Главная
Классификация и общая характеристика систем охлаждения
|
Классификация и общая характеристика систем охлаждения  Системой охлаждения называют ту часть холодильной установки, которая расположена между регулирующим вентилем и всасывающим патрубком компрессора. Она состоит из аппаратов, трубопроводов, и вспомогательных элементов. Назначение охлаждающей системы — поддерживать заданный температурно-влажностный режим в камерах. Каждая охлаждающая система включает в себя систему распределения рабочего вещества по потребителям холода и систему отвода теплоты от потребителей холода. К охлаждающим системам предъявляют следующие основные требования: - распределение рабочего вещества по всем потребителям холода, пропорциональное их тепловым нагрузкам; при этом приборы охлаждения должны работать с максимальной эффективностью при минимальной металлоемкости их;
- надежное поддержание заданного технологического режима в охлаждаемых объектах (камеры холодильников, технологические аппараты различного назначения);
- безопасность эксплуатации (большинство аварий или аварийных ситуаций на холодильных установках происходит из-за конструктивных недостатков охлаждающей системы или неправильной ее эксплуатации);
- простота и гибкость эксплуатации — удобство переключений потребителей холода, наглядность схемы, простота и удобство очистки ее от загрязнений, масла, инея;
- экономичность как по первоначальным затратам, так и в процессе эксплуатации.
Охлаждающие системы классифицируют по способу распределения рабочего вещества по потребителям холода и по способу отвода теплоты от потребителей холода. По первому признаку различают системы непосредственного охлаждения (безнасосные и насосные) и системы с жидкими хладоносителями открытого или закрытого типа. Отвод теплоты от охлаждаемых объектов и продуктов может осуществляться охлаждающими системами при различных условиях. В каждом конкретном случае в зависимости от условий отвода теплоты к названию системы добавляют ее характеристику по этому признаку. Так, если отвод теплоты осуществляется насосно-циркуляционной системой при естественной конвекции с помощью батарей, то к названию системы — насосно-циркуляционная добавляют слова «с батарейным охлаждением». Если в камерах и аппаратах создают искусственную циркуляцию воздуха (включая его движение с большой скоростью с применением воздухоохладителей), то возможны три случая: воздух омывает неподвижный продукт (система с воздушным охлаждением); охлаждается подвижный слой продукта (система с псевдоожижением); охлаждается неподвижный продукт в условиях омывания его воздухом и насадкой (система с псевдоожиженной насадкой).
Если продукт охлаждается непосредственно в контакте с жидкостью, то системы называют системами с контактным охлаждением (в рассолах, криогенных жидкостях). Если продукт охлаждается при непрямом контакте с теплоотводящей средой, системы (или аппараты) называют системами плиточного охлаждения (охлаждение продукта хладагентом или хладоносителем через разделяющую стенку плиты или блока); если продукт охлаждается посредством лучистого теплообмена в воздушной среде, систему называют системой радиационновоздушого охлаждения; если охлаждение осуществляется с помощью лучистого теплообмена с теплоотводом от продукта или без него в вакууме — системой сублимационного или вакуумиспарительного охлаждения. Когда отвод теплоты от продуктов и ограждающих конструкций холодильника осуществляется раздельно, т. е. внешние теплопритоки по отношению к охлаждаемому объекту «перехватываются» специальными устройствами, то их называют системами с внекамерным отводом внешних теплопритоков. Безнасосная система непосредственного охлаждения состоит из приборов охлаждения, в которые хладагент поступает непосредственно от регулирующего вентиля. Она включает в себя все элементы, составляющие низкотемпературную часть холодильной установки (от регулирующего вентиля до всасывающего патрубка компрессора). Насосно-циркуляционная система непосредственного охлаждения состоит из приборов охлаждения, в которых циркуляция жидкого хладагента в низкотемпературном контуре осуществляется с помощью специального насоса. Система с промежуточным хладоносителем отличается от описанных тем, что в ее приборах охлаждения циркулирует жидкость, охлаждаемая в испарителях холодильной установки. Охлажденная жидкость из испарителя с помощью циркуляционного насоса подается в приборы охлаждения камер, откуда после подогрева она вновь возвращается в испаритель. Хладоноситель может находиться в непосредственном контакте с охлаждаемым воздухом (мокрые воздухоохладители) или циркулировать в трубах (сухие воздухоохладители). Система смешанного охлаждения — это совокупность систем батарейного и воздушного охлаждения, которые в зависимости от заданного режима работы камеры могут действовать одновременно либо раздельно. Каждая из перечисленных систем охлаждения имеет свою область применения, определяемую требованиями холодильной технологии и технико-экономическими расчетами. Так, например, при батарейном охлаждении общая длина труб часто исчисляется десятками километров, и их масса составляет до 80% массы всего металла, расходуемого на холодильную установку в целом. Естественно, что переход с батарейного на воздушное охлаждение значительно снижает потребность в трубах. Чаще всего выбор системы охлаждения определяется на основании технико-экономического сопоставления различных систем с учетом затрат на капиталовложения холодильника и его эксплуатационные расходы, при условии удовлетворения основных требований, предъявляемых к охлаждающим системам.
|
|
Виды теплообмена в изоляции
|
Виды теплообмена в изоляции  Наиболее наглядно все виды теплообмена можно рассмотреть на примере изоляции из волокнистых и вспененных пластмасс. Изоляция из волокнистых и вспененных пластмасс представляет собой дисперсную систему, состоящую из остова (твердой компоненты) и газа (либо жидкости), заполняющего свободное пространство. Отношение объема, занятого газом, к объему изоляции называют пористостью изоляционного материала. Теплообмен в таких системах определяется преимущественно геометрией пористого пространства: изоляция на основе вспененных пластмасс имеет замкнутые поры, в то время как в волокнистых изоляциях образуются пустоты между волокнами. Теплообмен в остове, промежуточной среде и на границах между ними осуществляется посредством теплопроводности элемента твердого остова материала, передачи теплоты от одной твердой частицы к соседней в местах их непосредственного контакта, молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей промежутки между частицами, передачи теплоты на границах твердых частиц с внешней средой; излучения от частицы к частице через промежуточную среду, конвекции газа и влаги, содержащихся между частицами. Для характеристики изоляции вводят понятие эффективной теплопроводности, которая учитывает все составляющие теплообмена и зависит от давления газа-наполнителя, уровня температур на поверхностях изоляции, пористости, размеров твердых частиц скелета, коэффициента температуропроводности, теплоемкости изоляции и др. Сложность учета всех факторов не позволяет составить и аналитически решить дифференциальное уравнение теплопроводности в таких дисперсных системах. Поэтому накопление необходимых сведений о физике теплообмена в изоляционных конструкциях осуществляется преимущественно опытным путем. В пористых тепловых изоляциях основная доля теплоты передается молекулярной теплопроводностью газа внутри изоляции.
Процесс передачи теплоты теплопроводностью газа, находящегося внутри изоляции, обусловлен взаимодействием молекул газа друг с другом и зависит от пористости изоляции: чем меньше пористость, тем меньше теплоты передается за счет межмолекулярных столкновений. Как известно из молекулярно-кинетической теории, молекулярная теплопроводность зависит от молекулярной массы газа. Поэтому замена воздуха более тяжелым газом, например фреоном с молекулярной массой больше 50, позволяет значительно уменьшить эффективную теплопроводность изоляции. В волокнистых материалах с ростом пористости, диаметра волокна и разности температур между поверхностями изоляции, а также при увлажнении изоляции возрастает возможность возникновения естественной конвекции. При разностях температур на поверхностях изоляции до 70°С конвекция пренебрежимо мала, что можно объяснить большим гидравлическим сопротивлением, которое оказывают твердые частицы остова движению массы газа. Теплообмен на границе твердых частиц с внешней средой обусловлен взаимодействием молекул газа с поверхностью твердого тела и зависит от пористости изоляции, рода газа-наполнителя, температуры и давления газа, материала остова. Увеличение теплопроводности остова приводит к возрастанию эффективной теплопроводности. Для волокнистых материалов с увеличением теплопроводности волокна количество передаваемой теплоты растет непропорционально, что объясняется главным образом наличием контактного термического сопротивления в местах касания волокон. Лучистый теплообмен в изоляциях определяется преимущественно уровнем температур на поверхностях изоляции и зависит от усредненного расстояния между твердыми частицами скелета, степени черноты твердых частиц и поверхностей, ограничивающих изоляцию, поглощательной и излучательной способности газа-наполнителя. С ростом температур, степени черноты и пористости передача теплоты излучением возрастает.
|
|
Теплоизоляционные материалы
|
Теплоизоляционные материалы  Плиточные и волокнистые материалы. Плиточные материалы приклеивают к изолируемой поверхности ограждений холодильников, а также склеивают между собой или в щиты клеями, например клеем ИДС, допущенными органами санитарного и пожарного надзоров. Выбор клея зависит от вида изоляционного материала. Если плиты устанавливают в несколько слоев по толщине, каждый последующий слой плит приклеивают к предыдущему, перекрывая стыки предыдущих слоев не менее чем на 100 мм (чтобы не создавать непрерывных тепловых мостиков). Применяют плиты из штапельного стекловолокна ПТ-50, минеральной ваты ПТ-75 и др. Для уменьшения их распыления упаковывают в герметичную оболочку из синтетической пленки. Для предотвращения усадки под действием собственного веса и вибрации (для рефрижераторного транспорта) волокнистые материалы при монтаже уплотняют. Теплоотражающие воздушно-слоистые материалы. Изоляция подобного типа состоит из многослойных поверхностей (способных отражать до 93—95% лучистой тепловой энергии), заключенных между двумя жесткими пластинами. Малая теплопроводность достигается за счет большого сопротивления теплообмену тонких слоев (толщиной до 5 мм) неподвижного воздуха, заключенного между листами фольги. Такую изоляцию применяют в водном и автомобильном рефрижераторном транспорте. Сыпучие материалы. Из сыпучих материалов в настоящее время используют пробковую крошку, которую наносят на изолируемую поверхность, насыпая на клеящую мастику в один или более слоев, либо крошку, смешивают с мастикой заранее и смесь наносят в виде штукатурки. Толщина пробковой обсыпки составляет от 5 до 10 мм.
Напыляемые и заливаемые материалы. Эти материалы представляют собой нетоксичные пенопластмассы. Исходную смесь получают непосредственно на месте применения, а затем наносят на изолируемую поверхность напылением или заливают ее в изолируемую полость. Заливаемая или напыляемая жидкость во время вспенивания на месте увеличивается в объеме приблизительно в 30 раз, образуя сплошной пенистый материал без швов. Поскольку в такой изоляции нет стыковых швов, и кроме того, на ее поверхности создается гидронепроницаемая технологическая пленка, пенопластмасса оказывается практически непроницаемой для водяного пара, и не требуется устройства специальной паро- и гидрозащиты. Пенопластмассы — наиболее перспективные изоляционные материалы. Стоимость пенопластмасс еще сравнительно высока. Однако по мере расширения их производства она будет снижаться.
Технология приготовления и нанесения этих пенопластов на изолируемую поверхность позволяет механизировать и автоматизировать изоляционные работы.
|
|
Назначение теплоизоляции и теплоизоляционные материалы
|
Назначение теплоизоляции и теплоизоляционные материалы  Назначение теплоизоляции. Основное назначение теплоизоляции — снижение притока теплоты в холодильное помещение. Качество изоляционных конструкций зависит от таких факторов, как конструкция ограждения, теплофизические свойства теплоизоляционных материалов и качество выполнения работ по укладке изоляции. От толщины изоляции зависят расход энергии на производство холода, полезная грузоподъемность рефрижераторного транспорта и вместимость помещений стационарных холодильников. Как правило, теплоизоляционные материалы дорогостоящие. Их стоимость на холодильниках составляет 25—40% стоимости всего строительства. В связи с этим при проектировании приходится решать задачу о нахождении оптимальной толщины изоляции, удовлетворяющей требованиям экономической рентабельности. Требования к теплоизоляционным материалам. Теплоизоляционные материалы должны обладать низким коэффициентом теплопроводности, малой объемной массой, незначительной гигроскопичностью, водопоглощаемостью и паропроницаемостью, достаточной механической прочностью, морозостойкостью и эластичностью; огнестойкостью или трудногорючестью, однородной мелкопористой структурой; отсутствием запахов и невосприимчивостью к ним. Кроме того, теплоизоляционные материалы должны не вызывать коррозию металла изолируемой поверхности и не способствовать ей, не быть вредными для здоровья людей как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации, не способствовать размножению паразитов, не разрушаться грызунами, быть стойкими к заражению бактериями и грибками, вызывающими гниение, быть дешевыми, удобными для транспортировки, монтажа и ремонта, иметь длительный срок службы и не требовать специального ухода. Существующие теплоизоляционные материалы не могут удовлетворить одновременно всем перечисленным выше требованиям. Поэтому для обеспечения необходимых свойств изоляционной конструкции прибегают к рациональному подбору материалов.
Основные требования, которые предъявляют к изоляционным конструкциям, сводятся к следующему: предохранять изоляцию от увлажнения и от проникновения грызунов. Остальные требования аналогичны тем, которые предъявляют к изоляционным материалам. Классификация теплоизоляционных материалов. Теплоизоляционные материалы по своему происхождению подразделяются на неорганические (стекловолокно, минеральная вата и др.) и органические (пробка, экспанзит, пенопласты и др.). Неорганические материалы объединяют группу материалов, относящихся к искусственно создаваемым материалам. Они имеют объемную массу 300 кг/м3 (минеральное волокно), 170—200 кг/м3 (стекловолокно). Экспанзит изготовляют путем прессования в закрытых формах гранулированной пробковой крошки при температуре 300—400°С. В 1 м3 пробки содержится приблизительно 7 млрд. замкнутых пор, заполненных практически неподвижным воздухом. По структуре и способу крепления к изолируемой поверхности материалы классифицируют следующим образом: - плиточные (пенопласты ФС-7, ФФ, ПСБ-С, пеностекло, пенобетон, пробковые плиты, экспанзиты и т. д.);
- волокнистые (минеральная вата в полужестких и жестких плитах на синтетической связке, стеклянное штапельное волокно в плитах и т. п.);
- теплоотражающие воздушно-слоистые (алюминиевая фольга);
- сыпучие (пробковая крошка);
- напыляемые и заливаемые вспенивающиеся (полиуретановые пенопласта ППУ-ЗН, ППУ-ЗОчН и др.).
|
|
Ограждающие конструкции холодильников
|
Ограждающие конструкции холодильников  К ограждающим конструкциям холодильников относятся наружные и внутренние стены, полы, кровля.
Стены. Обычно стены делают слоеными. Наружный слой с теплой стороны камеры оштукатуривают и наклеивают на него паро- и теплоизоляцию. Более прогрессивным является применение типовых унифицированных сборных элементов заводского изготовления (панелей), которые позволяют повысить степень готовности элементов здания, снизить массу и стоимость стен на 27—40%. При строительстве холодильников применяют как вертикальные, так и горизонтальные железобетонные или керамзитобетонные панели. Высота вертикальной панели обычно равна высоте этажа, а ширина ее выбирается с учетом грузоподъемности строительных кранов. Для устойчивости стены ее крепят с помощью анкеров к колоннам холодильника в двух местах — в средней части колонн и в плоскости покрытия. Горизонтальные панели имеют высоту 1,2—1,8 м, длину 6 м и толщину 200 мм. Полы. На холодильниках полы выполняют по междуэтажным перекрытиям, в одноэтажных зданиях и в первых или подвальных этажах многоэтажных зданий — по грунту. В зависимости от назначения помещения холодильника полы выполняют бетонными мозаичными либо из металлических плит. Кровля. Обычно кровля и перекрытия холодильников бесчердачные (совмещенные) с уклоном (1,5—2%). На холодильниках применяют одно- и двухскатные крыши; последним, как правило, отдают предпочтение. Крыши покрывают рулонными материалами (гидроизол, стеклорубероид и обычный рубероид), накладываемыми в несколько слоев на битумных мастиках. Верхний слой покрытия окрашивают атмосфероустойчивой краской светлого тона для снижения влияния солнечной радиации. Кровля, наружные стены и полы холодильника должны составлять непрерывный изоляционный контур.
|
|
| | << В начало < Предыдущая 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 Следующая > В конец >>
| | Всего 2071 - 2079 из 2437 |
|