Глава 8. тепловое и холодильное оборудование
Котельные установки
Устойчивое снабжение цехов предприятия теплотой в значительной степени определяет условия работы обслуживающего персонала и стабильное функционирование оборудования.
Котельные установки в зависимости от характера потребителей делятся на производственно-отопительные и отопительные, а по виду вырабатываемого теплоносителя — на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).
Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но могут быть и паровые) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.
Котельная установка представляет собой комплекс устройств, предназначенных для получения перегретого пара или горячей воды заданных параметров.
В зависимости от назначения котельная установка состоит из парового или водогрейного котла и соответствующего вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу.
Паровой (водогрейный) котел — устройство, в котором для получения пара (горячей воды) требуемых параметров используют теплоту, выделяющуюся при сгорании органического топлива или отходящих газов.
Как правило, котлы, использующие теплоту отходящих от печей газов, называют котлами-утилизаторами.
Для нормального функционирования котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомогательное оборудование, предназначенное для этих целей, включает:
дутьевые вентиляторы и дымососы для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания;
бункеры, питатели сырого топлива и пыли, углеразмольные мельницы для обеспечения непрерывного транспортирования и приготовления пылевидного топлива требуемого качества;
золоулавливаюшее и золошлакоудаляюшее оборудование - комплекс устройств для очистки дымовых газов от золы с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода Уловленных золы и шлака;
специальные устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнения;
контрольно-измерительную аппаратуру для поддержания оптимальных параметров котла;
водоподготовительные установки - комплекс устройств для обеспечения обработки исходной (природной) воды заданного качества.
Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева - теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Поступающая в котельную установку питательная вода не доведена до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла, она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, а полученный пар перегревается до заданной температуры.
По происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева.
В качестве нагревательных поверхностей нагрева применяют экономайзеры — устройства, обогреваемые продуктами сгорания и предназначенные для подогрева (или для подогрева и частичного парообразования) воды, поступившей в паровой котел,
Испарительные поверхности преимущественно располагают в топке, где развиваются наиболее высокие температуры, или в газоходе сразу за топочной камерой.
Паронагреватели устанавливают на стенах топки, на ее потолке, или на выходе.
Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрева, трубопроводов, соединяющих их, и дополнительных устройств составляет пароводяной тракт парового котла.
Топливный тракт котла представляет собой совокупность оборудования для транспортирования топлива и подготовки его к сжиганию.
Для сжигания топлива в качестве окислителя используют воздух, который засасывается из атмосферы дутьевым вентилятором. Оборудование, обеспечивающее забор воздуха, его подогрев и подачу через элементы котла и топливного тракта, составляет воздушный тракт котла. Воздушный тракт работает под избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором. Подогрев воздуха в воздухоподогревателе позволяет обеспечить сушку топлива и повысить интенсивность и экономичность горения топлива.
Из топочной камеры продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева и, после очистки от золы в золоуловителях выводятся, через дымовую трубу в атмосферу. Указанное оборудование входит в газовый тракт котла. Газовый тракт котла может находиться под давлением (дутьевого вентилятора), либо под разрежением. В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей устанавливают дымососы.
Паровые котлы классифицируются в зависимости от характеристики соответствующего тракта и его оборудования,
По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива.
По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной или уравновешенной тягой и с наддувом. Паровые котлы, б которых движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой.
Если сопротивление газового тракта, также как и воздушного, преодолевается при помощи дутьевых вентиляторов, то котлы работают с наддувом.
Котлы, в которых давление в топке и начале горизонтального газохода поддерживается близким к атмосферному при помощи дутьевых вентиляторов и дымососов, называют котлами с уравновешенной тягой. Работа газового тракта под разрежением позволяет уменьшить выбросы из газоходов в котельное помещение высокотемпературных газов и золы.
По виду водопарового (пароводяного) тракта различают барабанные (рис. 152, а, б) и прямоточные (рис. 152, в) котлы. Во всех типах котлов по экономайзеру 2 и пароперегревателю 7 вода и пар проходят однократно. Различие состоит лишь в принципе работы испарительных поверхностей нагрева 6.
В барабанных котлах пароводяная смесь в замкнутом контуре, который включает барабан 3, коллекторы 5, опускную трубу 4 и испарительные поверхности нагрева, проходит многократно, причем в котлах с принудительной циркуляцией перед входом воды в трубы испарительных поверхностей ставят дополнительный насос 8 (см. рис. 152, б). В прямоточных котлах (см. рис. 152, в) рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого питательным насосом 1.
Паровые котлы характеризуются следующими основными параметрами: номинальной паропроизводительностью, давлением, температурой пара (основного и промежуточного перегрева) и питательной воды.
![]() |
Рис. 152. Схема пароводяного тракта паровых котлов: а, б — барабанных; в — прямоточных |
Под номинальной паропроизводительностью понимают наибольшую нагрузку (тонна в час или килограмм в секунду), которую
стационарный котел должен обеспечивать при длительной эксплуатации и при сжигании основного топлива (или при подводе номи-нального количества теплоты) при номинальных значениях температуры пара и питательной воды (с учетом допускаемых отклонений),
Номинальными давлением и температурой пара считают те, которые должны быть обеспечены непосредственно перед паропроводом к потребителю пара при номинальной производительности котла (для температуры —дополнительно при номинальных давлении и температуре питательной воды).
По параметрам рабочего тела различают котлы низкого (менее 1МПа), среднего (1-10 МПа), высокого (10-22,5 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа).
Барабанные котлы нашли широкое применение на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях. Наличие барабана, в котором зафиксирована граница раздела между паром и водой, является отличительной чертой этих котлов. Питательная вода после экономайзера 2 подается в барабан 3 (см. рис. 152, а), где смешивается с котловой водой (водой, заполняющей барабан). Верхняя часть объема барабана заполнена паром и называется паровым объемом (пространством) барабана, нижняя, заполненная водой, называется водяным объемом, а поверхность раздела между ними — зеркалом испарения. Смесь котловой и питательной воды плотностью рвпо опускным необогреваемым трубам из барабана поступает в нижние распределительные коллекторы 5, питающие испарительные поверхности 6. Вода, поднимаясь по трубам этих поверхностей, воспринимает теплоту от продуктов-сгора-ния топлива (топочных газов), нагревается до температуры насыщения, а затем частично испаряется. Из обогреваемых труб полученная пароводяная смесь поступает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Уровень воды (зеркало испарения) делит барабан на водный и паровой объемы. Из последнего пар по трубам, расположенным в верхней части барабана, направляется в пароперегреватель. Вода же, смешиваясь в водяном объеме с питательной водой, поступающей из экономайзера, вновь направляется в опускные трубы.
Уровень воды в барабане при работе котла колеблется между низшим и высшим положением. Низшее положение устанавливают, исходя из обеспечения надежного поступления воды в опускные трубы, а высшее — из исключения возможности попадания воды в пароперегреватель. Объем воды, заключенный между этими уровнями, позволяет барабанному котлу некоторое время работать без подачи в него питательной воды.
В парообразующих трубах за один проход испаряется лишь часть (4—25%) поступающей в них воды. Это позволяет обеспечить достаточно надежное охлаждение металла подъемных труб, а также предотвратить накопление солей, выпадающих при испарении воды на внутренней поверхности труб, путем организации непрерывного удаления части котловой воды из котла. Поэтому для питания котла
допускается использование воды с довольно значительным содержанием растворенных в ней солей.
Замкнутую систему, состоящую из барабана 3, опускных труб 4, коллектора 5 и подъемных труб 6, по которой многократно движется рабочее тело, принято называть контуром циркуляции, а многократное движение воды в нем — циркуляцией. Движение рабочей среды, обусловленное только различием между массой столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных, называют естественной циркуляцией, а паровой котел — барабанным с естественной циркуляцией.
Естественную циркуляцию применяют в котлах с давлением в барабане не выше 17,5—18,5 МПа. При высоком давлении (близком к критическому) из-за малой разницы в плотностях пара и воды обеспечение устойчивого движения рабочей среды в циркуляционном контуре весьма затруднительно. В этом случае в котле используют принудительную циркуляцию.
Установка циркуляционного насоса 8 в котлах с принудительной циркуляцией (см. рис. 152, б) позволяет увеличить напор в циркуляционном контуре и повысить степень парообразования, что мечет за собой уменьшение кратности циркуляции (отношение количества поступающей в контур циркуляции воды к количеству образующегося пара).
Б прямоточных котлах (см. рис. 152, в) отсутствуют барабан и контур циркуляции. Топочные экраны 6 соединяются в коллекторах 5.
Простейшим барабанным котлом с естественной циркуляцией малой производительности (низкого и среднего давления) является Цилиндрический котел (рис. 153, а), выполненный в виде горизонтального барабана 2, на 3/4 объема заполненного водой, с топкой 1 под ним. Стенки барабана, обогреваемые снаружи продукта-Ми горения топлива, выполняют роль теплообменной поверхности. При простоте конструкции и ряде эксплуатационных достоинств этот котел имеет относительно большие габаритные размеры, малую величину удельного паросъема (количество пара с 1 м2 поверхности нагрева), значительную величину удельного расхода металла, низкий кпд.
В жаротрубных котлах (рис. 153, б) водном объеме барабана 2 устанавливают несколько жаровых труб 3 большого диаметра (500-800 мм), а в дымогарных и комбинированных газотрубных котлах (рис. 153, в) устанавливают пучок дымогарных труб 4 малого диаметра.
Водотрубные котлы имеют слабо наклоненные к горизонтали (10-5°) пучки труб 6, которые с помощью плоских камер 5 (рис. 153, г) или круглых камер присоединяются к одному или нескольким горизонтальным барабанам. Котлы такой конструкции побили название горизонтально-водотрубных.
Вертикально-вод отрубные котлы (рис. 153, д, е), получившие широкое распространение, в отличие от газотрубных, обладают практи-
Рис. 153. Схемы барабанных котлов с естественной циркуляцией:
а - цилиндрического; б - жаротрубного; в - газотрубного; г-е - водотрубного
чески неограниченными возможностями увеличения паропроизводи-тельности. Основные особенности конструктивных изменений сводятся к следующему. Последовательно осуществлен переход от многобарабанной (см. рис. 153, д) к однобарабанной конструкции (см. рис. 153, е). Нижний барабан 7 (см. рис. 153, д) заменен цилиндрической камерой 10 (см. рис. 153, е) небольшого диаметра (коллектором). Опускные трубы 9 и барабан 2 частично вынесены из зоны обогрева за обмуровку котла. Реализовано полное экранирование топочной каме-
Obi Конвективные пучки труб с продольным омыванием дымовыми газами заменены на пучки 6 с поперечным омыванием. Осуществляется подогрев воздуха и внедрены пароперегреватели 8.
В комбинированных кот л ах топочная камера I размещается внутри барабана 2, у одной из его стен.
Вода, поступающая в котел, проходит подготовку, обеспечивающую ее очистку и уменьшение солесодержания.
Находящиеся в воде соли обладают той или иной степенью растворимости. Растворимость солей с повышением температуры меняется. Соли, растворимость которых с ростом температуры убывает, начинают выпадать в осадок. Часть солей при нагреве разлагаются с образованием трудно растворимых или нерастворимых солей, выпадающих в осадок.
Наличие примесей в питательной воде приводит к некоторым явлениям, осложняющим работу котла. Среди них, в первую очередь, следует выделить накипеобразование, загрязнение перегревателей, внутреннюю коррозию в трубах и других элементах.
Накилеобразование на внутренней поверхности обогреваемых труб является одним из нежелательных явлений, так как снижает работоспособность котла. При появлении накипи на внутренней стороне труб увеличивается температура наружной обогреваемой поверхности металла (стенки) из-за низкой теплопроводности.
Таким образом, накипь способствует повышению температуры металла труб и их разрыву от пережога, что является тяжелой аварией на котлоагрегате.
Природная вода даже с наименьшим содержанием солеи является непригодной для использования в паровых котлах и тепловых сетях, так как не удовлетворяет предъявляемым требованиям по качеству. Поэтому в котельных установках предусмотрено специальное оборудование для химической подготовки воды.
При химической подготовке природная вода проходит через ряд установок, в которых происходит:
осветление (отстаивание и фильтрация) - удаление механических и органргческих примесей;
катионирование или умягчение - удаление из воды солей жесткости (Са, Mg) с заменой на легкорастворимые соли щелочных
металлов (Na);
общее обессоливание в системе выпарных установок с получением обессоленного конденсата;
обескремнивание;
дегазация - удаление из воды растворенных в ней газов путем ее тюдогрева, например, в деаэраторах.
Холодильные установки
Искусственное охлаждение широко применяется при хранении скоропортящихся продуктов, в технологических процессах, связан-
![]() | |||
![]() | |||
![]() |
ных с понижением темпера
туры полуфабрикатов или го
товых изделии, при кондици
онировании воздуха и т. д. Б
качестве теплообменных (хо
лодильных) аппаратов ис
пользуются конденсаторы,
испарители, переохладители,
охлаждающие батареи, холо
дильные камеры и т.д.
Рис. 154. Принципиальная схема Основными элементами
холодильной установки холодильной установки явля -
ются компрессор, теплообмен-ные аппараты (испаритель), конденсатор и регулирующая арматура (вентили, клапаны). Эти элементы соединяются между собой трубопроводами. Понижение температуры продукта осуществляется в холодильных камерах различных конструкций.
Принципиальная схема холодильной установки изображена на рис. 154.
В охлаждаемое пространство помещается испаритель 3, в который поступает холодильный агент в виде жидкости. При постоянном давлении и соответствующей температуре жидкость кипит, причем необходимое для этого тепло отнимается от охлаждаемого помещения. Образующиеся при кипении пары из испарителя засасываются компрессором 2, сжимаются и нагнетаются в конденсатор 1, где под действием охлаждающей воды они конденсируются (при постоянном давлении и соответствующей ему температуре). Затем жидкий холодильный агент проходит через регулирующий вентиль 4, позволяющий легко и удобно менять количество жидкости, поступающее в испаритель.
Применение аммиака и фреона в холодильных машинах обусловлено их низкой температурой кипения. В случае применения аммиака его давление не превышает 1,2—1,4 МПа, а в испарителе лишь при температуре кипения менее минус 33,4 °С становится ниже атмосферного. Стоимость аммиака относительно невысока. По отношению к черным металлам аммиак нейтрален, в присутствии влаги активно действует на медь и ее сплавы, которые нельзя применять в аммиачных машинах. Химическое воздействие аммиака на смазочные масла незначительно. Проникновение влаги в аммиачную систему из внешней среды нежелательно, так как влага способствует коррозии, а образующаяся гидроокись аммония ухудшает режим работы установки. Однако аммиак имеет два существенных недостатка. Он взрывоопасен и оказывает вредное влияние на организм человека. Поэтому при эксплуатации аммиачных холодильных установок следует строго соблюдать правила охраны труда.
Фреон-12 и фреон-22 — холодильные агенты, которые безвредны, не имеют запаха и невзрывоопасны. Фреон-12 является одним из
основных холодильных агентов для крупных, средних и малых холодильных установок с поршневыми компрессорами. Однако при температуре свыше 400° С он разлагается с образованием вредных соединений. Поэтому применение открытого пламени в помещении с фреоновой холодильной установкой нежелательно.
Фреон-12 весьма текуч и проникает через малейшие неплотности б соединениях и даже через поры металла. Фреон-22 обладает примерно такими же свойствами, но компрессор, работающий на фрео-не-22, значительно компактнее.
Основным элементом холодильных установок является компрессор - машина для сжатия воздуха или другого газа. Компрессоры подразделяются на турбокомпрессоры (центробежные), поршневые, мембранные, ротационные (пластинчатые и с катящимся ротором) и винтовые (рис. 155).
Для холодильных установок используют, как правило, поршневые компрессоры обычного типа (не мембранные). Приводимые ниже классификация и характеристика относятся, в основном, к поршневым компрессорам.
Бее компрессоры, как и холодильные установки, для которых они предназначены, классифицируют по температурному режиму, холо-допроизводительности, холодильному агенту. Кроме того, их можно классифицировать по числу ступеней сжатия, типу привода, его расположению и частоте вращения, по конструкции основных узлов (цилиндров, поршня, кривошипно-шатунного механизма, сальника).
По конструктивным признакам компрессоры классифицируют в зависимости от устройства кривошипно-шатунного механизма (бес-крейцкопфные простого или одинарного действия и крейцкопф-ные двойного действия), числа цилиндров (одно- и многоцилиндровые), расположения осей цилиндров (горизонтальные, вертикаль-
Рис. 155. Основные типы компрессоров:
а - центробежный; б, в — ротационные; г — винтовой; д—з — поршневые
ные; V-образные), устройства блока цилиндров и картера (картер-ные и разъемные), направления движения пара в цилиндре (прямоточные и непрямоточные) и т.п.
Вертикальный компрессор с прямоточным движением пара холодильного агента в цилиндре показан на рис. 156, а. Этот компрессор имеет литой чугунный картер 16, в котором вращается коленчатый вал 1, приводимый в движение от маховика 14. Через шатун 3 возвратно-поступательное движение получает поршень 4, расположенный в вертикальном цилиндре 12.
Цилиндр компрессора сверху закрыт крышкой 9 с ребрами 7, служащими для увеличения поверхности теплоотдачи. Под крышкой расположена пружина 8, упирающаяся в крышку безопасности 10. Цилиндр компрессора укреплен на картере. На поршне сверху закреплены три уплотнительныхчугунных кольца II, которые не допускают перетекания пара (при сжатии холодильного агента) из рабочей полости цилиндра в полость всасывания. В нижней части поршня предусмотрено маслосъемное кольцо 13, которое разобщает всасывающую полость с картером и снимает со стенок цилиндра излишки масла, забрасываемого из картера. Благодаря этому уменьшается унос ' масла в теплообменные аппараты.
Для осмотра механизма движения и доступа к нижним головкам шатуна на картере предусмотрены боковые крышки 2 и 15, которые служат также для снятия коленчатого вала и осмотра системы смазки.
![]() |
Рис. 156, Схема вертикального поршневого компрессора: а - прямоточного; б - непрямоточного |
Компрессор работает следующим образом. Холодильный агент из всасывающей полости, расположенной в средней части блока цилинд-
ров, через всасывающие клапаны 5, установленные в верхней части поршня 4, поступает в пространство над поршнем, в рабочую полость цилиндра. Здесь при обратном движении поршня пары сжимаются и через нагнетательные клапаны 6, расположенные в крышке безопасности 10, выталкиваются в нагнетательную полость, а из нее — в конденсатор.
В прямоточных компрессорах в качестве холодильного агента применяется аммиак. Фреоновые компрессоры чаще всего выполняются непрямоточными.
В непрямоточном компрессоре (рис. 156, б) поршни выполнены непроходными и, следовательно, всасывающие клапаны располагаются не на поршнях.
Поршень 4 приводится в движение маховиком 11 через коленчатый вал 2, шатун 3 и палец 10. Коленчатый вал расположен в картере 1. Головка цилиндра 7 вместе с нагнетательными клапанами 8 и всасывающими клапанами 6 монтируется на клапанной плите 9. При движении поршня 4 сверху вниз давление паров холодильного агента в рабочей полости цилиндра 5 (над поршнем) становится ниже давления во всасывающем трубопроводе. Поэтому всасывающий клапан 6 открывается, и пары холодильного агента поступают в цилиндр компрессора. Когда поршень из нижнего положения поднимается вверх, всасывающий клапан 6 закрывается. Происходит сжатие паров, которое продолжается до тех пор, пока давление в рабочей полости цилиндра не превысит давление в нагнетательной линии установки. После этого нагнетательный клапан 8 открывается, и сжатые пары устремляются в нагнетательную линию, связывающую компрессор с конденсатором.
В цилиндрах непрямогочных компрессоров холодильный агент совершает возвратно-поступательное движение и, следовательно, между ним и стенками цилиндров происходит более интенсивный теплообмен, нежели при прохождении его прямотоком. Поэтому непрямо-точные компрессоры применяются в установках малой холодопроизводительности (до 100 кВт). В то же время, в непрямоточных компрессорах установлен более легкий поршень, меньше силы инерции неуравновешенных движущихся частей.
Сжатые компрессором пары холодильного агента поступают в охлаждающий аппарат, где должна быть обеспечена высокая интенсивность теплоотдачи от конденсируемого холодильного агента к охлаждаемой среде.
Конденсаторы по конструктивным признакам подразделяют на кожухотрубные, элементные, оросительные и испарительные.
Аммиачный элементный конденсатор (рис. 157, а) состоит из нескольких одинаковых элементов 2, представляющих собой кожухотрубные конденсаторы с небольшим числом труб.
Вода входит через коллекторы 1 во все трубчатые элементы 2 и выходит через коллекторы 5. Аммиак противотоком из коллектора 4 Движется по трубам 3, конденсируется и выводится через штуцер 6.
ные; V-обрззные), устройства блока цилиндров и картера (картер-ные и разъемные), направления движения пара в цилиндре (прямоточные и непрямоточные) и т.п.
Вертикальный компрессор с прямоточным движением пара холодильного агента в цилиндре показан на рис. 156, а. Этот компрессор имеет литой чугунный картер 16, в котором вращается коленчатый вал 1, приводимый в движение от маховика 14. Через шатун 3 возвратно-поступательное движение получает поршень 4, расположенный в вертикальном цилиндре 12.
Цилиндр компрессора сверху закрыт крышкой 9 с ребрами 7, служащими для увеличения поверхности теплоотдачи. Под крышкой расположена пружина 8, упирающаяся в крышку безопасности 10. Цилиндр компрессора укреплен на картере. На поршне сверху закреплены три уплотнительныхчугунных кольца II, которые не допускают перетекания пара (при сжатии холодильного агента) из рабочей полости цилиндра в полость всасывания. В нижней части поршня предусмотрено маслосъемное кольцо 13, которое разобщает всасывающую полость с картером и снимает со стенок цилиндра излишки масла, забрасываемого из картера. Благодаря этому уменьшается унос ' масла в теплообменные аппараты.
Для осмотра механизма движения и доступа к нижним головкам шатуна на картере предусмотрены боковые крышки 2 и 15, которые служат также для снятия коленчатого вала и осмотра системы смазки.
![]() |
Рис. 156, Схема вертикального поршневого компрессора: а - прямоточного; 6 - непрямоточного |
Компрессор работает следующим образом. Холодильный агент из всасывающей полости, расположенной в средней части блока цилинд-
ров, через всасывающие клапаны 5, установленные в верхней части поршня 4, поступает в пространство над поршнем, в рабочую полость цилиндра. Здесь при обратном движении поршня пары сжимаются и через нагнетательные клапаны 6, расположенные в крышке безопасности 10, выталкиваются в нагнетательную полость, а из нее — в конденсатор.
В прямоточных компрессорах в качестве холодильного агента применяется аммиак. Фреоновые компрессоры чаще всего выполняются непрямоточными.
В непрямоточном компрессоре (рис. 156, б) поршни выполнены непроходными и, следовательно, всасывающие клапаны располагаются не на поршнях.
Поршень 4 приводится в движение маховиком 11 через коленчатый вал 2, шатун 3 и палец 10. Коленчатый вал расположен в картере 1. Головка цилиндра 7 вместе с нагнетательными клапанами 8 и всасывающими клапанами 6 монтируется на клапанной плите 9. При движении поршня 4 сверху вниз давление паров холодильного агента в рабочей полости цилиндра 5 (над поршнем) становится ниже давления во всасывающем трубопроводе. Поэтому всасывающий клапан 6 открывается, и пары холодильного агента поступают в цилиндр компрессора. Когда поршень из нижнего положения поднимается вверх, всасывающий клапан 6 закрывается. Происходит сжатие паров, которое продолжается до тех пор, пока давление в рабочей полости цилиндра не превысит давление-в нагнетательной линии установки. После этого нагнетательный клапан 8 открывается, и сжатые пары устремляются в нагнетательную линию, связывающую компрессор с конденсатором.
В цилиндрах непрямогочных компрессоров холодильный агент совершает возвратно-поступательное движение и, следовательно, между ним и стенками цилиндров происходит более интенсивный теплообмен, нежели при прохождении его прямотоком. Поэтому непрямо-точные компрессоры применяются в установках малой холодопроизводительности (до 100 кВт). В то же время, в непрямоточных компрессорах установлен более легкий поршень, меньше силы инерции неуравновешенных движущихся частей.
Сжатые компрессором пары холодильного агента поступают в охлаждающий аппарат, где должна быть обеспечена высокая интенсивность теплоотдачи от конденсируемого холодильного агента к охлаждаемой среде.
Конденсаторы по конструктивным признакам подразделяют на кожухотрубные, элементные, оросительные и испарительные.
Аммиачный элементный конденсатор (рис. 157, а) состоит из нескольких одинаковых элементов 2, представляющих собой кожухотрубные конденсаторы с небольшим числом труб.
Вода входит через коллекторы I во все трубчатые элементы 2 и выходит через коллекторы 5. Аммиак противотоком из коллектора 4 Движется по трубам 3, конденсируется и выводится через штуцер 6.
Рис. 157. Конденсаторы:
а - аммиачный элементный; б — фреоновый кожухотрубный
Для фреоновых холодильных машин применяются горизонтальные кожухотрубные и кожухозмеевиковые конденсаторы и змееви-ковые с воздушным охлаждением.
Фреоновый горизонтальный кожухотрубный конденсатор (рис. 157,6) представляет собой стальную бесшовную трубу 1 большого диаметра, К концам которой приварены плоские стальные трубные решетки 2 с накатными ребрами 4. Конденсатор закрыт чугунными крышками с перегородками 3 для образования нескольких ходов проточной воды.
Испаритель — теплообменный аппарат, в котором тепло отнимается от охлаждаемой среды кипящим при низкой температуре холодильным агентом. Охлаждаемой средой могут быть либо промежуточ-
лые хладоносители — рассол, вода и т. д., используемые, в свою очередь для охлаждения воздуха камер и технологических аппаратов с помощью рассольных и водяных батарей, либо непосредственно воздух охлаждаемых помещений. В соответствии с этим, в холодильной технике различают испарители для охлаждения рассола (или воды) и для охлаждения воздуха. К последним относятся батареи и воздухоохладители непосредственного испарения.
![]() |
а — секционный; б — панельный |
В комплект вертикально-трубного секционного испарителя(рис. 158, а), используемого в аммиачных установках, входят рассольный бак 1 с установленными в нем двумя или несколькими испарительными секциями 2, каждая из которых состоит из вертикальных, коротких труб, изогнутых по концам и приваренных с боков к горизонталь-
ным коллекторам 3. Секции испарителя объединены коллекторам^ для подачи жидкого аммиака, отсасывания пара и отвода масла.
Жидкий аммиак поступает от регулирующей станции в распределительный коллектор испарителя, а из него в секции. Через стояки 4, расположенные вертикально между коллекторами, аммиак заполняет нижний коллектор и почти полностью вертикальные трубы с изогнутыми концами.
Отепленный рассол из батарей холодильных камер поступает в бак откуда пропеллерной мешалкой прогоняется вдоль испарительных секций. Отдавая тепло холодной поверхности труб, рассол охлаждается и перекачивается насосом обратно в батареи холодильных камер.
Пар, образующийся при кипении аммиака в испарителе, отсасывается в компрессор через верхние горизонтальные коллекторы и отделители жидкости. Последние соединены дренажными трубами с нижними коллекторами 5.
Панельный испаритель (рис. 158, б) состоит из прямоугольного бака 5, в который погружена система 2 испарительных секций панельного типа. Отдельные секции с поверхностью охлаждения 5 или 10 м2 состоят из двух горизонтальных трубчатых коллекторов и ' двух вертикальных (тоже трубчатых) стояков, образующих прямоугольную раму. В раму вварены панели, состоящие из двух стальных листов с выштампованными на них канавками, образующими вертикальные каналы. По длине секции устанавливают несколько панелей, соединяемых между собой боковыми кромками. Секции включаются параллельно, для чего они объединены в коллекторы; для подачи жидкого аммиака 3, отвода паров аммиака 1 и удаления масла. Жидкий аммиак поступает в секции сверху. Через один из стояков он проходит в нижний коллектор, откуда, заполняя каналы панелей, поднимается почти до верхнего коллектора. В панелях аммиак кипит, воспринимая тепло от циркулирующих в баке рассола или воды. Образующиеся при кипении пары поднимаются в верхние коллекторы секций, из них по коллектору 1 проходят в отделитель жидкости и далее направляются в компрессор, Увлеченные ими капли жидкого аммиака высвобождаются в отделителе жидкости и возвращаются в нижние коллекторы панелей.
Попавшее в испаритель смазочное масло отводится в общий маслосборник 4, из которого оно удаляется по мере накопления.
Для обеспечения циркуляции теплоносителя в баке установлены пропеллерная мешалка и перегородка. Уровень теплоносителя в баке должен быть выше уровня в испарительных секциях. При переполнении бака излишняя часть теплоносителя сливается по переливной трубе в бак дополнительной емкости. Охлажденный теплоноситель перекачивается насосом из бака через патрубок, расположенный в нижней его части, и подается в рассольные камерные батареи.
Отепленный теплоноситель возвращается в бак, поступая сверху в отсек, где расположена мешалка. Для опорожнения бака при осмот-
I
ре или ремонте испарителя, в его днище вварена специальная спускная труба. Стенки и днище бака снаружи покрывают тепловой изоляцией. Сверху бак закрывают деревянными крышками.
Б панельных испарителях, благодаря высокой скорости движения теплоносителя и почти полному заполнению испарительных секций жидким холодильным агентом, обеспечивается интенсивный теплообмен. Испарители удобны для осмотра, ремонта и очистки. На их изготовление расходуется небольшое количество стальных труб. Однако они подвержены интенсивной коррозии вследствие свободного доступа воздуха к теплоносителю и насыщения его кислородом.
Для охлаждения и замораживания полуфабрикатов или готовых изделий, применяются холодильные камеры, которые по конструктивному признаку можно разделить на камерные, туннельные, лю-лечные, шкафные. В камерах воздух охлаждается при помощи батарей, расположенных вдоль стен и под потолком, в которых циркулирует холодильный агент.
Быстрое замораживание достигается воздействи