CC BY
11
УДК 621.57.004.629
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Х.А. Абдульманов, Л.И. Балыкова (КамчатГТУ)
Исследовано влияние способа подвода тепла к холодильному агенту на расход энергии и рабочий объем компрессора. Установлены необходимость регламентирования способа очистки и обеспечение устойчивой и надежной подачи холодильного агента в системах холодильных установок.
The influence of heat feeding method to the refrigerant on energy expenditure and working volume of the compressor is investigated. Necessity of regulation of cleaning method and ensuring of stable and reliable refrigerant feeding in systems of freezing installations are istablished.
На рефрижераторных судах флота рыбной промышленности для искусственного охлаждения используется паровая холодильная машина компрессорного типа, работающая на аммиаке, фреоне-12 и фреоне-22. В настоящее время возник серьезный вопрос о замене хлорфторуглеродов (ХФУ), разрушающих озоновый слой атмосферы [1-3].
Существуют две версии причины разрушения озонового слоя: естественные процессы и наличие в атмосфере химических веществ промышленного происхождения, разрушающих озон. Ни одна из гипотез полностью не подтвердилась.
Мы не уверены, что можно остановить угрозу разрушения озонового слоя под воздействием фреонов, хотя на этот счет имеются международные документы - Монреальский протокол и Венская конвенция, т. к. в этот серьезный глобальный научный вопрос вклинился бизнес.
В журнале «Холодильный бизнес» [2, 3] в течение 2001 и 2002 гг. была проведена широкая дискуссия по вопросу разрушения озонового слоя фреонами. По нашему мнению, главный итог этой дискуссии заключается в том, что Монреальский протокол не может быть научной основой для запрещения использования фреона-12, а в дальнейшем фреона-22 в холодильной технике и создания озонобезопасных холодильных агентов [3].
В зависимости от того, как подводится теплота к холодильному агенту, различают охлаждение непосредственное (НО) и при помощи промежуточного хладоносителя - рассольное охлаждение (РО). В зависимости от конструкции охлаждающих устройств различают охлаждение батарейное и воздушное. Каждое из них может соответствовать схеме непосредственного или рассольного охлаждения.
При рассольном охлаждении по сравнению с непосредственным (НО) перерасход энергии для искусственного охлаждения составляет 30-35 %, материальные затраты на холодильное
оборудование при РО превышают затраты при НО на 35-40 % [4].
Если принять отношение расхода энергии при РО к расходу энергии при НО без учета работы рассольного насоса, то получим зависимость:
NРО _ Q0SHO _ £HO к 1 25
NHО £POQ0 £po
Так как при рассольном охлаждении холодильная установка должна работать при температуре
кипения на 5°С ниже, чем при НО, то холодильный коэффициент при НО (еНО) будет на 20-25 % выше холодильного коэффициента при рассольном охлаждении (еРО).
Потребный рабочий объем компрессоров при РО ^КРО) будет больше потребного рабочего объема компрессоров при НО ^К.НО). Это можно выразить следующим отношением (с учетом изменения температуры кипения холодильного агента в зависимости от способа охлаждения):
VK.PO _ Q0qV.HO^HO ^ 1 35
Vk.ho qV .po^poQ0
где Q0 - холодопроизводительность компрессоров без учета джоулевого тепла рассольного насоса (принята одинаковой при РО и НО), кВт;
qv.Po, qv.m - удельная объемная производительность холодильного агента, кДж/м3;
АРО, ЯНО - коэффициент подачи компрессоров при РО и НО.
Следовательно, если при НО надо устанавливать два компрессора, то при РО при одинаковой
температуре охлаждаемого объекта надо установить три компрессора. Дополнительные материальные затраты пойдут на приобретение рассольного испарителя.
Сравнение батарейного и воздушного охлаждений проводилось по показателям металлоемкости, расходу энергии, геометрической емкости испарительной системы, технологии изготовления и монтажа охлаждающих устройств испарительной системы, а также по удобству эксплуатации. Преимущество воздушного охлаждения оказалось несомненным.
При выборе типа судовой морозильной установки определяющими показателями являются:
- стоимость морозилки на одну тонну суточной производительности;
- габаритные размеры ее, отнесенные также на одну тонну суточной производительности;
- универсальность (возможность замораживания рыбы различных размеров);
- затраты ручного труда с учетом работы обслуживающего персонала;
- затраты электроэнергии на замораживание одну тонны рыбы [5];
- возможность быстрого замораживания со скоростью примерно 3 см/ч.
Невозможно иметь морозильную установку, отвечающую всем указанным показателям. Например, морозильная установка ЬБИ фирмы «Кюльавтомат», удостоенная золотой медали на ярмарке в Лейпциге, хороша по многим показателям: затраты ручного труда сведены к минимуму, достигается удовлетворительная скорость замораживания. Однако в этой морозильной установке тепло от замораживаемой рыбы отводится при помощи неэффективного промежуточного хладоносителя - воздуха. Для циркуляции воздуха с оптимальной скоростью 5-6 м/с необходимы вентиляторы, работа которых дважды сказывается на расходе электроэнергии. Кроме этого, для охлаждения воздуха необходим перепад между температурой воздуха и температурой кипения холодильного агента, равный 8-10°С. Все отмеченное приводит к общему перерасходу электроэнергии на 80-85 % по сравнению с плиточными морозильными установками. Выбор типа морозильной установки, безусловно, склоняется к морозилкам плиточного типа.
Большое значение для надежной работы холодильной установки имеет чистота внутренней поверхности труб, аппаратов, арматуры компрессоров. В правилах Регистра РФ об очистке (глава 12 «Холодильные установки») ничего не сказано по этому вопросу; в правилах устройств и эксплуатации береговых аммиачных и фреоновых установок [6, 7] также не предусмотрены способы очистки систем холодильных установок. Разработанная Гипрорыбфлотом система химической очистки фреоновых трубопроводов судовых холодильных установок [8, с. 84-87] сложная и непрактичная. Значительно практичнее производить чистку внутренней системы холодильных установок струей воды под давлением 70-80 МПа.
Эффективность работы холодильной установки зависит от надежного и устойчивого способа подачи холодильного агента в испарительную систему (батареи, воздухоохладители, плиточные аппараты, пластинчатые теплообменники и др.). Устойчивость и надежность подачи преследуют цель полного смачивания холодильным агентом внутренней поверхности любого типа испарителя - создание «мокрого хода испарителя». Такая подача успешно реализуется при насосно-циркуляционном способе с 5-6-кратной циркуляцией.
Поэтому необходимо реабилитировать фреон-12 и не строить перспективы запрета фреона-22, для чего следует использовать плиточные морозильные установки, отдать предпочтение насосно-рециркуляционному способу подачи холодильного агента в испарительную систему.
Литература
1. Перспективы применения экологически чистых материалов в холодильной технике: Обзорная информация. - М.: ЦИНТИ ХИМНЕФТЕМАШ, 1991. - 27 с.
2. Абдульманов Х.А. О реабилитации фреона-12. - Холодильный бизнес. - 2001. - № 2. -С.4-5.
3. Абдульманов Х.А., Седымова Е.А. Влияние фреонов метанового ряда на озоновый слой. О реабилитации фреона-12. - Холодильный бизнес. - 2002. - № 8. - С. 27-29.
4. Влияние рассольного охлаждения на стоимость холода: Сборник трудов / Б.М. Блиер, А.В. Вургафт, Х.А. Абдульманов. - Астрахань: Рыбвтуз, 1954. - 54 с.
5. Абдульманов Х.А., Черныш П.В., Тимохин О.Н. Определение структуры затрат на замораживание рыбы. - Рыбное хозяйство. - 2001. - № 1. - С. 20-21.
6. Правила устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок. -М.: Госгортехнадзор России, 1999. - 89 с.
7. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации фреоновых холодильных установок. - М.: Минтруда РФ, 2001.- 73 с.
8. Абдульманов Х.А. Автоматизация, монтаж и ремонт судовых холодильных установок. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 177 с.
