Достоинства и недостатки ХМ. Области их применения

Классификация холодильных машин (ХМ)

Холодильные станции и установки

Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках

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 +7¸ -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 ХМ (по международной классификации – это установки класса R) производится по различным признакам.

1. В зависимости от вида физического процесса, в результате которого получают холод, ХМ 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 ХМ:

а) высокотемпературные – с t ₀>-10 °C. Это ХМ систем кондиционирования воздуха (как правило, одноступенчатые);

б) среднетемпературные – с t ₀ от -10 до -30 °C (с одно- и двухступенчатыми компрессорами);

в) низкотемпературные – с t ₀ ниже -30 °C. Это, как правило, многоступенчатые и каскадные ХМ.

5. В зависимости от назначения различают – универсальные и специализированные ХМ.

6. В зависимости от используемого рабочего тела ХМ 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.

1) Парокомпрессионные ХМ 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 Р _к и кипения Р ₀, а следовательно, наибольшая разность температур Т _к и Т ₀.

Недостатки:

-ограниченная производительность;

-повышенный уровень вибраций;

-меньшая надежность, чем у машин с винтовыми и центробежными компрессорами (износ и опасность гидроударов).

2) Парокомпрессионные ХМ 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, холодопроизводительностью;

-имеют малые показатели удельной металлоемкости, размеры;

-высокая надежность;

-удобны в регулировании;

-хорошо уравновешены (мала вибрация, мал фундамент).

Недостатки:

низкая энергетическая эффективность при малых холодопроизводительностях (меньше 700 кВт).

3) ХМ 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.

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 ХМ (ТХМ).

Достоинства:

- безопасны;

- удобны в эксплуатации, компактны;

- высокая энергетическая эффективность в расчетном диапазоне температур.

Недостатки: недостаточная энергетическая эффективность при температурах получаемого холода выше –80 °C и при малых холодопроизводительностях (меньше 10 кВт).

Рабочий диапазон по температуре -80¸-100 °C, при холодопроизводительностях 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 ХМ.

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.

Дата добавления: 2014-01-20