Холодоснабжение может осуществляться как от холодильных станций, так и от холодильных установок. Схема холодоснабжения представляет собой схему взаимосвязи холодильных станций или установок с потребителями холода.
При разработке схем холодоснабжения стремятся к созданию оптимальных условий работы системы. Это, в первую очередь, приближение источника холода к его потребителям, что существенным образом снижает потери холода и дополнительные энергозатраты, связанные с гидравлическими потерями.
По способу отвода теплоты различают две основные схемы холодоснабжения:
1.Система холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах;
2.Система холодоснабжения с промежуточным хладоносителем (рассольное охлаждение);
Используется также смешанная схема, где часть технологического продукта охлаждается непосредственно испаряющимся хладагентом, а часть промежуточным хладоносителем.
Система холодоснабжения с непосредственным испарением могут быть как с насосной подачей хладагента, так и безнасосные. Это зависит от взаиморасположения источника холода и его потребителя, а также от вида применяемого хладагента.
В свою очередь системы с промежуточным (жидкостным) хладоносителем могут выполняться как по открытой, так и по закрытой схемам (см. рис.).
Если вам нужна поставка холодильного оборудования, оставьте заявку. Мы передадим запрос нашим партнерам из онлайн-каталога "Холодильная индустрия".
Классификация систем холодоснабжения
В пищевой промышленности применяются системы охлаждения с большим разнообразием схем подачи хладагента. Это прямоточные с параллельной и последовательной, нижней и верхней подачей, с отделителями жидкости и напородержателями, с паросушителями и пароперегревателями и т.п.
В химической и нефтехимической промышленности схемы не так разнообразны, но они отличаются масштабами холодопроизводительности, разнообразием хладагентов и температур используемого холода.
Схема с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах (непосредственное охлаждение)
Принципиальная схема взаимосвязи холодильной станции с технологическими цехами при использовании холода двух параметрах представлена на рисунке.
Схема трубопроводной связи холодильной станции с технологическими цехами при охлаждении продуктов производства непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах:
Цех № 1 потребляет холод -12 °С, цеха № 2 и № 3 потребляют холод 0 °С. При такой схеме холодоснабжения на холодильной станции размещаются компрессорно-конденсаторные агрегаты. В качестве испарителей используются непосредственно технологические аппараты в цехах.
По трубопроводу 1 - пары хладагента с температурой -12 °C отсасываются компрессорами или абсорберами холодильной станции.
По трубопроводу 2 - то же самое, но пары с температурой 0 °C.
Трубопровод 3 - служит для подачи жидкого хладагента в цеха. Диаметры этих трубопроводов определяются из теплового и гидравлического расчетов.
Трубопровод 4 - предназначен для проведения вспомогательных операций в аппаратах технологических цехов (отсос паров, передавливание жидкого хладагента парами высокого давления). Диаметр - 50-100 мм.
Трубопровод 5 - служит для освобождения технологических аппаратов от жидкого хладагента или флегмы. Диаметр находят из расчета быстрого освобождения системы от жидкости (например за 1 час, если время не оговаривается техусловиями).
Трубопровод 6 - прокладывается в том случае, если на складе хладагента нет компрессора. По нему подают пары под давлением для передавливания жидкого хладагента со склада на холодильную систему.
Трубопровод 7 - служит для подачи жидкого хладагента со склада на станцию и обратно.
Для конденсации хладагента, как правило, на станции устанавливают единый блок конденсаторов, которые оснащены единой системой водоснабжения и системой сбора конденсата. Это позволяет подавать жидкий хладагент во все цеха по общему трубопроводу и с параметрами, независящих от температуры получаемого холода.
Охлаждение с помощью промежуточных хладоносителей
При этой схеме на станции устанавливаются, как правило, полностью агрегатированные холодильные машины. Хладагент не выходит за пределы станции, что повышает надежность и безопасность системы. Холод потребителю транспортируется с помощью промежуточного хладоносителя.
Связь холодильной станции с цехами в зависимости от числа используемых параметров холода осуществляется по 2-3 трубопроводам.
Схема трубопроводной связи цехов с холодильной станцией при холодоснабжении с помощью промежуточных хладоносителей
В данной системе холодоснабжения представлены те же потребители холода и холодильная станция. В соответствии со схемой:
-по трубопроводам 1 и 3 хладоноситель с температурами -12 и 0 °С поступает в цехи к потребителям холода;
-по трубопроводам 2 и 4 он же, подогретый на 3-5 °C, возвращается на станцию в испарители холодильных машин;
-по трубопроводу 5 осуществляется слив хладоносителя (самотеком) при опорожнении системы или при переливе;
-по трубопроводу 6 ХН насосами подается со склада на станцию или обратно.
Если хладоноситель - вода, то трубопровод 5 не прокладывается. Воду просто сливают в канализацию.
Подача хладоносителя может осуществляться, как по закрытой схеме, так и по открытой - с разрывом струи
Схемы систем холодоснабжения с промежуточным хладоносителем
а - закрытая схема; б - открытая схема (с разрывом струи); 1 - технологические аппараты (потребители холода); 2 - расширительный бак; 3 - циркуляционные насосы хладоносителя (ХН); 4 - кожухотрубный испаритель холодильной машины; 5 - резервуар панельного испарителя; 6 - панель испарителя; 7 - мешалка
Система холодоснабжения открытого типа более удобна при эксплуатации, чем закрытого типа, особенно если в качестве хладоносителя используется вода.
Использование воды в качестве хладоносителя в открытых схемах дает ряд преимуществ. Зимой можно подавать в технологические аппараты речную воду с температурой 4-6 °С, а уже подогретую направлять в систему оборотного водоснабжения предприятия. В такой системе целесообразно использовать речную воду и для охлаждения компрессоров и аппаратов холодильных машин, так как она на 5-10 °С ниже оборотной. Это способствует значительной экономии энергоресурсов.
При транспортировке холода с отрицательными температурами часто используются водные растворы солей (NaCl и CaCl2), поэтому такую систему холодоснабжения часто называют "рассольной".
В схеме предусмотрена необходимая запорная арматура, но надо стремиться к минимальному ее количеству.
Диаметры основных трубопроводов (1, 2, 3 и 4) определяются гидравлическим расчетом. Диаметры вспомогательных (5, 6) - принимаются в пределах 50-100 мм. Для горючего и взрывоопасного хладоносителя рекомендуется увеличивать диаметры трубопроводов 5 и 6 в 2-2,5 раза.
Достоинства и недостатки систем холодоснабжения
Схема с непосредственным испарением ХА
Достоинства:
а) наиболее высокая термодинамическая и энергетическая эффективность;
б) возможность получения холода на разных температурных уровнях;
в) быстродействие, возможность достижения более низких температур.
г) простота конструкций холодильных установок, дешевизна;
Недостатки:
а) опасность попадания паров ядовитых хладагентов в производственные и складские помещения при нарушении герметичности системы;
б) необходимо большое количество хладагента для заполнения системы;
в) пожаро- и взрывоопасность при горючих хладагентах.
Система с промежуточным хладоносителем
Рассольную систему применяют, когда нельзя по правилам техники безопасности применять схему с непосредственным испарением или же по экономическим соображениям.
Достоинства:
а) безопасность для людей и продукта производства;
б) потребители холода могут располагаться на значительном расстоянии от источника (до 1 км и более);
в) имеется возможность аккумуляции холода на случай остановки компрессора;
г) простота регулирования температуры и холодопотребления (количеством рассола);
д) пожаро-взрывобезопасность (при негорючих хладоносителях).
Недостатки:
а) меньшая термодинамическая эффективность по сравнению со схемой с непосредственным испарением из-за дополнительных потерь температурного напора в испарителе;
б) повышенная инерционность системы;
в) повышенная коррозия металлов элементов холодильной машины и трубопроводов;
г) дополнительные капитальные затраты на испарители, насосы и др.;
д) дополнительные эксплуатационные расходы на электрическую энергию рассольных насосов, ремонт и др.
Перейти в другие разделы:
Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках
