Холодильные станции и установки
Снабжение технологических потребителей холодом осуществляется от холодильных станций или холодильных установок.
Холодильная станция - это отдельно стоящее сооружение на генеральном плане предприятия. Оно предназначено для снабжения потребителей холодом нескольких параметров (температур) в диапазоне от +7 до -25 °С.
Холодильные станции бывают центральные и цеховые. Они входят в состав службы главного энергетика предприятия. На станции располагается несколько холодильных машин - как минимум по одной на каждую температуру.
Холодильная установка - обычно размещается в технологическом цехе и является составной частью технологического оборудования основного производства. Она предназначена для обеспечения отдельного производства холодом одного параметра, как правило холодом ниже -25 °С, и подчиняется службе главного технолога.
Классификация холодильных машин (ХМ)
Классификация ХМ (по международной классификации - это установки класса R) производится по различным признакам.
1. В зависимости от вида физического процесса, в результате которого получают холод, холодильные машины подразделяют на следующие типы:
а) холодильные машины использующие фазовый переход рабочего тела (ХА) из жидкого в парообразное состояние. К ним относятся парокомпрессионные, абсорбционные, эжекторные ХМ;
б) холодильные машины использующие процессы расширения с производством внешней работы. Это воздушные детандерные машины, так называемые турбохолодильные машины (ТХМ);
в) ХМ использующие процесс расширения воздуха без производства работы (эффект Ранка-Хильша). Это воздушные вихревые холодильные машины;
г) ХМ использующие эффект Пельтье. Это термоэлектрические холодильники.
2. В зависимости от вида используемой энергии различают холодильные машины:
а) использующие механическую энергию (компрессионные холодильные машины с электрическим и турбинным приводами);
б) теплоиспользующие (абсорбционные и эжекторные холодильные машины);
в) с непосредственным использованием электрической энергии (термоэлектрические холодильные машины).
3. В зависимости от схемы и вида термодинамического цикла различают: одно-, двух-, и- многоступенчатые и каскадные холодильные машины;
4. По режимам работы различают следующие холодильные машины:
а) высокотемпературные - с t0 >-10 °С. Это ХМ систем кондиционирования воздуха (как правило, одноступенчатые);
б) среднетемпературные - с t0 от -10 до -30 °С (с одно- и двухступенчатыми компрессорами);
в) низкотемпературные - с t0 ниже -30 °C. Это, как правило, многоступенчатые и каскадные ХМ.
5. В зависимости от назначения различают - универсальные и специализированные холодильные машины.
6. В зависимости от используемого рабочего тела холодильные машины делят на аммиачные, фреоновые, пропановые, воздушные, пароводяные, водоаммиачные, бромисто-литиевые и др.
7. Компрессорные холодильные машины по типу используемого компрессора подразделяют на поршневые, ротационные, центробежные, эжекторные и др.
Подробнее о классификации холодильных машин.
Достоинства и недостатки холодильных машин. Области их применения
1) Парокомпрессионные холодильные машины с поршневыми компрессорами. Они нашли самое широкое распространение в быту, торговле, предприятиях общественного питания, промышленности.
Достоинства:
- они обладают наиболее высокими энергетическими показателями (КПД, холодильный коэффициент);
- у этих машин наибольшее отношение давлений конденсации Рк и кипения Р0, а следовательно, наибольшая разность температур Тк и Т0.
Недостатки:
-ограниченная производительность;
-повышенный уровень вибраций;
-меньшая надежность, чем у машин с винтовыми и центробежными компрессорами (износ и опасность гидроударов).
2) Парокомпрессионные холодильные машины с центробежными (и осевыми) компрессорами. Они нашли применение во всех отраслях промышленности, где требуются большие холодопроизводительности. Особенно в химической, нефтехимической, газовой отраслях.
Достоинства:
-обладают большой, практически неограниченной, холодопроизводи- тельностью;
-имеют малые показатели удельной металлоемкости, размеры;
-высокая надежность;
-удобны в регулировании;
-хорошо уравновешены (мала вибрация, мал фундамент).
Недостатки:
низкая энергетическая эффективность при малых холодопроизводи- тельностях (меньше 700 кВт).
3) Холодильные машины с винтовыми маслозаполненными компрессорами.
Достоинства:
-высоконадежны, не боятся гидроударов;
-имеют удовлетворительные энергетические показатели при работе на расчетных режимах;
-хорошо уравновешены, не нужен фундамент;
-удобны в регулировании.
Недостатки:
-на любых режимах работы неизменна степень повышения давления в компрессоре. Это снижает показатели на нерасчетных режимах работы; -наличие громоздкой, металлоемкой масляной системы;
-шумность работы.
ХМ с винтовыми компрессорами широко используются в интервале холодопроизводительностей от 60 до 700 кВт, т.е. на стыке между ХМ с поршневыми и центробежными компрессорами.
4) Абсорбционные холодильные машины.
Достоинства:
-имеется возможность использования малоценной тепловой энергии с низким потенциалом (вторичные и побочные энергоресурсы);
-просты, надежны в работе;
-удобны в регулировании, малошумные;
-могут размещаться на открытой площадке.
Недостатки:
-громоздкость, металлоемкость;
-низкие энергетические показатели.
Подробнее об абсорбционных холодильных машинах.
5) Эжекторные холодильные машины.
Это пароводяные ХМ, поэтому температура получаемого холода положительная, т.е. Т0>0. Используются в системах кондиционирования воздуха при наличии дешевого низкопотенциального пара или для загрузки отопительных отборов ТЭЦ в летний период.
Достоинства те же, что и у абсорбционных ХМ, кроме бесшумности.
Недостатки:
- малая энергетическая эффективность;
- шумность.
6) Воздушные детандерные холодильные машины (ТХМ).
Достоинства:
- безопасны;
- удобны в эксплуатации, компактны;
- высокая энергетическая эффективность в расчетном диапазоне температур.
Недостатки: недостаточная энергетическая эффективность при температурах получаемого холода выше -80 °С и при малых холодопроизводи- тельностях (меньше 10 кВт).
Рабочий диапазон по температуре -80^-100 °C, при холодопроизводи- тельностях до 30 кВт (ТХМ 1-25 Казанского компрессорного завода).Ряд зарубежных конструкций имеют диапазон от -120 до -150 °C.
Применяются в пищевой промышленности, при климатических испытаниях машин и механизмов, при обработке различных материалов и др. [3].
7) Воздушные вихревые холодильные машины.
Достоинства:
- исключительно просты;
- надежны;
- безопасны в эксплуатации.
Недостатки:
- низкая энергетическая эффективность;
- шумность;
- малая холодопроизводительность (до 3 кВт).
Применение вихревых труб часто оказывается выгодным при однократной или эпизодической кратковременной потребности в холоде: в транспорте; при металлообработке; в защитных костюмах; в медицине и т.п.
8) Термоэлектрические холодильники.
Просты, удобны, надежны, бесшумны, но у них большие первоначальные затраты и малая энергетическая эффективность.
В настоящее время не существует методики выбора типа холодильной машины, учитывающей все факторы конкретных условий. Поэтому наиболее эффективный выбор можно осуществить только на основании технико-экономического сравнения вариантов в сопоставимых условиях. Критерием сопоставления могут служить приведенные затраты, удельные затраты энергии, себестоимость единицы отпускаемого холода.
Перейти в другие разделы:
Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках
Компрессоры холодильных машин
Аппараты парожидкостных холодильных машин
Абсорбционные холодильные агрегаты
Классификация систем холодоснабжения
Виды и свойства хладоносителей
Выбор хладагента для холодильной системы
Фреон и другие хладагенты - теплофизические характеристики
