Материал: Изыскание рационального варианта холодильного оборудования установки провизионных камер с использованием отечественного оборудования

Изыскание рационального варианта холодильного оборудования установки провизионных камер с использованием отечественного оборудования

Введение

холодильный теплоход провизионный

Техника искусственного охлаждения на речном транспорте широко применяется для создания оптимальных режимов перевозки скоропортящихся грузов, хранения продуктов питания пассажиров и экипажей судов и обеспечения комфортного микроклимата судовых помещений в летний период навигации.

В последнее время экономика России переживает тяжелые времена, что не может не отражаться на работе речного транспорта. Суда, построенные для нашей страны за границей, нуждаются в запасных частях и агрегатах, которые по нынешним временам стоят довольно таки дорого. Отсюда возникает необходимость переоборудования флота, замена импортного оборудования отечественным, более надежным и дешевым.

В данном дипломном проекте предлагается рассмотреть вариант оснащения холодильных камер теплохода Александр Пушкин. Построен в 1974 году судоверфью «Корнойбург» в Австрии. Класс «О» Российского Речного Регистра. Судно пассажировместимостью 198 человек спроектировано для района плавания канал им. Москвы - река Волга, с прилегающими реками и водохранилищами. Рассчитано на эксплуатацию при температуре наружного воздуха от  до  и температуре забортной воды от до

В настоящее время постоянно повышаются требования международных и отечественных организаций к охране природы, экологии планеты и другим важнейшим вопросам требуют от судовладельцев дополнительных затрат на решение этих проблем. С этой целью в дипломном проекте предлагается внедрить ряд предложений.

Применяемый на судах в качестве теплоизоляционного материала пенополистирол JKH 110, зашитый алюминиевой фольгой, и плита из минеральной ваты Р110 не отвечает всем санитарным нормам, дороги и имеет худшие теплоизоляционные показатели, а так же трудоемки при монтаже.

Поэтому применение нового теплоизоляционного материала марки «РИПОР», не изменяя толщины изоляции камер, позволяет уменьшить теплопритоки в камеры, что в свою очередь создает возможность заменить импортные холодильные машины на отечественные с меньшей холодопроизводительностью. А значит, отсюда мы имеем меньший расход электроэнергии и меньшую стоимость холодильного оборудования.

В дипломном проекте предлагается применить более экологически безопасный хладагент R502 вместо хладона R22.

Хладагент R502. Азеотропная смесь (т.е. такая, в которой при кипении и конденсации массовая доля компонентов практически не изменяется). Массовая доля R22 составляет 48.8%, а R115 достигает 51.2%. Хладагент невзрывоопасен, малотоксичен и химически инертен к металлам. Растворимость R502 в маслах, коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации близки к соответствующим значениям для R22. Характерная особенность: R502 малорастворим в воде.

Предельно допустимая концентрация R502 в воздухе составляет . Объемная холодопроизводительность его выше, а температура нагнетания ниже примерно на , чем у R22, что положительно сказывается на температуре обмотки электродвигателя при эксплуатации герметичного холодильного компрессора. Хладагент R502 применяют в низкотемпературных компрессионных холодильных установках.

Целью дипломного проекта является изыскание рационального варианта холодильного оборудования установки провизионных камер с использованием отечественного оборудования.

Замена оборудования обусловлена тем, что судно построено в 1973, требует ремонта всех установок, в том числе и холодильного оборудования. Это очень дорогостоящее мероприятие, но его необходимо провести для дальнейшей успешной работы судна.

1. Основные характеристики судна

Размеры судна габаритные, м

Длина 110.1

Ширина 14.5

Высота от ОЛ до верхней кромки несъемных частей 15.1

Проектная осадка 2.2

Максимальная допускаемая осадка 2.5

Мощность главных двигателей, кВт 2х662

Автономность плавания, (сут.) по запасам:

Топлива 5-6

Масла 16

Продовольствия 5

По вместимости цистерн фекальных, сточных и

подсланевых вод 2-4

Скорость хода при осадке 2.2 м,  22

Водоизмещение при осадке 2.2 м, т 2200

Главные двигатели 6ЧРН36/45 (Г60)

Количество 2

Мощность, кВт 662

Частота вращения,  375

Пуск: сжатым воздухом из МП или рулевой рубки

Топливо дизельное

2. Холодильная установка провизионных камер теплохода типа «Александр Пушкин»

Для обеспечения судового экипажа и пассажиров продуктами питания во время рейса на судне предусмотрено 8 охлаждаемых провизионных камер и одна камера для сухой провизии. Охлаждение камер на судне осуществляется холодильной установкой, состоящей из 3-х компрессорно-конденсаторных агрегатов. Один из них работает на камеры с отрицательными температурами хранениями с температурой испарения  и обслуживает:

·        камеру №6 рыба ()

·        камеру №7 мясо малая ()

·        камеру №8 мясо большая ()

Другой агрегат работает на камеры с положительными температурами хранения с температурой испарения  и обслуживает:

·        камеру №1 овощи и фрукты ()

·        камеру №2 напитки ()

·        камеру №3 картофель ()

·        камеру №4 хлеб ()

·        камеру №5 молоко ()

Третий агрегат - резервный. Подключение резервного агрегата к одному из 2-х возможно только при выходе из строя одного из основных агрегатов.

2.1 Состав установки и технические данные

Холодильный компрессор BAJ5710HW

Количество 3 (в том числе 1 резервный)

Производительность, ккал/ч 7400

Хладагент R22

Электродвигатель AAJ 5511, 5501

Мощность, кВт 3.5

Частота вращения, об/мин 1450

Насос, обслуживающий

провизионную холодильную установку самовсасывающий ЭСН2/1-11

Количество 2 (в том числе 1 резервный)

Подача,  5

Напор, м 30

Электродвигатель АОМ32-2

Мощность, кВт 2.2

Частота вращения, об/мин 2850

2.2 Вместительность холодильных камер

Холодильная камера молочных продуктов,  13.2

Камера для фруктов и соков,  12.0

Картофельная холодильная камера,  8.8

Камера для напитков,  26.4

Мясная камера (для пассажиров),  16

Мясная камера (для экипажа),  10

Хлебная камера,  13.2

Рыбная камера,  11.6

2.3 Описание рабочего процесса

Компрессор отсасывает из испарителя хладагент, имеющий низкую температуру и давление, и нагнетает его под высоким давлением в конденсатор. В этом трубчатом теплообменнике теплота, отобранная из холодильных помещений, передается охлаждающей воде, а парообразный хладагент переходит в жидкое состояние. Жидкий хладагент под давлением от конденсатора через эластичное соединение, запорный вентиль поступает на фильтр - осушитель и контрольное стекло и далее по медным трубкам в холодильные камеры к терморегулирующим вентилям. После терморегулирующего вентиля резко снижается давление хладагента, в таком состоянии попадает в испаритель, отбирает тепло, необходимое для кипения из охлаждаемого помещения, и превращается снова в пар. Парообразный хладагент снова всасывается компрессором через соответствующие медные трубки. Таким образом, получается полный замкнутый цикл работы.

Потребность в холодопроизводительности (мощности) каждого компрессора может резко снизиться, и для соответствующей компенсации предусмотрено устройство для регулирования подачи компрессора.

Его действие происходит следующим образом.

Температура в каждом помещении регулируется термостатом помещения, который при достижении заданной температуры закрывает электромагнитный вентиль, через который поступает жидкий хладагент в эту камеру.

При одновременном выключении нескольких камер резко снижается давление и соответственно температура испарения. Чтобы этого не происходило, открывается специальный вентиль - регулятор перепуска горячего пара, отрегулированный соответственно на открытие при снижении давления, то есть температуры испарения ниже нормальной. При этом он перепускает часть горячего пара после компрессора на всасывающую линию того же компрессора, не допуская тем самым снижение температуры испарения в камерах, снижая подачу компрессора и поддерживая ее автоматически на требуемом уровне. В этом случае возникает опасность повышения температуры всасываемого в компрессор хладагента, что может привести к его перегреву и аварии.

С целью избежание этого явления выполнен еще один обводной трубопровод с электромагнитным вентилем и терморегулирующим вентилем. Этот вентиль имеет датчик температуры на всасывающей линии компрессора, и в случае повышения температуры, перепускает соответствующее количество жидкого хладагента на всасывающую линию, снижая этим самым температуру хладагента на входе в компрессор. Электромагнитный вентиль открыт все время, пока работает компрессор.

3. Расчет теплоизоляции

Тепловая изоляция занимает видное место в общем комплексе судостроения, создает благоприятные бытовые условия для судового экипажа пассажиров и поддерживает совместно с системой отопления и вентиляции, надлежащие температуры в помещениях специального назначения (рефрижераторных трюмов и провизионных камерах).

Тепловая изоляция - специальное покрытие конструкций, разделяющих помещения с различными температурами. Она применяется для уменьшения проникновения тепла или холода через поверхности, ограничивающие упомянутые помещения, и представляют собой покров, состоящий из одного или нескольких слоев изоляционного материала.

Теплоизоляция должна отвечать следующим основным требованиям:

•обеспечивать проектные значения температур на поверхности изоляции и предотвращать отпотевание ее при нормальном режиме отопления или охлаждения и вентиляции;

•обеспечивать заданный коэффициент теплопередачи через ограждающие поверхности;

•быть непрерывной, т.е. все металлические детали, соединяемые с изолируемой поверхностью, должны быть, по возможности, покрыты сплошным слоем изоляционного материала;

•обладать достаточной механической прочностью и стабильностью в процессе эксплуатации судна;

• обладать минимальной массой;

• содержать минимальное количество горючих материалов;

• не выделять при эксплуатации вредных для здоровья личного состава газов и пыли в пределах, превышающих допустимые нормы;

• быть влагостойкой, не поддаваться увлажнению и гниению;

• быть удобной для монтажа;

• отвечать специфическим требованиям заказчика.

На теплоходе Александр Пушкин для изоляции провизионных камер применены: пенополистирол JKH 110, зашитый алюминиевой фольгой, и плита из минеральной ваты.

В данном дипломном проекте для изоляции провизионных камер предлагается применить: изоляционный материал «РИПОР», мастику и бетон.

Для гидроизоляции применены: рубероид и зашивка из алюминиевых листов.

Применение нового теплоизоляционного материала марки «РИПОР», не изменяя толщины изоляции камер, позволяет уменьшить теплопритоки в камеры, что в свою очередь создает возможность заменить импортные холодильные машины на отечественные с меньшей холодопроизводительностью. А значит, отсюда мы имеем меньший расход электроэнергии и меньшую стоимость холодильного оборудования.

3.1 Характеристики материалов

·        мастика ;

·        бетон ;

·        РИПОР ,

где плотность материала;

коэффициент теплопроводности.

3.2 Поверочный расчет узлов изоляции

Для данного судна проводим поверочный расчет изоляции.

Точный расчет конструкции судовой изоляции очень сложен. Различные методы расчета, основанные на разных принципах, имеют много общих допущений заключающихся в том, что при расчете пренебрегают:

· сопротивлением теплопереходу от наружной среды к поверхности конструкции изоляции и от внутренней обшивки к воздуху охлаждаемого помещения, так как оно мало в сравнении с общим термическим сопротивлением;

·        влиянием мелких крепежных деталей (болтов, гвоздей, шнуров и т.д.) и материала, склеивающего или скрепляющего плиты изоляции.

Конструкция изоляции мясной камеры

Конструкция мясной камеры пассажиров показана на рисунке 1.

Рисунок 1

-зашивка (алюминий)

-рубероид

-теплоизоляция

Определяем коэффициент теплопередачи по следующей формуле[13]

, (1)

где  - коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха обшивке,

- коэффициент теплоотдачи от внутренней обшивки воздуху охлаждаемого помещения,

- толщина слоев изоляции, м