§ 35. Судовые холодильные установки

Холодильными (или рефрижераторными) называются установки, предназначенные для искусственного понижения температуры в помещении с целью сохранения или замораживания скоропортящихся продуктов, приготовления льда и кондиционирования воздуха. В качестве рабочего вещества (хладагента) в холодильных установках используют различные жидкости и газы, способные кипеть при низких температурах с понижением давления: аммиак, фреон-12, фреон-22, углекислоту, водоаммиачный раствор и даже пресную воду. По принципу работы современные холодильные установки можно разделить на три основные группы: компрессорные, эжекторные и абсорбционные.

Компрессорные холодильные установки. Особенность таких установок заключается в том, что процесс сжатия рабочего вещества (хладагента) производится с помощью поршневого компрессора. Наибольшее распространение на судах получили фреоновые компрессорные установки, отличающиеся компактностью, высокой охлаждающей способностью и возможностью их автоматизации. Установки, работающие на фреоне-12 или фреоне-22, широко применяют в системах охлаждения судовых провизионных камер и кондиционирования воздуха.

Фреон-12 (CFCl) — бесцветный тяжелый газ (примерно в пять раз тяжелее воздуха) с очень слабым специфическим запахом, имеет температуру кипения — 29,8° С и замерзания—155° С; не горит и не образует взрывоопасных смесей с воздухом, безвреден для человека. Фреон-12 плохо растворяется в воде и хорошо в масле, хорошо растворяет органические соединения, поэтому в качестве прокладок в установках применяют маслофреоностойкую резину (севанит). Стоимость фреона-12 высокая, но его преимущество в том, что он неограниченно долго может циркулировать в системе, а его применение позволяет легко и просто автоматизировать установку.

Фреон-22 (CHF₂Cl) по свойствам близок к фреону-12, но легче его, имеет температуру кипения при атмосферном давлении —40,8° С; не взрывоопасен, но слабо воспламеняется; инертен к металлам. Стоимость его выше, чем фреона-12; он не совсем безвреден для человека, что служит причиной его ограниченного применения.

В состав фреоновых установок входят: компрессор, конденсатор, испаритель, расширитель, терморегулирующие вентили (ТРВ), реле давления (РД), термостаты и другие приборы автоматики. Схема фреоновой автоматизированной установки приведена на рис. 105. При работе установки компрессор 3 сжимает газообразный фреон до давления 400—800 кн/м² (4—8 кгс/см²) и нагнетает его через запорный клапан и маслоотделитель 2 в конденсатор 1, где он превращается в жидкость, охлаждаясь циркулирующей внутри труб забортной водой. Из конденсатора жидкий фреон, пройдя теплообменник 4, фильтр-осушитель 5 и соленоидный вентиль 9, подается в ТРВ, при помощи которого регулируется количество жидкого фреона, поступающего в испарительные батареи 6. Кроме того, в ТРВ происходит дросселирование жидкого фреона, вследствие чего давление фреона снижается до 30—100 кн/м² (0,03—1,0 кгс/см²) и он начинает кипеть, образуя паро-жидкостную смесь.

Рис. 105. Схема фреоновой автоматизированной установки.

Проходя по трубам испарительных батарей 6 паро-жидкостная фреоновая смесь кипит, превращается в газ и при этом интенсивно отбирает тепло от воздуха и хранящихся в холодильных камерах 8 продуктов. Газообразный фреон, отсасываемый из испарительных батарей компрессором, проходит через теплообменник 4, где отдает часть тепла жидкому фреону, поступает в компрессор, сжимается и цикл повторяется снова. Температурный цикл контролируется с помощью термопатронов 7.

Наряду с фреоновыми установками в транспортном рефрижераторном и морозильном флоте, где требуются большая холодо-производительность и низкие температуры в трюмах (до —18°С) и специальных морозильных камерах (до —40°С), широко применяют аммиачные компрессорные холодильные установки. По принципу получения холода и устройству они аналогичны фреоновым установкам.

Абсорбционные холодильные установки. Работа абсорбционных холодильных установок основана на свойстве аммиака интенсивно поглощаться водой. В отличие от компрессорных абсорбционные установки потребляют не механическую, а тепловую энергию. В состав этих установок входит генератор, в котором находится под давлением водо-аммиачный раствор. Через генератор пропущен змеевик, по которому циркулирует горячий водяной пар. При нагревании водо-аммиачного раствора из него выпаривается аммиак, который затем сжимается в конденсаторе и в жидком виде проходит по змеевикам испарителя. Здесь аммиак кипит, отбирая тепло, необходимое для его парообразования, от рассола, прокачиваемого насосом через испаритель. Охлажденный рассол поступает в батареи холодильной камеры, охлаждая ее, а газообразный аммиак поступает в абсорбер, в котором обедненный водо-аммиачный раствор вновь насыщается им до нужной концентрации и подается насосом через теплообменник в генератор. Таким образом, в системе абсорбционной холодильной установки циркулирует бинарная (двойная) смесь: хладагент — аммик, поглотитель (абсорбент) — вода. В последнее время в таких установках стали применять в качестве хладагента воду, а в качестве поглотителя — бромистый литий, что имеет ряд преимуществ при использовании в системах кондиционирования воздуха.

Пароэжекторные холодильные установки. В этих установках, как и в абсорбционных, потребляется не механическая, а тепловая энергия. В состав установки входит пароструйный эжектор, который создает вакуум в испарителе. Вследствие этого превращается в пар часть воды, подаваемой в виде дождя в испаритель. Остальная вода охлаждается, прокачивается насосом через батареи холодильной камеры и вновь поступает в разбрызгивающее устройство. Такие установки из-за громоздкости и малой экономичности в последнее время на судах не применяются.