CC BY
44
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ МОДУЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Никонова Р.А.1, Дрягина Д.Р.2, Крутова И.К.3 Email: [email protected]
1Никонова Рада Андреевна - магистрант; 2Дрягина Дарья Романовна - магистрант; 3Крутова Инна Константиновна - магистрант, кафедра экологии промышленных зон и акваторий, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный морской технический университет,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: вода является одним из лучших природных растворителей органических, неорганических веществ и газов. Поэтому она в результате круговорота в природе приобретает множество примесей в виде газов, взвешенных мелкодисперсных частиц и растворенных минералов различного происхождения. Конденсат отработавшего пара на судне может содержать примеси в виде продуктов коррозии трубопроводов или нефтеостатков судового энергетического оборудования (СЭУ). Поэтому питательной водой, например, для судовых вспомогательных газотрубных паровых котлов может быть конденсат отработавшего пара или природная вода, общей жесткостью не более 0,5 мг-экв/дм3, содержащая в себе микрочастицы песка и глины, а также растворенные накипеобразующие вещества, такие как бикарбонаты, сульфаты и силикаты. В воде всегда могут быть коррозионно-активные газы - кислород, хлор и углекислый газ. Ключевые слова: холодильная установка, фреон, модуль холодильной установки, холодильная камера.
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF SHIP REFRIGERATION UNITS BASED ON THE REFRIGERATION UNIT MODULE
1 2 3
Nikonova R.A.1, Dryagina D.R.2, Krutova I.K.3
1Nikonova Rada Andreevna - Master Student; 2Dryagina Darya Romanovna - Master Student; 3Krutova Inna Konstantinovna - Master Student, DEPARTMENT ECOLOGY OF INDUSTRIAL ZONES AND WATER AREAS, FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION ST. PETERSBURG STATE MARITIME TECHNICAL UNIVERSITY, ST. PETERSBURG
Abstract: starting with the Vienna Convention on the Preservation of the Ozone Layer in 1985, the Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer of the Earth (1987), a large program was created to preserve the ozone of the Earth's stratosphere, aimed primarily at creating ozone hazardous, new types of refrigeration, polymers, aerosols, fire extinguishing agents, etc. The measures taken by the world community to implement this program allowed to stop the depletion of the ozone layer and create conditions for its restoration.
Ozone-depleting substances are the most common refrigerants in refrigeration. Their ozone-depleting activity is determined by the presence of chlorine atoms in the molecule and is estimated by the potential for ozone destruction.
Keywords: refrigeration unit, freon, refrigeration unit module, cold room.
УДК 62-7
Большинство сегодняшних судовых холодильных установок представляют собой компрессорные устройства, в которых циркулирует хладагент, меняя свое агрегатное
состояние с жидкого на газообразное и обратно. Этот принцип зарекомендовал с точки зрения надежности, однако сегодня он уже не отвечает требованиям экологии и экономики. Поэтому разработка технологий на новых принципах работы является одной из актуальнейших проблем, решение которой позволит значительно повысить эффективность данного технологического процесса. Одним из эффективных путей снижения затрат энергии и повышения экологической чистоты технологического процесса охлаждения является применение бесфреоновых установок, которые могут стать важнейшими альтернативными источниками технологического холода.
В типичной системе холодоснабжения или кондиционирования воздуха некоторое количество масла мигрирует из компрессора по трубопроводам в испаритель, конденсатор, расширительные устройства и т.д. Масло плохо влияет на систему из-за значительного ухудшения теплопередачи в теплообменниках. Кроме того, необходимо дорогая комплексная система возврата масла в компрессор [1].
Все хладагенты обладают озоноразрушающей способностью, что не может не тревожить международную общественность.
Хлорсодержащие хладагенты, достигая стратосферы разлагаются там ультрафиолетовыми лучами и высвобождают хлор, быстро реагирующий с озоном, разрушая таким образом озоновый слой.
Продолжительность жизни хладагентов в атмосфере также очень важный фактор. Это показатель времени, в течение которого различные вещества сохраняются в атмосфере и могут влиять на окружающую среду. Иными словами, чем дольше химикат или хладон сохраняется в атмосфере, тем он менее экологически безопасен.
В 1985 г. в Вене была принята Конвенция о защите озонового слоя. К ней присоединились 127 государств, включая Россию и страны СНГ.
В 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол о постепенном сокращении, а затем и о полном прекращении в 2030 г. выпуска озоноразрушающих хладагентов. К опасным группам были отнесены хладоны R-11, Я-12, Я-113, Я-114, Я-115, Я-12Б1, Я-13Б1, К-114Б2. В 90-х гг. текст протокола был ужесточен путем введения ограничений не только на производство, но и на торговлю, экспорт и импорт любой холодильной техники, содержащей озоноразрушающие вещества.
Российская Федерация приняла на себя обязательства, вытекающие из Монреальского протокола об охране озонового слоя. Согласно принятым решениям, R-502 запрещен к производству с 1 января 1996 г. Для R-22 установлены более отдаленные сроки — сокращение производства и использования с 2005 г. и полный запрет начиная с 2020 г.
Для замены R-502 и R-22 основными мировыми производителями химической продукции были разработаны и выпускаются переходные (с содержанием хлорфторуглеводородов) и озонобезопасные (состоящие только из фторуглеводородов) смеси хладагентов [2].
В 2014 году была разработана холодильная установка, которая обходятся без ядовитого хладагента, причиняющего ущерб окружающей среде. Принцип действия холодильной машины основан на использовании эффекта Пельтье.
При пропускании постоянного тока через цепь, составленную из последовательно включённых полупроводников <ф» и «п» типа одни спаи нагреваются, а другие охлаждаются. При изменении направления тока «горячие» и «холодные» спаи меняются местами. Это свойство используется для оттаивания воздушного теплообменника, который находится непосредственно в холодильной камере.
Холод
1 + п р п р
Тепло
Рис. 1. Принцип эффекта Пельтье
Если поддерживать температуру «горячих» спаев близкой к температуре окружающей среды, то температура «холодных» спаев будет заметно ниже температуры окружающей среды. Чем ниже температура «горячих» спаев, тем эффективнее процесс охлаждения. Термобатареи установлены «горячими» спаями на водяной теплообменник, который охлаждается проточной водой. «Холодные» спаи контактируют с воздушным теплообменником, который находится в холодильной камере и обдувается вентилятором. В результате температура воздуха в камере постепенно снижается.
Были проведены работы по разработке и изготовлению МХТ (холодильного модуля термоэлектрического) для провизионных камер с улучшенными характеристиками по сравнению с действующими образцами. В существующих изделиях температура охлаждающей воды горячих спаев термобатарей не превышает 100С. Только в этом случае температура в холодильной камере могла поддерживаться равной минус 18°С. В результате проведенных испытаний, результат показал, что - для достижения температуры минус 18°С в холодильной камере, температура проточной воды для охлаждения горячих спаев может достигать 30-320°С. Этот результат расширяет горизонт использования данной системы для судов, пребывающих в субэкваториальных или экваториальных районах. Для охлаждения своих систем и поддержания температуры минус 180°С в холодильных камерах им достаточно забортной воды. Минимальная холодопроизводительность при температуре в камере минус 180°С и температуре охлаждающей воды 250°С составляет величину около 400 Вт. При этом максимальная потребляемая электрическая мощность одного изделия, установленного в низкотемпературной камере, не превышает 2000 Вт.
Рис. 2. Модель МХТ с распределённым источником питания
Таким образом, холодильные установки нового поколения, основанные на использовании эффекта Пельтье, открывают следующие преимущества по сравнению с классическими способами охлаждения, работающими с использованием компрессии фреона:
64
- снижается необходимая разность температур между обменивающимися теплом средами, что ведёт к повышению температуры кипения при той же холодопроизводительности;
- улучшается общая эффективность системы, а эксплуатационные расходы падают, что позитивно сказывается на стоимости оборудования за весь жизненный цикл;
- уменьшается период намораживания инея со стороны воздуха на испарителе в результате повышения температуры кипения;
- можно создавать компактные и высокоэффективные теплообменники для ограниченного пространства (в транспортных или судовых холодильных установках);
- улучшается регулируемость температуры кипения, что особенно важно для сектора перевозки продуктов, где требуется малое отклонение температуры от номинала в охлаждаемом пространстве.
Диапазон применения термоэлектрической холодильной установки широк. Сфер, где уже применяются холодильные установки, ТЭХМ сможет использоваться в областях с ограниченными требованиями к использованию фреона, уровню шума и вибрации, которую создает компрессор [2].
Диапазон применения термоэлектрической холодильной установки нового поколения широк и несомненно имеет. Помимо сфер, где уже применяются холодильные установки, ТЭХМ сможет использоваться в областях с ограниченными требованиями к использованию фреона, уровню шума и вибрации, которую создает компрессор.
1. Судовая холодильная техника. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://.net/sudovaya-xolodilnaya-texnika/ (дата обращения: 15.01.2019).
2. Теоретические аспекты в хладагентах. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://labovar.ru/news/ (дата обращения 15.01.2019).
3. Перспективы развития холодильных установок. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.zaslon.com/ru/node/208/ (дата обращения: 01.01.2019).
Рис. 3. Модель МХТ (коллектор теплосъёма)
Список литературы /References
