книги из ГПНТБ / Хордас, Г. С. Техническое кондиционирование воздуха и инертных газов на судах

газов, комплектуемые холодильными машинами и адсорберами [99, 102, 103].

Голландская фирма Смит Ниемеген изготовляет генераторы про­ изводительностью 50—4000 м3/ч инертных газов (рис. 64). Преду­ сматривается компоновка в единый агрегат различных комбинаций оборудования (см. табл. 19). Присоединительные размеры оборудо­ вания согласованы между собой, и компоновка его в различных вариантах не вызывает затруднений.

Аналогичные генераторы изготовляет фирма Мицубиси Какокм Кайся. Газовые компрессоры обычно устанавливают в тех случаях, когда требуется подача инертных газов над повышенным давлением. В качестве сорбента в большинстве случаев используется силикагель. Особенностью работы адсорбера в системе инертных газов является осуществление регенерации с помощью самих подогретых газов. Поэтому производительность камер сгорания должна превышать заданную производительность системы с тем, чтобы часть газов после очистки в скруббере подогревалась и направлялась бы на регенера­ цию адсорбента (см. гл. V). Осуществлять регенерацию сорбента подогретым воздухом нельзя, так как при переключении сек­ ций адсорбента или при вращении барабана в адсорбере ротор­ ного типа неизбежно произойдет проскок воздуха в грузовые цистерны.

При необходимости обеспечения температуры точки росы до 203 К (—70° С) и адсорбции углекислого газа применяют синтети­ ческий атомосиликатный сорбент — цеолит, получивший название «молекулярное сито» [96]. Синтетический цеолит является силика­ том алюминия, имеющим кристаллическую структуру. Обезвожен­ ные кристаллы цеолита как бы пронизаны каналами молекулярных размеров одинакового сечения, в которых могут адсорбироваться попадающие туда молекулы веществ.

Цеолит обладает большим химическим сходством с малыми по­ лярными молекулами, поэтому небольшие молекулы воды, попавшие в его поры, прочно удерживаются в них.

Цеолиты разделяют на классы А и X, различающиеся кристалли­ ческой структурой. Каждый класс, в свою очередь, разделяют па два типа — натриевый (Na) и кальциевый (Са). Таким образом, раз­ личают четыре структурные формы цеолитов, каждая из которых отличается размерами пор, определяющими возможность их приме­ нения для поглощения тех или иных жидкостей и газов: NaA-4;

СаА-5; NaX-Ю; СаХ-13А.

Цеолит натриевой группы NaA-4 хорошо адсорбирует жидкости

которая может достигать 820 К (550° С). Поскольку температура реге­ нерации цеолита сравнительно высока, возникают трудности при его

11А= кг1» м.

134

Производительность генератора составила 1700 м3/ч. Газы пода­ вались на аварийное судно с помощью прорезиненных рукавов.

На рис. 66 показан другой вариант передвижного генератора производительностью 500 м3/ч, установленного на автомобильном прицепе для транспортировки по пирсу [99]. Генератор укомплекто­ ван двигателем внутреннего сгорания для привода механизмов и ра­ ботает по схеме системы типа Е. Для осушения воздуха используется фреоновая холодильная машина, чем обеспечивается подача газов с температурой точки росы на 20 К ниже, чем температура наружного воздуха. Содержание кислорода в газах не превышает 0,5% (объем­ ных).

Передвижные генераторы являются автономными не только по получению инертных газов в камерах сгорания, но и по приводу механизмов — насосов, нагнетателей воздуха, для чего предусма­ триваются двигатели внутреннего сгорания.

Как видим, за последнее десятилетие схемы и конструкции систем инертных газов различных типов интенсивно развивались и совер­ шенствовались. Этому способствовали, с одной стороны, жесткая конкурентная борьба между фирмами и компаниями, а с другой стороны, — участившиеся катастрофы судов, перевозящих опасные грузы по водным путям. Изготовители систем зачастую предлагают

и безопасности танкеров Международной Ассоциации классифика­ ционных обществ (ИАКС), членом которой с 1 ноября 1969 г. яв­ ляется Регистр СССР, подготовила проект унифицированных требо­ ваний к устройству систем инертных газов. Но и в случае принятия этого проекта большое значение приобретает технически и эконо­ мически обоснованный выбор типа системы, ее схемы и конструкции оборудования применительно к судну, для которого они разраба­ тываются (см. гл. V).

ГЛАВА IV

ХЛАДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

§ 11. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ

Как отмечалось в гл. II и III, тип системы технического конди­ ционирования воздуха и системы инертных газов обусловливает тот или иной способ тепловлажностной обработки воздуха и инертных газов, причем в системах некоторых типов используются холодиль­ ные машины. С другой стороны, наличие на судне тех или иных источ­ ников тепла и искусственного холода, зависящих, в свою очередь, от энерговооруженности судна (типа энергетической установки, мощ-

137

пости котлов, электростанций и т. п.), может предопределять зача­ стую и тип системы технического кондиционирования воздуха или инертных газов. Поэтому так же, как и при описании средств хладо- и теплоснабжения высоконапорных систем комфортного кондицио­ нирования воздуха, предлагаемая классификация несколько отли­ чается от принятой для холодильных машин и установок и основы­ вается на учете такой взаимосвязи.

Средства хладо- и теплоснабжения современных систем техни­ ческого кондиционирования воздуха и инертных газов могут быть подразделены на четыре основные группы (рис. 67).

К п е р в о й г р у п п е относятся системы, использующие холо­ дильные машины с непосредственным испарением хладагента в охла­ дителях воздуха. Протяженность трубопроводов хладагента в данном случае не может быть большой, поэтому холодильная машина обслу­ живает только один-два местных кондиционера системы технического кондиционирования воздуха или один-два отдельных охладителя воздуха и инертных газов.

Таким образом, системы хладоснабжения с непосредственным испарением хладагента предназначены для выработки искусствен­ ного холода, используемого в воздухоосушительных установках систем технического кондиционирования воздуха типа Д, в местных кондиционерах систем технического кондиционирования воздуха типа Е, а также для осушения газов в системах инертных газов ти­ пов В и Е.

В качестве холодильных машин здесь используют паровые порш­ невые компрессорные машины.

Ко в т о р о й г р у п п е относятся системы с промежуточным хладоносителем. Это более универсальные системы централизован­ ного хладоснабжения. Их применяют в основном на рефрижератор­ ных судах (транспортных, обрабатывающих), где имеются холо­ дильные установки, обеспечивающие холодом производственные нужды и рефрижераторные трюмы, и на судах с паротурбинными энергетическими установками (танкеры), где целесообразно приме­ нение теплоиспользующих холодильных машин.

Системы выполняются по закрытой и герметичной схемам. Система с закрытой схемой — это система с кольцевым трубо­ проводом, в которой контакт хладоносителя с атмосферой ограничен пределами компенсационной емкости. Система с закрытой схемой предназначается для выработки искусственного холода и транспор­ тировки его с помощью промежуточного хладоносителя к централь­ ным и местным кондиционерам систем технического кондициониро­ вания воздуха типа Ж и обслуживает, как правило, мучные трюмы и другие помещения на рефрижераторных судах. На сухогрузных судах эту схему применяют очень редко (например, на теплоходах

типа «Тикси» датской постройки — см. гл. II и V).

Система с герметичной схемой выполняется также с кольцевым трубопроводом. При этой схеме контакт хладоносителя с атмосферой отсутствует и система предназначается для выработки и транспор­ тировки искусственного холода при помощи холодильных машин,

138

Х ладо- и теплоснабж ение

имеющих испарители контактного типа. К таким машинам относятся теплоиспользующие пароводяные эжекторные холодильные машины.

К т р е т ь е й г р у п п е относятся средства теплоснабжения для обеспечения работы пароводяных эжекторных холодильных

ния с подогревом воздуха горячими парами хладагента и исполь­ зованием водяного пара. В первом случае подогрев воздуха осуще­ ствляется в конденсаторе холодильной машины и система хладоснабжения по схемному решению не отличается от систем первой группы.

Непосредственная подача пара предназначена для подогрева воздуха в центральных и местных кондиционерах систем типов Е и Ж технического кондиционирования воздуха, подогрева воздуха и инертных газов для регенерации твердого сорбента.

Подогрев воздуха и инертных газов для десорбции осуществляется и в электрических подогревателях. Так как электромонтажные ра­ боты выполняют обычно в специализированных цехах, а вопросы электроснабжения имеют свои особенности, их рассмотрение в задачу данной книги не входит.

Вне перечисленных четырех групп хладо- и теплоснабжения стоят средства для увлажнения воздуха зимой в центральных и местных кондиционерах систем типов Е и Ж, что обеспечивается подачей к ним также водяного пара.

Другие способы хладо- и теплоснабжения (воздушные холодиль­ ные машины, фреоновые эжекторные машины и др.) систем техниче­ ского кондиционирования воздуха и инертных газов на современных судах пока не используются.

§12. СИСТЕМЫ

СНЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ИСПАРЕНИЕМ ХЛАДАГЕНТА

Впаровых компрессорных холодильных машинах, используемых

всистемах с непосредственным испарением хладагента, хладагент претерпевает ряд последовательных изменений, возвращаясь в пер­ воначальное состояние; тем самым совершается холодильный цикл — обратный тепловой процесс, сопровождаемый затратой энергии. Схемы паровых компрессорных холодильных машин и применяемые хладагенты (фреон- 12 и фреон-22) одинаковы как для комфортного кондиционирования воздуха, так и для технического кондициони­ рования воздуха и инертных газов и в дополнительном описании их нет необходимости Е

Из всего многообразия фреоновых поршневых компрессоров в ка­ честве базовых для хладоснабжения судовых высоконапорных систем

комфортного кондиционирования воздуха с центральными конди-

1 См. § 9 в книге: Г. С. Хордас «Высоконапорные системы кондиционирования воздуха на судах». Л., «Судостроение», 1972.

140

пионерами, снабженными охладителями непосредственного испаре­ ния хладагента, используются всего два поршневых компрессора. Это V-образпый компрессор ФУ-40 и W-образный ФУУ-80, а также их модификации ФУ40РЭ и ФУУ80РЭ.

Для нужд систем технического кондиционирования воздуха и инертных газов помимо указанных машин можно использовать более широкую номенклатуру поршневых фреоновых компрессоров, изготовляемых отечественной промышленностью. В табл. 21 приве­ дены основные параметры компрессоров. На их основе компонуются судовые компрессорно-конденсаторные агрегаты, холодопроизводительность которых отвечает потребностям технического кондицио­ нирования воздуха и инертных газов.

Сальниковые компрессоры ФВ-6 и ФУ-12 (рис. 6 8 ) — непрямоточные, широко унифицированы между собой. Компрессоры снаб­ жены съемными блоками цилиндров: каждый блок объединяет два цилиндра. В верхней части блока имеются ребра для воздушного охлаждения компрессора.

Коленчатый вал — стальной штампованный двухколенный с рас­ положением колен под углом 180°, с насадными противовесами (они имеются в компрессоре ФУ-12). В компрессоре ФВ-6 противовесы отсутствуют. Валы опираются на два коренных подшипника качения.

Шатунно-поршневая группа компрессоров ФВ-6 и ФУ-12 — от автомобиля «Москвич-401».

Поршни — алюминиевые тронкового типа непроходные, имеют в верхней части два уплотнительных и одно маслосъемное кольца.

Всасывающие и нагнетательные клапаны смонтированы на общей для двух цилиндров клапанной плите, прикрепленной к блоку. Всасывающие клапаны— ленточные полосовые; нагнетательные — пятачковые пластинчатые, нагруженные пружинами.

Сальники — торцовые самоустанавливающиеся, у компрессора ФВ-6 сальник односторонний, а у компрессора ФУ-12 — двусторон­ ний. Торцовое уплотнение осуществляется графитовыми и стальными кольцами, а на валу — кольцами из маслостойкой резины. Смазка компрессора ФВ-6 производится разбрызгиванием. Для смазки ша­ тунных шеек в шатунах просверлены отверстия.

В компрессоре ФУ-12 смазка сальника и шатунных шеек произ­ водится с помощью шестеренного масляного насоса; зеркала цилин­ дров, поршни, поршневые пальцы и коренные подшипники смазы­ ваются разбрызгиванием. Шестеренный насос приводится в движение непосредственно от коленчатого вала. Масло в коленчатый вал по­ дается через сальник. Для регулирования давления масла, поступа­ ющего в коленчатый вал, в масляном насосе предусмотрен пере­ пускной редукционный клапан.

На той же базе, что и компрессоры ФВ-6 и ФУ-12, изготовляют бессальниковые компрессоры 2ФУБС-12 и 2ФУУБС-25 (рис. 69). Компрессоры — непрямоточные блок-картерные. Блок-картеры — литые чугунные с установленными в гнездах сменными чугунными гильзами. На блок-картерах расположены газовые фильтры. В блоккартеры компрессоров встроены электродвигатели, охлаждаемые

141

Таблица 21

Основные параметры поршневых фреоновых компрессоров, входящие в комплект судовых компрессорно-конденсаторных агрегатов 1

1 О с н о в н ы е п а р а м е т р ы к о м п р е с с о р о в Ф У - 4 0 , Ф У У - 8 0 , Ф У 4 0 Р Э и Ф У У 8 0 Р Э см . в к н и г е : Г . С. Х о р д а с « В ы с о к о н а п о р н ы е с и с т е м ы к о н д и ц и о н и р о в а н и я в о з д у х а н а с у д а х » . Л . . « С у д о с т р о е н и е » , 1 9 7 2 , с. 83.

2 Д л я ф р е о н а - 1 2 и ф р е о н а - 1 4 2 п р и н и м а ю т с м а з о ч н о е м а с л о Х Ф - 1 2 , д л я ф р е о н а - 2 2 — Х Ф - 2 2 .