Конструкции элементов холодильной установки

Основными элементами, в обязательном порядке, входящими в состав судовых холодильных установок являются компрессоры, конденсаторы, испарители, запорная и регулирующая арматура, а так же приборы управления и автоматики.

В морских установках применяются компрессоры трех типов: центробежные, винтовые и поршневые. Однако наиболее широкое распространение, безусловно, получили поршневые компрессоры. Компрессоры этого типа применяются в широком диапазоне — от установок кондиционирования воздуха до низкотемпературных установок охлаждения сжиженных газов. Компрессоры достаточно компактны и выполняются с вертикальным, V– или W– образным расположением цилиндров. Устройство 6-цилиндрового поршневого бескрейцкопфного одноступенчатого бессальникового компрессора показано на рис. 50.

Двухопорный коленчатый вал установлен на подшипниках, один из которых расположен на концевой шейке вала, а другой – между шатунно-мотылевым механизмом и электродвигателем. Двухопорная схема вала 11 блок-картер 1 компрессора обеспечивают равномерность зазора между ротором 3 и статором 4 встроенного электродвигателя. Ротор располлагают консольно для упрощения монтажа и демонтажа. Уровень масла в картере должен быть не менее, чем на 5 мм ниже зазора между ротором и статором, так как наличие масла в зазоре приводит к росту подводимой мощности и увеличивает унос масла из компрессора. Масло забирается из картера масляным насосом 6 через фильтр 5 и подается через фильтр тонкой очистки в камеру 7, а затем в сверление вала. Цилиндровые втулки 2 чугунные, шатуны 10 стальные штампованные. В верхнюю головку запрессована втулка, выполненная из бронзы, нижняя головка имеет разъем для облегчения сборки. В ней установлены тонкостенные биметаллические вкладыши, рабочая поверхность которых покрыта слоем антифрикционного алюминиевого сплава. Поршни литые из алюминиевого сплава. При сборке с шатуном поршневой палец запрессовывают в поршень и фиксируют от продольных перемещений двумя замковыми шайбами.

Рис. 50. Бескрейцкопфный непрямоточный W– образный одноступенчатый бессальниковый холодильный компрессор:

1– блок картер, 2– цилиндровые втулки, 3– ротор электродвигателя, 4– статор электродвигателя, 5– фильтр, 6– масляный насос, 7– масляная камера, 8– нагнетательные клапаны, 9– всасывающие клапаны, 10– шатун, 11– коленчатый вал, 12– фильтр на всасывании

Интенсивное охлаждение встроенного электродвигателя всасываемыми парами хладагента, поступающими в компрессор через фильтр 12, позволяет увеличивать нагрузку двигателя в 1.5 – 1.8 раза по сравнению с его номинальной мощностью, что позволяет комплектовать бессальниковые компрессоры встроенными двигателями меньшей номинальной мощности и массы. Однако пусковой момент у таких электродвигателей должен превышать номинальный в 1.5 – 2 раза. Для обеспечения нормальной работы в режимах с уменьшенной массой всасываемого пара изоляция обмотки электродвигателя должна длительное время выдерживать температуру до 125⁰ С с учетом свойств среды, в которой работает двигатель.

Большинство конденсаторов, используемых в составе судовых холодильных установок, выполняются кожухотрубными и охлаждаются забортной водой. Типичный конденсатор показан на рис. 51.

Рис. 51. Конденсатор:

а – общий вид, б – разрез по крышке, 1 – вход пара холодильного агента, 2 – выход жидкого холодильного агента, 3 – вход забортной воды, 4 – выход забортной воды.

Холодильный агент заполняет межтрубное пространство, а охлаждающая вода движется внутри трубок. В конденсаторе, охлаждаемом забортной водой, предусматривается двухходовое движение воды. В случае, если длина конденсатора превышает 3 м, предусматривают двойной выход жидкого хладагента, для обеспечения бесперебойного поступления жидкости в систему во время качки судна.

Испарители холодильных установок делятся на два основных типа: испарители непосредственного охлаждения, в которых хладагент охлаждает непосредственно воздух, и с промежуточным хладоносителем, в которых хладагент охлаждает хладоноситель, который затем подается к приборам охлаждения.

Испарители непосредственного охлаждения, как правило, представляют собой теплообменные аппараты с поверхностью теплообмена, выполненной из оребренных труб. Оребрение применяется для увеличения площади теплообменной поверхности. Хладагент кипит в трубках и охлаждает воздух, который либо продувается вентилятором либо движется за счет естественной конвекции. Испарители этого типа используются при охлаждении провизионных шкафов, в системах непосредственного охлаждения рефрижераторных трюмов, систем кондиционирования воздуха, а также в системах охлаждения рефрижераторных контейнеров.

Более сложную конструкцию имеют кожухотрубные испарители с промежуточным хладоносителем (рис. 52).

Рис. 52. Испаритель:

а – общее устройство, б – разрез по внутренней оребренной трубе, 1 – вход холодильного агента, 2 – всасывание паров холодильного агента в компрессор, 3 – вход хладоносителя, 4 – выход хладоносителя, 5 – дренажная труба

В приведенной конструкции хладагент кипит, проходя внутри трубок, а хладоноситель омывает ряды трубок снаружи. Перед трубной доской хладагент разбрызгивается таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное его распределение по всем теплообменным трубкам. Попадающее в испаритель масло отводится через дренажную систему и в трубки не попадает. Для улучшения теплопередачи имеются две конструктивные особенности – теплообменные трубки со стороны холодильного имеют спиральное оребрение или же вставку в виде алюминиевой звезды, имеющей спиральную форму; вторая – в корпусе испарителя имеются перегородки, обеспечивающие движение хладоносителя поперек трубок.