механизмом отжима всасывающих клапа-
нов. При отсутствии давления масла в исполнительном цилиндре
А (см. рис. 15) всасывающие клапаны принудительно подняты и
соответствующая пара рабочих цилиндров отключена.
На рис. 95 показана принципиальная схема автоматического
регулирования холодопроизводительности 8-цилиндрового ком-
прессора «Сабро». Сразу после пуска компрессора масло от масля-
ного насоса 1 поступает в исполнительные цилиндры I и IV пар
рабочих цилиндров, всасывающие клапаны освобождаются, и эти
цилиндры работают, обеспечивая холодопроизводительность, рав-
ную 50% номинальной. Если тепловая нагрузка воздухоохладите-
ля непосредственного охлаждения центрального кондиционера
Рис. 95. Принципиальная схема автоматического регулирования холодопроизво-
дительности компрессора фирмы «Сабро»
190
КЦ выше холодопроизводительности iKOMnpeccopa, давление вса-
сывания повышается. К всасывающей трубе компрессора через
коллектор 3 подсоединены приборы; двухблочное реле давления
4 (МР15), реле контроля смазки 2, работающие в режиме
защиты, и Два оперативных РНД 5 и 6 (М.Р1), управляющие ра-
ботой соленоидных золотников 7 и 8, соединенных в один блок.
От шестеренного насоса 1 масло постоянно поступает через окна
11 и 13 в среднюю полость обоих золотников. При повышении
давления всасывания РНД 6 замкнет цепь катушки соленоида 8,
сердечник и золотник переместятся в верхнее положение (показа-
но на рисунке), и масло через окно 12 поступает к III паре ци-
линдров, повышая производительность машины до 75% номиналь-
ной.
Пара цилиндров II при этом остается отключенной, так как
исполнительный цилиндр механизма разгрузки этой пары через
окна 10 и 9 сообщен с картером компрессора. В случае дальней-
шего повышения давления всасывания РНД 5 включит соленоид
7 и поднимет левый золотник. Тогда масло от насоса через окна
11 и 10 поступит ко II паре цилиндров, и компрессор выйдет на
номинальную производительность. При снижении тепловой нагруз-
ки испарителя система срабатывает в обратном порядке: сначала
РНД 5 обесточит соленоид 7, масло из исполнительного цилиндра
II пары сойдет в картер, и эта пара выключится из работы, а за-
тем при дальнейшем снижении температуры наружного воздуха
аналогично отключится III пара. Понятно, что РНД 5 настроен
на более высокие давления, чем РНД 6.
Рекомендации по настройке содержатся в заводской инструк-
ции.
Особенностью автоматического регулирования холодопроизво-
дительности поршневых компрессоров фирмы «Стал» является то
обстоятельство, что оно осуществляется без оперативных реле дав-
ления.
Рассмотрим схему регулирования холодопроизводительности
3-цилиндрового компрессора типа РА (рис. 96). Схема включает
следующие основные узлы: гидравлический сервомеханизм А, ус-
тановленный на клапанной плите компрессора; распределительный
золотник В и клапан регулировки давления срабатывания Б. По-
лость снаружи сильфона 13 сообщается трубкой 7/ со всасываю-
щим трубопроводом компрессора. При высокой тепловой нагруз-
ке воздухоохладителя давление всасывания велико, сильфон 13
сжат, а игольчатый клапан 16 открыт на небольшую величину.
Золотник 21 давлением масла от насоса 22, навешанного на вал
компрессора, удерживается в крайнем правом положении (как по-
казано на рисунке). Масло поступает под давлением по трубкам
19 и 5 в полость 4 сервомеханизма А и удерживает в верхнем
положении поршень 3, обеспечивая работу этого цилиндра ком-
прессора с полной производительностью. Одновременно масло по-
дается по трубкам 17 и 18 к сервомоторам второго и третьего ци-
линдров компрессора. По мере уменьшения давления всасывания
191
Рис 96 Принципиальная схема регулирования холодопроизводительности ком-
прессора фирмы «Стал»
уменьшается давление и внутри корпуса клапана Б. Пружина
15, растягивая сильфон 13, откроет клапан 16 на большую вели-
чину и увеличит слив масла из левой полости золотника 21 во
всасывающий трубопровод компрессора и оттуда в картер.
Золотник, перемещаясь влево под воздействием пру-
жины 20, сообщает трубопровод 19 сервомеханизма А с картером
компрессора. При этом ввиду уменьшения давления масла в поло-
сти 4 поршень 3 под усилием пружины 6 опускается вниз, умень-
шая количество всасываемого пара — производительность цилинд-
ра плавно уменьшается. При дальнейшем движении поршня 3
вниз толкатели 9 получат упор в невозвратный клапан 7, нагру-
женный пружиной 6, и отожмут кольцевой всасывающий клапан
2 вниз до ограничителя 1. Далее толкатели 9 приподнимут невоз-
вратный клапан 7 вверх, в результате чего цилиндр будет сооб-
щен полостью всасывания под головкой компрессора через те от-
верстия 8 и 10, в которых нет толкателей. Цилиндр полностью вы-
ключен из работы.
Если давление всасывания продолжает уменьшаться, то золот-
ник 21, перемещаясь влево, соединит сервомеханизм следующего
цилиндра с картером компрессора, и этот цилиндр также вы-
ключится и т. д. Включение цилиндров осуществляется в обратном
порядке. При отсутствии давления масла золотник 21 находится в
крайнем левом положении, все цилиндры выключены. Давление
кипения, которое должно поддерживаться в воздухоохладителе,
регулируется натяжением пружины 15, которое изменяется регули-
ровочным винтом 14. При вращении винта 14 клапана Б одновре-
менно сдвигаются величины давлений срабатывания сервомеха-
низмов всех цилиндров. Если запорный вентиль 12 перекрыть, сис-
тема регулирования холодопроизводительности отключается и ком-
прессор работает с полной производительностью.
192
F
Вт Регулятор статического давления воздуха. В работающей СКВ
к давление воздуха в воздухопроводе непостоянно и зависит от то-
I го, на сколько каждый из потребителей открывает доступ возду-
| ха в свое помещение. По мере отключения от воздушной магист-
/ рали большего числа потребителей давление воздуха в ней воз-
। растает. У оставшихся потребителей при этом подача воздуха в
) помещение увеличивается, за счет увеличения скорости значи-
тельно возрастает шумность истечения воздуха, нарушается тепло-
вой режим Этих неприятных явлений удается в определенной
степени избежать, применяя регуляторы статического давления
> воздуха. Регуляторы давления предназначены для поддержания
1 постоянного статического давления в воздухопроводе СКВ при из-
* менении расхода потребителями данной магистрали.
На судах отечественной постройки применяют регуляторы
(РСДВУ (рис 97) Регулятор состоит из усилителя / и исполни-
тельного механизма II. Регулятор может устанавливаться по схе-
ме регулирования «после себя» или «до себя» (На рис. 97 показа-
ны оба варианта установки РСДВУ. Совпадающие для обоих ва-
i риантов участки соединительных трубок показаны сплошной ли-
нией )
При работе РСДВУ по схеме «после себя» управляющее дав-
: ление воздуха руП:> должно подаваться в верхнюю полость испол-
f нительного механизма II, а возвратные пружины 3 установлены
Рис 97. Схемы работы регулятора РСДВУ
193
таким образом, что регулирующая заслонка 2 удерживается в от-
крытом положении. При уменьшении подачи воздуха в помеще-
ния (в результате прикрытия клапанов или заслонок каютных
ВР) увеличивается давление в воздухопроводе за регулятором и
одновременно в полости ррег усилителя I. Преодолевая жесткость
пружины 5, мембрана 6 прогнется вверх, клапан 7 откроется, в
результате чего увеличится давление в полости рущ, и на мембра-
ну 1 исполнительного механизма II. При этом мембрана 1, пере-
мещаясь, прикрывает регулирующую заслонку 2 до тех пор, пока
уменьшение расхода воздуха через регулятор не приводит к сни-
жению ррег до заданного начального значения. При увеличении
забора воздуха потребителями произойдет обратное: снижается
давление в воздухопроводе после регулятора и в полости pper уси-
лителя I, закроется клапан 7, давление рупр снизится, а заслонка
2 под действием пружины 3 начнет открываться, увеличивая дав-
ление в воздушной магистрали до заданного значения. Таким об-
разом, постоянное статическое давление автоматически поддержи-
вается изменением аэродинамического сопротивления системы в
месте установки регулятора.
При работе РСДВУ по схеме «до себя» рупр должно подавать-
ся в нижнюю полость исполнительного механизма II, а возврат-
ные пружины удерживают регулирующую заслонку 2 в закрытом
положении. При уменьшении расхода воздуха возрастает давле-
ние до регулятора и в полости ррег усилителя. Клапан 7 открыва-
ется, Рупр увеличивается и мембрана 1 исполнительного механиз-
ма, прогибаясь вверх, открывает заслонку 2. Часть воздуха будет
из системы сбрасываться через регулятор наружу. Давление ррег
снизится до заданной величины. При увеличении разбора возду-
ха потребителями произойдет обратное. Настройку РСДВУ осу-
ществляют изменением жесткости пружины настройки 5 винтом 4.
Пределы настройки 245,2—3922,66 Па (25—400 мм вод. ст.) при
скорости движения воздуха от 10 до 25 м/с. Точность поддержания
статического давления воздуха ±49,03 Па (±5 мм вод. ст.) при
изменении расхода воздуха от 100 до 40%.
На судах зарубежной постройки для этих же целей применя-
ют регуляторы типа ZGCA фирмы «Данфосс», описанные в лите-
ратуре [2, 5].
ГЛАВА IX
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
И СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
34. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
Основной задачей технического обслуживания судовых холо-
дильных установок является обеспечение надежной и безопасной
работы холодильного оборудования при минимальных затратах
на производство искусственного холода. Судовые холодильные ус-
тановки действуют безотказно, если правильно смонтированное и
испытанное оборудование обслуживается в точном соответствии
с действующими Правилами технической эксплуатации судовых
холодильных установок и Инструкцией завода-изготовителя, отра-
жающей конкретные особенности эксплуатации данной установки.
Все фреоновые холодильные установки, обслуживающие реф-
рижераторные трюмы, могут классифицироваться Регистром
СССР. Фреоновые холодильные установки, в состав которых вхо-
дят компрессоры с часовым объемом, описываемым поршнями ком-
прессоров более 125 м3/ч, подлежат обязательному техническому
надзору Регистра СССР. Для этих холодильных установок обяза-
тельно наличие на судне Регистровой книги неклассифицируемых
поднадзорных холодильных установок. Периодичность и объем ос-
видетельствования установлены в Правилах Регистра СССР и их
проводят в соответствии с Руководством по техническому надзору
за судами в эксплуатации. Кроме Регистровой книги, техническая
документация должна включать:
документацию завода-изготовителя, в которую входят паспор-
та, технические описания и инструкции по эксплуатации холо-
дильных установок и обслуживающих их вспомогательных меха-
низмов, аппаратов, приборов, комплекты чертежей и схем и др.;
формуляр текущего технического состояния установки, содер-
жащий акты испытаний (построечные и после капитальных ремон-
тов), описание всех выполненных работ по техническому обслу-
живанию установок с соответствующими замерами, а также отка-
зов в работе установки;
инвентарные книги инструмента и приспособлений, запасных
частей;
кодовые книги для заказа запчастей;
правила технической эксплуатации и др.
На транспортных морских судах обслуживание холодильных
установок, учитывая высокую степень их автоматизации, осуществ-
ляет непосредственно машинная вахта. В связи с этим механик,
в заведывании которого находятся установки, совместно со стар-
шим механиком должен, используя технические занятия, обеспе-
195
чивать подготовку вахтенного персонала (механиков и особенно
мотористов) к грамотному наблюдению за работой установки.
Для этого обязательно не только освежать в памяти членов ма-
шинной команды общие знания о холодильных установках, полу-
ченные в учебном заведении, но и рассказать о конкретных осо-
бенностях данной установки, указать, какие параметры установки
следует контролировать особенно внимательно.
Очень полезно на доске, размещенной вблизи приборной доски
установки, написать давления (или температуры) включения и
выключения компрессора автоматическими приборами и другие
наиболее важные параметры, на которые следует ориентировать-
ся. На крупных пассажирских судах, на транспортных судах с од-
ним или несколькими рефрижераторными трюмами и на рефриже-
раторных судах холодильные агрегаты и машины расположены в
отдельном рефрижераторном отделении и обслуживаются специ-
альной вахтой рефрижераторных машинистов, руководимой реф-
рижераторным механиком. В рефрижераторном отделении судов,
где есть самостоятельная вахта по обслуживанию холодильных
установок, должны вести Суточный журнал работы холодильной
установки. На судах, где холодильные установки обслуживаются
машинной вахтой, ведут Температурный журнал, в котором смен-
ная вахта фиксирует температуру в охлаждаемых помещениях и
параметры наружного воздуха. Все замечания по холодильным
установкам, время пуска и остановок заносят в общий Машинно-
вахтенный журнал.
35. ПОДГОТОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ к РАБОТЕ
Испытание холодильной установки давлением. Надежность ра-
боты холодильной установки в значительной степени зависит от
прочности и плотности как ее отдельных узлов, так и установки в
целом. Поэтому после окончания монтажа холодильной установки
на судне или ремонте, при котором из системы был полностью
удален холодильный агент, перед заполнением установки хладо-
ном испытывают систему холодильного агента на герметичность,
используя для этого сухой азот, углекислоту или тщательно осу-
шенный воздух (последнее в судовых условиях обеспечить слож-
но). Все фреоновые холодильные установки испытывают при из-
быточном давлении: на стороне нагнетания для R12—1,4 МПа
(14,0 кгс/см2), для R22—2,0 МПа (21,0 кгс/см2); на стороне низ-
кого давления дляR12—1,0 МПа (10,5 кгс/см2),для R22—1,6 МПа
(16,0 кгс/см2). Для испытания системы холодильного агента ча-
ще всего используют инертный газ — азот или углекислоту, по-
ставляемые на суда в баллонах.
Рассмотрим, как производится испытание на герметичность
фреоновой холодильной установки с непосредственным охлажде-
нием. Через наполнительный вентиль 16 (рис. 98), служащий для
заполнения холодильной установки хладоном, баллон с газом при
196
помощи зарядной трубки подсоединяют <к системе. Испытывают
систему давлением при отключенных автоматических приборах и
заглушенных предохранительных клапанах. Если автоматический
прибор имеет обводной трубопровод, для его отключения закры-
вают запорные вентили по обе стороны прибора. В противном
случае прибор демонтируют и на его 'место устанавливают пере-
мычку. Для проверки герметичности трубных решеток снимают
крышки конденсаторов и кожухотрубных испарителей. Перед на-
полнением системы газом необходимо сделать следующее: открыть
все запарные вентили, кроме воздухоспускных и вентилей, отсе-
кающих автоматические приборы; заменить манометры и манова-
куумметры, рассчитанные на измерение давлений меньших, чем
давление испытания, манометрами с соответствующими шкалами.
Газ находится в баллоне под высоким давлением порядка 12—
14 МПа (120 —• 140 кгс/см2), поэтому систему наполняют через
редукционный вентиль. Наполнение ведут постепенно до давления
1,0 МПа (10,5 кгс/см2) для R12 и 1,6 МПа (16,0 кгс/см2) для
R22. Затем вентиль на баллоне и наполнительный вентиль 16 за-
крывают и делают перерыв на 25—30 мин, необходимый для вы-
равнивания давления во всех частях системы. Одновременно про-
веряют, нет ли в системе сильных утечек. Если в течение этого
времени давление в системе не понижается, закрывают всасываю-
щий 1 и нагнетательный 20 вентили компрессора и разобщают
нагнетательные и всасывающие трубопроводы системы холодиль-
ного агента. Для этого закрывают вентили на жидкостном кол-
лекторе 6 или (если они предусмотрены) запорные вентили пе-
ред каждым камерным ТРВ. Затем, открыв вентиль 16 и вентиль
на баллоне, повышают давление только на стороне нагнетания
до 1,4 МПа (14,0 .кгс/см2) для R12 и 2,0 МПа (21,0 кгс/см2) для
R22. После этого, закрыв вентиль на баллоне и наполнительный
вентиль 16, отсоединяют баллон от системы, а к вентилю 16 под-
ключают манометр.
Далее приступают к проверке герметичности системы. Для
этого обмыливают все разъемные соединения, а также места пай-
ки и сварки. Особенно тщательно обмыливают трубные решетки
кожухотрубных конденсаторов. Для обмыливания приготовляют
густую мыльную пену. Чтобы пена быстро не высыхала, в нее до-
бавляют несколько капель глицерина. Перед обмыливанием сое-
динение должно быть снаружи очищено и насухо вытерто. Утеч-
ки обнаруживаются по появлению пузырей. Если в течение 1—
1,5 мин не появится пузырьков, соединение считается плотным. Ес-
ли фланцевое соединение имеет уплотнительный бурт меньшего
диаметра, чем фланцы, вырезают полосу газеты, обильно смазы-
вают ее пеной и наклеивают снаружи по окружности на фланцы,
герметизируя соединение труб. Затем прокалывают спичкой от-
верстие в бумаге между фланцами, обмыливают его и в течение
нескольких минут контролируют появление пузырьков. Метод до-
вольно надежный, но он требует определенного навыка. Если утеч-
ки из системы нет, фиксируют время, температуру помещения и
197
Рис. 98. Схема подключения баллона с хладоном при зарядке:
/ — выход хладона к ТРВ кладовых, II — вход хладона из испарителей кладовых
давление в системе. Под указанными давлениями стороны высоко-
го и низкого давления выдерживают в течение 18 ч. В продолжение
этого периода каждый час отмечают давление в системе и темпе-
ратуру окружающего воздуха. За первые 6 ч давление в систе-
ме может понизиться, но не более чем на 2%. Это объясняется
тем, что при резком повышении давления в системе возрастает
температура газа, заполнившего системы. В процессе выравнива-
ния температуры газа с температурой окружающей среды давле-
ние в системе несколько понижается. В течение последующих 12 ч
давление должно оставаться постоянным при условии постоянства
температуры окружающего воздуха.
При изменении температуры окружающего воздуха в преде-
лах 10°С пересчитывают давление по формуле
^2
где р2 и pi — абсолютные давления соответственно в конце и на-
чале испытания, МПа (кгс/см2); t2 и — температуры соответст-
венно в конце и начале испытания, °C.
Пример. Сторона высокого давления установки, работающей на R12, ис-
пытывается давлением р==1,4 МПа. За первые 6 ч давление снизилось до
1,36 МПа, т. е менее, чем на 2%. В течение последующих 12 ч температура
воздуха понизилась от 19 до 12°С. Определим, какое давление должно быть
в системе при отсутствии утечек,
12
р = 1,46-jg= 1,42 МПа.
Следовательно, давление по манометру должно быть 1,32 МПа. Более
низкое давление указывает на утечки газа из системы. В этом случае иахо-
198
дят неплотности, снижают давление до атмосферного, устраняют утечки, а за-
тем испытывают систему под давлением обмыливанием соединений.
Если сторона низкого давления может периодически работать
в качестве стороны высокого давления (как это предусмотрено в
установках, где оттаивание снеговой «шубы» осуществляется го-
рячим паром), при отсутствии предохранительного клапана для
стороны низкого давления следует принимать то же расчетное
давление, что для стороны высокого давления. Выпуск из системы
азота или углекислоты рекомендуется осуществлять таким обра-
зом, чтобы одновременно обеспечить продувку системы с целью
очистки трубопроводов от грязи и ржавчины. Продувку развет-
вленных систем производят сначала по частям с выключением ап-
паратов из продуваемой части трубопроводов (в целях предотвра-
щения оседания в них грязи и окалины). Для того чтобы увели-
чить эффект продувки, в свободный конец трубы забивается де-
ревянная пробка, при повышении давления она вылетает и газ,
выходя из трубы с большой скоростью, лучше очищает ее. В кон-
це испытания и после устранения неплотностей желательно про-
дуть систему целиком.
При получении положительных результатов испытания систе-
мы холодильного агента на герметичность под давлением считает-
ся законченным, о чем составляется акт с указанием величины
давлений, продолжительности испытания, даты и др.
После испытания системы холодильного агента приступают к
испытанию других систем: забортной воды и рассола. Трубопровод
охлаждающей воды, водяная часть конденсаторов, рассольный тру-
। бопровод в сборе с аппаратурой и батареями, включая рассоль-
ную часть испарителей, испытывают гидравлическим давлением
не менее 1,25 рабочего давления. Для этого системы заполняют
о водой и поднимают в ней давление с помощью ручного гидравли-
0 ческого насоса. Если в течение 5 мин давление остается постоян-
ным, система считается выдержавшей испытание на герметичность.
После испытания необходимо тщательно промыть систему, про-
качивая ее рабочим насосом до выхода из нее совершенно чистой
воды.
Вакуумирование системы холодильного агента. Для удаления
из системы воздуха и неконденсирующих газов, а также для осу-
шения ее от влаги перед заполнением холодильным агентом про-
изводят вакуумирование. При опрессовании системы холодиль-
ного агента неплотности в ней могут закупориться окалиной или
иными механическими частицами. Во время эксплуатации остав-
шиеся неплотности будут неизбежно размыты хладоном и поя-
s вятся утечки. Вакуумирование системы помогает выявить эти
скрытые дефекты.
Перед испытанием системы вакуумом устанавливают на место
все штатные автоматические приборы, снятые на время испытания
системы давлением. Испытание проводят посредством вакуум-на-
соса. Перед началом вакуумирования системы проверяют, все ли
запорные и соленоидные вентили, кроме вентилей, соединяющих
199
систему с наружной средой, открыты Вместо мановакуумметра
2 (см. рис. 98) устанавливают вакуумметр. Приводят в действие
вакуум-насос и понижают в системе абсолютное давление В на-
чале испытания тщательно наблюдают за работой и температурой
вакуум-насоса. Если она увеличивается выше допустимой (пре-
дельная температура указана в заводской инструкции на данный
насос), то насос на время останавливают. Перед остановкой обяза-
тельно закрывают вентиль на системе агента. При достижении в
системе наибольшего разрежения вакуум-насос продолжает рабо-
тать в течение 4 ч.
Во время работы вакуум-насоса тщательно осушают систему от
влаги. Для этого водяные и рассольные полости конденсаторов и
испарителей заливают водой с /=50-4-80°С или подают отработав-
ший пар при избыточном давлении не более 0,12 МПа
(1,2 кгс/см2).
Если осушают систему непосредственного охлаждения, в каме-
рах включают электрогрелки для повышения температуры до 45-4-
60°С Подогрев аппаратов способствует интенсивному испаре-
нию влаги в системе, находящейся под вакуумом. Через 5 — 6 ч
прекращают нагрев системы, закрывают вентиль 16, останавлива-
ют и отсоединяют вакуум-насос.
Установки с бессальниковыми компрессорами должны допол-
нительно испытывать разрежением в течение 8 ч, так как в этом
случае требуется повышенная сухость системы холодильного
агента.
После того как температура аппаратов сравняется с темпера-
турой окружающей среды, записывают время и разрежение в си-
стеме, определяемое по вакуумметру. Испытание системы под ва-
куумом проводят в течение 12 ч. Величину разрежения в системе
записывают через каждые 2 ч. Если в продолжении 12 ч при по-
стоянной температуре окружающей среды остаточное давление в
системе не повысится, результаты испытаний считают удовлетво-
рительными. Необходимо знать, что при недостаточном осушении
системы от влаги остаточное давление в конце испытания повы-
сится за счет парциального давления испарившейся влаги.
В таком случае систему необходимо еще раз испытать под ваку-
умом и просушить с последующей выдержкой под вакуумом 12 ч.
При отсутствии вакуум-насоса в крайнем случае испытание
системы разрежением может быть произведено штатным холо-
дильным компрессором. Для этого полностью закрывают нагне-
тательный вентиль 20 (см. рис. 98) и открывают установленный
перед ним специальный запорный воздушный клапан; при его от-
сутствии следует ослабить фланцевое соединение запорного кла-
пана на нагнетательной магистрали между клапаном и цилинд-
ром. Положение всех вентилей должно быть таким же, как при
испытании системы вакуум-насосом. Компрессор приводят в дей-
ствие, и отсасываемый из системы газ выбрасывается в атмосферу
через воздушный клапан. Разрежение в системе контролируется
вакуумметром За работой компрессора ведут постоянное наблю-
200
дение, особенно тщательно 'контролируют уровень масла в карте-
ре через смотровое стекло. В случае повышенного уноса масла из
картера компрессор останавливают, закрыв предварительно вса-
сывающий вентиль, и добавляют масло в картер. При достиже-
нии в системе наименьшего давления компрессор продолжает ра-
ботать в течение 4 ч, после чего его останавливают. Одновремен-
но с остановкой компрессора закрывают воздушный клапан или
затягивают ослабленный фланец. Открывают вентиль 20 и выдер-
живают систему под вакуумом 12 ч. Результаты испытания си-
стемы холодильного агента фиксируют актом, в котором указы-
вают дату, продолжительность испытания и все числовые дан-
ные. Система, выдержавшая испытание под вакуумом, считается
подготовленной к зарядке холодильным агентом.
Испытание системы на герметичность хладоном. Зарядка си-
стемы. Испытание на герметичность хладоном производят на
первом этапе зарядки системы. Для этого баллон с хладоном
устанавливают вертикально, головкой вверх. Открывая вентиль
на баллоне на 1—2 с, продувают его. При этом из баллона
должен выходить газообразный, а не жидкий хладон. Выход
жидкого хладона указывает на переполнение баллона, вызываю-
щее его повышенную взрывоопасность, так как давление в балло-
не может оказаться в несколько раз выше нормального. В этом
случае необходимо несколько раз открыть вентиль на баллоне до
появления парообразного хладона. Перед введением в систему
агента независимо от надписи краской на баллоне необходимо
убедиться в том, что в баллоне находится хладон требуемой, а
не другой марки. Для этого на штуцер вентиля устанавливают
манометр, открывают вентиль и измеряют давление в баллоне.
Зная температуру хладона в баллоне, равную температуре поме-
щения, в котором длительное время находился баллон, сверяют
давление в баллоне с табличным значением давления насыщен-
ных паров хладона при данной температуре
Пример. При температуре помещения 24°С давление в баллоне, измеренное
манометром, составляет 0,53 МПа (5,44 кгс/см2) По таблицам насыщенных па-
ров хладона-12 находим, что при этой температуре абсолютное давление насы-
щенного пара хладона-12 составляет 0,63 МПа Следовательно, в баллоне на-
ходится R12 В случае хладона-22 этой же температуре соответствовало бы из-
быточное давление 0,92 МПа (9,4 кгс/см2).
Контроль каждого заряжаемого в систему баллона является
обязательным. Для этой цели можно использовать манометр 12
(см. рис. 98). Использование хладона-22 для заполнения системы
холодильной установки, предназначенной для работы на хладоне-12,
не разрешается ввиду более высоких рабочих давлений.
Проверенный баллон 11 с хладоном, установленный вентилем
вниз, подсоединяют с помощью зарядной трубки 9 к вентилю 16.
Воздух из зарядной трубки продувают хладоном при ослаблен-
ной накидной гайке на штуцере вентиля 16. Вентиль 5 на обвод-
ном трубопроводе закрывают, чтобы хладон перед поступлением
в систему обязательно проходил через фильтр-осушитель 15.
201
Вентиль 16 и вентиль на баллоне открывают и заполняют систе-
му парообразным хладоном до давления 0,2 МПа (2 кгс/см2).
Зарядку временно прекращают для проверки всех соединений на
плотность.
Учитывая высокую способность хладона проникать через не-
плотности, проверке герметичности системы под давление газом,
а также при вакуумировании и при зарядке хладоном должно
быть уделено большое внимание. Сокращение программы испы-
таний и недостаточная тщательность проверки каждого соедине-
ния могут привести к значительно большим затратам времени,
труда и средств в процессе эксплуатации установки, в условиях
постоянных вибраций и деформации корпуса судна.
Герметичность системы, заполненной хладоном, проверяют об-
мыливанием, галоидной лампой или электронным галоидным
течеискателем. Принцип действия галоидных ламп (спиртовых,
бензиновых и пропановых) основан на изменении цвета пламени,
получающегося при сгорании топлива, которым заправлена лампа.
При отсутствии в воздухе пара хладона пламя оказывается бес-
цветным. Если в воздухе, который подсасывается к горелке, име-
ется хладон, то при температуре 600—700°С происходит разло-
жение хладона и образование хлористого и фтористого водорода,
которые в присутствии раскаленной меди увеличивают пламя и
окрашивают его в зеленоватый цвет. При более высокой концент-
рации хладона в воздухе цвет пламени делается темно-зеленым,
а затем зелено-синим. При больших концентрациях хладона лам-
па может погаснуть.
На рис. 99 показана спиртовая галоидная лампа ГЛ-1. Лампа
заправляется этиловым ректификованным спиртом ГОСТ 5962—67
или этиловым техническим спиртом ГОСТ 17299—78 в количестве
35 см3 через отверстие в нижней части горелки 1, закрытое кол-
паком 9. Для прогрева лампы в чашку 8 следует налить спирт и
поджечь. После того, как весь спирт выгорит, открыть регулирую-
щий вентиль 2 и зажечь пары спирта в колпаке 5. Интенсивность
горения регулируют вентилем 2. Пары спирта с большой скоро-
стью выходят из прогретого корпуса лампы через отверстие в
ниппеле 3, эжектируют воздух из шланга 7, свободный конец ко-
торого поднесен к проверяемому соединению, проходят в смеси
с воздухом через сопло 4 и сгорают в медном конусе 6. Откры-
тый конец шланга следует держать у контролируемого соедине-
ния не менее 15—20 с.
До начала поиска утечки желательно прогреть лампу до тех
пор, пока медный колпачок 6 не приобретет темно-вишневый цвет
(600—700°С). Отверстие в ниппеле 3 следует периодически про-
чищать иглой, находящейся в колпаке 9. По окончании работы
вентиль 2 закрыть. Разжигать лампу следует вне помещения, где
находятся фреоновые машины. Изменение цвета пламени при вне-
сении лампы в помещение свидетельствует о высокой концентра-
ции хладона в воздухе. В этом случае необходимо хорошо про-
ветрить помещение и тогда приступать к проверке.
202
Рис. 99. Спиртовая галоидная
лампа
Рис. 100. Пропановая галоидная
лампа
Устройство пропановой галоидной лампы (рис. 100) отличает-
ся наличием баллона с сжиженным пропаном. Баллон 13 встав-
лен в корпус 14. При поворачивании до отказа колпака 1 игла
11 вскрывает мембрану 12 и газ поступает через фильтр 10 в
отверстие капсюля 8, далее смешивается через шланг 7 с эжек-
тируемым воздухом и горит в колпаке 6 в пределах медной сетки
5. Величину пламени регулируют клапаном 9, перемещаемым
колпачковой гайкой 4 через пружину 3 и сильфон 2. По сравне-
нию со спиртовыми пропановые лампы обладают значительно
большей продолжительностью работы при единовременной заряд-
ке. Чувствительность пропановых и спиртовых ламп примерно
одинакова.
Значительно большей чувствительностью обладают электрон-
ные галоидные течеискатели. Через платиновые электроды дат-
чика, нагретые до температуры 800-=-900°С, вентилятором прого-
няется воздух, всасываемый через шуп и гибкий шланг. При на-
личии в воздухе пара хладона возрастает ионная эмиссия с по-
верхности платины, в результате чего возрастает ток, проходящий
через электроды. Токовый сигнал датчика увеличивается в уси-
лителе и поступает на индикатор, который обеспечивает подачу
световых сигналов посредством неоновой лампы, расположенной
в датчике, и подачу звуковых сигналов — щелчки в телефоне,
203
расположенном в регистрирующем блоке. В этом блоке имеется
также стрелочный индикатор. Если утечка хладона велика, щелч-
ки в телефоне переходят в непрерывный зуммер одного тона, а
стрелка выходит за шкалу прибора. Отечественные приборы
ГТИ-2, ГТИ-3 и ГТИ-6 работают по описанному принципу, стои-
мость их достаточно велика. Посредством приборов можно опре-
делить утечку хладона порядка 0,5 г в год.
Применяют электронные течеискатели только в тех слу-
чаях, когда не удается определить утечку другими методами.
Помимо описанных методов, неплотности в системе можно также
определить по следам и подтекам масла. Ввиду взаимной раство-
римости хладона и масла появление масляных пятен указывает
на возможную утечку хладона. В этом случае следует обезжирить
(бензином, ацетоном, спиртом), вытереть насухо проверяемое со-
единение и плотно обернуть его белой бумагой. Повторное появле-
ние следов масла подтверждает наличие утечки хладона. При ра-
боте с галоидными течеискателями всех видов следует иметь в виду,
что неплотности во фреоновой установке определяют сверху вниз,
так как пар хладона опускается вниз из-за большей, чем у возду-
ха плотности (1,29 кг/м3 — воздух, 5,7 кг/м3 — R12 и 3,9 кг/м3 —
R22).
Систему, заполненную паром хладона, подвергают испытанию
на плотность в течение 48 ч. При отсутствии утечек хладона при-
ступают к зарядке системы маслом, а затем и хладагентом. Как
правило, холодильные агрегаты поступают на суда с залитым в
компрессор и конденсатор маслом. (Например, в конденсатор аг-
регата МАК-6 заправляют 3 кг масла.)
Во фреоновых холодильных установках с рассольной системой
охлаждения для обеспечения нормального возврата масла из ис-
парителя в компрессор маслом заряжают не только картер комп-
рессора, но и кожухотрубный испаритель. Количество масла, за-
ряжаемого в испаритель, составляет 10—15% массы заправляемо-
го в систему хладона, а в систему с непосредственным охлажде-
нием — 24-5%. Масса хладона, вводимого в систему, указана в
паспорте установки.
Зарядку агентом продолжают в следующем порядке (см.
рис. 98). Вентиль 18 за ресивером 17 или (при отсутствии реси-
вера) вентиль 19 за конденсатором 4 закрывают. Пускают ох-
лаждающий насос конденсатора и проверяют давление в водяном
трубопроводе по манометру. Вводят в действие компрессор. Хла-
дон из баллона поступает через испарители в конденсатор, где и
накапливается. При понижении давления в испарительной систе-
ме до 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) компрессор необходимо остановить.
Когда давление повысится до 0,25 МПа (2,5 кгс/см2), компрес-
сор следует снова включить.
При заполнении системы каждый баллон взвешивают до и
после использования для определения действительного количест-
ва вводимого в систему хладона. Удобно следить за массой бал-
лона и ходом зарядки системы, если баллон подвешивать к
204
динамометру 7 (см. рис. 98). Для того чтобы полностью исключить
попадание влаги в систему, несмотря на наличие стационарного
фильтра-осушителя 15, между баллоном и наполнительным вен-
тилем устанавливают также переносной фильтр-осушитель 13.
В этом случае в процессе зарядки системы хладоном можно без
сложных переключений перезарядить этот фильтр новым зарядом
адсорбента. Для этого следует закрыть вентиль 8 на баллоне,
отсосать хладон из зарядной трубки и переносного фильтра-осу-
шителя 13, закрыть вентили 14 и 10 и снять фильтр-осушитель.
После перезарядки фильтра зарядную трубку и фильтр следует
продуть агентом из баллона при ослабленной накидной гайке на
штуцере наполнительного вентиля 16. Наполнение системы хла-
доном прекращают при заправке в нее около 70% ориентировоч-
но подсчитанного количества. Впоследствии, когда машина будет
работать, хладон добавляют при проявлении признаков недо-
статка его в системе. А пока компрессор останавливают, закры-
вают вентиль на баллоне, наполнительный вентиль и отсоединяют
зарядную трубку. На смотровом стекле конденсатора (или реси-
вера) >ста!вят отметку уровня жидкого хладона. Помещение осво-
бождают от фреоновых баллонов и тщательно вентилируют. Об-
мыливанием и галоидной лампой проверяют на плотность все
соединения системы и компрессор. Обнаруженные утечки немед-
ленно устраняют. Составляется акт с указанием даты, номеров
баллонов и массы брутто, нетто и тары.
В установках средней и большой холодопроизводительности
хладон в жидком виде перекачивают в баллоны через наполни-
тельный вентиль. Для этого необходимо проделать следующее
(см. рис. 98): установить баллон на весы вентилем вверх; присо-
единить баллон к наполнительному вентилю с помощью красно-
медной зарядной трубки, испытанной на соответствующее давле-
ние; приоткрыв наполнительный вентиль 16, продуть зарядную
трубку, открыть запорный вентиль на баллоне; запустить комп-
рессор; закрыть запорный вентиль перед ТРВ; открыть наполни-
тельный вентиль 16, внимательно контролируя количество жидкого
хладона, подаваемого в баллон. Для ускорения наполнения балло-
на хладоном давление конденсации следует повысить до 0,9—
0,93 МПа (9—9,5 кгс/см2) для R12 и 0,12—0,14 МПа (12 —
14 кгс/см2) для R22 уменьшением количества прокачиваемой во-
ды, а баллоны охладить водой или льдом. После наполнения бал-
лона закрыть наполнительный вентиль и запорный вентиль на бал-
лоне, отсоединить зарядную трубку, установить на вентиль балло-
на заглушку и тщательно завернуть предохранительный колпак.
Зарядку хладоном холодильных установок малой холодопроиз-
водительности, не имеющих специального наполнительного венти-
ля, производят через штуцер трехходового всасывающего запорно-
го вентиля компрессора. Для этого сначала до отказа открывают
запорный вентиль, отсекая тем самым штуцер РНД (рис. 101, в).
Баллон устанавливают головкой вверх и соединяют трубкой со
штуцером. Затем запорный вентиль вращением штока на 1 —1,5
205
Рис 101. Запорный трехходовой вентиль компрессора:
а — клапан открыт, приборы сообщены со всасывающей (нагнетательной) стороной комп-
рессора (положение клапана во время работы агрегата); б — клапан закрыт, приборы
сообщены со всасывающим (нагнетательным) трубопроводом; в — клапан открыт, доступ
хладона на приборы закрыт,
1 — к штуцеру вакууметра и РНД (манометра и РВД); 2 — всасывающий (нагнетатель
ный) трубопровод, 3 — всасывающая (нагнетательная) полость компрессора
оборота ставят в промежуточное положение (рис. 101, а), и от-
крытием клапана на баллоне начинают зарядку. После уравни-
вания давления в баллоне и системе включают компрессор.
Далее он работает непрерывно, давление всасывания при-
мерно 0,05—0,15 МПа (0,5—1,5 кгс/см2) регулируется венти-
лем баллона. Большое открытие клапана может привести к
гидравлическим ударам в компрессоре. Хладон из баллона перека-
чивается компрессором в конденсатор, прокачиваемый водой. Опо-
рожнение баллона определяют по показаниям весов и появлению
инея на зарядной трубе и на баллоне вблизи запорного клапана.
36. ПУСК и РЕГУЛИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Перед пуском установки необходимо произвести ее внешний ос-
мотр: убедиться в отсутствии посторонних предметов, мешающих
пуску, а также проверить по смотровым стеклам наличие в карте-
ре компрессора масла. Для компрессоров с принудительным
смазыванием уровень масла должен составлять '/г смотрового
стекла. При смазывании разбрызгиванием уровень должен быть
несколько выше. Затем по смотровому стеклу проверяют уровень
жидкого хладона в конденсаторе (ресивере). Если смотрового
стекла нет, определить, достаточно ли в системе хладона можно
только во время работы установки.
Перед пуском автоматизированной фреоновой холодильной
установки после длительного бездействия необходимы следующие
операции: провернуть от руки вал компрессора и убедиться, что
206
он вращается без заеданий; открыть все необходимые запорные
вентили водяной и рассольной систем; открыть всасывающий и
нагнетательный вентили (Компрессора, открыть полностью запорные
вентили на паровом (от камерных испарителей) коллекторе. За-
порные вентили на жидкостном коллекторе для подключения ка-
мерных испарителей открывают сначала на lU—Уз оборота и сразу
включают компрессор. После пуска компрессора, не допуская
снижения давления всасывания ниже 0,02 МПа (0,2 кгс/см2), по-
степенно открывают запорный вентиль конденсатора или ресивера,
а затем постепенно увеличивают до полного открытия запорных
вентилей на жидкостном коллекторе. Установку переводят в авто-
матический режим.
Если есть основания полагать, что в испарителях скопился
жидкий хладон, перед пуском компрессора запорные вентили на
паровом коллекторе открывают сначала на небольшую величину и
лишь после того, как появится уверенность в том, что компрессор
работает без гидравлических ударов, клапаны постепенно откры-
вают полностью. Затем в установленном порядке открывают за-
порные вентили на жидкостном коллекторе. Автоматизированные
установки, как правило, имеют блокировку электродвигателей
компрессора, насосов охлаждающей воды и рассольного. В этом
случае циркуляцию воды и рассола проверяют после пуска комп-
рессора. После пуска установка некоторое время работает в неус-
тановившемся режиме. В этот период она должна находиться
под непрерывным наблюдением. Главное внимание должно быть
уделено контролю за подачей хладона в испарителе с тем, чтобы
избежать гидравлических ударов в компрессоре. Если давление
конденсации несколько выше нормального, снизить его можно уве-
личением количества охлаждающей воды при условии, что этот
вариант предусмотрен.
В процессе работы установки давление кипения хладона в ис-
парителях, давление конденсации и температуры в охлаждаемых
помещениях постепенно понижаются.
Цель регулирования работы холодильной установки: поддержа-
ние необходимого температурного и влажностного режимов во
всех охлаждаемых помещениях при наиболее экономичной и безо-
пасной работе установки; обеспечение безотказной работы прибо-
ров защиты и аварийно-предупредительной сигнализации.
Приборы автоматики, имеющие шкалы, настраивают до пуска
установки. Все без исключения автоматические приборы проверя-
ют и регулируют на действующей холодильной установке. Реле
низкого давления РНД, предназначенное для обеспечения цик-
личной работы методом пуск—остановки компрессора, должно
срабатывать на замыкание и размыкание контактов при давле-
ниях включения и выключения, обеспечивающих поддержание
требуемых температур в кладовых. Величины этих давлений оп-
ределяют методом, изложенным в § 18. Если же РНД выполня-
ет функцию прибора защиты, то по Правилам технической экс-
плуатации оно должно останавливать компрессор при пониже-
207
нии избыточного давления на линии всасывания до величины не
менее 0,02 МПа (0,2 кгс/см2). Если температуры охлаждаемых
объектов требуют работы при более низких давлениях кипения
и всасывания, давление размыкания контактов должно быть
соответственно снижено. Однако во всех случаях следует стре-
миться к тому, чтобы установка работала при возможно боль-
ших рабочих давлениях кипения, так как при этом повышается
холодопроизводительность машины, а следовательно, понижают-
ся затраты на производство холода. Кроме того, работа при
давлении всасывания ниже атмосферного крайне нежелательна
также тем, что может привести к подсосу в систему воздуха, а
вместе с ним и влаги, и допускается только при необходимости.
Проверку настройки РНД производят следующим образом.
Постепенно, закрывая всасывающий вентиль работающего комп-
рессора, понижают давление на линии всасывания до требуемо-
го давления выключения и проверяют настройку РНД на раз-
мыкание контактов. После этого открывают всасывающий вен-
тиль компрессора — давление на линии всасывания повышает-
ся, и проверяют настройку РНД на включение Реле высокого
давления должны обеспечить аварийную остановку компрессора
при повышении избыточного давления на стороне нагнетания
при работе на R12 до 1,15 МПа (11,5 кгс/см2), на R22 до
1,8 МПа (18 кгс/см2).
При проверке и настройке РВД надо обращать внимание не
только на давление выключения компрессора, но и на давление
включения, которое должно быть выше максимального рабочего
давления при наивысшем значении температуры забортной во-
ды. В судовых установках давление нагнетания в зависимости
от температуры забортной воды изменяется в широких преде-
лах. Например, при работе на R12 и температуре забортной во-
ды 20°С температура конденсации составит приблизительно
28°С, а давление конденсации — 0,61 МПа (6,17 кгс/см2). В этих
условиях настройка РВД на размыкание контактов при давле-
нии 0,1 МПа (10 кгс/см2) и на замыкание контактов при дав-
лении 0,64 МПа (6,5 кгс/см2) обеспечит отключение компрессо-
ра при значительном повышении давления нагнетания и вклю-
чение его, когда давление нагнетания понизится до нор-
мальных пределов, так как давление включения РВД выше
рабочего.
При плавании судна в тропиках при температуре забортной
воды 32°С температура конденсации повысится до 40°С, а дав-
ление конденсации до 0,86 МПа (8,74 кгс/см2). Если в резуль-
’тате «срыва» охлаждающего насоса давление конденсации по-
высится до 0,1 МПа (10 кгс/см2), РВД остановит компрессор.
После восстановления циркуляции забортной воды давление в
конденсаторе начинает понижаться. При достижении рабочего
давления конденсации 0,86 МПа (8,74 кгс/см2) РВД не вклю-
чит компрессор, так как оно настроено на замыкание контактов
при 0,64 МПа (6,5 кгс/см2). Не включит реле его и позже, когда
.208
в процессе длительной прокачки конденсатора температура хла-
дона в конденсаторе понизится до температуры забортной воды
и давление в конденсаторе составит 0,68 МПа (6,96 кгс/см2).
Чтобы не перенастраивать РВД при разных режимах работы
установки, рекомендуется настраивать его при работе на R12 на
размыкание контактов при повышении давления нагнетания до
1,08—1,13 МПа (И—11,5 кгс/см2) и на замыкание контактов
при давлении 0,92—0,94 МПа (9,4—9,6 кгс/см2). При работе на
R22 соответственно 1,65 МПа (16,8 кгс/см2) и 1,52 МПа
(15,5 кгс/см2).
Настройку РВД производят следующим образом. Искусствен-
ное повышение давления, необходимое для проверки и настрой-
ки РВД, осуществляют уменьшением количества охлаждающей
воды, подаваемой в конденсатор. При этом по манометру, уста-
новленному на нагнетательной стороне компрессора, фиксируют
давление, при котором РВД остановит компрессор, и при необ-
ходимости регулируют прибор. Затем постепенно увеличивают
подачу воды на охлаждение конденсатора, снижают давление
конденсации и фиксируют давление замыкания контактов РВД.
Во всех случаях давление отключения компрессора РВД долж-
но быть ниже давления, на которые отрегулированы предохра-
нительные клапаны.
Реле контроля смазки проверяют и при необходимости
регулируют на работающем компрессоре. Для этого, ослабляя
пружину перепускного клапана системы принудительной смазки,
увеличивают сброс масла в картер компрессора и тем самым
снижают разность давлений (дифференциальное давление) до
минимально допустимой величины, при которой должен отклю-
чаться электродвигатель компрессора. В процессе работы уста-
новки необходимо по показаниям камерных термометров прове-
рить фактические температуры срабатывания на замыкание и
размыкание контактов термореле, обеспечивающих поддержа-
ние заданных температур в кладовых. Окончательную настрой-
ку приборов управления (РНД и термостатов) при необходимо-
сти производят после достижения в кладовых устойчивого тем-
пературного режима.
Приборы автоматики, применяемые в судовых холодильных
установках, различны по конструкции и принципу действия, но
правила настройки их не отличаются от рассмотренных в глДП.
37. ПРИЗНАКИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ФРЕОНОВОЙ
ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Оптимальным называется такой режим работы холодильной
установки, который обеспечивает поддержание в охлаждаемых
помещениях требуемых температурно-влажностных условий при
надежной работе и минимальных затратах энергии. Он характе-
ризуется оптимальными перепадами температур в теплообмен-
209
ных аппаратах, оптимальной величиной перегрева всасываемого
пара, нормальной работой компрессора и т. д.
У прямоточных компрессоров температура крышки цилиндра
должна быть близка к температуре нагнетательного трубопрово-
да, у непрямоточных — к температуре нагнетательного трубо-
провода с нагнетательной стороны и температуре всасывающего
трубопровода с всасывающей стороны.
Важное значение имеет поддержание оптимальных темпера-
турных перепадов (см. табл. 18 и 19). Температура, а следова-
тельно, и давление конденсации зависят от температуры заборт-
ной воды. Давление конденсации определяют по манометру,
установленному на нагнетательной стороне компрессора, а тем-
пературу конденсации примерно — по температурной шкале это-
го манометра, а более точно — по таблице насыщенного пара
хладона в зависимости от давления конденсации.
Перепад между температурами забортной воды на входе в
конденсатор и выходе из него (twz—twi) должен составлять
2—5°С. Перепад между температурой конденсации и темпера-
турой воды, выходящей из конденсатора (tK—tw2), следует под-
держивать в пределах 5-н6°С, а разность tK—tWi для кожухо-
трубных 'конденсаторов — 8ч-9°С. В процессе эксплуатации в
целях экономии энергии необходимо стремиться поддерживать
давление конденсации возможно более низким, но не ниже
0,4 МПа (4 кгс/см2) при работе на R12.
При низкой температуре забортной воды температуру и дав-
ление конденсации в установках, не имеющих водорегулирующе-
го вентиля, повышают, прикрывая запорный вентиль, установ-
ленный на выходе воды из конденсатора. В случае повышения
температуры забортной воды выше 32°С желательно прокачи-
вать конденсаторы холодильной установки водой от насосов,
имеющих более высокий напор. При этом необходимо иметь
в виду, что увеличивать подачу воды в конденсаторы имеет
смысл лишь до тех пор, пока это вызывает снижение давления
(и температуры конденсации). Дальнейшее повышение расхода
воды приводит только к ускоренному изнашиванию труб и труб-
ных решеток.
При непосредственном охлаждении температура кипения хла-
дона в испарителе должна быть ниже температуры в кладовой
на 9ч-15°С (подробно рассмотрено в § 18). Температуру кипе-
ния хладона в испарителях, не снабженных ПРД «до себя», оп-
ределяют примерно по температурной шкале мановакуумметра
на всасывающей трубе компрессора, а более точно — по табли-
це насыщенного пара хладона. В установках, не оборудованных
теплообменником, перегрев пара на всасывании (4с—4) должен
быть 8-г-10°С. Значения полезного перегрева пара хладона, вса-
сываемого компрессором в установках с теплообменником, .дол-
жны быть в определенных пределах (ом. табл. 18 и 19).
В системах с одним испарителем перегрев пара определяют
как разность между температурой всасываемого пара (по тер-
210
Таблица 18
Оптимальный температурный режим установки при работе на хладоне-12
3
Температу-
ра заборт-
ной воды,
°C
X
X
X
5?
Температура паров в конце сжатия при
температуре кипения, °C
Условия работы
V 5
г
+5
-10
-15
—20
— 25
-30
10
10
15
20
25
30
14
18
23
27
32
19
23
28
33
38
20
10
15
20
25
30
14
18
23
27
32
19
23
28
33
38
30
10
15
20
25
30
14
18
23
27
32
19
23
28
33
38
45
х s
,g. о
Н X
0,46
0,53
0,62
0,72
0,83
0,46
0,53
0,62
0,72
0,83
0,46
0,53
0,62
0,72
0,83
20
25
30
32
23
27
32
34
22
33
38
40
0,62
0,72
0,83
0,88
32
36
44
49
55
82
36
43
48
54
33
37
44
49
55
34
38
45
50
56
36
41
47
52
57
37
42
48
53
58
38
44
49
55
61
40
46
52
56
63
При затопленных
испарителях
42
48
55
59
63
42
47
54
58
63
43
48
55
59
65
44
50
56
60
66
45
51
57
62
67
46
52
58
63
68
49
54
61
65
72
51
57
63
67
73
С теплообменни-
ком и незатоплен-
ных испарителях
53
59
65
69
75
52
58
64
68
74
53
59
65
70
75
55
60
67
71
77
56
61
68
72
78
57
62
69
73
80
60
65
71
76
82
62
67
78
79
85
При развитом
теплообменнике и
незатопленных ис-
парителях
81
85
92
93
80
84
91
92
81
86
92
93
82
87
93
94
85
88
94
96
86
90
96
98
87
93
98
99
90
95
100
102
При развитом
теплообменнике и
незатопленных ис-
парителях
При перевозке
замороженного мя-
са и рыбы и при
высокой температу-
ре забортной воды
s
2
S X
X X
0
-5
мометру на всасывающей трубе компрессора) и температурой
кипения хладона, соответствующей давлению всасывания. Про-
верка настройки ТРВ в этом случае осуществляется просто.
В многоиспарительных системах определить перегрев пара в
каждом испарителе практически невозможно. В этом случае
проверка настройки ТРВ осуществляют следующим образом.
Удаляют иней с испарителя, включают компрессор и влажными
пальцами определяют, в каком месте испарителя прекращается
кипение хладона и начинается перегрев пара. Там, где хладон
кипит, влажные пальцы прилипают к трубе испарителя. Пере-
грев всасываемого компрессора пара в многоиспарительных
системах регулируют за счет перераспределения величин пере-
211
Таблица 19
Оптимальный температурный режим установки при работе на хладоне-22
Температу-
ра заборт-
ной воды,
Температура паров в конце сжатия при
температуре кипения, С
Ж
о
ж
о
Условия работы
CkCJ
+5
-5
-10
-15
-20
—25
-30
10
10
15
20
25
14
18
23
27
19
23
28
33
0,81
0,92
1,06
1,23
40
45
52
60
42
49
56
63
45
51
59
67
47
53
61
70
50
57
63
72
53
60
66
75
56
63
70
78
60
67
75
83
При отсутствии
теплообменника и
затопленных испа-
рителях
20
10
15
20
30
14
18
23
32
19
23
28
38
0,81
0,92
1,06
1,40
48
61
75
50
57
63
78
52
60
66
81
56
63
70
85
60
67
75
88
65
72
80
93
68
73
82
95
71
78
85
100
С теплообменни-
ком и незатоплен-
ных испарителях
30
10
15
20
25
30
14
18
23
27
32
19
23
28
33
38
0,81
0,92
1,06
1,23
1,40
56
63
70
78
83
60
67
75
83
88
65
72
80
86
93
68
73
82
88
95
71
78
85
93
100
76
82
88
98
104
80
85
92
102
109
83
90
98
106
112
При развитом
теплообменнике и
незатопленных ис-
парителях
S а
Е =
О
грева в разных испарителях. При этом минимальный перегрев
следует устанавливать у испарителей с затрудненным возвратом
масла, увеличивая перегрев у испарителей с облегченным воз-
вратом масла. При наличии перегрева всасываемого пара комп-
рессор работает «сухим» ходом, внешними признаками которого
являются: легкий стук клапанов; относительно высокая темпера-
тура крышки цилиндра с нагнетательной стороны и нагнета-
тельного патрубка, которая близка к температуре нагнетатель-
ного трубопровода. При температуре в кладовой ниже нуля ине-
ем покрыт весь испаритель и часть всасывающего трубопро-
вода.
Работа компрессора «влажным» ходом характеризуется от-
сутствием стука клапанов и появлением инея на крышке компрес-
сора при значительном понижении температуры крышки ком-
прессора и нагнетательного трубопровода. На ощупь нагнетатель-
ная сторона компрессора холодная. В прямоточных компрессорах
покрывается инеем картер.
При необходимости ТРВ перестраивают поворотом его регу-
лировочного винта не более чем на четверть оборота с интерва-
лом 15-7-20 мин.
212
Температура в конце сжатия определяется по термометру на
нагнетательной трубе компрессора. Она зависит от температур
конденсации, кипения и перегрева и колеблется в пределах
32— 102°С для R12 и 40—130°С для R22. Эти и другие значения,
характеризующие оптимальные температурные пределы, даны
в табл. 18 и 19.
38. ЦИРКУЛЯЦИЯ МАСЛА В СИСТЕМЕ ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА
И СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА
, Смазочное масло уменьшает трение и износ, охлаждает дета-
ли холодильных машин и уплотняет зазоры. Во время работы ком-
прессора часть масла (4—8%), находящегося в картере, уносится
вместе с паром хладона в систему и циркулирует по ней вместе с
холодильным агентом. Влияние, оказываемое маслом, унесенным
из 'компрессора, на работу холодильной установки зависит от
взаимной растворимости хладона и смазочного масла. Жидкие
хладоны и минеральные масла взаимно растворяются. Эта раст-
воримость увеличивается с возрастанием температуры. При тем-
J пературе выше —42°С, т. е. во всем диапазоне рабочих температур
холодильной установки, жидкий хладон-12 неограниченно раство-
ряется в масле, образуя однородную смесь. Жидкий хладон-22 в
масле растворяется ограниченно: при высоких температурах раст-
воримость хорошая; при обычных температурах кипения в испари-
теле масло выделяется из R22, при этом образуется вязкий слой
масла, плавающий на поверхности хладона.
Парообразный хладон абсорбируется (растворяется) в масле,
уменьшая его вязкость; растворимость хладона увеличивается с
повышением давления и понижением температуры. В нагнетатель-
ном трубопроводе небольшая часть пара поглощается маслом,
унесенным из компрессора. Масло, поступившее в конденсатор,
растворяется в жидком хладоне. Образовавшийся в конденсаторе
маслофреоновый раствор переохлаждается в теплообменнике,
дросселируется в регулирующем вентиле и поступает в испари-
- тель, где в зависимости от того, какой из холодильных агентов
используется в качестве рабочего тела, происходит либо выкипа-
ние легкокипящего компонента (R12) из маслофреонового раство-
ра, либо расслоение маслофреонового раствора на две жидкие
фазы — масло и R22. В результате этого в испарителе происхо-
f дит скапливание масла. Это приводит к снижению уровня масла
| в картере компрессора и к нарушению нормальных условий сма-
\ зывания его трущихся частей. Значительное понижение уровня
масла в картере может привести к аварии компрессора.
|г Часть масла, возвращенного из испарителя, поступает в кар-
к тер компрессора по вертикальному каналу, сообщающему всасы-
11 вающий трубопровод с картером. Остальное масло увлекается в
к цилиндр всасываемым паром и снова уносится в нагнетательный
К трубопровод.
213
Для нормальной работы холодильной машины необходимо:
чтобы из испарителя в картер компрессора возвращалось столь-
ко же масла, сколько из него уносилось. Причины чрезмерного
уноса масла из компрессора: износ поршневых колец и цилиндра;
интенсивное разбрызгивание из-за переполнения картера маслом;
ненормально высокое давление масла в системе принудительного
смазывания от насоса; износ подшипников шатунов или завышен-
ные против нормы зазоры, вследствие чего через них на цилиндро-
вое зеркало попадает избыточное количество масла, подаваемого
под давлением через сверления в коленчатом валу.
При эксплуатации холодильной машины необходимо стремить-
ся к уменьшению количества циркулирующего в системе масла,
так как выпадание его в испарителе, помимо снижения уровня
масла в картере компрессора, уменьшает коэффициент теплопере-
дачи испарителя.
Важным фактором, влияющим на унос масла из компрессора,
является абсорбция парообразного хладона маслом, находящимся
в картере компрессора. При стоянке компрессора (особенно дли-
тельной) давление в картере (равное давлению в испарителе) по-
вышается, так как хладон, находящийся в испарителе, нагревает-
ся под воздействием теплопритоков. В это же время картер ком-
прессора остывает. В этих условиях растворимость парообразного
хладона в масле возрастает, что приводит к повышению уровня
маслофреонового раствора в картере компрессора. При пуске
компрессора (особенно крупного, который вводится в действие с
закрытым всасывающим вентилем) давление в картере резко по-
низится и кипение растворенного в масле хладона приведет к ин-
тенсивному вспениванию масла и срыву подачи его насосом. По-
этому чрезвычайно важно соблюдать следующие меры, исключаю-
щие абсорбцию хладона в масле во время остановки компрессора;
предотвращать чрезмерное охлаждение картера компрессора.
Для этой цели на средних и крупных компрессорах применяют
автоматические картерные подогреватели, включающиеся с помо-
щью термостата во время остановки. Они повышают температуру
неработающего компрессора до 20 —25°С и тем самым способст-
вуют уменьшению абсорбции хладона в масле. Применяют также
постоянно действующие картерные подогреватели. В период рабо-
ты компрессора их влияние на температуру масла невелико, тем-
пература повышается не более чем на 1°С;
плотно закрывать всасывающий и нагнетательный вентили при
длительной остановке компрессора, что исключает повышение-
давления в картере. Малый унос масла из компрессора в систему
свидетельствует об общем нормальном техническом состоянии
компрессора.
Для того чтобы исключить скапливание масла в испарителе,
необходимо при монтаже предусмотреть ряд специальных мер,
обеспечивающих устойчивый возврат масла из испарителя в
картер компрессора. Задержка масла, уносимого в систему, может
достигаться установкой маслоотделителя, в котором происходит
214
отделение масла, унесенного паром хладона из картера компрес-
сора. Отделившееся масло вместе с растворенным в нем хладо-
ном возвращается по трубопроводу в картер компрессора.
В холодильных установках, оснащенных маслоотделителями,
уровень масла в картерах компрессора поддерживается достаточ-
но стабильно. Наиболее совершенные конструкции маслоотделите-
лей способны отделять и возвращать в картер до 50—60% мас-
ла. Обязательным является наличие маслоотделителя в холодиль-
ных установках, работающих на хладоне-22, обладающим ограни-
ченной взаимной растворимостью с маслом в испарителе.
Возврат масла, занесенного в испаритель, обеспечивается раз-
личными конструктивными мерами. Особенно важно проведение
этих мер в том случае, когда установка не имеет маслоотделите-
ля. С этой целью испаритель устанавливают выше компрессо-
ра. Для самотечного движения масла в направлении движения
пара всасывающий трубопровод монтируют с уклоном 1—2° в сто-
рону компрессора, применяют верхнюю подачу жидкого хладона
в испаритель.
На рис. 102 дана схема возврата масла в компрессор 3 из не-
затопленного змеевикового испарителя 1, расположенного выше
компрессора. Жидкий хладон подводится в испаритель сверху.
Пар отводится снизу. Кипение жидкости в испарителе сопровож-
дается выпаданием из нее масла, которое самотеком движется
вниз по змеевику испарителя. Пар хладона вместе с маслом по
всасывающему трубопроводу засасывается компрессором 3 через
теплообменник 2. В теплообменнике всасываемый пар перегрева-
ется, а жидкий хладон, растворенный в масле, выкипает из раст-
вора. В картер компрессора возвращается масло с небольшим со-
держанием растворенного в нем хладона.
Всасывание компрессором перегретого пара с весьма малым
содержанием масла увеличивает коэффициент подачи компрессо-
ра, так как в этом случае уменьшается вредное влияние доиспаре-
ния хладона из масла в результате теплообмена холодильного
агента со стенками цилиндра. Как уже указывалось, коэффициент
подачи фреоновых компрессоров повышается при увеличении пе-
Рис. 102. Схема возврата масла из испарителя
215
Рис. 103. Маслоподъемная петля
регрева всасываемого пара. Од-
нако для облегчения возврата
масла в картер компрессора ча-
сто появляется необходимость в
кратковременной периодической
работе с небольшим перегревом
всасываемого пара и даже
«влажным» хотом, несмотря на
то, что это снижает коэффици-
ент подачи компрессора.
Если испаритель расположен на одной высоте с компрессором
или ниже его, то для возврата масла должна быть выполнена мас-
лоподъемная петля (рис. 103). Масло, стекая в нижнее колено
петли, образует масляный зазор. В результате этого происходит
понижение давления на участке всасывающего трубопровода меж-
ду маслоподъемной петлей и компрессором. Порция масла подни-
мается в вышерасположенный участок вследствие образовавшейся
разности давлений в испарителе и на участке всасывающего тру-
бопровода после масляного затвора. Маслоподъемная петля обес-
печивает подъем масла на высоту не более 3 м. Размер масляного
затвора должен быть возможно меньшим, чтобы не требовалось
большой разности давлений для подъема масла. Значительные
трудности, связанные с возвратом масла в картер компрессора,
возникают в установках с кожухотрубными испарителями. В этом
случае используется два способа возврата масла:
1) нерегулируемый, осуществляемый благодаря засасыванию
масла вместе с паром хладона;
2) регулируемый, осуществляемый путем отбора части масло-
фреонового раствора, имеющего высокую концентрацию масла,
из испарителя.
Смазочные масла фреоновых машин. Основными свойствами
смазочных масел являются вязкость, температура застывания и
температура вспышки. Для смазывания фреоновых машин приме-
няют специальные масла, имеющие соответствующую вязкость,
температуры застывания и вспышки, находящиеся вне рабочего
диапазона температур. Масла фреоновых машин не дол?кны со-
держать механических примесей, воды, водо-растворимых щело-
чей и кислот, а также не должны вступать в химическую реакцию
с хладоном.
Для смазывания компрессоров применяют следующие марки
масел: работающих на R12 — минеральные холодильные
ХФ-12-18, ХФ-12-16 и ХМ-35 (см. табл. 20), работающих на R22
при t0 до —40°С — минеральное ХФ-22-24, а также синтетиче-
ские ХФ-22с-16 и ХС-40, винтовых, работающих на R22 — холо-
дильное аммиачное ХА-30 с пониженной вязкостью для умень-
шения трения роторов.
Масла ХМ-35 и ХС-40 благодаря большой вязкости и большо-
му поверхностному натяжению имеют лучшие противозадирные и
противоизносные свойства, чем масла ХФ-12-18, ХФ-12-16 и др.
216
Таблица 20
Основные свойства смазочных масел
Марка масла ГОСТ, ТУ Вязкость кине- матическая при 503С, мм2/с Кислотное чис- ло, мг КОН иа 1 г масла, не более Температура, °C
вспышки в открытом тигле застыва- ния
ХФ-12-18 ГОСТ 5546—66 18,0 0,03 160 —40
ХФ-12-16 ГОСТ 5546—66 16,0 0,03 160 —40
ХМ-35 ГОСТ 5546—66 34,0 0,03 180 —35
ХФ-22-24 ГОСТ 5546—66 25,0 0,05 125 —55
ХФ-22С-16 16,0 0,35 225 —58
ХС-40 ТУ 38-40151—73 42,0 0,011 240 —48
ХА-30 ГОСТ 5546—66 28-32 0,07 185 —38
Они практически не воздействуют на обмотки встроенных
электродвигателей и резиновые детали. Масло ХМ-35 хорошо ра-
створяется в хладоне-12. Это качество, а также высокая вспени-
ваемость способствуют хорошему возврату его из испарителя в
картер компрессора. Масла ХМ-35 и ХС-40 ограниченно раство-
ряются в хладоне-22.
Для предохранения от влаги, содержащейся в воздухе, масло
должно храниться в герметической таре.
В связи с высокими требованиями, предъявляемыми ж чистоте
смазочного масла, на его пути в масляной магистрали устанавли-
ваются два фильтра. Масло засасывается насосом из картера че-
рез фильтр грубой очистки, представляющий собой мелкую сетку
(150—300 отверстий на 1 ом2), нагнетается в щелевой фильтр
тонкой очистки, имеющий между стальными пластинами щели ши-
риной 0,05—0,1 мм. Далее очищенное масло подается по магистра-
ли к трущимся парам. Конструкция фильтра может позволять
очистить его во время работы компрессора.
39. ВЛАГА И ВОЗДУХ В СИСТЕМЕ ХЛАДОНА И ИХ УДАЛЕНИЕ
Влага попадает в систему холодильного агента при недоста-
точном осушении системы после монтажа, при неполном удалении
влажного воздуха из отдельных участков системы, механизмов и
аппаратов после их ремонта, при зарядке системы хладоном и
маслом или добавлении их в систему, при работе установки на
вакууме.
Хладоны очень ограниченно растворяют воду (см. табл. 1 в
§ 3). Оказавшаяся в системе влага циркулирует вместе с хладо-
ном и, оставаясь в свободном состоянии, сохраняет все свои физи-
ческие свойства, в том числе способность замерзать при отрица-
тельных температурах. Поэтому при дросселировании агента, соп-
ровождающемся резким понижением температуры, образуются
ледовые пробки, частично или полностью закупоривающие дрос-
8-5247 217
сельные отверстия ТРВ. Вследствие этого значительно уменьшает-
ся или полностью прекращается поступление жидкого хладона в
испарительные батареи.
Внешними признаками наличия влаги в системе являются по-
вышение температуры в кладовых и оттаивание инея с поверхно-
сти испарительных батарей камер с низкой температурой. Реле
кладовых не срабатывают на закрытие соленоидных вентилей.
Давление кипения понижается и значительно увеличивается пере-
грев всасываемого пара хладона. Перенастройка ТРВ на большее
открытие не приводит к увеличению давления кипения. Компрес-
сор быстро отсасывает пар агента из испарительных батарей и
РНД отключается. При замерзании влаги в ТРВ в отличие от за-
сорения его фильтра прохождение жидкого хладона возобновляет-
ся после прогрева ТРВ горячей водой. При наличии в системе зна-
чительного количества влаги возможно образование ледовых про-
бок и в трубах испарительных батарей.
В установках 'кондиционирования воздуха, работающих, >как
правило, в области положительных температур кипения, внешних
признаков присутствия влаги во фреоновой системе не наблюда-
ется. Наличие влаги в системе приводит ж следующим последст-
виям; вода в системе вызывает коррозию металлов; ржавчина,
смываемая хладоном с поверхности трубопроводов, аппаратов и
механизмов, забивает дроссельные отверстия ТРВ. В присутствии
воды хладон вступает в химическую реакцию с медью, которая
выпадает в виде тонкого слоя на стальных поверхностях деталей
и узлов компрессора (омеднение поверхности), что нарушает его
работу. Поэтому к обезвоженности фреоновых систем, включая
установки кондиционирования воздуха, предъявляются высокие
требования. В соответствии с действующими стандартами массо-
вое содержание воды в хладоне, поставляемого химическими заво-
тами, не должно превышать, %: 0,0006 для R12 и 0,0025 для
R22. Перед заполнением хладоном и маслом систему тщательно
вакуумируют и осушают. В процессе обслуживания холодильной
установки также принимают меры, предупреждающие проникно-
вение влаги в систему. Влагу, проникшую в систему, удаляют с
помощью поглотителей-адсорбентов: силикагеля или цеолита.
Причем фильтр-осушитель включают в работу сразу при появле-
нии признаков наличия влаги в системе, а выключают не ранее
4 ч после полного исчезновения этих признаков.
Силикагель представляет собой твердое высокопористое кри- .
сталлическое вещество. Активность (поглотительная способность),
силикагеля оценивается количеством поглощенной им влаги, выра-
жается в процентах его массы и составляет 10—60%. Для восста-
новления активности насыщенного влагой силикагеля его регене-
рируют (осушают) одним из следующих способов’- пропускают в
течение 2—3 ч через осушитель горячий воздух или азот, имеющий
температуру 190-J-200°C, вакуумируют фильтр-осушитель при тем-
пературе 100-г-120°С, прокаливают силикагель в течение 4 ч в
электропечи, имеющей температуру 140-н150°С.
218
Фильтр-осушитель заполняют возможно более горячим сили-
кагелем. В судовых холодильных установках применяют мине-
ральный гранулированный силикагель марки К.СМ (размер зерен
1,54-3,5 мм) ГОСТ 3956—64. Силикагель необходимо хранить в
герметичной упаковке. В современных холодильных установках
фильтр-осушитель имеет обводной трубопровод. В«<лючать фильтр-
осушитель в работу следует только при необходимости. Для пре-
дупреждения попадания влаги в систему холодильного агента
фильтр-осушитель следует обязательно включать в работу при за-
рядке и дозарядке системы холодильного агента хладоном.
Наряду с силикагелем в качестве адсорбента применяют син-
тетический цеолит. В зависимости от класса выпускаемый цеолит
имеет разные размеры каналов, почему и называется молекуляр-
ным ситом. Молекула воды имеет меньший диаметр, чем масла.
Применяемый с целью осушения в холодильных установках цео-
лит NaA имеет такие размеры каналов, что в кристалл могут про-
никнуть только молекулы воды, но не молекулы масла. В итоге
каналы (поры) цеолита не забиваются маслом, как это происхо-
дит с силикагелем. Цеолит обладает поглотительной способностью
примерно в 2,5 раза более, чем силикагель. С помощью цеолита
хладон-12 (можно осушать до 'Массового содержания воды (2—
3)-10~4%. Цеолит сохраняет высокую поглощающую способ-
ность при высоких температурах, до 60°С, а следовательно, обес-
печивает эффективное осушение системы при самых высоких тем-
пературах конденсации, встречающихся в практике эксплуатации
судовых холодильных установок. В судовых условиях цеолит обыч-
но регенерации не подлежит из-за высокой температуры восста-
навливающего процесса, порядка 550°С. В соответствии с Прави-
лами технической эксплуатации на судах применяют цеолит марки
NaA со связующим (ТУ 38-1028—75). К недостаткам этого цеоли-
та относится недостаточная механическая прочность связующего.
В процессе эксплуатации в фильтрах-осушителях он размельчает-
ся, и пыль проникает в фильтры ТРВ и забивает их. В настоящее
время на судах Северного, Новороссийского и других пароходств
успешно применяют цеолит NaA без связующего.
Цеолит поставляют в герметично закрытых бидонах (массой
27—30 кг). Применение цеолитовых фильтров-осушителей позво-
ляет значительно сократить время и повысить качество осушения
судовых фреоновых холодильных установок. В последние годы для
нейтрализации отрицательных последствий, вызываемых наличием
влаги в системе, на судах применяют патентованное средство фирмы
«Vecom REF» (ФРГ) «Waterkiller» — густая прозрачная жид-
кость. Фирма рекомендует вводить его в систему по 4—8 г на
1 кг хладона. В практике это средство используют следующим об-
разом: в корпус фильтра-осушителя вместо силикагеля или цео-
лита укладывают тампон (не слишком уплотненный) из гигроско-
пической ваты. Перед установкой фильтра на место вату пропиты-
вают нужным количеством «Waterkiller». (Если не удалось избе-
жать попадания этой жидкости на руки или другие части тела,
8* 219
следует сразу же промыть кожу водой с уксусом или хотя бы
струей теплой воды.) После установки на место фильтр-осуши-
тель продувают обычным порядком хладоном с целью удаления
воздуха. В процессе растворения влаги, содержащейся в системе,
в вате появляется белый порошок, который затем удаляют вме-
сте с ватой.
Использовать спирт для устранения замерзания ТРВ во фрео-
новых установках запрещено.
Одна из тяжелых аварий фреоновых холодильных машин —
потеря агента из системы вследствие утечки его в конденсаторе,
так как в этом случае при снижении давления в системе хладона
ниже давления охлаждающей воды забортная вода начинает за-
полнять систему агента. Систему после устранения причины, вы-
звавшей аварию, просушивают, продувая ее азотом или углекисло-
той и неоднократно вакуумируя.
Воздух может оказаться в системе холодильного агента в
результате недостаточно тщательного вакуумирования ее перед
первоначальным заполнением хладоном, при вскрытии компрессо-
ров, аппаратов, вспомогательного оборудования и отдельных уча-
стков системы для ремонта и профилактического осмотра, а так-
же при работе установки на вакууме.
Независимо от того, в какой части установки воздух проник в
систему, он скапливается в конденсаторе, так как гидравлический
затвор в конденсаторе (или ресивере) препятствует прорыву воз-
духа в испарительную систему. При наличии смеси воздуха и па-
ра хладона общее давление в конденсаторе складывается из пар-
циального давления пара хладона р и парциального давления рв
воздуха,
P* = P + PS-
Парциальное давление пара хладона зависит от температуры
забортной воды, проходящей через конденсатор, а парциальное
давление воздуха — от его количества в конденсаторе.
Таким образом, наличие в системе холодильного агента возду-
ха и других неконденсирующихся газов приводит к повышению
давления в конденсаторе, в результате чего холодопроизводитель-
ность установки уменьшается, а потребляемая мощность увеличи-
вается. Кроме того, вместе с воздухом в систему попадает влага,
которая всегда содержится в воздухе.
Внешними признаками наличия воздуха в системе являются:
повышенное давление, увеличение амплитуды колебания стрелки '
манометра на стороне нагнетания компрессора, значительное по-
вышение температуры конца сжатия в компрессоре.
Пример.^Фактическое избыточное давление конденсации R12 при температуре
забортной воды Afi=20°C равно 0,66 МПа (6,7 кгс/см2), a = 30,6°С. В соответ-
ствии с рекомендациями Правил технической эксплуатации, приведенными в табл. 18,
для указанной twi рк должно равняться 0,62 МПа (tK = 28°С). Фактическое рк пре-
вышает нормальное на 0,04 МПа (0,4 кгс/см2). Это при достаточном расходе воды
на прокачку конденсатора и при наличии других сопровождающих признаков под-
таерждает наличие воздуха в системе.
220
Операции по удалению воздуха из системы производят, если
разность давлений превышает 0,03—0,04 МПа (0,34-0,4 кгс/см2).
Для удаления воздуха из конденсатора необходимо остановить
компрессор, закрыть клапан за конденсатором и в течение 3—
4 ч прокачивать его водой для повышения процентного содержа-
ния воздуха в паровоздушной смеси, подлежащей удалению.
Воздух выпускают, открывая воздушный клапан, устанавливае-
мый в верхней части конденсатора. При отсутствии этого клапа-
на воздух следует выпускать из верхней точки нагнетательного
трубопровода, осторожно ослабляя гайку одного из соединений
(например штуцера ВМД). Воздух выпускают до тех пор, пока
давление в конденсаторе (определяемое по манометру, установ-
ленному на нагнетательной стороне компрессора) не станет близ-
ким к рекомендуемому. Следует иметь в виду, что несмотря на ка-
жущуюся простоту выпуск воздуха является длительной и весьма
ответственной операцией, сопровождающейся значительной поте-
рей хладона, так как в верхней части конденсатора собирается не
чистый воздух, а воздухо-хладоновая смесь с большой концентра-
цией хладона.
Пример. При температуре хладона-12 25°С и отсутствии воздуха избыточ-
ное давление в конденсаторе равно 0,55 МПа (5,61 кгс/см2). Если в результате
накопления воздуха давление повысится на 0,1 МПа, смесь будет содержать
по объему R12 88,7%_, воздуха 11,3%. В начале выпуска такой смеси из кон-
денсатора непосредственно теряется на каждую единицу массы удаляемого
воздуха 27,6 единиц R12. В дальнейшем по мере снижения давления концент-
рация R12 в выпускаемой смеси будет увеличиваться.
Смесь рекомендуется выпускать с небольшими интервалами в
объеме, равном или превышающем объем конденсатора.
40. ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ, АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ
ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
В процессе обслуживания установки необходимо обеспечить
заданный температурно-влажностный режим охлаждения объек-
тов, контролировать герметичность системы холодильного агента
и исключить возможность проникновения в систему воздуха
и влаги. Контроль за температурой охлаждаемых объектов (про-
визионных кладовых) ведут ежечасно с помощью дистанционных
термометров. Герметичность системы проверяют ежедневно по
следам масла и не реже 2 раз в неделю обмыливанием, галоидной
лампой или электронным течеискателем. Обнаруженные утечки
немедленно устраняют. Если такой возможности нет, поврежден-
ный участок отключают во избежание полной потери хладона из
системы.
Для предотвращения возможности проникновения в систему
холодильного агента воздуха и влаги необходимо:
не допускать работы установки на вакууме;
возможно реже вскрывать систему. При необходимости вскры-
тия системы на стороне низкого давления работы начинать только
221
после того, как температура вскрываемого участка сравняется с
температурой окружающего воздуха;
после проведения работ, связанных с вскрытием системы, ваку-
умировать либо продувать хладоном, либо азотом или обезвожен-
ной углекислотой ранее вскрытую часть системы;
систему хладоном дозаряжать через осушитель;
дозарядку масла в картер компрессора производить подсасы-
ванием масла в картер на вакуум, исключая при этом подсос воз-
духа.
При эксплуатации фреоновых автоматизированных установок
желательно поддерживать давление конденсации относительно по-
стоянным. При отсутствии водорегулятора давление конденсации
регулируют вручную — изменением количества подаваемой на
конденсатор охлаждающей воды. Давление в магистрали охлаж-
дающей воды поддерживают не более 0,15—2 МПа (1,5-5-
2 кгс/см2).
Обслуживание компрессора. Во время работы компрессора
должен быть слышен только легкий звук, сопровождающий рабо-
ту клапанов.
Температуру наружных частей компрессора определяют на
ощупь. Во фреоновых компрессорах температура картера не долж-
на превышать температуры помещения, в котором установлен
компрессор, более чем иа 25—30°С. Температура сальников и бло-
ка цилиндров нормально работающего компрессора мало отлича-
ется от температуры картера. Температура крышки цилиндра с
нагнетательной стороны близка к температуре пара хладона в
конце сжатия, с всасывающей стороны — к температуре всасы-
вающего трубопровода перед компрессором.
Температура наружных частей компрессора зависит от режи-
ма работы холодильной установки, технического состояния ком-
прессора и температуры смазочного масла, которая в нормально
работающем компрессоре не превышает более чем на 2—4°С тем-
пературу его наружных частей.
Дифференциальное давление масла в компрессорах, имеющих
принудительную смазочную систему, должно быть 0,05-к 0,15 МПа
(0,5-5-1,5 кгс/см2). В высокооборотных многоцилиндровых ком-
прессорах, имеющих длинные масляные магистрали, это давление
должно быть выше 0,15—0,24 МПа (1,5-ь2,5 кгс/см2).
Уровень масла в картере работающего компрессора поддержи-
вается на */г—2/з высоты смотрового стекла.
Понижение уровня масла во фреоновом компрессоре не явля-
ется основанием для добавления масла в картер. Добавлять мас-
ло следует только при обнаружении утечки его из системы холо-
дильного агента.
Уровень масла может понизиться из-за уноса его из картера
компрессора в систему холодильного агента. В этом случае необ-
ходимо возвратить масло из испарительной системы в картер
компрессора, что осуществляется временным переводом установки
на режим «влажного» хода. Для этого необходимо: перепустить
222
масло из маслоотделителя в картер компрессора, увеличить
подачу хладона в испаритель за счет открытия ручного РВ, либо
перерегулировки ТРВ. Повысить давление конденсации до 0,78-4-
0,98 МПа (84-10 кгс/см2) при работе на R12 и 11,8-^13,7 МПа
(12-ь 14 кгс/см2) — на R22 за счет уменьшения подачи охлаждаю-
щей воды в конденсатор. В случае возникновения гидравлических
jдаров в цилиндре компрессора необходимо немедленно прикрыть
всасывающий вентиль и вентиль подачи жидкого хладона в испа-
ритель. Когда уровень масла в картере перестанет повышаться,
принудительный возврат масла в 'картер следует прекратить
Для добавления масла в картер малых компрессоров исполь-
зуется тройник дзухходового всасывающего вентиля компрессора
(см. рис. 101). К тройнику подсоединены мановакуумметр и РНД.
Для добавления масла необходимо до отказа открыть всасываю-
щий вентиль (положение <?), остановить компрессор, отсоединить
РНД, подсоединить к тройнику трубку для зарядки масла. За-
крыть на ’А оборота всасывающий вентиль (положение /) и про-
дуть зарядную трубку избыточным давлением хладона из всасы-
вающей полости компрессора; снова до отказа открыть всасываю-
щий вентиль (положение 3). Конец трубки опустить в банку с
маслом.
Закрыть вентили на всасывающей магистрали компрессора,
перевести управление компрессора на ручное, включить компрессор
и создать на всасывающей стороне и в картере вакуум (остаточ-
ное давление 0,026 МПа). Затем останавливают компрессор, за-
крывают двухходовой всасывающий вентиль на Р/г—2 оборота
(положение 1) и подсасывают масло в картер. Снова до отказа
открывают запорный вентиль, отсоединяют зарядную трубку и
подсоединяют трубку РНД, предварительно продув ее открытием
тройника всасывающего вентиля. Вращая шток запорного венти-
ля на закрытие, ставят клапан в положение 1, проверяют герме-
тичность соединений, навертывают предохранительный колпак на
корпус вентиля и включают компрессор в автоматический режим.
У средних и крупных компрессоров добавление масла осуще-
ствляют через запорный вентиль на картере компрессора. Перед
добавлением масла трубку необходимо тщательно продуть паром
хладона из картера компрессора. Затем, закрыв запорный всасы-
вающий вентиль, включить компрессор и создать в картере не-
большой вакуум. Открыв запорный вентиль на картере, подсосать
необходимое количество масла.
Если компрессор снабжен предохранительным клапаном, то от-
крытие его регулируется при разности давлений нагнетания и вса-
сывания 0,16 МПа (16 кгс/см2) для R22 и 0,1 МПа (10 кгс/см2)
для R12. Срабатывание клапана проверяют не реже 2 раз в год
и после каждого ремонта прикрытием нагнетательного запорного
вентиля компрессора.
Увеличение температуры компрессора выше допустимой мо-
жет происходить по следующим причинам: повышенный перегрев
пара, всасываемого компрессором; недостаточная плотность вса-
223
свивающих и нагнетательных клапанов компрессора, в результате
чего часть агента переходит из нагнетательной полости во всасы-
вающую; износ поршневых колец или заклинивание их в кепах
поршня; неправильная сборка механизма движения (наличие пе-
рекосов в шатунно-поршневой группе, неправильная установка за-
зоров в сопрягаемых деталях), недостаточное смазывание ком-
прессора; загрязнение масляных фильтров, засорение маслопрово-
да; повышенная температура конца сжатия выше установленных
величин (температура в конце сжатия агента зависит от темпера-
туры конденсации, кипения, перегрева на всасывании, а также от
•технического состояния компрессора); наличие воздуха в системе;
неисправность предохранительного клапана компрессора, перепу-
скающего часть агента из нагнетательного трубопровода во вса-
сывающий.
При обслуживании компрессора необходимо следить за чисто-
той сетчатого фильтра, установленного на всасывающей стороне
непосредственно в его корпусе. Засорение фильтра характеризу-
ется следующим; повышением давления (до фильтра), определяе-
мого по мановакуумметру, установленному на всасывающей сто-
роне компрессора; понижением давления всасывания после
фильтра (т. е. истинного давления всасывания компрессора) и
давления в картере; понижением давления нагнетания. В резуль-
тате засорения фильтра производительность компрессора понижа-
ется, что может привести к повышению температуры в охлаждае-
мых кладовых.
Основные причины появления стуков в компрессоре следую-
щие; увеличение зазора в мотылевом и головном подшипниках
вследствие износа трущихся поверхностей, поломки колец и кла-
панов и их попадания в цилиндр, поломка подшипников качения
и др. При появлении стуков следует выявить их причины и устра-
нить при первой возможности. При сильных стуках или гидравли-
ческих ударах, вызванных попаданием в цилиндр жидкого агента
или масла, компрессор должен быть немедленно остановлен для
устранения причин.
Обслуживание конденсатора и испарителя. Особое внимание
при эксплуатации конденсаторов необходимо уделять их герме-
тичности. Ежедневно проверять герметичность наружных частей
конденсатора, фланцевых и штуцерных соединений, запорной ар-
матуры и предохранительных клапанов.
Герметичность теплообменных трубок и трубных решеток не-
обходимо проверять не реже 1 раза в месяц. Для проверки спу-
скают воду из водяной полости конденсатора и вводят в нее ко-
нец гибкого шланга галоидной лампы или щуп течеискателя. При
обнаружении утечки спускают воду, снимают боковые крышки
конденсатора и проверяют герметичность трубной решетки, каж-
дой трубки, ее крепление в трубной решетке. Утечки холодильно-
го агента в конденсаторе можно определить по звуку, издаваемо-
му выходящим хладоном, а также путем обмыливания тщательно
очищенной поверхности трубных решеток. После проверки труб-
224
ных решеток обмыливают каждую трубку. Чтобы в проверяемой
трубке не было движения воздуха, ее е одной стороны закрывают
резиновой заглушкой. Если мыльная пена не разрывается в тече-
ние минуты, трубка считается плотной. При обнаружении неплот-
ности конденсатора хладон из него следует перекачать в другие
конденсаторы или баллоны и только после этого устранять утечки.
При работе установки необходимо стремиться поддерживать
минимально возможный уровень жидкого хладона в конденсато-
ре. Повышение уровня жидкости в нем исключает из теплообме-
на часть нижних трубок, что может привести к повышению
давления конденсации. Конденсатор загрязняется минеральными
отложениями в виде накипи (водяной камень), биологическими,
механическими загрязнениями (ил, песок и т. п.) и ржавчиной. По-
этому не реже 1 раза в 6 мес, а также при повышении температуры
конденсации на 3—4°С выше приведенных в табл. 18 и 19 следу-
ет снимать крышки и очищать внутреннюю поверхность теплооб-
менных трубок, трубные решетки и крышки от загрязнений. Труб-
ки конденсаторов от минеральных отложений очищают двумя
способами: механическим и химическим.
При механическом способе трубки очищают специальными ша-
рошками, вводимыми в трубки с помощью гибкого вала, приводи-
мого во вращение электродвигателем или сжатым воздухом. За-
тем трубки продувают сжатым воздухом давлением около
0,6 МПа (6 кгс/см2).
Если внутренняя поверхность столь загрязнена, что механиче-
ская очистка не дает положительных результатов, ее очищают
6—10%-ным раствором соляной кислоты. Для уменьшения корро-
зийного воздействия кислоты в нее добавляют ингибитор — урот-
ропин (0,17%). Раствор приготовляют в специальном баке и по-
дают в конденсатор насосом. Из конденсатора раствор должен
опять стекать в бак. Раствор должен циркулировать примерно в
течение 1 ч. После растворения накипи трубки тщательно промы-
вают забортной водой для удаления загрязнений и остатков ра-
створа.
При работе с кислотой необходимо строго соблюдать правила
техники безопасности. Внутреннюю поверхность конденсаторов
очищают от масла, продувая их сжатым воздухом. Можно ис-
пользовать котельный пар невысокого давления с последующим
продуванием конденсатора воздухом, а лучше — агентом для уда-
ления влаги. Одновременно с очисткой рабочих поверхностей кон-
денсаторов проверяют состояние протекторов, разъеденные и из-
ношенные заменяют.
Кожухотрубные испарители проверяют на герметичность так
же, как и конденсаторы. Испарители для охлаждения воздуха
проверяют на герметичность сразу же после оттаивания снеговой
«шубы». Перед этим тщательно проветривают помещение, затем
убеждаются в отсутствии следов масла на штуцерных соединени-
ях. Обнаруженные незначительные утечки хладона в соединениях
испарительной системы можно устранять под давлением.
225
В рассольных системах охлаждения концентрацию рассола
проверяют не реже 2 раз в неделю. После остановки рассольного
насоса работа компрессора недопустима во избежание замерза-
ния рассола в испарителе.
В связи с тем, что рассолы являются агрессивной средой, вызы-
вающей коррозию поверхности испарителя, необходимо своевре-
менно заменять изношенные протекторы.
Предохранительные клапаны конденсаторов и ресиверов наст-
раивают на открытие при давлениях 1,4 МПа (14 кгс/см2) для
R12 и 2,1 МПа (21 кгс/см2) для 'R22, предохранительные клапа-
ны кожухотрубных иопарителей — при давлениях соответственно
1,05 МПа (10,5 кгс/см2) и 1,6 МПа (16 кгс/см2). Клапаны прове-
ряют каждые четыре года, начиная со второго года постройки
установки, на специальном стенде инертным газом. После подры-
ва клапан должен полностью прекратить выпуск газа при сни-
жении давления не более чем на 15%.
Обслуживание маслоотделителей, фильтров и запорной арма-
туры. Обслуживание маслоотделителя сводится к систематической
проверке герметичности его соединений и постоянному .контролю
за его работой по смотровому стеклу, установленному на трубо-
проводе, по которому масло возвращается в картер компрессора.
Наиболее часто встречаются следующие неисправности масло-
отделителя:
засорение отверстия седла игольчатого клапана. При этом в
смотровом стекле наблюдаются разрывы масляной струи. Через
некоторое время возврат масла в картер компрессора может пол-
ностью прекратиться;
неплотность между игольчатым клапаном и седлом. При этом
все масло, находящееся в маслоотделителе, перетечет в картер
компрессора, отсутствие масляного затвора приведет к тому, что
по трубопроводу, по которому масло возвращается в картер, нач-
нет непрерывно поступать смесь пара хладона и масла. В смотро-
вом стекле будет непрерывно наблюдаться белая пена. При нор-
мальной же работе маслоотделителя белая пена в стекле будет
наблюдаться периодически.
Прекращение возврата масла в картер приводит к выходу
компрессора из строя, а попадание в картер пара хладона из
маслоотделителя резко снижает холодопроизводительность ком-
прессора. Поэтому в обоих случаях необходимо остановить ком-
прессор и, предварительно закрыв соответствующие запорные вен-
тили, демонтировать маслоотделитель.
Затем маслоотделитель промывают авиационным бензином.
При необходимости притирают игольчатый клапан к седлу.
Практика эксплуатации показывает, что маслоотделитель за-
грязняется в первые месяцы эксплуатации механическими части-
цами, оставшимися в системе после монтажа, и окалиной, смывае-
мой хладоном с внутренней поверхности трубопроводов. Поэтому
в указанный период необходим особо тщательный контроль за ра-
ботой маслоотделителя. В дальнейшем .маслоотделители доста-
226
точно вскрывать для профилактического осмотра 1 раз в тече-
ние 2—3 лет.
Обслуживание фильтров сводится к регулярной проверке плот-
ности и периодическому вскрытию их для очистки. В процессе
эксплуатации фильтрующие сетки, прокладки и мешки засоряют-
ся грязью и механическими частицами, оставшимися в системе
после монтажа и ремонта, а также продуктами коррозии и коксо-
вания смазочного масла. Засорение фильтра обнаруживают по
резкому понижению температуры (давления) агента за фильтром
в результате дросселирования в нем холодильного агента. Иногда
жидкостный трубопровод за фильтром покрывается инеем. Засо-
рение жидкостного фильтра или сетки ТРВ может привести к
прекращению подачи хладона в испаритель. Признаком засорения
фильтра ТРВ является покрытие инеем входного штуцера, где
находится фильтрующая сетка.
В первое время работы установки после монтажа и ремонта
фильтра необходимо периодически вскрывать и промывать авиа-
ционным бензином. В процессе нормальной эксплуатации фильт-
ра следует вскрывать только в случае необходимости во избежа-
ние попадания в систему воздуха.
Для вскрытия фильтра производят следующие действия:
закрывают запорный вентиль до фильтра по ходу движения
хладона;
отсасывают компрессором хладон из фильтра и останавлива-
ют его при достижении давления всасывания 0,01—0,02 МПа
(0,14-0,2 кгс/см2). Процесс отсасывания повторяют до тех пор,
пока давление на всасывающей стороне после остановки компрес-
сора не перестанет возрастать;
перекрывают запорный вентиль за фильтром.
Вскрыв фильтр, промывают его авиационным бензином или
четыреххлористым углеродом и продувают сжатым воздухом.
Собранный фильтр устанавливают на место и продувают хладо-
ном при ослабленной накидной гайке на штуцере запорного
вентиля, установленного за фильтром.
После установки и продувки фильтра все его соединения про-
веряют на плотность обмыливанием или с помощью течеискателя.
При этом следует иметь в виду, что пар четыреххлористого угле-
рода может вызвать такое же изменение цвета пламени лампы,
как и хладона-12.
Добавление хладона в систему. Количество холодильного
агента в системе легко контролировать, если конденсатор или ре-
сивер снабжены смотровыми стеклами. Если стекол нет, наличие
хладона в системе определяют по ряду показателей работы уста-
новки хладона.
Внешними признаками недостатка хладона в системе являют-
ся. повышение температуры в камерах вследствие недостаточного
заполнения испарителей хладоном, частичное оттаивание снего-
вой «шубы», понижение давления всасывания и высокая темпера-
тура на стороне нагнетания компрессора. Увеличение открытия
227
ТРВ не приводит к снижению перегрева всасываемого пара. Од-
ним из характерных признаков недостатка хладона является про-
хождение его через ТРВ с характерным свистом. Это свидетель-
ствует о прорыве через ТРВ пара хладона.
При небольшом недостатке хладона в автоматизированных
установках, регулируемых по принципу пуск—остановка от РНД,
компрессор работает длинными циклами. При значитель-
ном недостатке хладона компрессор быстро отсасывает пар из
испарителя и работает короткими циклами.
В установках, где цикличная работа обеспечивается посредст-
вом термореле, компрессор работает непрерывно. При большом
недостатке хладона в системе возможно срабатывание клапана по
давлению всасывания.
Хладон в систему добавляют в том же порядке, в каком про-
изводят ее первоначальную зарядку, в частности: закрывают за-
порный вентиль 19 после конденсатора (см. рис. 98), а при нали-
чии ресивера — вентиль 18, баллон соединяют с наполнительным
вентилем 16 через переносный фильтр-осушитель 13 с помощью
зарядной трубки 9; запускают компрессор, открывают наполни-
тельный вентиль 16 и, медленно открывая вентиль 8 на баллоне,
перепускают хладон в испарители и оттуда в конденсатор (реси-
вер). Добавив в систему необходимое количество хладона, закры-
вают вентиль на баллоне, наполнительный вентиль и отключают
зарядную трубку.
Перед добавлением хладона в систему необходимо заменить
силикагель или цеолит в фильтре-осушителе 15 и переносном
фильтре 13.
Агент добавляют до установления нормального уровня, уточ-
няя его по смотровому стеклу (при его наличии) на конденсато-
ре (ресивере). Во всех остальных случаях холодильный агент до-
бавляют порциями до полного исчезновения признаков недостат-
ка хладона в системе.
В установках малой производительности при отсутствии на-
полнительного вентиля дозарядку хладона в систему осуществля-
ют через штуцер РНД. Для определения количества добав-
ленного в систему хладона баллоны взвешивают до и после доза-
ряд ки.
Удаление снеговой «шубы». При охлаждении воздуха ниже
температуры точки росы из него выпадает влага. Если темпера-
тура охлаждающих батарей, установленных в кладовых, ниже 0°С,
выпавшая влага замерзает на охлаждающих поверхностях, обра-
зуя снеговую «шубу». Образование снеговой «шубы» отрицатель-
но сказывается на процессе теплопередачи. Так, слой снега тол-
щиной 1—2 мм уменьшает теплопередачу на 12—15% из-за
низкого значения теплопроводности «шубы», которое составляет
0,11 Вт (м-°С). Теплопроводность для меди равна 394, для льда —
2,4 Вт (м-°С). В связи с этим следует принимать меры, замед-
ляющие процесс образования снеговой «шубы»: не допускать про-
никновения влаги в провизионные кладовые извне, грузить про-
228
дукты в кладовые в возможно более короткое время, работать с
минимально возможной разностью температур охлаждаемого по-
мещения и холодильного агента (рассола) и др.
Снеговая «шуба» толщиной более 5 мм подлежит удалению.
На современных судах снеговую «шубу» удаляют электрогрелка-
ми, вмонтированными в испарители, или горячим паром. Во вто-
ром случае пар из компрессора по специальной трубе нагнетает-
ся в испаритель, 'который в данном случае работает как конденса-
тор: пар в нем конденсируется за счет теплоты таянья снеговой
«шубы» и жидкий хладон подается в работающие испарители дру-
гих кладовых. Включение электроподогревателей может быть ав-
томатизировано и осуществляться с помощью реле времени. Если
оттаивание произойдет за время менее, чем предусмотрено при
настройке, компрессор и вентиляторы, а также линейные солено-
идные вентили, если они предусмотрены, включаются специаль-
ным реле низкого давления, реагирующим на повышение давле-
ния во всасывающей трубе компрессора.
Остановка холодильной машины. Остановка машины на срок
менее суток считается кратковременной, а на срок более 15 сут—
длительной. Для кратковременной остановки холодильной маши-
ны малой производительности достаточно остановить компрессор,
перекрыть воду на конденсатор, выключить питание на щите и за-
крыть запорные вентили на жидкостном коллекторе. Вентили
можно при кратковременной остановке не закрывать, если есть
полная уверенность в герметичности камерных соленоидных вен-
тилей.
При остановке на длительное время следует при закрытом
вентиле за конденсатором (ресивером) отсосать (при необходи-
мости несколько раз) хладон из испарителей до давления
0,02 МПа (0,2 кгс/см2) для предупреждения «влажного» хода
компрессора при последующем пуске. После этого необходимо, не
останавливая компрессора, закрыть его всасывающий вентиль,
снизив давление в картере до давления в системе, отключить
компрессор, закрыть его нагнетательный вентиль и прекратить
охлаждение конденсатора; при опасности размораживания слить
воду из системы охлаждения конденсатора. Если РНД на-
строен на размыкание контактов при более высоком давлении
чем 0,02 МПа, контакты его замыкают принудительно. На средних
и больших установках в дополнение к перечисленным операциям
следует закрыть все запорные вентили на системе, включая запор-
ные вентйли измерительных и автоматических приборов.
При консервации установки, подготовке ее к ремонту, связан-
ному с вскрытием механизмов и аппаратов, и ряде других случа-
ев возникает необходимость в полном удалении хладона, кото-
рый перекачивают в баллоны, оставляя в системе избыточное дав-
ление порядка 0,02 МПа (0,2 кгс/см2). Перед удалением агента
из системы необходимо подготовить нужное количество баллонов.
Путем внешнего осмотра проверить исправность вентиля, наличие
клейма и сроки ранее проведенного и последующего освидетельст-
229
вования каждого баллона. Нацример, клеймо 9-75-80 означает, что
баллон был испытан в сентябре 1975 г. и подлежит следующему
освидетельствованию в 1980 г. Баллоны, в которых неисправны
вентили, поврежден корпус или срок освидетельствования истек,
наполнять хладоном запрещается.
Зная количество хладона в системе и вместимость баллона
(по клейму), можно рассчитать вместимость каждого баллона и
необходимое количество их, исходя из следующих норм заполне-
ния: на 1 л вместимости баллона R12 — 1 кг, R22 — 0,9 кг. При
температуре наружного воздуха выше 25°С норма заполнения
уменьшается на 25%. Если в баллоне не оставалось пара хладо-
на (избыточное давление равно нулю), следует вакуум-насосом
удалить из него воздух. В связи с этим отметим, что в процессе
зарядки установки хладоном не следует разрежать баллоны до
атмосферного давления.
В установках малой холодопроизводительности при отсутст-
вии наполнительного вентиля баллон подключают к штуцеру
РВД. Нагнетательный вентиль компрессора закрывают. Хладон
из конденсатора через ТРВ поступает в испаритель и работаю-
щим компрессором в парообразном состоянии подается в баллон.
Для конденсации агента в баллоне последний следует охлаждать
льдом. Удаление холодильного агента из системы в баллоны со-
провождается уносом масла из картера компрессора, причем мас-
ло в этом случае в картер компрессора не возвращается. Поэто-
му при понижении уровня масла в картере компрессора ниже ми-
нимально допустимого необходимо добавить его в картер.
41. МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Перед установкой ТРВ необходимо убедиться в исправности
термочувствительной системы. Для этого вентиль следует про-
дуть, приложив входной штуцер к губам, при температуре 20°С.
Воздух свободно должен проходить через вентиль. Если термо-
чувствительная система не герметична, то при этой температуре
ТРВ будет закрыт и воздух через вентиль проходить не будет.
Монтируют ТРВ на жидкостном трубопроводе вертикально, капил-
лярной трубкой вверх, регулировочным винтом вниз и так, чтобы
хладон проходил через вентиль в направлении, указанном стрел-
кой на его корпусе. Термобаллон ТРВ закрепляют на выходе из
испарителя на ровном и гладком участке всасывающего трубо-
провода. Поверхность трубы для хорошего теплового контакта за-
чищают наждачной бумагой. Патрон плотно притягивают к тру-
бопроводу нержавеющим хомутиком. Термобаллон можно крепить
как к вертикальным, так и к горизонтальным участкам вса-
сывающего трубопровода на расстоянии 250—300 мм от испари-
тельной батареи. Кроме того, термобаллон должен находиться от
всасывающего коллектора на расстоянии ие менее 20 диаметров
всасывающей трубы. При горизонтальном расположении термо-
230
баллона следует крепить его над трубой. Крепление термобалло-
на под всасывающей трубой не допускается, так как в нижней
части трубы может скапливаться масло (или маслофреоновый
раствор), имеющее большую тепловую инерцию, что приводит к
неустойчивой работе ТРВ.
Если баллон монтируют внутри охлаждающего объекта, то
место крепления должно быть удалено от стенки охлаждаемого
объекта на возможно большее расстояние, исключающее воздей-
ствие теплового потока, направленного по трубе от более теплого
наружного воздуха. Термобаллон вместе с участком трубы, на ко-
тором он закреплен, необходимо надежно изолировать от проник-
новения тепла из окружающего воздуха, а также от попадания к
этому месту влаги. Капиллярную трубку выводят кверху от тер-
мобаллона, сворачивают в кольцо, диаметр которого не менее
80 мм, и укрепляют с помощью деревянных или пластмассовых
колодок. Трубка не должна касаться поверхности всасывающей
трубы и иметь резких изгибов. Монтируют ТРВ как внутри ох-
лаждаемого помещения в непосредственной близости от испарите-
ля, так и за его пределами. При установке за пределами охлаж-
даемого помещения трубопровод от ТРВ до помещения изоли-
руют.
При монтаже ТРВ с внешним уравниванием уравнительную
трубку следует врезать в верхнюю часть горизонтального участ-
ка всасывающего трубопровода (чтобы в трубку не попадало
масло и грязь) и за местом крепления термобаллона, т. е. бли-
же к компрессору. Последнее необходимо ввиду того, что в кор-
пусе ТРВ через сальниковые неплотности возможны протечки
жидкого фреона, а если уравнительная трубка будет врезана во
всасывающую трубку компрессора до термобаллона, всасываемый
агент понизит его температуру и появится эффект «влажного»
хода даже при недостаточном заполнении испарителя. На боль-
ших установках термобаллон помещают в стальную гильзу, вва-
ренную во всасывающую трубку компрессора. Чтобы улучшить
теплопередачу и исключить конденсацию влаги в гильзе, ее запол-
няют смесью из двух объемных частей алюминиевой пудры
(ПАК-3 или ПАК-4) и одной части смазочного материала
ЦИАТИМ-201.
Перед монтажом реле температуры оценивают состояние тер-
мочувствительной системы (термобаллонов, капилляра), убежда-
ются в наличии наполнителя в термосистеме. Если температура
окружающей среды выше температуры, установленной на шкале
прибора, контакты его должны быть замкнуты. Однако такое же
состояние контактов наблюдается и у приборов с нарушенной
герметичностью термосистемы. Поэтому проверку следует осущест-
влять при температуре среды, которая будет ниже температуры,
установленной по шкале прибора. Для этого можно воспользо-
ваться ,в теплое время льдом.
Термобаллон через отверстие в переборке вводят в кладовую и
укрепляют в вертикальном положении капилляром вверх. В слу-
231
чае размещения термобаллона в горизонтальном положении при-
бор работает с погрешностью, а дифференциал его увеличивается.
Термобаллон нельзя располагать вблизи двери или охлаждаю-
щих приборов, электрических лампочек и вентиляционных возду-
ховодов. Лучше размещать его в центре кладовой на 2/з высоты от
пола. Термобаллон должен быть надежно закреплен и защищен
сетчатой оправой от повреждений при выполнении грузовых ра-
бот в кладовых или при качке.
После монтажа с помощью контрольного ртутного термометра
необходимо проверить точность срабатывания прибора, его истин-
ный дифференциал.
В малых фреоновых холодильных установках реле давления
обычно монтируют на агрегате. В средних и крупных установках
реле выносят на щит управления. На малых машинах соедини-
тельные трубки РНД и РВД присоединяют к тройнику всасываю-
щего вентиля (см. рис. 101). (В этом случае при вакуумирова-
нии требуется принудительное замыкание выводов РНД.)
Перед тем, как установить на место реле давления, проверя-
ют наличие накидных гаек и заглушек на штуцерах, которые пре-
дотвращают попадание во внутренние полости сильфонов грязи,
пыли и влаги. Отверстия присоединительных штуцеров рекоменду-
ется прочистить мягкой латунной или медной проволокой. После
этого с прибора снимают крышку и проверяют состояние рычагов,
пружин, убеждаются в отсутствии повреждений, налетов ржавчи-
ны, загораний. После присоединения прибора к трубопроводу на-
кидную гайку на штуцере РД первоначально не затягивают до от-
каза, так как сначала соединительная трубка должна быть про-
дута хладоном из системы. После затяжки гайки соединение про-
веряют на герметичность. Затем присоединяют кабель.
В процессе длительной эксплуатации вследствие вибраций, из-
менения в характеристике пружин возможно разрегулирование при-
бора. Если РД используют как регулирующий прибор, этот де-
фект легко обнаруживается, так как нарушается температурный
режим охлаждаемого объекта. Если же прибор применяют для
защиты установки, то дефект можно обнаружить только при воз-
никновении аварийного режима. Поэтому установлена определен-
ная периодичность проверки и профилактики прибора —• ежеме-
сячно для приборов защиты, и 1 раз в 2—3 мес для прибора регу-
лирования и управления. Контакты реле давления зачищают
1 раз в 2 мес. При зачистке контактов вся установка должна
быть отключена. Не реже 1 раза в 3 мес следует смазывать под-
вижные сочленения приборов.
Корпус соленоидного вентиля устанавливают на горизонталь-
ном участке трубопровода. Электромагнитная катушка должна
располагаться в вертикальном положении, чтобы избежать пере-
коса сердечника. Поток рабочего тела должен быть направлен
на клапан, так как это давление используется для плотного за-
крытия вентиля (обычно на корпусе направление движения ука-
зано стрелкой).
232
До монтажа вентиль рекомендуется разобрать, прочистить все
детали, промыть их бензином и тщательно просушить. Обязатель-
но проверяют легкость перемещения клапана и сердечника. Сле-
дует тщательно проверить качество паронитовой прокладки, уп-
лотняющей немагнитную трубку в крышке корпуса вентиля, так
как в этом месте возможна утечка хладона, которая вызовет пов-
реждение обмотки катушки. Опустив клапан в корпус, а затем
вращая шток ручного открытия, проверяют подъем и опускание
клапана.
До включения проверяют сопротивление изоляции катушки,
которое должно иметь величину не менее 1 МОм. Если в процессе
эксплуатации соленоидный вентиль не открывается, причину не-
исправности следует искать в электрической цепи или в загрязне-
нии вентиля. Сначала необходимо проверить электрическую часть,
и, если она в порядке (катушка греется), следует при выключен-
ном питании несколько раз подряд поднять и опустить главный
клапан вентиля винтом вручную. Если и это результата не дает,
следует отсосать хладон, разобрать вентиль и очистить его от гря-
зи, особое внимание обратив на отверстие вспомогательного кла-
пана. Одновременно следует проверить состояние фильтра перед
соленоидным вентилем. Если соленоидный вентиль не закрывает-
ся при отключении катушки, следует легко постукать по корпу-
су вентиля, так как возможно прилипание сердечника к немаг-
нитной трубке вследствие остаточного магнетизма в ней.
Отказы в закрытии вентиля и пропуски жидкого хладона че-
рез неплотно закрытый соленоидный вентиль могут происходить
из-за попадания грязи в пространство между сердечником и не-
магнитной трубкой (характерно для поршневых вентилей) или
попадания грязи под главный клапан. На трубопроводе жидкого
хладона соленоидный вентиль всегда устанавливают перед ТРВ.
При неправильной настройке ТРВ или его негерметичности про-
пуски хладона через обесточенный соленоидный вентиль при дли-
тельной стоянке компрессора приведут к накоплению в испарите-
ле значительного количества жидкого агента. Это в свою очередь
грозит гидравлическим ударом при пуске компрессора. Для про-
верки герметичности соленоидного вентиля следует при закрытом
проверяемом вентиле отсосать хладон до давления 0,02 МПа
(0,2 кгс/см2) и закрыть запорный вентиль за ним. Затем че-
рез несколько минут, расслабив гайку одного из соединений на
участке со сниженным давлением, проверить имеется ли
пропуск хладона через соленоидный вентиль. Способ рассчитан
на полную герметичность запорного вентиля за соленоидным вен-
тилем.
Если соленоидный вентиль негерметичен, его следует разоб-
рать и очистить от грязи. Поскольку чистота вентиля зависит от
состояния фильтра, этот узел следует регулярно вскрывать, очи-
щать, а при необходимости менять фильтрующий материал. При
эксплуатации мембранных соленоидных вентилей систематически
производят очистку фильтрующей щели в клапане вентиля, а так-
233
же отверстия, через 'которое жидкость поступает в полость над
мембраной.
При необходимости выключить из работы одну из провизион-
ных кладовых следует не только закрыть соответствующий запор-
ный вентиль на жидкостном коллекторе (на эту кладовую), но и
обесточить соленоидный вентиль этой кладовой во избежание его
перегрева. Если реле температуры кладовой не имеет отдельного
выключателя на электрораспределительном щите, для выключе-
ния соленоидного вентиля принудительно размыкают контакты РТ
и вставляют между ними сухой картон.
42. НЕИСПРАВНОСТИ В РАБОТЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Неисправности в работе судовых холодильных установок яв-
ляются следствием различных причин и приводят к отклонениям
от нормального режима работы установки. В результате наруша-
ется температурный режим хранения продуктов, установка рабо-
тает неэкономично.
Рассмотрим причины отклонений от оптимального режима ра-
боты установки.
Пониженная температура кипения хладона
приводит к уменьшению холодопроизводительности компрессора.
Продукты, находящиеся поблизости от испарительных батарей,
могут подмерзнуть, увиличится их усушка.
Температура кипения понижается в результате уменьшения
коэффициента теплопередачи активной поверхности испарителя, а
также в том случае, когда фактическая холодопроизводительность
компрессора выше тепловой нагрузки.
Понижение коэффициента теплопередачи испарителя происхо-
дит в результате образования снеговой «шубы» на наружной по-
верхности испарительной батареи или загрязнения маслом ее
внутренней поверхности. Причиной уменьшения активной поверх-
ности испарителя является недостаточная подача хладона в испа-
ритель, сопровождающаяся повышением перегрева на всасыва-
нии. Это может быть следствием недостатка хладона в системе,
малого открытия ТРВ, замерзания влаги в его дроссельном отвер-
стии, засорения фильтра ТРВ или фильтра-осушителя. При низ-
кой температуре забортной воды температура кипения хладона
может понизиться вследствие того, что подача холодильного аген-
та в испаритель через ТРВ недостаточна из-за малого давления
конденсации. Несоответствие холодопроизводительности компрес-
сора тепловой нагрузке может оказаться следствием неправиль-
ной настройки автоматических приборов: РНД, управляющего
компрессором, реле давления системы отжатия всасывающих кла-
панов компрессора, пропорционального регулятора давления «до*
себя» и др.
Повышенная температура кипения хладона ве-
дет к нарушению технологического режима и создает опасность
234
порчи продуктов. Основными причинами повышенной температу-
ры кипения могут быть следующие:
чрезмерная подача жидкого хладона в испаритель, вызванная
повышенными теплопритоками (такое положение характерно и
оценивается как нормальное для пускового периода машины или
после загрузки кладовых большими порциями неохлажденных
продуктов);
недостаточная холодопроизводительность компрессоров по
сравнению с тепловой нагрузкой из-за неправильной настройки
автоматических приборов, неисправности клапанов или выработ-
ки поршневых колец;
засорение фильтра на всасывающей стороне компрессора (как
выполненного в виде отдельного аппарата, так и находящегося не-
посредственно в корпусе компрессора).
Повышенная температура конденсации приво-
дит к снижению холодопроизводительности компрессора, увеличе-
нию расхода энергии и повышению температуры конца сжатия в
компрессоре. Основными причинами повышения температуры кон-
денсации (непропорционально повышению температуры заборт-
ной воды) являются: недостаточный расход воды на прокачку
конденсатора, уменьшение коэффициента теплопередачи, скапли-
вание воздуха в конденсаторе и уменьшение теплопередающей
поверхности конденсатора.
Сопровождающий признак недостаточного охлаждения конден-
сатора — увеличение разности между температурами забортной
воды на выходе из конденсатора и входе в конденсатор tw2—twl.
Уменьшение коэффициента теплопередачи конденсатора может
произойти вследствие загрязнения внутренней поверхности тепло-
обменных трубок, замасливания поверхности труб со стороны хо-
лодильного агента; при этом разность tw2—twl уменьшается. Теп-
лопередающая поверхность уменьшается при переполнении кон-
денсатора в процессе работы установки (избыток хладона в сис-
теме) или при использовании части его объема для сбора жид-
кости.
Работа компрессора «влажным» ходом может
привести к аварии установки. Основные причины «влажного» хо-
да компрессора следующие: избыточная подача жидкого хладо-
на в испарители из-за неправильной настройки ТРВ, вскипание
жидкости в затопленных испарителях при резком снижении в них
давления и при резком повышении тепловой нагрузки.
Обычно отклонения от оптимального режима работы установ-
ки являются следствием не одной, а нескольких причин. Только
всесторонний анализ работы установки позволяет своевременно
и правильно определить причину и устранить неисправность. Бо-
лее подробный перечень неисправностей, внешних признаков их
проявления и 'методов устранения приведен в Правилах техниче-
ской эксплуатации судовых холодильных установок и в инструк-
циях по эксплуатации заводов-изготовителей.
235
43. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
При обслуживании систем кондиционирования воздуха руко-
водствуются инструкциями заводов-изготовителей, а также дейст-
вующими Правилами технической эксплуатации судовых систем
вентиляции и кондиционирования воздуха.
Система круглогодичного кондиционирования воздуха, как уже
известно, работает в трех режимах: летнего кондиционирования,
вентиляции и зимнего кондиционирования.
Если комфортные условия в помещениях могут быть обеспе-
чены без тепловлажпостной обработки воздуха, СКВ работает в
режиме вентиляции наружным воздухом (заслонки рециркуляци-
онного воздуха закрыты). Режим вентиляции иначе называют пе-
реходным режимом.
При работе СКВ в режиме вентиляции температура воздуха,
поступающего в помещения, всегда превышает температуру на-
ружного воздуха вследствие нагрева его в вентиляторе и в возду-
хопроводах. Нагрев воздуха в вентиляторе зависит от его напо-
ра, а в воздухопроводах — от их длины и качества изоляции. В
высоконапорных СКВ при наличии разветвленной сети воздушных
каналов большой протяженности, что особенно характерно для
крупных пассажирских судов, температура воздуха на входе в
помещения может превышать наружную температуру на 7—10°С.
В этом случае систему из режима вентиляции переводят в лет-
ний режим работы при относительно низкой температуре наруж-
ного воздуха, примерно 14—15°С. Существенное значение имеют
также специфика и расположение помещений, в (которые подается
воздух. Здесь имеется в виду в первую очередь наличие в самих
помещениях источников тепла и влаги или близость их к источни-
кам тепла, например машинному отделению, камбузу и т. п. Кон-
диционеры, обслуживающие такие помещения с повышенными
тепловлагопритоками, должны вводиться в летний режим раньше
остальных помещений.
Таким образом, СКВ переводят из режима вентиляции в лет-
ний режим с учетом нагрева воздуха в вентиляторе и воздухо-
проводах конкретной данной системы и при такой температуре
окружающей среды, чтобы в помещении обеспечивались комфорт-
ные параметры воздуха. Необходимо иметь в виду, что переход-
ные режимы часто не обеспечивают устойчивых комфортных
условий. Наличие на судне нескольких кондиционеров дает воз-
можность работать в разных вариантах, например: одни поме-
щения только вентилировать, а в другие подавать воздух после
его тепловлажной обработки.
Перед переводом СКВ в режим тепловлажностной обработки
воздуха, осуществляемый с рециркуляцией воздуха, следует
включить в работу вытяжные системы вентиляции, иначе воз-
можно проникновение неприятных запахов в обслуживаемые по-
мещения. Движение потоков воздуха при совместной работе СКВ
и вытяжной вентиляции видно на рис. 104.
236
Рис. 104. Потоки воздуха при совместной работе СКВ и вытяжной венти-
ляции
При переводе СКВ в летний режим необходимо сделать соот-
ветствующее объявление по судовой трансляции, предложив оби-
тателям кают и других помещений плотно закрыть иллюмина-
торы и двери в коридоры и на открытые палубы и открыть
дверные вытяжные решетки. В летний режим СКВ переводят в
следующем порядке; вводят в действие холодильную установку,
для чего внешне осматривают установку, проверяют по смотро-
вым стеклам наличие масла в картере компрессора и хладона в
конденсаторе (ресивере); открывают все необходимые запорные
вентили систем холодильного агента, кроме всасывающего и на-
гнетательного вентилей компрессора и одного вентиля на жидко-
стной линии после конденсатора (ресивера); перед пуском про-
ворачивают от руки вал компрессора и убеждаются, что он вра-
щается без заеданий.
Пуск холодильной установки СКВ производят при работающем
вентиляторе в следующей последовательности:
запускают водяной охлаждающий насос и по манометрам про-
веряют создаваемое давление, открывают нагнетательный вентиль
компрессора, включают компрессор;
затем ^медленно и осторожно открывают всасывающий вентиль
компрессора. При появлении в цилиндрах стуков, указывающих
на попадание в них жидкого хладона или маслофреоновой смеси,
всасывающий вентиль компрессора следует быстро закрыть. Пос-
ле прекращения стуков в цилиндрах снова медленно и осто-
рожно открывают всасывающий вентиль.
237
Далее постепенно открывают запорный вентиль на жидкост- '
ной линии после конденсатора (ресивера), т. е. установку вводят
в действие, а затем переводят на автоматический режим.
Техническое обслуживание холодильных установок СКВ про-
изводят по тем же правилам, что и провизионных холодильных •:
установок. Центральные кондиционеры обслуживают относитель-
но крупными холодильными установками, имеющими регенератив-
ные теплообменники. Поэтому ТРВ воздухоохладителей непосред-
ственного охлаждения, работающих обычно на R12, настраивают
на «малый перегрев, порядка 2—3°С (термобаллон ТРВ устанав-
ливают между испарителем-воздухоохладителем и регенератив-
ным теплообменником).
В судовых автономных кондиционерах холодильные машины,
работающие на R22, не имеют регенеративных теплообменников, ’
поэтому их ТРВ настраивают на обеспечение перегрева в испари- ;
телях-воздухоохладителях порядка 10-Ь15°С. Для центральных
кондиционеров разность между температурами воздуха за возду-
хоохладителем и кипения хладона (?В2—to) лежит в пределах
4-j-7°C. Давление кипения (и близкое по величине давление всасы-
вания) должно соответствовать таким температурам кипения, при
которых исключается образование снеговой «шубы» на поверхности
воздухоохладителя (ВО). Нарастающий иней повышает аэроди-
намическое сопротивление ВО и ухудшает процесс теплопереда-
чи. Из этого расчета избыточное давление кипения в ВО при ра-
боте на R12 должно быть не ниже 0,2 МПа (2,0 кгс/см2), а при
работе Ha-R22 — не ниже 0,4 МПа (4 кгс/см2). Если не удалось
избежать образования снеговой «шубы», иней удаляется продува-
нием вентилятора при отключенной подаче агента в испаритель.
Производительность ТРВ, как известно, зависит от разности
давлений рк—ро. Учитывая то обстоятельство, что в воздухоохла-
дителе поддерживается повышенное давление кипения агента ро,
избыточное давление конденсации рк должно быть не менее 0,6—
0,9 МПа (6—9 кгс/см2). При холодной воде рк поддерживают
уменьшением подачи охлаждающей воды в конденсатор.
При рассольном (водяном) охлаждении центрального конди-
ционера разность между температурами воздуха за ВО и рассола
на входе в ВО —tpl должна лежать в пределах 4—7°С, а раз-
ность температур рассола на выходе и входе в ВО ip2—£Pi = 6-4-
-т-10°С. Температура кипения хладона в жожухотрубном испарите-
ле должна быть на 4—6°С ниже средней температуры рассола.
Для определения приблизительного значения температуры,
обеспечивающей в жаркое время комфорт в жилых помещениях,
можно использовать следующую зависимость между температурой
наружного воздуха ^нар и температурой в помещении бим [12]:
^пом ~ 0,5 ^нар~Ь 8°С.
При падении в жилых помещениях температуры воздуха ниже
20°С СКВ переводят в зимний режим. Перед вводом в действие
аппаратов, обеспечивающих зимний режим, необходимо произве-
сти пробный пуск воздухонагревательного и увлажнительного уст-
238
ройств. Для этого прогревают трубопроводы подвода пара и от-
вода конденсатора и воздухонагреватели, постепенно увеличивая
давление пара не более 0,5 МПа (5 кгс/см2), а затем открывают
полностью соответствующие запорные вентили подогрева и ув-
лажнения воздуха; проверяют исправность конденсационных
горшков и редукционных клапанов (последнее, если предусмотре-
но редуцирование пара).
Если СКВ оборудована водяными воздухонагревателями, сле-
дует произвести контрольный пуск теплоносителя во все части си-
стемы, включая доводочные воздухонагреватели, убедиться в от-
сутствии подтеканий. Если схема кондиционера такова, что через
ВО непосредственного охлаждения проходит нагретый воздух вы-
сокой температуры, то до подачи пара в воздухонагреватель жид-
кий хладон должен быть тщательно отсосан из ВО до избыточно-
го давления 0,02—0,03 МПа (0,2—0,3 кгс/см2), в противном слу-
чае давление в нем может подняться до недопустимой величины.
При рассольном охлаждении ВО необходимо слить рассол или
пресную воду из системы, чтобы исключить замерзание в сильные
морозы. При необходимости воду удаляют также из системы ох-
лаждения конденсаторов. Перевод СКВ в зимний режим произво-
дят в следующем порядке. Сначала включают в работу доводоч-
ные воздухонагреватели, а в двухканальных СКВ — воздухона-
1реватели второй ступени. Это позволяет обитателям повышать
температуру воздуха в первую очередь в тех помещениях, для ко-
торых характерны относительно большие теплопотери. В однока-
нальных СКВ с полной обработкой воздуха в центральном конди-
ционере включается воздухонагреватель второй ступени нагрева
(ВН2). Во всех случаях при работе только второй ступени нагре-
ва должна быть исключена опасность размораживания воздухо-
нагревателя первой ступени (ВН1) при снижении температуры на-
ружного воздуха ниже нуля. Для этого с ВН1 должна быть пол-
ностью спущена вода. При дальнейшем понижении температуры
наружного воздуха, приблизительно- до 1—2°С, СКВ полностью
переводят в зимний режим: в установленном порядке вводят в
работу воздухонагреватели первой ступени подогрева централь-
ных кондиционеров и увлажнительные устройства. Затем СКВ
переводят в автоматический режим работы. СКВ из зимнего ре-
жима в режим вентиляции переводят в обратном порядке.
Обслуживание оборудования СКВ. В процессе эксплуатации
СКВ ежедневно контролируют температуру наружного воздуха,
температуру и относительную влажность воздуха на входе в кон-
диционер и выходе из него, температуру воздуха, поступающего в.
помещение, и температуру помещений.
При плавании в районах с параметрами наружного воздуха,
превышающими расчетные, например ниже —-25°С зимой или вы-
ше 34°С в тропиках, комфортные условия в помещениях следует
поддерживать путем увеличения рециркуляции воздуха.
Вентиляторы системы кондиционирования воздуха работают
практически непрерывно, обеспечивая все режимы работы СКВ.
' 239
Временная остановка вентиляторов (т. е. вывод СКВ из действия)
возможна только при благоприятных параметрах наружного воз-
духа и только для той группы помещений (обычно верхних па-
луб), которая имеет достаточный приток воздуха через открытые
иллюминаторы. В процессе эксплуатации вентиляторов следует
постоянно проверять температуру подшипников электродвигателя
и рабочего колеса вентилятора и по графику их смазывать, вибра-
цию кожуха (на ощупь). Раз в месяц следует удалять через спуск-
ную пробку конденсат, скопившийся в кожухе вентилятора.
Повышенная вибрация и шум при работе вентилятора могут
быть следствием повреждения или износа подшипников, недостат-
ка смазочного масла, плохой балансировки лопастного колеса,
ослабления болтовых соединений вентилятора и т. п.
Не реже раза в год производят профилактический ремонт вен-
тилятора, во время которого его осматривают, ремонтируют и очи-
щают рабочее колесо и улитку от грязи.
Обслуживание воздушных фильтров заключается в своевре-
менной и качественной их очистке. Значительное загрязнение
фильтров может привести к нарушению работы СКВ. О загрязне-
нии воздушного фильтра судят по повышению его сопротивления.
Для замера сопротивления фильтра к нему подключают тягона-
поромер. Величина сопротивления, измеренного в Па (мм вод.
ст.), при которой фильтр подлежит очистке, указана в инструк-
ции по его обслуживанию. В общем случае можно рекомендовать
очистку фильтров производить при возрастании сопротивления
примерно в 1,5—2 раза. При отсутствии возможности замерять
сопротивление фильтра его загрязненность определяют визуально
при осмотре, не реже раза в месяц. Если отсутствует повышенная
запыленность, очистку производят после 500 ч работы. На время
очистки загрязненных ячеек в корпусе устанавливаются подготов-
ленные запасные. Фильтр из синтетического материала очищают
струей пресной или морской воды с чистой стороны фильтра на
запыленную. При значительном загрязнении и замасливании
фильтровальный материал обрабатывают мыльной теплой водой
температурой не более 40°С. Перед установкой фильтр должен
быть тщательно высушен. Кассеты следует укладывать в корпус
в том же порядке, как они были установлены до очистки. При
этом следует проверить наличие и состояние герметизирующих
прокладок, ж которым прижимаются кассеты.
Очистку масляных фильтров начинают со встряхивания и по-
стукивания по раме деревянным молотком. Пыль с поверхности
сеток сметают металлической щеткой и далее сетки промывают в
10%-ном горячем содовом растворе или в крайнем случае водой
температурой 70—80°С. Затем сетки промывают теплоц, водой и
просушивают. Для покрытия сеток маслом их по нескольку раз
погружают в масляную ванну, после чего развешивают в верти-
кальном положении на 10—12 ч при температуре воздуха для
стекания излишка масла. В противном случае масло может по-
пасть на поверхность теплообменных агрегатов.
240
Уход за .каютными воздухораспределителями состоит в перио-
дической очистке их внутренней поверхности, проверки легкости
хода привода управления заслонками и смазывании привода.
Перед включением электрического воздухонагревателя (ЭВН) не-
обходимо проверить заземление и сопротивление изоляции обору-
дования. Необходимо иметь в виду, что при длительном бездейст-
вии блочных ЭВН сопротивление их изоляции может снизиться
до 0,1 МОм. Однако оно должно восстановиться до нормальной
величины — не менее 1 МОм через 3—5 ч работы ЭВН при вклю-
ченном вентиляторе. В противном случае ЭВН должны быть от-
ключены. При стоянке внтилятора ЭВН должны быть обесточены.
Известны случаи, когда включение электроподогревателей кают-
ных доводчиков во время остановки вентилятора приводило к за-
горанию пыли внутри каютного воздухонагревателя.
Опыт эксплуатации систем автоматического регулирования
СКВ показал их достаточно высокую надежность в том случае,
если обслуживающий персонал точно выполняет рекомендации,
изложенные в инструкциях заводов-изготовителей. Раз в месяц не-
обходимо проверить соответствие фактических параметров сраба-
тывания всех реле и регуляторов давления и температуры задан-
ным при настройке, особое внимание обращая на приборы авто-
матической защиты. При необходимости заново произвести наст-
ройку. В холодильных установках СКВ РНД, регулирующие про-
изводительность компрессора, в соответствии с правилами техни-
ческой эксплуатации рекомендуется настраивать на давления,
приведенные в табл. 20. В последующем в процессе работы дав-
ления срабатывания оперативных РНД могут быть подправлены
в зависимости от необходимости.
Уход за регуляторами температуры прямого действия заклю-
чается в поддержании в чистоте поверхности чувствительных эле-
ментов (датчиков), очистке фильтров на паровой магистрали. В
тех конструкциях, где возможна постепенная утечка жидкости из
термочувствительной системы, следует своевременно добавлять в
нее жидкость. Необходимость в последнем выясняется при прове-
дении юстировки регулятора температуры, сравнивании показа-
Таблица 20
Давление (избыточное) срабатывания РНД, МПа (кгс/см2)
СКВ Обозначение При двух РНД , При трех РНД
первый второй первый второй третий
Высокона- порная Рвыкл Рвкл 0,23 (2,4) 0,27 (2,8) 0,2 (2,0) 0,23 (2,4) 0,27 (2,8) 0,21 (2,2) 0,25 (2,6) 0,2 (2,0)
Средне- и низконапор- ная Рвыкл Рвкл 0,25 (2,6) 0,31 (3,2) 0,21 (2,2) 0,25 (2,6) 0,31 (3,2) 0,23 (2,4) 0,27 (2,8) 0,21 (2,2)
241
ний на их шкалах с показаниями контрольных термометров. При
утечке жидкости из регулятора, работающего в режиме отопле-
ния, температура воздуха за воздухонагревателем произвольно
повышается. Жидкость добавляют не реже раза в год, при этом
термочувствительный элемент (или элементы) должны иметь тем-
пературу не более 20°С.
Датчики гигрометров с волосяными чувствительными элемен-
тами должны подвергаться профилактической обработке волос
очищать от жира и пыли мягкой кистью и эфиром, затем увлаж-
нять дистиллированной водой для восстановления прежней чувст-
вительности. Установку контролируемой влажности электронного
гигростата должны проверять раз в 6 мес с помощью контрольно-
го гигрометра путем перестановки потенциометра согласно диаг-
рамме, прилагаемой к прибору.
Правила обслуживания наиболее сложной из систем автома-
тического регулирования — пневматической САР подробно изло-
жены в фирменных инструкциях и в Правилах технической экс-
плуатации СКВ. Особо подчеркнем, что необходимо тщательно
следить за тем, чтобы управляющий воздух был всегда сухим.
Это исключает возможность попадания влаги в приборы автома-
тики. Если на судне имеются специальные воздушные баллоны,
предназначенные для обеспечения пневматической САР управляю-
щим воздухом, их следует тщательно продувать для удаления во-
ды. Необходимо также периодически производить замену силика-
геля или цеолита в фильтрах-осушителях, установленных на тру-
бопроводах управляющего воздуха. Трубопроводы сжатого возду-
ха проверяют на герметичность при наличии отклонений от
нормальной работы, но не реже раза в 6 мес Проверку на герметич-
ность производят при отключенных приборах автоматически воз-
духом, давление которого превышает рабочее в 1,5 раза. Система
считается герметичной, если давление в ней в течение 10 мин
снижается не более чем на 3%.
Периодически следует проверять также работу автоматики си-
стемы регулирования холодопроизводительности компрессора Для
этого постепенно уменьшают давление всасывания, плавно прик-
рывая всасывающий вентиль компрессора. Момент включения и
выключения отдельных цилиндров фиксируют по резким измене-
ниям показаний амперметра электродвигателя, а давление сраба-
тывания — по мановакуумметру на всасывающем трубопроводе
Текущий осмотр основного оборудования СКВ производят
каждый раз при смене вахт. Принимающий вахту должен не толь-
ко ознакомиться с записями в журнале, но и проверить показа-
ния приборов, убедиться, правильно ли открыты регулирующие и
запорные клапаны, проверить работу центральных кондиционе-
ров, холодильных машин и насосов. Если на выходе из кондицио-
нера не установлен прибор, показывающий относительную влаж-
ность воздуха <р, то ее можно определить по показаниям сухого
и мокрого термометров, используя номограмму, приведенную в
§ 28 или диаграмму I—d (прил. 4, см. вкладку).
242
44 ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ФРЕОНОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Персонал, обслуживающий холодильную установку, обязан
знать и строго соблюдать правила безопасности труда.
Движущиеся части компрессоров, насосов и других механиз-
мов должны иметь ограждения. Запрещается эксплуатация холо-
дильного оборудования, движущиеся части которого имеют неис-
правные приводные ремни. К движущимся частям машин запре-
щается прикасаться как во время работы, так и после остановки
до тех пор, пока не будет исключена возможность автоматическо-
го пуска
Баллоны с хладоном хранят на судне в специальном помеще-
нии, а при его отсутствии — в рефрижераторном отделении или
другом месте, по возможности недалеко от холодильного агрегата.
Баллоны должны быть надежно закреплены. Каждый баллон дол-
жен иметь заглушку на вентиле и предохранительный колпак. В
местах хранения баллонов температура не должна превышать
35°С
При содержании в воздухе более 30% хладона (по объему) по-
являются признаки удушья. Однако в связи с тем, что хладон
почти не имеет запаха, обслуживающий персонал не всегда мо-
жет почувствовать опасную концентрацию хладона в воздухе. Это
вынуждает принимать ряд специальных мер предосторожности.
Помещения, где установлены агрегаты, должны быть оборудованы
вентиляцией. Все ремонтные работы должны производиться на
обесточенном агрегате. При работах, связанных с опасностью пора-
жения электрическим током, необходимо применять защитные
средства: инструмент с изолированными ручками, диэлектриче-
ские коврики, галоши, перчатки и т. д. Жидкий хладон, попадая
на кожу, может вызвать обмораживание, а попадая в глаза, при-
вести к тяжелому поражению, вплоть до потери зрения Поэтому
вскрывать фреоновые компрессоры, аппараты и трубопроводы
можно только в защитных очках и лишь после того, как давление
хладона в них путем неоднократного отсасывания снижена до ат-
мосферного и остается постоянным в течение 30 мин. В тех слу-
чаях, когда в процессе вскрытия установки полностью не исклю-
чается опасность попадания жидкого хладона на кожу, следует
пользоваться резиновыми перчатками.
Перед вскрытием системы необходимо запустить в работу наг-
нетательный и вытяжной вентиляторы, если они были остановле-
ны. Сразу после вскрытия фреоновых компрессоров, аппаратов и
трубопроводов обслуживающий персонал должен на время поки-
нуть помещение, которое необходимо тщательно проветрить.
Иногда фреоновую систему приходится вскрывать в рефрижера-
торных кладовых или в других помещениях, не имеющих искусст-
венной вентиляции. В этом случае следует, вскрыв систему, сна-
чала убедиться в том, что запорные вентили, отсекающие вскры-
ваемое соединение труб, полностью герметичны, затем в открытые
243
концы труб плотно вставить заранее подготовленные деревянные
или резиновые пробки, произвести тщательное проветривание по-
мещений с помощью переносных вентиляторов. При соблюдении
всех этих условий входить в кладовую, в которой в течение 30 мин
п более были разобраны трубы, следует, не закрывая за собой
двери, а лучше под наблюдением другого лица и после повторного
проветривания помещения. Несчастные случаи, имевшие место на
судах с фреоновыми установками из-за невнимания к этим тре-
бованиям, вынуждают настаивать на их неукоснительном выполне-
нии.
При осмотре внутренних полостей и аппаратов можно поль-
зоваться только переносными лампами напряжения не выше 12 В
или электрическими карманными фонарями. Рефрижераторное
отделение должны систематически проветривать.
В связи с тем что при температуре выше 400°С хладон разла-
гается с выделением фосгена, курить в рефрижераторном отделе-
нии запрещается. Использовать галоидную лампу необходимо наи-
более короткое время. Перед тем как пользоваться лампой, по-
мещение тщательно проветривают.
В рефрижераторном отделении на видном месте должны быть
вывешены плакаты с правилами оказания первой помощи при об-
мораживании, удушье, попадании холодильного агента в глаза.
Противогаз, защитные очки, резиновые перчатки и аптечка также
должны находиться в удобном месте, желательно в застекленном
шкафу на входе в рефрижераторное отделение. Рефрижераторные
механики и мотористы должны уметь оказать помощь постра-
давшему при удушье, обмораживании, попадании хладона в
глаза.
При удушье, вызванном недостатком кислорода в помещении,
заполненном газообразным хладоном, необходимо немедленно вы-
нести пострадавшего на свежий воздух. Желательно дать ему
кислород. При общей слабости пострадавшего напоить крепким
чаем или кофе. В случае прекращения дыхания до прихода вра-
ча пострадавшему сделать искусственное дыхание. При попада-
нии жидкого хладона на кожу во избежание обмораживания сле-
дует сразу окунуть пораженный участок в воду, имеющую темпе-
ратуру 35—40°С на 5—10 мин, затем, не растирая, осушить кожу
полотенцем, смазать мазью Вишневского или пенициллиновой и на-
ложить повязку. Если на коже образовались пузыри, следует, не
вскрывая их, наложить мазьевую повязку и направить постра-
давшего к врачу. При попадании хладона в глаза необходимо
промыть их струей воды комнатной температуры, 2%-ным раство-
ром поваренной соли и 2—4%-ным раствором борной кислоты.
Затем закапать в глаза стерильное вазелиновое масло и немед-
ленно обратиться к врачу.
Следует особо подчеркнуть, что ошибочное мнение об относи-
тельной безвредности хладона и пренебрежение в связи с этим.-
правилами безопасности труда может привести к трагическим по-
следствиям.
244
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Насыщенные пары хладона-12
Температура Давление аб- солютное Температура Давление аб- солютное Теиперату Давление аб- солютное
-с МПа кгс см2 сС МПа кгс/см* °C МПа КГС/СМ2
—44 0,053 0,54 -12 0,204 2,08 15 0,491 5,00
—42 0,058 0,59 —И 0,211 2,15 16 0,506 5,15
—40 0,064 0,65 — 10 0,220 2,23 17 0,520 5,30
—38 0,070 0,71 — 9 0,227 2,31 18 0,536 5,46
—36 0,077 0,79 — 8 0,236 2,40 19 0,550 5,62
—34 0,084 0,86 — 7 0,243 2 48 20 0,567 5,78
—32 0,092 0,94 — 6 0,253 2,57 21 0,582 5,94
—30 0,101 1,02 — 5 0,260 2,66 22 0,599 6,11
—28 0,109 1,И — 4 0,270 2,75 23 0,616 6,28
—26 0,119 1,21 — 3 0,279 2,84 24 0,633 6,46
—25 0,123 1,26 — 2 0,289 2,94 25 0,650 6,64
—24 0,129 1,31 — 1 0,298 3,04 26 0,669 6,82
—23 0,134 1,37 0 0,309 3,15 27 0,686 7,00
—22 0,140 1,42 1 0,318 3,25 28 0,705 7,20
—21 0,145 1,48 2 0,330 3,36 29 0,724 7,39
—20 0,151 1,54 4 0,352 3,58 30 0,743 7,58
—19 0,156 1,60 6 0,374 3,81 32 0,783 7,99
—18 0,163 1,66 8 0,398 4,06 34 0,824 8,41
—17 0,169 1,73 10 0,423 4,31 36 0,867 8,85
—16 0,176 1,79 11 0,436 4,45 38 0,912 9,30
—15 0,182 1,86 12 0,450 4,58 40 0,958 9,77
—14 0,190 1,93 13 0,462 4,72 42 1,005 10,26
—13 0,196 2,00 14 0,477 4,86 44 1,055 10,76
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Насыщенные пары хладона-22
Температура Давление аб- солютное Температура Давление аб- солютное Температура Давление аб- солютное
°C МПа кгс/см2 | °C МПа кгс/см2 | °C МПа КГС/СМ2
—50 0,064 0,66 —18 0,265 2,70 14 0,767 7,84
—48 0,071 0,73 —16 0,286 2,92 16 0,812 8,33
—46 0,079 0,81 —14 0,308 3,14 18 0,860 8,85
—44 0,087 0,89 —12 0,331 3,37 20 0,910 9,39
—42 0,096 0,98 —10 0,355 3,63 22 0,961 9,8
—40 0,105 1,08 — 8 0,381 3,89 24 1,015 10,45
—38 0,115 1,18 — 6 0,408 4,17 26 1,071 11,03
—36 0,126 1,29 — 4 0,437 4,46 28 1,130 11,63
—34 0,138 1,41 — 2 0,467 4,77 30 1,190 12,26
—32 0,151 1,54 0 0,499 5,10 32 1,253 12,92
—30 0,164 1,68 2 0,532 5,44 34 1,319 13,60
—28 0,179 1,82 4 0,567 5,82 36 1,387 14,30
—26 0,194 1,98 6 0,603 6,18 38 1,457 15,02
—24 0,210 2,14 8 0,641 6,57 40 1,530 15,79
—22 0,227 2,32 10 0,681 6,99 42 1,606 16,58
—20 0,246 2,5Г 12 0,723 7,42 44 1,685 17,39
245
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Таблица насыщенного воздуха
Температу- ра воздуха, °C Влагосодержание насыщенного воздуха Энтальпия насыщен- ного возду- ха, кДж/кг Температу- ра воздуха, °C Влагосодержание насыщенного воздуха Энтальпия насыщен- ного возду- ха, кДж/кг
г/м3 Г/КГ г/м3 г/кг
40 50,91 48,8 165,8 11 10,01 8,15 31,53
39 48,40 46,0 157,4 10 9,39 7,63 29,18
38 46,00 43,5 149,5 9 8,62 7,13 26 ,'92
37 43,71 41,1 142,4 8 8,28 6,65 24; 70
36 41,51 38,8 135,7 7 7,76 6,21 22,61
35 39,41 36,6 129,0 6 7,28 5,79 20;52
34 37,40 34,4 122,7 5 6,82 5,40 18,51
33 35,48 32,5 116,0 4 6,39 5,03 16,58
32 33,64 30,6 110,1 3 5,98 4,70 14,74
31 31,89 28,8 104,7 2 5,60 4,37 12,90
30 30,21 27,2 99,7 1 5,23 4,07 11,14
29 28,62 25,6 94,2 0 4,89 3,78 9,42
28 27,09 24,0 89,2 — 1 4,55 3,50 7,66
27 25,64 22,6 84,6 — 2 4,22 3,19 5,90
26 24,24 21,4 80,4 — 3 3,92 2,94 4,27
25 22,99 20,0 75,8 — 4 3^64 2,69 2^8
24 21,68 18,8 72,0 — 5 3,37 2,48 К05
23 20,48 17,7 67,8 — 6 3,13 2,'27 — 0,42
22 19,33 16,6 64,0 - 7 2,90 2,08 — 1,47
21 18,25 15,6 61,1 — 8 2,69 1,91 — 3,31
20 17,22 14,7 57,8 — 9 2,49 1,75 — 4,69
19 16,25 13,8 54,0 -10 2,30 К60 — 6,07
18 15,31 12,9 50,7 -И 2,14 1,46 — 7,37
17 14,43 12,1 47,7 —12 1,98 1,33 — 8;б7
16 13,59 11,4 44,8 —13 1,83 • 1,22 — 9,88
15 12,72 10,06 41,79 —14 1,70 1,11 —11,26
14 12,03 9,97 39,19 — 15 1,58 1,01 —12,'60
13 11,32 9,35 36,59 —16 1,46 0,92 —13;86
12 10,64 8,75 34,08 —16 1,35 0^84 —is; 12
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арш а иск ий Я. Н. Монтаж и эксплуатация приборов автоматики хо-
лодильных установок. М, Пищевая промышленность, 1972. 166 с.
2. Гаврилов В С, Якуничев Ю М. Эксплуатация судовых холо-
дильных установок и систем кондиционирования. М., Транспорт, 1970, 272 с
3. Захаров Ю. В. Судовые установки кондиционирования воздуха и хо-
лодильные машины. Л,. Судостроение, 1979, 584 с.
4. Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Судовые холодильные
установки. М, Пищевая промышленность, 1978. 448 с.
, 5. Лалаев Г. Г., Киповский И. Н. Судовые холодильные установки.
Устройство и эксплуатация. М._ Транспорт, 1973, 247 с.
6. Малые холодильные установки и холодильный транспорт. Справочник.
М., Пищевая промышленность, 1978. 238 с.
7. Петров Ю. С., Олейниченко В. Т., Чуркин А. А. Судовые
холодил ьные установки и машины. М, Пищевая промышленность, 1975. 358 с.
8. ТарабринИ В. Судовые установки кондиционирования воздуха.
М., Транспорт, 1964. 164 с.
246
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..........................................3
Глава 1. Термодинамические основы парокомпрессорных
холодильных машин ........................................5
1. Парокомпрессорная холодильная машина с регулирующим
вентилем ........................................ 5
2. «Сухой» и «влажный» ход компрессора. Регенеративный цикл g
3. Холодильные агенты 9
Глава II. Системы охлаждения. Изоляция холодильных помещений.
Холодопроизводительность ..........................................14
4. Системы охлаждения .......................................14
5. Провизионные кладовые, изоляционные материалы и
конструкции 18
6. Определение холодопроизводительности установки 23
Глава III. Компрессоры холодильных машин 27
7. Поршневые компрессоры 27
8. Бессальниковые и герметичные компрессоры .... 43
9. Винтовые компрессоры 47
Глава IV. Рабочие процессы в поршневом компрессоре. Влияние
температурных условий цикла на холодопроизводительность . . 57
10. Теоретическая и действительная индикаторные диаграммы
компрессора .................................................57
II. Объемные и энергетические потери в компрессоре . • 58
12. Влияние температурных условий цикла на холодопроизво-
дительность 63
Глава V. Теплообменные аппараты и вспомогательные устройства 67
13. Конденсаторы и регенеративные теплообменники . . . 67
14. Испарители и воздухоохладители...........................71
15. Вспомогательные аппараты и трубопроводы ... 76
Глава VI. Автоматизация судовых холодильных установок . . 81
16. Назначение и классификация автоматических приборов 81
17. Регуляторы перегрева.....................................82
18. Реле давления 88
19. Реле температуры 98
20. Соленоидные вентили ....................................101
21. Реле контроля смазки ...................................105
22. Водорегулирующие вентили................................107
23. Способы автоматического регулирования холодопроизводи-
тельности ......................................108
24. Схемы автоматизации провизионных холодильных установок
и установок охлаждения емкости с углекислотой . . . 115
Глава VII. Судовые фреоновые холодильные агрегаты. Рефрижера-
торные контейнеры 125
25. Судовые холодильные агрегаты.................. 125
26. Рефрижераторные контейнеры .............................131
Глава VIII. Кондиционирование воздуха на судах .... 135
27. Задачи кондиционирования воздуха..............135
28. Принципы изменения теплового и влажностного состояния
воздуха 136
29. Классификация систем кондиционирования .... 145
247
30. Основные типы систем круглогодичного кондиционирования
воздуха ......................................146
31. Судовые кондиционеры....................................160
32. Аппараты и устройства систем кондиционирования . . 169
33. Автоматизация установок кондиционирования . . 178
Глава IX. Эксплуатация судовых холодильных установок и систем
кондиционирования воздуха ............................. 195
34. Организация технической эксплуатации холодильных
установок ......................................195
35. Подготовка холодильной машины к работе .... 196
36. Пуск и регулирование холодильной установки . . . 206
37. Признаки оптимального режима работы фреоновой холо-
дильной установки ..................................209
38. Циркуляция масла в системе холодильного агента и смазоч-
ные масла ......................................213
39. Влага и воздух в системе хладона и их удаление . . 217
40. Обслуживание механизмов, аппаратов и устройств холодиль-
ных установок ...............................................221
41. Монтаж и эксплуатация автоматических приборов . . . 230
42. Неисправности в работе холодильных установок . . . 234
43. Эксплуатация систем кондиционирования воздуха. . . 236
44. Правила техники безопасности при эксплуатации фреоновых
холодильных установок .......................................243
Приложения 245
1. Насыщенные пары хладона-12.............................. 245
2. Насыщенные пары хладона-22. ............................ 245
3. Таблица насыщенного воздуха..............................246
4. Диаграмма I—d. влажного воздуха..........................вкл
Список литературы.......................................... 246
ГЕОРГИЙ ГЕОРГИЕВИЧ ЛАЛАЕВ
СУДОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
И СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Редактор Н. Г. Хенвена
Переплет художника Е. И. Самойлова
Технический редактор В. А. Бодрова
Корректоры: Н. А. Лобунцова, В. А. Спиридонова
ИБ № 1574
Сдано в набор 14 08.80. Подписано в печать 30.01 81. Т-05036.
Формат 60Х90‘/и- Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная. Высокая печать.
Усл. печ. л 15,5+0,25 вкл. Уч.-изд л. 17,74+0,30 вкл. Тираж 5700 экз. Заказ 5247.
Цена I р. 10 к. Изд. № 1-3-1/10 № 9670.
Издательство «ТРАНСПОРТ», 107174, Москва, Басманный туп., 6а.
443086 г. Куйбышев, пр. Карла Маркса, 201. Тип. изд-ва «Волжская коммуна».