5.4. Назначение и классификация судовых холодильных установок

Самопроизвольная передача теплоты от тела более нагретого к менее нагретому – естественный необратимый процесс. В изолированной системе, состоящей из горячих и холодных тел, теплообмен продолжается до момента выравнивания температур. При этом тела с более высокой температурой являются охлаждаемыми и температура их понижается, а тела с более низкой температурой – охлаждающими, они получают теплоту. Простейшая система охлаждения может состоять только из двух тел: охлаждаемого и охлаждающего.

Если для реализации процесса охлаждения не требуются затраты энергии, то охлаждение называется естественным. Искусственное охлаждение – процесс отвода или поглощения тепла, сопровождаемый понижением температуры охлаждаемого объекта ниже температуры окружающей среды и требующий затрат энергии.

Главными источниками искусственного холода на всех видах транспорта, как и в промышленности в целом являются холодильные машины. Холодильной машиной называют совокупность соединенных трубопроводами агрегатов и аппаратов, в которых по замкнутому контуру циркулирует рабочее тело (хладагент), совершающий перенос теплоты от холодных (охлаждаемых) тел к более нагретым.

Холодильные машины могут быть разных типов: паровые компрессионные, газовые компрессионные, воздушные компрессионные, абсорбционные, пароэжекторные. Компрессионные машины работают с затратой механической энергии, абсорбционные и пароэжекторные – с затратой тепловой энергии, поэтому их принято называть теплоиспользующими холодильными машинами.

Наиболее широкое применение на судах нашли парокомпрессионные холодильные машины как наиболее компактные и универсальные. В этих машинах для получения низких температур используется дросселирование жидкости, сопровождаемое понижением температуры, а для отвода тепла от охлаждаемого объекта – фазовый переход жидкости – парообразование.

Холодильная установка помимо холодильной машины включает в себя дополнительное оборудование (приборы охлаждения, насосы, вентиляторы, арматуру, трубопроводы, воздухопроводы и т.п.). Часто к холодильной установке относят и сам объект охлаждения, например тепло– и гидроизолированные трюмы, провизионную или морозильную камеру с оборудованием.

Можно определить следующие основные области применения холода на морских судах:

– холодильная обработка (охлаждение и замораживание) и хранение продуктов (запасов продовольствия для экипажа и пассажиров) и скоропортящихся грузов;

– комфортное кондиционирование воздуха или дыхательной газовой смеси с целью создания в судовых помещениях наиболее благоприятных микроклиматических условий для человека;

– техническое кондиционирование воздуха для обеспечения наилучших условий сохранения перевозимых нескоропортящихся грузов (зерна, хлопка, колесной техники, различного оборудования и т.д.);

– техническое кондиционирование воздуха для функционирования электронного и другого специального судового оборудования;

– техническое кондиционирование газовой среды в грузовых танках танкеров и газовозов, состоящее в приготовлении и применении осушенных инертных газов для предотвращения взрывов, уменьшения коррозии металлов внутренних конструкций в грузовых танках;

– повторное сжижение и поддержание необходимых температуры и давления газов, перевозимых на судах газовозах;

– хранение сжиженного углекислого газа, используемого в системе пожаротушения.

В состав судовой холодильной установки могут входить: одна или несколько холодильных машин, дополнительное оборудование и системы, необходимые при производстве и использовании искусственного холода, а также приборы и системы управления, контроля, защиты, сигнализации и автоматического регулирования, обеспечивающие нормальную работу холодильных машин. Составной частью холодильной установки является система охлаждения, представляющая собой совокупность приборов аппаратов и устройств для отвода тепла из помещения либо от другого судового объекта.

Все холодильные машины в зависимости от холодопроизводительности условно разделяют на малые (холодопроизводительность до 15 кВт), средние (от 15 до 120 кВт) и крупные (свыше 120 кВт).

В зависимости от температурного диапазона работы холодильные машины подразделяют на высокотемпературные (температура испарения хладагента выше -10 ^оС), среднетемпературные (от -10 до -30 ^оС) и низкотемпературные (температура испарения хладагента ниже -30 ^оС).

В зависимости от сложности схемы и вида холодильного цикла различают одно-, двух-, многоступенчатые и каскадные холодильные машины.

Системы охлаждения подразделяются на системы непосредственного, рассольного, панельного, воздушного и комбинированного или смешанного охлаждения.

При непосредственном и рассольном батарейном охлаждении охлаждающие приборы имеют вид гладкотрубных или оребренных батарей, которые размещают непосредственно в охлаждаемом помещении. Теплота, проникающая извне и выделяемая грузом, отводится из помещения циркулирующим в батареях кипящим хладагентом, при непосредственном охлаждении, либо хладоносителем — рассолом, при рассольном охлаждении.

Панельная система охлаждения обеспечивает перехват потоков тепла, идущих извне, еще до того как они попадают в охлаждаемое помещение. Охлаждаемые листотрубные панели устанавливаются внутри помещения на расстоянии 40 — 50 мм от поверхности изоляции на всех поверхностях ограждения или на большей их части. Через каналы между листами панелей, как правило, циркулирует хладоноситель — рассол.

В воздушных системах охлаждения предусматривается интенсивное движение больших воздушных масс через воздухоохладитель при помощи электровентилятора. Так как воздух проходит через воздухоохладители с большой скоростью, требуемая площадь теплообменной поверхности значительно уменьшается. Воздухоохладители могут устанавливаться как в охлаждаемом помещении так и вне его.

В комбинированной системе охлаждения одновременно применяются различные методы отвода тепла.

Любая система охлаждения должна быть универсальной (пригодной для перевозки различных грузов), эффективно отводить тепло от охлаждаемого объекта и иметь достаточную тепловую аккумуляционность, безопасной для людей и грузов, экономичной, с компактными приборами охлаждения, надежна в работе, проста и удобна в эксплуатации.