Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках

Холодильные станции и установки

Снабжение технологических потребителей холодом осуществляется от холодильных станций или холодильных установок.

     

Холодильная станция — это отдельно стоящее сооружение на генераль­ном плане предприятия. Оно предназначено для снабжения потребителей хо­лодом нескольких параметров (температур) в диапазоне от +7 до -25 °С.

Холодильные станции бывают центральные и цеховые. Они входят в со­став службы главного энергетика предприятия. На станции располагается не­сколько холодильных машин — как минимум по одной на каждую температуру.

Холодильная установка — обычно размещается в технологическом цехе и является составной частью технологического оборудования основного про­изводства. Она предназначена для обеспечения отдельного производства хо­лодом одного параметра, как правило холодом ниже -25 °С, и подчиняется службе главного технолога.

Классификация холодильных машин (ХМ)

Классификация ХМ (по международной классификации — это установ­ки класса R) производится по различным признакам.

1. В зависимости от вида физического процесса, в результате которого получают холод, холодильные машины подразделяют на следующие типы:

а)   холодильные машины использующие фазовый переход рабочего тела (ХА) из жидкого в парообразное состояние. К ним относятся парокомпресси­онные, абсорбционные, эжекторные ХМ;

б)   холодильные машины использующие процессы расширения с произ­водством внешней работы. Это воздушные детандерные машины, так назы­ваемые турбохолодильные машины (ТХМ);

в)   ХМ использующие процесс расширения воздуха без производства работы (эффект Ранка-Хильша). Это воздушные вихревые холодильные ма­шины;

г)    ХМ использующие эффект Пельтье. Это термоэлектрические холо­дильники.

2. В зависимости от вида используемой энергии различают холодиль­ные машины:

а)   использующие механическую энергию (компрессионные холодиль­ные машины с электрическим и турбинным приводами);

б)   теплоиспользующие (абсорбционные и эжекторные холодильные машины);

в)   с непосредственным использованием электрической энергии (термо­электрические холодильные машины).

3. В зависимости от схемы и вида термодинамического цикла различа­ют: одно-, двух-, и- многоступенчатые и каскадные холодильные машины;

4. По режимам работы различают следующие холодильные машины:

а)   высокотемпературные — с t0 >-10 °С. Это ХМ систем кондициониро­вания воздуха (как правило, одноступенчатые);

б)   среднетемпературные — с t0 от -10 до -30 °С (с одно- и двухступен­чатыми компрессорами);

в)   низкотемпературные — с t0 ниже -30 °C. Это, как правило, многосту­пенчатые и каскадные ХМ.

5. В зависимости от назначения различают — универсальные и специа­лизированные холодильные машины.

6. В зависимости от используемого рабочего тела холодильные машины делят на амми­ачные, фреоновые, пропановые, воздушные, пароводяные, водоаммиачные, бромисто-литиевые и др.

7. Компрессорные холодильные машины по типу используемого ком­прессора подразделяют на поршневые, ротационные, центробежные, эжек­торные и др.

Подробнее о классификации холодильных машин.

Достоинства и недостатки холодильных машин. Области их применения

1) Парокомпрессионные холодильные машины с поршневыми компрессорами. Они на­шли самое широкое распространение в быту, торговле, предприятиях обще­ственного питания, промышленности.

Достоинства:

—      они обладают наиболее высокими энергетическими показателями (КПД, холодильный коэффициент);

—   у этих машин наибольшее отношение давлений конденсации Рк и ки­пения Р0, а следовательно, наибольшая разность температур Тк и Т0.

Недостатки:

-ограниченная производительность;

-повышенный уровень вибраций;

-меньшая надежность, чем у машин с винтовыми и центробежными компрессорами (износ и опасность гидроударов).

2) Парокомпрессионные холодильные машины с центробежными (и осевыми) компрессо­рами. Они нашли применение во всех отраслях промышленности, где требу­ются большие холодопроизводительности. Особенно в химической, нефте­химической, газовой отраслях.

Достоинства:

-обладают большой, практически неограниченной, холодопроизводи- тельностью;

-имеют малые показатели удельной металлоемкости, размеры;

-высокая надежность;

-удобны в регулировании;

-хорошо уравновешены (мала вибрация, мал фундамент).

Недостатки:

низкая энергетическая эффективность при малых холодопроизводи- тельностях (меньше 700 кВт).

3) Холодильные машины с винтовыми маслозаполненными компрессорами.

Достоинства:

-высоконадежны, не боятся гидроударов;

-имеют удовлетворительные энергетические показатели при работе на расчетных режимах;

-хорошо уравновешены, не нужен фундамент;

-удобны в регулировании.

Недостатки:

-на любых режимах работы неизменна степень повышения давления в компрессоре. Это снижает показатели на нерасчетных режимах работы; -наличие громоздкой, металлоемкой масляной системы;

-шумность работы.

ХМ с винтовыми компрессорами широко используются в интервале холодопроизводительностей от 60 до 700 кВт, т.е. на стыке между ХМ с поршневыми и центробежными компрессорами.

4) Абсорбционные холодильные машины.

Достоинства:

-имеется возможность использования малоценной тепловой энергии с низким потенциалом (вторичные и побочные энергоресурсы);

-просты, надежны в работе;

-удобны в регулировании, малошумные;

-могут размещаться на открытой площадке.

Недостатки:

-громоздкость, металлоемкость;

-низкие энергетические показатели.

Подробнее об абсорбционных холодильных машинах.

5) Эжекторные холодильные машины.

Это пароводяные ХМ, поэтому температура получаемого холода поло­жительная, т.е. Т0>0. Используются в системах кондиционирования воздуха при наличии дешевого низкопотенциального пара или для загрузки отопи­тельных отборов ТЭЦ в летний период.

Достоинства те же, что и у абсорбционных ХМ, кроме бесшумности.

Недостатки:

—   малая энергетическая эффективность;

—   шумность.

6) Воздушные детандерные холодильные машины (ТХМ).

Достоинства:

—   безопасны;

—  удобны в эксплуатации, компактны;

—   высокая энергетическая эффективность в расчетном диапазоне темпе­ратур.

Недостатки: недостаточная энергетическая эффективность при темпе­ратурах получаемого холода выше -80 °С и при малых холодопроизводи- тельностях (меньше 10 кВт).

Рабочий диапазон по температуре -80^-100 °C, при холодопроизводи- тельностях до 30 кВт (ТХМ 1-25 Казанского компрессорного завода).Ряд за­рубежных конструкций имеют диапазон от -120 до -150 °C.

Применяются в пищевой промышленности, при климатических испы­таниях машин и механизмов, при обработке различных материалов и др. [3].

7) Воздушные вихревые холодильные машины.

Достоинства:

—   исключительно просты;

—   надежны;

—   безопасны в эксплуатации.

Недостатки:

—   низкая энергетическая эффективность;

—   шумность;

—   малая холодопроизводительность (до 3 кВт).

Применение вихревых труб часто оказывается выгодным при одно­кратной или эпизодической кратковременной потребности в холоде: в транс­порте; при металлообработке; в защитных костюмах; в медицине и т.п.

8) Термоэлектрические холодильники.

Просты, удобны, надежны, бесшумны, но у них большие первоначаль­ные затраты и малая энергетическая эффективность.

В настоящее время не существует методики выбора типа холодильной машины, учитывающей все факторы конкретных условий. Поэтому наиболее эффективный выбор можно осуществить только на основании технико­-экономического сравнения вариантов в сопоставимых условиях. Критерием сопоставления могут служить приведенные затраты, удельные затраты энер­гии, себестоимость единицы отпускаемого холода.

Перейти в другие разделы:

Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках
Компрессоры холодильных машин
Аппараты парожидкостных холодильных машин
Абсорбционные холодильные агрегаты
Классификация систем холодоснабжения
Виды и свойства хладоносителей
Выбор хладагента для холодильной системы
Фреон и другие хладагенты — теплофизические характеристики