Холодильные установки. Назначение, принципы действия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет»

Факультет корабельной энергетики и автоматики
Кафедра судовых двигателей внутреннего сгорания и дизельных установок


КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Физические процессы в машинах»
на тему: «Холодильные установки. Назначение, принципы действия, конструкция основных элементов»




Выполнил:
Группа: 2120
Руководитель:



Санкт-Петербург
2014
Аннотация
Холодильные машины и установки предназначены для искусственного снижения и поддержания пониженной температуры ниже температуры окружающей среды от 10 °С и до −153 °С в заданном охлаждаемом объекте. Машины и установки для создания более низких температур называются криогенными. Отвод и перенос тепла осуществляется за счет потребляемой при этом энергии. Холодильная установка выполняется по проекту в зависимости от проектного задания, определяющего охлаждаемый объект, необходимого интервала температур охлаждения, источников энергии и видов охлаждающей среды (жидкая или газообразная).
Холодильная установка может состоять из одной или нескольких холодильных машин, укомплектованных вспомогательным оборудованием: системой энерго- и водоснабжения, контрольно-измерительными приборами, приборами регулирования и управления, а также системой теплообмена с охлаждаемым объектом. Холодильная установка может быть установлена в помещении, на открытом воздухе, на транспорте и в различных устройствах, в которых необходимо поддерживать заданную пониженную температуру и удалять излишнюю влажность воздуха.
Система теплообмена с охлаждаемым объектом может быть с непосредственным охлаждением холодильным агентом, по замкнутой системе, по разомкнутой, как при охлаждении сухим льдом, или воздухом в воздушной холодильной машине. Замкнутая система может также быть с промежуточным хладагентом, который переносит холод от холодильной установки к охлаждаемому объекту.
 
Содержание

1. История Холодильной техники 4
1.1. Зарождение «холодильного дела» 4
1.2. Появление холодильной промышленности 6
2. Назначение холодильных установок 8
3. Принцип работы холодильных установок 12
4. Основные элементы холодильных машин 18
Заключение 25
Источники 26

1 История Холодильной техники
1.1 Зарождение «холодильного дела»

К «холодильному делу» относится использование во многих областях человеческой деятельности температур ниже, чем температура окружающей среды. Поскольку понятие низкой температуры не постоянно и зависит от температуры окружающей среды, то необходимым является учет ее суточного и сезонного изменения, в чем и были заложены основы «холодильного дела».Выделяют три основных направления в развитии «холодильного дела»:
• консервирующее свойство холода - использование природного снега и льда для сохранения скоропортящихся продуктов;
• ликвидация сезонности при производстве и потреблении продуктов - заготовка льда в зимний период, его хранение и использование в теплое время года, а также приготовление льдосоляных растворов при использовании природного холода с последующим приготовлением искусственного пищевого льда;
• безмашинное кондиционирование воздуха - процесс испарительного охлаждения воды.
Первые упоминания о «холодильном деле» найдены в Египте. В древних исторических документах присутствовало теоретическое и иллюстрированное описание процесса охлаждения пищевых продуктов и напитков путем использования испарительного охлаждения воды путем интенсификации движения воздуха около специальных «служебных» сосудов с водой (с большими порами для возможности выхода воды на поверхность).
Этот же метод получения холода найден в описаниях быта и условий жизни многих царствующих особ и вельмож в странах Южной Европы, Ближнего Востока и Индии. Гиппократ (IV век до н.э.) в своих медицинских исследованиях указывал позитивное влияние охлажденного воздуха на самочувствие людей в жаркое время года. Халиф Махди (Ливан, VIII век н.э.) вошел в историю «холодильного дела» с тем, что имел постоянный источник холода в своем дворце посредством организации каравана, круглосуточно доставлявшего снег с гор. На дворцовой кухне одного из Персидских правителей Назири Хосрау (XI век н.э.) была специальная подземная комната-хранилище для льда.
Известны системы кондиционирования воздуха посредством испарительного охлаждения воды, применяемые в культовых зданиях при проведении религиозных церемоний. Естественно, использование природного холода в жаркое время года могли себе позволить только весьма обеспеченные люди, в связи с чем закрепилось мнение, что использование охлажденной еды, напитков, комфортные температурные условия в помещении должны стать нормой жизни влиятельных людей. Таким образом появился спрос на холод в быту, соответственно, стали совершенствоваться методы сохранения природного льда.
«Холодильное дело» в Европе начало свое развитие в Португалии. В документах XV века с ссылками на индийские источники IV века н.э описано приготовления льдосоляных растворов в горах под действием природного холода, последующий его транспорт в города и приготовление большего количества водного льда непосредственно в местах потребления. На протяжении XV-XVII веков описание различных методов хранения природного снега, использования консервирующего действия холода и т.д. встречается не только в исторических документах, но и в литературных произведениях, запечатлевается в графике.
Вопросы использования природного холода и искусственное охлаждение были включены в программу обучения студентов-физиков в одной из Флорентийских академий. Видно, что на настоящем этапе развития холодильной техники все этапы «холодильного дела» сохраняют свою актуальность и находят новые рациональные области применения. Широкое развитие науки с середины XVII начинает формировать «копилку знаний» для будущих фундаментальных открытий в холодильной технике.

1.2 Появление холодильной промышленности

С начала XX века «холодильное дело» перерастает в холодильную промышленность. Появляются первые фирмы-изготовители, которые специализируются исключительно на выпуске оборудования для холодильных машин, изоляции для холодильных камер, холодильном транспорте и т.д.
Развитие химической промышленности дало возможность создавать новые синтезированные рабочие вещества. Развитие военно-промышленного комплекса в Европе в 1930-ых годах явилось мощным толчком в развитии многих новых направлений в холодильной технике и технологии долгосрочного хранения пищевых продуктов (для снабжения армии во время военных действий), начало развития космического комплекса в 1950-ые годы создало предпосылки развитию безотказных в эксплуатации холодильных машин с неограниченным сроком работы.
Практически во всех развитых странах мира формируются холодильные цепи: холодильник при производителе > холодильный транспорт > холодильник при потребителе.
Началом развития холодильного машиностроения в широких размерах можно считать создание Карлом Линде в 1874 г. первой аммиачной парокомпрессорной холодильной машины. С тех пор появилось много разновидностей холодильных машин, которые можно сгруппировать по принципу работы следующим образом: парокомпрессионнные, упрощенно называемые компрессорные, обычно с электроприводом; теплоиспользующие холодильные машины: абсорбционные холодильные машиныи пароэжекторные; воздушно-расширительные, которые при температуре ниже −90 °С экономичнее компрессорных, и термоэлектрические, которые встраиваются в приборы.
Каждая разновидность машин имеет свои особенности, по которым выбирается их область применения. В настоящее время холодильные машины и установки применяются во многих областях народного хозяйства и в быту.
Первые холодильники в России появились на крупных пивоваренных заводах и рыбных промыслах в конце XIX века. Германия в то время являлась основной страной-поставщиком холодильного оборудования в Россию. Первые специалисты в области холодильной техники России проходили обучение и стажировку в Германии.
Одна из первых книг «Справочник холодильщика» была выпущена Н.Н.Комаровы в 1912г. под девизом «Холод - наш друг». На научных и педагогических трудах этого ученого и практика выросло первое поколение научной элиты в области холодильной техники в бывшем СССР.
С 1935 года в СССР осуществляется выпуск специалистов с высшим образованием по специальности «Холодильная техника». Гигантомания всех видов производства в СССР также создала предпосылки созданию и развитию крупных холодильных систем хранения, переработки и транспортировки скоропортящихся грузов. Необходимо вспомнить имена выдающихся ученых, благодаря научным работам и книгам которых современная холодильная техника обладает мощной теоретической, научной и педагогической базой.
В 1930-40-ые годы последовательно выходят в свет несколько изданий «Холодильная техника» Р.Планка, что завершается в 1950-ые годы выпуском масштабной энциклопедии под его редакцией. «Техническая термодинамика» Ф.Бошняковича, выдержавшая шесть изданий только на немецком языке (последнее датируется 1997 годом), явилась основой термодинамики циклов всех типов холодильных машин. Разработки Ф.Бошняковича используются всеми без исключения авторами книг по холодильной технике. Первыми авторами учебников по холодильным машинам в СССР были Н.С.Комаров, И.И.Левин, В.Е.Цыдзик, B.C. Мартыновский, Л.М. Розендельд и А.Г.Ткачев. Энциклопедический справочник «Холодильная техника», изданный в 1960 году в СССР при участии всех выдающихся специалистов в области холодильной и криогенной техники, а также технологии, до сих пор является непревзойденным раритетом энциклопедических изданий в области холодильной техники в мире.

2 Назначение холодильных установок

Назначением холодильной машины является отвод тепла от источника низкой температуры, а тепловой насос служит для получения тепла более высокой температуры, чем окружающей среды.
В зависимости от места применения холодильной установки, то или иное свойство, определяющее надежность, может оказаться ведущим. Если от компрессора, входящего, например, в состав термокамеры для консервации крови, требуется прежде всего безотказность, то компрессор на распределительном холодильнике должен обладать долговечностью и ремонтопригодностью.
На судах морского флота холодильные установки применяются для:
• перевозки скоропортящихся грузов в условиях температуры и влажности, обеспечивающих их надежную сохранность;
• перевозки на грузовых и пассажирских судах продовольственных запасов, требующих охлаждения, для снабжения команды и пассажиров; производства небольшого количества льда для нужд буферов и ресторанов;
• улучшения условий вентиляции (кондиционирования воздуха) жилых и общественно-бытовых помещений.
Перевозки скоропортящихся грузов осуществляются на специальных холодильных судах, либо на судах смешанного типа, имеющих специально оборудованные охлаждаемые грузовые помещения. Помещения эти (холодильные трюмы и твиндеки) во все время рейса должны быть плотно закрыты и могут открываться только в случае надобности в портах.
Перевозки судового продовольствия осуществляются в специальных «провизионных» помещениях, доступ к которым должен быть возможен в любой момент как на ходу судна, так и во время его стоянки.
В устройствах для кондиционирования воздуха используется действие холодильной установки для понижения температуры подаваемого в помещения воздуха и регулирования содержания в нем влаги соответственно наиболее благоприятным условиям пребывания в этих помещениях людей.
Способ использования вырабатываемого холода определяется назначением судна. На транспортных рефрижераторах основными потребителями холода являются грузовые помещения. Охлаждаемые грузовые помещения имеются также на всех других рефрижераторных судах. В зависимости от вида перевозимой продукции на одном судне в разных помещениях могут поддерживаться неодинаковые температуры.
Охлаждение воздуха грузовых помещений осуществляется различными способами. На судах с фреоновыми холодильными машинами применяют ребристые воздухоохладители с внутритрубным кипением хладагента. Аммиачные воздухоохладители используют лишь на некоторых судах с малой вместимостью трюмов (СРТМ, РТМ «Атлантик»), Обычно на судах с аммиачными холодильными машинами применяют рассольное охлаждение грузовых помещений, что приводит к увеличению количества управляемых контуров.
Наиболее мощные потребители холода на промысловых и производственных рефрижераторах — морозильные аппараты. Количество их колеблется от одного до восьми. Каждый морозильный аппарат обычно имеет индивидуальную систему непосредственного охлаждения. В настоящее время наиболее распространены воздушный морозильные аппараты. Необходимость периодического оттаивания воздухоохладителей усложняет управление их работой. С точки зрения автоматизации очевидными преимуществами обладают конвейерные морозильные аппараты. В них механизированная загрузка и выгрузка обеспечивает равномерное поступление рыбной продукции, что способствует постоянству тепловой нагрузки.
Совместная работа холодильной машины и морозильного комплекса должна обеспечивать наибольшую производительность по рыбе, замороженной до заданной температуры, с сохранением достаточно высокой температуры кипения хладагента. Понижение температуры кипения может быть обусловлено как уменьшением теплопритока от замораживаемого продукта, так и увеличением толщины слоя инея на теплопередающих поверхностях воздухоохладителя. Автоматический контроль обоих факторов затруднителен. На современных судах автоматические устройства обеспечивают поддержание постоянной температуры кипения хладагента, а контроль за нарастанием слоя инея и конечной температурой замороженной рыбной продукции не автоматизируется.
Система предварительного охлаждения рыбы, как правило, включает несколько бункеров. Работа бункеров имеет цикличный характер. Для отвода теплоты из бункеров применяют преимущественно рассольную систему. Автоматические устройства должны поддерживать постоянную температуру рассола.
Льдогенераторы на судах производят лед из морской воды. В основном применяют льдогенераторы снежного или чешуйчатого льда. Автоматические устройства управляют системой охлаждения льдогенераторов, поддерживая необходимую температуру охлаждающей среды. Остальные операции по обслуживанию льдогенераторов выполняются вручную.
Практически в режиме нормальной эксплуатации система управления судовой холодильной установкой должна обеспечивать стабилизацию температуры охлаждаемых объектов. Частично эту задачу выполняют локальные системы регулирования. При изменениях тепловой нагрузки в широких пределах требуется переключение параллельно работающих машин и аппаратов холодильной установки. С учетом резервирования и подключения отдельных потребителей по мере надобности система автоматического управления должна быть достаточно гибкой. При построении ее необходимо учитывать основные особенности судовой холодильной установки: большое количество охлаждаемых объектов и систем охлаждения; наличие значительного количества последовательно и параллельно соединенных аппаратов различного назначения и типа; высокая интенсивность процессов теплообмена; длительная работа при больших тепловых нагрузках; компактность оборудования, исключающая возможность применения защитных ресиверов и отделителей жидкости большой емкости; затрудненность прокладки трубопроводов с уклоном в одну сторону; наличие периодически переключаемых механизмов и аппаратов; теплоизоляция аппаратов и трубопроводов, осложняющая доступ к ним; качка судна и возможность длительного крена и дифферента; значительное изменение температуры окружающей среды при переходах из одних районов в другие; высокая влажность воздуха, способствующая коррозии металлов и увлажнению электроаппаратуры.
Наряду с режимом нормальной эксплуатации для холодильной установки характерны пусковые режимы. Выход отепленной холодильной установки на заданный режим сопровождается понижением температур рабочих сред и давления хладагента. Значительно изменяется мощность, потребляемая компрессорами. Часто установленная мощность электродвигателей оказывается недостаточной для работы компрессора при высоких давлениях всасывания. Поэтому в пусковой период принудительно уменьшают производительность компрессора. Резкое понижение давления всасывания может вызвать вскипание холодильного агента (его «набухание») и влажный ход компрессора. Перед пуском отепленной холодильной установки могут быть закрыты запорные вентили на машинах и аппаратах. Система автоматического управления должна строиться с учетом этих особенностей.

3 Принцип работы холодильных установок

Рефрижерация - это процесс, при котором температура помещения снижается ниже температуры наружного воздуха.
Кондиционирование воздуха - это регулирование температуры и влажности в помещении с одновременным осуществлением фильтрации воздуха, циркуляции и частичной его замены в помещении.
Вентиляция - это циркуляция и замена воздуха в помещении без изменения его температуры. За исключением специальных процессов, таких как замораживание рыбы, воздух обычно используется как промежуточное рабочее тело, передающее теплоту. Поэтому для осуществления рефрижерации, кондиционирования и вентиляции применяют вентиляторы и воздухопроводы. Три названные выше процесса тесно связаны между собой и совместно обеспечивают заданный микроклимат для людей, машин и груза.
Для снижения температуры в грузовых трюмах и в провизионных кладовых при рефрижерации применяют систему охлаждения работа которой обеспечивается холодильной машиной. Отобранная теплота передается другому телу — холодильному агенту при низкой температуре. Охлаждение воздуха при кондиционировании представляет собой аналогичный процесс.
В простейших схемах холодильных установок передача теплоты осуществляется дважды: сначала в испарителе, где холодильный агент, имеющий низкую температуру, отбирая теплоту от охлаждаемой среды, снижает ее температуру, затем в конденсаторе, где холодильный агент охлаждается, отдавая теплоту воздуху или воде. В наиболее распространенных схемах морских рефрижераторных установок осуществляется паровой компрессионный цикл. В компрессоре давление пара холодильного агента повышается и соответственно повышается его температура.


Схема паровой компрессорной холодильной установки:
1 - испаритель; 2 - термочувствительный баллон; 3 - компрессор; 4 - маслоотделитель; 5 - конденсатор; 6 - осушитель; 7 - трубопровод для масла; 8 - регулирующий вентиль; 9 - терморегулирующий вентиль.

Этот горячий пар, имеющий повышенное давление, нагнетается в конденсатор, где в зависимости от условий применения установки пар охлаждается воздухом или водой. Ввиду того что этот процесс осуществляется при повышенном давлении, пар полностью конденсируется. Жидкий холодильный агент направляется по трубопроводу к регулирующему вентилю, который регулирует подачу жидкого холодильного агента в испаритель, где поддерживается низкое давление. Воздух из охлаждаемого помещения или кондиционируемый воздух проходит через испаритель, вызывает кипение жидкого холодильного агента и сам, отдавая теплоту, при этом охлаждается. Подача холодильного агента в испаритель должна быть отрегулирована так, чтобы в испарителе весь жидкий холодильный агент выкипел, а пар слегка перегрелся перед тем, как он снова поступит при низком давлении в компрессор для последующего сжатия. Таким образом, теплота, которая была передана от воздуха к испарителю, переносится холодильным агентом по системе до тех пор, пока не достигнет конденсатора, где она будет передана наружному воздуху или воде. В установках, где применяется конденсатор с воздушным охлаждением, как, например, в малой провизионной холодильной установке, должна быть предусмотрена вентиляция для отвода теплоты, выделенной в конденсаторе. Конденсаторы с водяным охлаждением с этой целью прокачивают пресной или забортной водой. Пресная вода применяется в тех случаях, когда и другие механизмы машинного отделения охлаждаются пресной водой, которая затем охлаждается забортной водой в централизованном водоохладителе. В этом случае из-за более высокой температуры воды, охлаждающей конденсатор, температура выходящей из конденсатора воды будет выше, чем при охлаждении конденсатора непосредственно забортной водой.
Холодильные агенты и хладоносители. Охлаждающие рабочие тела делятся в основном на первичные - холодильные агенты и вторичные - хладоносители.
Холодильный агент под воздействием компрессора циркулирует через конденсатор и испарительную систему. Холодильный агент должен обладать определенными свойствами, отвечающими предъявленным требованиям, например кипеть при низкой температуре и избыточном давлении и конденсироваться при температуре, близкой к температуре забортной воды, и умеренном давлении. Холодильный агент также должен быть нетоксичен, взрывобезопасен, негорюч, не вызывать коррозии. Некоторые холодильные агенты имеют низкую критическую температуру, т. е. температуру, выше которой пар холодильного агента не конденсируется. Это один из недостатков холодильных агентов, в частности углекислоты, которая применялась много лет на судах. Вследствие низкой критической температуры углекислоты значительно затруднялась эксплуатация судов с углекислотными холодильными установками в широтах с высокими температурами забортной воды и из-за этого приходилось использовать дополнительные охлаждающие конденсатор системы. Кроме того, к недостаткам углекислоты относится очень высокое давление, при котором система работает, что в свою очередь приводит к увеличению массы машины в целом. После углекислоты в качестве холодильных агентов определенное распространение имели хлористый метил и аммиак. В настоящее время хлористый метил на судах не применяется из-за его взрывоопасности. Аммиак имеет некоторое применение до сих пор, но ввиду высокой токсичности при его использовании необходимы специальные вентиляционные системы. Современные холодильные агенты - это соединения фторированного углеводорода, имеющие различные формулы, за исключением холодильного агента R502 (в соответствии с международным стандартом (MС) НСО 817 - для обозначения холодильных агентов применяется условное обозначение холодильного агента, которое состоит из символа R (refrigerant) и определяющего числа. В связи с этим при переводе введено обозначение холодильных агентов R.), который представляет собой азеотропную (с фиксированной точкой кипения) смесь (специфическая смесь различных веществ, обладающая свойствами, отличными от свойств каждого вещества в отдельности.) холодильных агентов R22 и R115. Эти холодильные агенты известны под названием фреоны (Согласно ГОСТ 19212 — 73 (изменение 1) для фреона установлено название хладон), а каждый из них имеет определяющее число.
Холодильный агент R11 имеет очень низкое рабочее давление, для получения значительного охлаждающего эффекта необходима интенсивная циркуляция агента в системе. Преимущество этого агента особенно проявляется при использовании в установках кондиционирования воздуха, поскольку для воздуха требуются относительно малые затраты мощности.
Первым из фреонов, после того как они были открыты и стали доступны, получил широкое практическое применение фреон R12. К его недостаткам относится низкое (ниже атмосферного) давление кипения, в результате чего из-за любых неплотностей в системе появляется подсос в систему воздуха и влаги.

В настоящее время наиболее распространенным холодильным агентом является R22, благодаря которому обеспечивается охлаждение на достаточно низком температурном уровне при избыточном давлении кипения. Это позволяет получить некоторый выигрыш в объеме цилиндров компрессора установки и другие преимущества. Объем, описываемый поршнем компрессора, работающего на фреоне R22, составляет примерно 60% по сравнению с описываемым объемом поршня компрессора, работающего на фреоне R12 при тех же условиях.
Примерно такой же выигрыш получается при применении фреона R502. Кроме того, из-за более низкой температуры нагнетания компрессора уменьшается вероятность коксования смазочного масла и поломки нагнетательных клапанов.
Все названные холодильные агенты не вызывают коррозии и могут применяться в герметических и бессальниковых компрессорах. В меньшей степени воздействует на лаки и пластические материалы применяемый в электродвигателях и компрессорах холодильный агент R502. В настоящее время этот перспективный холодильный агент стоит еще достаточно дорого и поэтому не получил широкого применения.
Хладоносители применяются в крупных установках кондиционирования воздуха и в холодильных установках, охлаждающих грузы. В этом случае через испаритель циркулирует хладоноситель, который затем направляется в помещение, подлежащее охлаждению. Хладоноситель применяется тогда, когда установка велика и разветвлена, для того чтобы исключить необходимость в циркуляции в системе большого количества дорогостоящего холодильного агента, который имеет очень высокую проникающую способность, т. е. может проникать через малейшие неплотности, поэтому очень существенно свести к минимуму число соединений трубопроводов в системе. Для установок кондиционирования воздуха обычным хладоносителем является пресная вода, которая может иметь добавку раствора гликоля.
Наиболее распространенным хладоносителем в больших рефрижераторных установках является рассол — водный раствор хлористого кальция, к которому для уменьшения коррозии добавляют ингибиторы.

4 Основные элементы холодильных машин

В холодильных машинах и установках к основным теплообменным аппаратам относятся конденсаторы, приборы охлаждения, рекуперативные теплообменники и переохладители жидкого холодильного агента. В конденсаторе нагнетаемый компрессором газообразный холодильный агент охлаждается - процесс называется "снятие перегрева, конденсация и переохлаждение жидкого холодильного агента". Охлаждающих приборах происходит кипение жидкого холодильного агента за счет тепла, отводимого от охлаждаемой среды. Охлаждающие приборы служат как для охлаждения промежуточных хладоносителей (рассол, ледяная вода), их называют испарителями, так и воздуха охлаждаемых помещений - батареи и воздухоохладители непосредственного холодильного агента. В приборах охлаждения может циркулировать также промежуточный хладоноситель. Рекуперативные теплообменники служат для повышения эффективности и надежности работы холодильных машин. Переохладители, обычно применяемые в аммиачных холодильных установках, предназначены для понижения температуры жидкого холодильного агента перед регулирующим вентилем с целью уменьшения потерь от дросселирования.
Конденсатор - аппарат, в котором путем охлаждения паров холодильного агента и их конденсации окружающей среде (забортной воде, воздуху) передается тепло охлаждаемого агента, отнятое в испарителе, и тепло, эквивалентное затраченной на компрессор работе.
Различают конденсаторы с водяным, воздушным и водовоздушным охлаждением. Водяные конденсаторы по конструкции разделяются на кожухотрубные (горизонтальные и вертикальные), кожухозмеевиковые и элементные. Воздушные конденсаторы изготавливают с принудительным и конвективным движением воздуха. Конденсаторы с водовоздушным охлаждением подразделяются на оросительные и испарительные.
В судовых холодильных установках наибольшее распространение получили горизонтальные кожухотрубные и кожухозмеевиковые конденсаторы, охлаждаемые забортной водой, и воздушные конденсаторы с принудительным движением воздуха (в агрегатах для охлаждения шкафов, контейнерах для перевозки скоропортящихся грузов, в установках кондиционирования воздуха).

Общий вид горизонтального кожухотрубного конденсатора для аммиачных холодильных машин: 1-крышки; 2-фланец для присоединения уравнительной линии от ресивера; 3-кожух; 4-предохранительный клапан; 5-монометр; 6-вентиль для спуска воздуха; 7-вентиль для выпуска воздухъа из водяной полости; 8-термоментрическая гильза; 9-вентиль для слива воды; 10-вентиль для слива масла; 11-маслоотстойник; 12-указатель уровня жидкого аммиака; 13-теплообменные трубы; 14-трубные доски.

Охлаждающая вода поступает в конденсатор через нижнее отверстие в крышки, омывает внутреннюю поверхность теплообменных труб и выходит через верхнее отверстие. Выбором соответствующего числа ходов можно регулировать скорость течения воды в трубах в диапазоне от 1.5 до 2.5 м/с. Если в холодильной машине отсутствует ресивер, то его заменяет нижняя часть кожуха конденсатора. При этом объем жидкого холодильного агента, находящийся в системе не должен превышать 1/4 части внутреннего объема конденсатора. В противном случае необходима установка ресивера.
У конденсаторов морского исполнения в целях борьбы с коррозией предусматривается наплавка тонкого слоя меди на трубную решетку, а также на стальные крышки со стороны перегородок, подверженных эрозии морской воды.
Воздушные конденсаторы конструктивно выполняются из двух или более секций соединенных последовательно калачами или параллельно коллекторами. Секции представляют собой прямые или V-образные трубки, собранные в змеевик с помощью калачей. Трубки стальные или медные, ребра стальные или алюминиевые. Стальные секции для защиты от коррозии и обеспечения хорошего контакта между ребрами оцинковывают.

Конденсатор с воздушным охлаждением: 1-качали; 2-кожух воздухоохладителя; 3-жидкостный коллектор; 4-паровой коллектор; 5-диффузор для равномерного обдува воздуха.

Недостатком конденсаторов с воздушным охлаждением является низкая теплоемкость воздуха и большое термическое сопротивление теплопередачи , что обуславливает большие габариты конденсаторов и значительные температурные напоры, ухудшающие экономические показатели холодильной машины.
Для интенсификации процессов отвода тепла применяют оросительные и испарительные конденсаторы, в которых тепло конденсации передается воде, орошающей наружную поверхность труб. В результате теплообмена воды с воздухом часть воды испаряется. При этом термическое сопротивление внешней теплоотдачи резко снижается, уменьшается также расход охлаждающей воды. Оросительные и испарительные конденсаторы применяются с ограниченным потреблением охлаждающей воды. На судах эти типы конденсаторов не применяются.
Испаритель - теплообменный аппарат, в котором холодильный агент кипит за счет теплоты, отбираемой от охлаждаемой среды (воздуха, рассола и воды). Для охлаждения хладоносителей используют кожухотрубные, кожухозмеевиковые, панельные и пластинчатые испарители.
Кожухотрубные - наиболее распространенные судовые испарители, в которых рассол охлаждается при движении внутри трубок, а хладагент кипит в межтрубном пространстве.

Кожухотрубный испаритель: 1-клапан для присоединения мановакуумметра; 2-медные трубки; 3-клапан для выпуска воздуха; 4-корпус; 5-сухопарник; 6-предохранительный клапан; 7-трубная доска; 8-вентиль для подвода жидкого хладагента; 9-клапан для слива масла.

Верхние незатопленные трубки испарителя выполняют функцию пароперегревателя. Выходящий из испарителя пар перегревается на 1-2 градуса. Образующийся пар при кипении хладагента отсасывается компрессором через сухопарник, который служит для отделения капель жидкого хладагента в случае бурного вскипания.
Среди достоинств горизонтальных кожухотрубных испарителей: простота изготовления и компактность конструкции, эффективность теплопередачи. Существенным недостатком испарителей этого типа является опасность замерзания рассола в трубках при случайной остановке рассольного насоса.
Охлаждающие приборы для отвода тепла и воздуха подразделяются на воздухоохладители и батареи непосредственного охлаждения с промежуточным теплоносителем. Батареи и воздухоохладители оребряются со стороны воздуха для увеличения теплообменной поверхности с меньшим коэффициентом теплоотдачи. Обслуживание воздухоохладителей и батарей сводится к обеспечению требуемого удельного теплосъема с их поверхности.
Для достижения этого осуществляются:
- необходимое заполнение воздухоохладителя и батареи жидким хладагентом;
- наблюдение за работой вентиляторов, их электродвигателей и поддержание их в исправном состоянии;
- контроль за циркуляцией воздуха через воздухоохладитель в охлаждаемое помещение;
- проведение отстаивания для удаления снеговой шубы и масла.
Подача жидкого хладагента в приборы охлаждения регулируется по его уровню или по перегреву пара. Электродвигатели вентиляторов обычно включают до начала охлаждения воздухоохладителя, с целью исключить возможное примерзание крыльчаток. Не допускается замерзание воды в трубопроводах отвода талой воды, образующейся во время оттаивания воздухоохладителей.
Оттаивание приборов охлаждения производится по мере нарастания снеговой шубы. Несвоевременное оттаивание приводит к образованию на приборах охлаждения толстого слоя снеговой шубы, что резко снижает теплосъем.
Вспомогательное оборудование: кроме компрессоров и испарителей, являющихся основными элементами, в схему холодильной установки включают вспомогательное оборудование. К ним относятся: ресиверы, промежуточные сосуды, маслоотделители, маслосборники, отделители жидкости, рекуперативные теплообменники, воздухоотделители, фильтры-осушители, грязеуловители.
Фильтры - в процессе монтажа и технического обслуживания холодильной установки в нее попадают различные механические примеси, которые захватываются парообразным и жидким холодильным агентом и циркулируют по его системе. Эти примеси повышают износ трущихся поверхностей, а также засоряют и нарушают работу приборов автоматики. Поэтому для их улавливания на паровых жидкостных линиях холодильных машинах устанавливают фильтры механической очистки. На всасывающие линии перед компрессором устанавливают паровые фильтры, а жидкостные фильтры ставят на жидкостные линии перед автоматическими приборами для защиты их от загрязнений ржавчиной, окалиной.
Воздухоохладители служат для удаления воздуха и других неконденсирующихся газов из системы. Попадают они в холодильную установку в результате подсоса через уплотнения при давлении в системе ниже атмосферного. Воздух скапливается в конденсаторе и линейном ресивере.
Принцип действия воздухоохладителя основан на глубоком охлаждении паровоздушной смеси с целью удаления из нее паров холодильного агента путем их конденсации на холодильных поверхностях. Воздухоохладители устанавливаются на стороне высокого давления, на конденсаторах либо ресиверах, а в качестве холодоносителя используется холодильный агент самого низкого давления.
Непосредственный выпуск воздуха из конденсатора или линейного ресивера через воздухоспускные вентили экономически не выгоден, так как происходят большие потери холодильного агента. Поэтому для выпуска воздуха из системы используют воздухоохладители, конструкции которых подразделяются на двухтрубные, трехтрубные (система Кобулашвили) и автоматические.
Маслоотделители предназначены для отделения масла уносимого парами холодильного агента из компрессора. Масло увлекается агентом как в виде капель так и в парообразном состоянии. С повышением температуры нагнетания в компрессоре испаряемость масла увеличивается и улавливание его затрудняется. Устанавливаются маслоотделители на нагнетательном трубопроводе между конденсатором и компрессором. Основная задача маслоотделителей - уменьшить поступление масла в теплообменные аппараты.
По принципу действия маслоотделители разделяются на промывочные и инерционные. В первых пар проходит через слой жидкости холодильного агента, охлаждается в результате испарения части жидкости и освобождается от масла, степень отделения масла 85-90%. В маслоотделителях второго типа происходит инерционное отделение капель масла в результате резкого изменения скорости и направления потока, а также действия центробежной силы. Степень отделения масла в инерционных маслоотделителях составляет 80%.
В аммиачных установках эффективны барботажные маслоотделители, в которых паромасляная смесь барботирует через слой жидкого аммиака. Так как аммиак не растворяется в масле, то такая промывка пара практически полностью освобождает его от масла. Отсепарированное в маслоотделителях масло периодически пропускается в маслосборник или в поддон компрессора. Из аммиачных маслоотделителей на судах применяются змеевиковые маслоотделители с водяным охлаждением.
 
Заключение

Предметом изучения в данной курсовой работе являлись холодильный машины и установки, их назначение, принципы действия и конструкция основных элементов. В данной курсовой работе рассмотрены различные виды холодильных машин и установок как судовых так и бытового назначения, места их применения и условия эксплуатации. Также в работе описаны элементы, входящие в состав холодильных машин, как основные, так и дополнительные. Рассмотрена конструкция этих элементов а так же присутствует описание возникновения холодильной промышленности и ее развития в мире.
 
Источники

1. Книга, написанная одним автором
Колиев И.Д. Судовые холодильные установки: учебное пособие/ И.Д. Колиев Одесса: Феникс, 2009. - 250 с.
2. Интернет-ресурсы
Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Текстовой базой для составления энциклопедии стала электронная библиотека « Портал научно-технической информации ЭБ Нефть и Газ », 2007 год. - Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id170987p1.html
Википедия - свободная энциклопедия. - Режим доступа:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Холодильная_установка
Справочник полезной информации с сайта компании «Морское агентство Транс-Сервис», 2005 год. - Режим доступа: http://www.trans-service.org/ru.php?section=info&page=s_s_u&subpage=sud_holod_00

 
Назначением холодильной машины является отвод тепла от источника низкой температуры, а тепловой насос служит для получения тепла более высокой температуры, чем окружающей среды.
В зависимости от места применения холодильной установки, то или иное свойство, определяющее надежность, может оказаться ведущим. Если от компрессора, входящего, например, в состав термокамеры для консервации крови, требуется прежде всего безотказность, то компрессор на распределительном холодильнике должен обладать долговечностью и ремонтопригодностью.
На судах морского флота холодильные установки применяются для:
• перевозки скоропортящихся грузов в условиях температуры и влажности, обеспечивающих их надежную сохранность;
• перевозки на грузовых и пассажирских судах продовольственных запасов, требующих охлаждения, для снабжения команды и пассажиров; производства небольшого количества льда для нужд буферов и ресторанов;
• улучшения условий вентиляции (кондиционирования воздуха) жилых и общественно-бытовых помещений.
Перевозки скоропортящихся грузов осуществляются на специальных холодильных судах, либо на судах смешанного типа, имеющих специально оборудованные охлаждаемые грузовые помещения. Помещения эти (холодильные трюмы и твиндеки) во все время рейса должны быть плотно закрыты и могут открываться только в случае надобности в портах.
Перевозки судового продовольствия осуществляются в специальных «провизионных» помещениях, доступ к которым должен быть возможен в любой момент как на ходу судна, так и во время его стоянки.
В устройствах для кондиционирования воздуха используется действие холодильной установки для понижения температуры подаваемого в помещения воздуха и регулирования содержания в нем влаги соответственно наиболее благоприятным условиям пребывания в этих помещениях людей.
Способ использования вырабатываемого холода определяется назначением судна. На транспортных рефрижераторах основными потребителями холода являются грузовые помещения. Охлаждаемые грузовые помещения имеются также на всех других рефрижераторных судах. В зависимости от вида перевозимой продукции на одном судне в разных помещениях могут поддерживаться неодинаковые температуры.
Холодильные машины и установки предназначены для искусственного снижения и поддержания пониженной температуры ниже температуры окружающей среды от 10 °С и до −153 °С в заданном охлаждаемом объекте. Машины и установки для создания более низких температур называются криогенными. Отвод и перенос тепла осуществляется за счет потребляемой при этом энергии. Холодильная установка выполняется по проекту в зависимости от проектного задания, определяющего охлаждаемый объект, необходимого интервала температур охлаждения, источников энергии и видов охлаждающей среды (жидкая или газообразная).
Холодильная установка может состоять из одной или нескольких холодильных машин, укомплектованных вспомогательным оборудованием: системой энерго- и водоснабжения, контрольно-измерительными приборами, приборами регулирования и управления, а также системой теплообмена с охлаждаемым объектом. Холодильная установка может быть установлена в помещении, на открытом воздухе, на транспорте и в различных устройствах, в которых необходимо поддерживать заданную пониженную температуру и удалять излишнюю влажность воздуха.
Система теплообмена с охлаждаемым объектом может быть с непосредственным охлаждением холодильным агентом, по замкнутой системе, по разомкнутой, как при охлаждении сухим льдом, или воздухом в воздушной холодильной машине. Замкнутая система может также быть с промежуточным хладагентом, который переносит холод от холодильной установки к охлаждаемому объекту.