Проектирование холодильной установки

Введение

 

Назначение холодильной машины — понизить температуру охлаждаемого объекта так, чтобы она была ниже температуры окружающей среды (атмосферного воздуха, воды).

Область низких температур делится на две части: область криогенной техники (глубокого холода), от 153 К (—120° С) до абсолютного нуля (нуля Кельвина —273,16° С) и область холодильной техники (умеренного холода), от температуры окружающей среды, которую условно принимают равной 20° С, до —•120° С.

Холодильные машины применяются в основном в области умеренного холода. Для сохранения качества скоропортящихся пищевых продуктов необходимо непрерывное воздействие на них холода. Это возможно при создании непрерывной холодильной цепи. Под непрерывной холодильной цепью (НХЦ) понимают совокупность технических средств и технологических процессов, обеспечивающих качество и первоначальную массу при заготовке, производстве, холодильной обработке, хранении, транспортировке, реализации и потреблении пищевых продуктов. Все звенья НХЦ взаимосвязаны, поэтому нарушение оптимальных условий их функционирования приводит к снижению качества, значительной потере массы и даже порче пищевых продуктов.

Отдельными звеньями НХЦ являются: охлаждаемые сооружения различного назначения; холодильное оборудование производственных баз, складов, предприятий торговли и общественного питания; бытовые холодильники. Связующим звеном является холодильный транспорт. При отсутствии или сбое в его работе нарушается непрерывность воздействия холода, что влечет снижение качества пищевых продуктов.

На предприятиях торговли и общественного питания, широко применяют различные виды торгового холодильного оборудования для кратковременного хранения, демонстрации и продажи скоропортящихся пищевых продуктов, а именно: холодильные камеры, шкафы, прилавки, витрины, прилавки-витрины; технологическое холодильное оборудование для приготовления холодных блюд и закусок, салатов; специализированное холодильное оборудование для охлаждения напитков, приготовления пищевого льда, мягкого мороженого и пр.

Развитие торговли и общественного питания в современных рыночных условиях неразрывно связано с техническим прогрессом. Основным направлением научно-технического прогресса является совершенствование холодильного оборудования, заключающееся в коренной модернизации выпускаемых моделей, разработке нового ассортимента холодильного оборудования с использованием прогрессивных технических решений, таких как: унификация узлов и деталей; изготовление и использование ограждающих конструкций в виде панелей с заливочной пенополиуретановой теплоизоляцией; способ охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха в охлаждаемом объеме; использование высокооборотных холодильных агрегатов с герметичными и ротационными компрессорами, моноблочных холодильных машин с размещением их на потолочных панелях.

Задание на проектирование

Холодильная машина с агрегатом АК1-6.

Имеет конденсатор водяного охлаждения, в состав агрегата входят компрессор, фильтр-осушитель и два реле давления, установленных на конденсаторе. На патрубке подвода воды в конденсатор смонтирован водорегулирующий вентиль. Компрессор поршневой одноступенчатый, бессальниковый. Конденсатор кожухотрубный, водяного охлаждения. Агрегаты оснащены реле для автоматической защиты по давлению всасывания и нагнетания.

Характеристика агрегата АК6-1-2

Холодопроизводительность (в кВт) при

to=-15 °С, t _W1 =20 °С 6,9

Потребляемая мощность (в кВт) при

to =-15 °С, t _W1 =20 °С 3,2

Расход м³/ч охлаждающей воды 0,8

Хладагент R12

Количество хладагента, кг 30

Марка масла, кг ХФ12-16

Количество масла, кг 3,5

Габаритные размеры, мм 1015Х385Х765

Масса, кг 215

Марка компрессора 2ФВБС6

Конденсатор

Марка АК6-1-2-010-000

Наружная площадь поверхности м² 1,88

Сопротивление по воде, МПа 0,1

Описание принципиальной схемы и техническая характеристика холодильной установки

 

Холодильные машины АК1-6, жидкий фреон-12 поступает ресивера в фильтр-осушитель, из него в теплообменник, откуда в переохлажденном состоянии поступает в жидкостный коллектор. От коллектора расходятся четыре трубопровода к охлаждающим приборам, установленным в каждой камере. Жидкий агент проходит через запорный и соленоидный вентили, присоединенные к каждому из трубопроводов у жидкостного коллектора и, дросселируясь в ТРВ, заполняет через распределитель приборы охлаждения (батареи или воздухоохладитель). Испарившийся в батарее испарителя или воздухоохладителе фреон отсасывается компрессором через трубопроводы, присоединенные к запорным вентилям всасывающего коллектора, и теплообменник. Сжатые компрессором пары фреона нагнетаются в конденсатор.

При понижении в любой из камер температуры до нижнего заданного предела контакты термореле, ребристый термобаллон которого помещен в этой камере, размыкаются и отключают соответствующий соленоидный вентиль на жидкостном коллекторе, прекращая подачу фреона в приборы этой камеры. Компрессор останавливается лишь в том случае, когда разомкнутся контакты всех термореле. Он начинает работать, если замкнутся контакты хотя бы одного из термореле.

Реле низкого и высокого давления РДН и РДВ отключают компрессор при аварийной ситуации (в случае недопустимо низкого давления в линии всасывания или высокого давления в линии нагнетания).

В машине АК1-6 применены бессальниковый компрессор. Машина укомплектована мановакуумметрами для контроля за давлениями всасывания и нагнетания. Они размещены на арматурном щите, где также расположены теплообменник, фильтр-осушитель, всасывающий и жидкостный теплообменник с запорными и соленоидными вентилями. Кроме того на арматурном щите имеется соленоидный вентиль, установленный на жидкостном трубопроводе перед фильтром-осушителем, Он включается и выключается одновременно с компрессором.

У машины АК1-6 к водяной линии перед водорегулирующим вентилем присоединено реле давления. Оно выключает машину в случае прекращения подачи воды к конденсатору и резкого снижения ее давления. При появлении воды реле включает машину.

Автоматизация холодильной установки или машины

Работа холодильных машин и установок в автоматическом режиме — это одно из условий повышения эффективности и надежности эксплуатации холодильного оборудования и сокращения эксплуатационных расходов.

Автоматическое управление работой холодильных установок осуществляется посредством приборов автоматики:

—  регулируют количество поступающего в испаритель хладагента или хладоносителя в рассольные батареи;

—  изменяют холодопроизводительность путем сокращения времени работы компрессора методом периодического его отключения и включения;

—  отключают компрессор при создании аварийной ситуации.

В малых холодильных установках холодопроизводительность изменяют посредством изменения времени работы компрессора. Включение компрессора прибор автоматики осуществляет в том случае, когда температура в охлаждаемом объеме превышает верхний допустимый предел. Компрессор отсасывает пары хладагента, который кипит за счет отвода тепла от охлаждаемого объема, температура в охлаждаемом объеме понижается. При достижении заданного на приборе автоматики нижнего предела температуры компрессор отключается. Далее цикл повторяется. Такая работа компрессора называется цикличной. Таким образом, работа компрессора слагается из двух периодов — рабочего и нерабочего. Время рабочего и нерабочего периодов компрессора называется циклом. Работа холодильной машины характеризуется коэффициентом рабочего времени.

Регулирование температуры в охлаждаемых объемах холодильного оборудования — двухпозиционное посредством включения и отключения компрессора с помощью приборов автоматики, реагирующих на температуру в охлаждаемом объеме, на давление и температуру в испарителе и др. параметры. Кроме этого приборы автоматики обеспечивают защиту холодильной установки от перегрузок; контролируют уровень заполнения испарителя жидким холодильным агентом; осуществляют своевременное оттаивание снеговой «шубы» в автоматическом режиме.

Автоматизация компрессорной группы

 

Компрессор — это основная часть компрессионных холодильных машин, служащая для отсасывания паров холодильного агента из испарителя, сжатия их до давления конденсации и нагнетания в конденсатор. При работе компрессора пары холодильного агента из испарителя через всасывающий вентиль с сетчатым фильтром заполняют внутренний объем блока-картера со встроенным электродвигателем, охлаждая его. Подогретые пары, пройдя внутренний объем, по каналам поступают во всасывающую полость клапанной крышки. При движении поршня вниз происходит процесс всасывания. Как только поршень пройдет нижнее крайнее положение и начнет подниматься вверх, давление паров холодильного агента в цилиндре вырастет и станет несколько больше, чем в нагнетательном объеме клапанной крышки, за счет разности этих давлений откроется нагнетательный клапан, пары выталкиваются в нагнетательную полость и по трубопроводу через нагнетательный вентиль поступают в конденсатор. Далее процессы всасывания и нагнетания повторяются.

Пуск - стоп: при достижении максимального давления компрессор выключается до того, как давление не уменьшится до минимального. После чего компрессор включается.

Разгрузка: при достижении максимального давления открывается продувочный клапан, происходит сброс давления в ресивере и при достижении минимального давления клапан закрывается.

 

Автоматизация испарительной системы

Схемы автоматизации насосно-циркуляционных, без насосных и рассольных систем охлаждения холодильных установок различаются в зависимости от входящих в них элементов» f ПЛ. Испарительная система насосно-циркуляционной холодильной установки включает следующие основные элементы: охлаждающие устройства (батареи и воздухоохладители); вертикальный циркуляционный ресивер (или горизонтальный с отделителем жидкости); аммиачный насос; дренажный ресивер.

Автоматизация насосно-циркуляционных испарительных систем предусматривает

а) автоматическое регулирование температуры воздуха в охлаждаемых помещениях (кроме камер замораживания)

б) автоматическое регулирование подачи жидкого холодильного агента в испарительную систему

в) автоматическое поддержание заданной температуры (давления) кипения аммиака в испарительной системе;

г) автоматическое управление работой аммиачных насосов

д) контроль работы дренажного ресивера.

Испарительная система холодильной установки с промежуточным

хладоносителем включает следующие основные элементы: охлаждающие устройства (батареи и воздухоохладители)? испарители для охлаждения промежуточного хладоносителя; отделители жидкости или защитные ресиверы (при надобности).

Автоматизация испарительной системы холодильной установки с промежуточным хладоносителем (рассолом) предусматривает:

а) автоматическое регулирование температуры воздуха в охлаждаемых помещениях;

б) автоматическое регулирование температуры промежуточного хладоносителя;

в) автоматическое регулирование подачи жидкого холодильного агента в испарители;

г) автоматическое управление работой насосов для циркуляции хладоносителя;

д) автоматическую защиту кожуха - трубных испарителей от замерзания хладоносителя;

е) контроль уровней жидкого холодильного агента в испарителе и отделителе жидкости (защитном ресивере).

Безнасосная испарительная система непосредственного охлаждения содержит следующие основные элементы: охлаждающие устройства (батареи и воздухоохладители); отделитель жидкости; вертикальные защитные ресиверы (или горизонтальные с дополнительными отделителями жидкости); дренажный ресивер.

Автоматизация без насосных аммиачных испарительных систем предусматривает:

а) автоматическое регулирование температуры воздуха в охлаждаемых помещениях (кроме камер замораживания);

б) автоматическое регулирование заполнения охлаждающих устройств жидким аммиаком;

в) автоматическое регулирование температуры кипения в испарительной системе;

г) контроль уровней жидкого аммиака в отделителях жидкости и защитных ресиверах;

д) контроль уровня аммиака в дренажном ресивере.

Автоматизация конденсаторный групп

 

Конденсаторная группа холодильной установки включает следующие основные элементы: маслоотделитель, конденсатор, линейный ресивер, водяные насосы (рабочие и резервный), устройство обратного охлаждения воды.

1.Система автоматизации конденсаторной группы предусматривает:

а) регулирование уровня жидкого ХА в маслоотделителе промывного типа

б) контроль уровня жидкого ХА в линейном ресивере

в) автоматическое управление работой водяных насосов и автоматическое регулирование уровня воды в бассейнах или резервуарах

г) автоматическое управление вентиляторами испарительных и воздушных конденсаторов и вентиляторных градирен.