Материал: Проектирование схемы холодильной установки химического комбината в г. Уфа

Рисунок 2- Пленочный испаритель

Основные преимущества пленочных испарителей :

·              высокий коэффициент теплопередачи. Малая масса и малые габариты аппарата. Компактная конструкция, по массогабаритным показателям приближающаяся к пластинчатым теплообменникам;

·              невозможность механического повреждения при замерзании воды. Пленочные испарители являются аппаратами «открытого» типа, в которых замерзание воды не приводит к аварийным ситуациям и не вызывает разрушение конструкции или срыв работы теплообменника;

·              движение воды в аппарате обеспечивается за счет высоты уровня в распределительном баке. При этом энергозатраты на работу пленочного испарителя по сравнению с кожухотрубными, пластинчатыми и затопленными панельными испарителями значительно ниже;

·              малая емкость по хладагенту (аналогично пластинчатым теплообменникам);

·              универсальность аппарата - возможность работать на различных хладагентах. Легкость ревизии и очистки.

Испарители панельные типа ИП предназначены для работы в составе аммиачных холодильных установок (АХУ). Испарители служат для охлаждения жидких хладоносителей (вода, рассол).

Рисунок 3-Панельный испаритель

Для поддержания отрицательных температур кипения применяются компрессора (поршневые холодопроизводительностью до 150 кВт и винтовые до 1500 кВт).

Рисунок 4- Поршневой компрессорный агрегат

Рисунок 5- Винтовой компрессорный агрегат

В последние годы в целом ряде отраслей промышленности поршневые компрессоры все больше и больше сдают позиции, уступая место своим более совершенным винтовым собратьям. Винтовые компрессоры имеют более высокий КПД, особенно эта разница заметна у компрессоров с большой производительностью. За время эксплуатации винтовой компрессор с классической схемой управления несколько раз окупает затраты на свое приобретение за счет экономии электроэнергии. Разница в затратах электроэнергии на производство одного и того же количества холода однозначно делает винтовые компрессоры более предпочтительными по сравнению с поршневыми. Кроме того, винтовые компрессоры с изменяемой частотой вращения двигателя позволяют дополнительно сократить потребление электроэнергии еще на 30%.

В дополнение к этому следует отметить, что система регулирования производительности винтовых компрессоров является более совершенной. В результате винтовые компрессоры вырабатывают столько сжатого хладагента, сколько в данный момент потребляет установка.

Тем, кто занимался обслуживанием поршневых компрессоров, должны быть хорошо известны проблемы, связанные с необходимостью замены клапанов, поршневых колец и т.д. Работая с винтовыми компрессорами, об этих проблемах можно забыть. Дело в том, что механическая часть винтовых компрессоров не содержит быстро изнашивающихся деталей (в частности клапанов, поршневых колец, вкладышей и т.п.).

Высокая степень автоматизации винтовых компрессоров гарантирует хорошую защиту от аварийных ситуаций и избавляет вас от необходимости постоянного присутствия обслуживающего персонала рядом с оборудованием.

Винтовые компрессоры, в отличие от своих поршневых собратьев, укомплектованы электронными блоками управления. Такие блоки позволяют программировать работу компрессора на месяц вперёд, а также дают возможность управлять группой компрессоров, запуская и останавливая их по мере изменения потребности в сжатом хладагенте.

Конденсаторы предназначены для конденсации паров рабочего агента и охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов в аммиачных холодильных установках.

Конденсаторы по способу отвода тепла делятся на проточные, оросительно-испарительные, с воздушным охлаждением.

Конденсаторы кожухотрубные типа КТГ, предназначенны для охлаждения и конденсации паров хладагента при помощи воды или промежуточного хладоносителя. Аппарат изготовлен для применения на территории России и для поставки на экспорт. Конденсаторы отвечают требованиям действующих ПБ 09-592-03,ПБ 09-540-03, ПБ 03-576-03.

Конструкция: Охлаждающие трубы развальцованы в трубную решётку. После развальцовки, при необходимости, медная труба подвергается пайке, а стальная - сварке. Теплообменный блок собран в бесшовной трубе или обечайке, изготовленной из листа и являющейся корпусом конденсатора, и изготовлен в виде неразборного элемента.

Принцип действия конденсатора КТГ с межтрубной конденсацией: Вода поступает через входной патрубок в конденсатор и протекает в трубном пучке. При этом она меняет направление движения, благодаря перегородкам в крышках. Затем она выходит из конденсатора через выходной патрубок. Для удаления воздуха и для слива воды сверху и снизу предусмотрены пробки. На наружной поверхности трубного пучка происходит конденсация хладагента. Хладагент после компрессора в виде пара поступает через входной патрубок, находясь в межтрубном пространстве, конденсируется, и через выходной патрубок выходит в трубопровод ресивера.

Рисунок 6- Кожухотрубный конденсатор

Воздушный конденсатор представляет собой пучок оребренных труб, омываемых воздухом при его естественной или вынужденной циркуляции. Воздух отводит тепло конденсации хладагента в окружающую среду. Конденсаторы с воздушным охлаждением применяют для бытовых холодильников и кондиционеров. Конденсаторами воздушного охлаждения можно укомплектовать компрессионные холодильные машины, использующие поршневые, ротационные, винтовые компрессорыи турбокомпрессоры, а также абсорбционные и резорбционные холодильные машины.

В зависимости от хладагента конденсаторы подразделяются на аммиачные, пропановые и хладоновые; по величине теплового потока, отводимого впроцессе конденсации, - на мелкие (до 60 кВт), средние (до 1 МВт) и крупные (3 МВт и более), которые могут состоять из двух секций: секции снятия перегрева и секции конденсации; по конструкции они могут быть с естественной и с вынужденной циркуляцией воздуха; по типу поверхности теплообмена - листотрубные, трубчатые с оребрением, трубчатые с пластинчатым оребрением, в виде змеевика.

Листотрубные конденсаторы по конструкции аналогичны прокатно-сварным испарителям, применяемым в бытовых холодильниках. Из конденсаторов воздушного охлаждения для малых холодильных машин наиболее распространен трубчатый тип аппаратов со сплошным пластинчатым оребрением. Обычно на практике трубы медные и имеют алюминиевое оребрение. Такими конденсаторами комплектуют кондиционеры. Скорость воздуха в узком сечении составляет 2-5 м/с. Для различных типов конденсаторов она различна.

Воздушные конденсаторы для установок средней и большой производительности изготавливают из трубчатых поверхностей с пластинчатым оребрением либо из биметаллических труб с накатными ребрами. При этом компоновочные решения могут быть различными, так же как и ориентация секций в пространстве. В промышленности существует градация аммиачных воздушных конденсаторов, изготовленных из биметаллических труб, состоящих из труб углеродистой стали и плотно насаженной на нее наружной большего диаметра трубы из алюминия. Наружная труба - оребренная с накатными ребрами. Коэффициент оребрения таких труб р = 9. Оребренные трубы развальцовывают в трубных решетках прямоугольной формы. Секция имеет четыре либо восемь рядов по фронту.

Применение воздуха в качестве теплоотводящей среды конденсаторов позволяет резко сократить расходы воды и улучшить экологический баланс естественных водоемов. Широкому распространению воздушного охлаждения способствуют значительное сокращение стоимости изготовления и увеличение срока службы конденсаторов, удорожание стоимости охлаждающей воды, уменьшение степени загрязнения теплообменной поверхности.

Конденсаторы воздушного охлаждения применяют в нефтеперерабатывающей промышленности для конденсации технологических продуктов, в химической - для конденсации продукционного аммиака, в холодильных установках - для конденсации хладагента (или смесей хладагентов).

Учитывая высокую интенсивность теплообмена со стороны конденсирующегося хладагента, наружную поверхность конденсатора стараются максимально развивать, доводя коэффициент оребрения до 20-40.[9]

Рисунок 7- Воздушный конденсатрор

Испарительные конденсаторы типа МИК применяются в составе аммиачных холодильных установок на предприятиях по хранению и переработке пищевых продуктов, а также в других технологических процессах. Принцип действия аппаратов основан на испарительном охлаждении воды, омывающей теплообменные секции. В аппаратах совмещены функции конденсатора аммиака и градирни. Благодаря максимальному съему мощности с единицы поверхности теплообмена, наименьшей массе и габаритных размеров, данные аппараты являются лучшими в своем классе среди аналогичного оборудования отечественных производителей. Они обладают рядом преимуществ, такими как:

высокая тепловая эффективность;

использование мощных и малошумных вентиляторов «Ziehl-Abegg» германского производства и, как следствие, малый удельный расход электроэнергии (затрата мощности на прокачку воздуха, отнесенная к величине теплового потока) и низкие (допустимые) уровни шума и вибрации;

пониженный расход электроэнергии на привод водяных насосов;

надежное цинковое покрытие, обеспечивающее длительный срок службы аппаратов (применяется технология горячего цинкования (80-100 мкм) всего теплообменного блока; данную технологию не применяет ни один отечественный производитель теплообменного оборудования), малая занимаемая площадь;

Руководствуясь перечисленными преимуществами испарительных конденсаторов считаю разумным применить их в данном курсовом проекте.[13]

Для сокращения расхода дорогостоящей воды в современных холодильных установках применяется оборотная система водоснабжения. Для охлаждения воды применяются вентиляторные градирни. Вентиляторная градирня - это устройство, предназначенное для охлаждения циркулирующей воды атмосферным воздухом под напором вентиляторов.

Вентиляторная градирня используется для охлаждения в водооборотных системах энергопотребляющего оборудования (теплообменники компрессоров, термопластавтоматы, конденсаторы холодильных машин и т.п.). Водооборотные системы, действующие на основе сухих ветниляторных градирен, позволяют практически свести до минимума подпитку водой.

- Горячий первичный хладагент

-Холодный первичный хладагент

- Холодная вода

- Разбрызгиватели воды

- Центробежный вентилятор

Рисунок 8- Испарительный конденсатор

Вентиляторные градирни находят свое применение в самых разных отраслях промышленности. Они востребованы там, где используется энергопотребляющее оборудование: холодильные машины и кондиционеры, компрессорные установки, радиоэлектронные устройства, термопластавтоматы, установки токов высокой частоты и другие устройства, требующие охлаждения.

Следует учитывать, что работа испарительных вентиляторных градирен требует, как правило, системы отведения тепловых потоков и рассеяния их в окружающей среде. Нагретая в процессе работы вода частично испаряется (1% от общего объема циркулирующей в системе воды), а остальная охлажденная влага возвращается в систему.

Конструкция испарительных вентиляторных градирен. Испарительная Вентиляторная градирня состоит из двух частей. Верхняя часть включает в себя корпус, каплеулавливатель, расположенный вверху; ороситель, расположенный снизу, и находящиеся между каплеуловителем и оросителем коллекторы разбрызгивающего устройства. Нижняя часть испарительной вентиляторной градирни состоит из бака для сбора охлажденной воды и вентилятора.[16]

Они значительно компактнее безвентиляторных и их работа не зависит от ветра, так как процесс испарения воды в них интенсифицируется вентилятором. Широкий выбор градирен серии представляет производитель «Балтэнергомаш». Компактные вентиляторные пленочные градирни серии «Град» разработаны и выпускаются с 2000 года. Рабочие колеса градирен «Град» изготавливаются из стеклопластика, что значительно снижает уровень вибрации и шум вентилятора градирни.

Новые цельнофакельные легкосъемные форсунки, разработанные компанией «Балтэнергомаш», позволяют многократно использовать их при монтаже и демонтаже во время профилактики. Обеспечивают широкий диапазон регулирования расхода воды. [11].

Для полного промежуточного охлаждения пара после ступени низкого давления в двухступенчатой холодильной установке осуществляется в промежуточном сосуде в результате кипения в нём жидкости при промежуточном давлении. Промежуточные сосуды применяют в аммиачных холодильных установках, работающих по схеме двухступенчатого сжатия для охлаждения пара хладагента перед второй ступенью компрессора и переохлаждения жидкости после конденсатора, что позволяет увеличить холодопроизводительность компрессора и снизить расход энергии на производство холода при низких температурах кипения, требующих осуществление цикла двухступенчатого сжатия.[14]

Рисунок 9- Градирня «Град»

Рисунок 10- Промежуточный сосуд

К вспомогательному оборудованию холодильной установки относятся: ресиверы, маслоотделители, отделители жидкости.

Ресиверы выполняют роли дренажных, защитных или циркуляционных сосудов:

при использовании ресивера в качестве дренажного он применяется для сбора жидкого аммиака, удаляемого из охлаждающих приборов при их оттайке горячими парами хладагента,

при работе ресиверов в качестве защитных они обеспечивают "сухой" ход компрессора в безнасосных схемах и работают совместно с отделителями жидкости,

в качестве циркуляционных сосудов ресиверы дренажные используются в насосно-циркуляционных схемах.

Ресиверы линейные предназначены для сбора жидкого аммиака из конденсатора, располагаясь на стороне высокого давления, и обеспечивают запас жидкого аммиака в системе холодильной установки. Ресиверы снабжены указателями уровня, двухтрубным воздухоотделителем воздуха, предохранительными клапанами и арматурой и соответствуют требованиям всех необходимых ГОСТов и Правил безопасности (в т.ч. для сосудов, работающих под давлением).

Рисунок 11- Линейный ресивер

Промышленностью выпускается широкий модельный ряд, с внутренним объемом от 0,45 до 5,7м3.

Отделители жидкости типа ОЖ предназначены для отделения паров хладагента (аммиака) от увлекаемых из испарительной системы частиц жидкого хладагента. Отделители жидкости используются для комплектации оборудования аммиачных установок и обеспечивают защиту компрессорного оборудования от аварийных режимов. Также они могут быть использованы в качестве питающих сосудов в системах распределения жидкого хладагента по испарительным аппаратам. Отделителями жидкости комплектуются испарители панельные, трубчатые, а также другие виды испарителей, применяемые в составе аммиачных холодильных установок. Отделители жидкости могут работать совместно с горизонтальными дренажными и защитными ресиверами.