10.1 Способы охлаждения

Способы охлаждения различают в зависимости от охлаждающей среды: непосредственно холодильным агентом, кипящим в приборах охлаждения (батареях, воздухоохладителях). Такой способ называют непосред­ственным охлаждением; посредством хладоносителя (рассола), предварительно охлажденного в испарителе холодильной машины - рассольное охлаждение. В зави­симости от интенсивности циркуляции воздуха и конст­рукции приборов охлаждения предусматривают: бата­рейное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха в грузовом помещении (тихое охлаждение). Батарейное охлаждение называют трубчатым, если батареи выпол­нены в виде трубчатых змеевиков и панельным, если ба­тареи выполнены в виде листотрубных аппаратов; воз­душное охлаждение с принудительной циркуляцией воз­духа в грузовом помещении. Приборами охлаждения при этом способе охлаждения служат воздухоохладите­ли; смешанное охлаждение — совокупность батарейного и воздушного.

Непосредственное охлаждение. При непосредственном охлаждении воздух в грузовом помещении охлаждается с помощью трубчатых или панельных ба­тарей непосредственного охлаждения.

Непосредственное охлаждение — самый экономичный способ, сокращающий первоначальные затраты (нет рассольных испари­телей, насосов), эксплуа­тационные расходы (от­сутствует хладоноситель и можно поддерживать более высокую температуру кипения), амортиза­ционные расходы (мень­шая коррозия трубопро­водов и оборудования, чем при контакте с рассо­лом) .

Кроме того, при непо­средственном охлаждении быстрее понижается тем­пература в трюмах. Не­посредственное охлаждение для трюмов возмож­но только при условии ис­пользования безвредных холодильных агентов: хладона-22, хладона-12.

Рассольное охлажде­ние. При этом виде ох­лаждения (рисунок 10.1) рас­сол, предварительно охлажденный в испарителе ам­миачной или фреоновой холодильной машины, подают в рассольные батареи, установленные вдоль ограждений охлаждаемого трюма, или в воздухоохладители. Рассоль­ные батареи представляют собой одно- или двухрядные змеевики с длиной шланга не более 250 м. Батареи раз­мещают по всей поверхности ограждения. Длина систе­мы последовательно соединенных батарей должна быть не более 400 м. Батареи изготовляют из горячекатаных бесшовных труб диаметром 57X3 мм, допускаются элект­росварные нормализованные. Трубы оребряют с помощью витых или штампованных ребер из низкоуглеродистой стальной ленты холодной прокатки.

При рассольном охлаждении трубопроводы холо­дильного агента сосредоточены в рефрижераторном ма­шинном отделении, сокращается масса холодильного агента в системе, уменьшается опасность утечки и прорыва холодильного агента, рассол в батареях обладает большой аккумулирующей способностью и охлаждение трюма продолжается после остановки машины.

Рассольное охлаждение было самым распространен­ным способом охлаждения трюмов крупнотоннажных промысловых судов, но оно имеет ряд недостатков: двой­ной перепад температур (между воздухом трюма и рассолом и между рассолом и кипящим холодильным агентом в испарителе) требует поддержания более низкой температуры кипения холодильного агента для получе­ния определенной температуры воздуха, наличие в схе­ме рассольного испарителя увеличивает первоначальную стоимость установки и монтажа, а также размеры ма­шинного отделения.

Значительный интерес для промысловых судов пред­ставляет панельное охлаждение трюмов и твиндеков, ко­торое может быть непосредственным и рассольным. Приборами охлаждения служат листотрубные батареи, пред­ставляющие собой панели с каналами, в которых цирку­лирует холодный рассол или кипит холодильный агент.

Рисунок 10.1 - Принципиальная схема холодильной установки для трюма с рассольным

охлаждением:

1 - компрессор;; 2 - конденсатор; S - ресивер; 4 - рассольный испа­ритель; 5 - ручной регулирующий вентиль; б - рассольный насос; 7 - охлаждающие рассольные батареи.

Панельные батареи экранируют ограждающие по­верхности (борта, переборки, подволоки, двойное дно) (рисунок 10.2), не допуская поступления теплового потока в грузовое помещение, так как температура панели на лю­бом участке ниже температуры воздуха в помещении. Это позволяет обеспечить более равномерное распреде­ление температур в грузовом объеме и, следовательно, уменьшить усушку продукта.

Рисунок 10.2 - Трюм с панельной системой охлаждения

При панельном охлаждении уменьшают разность температур между воздухом в трюме и рассолом на 4-5° С, повышается эффективность работы приборов охлаждения в результате более медленного нарастания снеговой шубы по сравнению с трубчатым охлаждением, сокращается расход электроэнергии на производство хо­лода на 18-22%.

Панельные батареи могут служить металлической обшивкой трюма, что на 60% сокращает расход металла по зашивке изоляции и улучшает использование грузо­вого объема трюма; экономия полезного объема состав­ляет 8-11%.

Для защиты бортовых и переборочных панелей от повреждения грузом к ним приваривают обрешетник из полособульбового профиля с расстоянием между полосами 300 мм.

Модернизированная конструкция панельной батареи показана на рисунке 10.3. В настоящее время осуществляется серийное строительство судов с па­нельной системой охлаж­дений.

Рисунок 10.3 - Модернизированная кон­струкция панельной батареи.

Воздушное охлажде­ние. При таком охлаждении в грузовое помещение вен­тилятором подается воздух, предварительно охлажден­ный в воздухоохладителе. Воздухоохладитель устанав­ливают внутри грузового помещения или вне его. Возду­хоохладитель представляет собой группу змеевиков, внутри которых кипит жидкий холодильный агент или проходит рассол, снаружи змеевики обдуваются воз­духом. При воздушном охлаждении, в отличие от батарей­ного, циркуляция воздуха в грузовом помещении прину­дительная. Это способствует интенсификации процессов охлаждения и замораживания, но увеличивает усушку продукта при длительном хранении.

Когда происходит усушка мороженой рыбы, в ее тка­нях происходят биохимические, коллоидно-химические и физические изменения, в частности денатурирование белка, являющегося основной составной частью ткани рыбы. Использование синтетических пленок для упаковки рыбы значительно уменьшит усушку рыбы при пере­возках и хранении.

При воздушном охлаждении можно вентилировать грузовое помещение, поэтому при перевозке грузов, тре­бующих подачи свежего воздуха, следует применять этот вид охлаждения. При вентилировании помещения к циркуляционному воздуху, поступающему для охлаждения в воздухоохладитель, добавляется наружный воздух.

В зависимости от способа подачи воздуха из воздухо­охладителя в грузовое помещение различают системы канальные и бесканальные.

При одноканальной системе воздух, охлажденный в воздухоохладителе, поступает через напорный воздухо­вод в трюм и распределяется по всему объему трюма через круглые или щелевые сопла. Пространство между грузом образует естественный всасывающий канал.

В рефрижераторных трюмах применяют в основном бесканальные системы воздухораспределения. На рисунке 10.4, а показана схема бесканальной воздушной си­стемы охлаждения с вертикальным последовательным воздухораспределением в трюме и твиндеке. Два возду­хоохладителя 1, 2 непосредственного охлаждения, рабо­тающие на хладоне-22, расположены над грузовыми по­мещениями. Обособленное размещение воздухоохлади­телей упрощает их ремонт и эксплуатацию и позволяет производить оттаивание снеговой шубы без отепления трюмов. Холодный воздух, подаваемый под решетки, располо­женные в трюмах II и IV, соприкасается с грузом и отеп­ляется, а затем поднимается вверх, проходит через ре­шетчатую палубу между трюмами и твиндеками / и /// и из верхней части твиндеков поступает в воздухоохла­дитель. Такое распределение воздуха возможно при под­держании одинаковой температуры в трюме и расположенном над ним твиндеке. Воздухоохладители могут быть размещены в самих трюмах (рисунок 10.4, б).

Рисунок 10.4 – Схемы воздухораспределения:

а – бесканальная система с вертикальным последовательным воздухораспределением в трюме и твиндеке и выделением воздухоохладителя в отдельное помещение на верхней палубе:

I – твиндек № 1; II – трюм № 1; III – твиндек № 2; IV – трюм № 2; 1 – воздухоохладитель

№ 1; 2 – воздухоохладитель № 2;

б – бесканальная система с вертикальными воздухораспределением и размещением

воздухоохладителей на поперечных переборках трюмов в специальных выгородках:

1 –рефрижераторное машинное отделение; II – трюмы; 1 – компрессоры;

2 – воздухоохладители; 3 – вентиляторы.

Преиму­щества бесканальной системы — отсутствие в трюме воздуховодов и трубопроводов, простота обслуживания. Применение воздушного охлаждения с бесканальным воздухораспределением для мелких рыбопромысловых судов и судов транспортного назначения снижает на судне массовые нагрузки и приводит к экономии труб.

По правилам Регистра при размещении возду­хоохладителей в грузовых охлаждаемых помещениях необходимо обеспечивать свободный доступ к ним для возможности проведения ремонта и замены электродви­гателей и вентиляторов при полной загрузке этих поме­щений.

Если для охлаждения служит только один воздухоохладитель, то он должен состоять не менее чем из двух секций, каждую из которых можно отключать.

Смешанное охлаждение. Оно представляет собой со­вокупность батарейного охлаждения и воздушного. Этот способ охлаждения позволяет интенсифицировать про­цессы охлаждения и замораживания груза, а также ускорить получение низких температур в трюмах. Ис­пользование смешанного охлаждения целесообразно при резко переменных кратковременных тепловых на­грузках в трюмах.

В период наибольшей тепловой нагрузки включают в работу воздухоохладитель и батареи, затем воздухо­охладители выключают и требуемую температуру под­держивают только работой батарей.

Анализ различных способов охлаждения и экспери­ментальные исследования показали, что наиболее пер­спективными для рыбопромысловых судов следует счи­тать воздушное охлаждение с воздухоохладителями не­посредственного охлаждения, работающими на хладоне-22, и панельное охлаждение с подачей в панельные батареи холодного рассола.