Июл 21 2003

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НА СУДАХ ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН МАЛОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Опубликовано в 17:12 в категории Пищевая промышленность

А.И. Коханский, Г.М. Редунов*, А.С. Титлов

  • *Одесская национальная морская академия
  • Одесская национальная академия пищевых технологий

    В настоящее время при решении задач энергоресурсосбережения на флоте практически не уделяется внимания малым потребителям искусственного холода – апппаратам низкотемпературного хранения пищевых продуктов и полуфабрикатов для нужд командного состава . Потребности холода в таких аппаратах незначительны, по сравнению с производственными, а традиционным производителем холода в них являются фреоновые парокомпрессионные агрегаты, использующие только электрические источники энергии.

    Ряд фреонов R11, R13, R113, R502, R503 и среди них широкораспространенный R12 – активно разрушают атмосферный озон, чем способствуют попаданию на поверхность Земли жесткого солнечного излучения, губительного для всего животного и растительного мира и планеты [4].

    Значительный вклад в эти неблагоприятные для экологии эффекты вносят и системы холодильной техники, большинство которых в настоящее время работает на R12.

    Мировое сообщество реагирует на ухудшение экологической обстановки целым рядом запретов и ограничений (Монреальский протокол, 1986 г.; Конвенция ООН по климату, Рио-де-Жанейро, 1992; Киотский протокол, 1997 г.), которые в настоящее время не выполняются большинством развивающихся стран и стран с переходной экономикой, в том числе и странами СНГ. Такое положение в значительной мере связано с тем, что комплекс технических и экономических мероприятий, связанных с переходом холодильной техники на экологически чистые хладагенты, в полной мере могут осуществить только страны с развитой экономикой.

    К таким проблемам перехода относят: поиск новых синтетических масел; низкую энергетическую эффективность новых экологически безопасных хладагентов; недостаточный профессиональный уровень разработчиков и обслуживающего персонала.

    Эти проблемы заставляют разработчиков мелких холодильных аппаратов, к которым относятся модели бытовой и торговой холодильной техники, обращать пристальное внимание на абсорбционно-диффузионные холодильные машины (АДХМ), которые могут стать одним из альтернативных вариантов перехода на экологически безопасные хладагенты.

    Рабочее тело АДХМ – водоаммиачный раствор (ВАР) с добавкой инертного газа – водорода, гелия либо их смеси абсолютно экологически безопасно – имеет нулевые значения озоноразрушающего потенциала и потенциала «парникового» эффекта [5].

    Холодильные аппараты с АДХМ имеют и ряд таких уникальных качеств, как:

    а) бесшумность, надежность и длительный ресурс, отсутствие вибрации, магнитных и электрических полей при эксплуатации [6];

    б) возможность использования в одном аппарате нескольких различных источников тепловой энергии – как электрических, так и альтернативных (теплота сгорания органического топлива, солнечное излучение, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания) [7];

    в) возможность работы с некачественными источниками энергии, в том числе и электрической в диапазоне напряжения сети 160…240 В [8].

    К достоинствам АДХМ следует отнести минимальную стоимость среди существующих типов бытового холодильного оборудования, что во многих случаях и определяет их популярность у пользователей [9].

    АДХМ незаменимы в минихолодильниках, во встраиваемых и в транспортных моделях холодильников, когда холодопроизводительность не превышает 20 Вт и нецелесообразно использовать компрессионные системы.

    Холодильные аппараты с АДХМ, оснащенные горелочными устройствами, широко используются туристами и путешественниками, так как им нет альтернативы в районах с отсутствием электроэнергии.

    Для работы на морских судах могут быть использованы два типа АДХМ – с воздушным [1,6,8] и жидкостным [10,11] охлаждением теплорассеивающих элементов (конденсатора, дефлегматора и абсорбера).

    В первом случае обеспечивается полная автономность холодильного аппарата, но конструкция достаточно громоздка, во- втором случае ситуация обратная: металлоемкость минимальна, но требуется циркуляционный насос для прокачки охлажлающей воды.

    АДХМ с воздушным охлаждением теплорассеивающих элементов в режиме естественной конвекции (в дальнейшем - АДХМ с воздушным охлаждением) серийно выпускаются в Украине на Васильковском заводе холодильников (Киевская область).

    Холодопроизводительность отечественных АДХМ с воздушным охлаждением не превышает 50 Вт, поэтому преимущественно они используются в бытовых и торговых холодильных аппаратах емкостью от 30 литров до 200 литров [6,12]. За рубежом известно применение АДХМ с воздушным охлаждением в холодильниках емкостью свыше 300 литров [ 13 ]. Бытовые и торговые абсорбционные аппараты, как правило, работают с электрическими источниками энергии мощностью от 70 до 300 Вт [6,9,12,13], так как они располагаются внутри жилых и рабочих помещений.

    АДХМ с жидкостным охлаждением теплорассеивающих элементов (в дальнейшем - АДХМ с жидкостным охлаждением) рассчитаны на холодопроизводительность порядка 1200…1500 Вт. В настоящее время они нашли применение в тепловых насосах, использующихся для альтернативного отопления небольших жилых домов [10,11]. Источником энергии для АДХМ с жидкостным охлаждением служат продукты сгорания органического топлива (природного газа, пропана,керосина, бензина и т.д.). Горелочное устройство рассчтывается на тепловую нагрузку 3500…5000 Вт.

    Во всех случаях применение АДХМ на морских судах, не столкнется с типичной для теплоиспользующих холодильных аппаратов проблемой – зависимостью от режима работы энергетической установки, когда типовым решением является установка специального парогенератора, включающегося на стоянках и обеспечивающего стабильную работы холодильной машины [1], а недостатком – увеличение состава судового энергетического оборудования и связанные с этим проблемы роста металлоемкости, снижения надежности и безопасности, наличием дополнительного обслуживающего персонала и т.д.

    При использовании АДХМ в составе судовых низкотемпературных камер проблемы энергообеспечения могут быть решены и без подключения дополнительного энергетического оборудования, а только за счет утилизации тепла выхлопных газов дизель-генераторов.

    Так, например, современные типовые дизельные двигатели «WARTSILA DIESEL» имеют следующий диапазон параметров эксплуатации (см.табл.1).

    Таблица 1. Технические характеристики двигателей «WARTSILA DIESEL» при 720 об/мин

    Параметры

    4R32D

    6R32D

    8R32D

    9R32D

    12R32D

    16R32D

    18R32D

    Мощность двигателя , кВт

    1480

    2220

    2960

    3330

    4440

    5920

    6660

    Количество выхлопных газов, кг/с

    (100 % нагрузка)

    (90 % нагрузка)

    (75 % нагрузка)

    (50 % нагрузка)

    3,0

    2,7

    2,4

    1,7

    4,4

    4,1

    3,5

    2,6

    5,9

    5,4

    4,6

    3,3

    6,5

    5,9

    4,9

    3,4

    11,8

    8,2

    7,1

    5,1

    11.8

    10,9

    9,2

    6,5

    12,9

    11,8

    9,8

    6,9

    Температура выхлопных газов после турбокомпрессора, оС

    (100 % нагрузка)

    (90 % нагрузка)

    (75 % нагрузка)

    (50 % нагрузка

    345

    340

    335

    320

    325

    320

    310

    290

    335

    335

    340

    330

    350

    350

    345

    340

    325

    320

    310

    290

    335

    335

    340

    330

    350

    350

    345

    345

    Выхлопные газы при нагрузке 100 %, кВт

    1000

    1380

    1910

    2200

    3055

    3820

    4380

    Как показывают оценочные расчеты, даже при к.п.д. преобразования энергии выхлопных газов 25 % дизельного двигателя минимальной мощности (4R32D), работающего на 50 % - ной нагрузке, на судне можно эксплуатировать до АДХМ с жидкостным охлаждением или АДХМ с воздушным охлаждением.

    Необходимым условием работы АДХМ является и уровень температур источника тепловой энергии – 160…175 оС [15]. Как показывает анализ таблицы 1, по этому критерию вполне проходят все типы дизельных двигателей, причем температурный напор составляет, не меньше, 115 оС.

    Список литературы

    1. Загоруйко В.А., Голиков А.А. Судовая холодильная техника /Под общ. ред. В.А. Загоруйко. –К.: Наукова думка, 2000. –607 с.

    2. Богданов А.И. Абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины «ОКБ Теплосибмаш»//Холодильная техника. –2002. -№ 10. –С.16.

    3. Абсорбционные холодильные машины компании Dunham-Bush International //Холодильная техника. –2000. -№ 11. –С.23-25.

    4. Железный В.П., Жидков В.В. Эколого-энергетические аспекты внедрения альтернативных хладагентов в холодильной технике. -Донецк: Донбас, 1996. -144 с.

    5. Perspectives in refrigerant development. –Bitzer Kuhlmachinenban, IKK93. - 1993. - №9306E -23 р.

    6. Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат., 1989.- 304 с..

    7. Захаров Н.Д., Тюхай Д.С., Титлов А.С., Васылив О.Б., Халайджи В.Н. Проблемы энергосбережения в бытовой абсорбционной холодильной технике //Холодильная техника и технология. –1999. №62. –С. 108-119

    8. Завертаный В.В. Разработка низкотемпературных камер с абсорбционно-диффузионными холодильными машинами. Дисс… канд. техн. наук: 05.04.03. –Одесса, 1995. -223 с.

    9. Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Бытовые холодильники и морозильники /2-е изд., испр. и доп. –М.: Колос, 2000. –656 с.

    10. Steirlin H. J.R. Ferguson. Diffusion absorption Heat Pump (DAHP) //ASHRAE TRAHSACTION. -1980. -V.96. -Pl.1-P.274-280

    11. Stierlin H., Wassermann U., Dorfler W., Bosel J. Messungen an Diffusions-Fbsorptions-Warmepumpen (DAWP).- Schlussbericht, 1994.- 95 s.

    12. Сводные данные товаров народного потребления: Часть 1. Холодильники и морозильники бытовые электрические, термостаты бытовые. -М.: Министерство общего машиностроения СССР, 1990.- 102 с.

    13. Материалы международной выставки "Домотехника - 89" -с. 23-65.

    14. Инструкция по проектированию судовых установок «Вяртсиля VASA 32»,1990.

    Титлов А.С., Тюхай Д.С., Васылив О.Б. Поиск энергосберегающих режимов работы перекачивающих термосифонов АДХМ //Холодильная техника и технология. –2000. -№ 67. - С. 12-20.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.