Авг 21 2001

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ОХЛАДИТЕЛЕЙ

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ОХЛАДИТЕЛЕЙ

ВОДЫ И НАПИТКОВ

С.В. Яровой 1, А.С. Титлов 2, О.Б. Васылив 2

1Акционерное общество закрытого типа "Укснаб",

Красноперекопск, АР Крым

2Одесская государственная академия пищевых технологий

(ОГАПТ), Одесса

Потребление охлажденных напитков и воды является неотъемлемым элементом быта современного человека. В быту для охлаждения воды и напитков достаточно использовать имеющееся холодильное оборудование, тогда как для предприятий общественного питания (кафе, бары и т.д.) необходимо специальное оборудование с большей холодопроизводительностью.

В Украине производством охладителей жидкости занимается АОЗТ "Укснаб". Серийно выпускаются модели "Сиваш-65" и "Сиваш-90", комплектуемые парокомпрессионными холодильными машинами, отличающиеся величиной холодопроизводительности – соответственно 700 Вт и 1000 Вт. Следует отметить, что эти модели являются практически абсолютными аналогами современного оборудования ведущих мировых производителей, как по комплектации, так и по схемным решениям. Во всех моделях используется озонобезопасный хладагент R134а.

Охладители "Сиваш-65" и "Сиваш-90" подстоечного типа. Специально для розлива пива разработаны модели надстоечного типа, которые комплектуются колонной.

Во всех случаях испаритель холодильной машины установлен в теплоизолированной ванночке, где также располагается змеевиковый жидкостный теплообменник. Ванночка заливается водой, которая выполняет роль промежуточного теплоносителя и аккумулятора холода. Для интенсификации теплообмена в ванночке устанавливается мешалка-помпа. Для расширения функциональных возможностей охладители комплектуются двумя или тремя змеевиковыми теплообменниками, позволяющими одновременно охлаждать несколько сортов напитков.

Анализ схемных решений охладителей, проведенный сотрудниками "Укснаб" и ОГАПТ, показал, что вопросы энергосбережения в них

решаются на самом элементарном уровне – только путем организации регенеративного теплообмена обратного и прямого потоков хладагента перед испарителем.

В целях повышения энергетической эффективности холодильного цикла был проведен ряд модернизаций охладителей и сравнительные испытания, позволяющие оценить перспективность того или другого направления энергосбережения.

Объектом сравнительных испытаний был выбран охладитель надстоечного типа "Colibri" фирмы "Celli" (Италия).

Модернизированный аппарат получил наименование "Сиваш-18".

В состав обоих охладителей входят следующие комплектующие изделия:

– компрессор фирмы "Danfoss" (Германия) марки TL4G, мощностью 116Вт;

– вентилятор фирмы "Ebm" (Германия) с электромотором марки M4Q045-BD01 (50 Гц; 0,19 А; 29/5 W), с крыльчаткой диаметром 154мм, углом лопасти - 22°, кронштейном высотой 39 мм;

– воздушный конденсатор фирмы "LU-VE contardo" (Италия);

– фильтр-осушитель фирмы "BVB" (Италия) марки GR15 для R134а;

– терморегулятор фирмы "RANCO" (Италия) марки К50Р2005/002.

– мешалка SELT2 S301 (230 V, 50 Hz, 9 W), Hmax 1/35 m, Qmax = 600 l/h (Италия).

Испарители холодильных агрегатов выполнены из медной трубки Æ 8 · 1,0 мм в виде змеевика прямоугольной формы размером 340 х 150 мм, длина испарителя составляет 5720 мм.

В отличие от серийного охладителя "Colibri" в модернизированном холодильном агрегате "Сиваш-18" вход капиллярной трубки Æ2,0 · 0,8мм, длиной 3500 мм в трубку испарителя произведен сверху испарителя.

Соединительная медная трубка Æ 4,76 · 0,76 мм, длиной 250 мм между воздушным конденсатором и нагнетательным патрубком компрессора, и медная трубка Æ 6,0 · 1,0 мм, длиной 200 мм между воздушным конденсатором и фильтром осушителем выполнены определенной конфигурации. Капиллярная трубка Æ 2,0 · 0,8 мм, длиной 3500 мм одной частью свернута в виде змеевика (внутренний диаметр 40 мм, количество витков – 16 штук), а другой – навита вокруг трубки (Æ 6,0 · 1,0 мм, длиной 580 мм) обратного потока хладагента, организуя тем самым теплообмен между потоками различной температуры. Регенеративный теплообменник теплоизолирован пенопленовой трубой от входа капиллярной трубки в испаритель до входа паров хладагента во всасывающий патрубок компрессора. Соединения труб испарителя с капиллярной трубкой и трубкой обратного потока хладагента расположены вне объема ванночки, и таким образом места паек не имеют контакта с водой.

Начальное значение массы заправленного хладагента R134а в холодильный агрегат составило 100 грамм. Все корпусные детали, ванночка с патрубком слива, колонка с мешалкой, теплообменники пива и решетки были заимствованы от серийного пивоохладителя "Colibri" фирмы "Celli" (Италия).

Массогабаритные параметры охладителей приведены в таблице 1.

Таблица1.Массогабаритные параметры надстоечных охладителей "Colibri" и "Сиваш-18"

Габаритные размеры, мм

Масса изделия, кг

Количество воды,

заливаемой в

ванночку, кг

ширина

глубина

высота без

колонны

высота с колонной

без

колонны

с

колонной

440

440

235

740

19,15

27,15

6,5

Методика сравнительных испытаний состояла в следующем:

– на центр платформы весов устанавливается изделие без колоны и фиксируется масса изделия;

– устанавливается колона на посадочные места охладителя и фиксируется масса изделия;

– с помощью мерного стакана отмеряется количество воды (по 1 литру) и заливается в ванночку до нижней отметки перелива воды из ванночки;

– в характерных точках холодильного агрегата (на входе и выходе хладагента из испарителя, воздушного конденсатора, компрессора и т.д.) устанавливаются термопары, подключают шланг коллектора к заправочному штуцеру компрессора, производят замер температур и величины давления хладагента при неработающем холодильном агрегате;

– ручка терморегулятора переводится в положении "max";

– вилка сетевого шнура охладителя включается в электрическую сеть и фиксируется время включения;

– замеры температур в характерных точках изделия, окружающего воздуха, величины давления хладагента, номинального напряжения и тока фиксируются каждые 30 минут работы охладителя;

– при выходе охладителя на стационарный режим работы – отключение терморегулятором компрессора фиксируется время отключения;

– время выхода на режимные характеристики работы определяется вычитанием времени отключения от времени включения;

– из ванночки в дополнительную емкость сливается вода;

– на весах определяется масса изделия с образовавшимся льдом;

– масса льда рассчитывается как разность изделия со льдом и без льда и воды;

– с помощью измерительной линейки или рулетки измеряется толщина льда на трубах испарителя;

– из дополнительной емкости воду заливают в ванночку, включают охладитель, который работает до отключения терморегулятором компрессора;

– после отключения компрессора подается вода – имитатор охлаждаемого продукта с температурой равной температуре окружающей среды через колонну с определенно-заданной производительностью;

– розлив производится до тех пор, пока значения температуры разливаемой воды не достигнут значения +5,0° С;

– производительность изделия рассчитывается как произведение заданной производительности воды-имитатора и времени, в течение которого вода-имитатор достигла температуры, равной 5,0° С;

– величина потребляемой мощности компрессора рассчитывается по формуле:

P = UJ ,

где U – напряжение в сети, В; J - ток в цепи, А.

Перечень средств измерений приведен в таблице 2.

Таблица 2.Перечень средств измерений

Наименование средств измерений

Пределы

измерений

Класс точности,

Погрешность, цена деления

Назначение

Термометр ТЛ-4

(0 – 50) °С

Цена деления 0,1 °С

Измерение температуры

Термопара ХК

-150 – 800 °С

Погрешность 0,1 °С

-“-

Прибор

ЦР-7701-01-02

-150 – 800 °С

Погрешность 0,1 °С

-“-

Рулетка измерительная Р 35

(0 – 5) м

цена деления 0,001м

Проверка габаритных размеров

Линейка – 1000

0 - 1000

Цена деления 0,001м

-“-

Весы ВП-100 Ш13М

(0 – 100) кг

Погрешность ± 50 г

Измерение массы

изделия

Мультиметр

Измерение величины электрического тока

Часы П42

1 мин

0 – 24 ч

Измерение времени

Ротаметр жидкостной

РМ2,5Г 93

0 – 100

делений

Кл.2,5

Измерение

производительности

Манометр 825 – ВС/4

1 – 17 Бар

Кл. 1,0

Измерение давления

Таблица 3.Результаты оптимизационных исследований охладителя «Сиваш-18»

Масса заправки хладагента, кг

Температура окружающей среды, °0С

Время выхода охладителя на режимные характеристики, ч

Масса полученного льда, кг

Расход имитатора напитков, л/ч

Производительность при открытом кране, л

Давление в испарителе холодильного агрегата, бар

Мощность компрессора, Вт

Температура, °С

Воздушного конденсатора

испарителя

Воды в центре ванночки

Хладагента на входе в компрессор

Корпуса кожуха компрессора

вход

выход

То min

То max

Ро

min

Ро

max

0,100

18,0

1,45

1,7

12

>30,0

1,3

1,90

253

44,4

34,0

-7,0

-7,0

-3,1

8,8

-

24,0

2,0

1,95

12

14,0

1,2

1,85

253

46,6

37,3

-6,9

-6,8

-2,4

-3,9

-

32,0

4,03

2,2

12

10,2

1,5

1,98

257

48,2

44,5

-6,4

-5,4

-3,0

-4,7

-

0,110

24,0

2,35

2,3

12

15,0

1,5

1,75

253

49,4

35,7

-6,1

-5,4

-2,3

-4,8

-

32,0

>6,0

2,5

12

-

1,52

1,70

264

54,1

46,7

-5,2

-5,0

-2,3

-4,6

-

0,120

32,0

4,40

2,3

12

-

1,5

1,70

264

46,5

33,3

-6,5

-6,2

-2,7

-5,1

-

0,130

32,0

3,64

1,8

12

-

1,55

1,90

264

53,1

42,8

-6,2

-5,5

-2,4

-4,3

-

0,100

18,0

1,36

2,05

17

34,0

1,2

-

242

43,7

31,1

-7,2

-5,9

-

7,2

30,8

24,0

2,02

2,0

17

15,6

1,2

1,85

242

45,3

36,0

-8,1

-8,0

-2,4

3,7

-

32,0

3,37

2,15

17

8,5

1,4

2,0

253

47,7

42,3

-5,9

-5,7

-

-2,7

38,1

0,100

24,0

2,03

1,8

19

10,46

1,2

-

242

45,0

33,7

-7,6

-7,2

-

-4,7

38,4

Испытания охладителей проводили в следующих условиях:

– температура окружающего воздуха (18±1°С; 24±1° С; 32±1°С);

– относительная влажность воздуха 45-80 %;

– напряжение электрической сети (220 ± 2,2) В.

На первом этапе были проведены оптимизационные исследования модернизированной модели "Сиваш-18", в которых варьировалась величина заправки хладагента и изучалось влияние обдува компрессора на производительность охладителя (таблица 3).

Было показано, что оптимальной является заправка 0,1 кг хладагента R134а, а специальная вентиляция работающего компрессора позволяет повысить производительность охладителя (по имитатору напитков) на 19%.

Результаты сравнительных исследований охладителей приведены в таблице 4.

Таблица 4. Сравнительные испытания охладителей "Colibri" и "Сиваш-18", работающих с вентиляцией дна компрессора и расходе имитатора напитков 17 л/ч

Масса хладагента, кг

Температура окружающей среды, °С

Время выхода охладителя на режимные

 характеристики, ч

Масса полученного льда, кг

Производительность

при открытом кране, л

Мощность

компрессора, Вт

Температура хладагента на входе

в компрессор, °С

Температура кожуха компрессора, °С

"Colibri"

0,110

18,0

1,24

2,1

31,70

-

-7,3

39,5

24,0

2,24

1,9

14,15

253

-7,3

38,9

32,0

3,39

1,8

6,5

264

-5,8

44,1

"Сиваш-18"

0,100

18,0

1,36

2,05

34,0

242

7,2

30,8

24,0

2,02

2,0

15,6

242

3,7

-

32,0

3,37

2,15

8,5

253

-2,7

38,1

Анализ полученных результатов показывает, что модернизированная по способу подачи хладагента в испаритель холодильная машина в составе охладителя "Сиваш-18" позволяет, по сравнению с базовым образцом "Colibri", повысить производительность розлива на 7-30 % при меньшей (на 10 %) заправка хладагента R134а и потребляемой мощности (на 4-5%).

Таким образом, модернизированный охладитель "Сиваш-18" превосходит по энергетическим характеристикам лучшие мировые аналоги.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.