Теги: журнал холодильная техника  

ISBN: 0023-124X

Год: 1955

Текст
                    ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНИКА
Результаты испытания компрессора 2АВ-27
Инж. В. ЛАВРОВА
Крупный базовый компрессор марки
2АВ-27, сконструированный Центральным
конструкторским бюро холодильного
машиностроения и изготовленный московским заводом
«Компрессор», подвергся испытаниям на стенде
лаборатории холодильных машин и аппаратов
ВНИХИ с целью определения его основных
эксплуатационных характеристик.
Испытание этого компрессора представляет
интерес для определения показателей работы
данной машины и для изучения рабочего
процесса современных быстроходных поршневых
аммиачных компрессоров.
В основу конструкции компрессора 2АВ-27
были положены те же решения, которые были
приняты Центральным конструкторским бюро
холодильного машиностроения при
конструировании других моделей современные*
отечественных холодильных компрессоров.
Созданию унифицированных рядов быстроходных
машин способствовали такие конструктивные
решния, как, например, стремление к
уменьшению отношения хода поршня к диаметру
цилиндра, облегчение веса движущихся частей
машины, уравновешенность ее движения,
рациональная конструкция отдельных узлов
компрессора.
Быстроходность испытанного компрессора
характеризуется данными, приведенными в
таблице.
Объем, описываемый поршнями,
м6\час
Средняя скорость поршня, м/сек
Средняя скорость пара во
всасывающих клапанах, м/сек . . .
То же, в нагнетательных
клапанах, м/сек
п == 360
об/мин.
4618
3
23
30
п = 480
об/мин.
824
4
31
40
При проектировании крупного базового
компрессора были учтены выводы, полученные
при испытании базовой машины марки 4АУ-15,
в отношении влияния величины мертвого
объема в цилиндрах машины на коэффициент
подачи холодильного поршневого компрессора
(«Холодильная техника» № 2, 1950 г., стр. 23).
Величина мертвого объема, выраженная в
процентах к общему объему цилиндров,
определилась в испытываемом компрессоре 2АВ-27
значением 3,21 %.
В отличие от машин других рядов в
компрессоре 2АВ-27 введено охлаждение масла
в картере. Для этого внизу картера
расположен змеевик из гладких труб, поверхностью
0,57 м2. В трубы змеевика подается
охлаждающая вода.
Для испытания был получен с завода
серийный компрессор с приводом через клино-
ременную передачу от электродвигателя марки
МАД-128-8, мощностью 160 кет.
Экспериментальная установка была
осуществлена в виде парового аммиачного кольца,
предложенного для испытания холодильные
компрессоров старшим научным сотрудником
ВНИХИ Н. Яковлевым.
Пары аммиака, нагнетаемые компрессором,
подавались в теплообменник, в качестве
которого использовались три элемента четыриадца-
титрубного конденсатора, общей поверхностью
12 м9\ После теплообменника пары проходили
через вентиль, посредством которого
регулировалось давление нагнетания компрессора, и
далее поступали во второй, аналогичный
первому, теплообменник. Ко второму
теплообменнику был присоединен ресивер, примерно до
половины заполненный жидким аммиаком.
Наличие жидкого аммиака в ресивере необходимо
для компенсации изменения количества
циркулирующего в кольце аммиака при изменении
режима работы установки. После ресивера
пары аммиака проходили через регулирующий
вентиль, которым регулировалось давление
всасываемых компрессором паров. На
всасывающей линии компрессора был установлен
ресивер, емкость которого предназначалась для


4 Производство и техника № 1 успокоения потока пара перед соплом дли измерения количества циркулирующего в системе аммиака. Для регулирования темпер ату ры вс асыв аемо - го компрессором пара производился впрыск жидкого аммиака из ресивера высокого давления во всасывающий трубопровод. В теплообменниках с помощью воды отводилось тепло, эквивалентное работе сжатия компрессора, а при применении впрыска и теплота конденсации пара. Для регулирования температуры воды, подаваемой в теплообменники, охлаждающую рубашку цилиндров и змеевик картера компрессора, на экспериментальной установке было предусмотрено специальное циркуляционное водяное кольцо. Общий вид экспериментальной установки представлен на рис. 1. Испытание компрессора проводилось по обычной методике (Б. С. Вейнберг и В. В. Лаврова. «Методы испытаний компрессионных холодильных машин», Пищепромиздат, Москва, 1953 г.). Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, измерялась ваттметром класса 0,5 по схеме двух ваттметров. Для определения эффективной мощности компрессора использовались данные заводских испытаний электродвигателя МАД-128-8. Индицирование компрессора производилось поршневым индикатором с балочной пружиной. Полученные при испытании коэффициенты подачи компрессора представлены в виде зависимости от отношения давления нагнетания к давлению всасывания (рис. 2). Как и следовало ожидать, изменение числа оборотов компрессора с 360 об/мин. до 480 об/мин. очень мало влияло на снижение значений I. Значения коэффициентов подачи компрессора 2АВ-27 несколько превышают значения X базового компрессора 4АУ-15. Это объясняется меньшей величиной мертвого объема у данного Рис. 1. Общий вид установки. компрессора по сравнению с компрессором 4АУ-15 (с=5,35%). Объемный коэффициент подачи Aс) и коэффициент, учитывающий остальные потери в компрессоре (Ял): от дросселирования пара в клапанах, подогрева всасываемого пара стенками цилиндров и неплотностей внутри машины, представлены графиком на рис. 3. л €.9 0,8 0,7 0,6 0,5 ОЛ п~360 об/мин -х—^п=4#0 об/мин хп=Шоб/мин{ , Ъ»7200б/мину'ЙЩ ' * J Ь 5 6 7 8 9 Рк/ро Рис. 2. Коэффициенты подачи компрессора 2АВ-27.
№ 1 Результаты испытания компрессора 2АВ-27 5 Из графика следует, что число оборотов компрессора ее влияло на величину объемного коэффициента подачи. При стандартном режиме работы холодильной машины холодопроизводительность компрессора определялась величиной 250000 ккал/час при числе оборотов компрессора 360 в минуту и 330000 ккал/час при п = = 480 об/мие. Установленный к компрессору электродвигатель во время испытаний не был полностью загружен даже при числе оборотов компрессора 480 в минуту и относительно высоком температурном режиме работы машины: tK = = 30р С и U = —5° С. Мощность, потребляемая двигателем, при этом режиме определялась в 130 кет. При стандартном режиме работы она равнялась 115 кет. Для подбора электродвигателя к машине нри проектировании холодильных установок представляют интерес полученные значения эффективной мощности компрессора, которые приведены на рис. 4. На этом же графике представлены значения и индикаторной мощности компрессора. Коэффициенты! индикаторной мощности у испытанного компрессора характеризуются относительно небольшими значениями (рис. 5). Это объясняется малыми значениями показателей политроп сжатия и расширения пара в компрессоре, а также небольшими отклонениями действительных линий всасывания и нагнетания от теоретических в индикаторных диаграммах. В качестве теоретических линий всасывания и нагнетания на диаграммах принимались линии, отвечающие давлениям в трубопроводах у компрессора. -i —о— п=360 об <5^ • N а? ^ ,/ ^ х< 1 1 .лon п 1 /П-tuu ""/nun ,п=360 об/мин " /мин \ _ 0 -*-n*W об/мм \ LH cu L —ь-п-Ш об/мин, tH'30°C 1 J Лг *¦ Г i Г 2 3 * 5 6 7 Рн/р0 Рмс. 3. Объемный коэффициент подачи компрессора 2АВ-27. NeK6m N/ кВт V- «, -/ w°r ," Vro~\ п*Ши°/мин •tH-25°C; п=360 об/мин ' у h-&°c\ «J-*"J <r Jf-H ^г Д- X' J> r-l Я* \r' Ne N, r—j— —k 4 \t„=30°C ) # I L 1 -30 -20 -JO 0 Температура no давлению Всасывания t?C Рис. 4. Эффективная и индикаторная мощности компрессора 2АВ-27. Результаты испытаний не показали разницы в значениях коэффициентов индикаторной мощности компрессора при работе его с различными числами оборотов. Результаты испытаний, касающиеся значений адиабатических коэффициентов полезного действия компрессора, также подтверждают малое влияние числа оборотов C60 и 480 об/мин.) на его к. п. д. Адиабатические к. п. д. компрессора имеют значения, лежащие Рк в пределах 0,92 -г- 0,8, при изменении р - от 3 до 8. Ранее мы убедились, что депрессии в клапанах компрессора не влияли значительно на его подачу при скоростях пара, отвечающих 360 об/мин. и 480 об/мин. На основании этого можно предположить, что теплоэнергетические показатели современных холодильных компрессоров дают возможность еще увеличить быстроходность машин. Это крайне желательно для создания более компактных компрессоров, с меньшей затратой металла на их изготовление. Возможность увеличения числа оборотов компрессоров открывает перспективу и для дальнейшей их унификации. Однако переход на быстроходные компрессоры, как известно, предъявляет ряд повышенных требований к изготовлению и сборке машин. Особое внимание при этом должно быть уделено также очистке поверхностей литых деталей компрессора. Представленный на испытание компрессор 2АВ-27 потребовал дополнительной тщатель-
6 Производство и техника № I Р < i /ч. X ^ о о X -о- ПшЭбО об/мин 1 _ е. —*-п*Ш об/мин \ т" гй L —ь-п*Ш об/мин; tH=30°C 1 о о 1 12 3^567 Рк/Р0 Рис. 5. Коэффициент индикаторной мощности компрессора 2АВ-27. ной выверки положения поршней -в цилиндрах и дополнительной очистки литья. Кроме того, он имел повышенную величину зазоров между поршнями и цилиндрами, что было устранено перед испытаниями заменой блока цилиндров и поршней. Повышенные требования к сборке компрессора и, в частности, к выверке положения поршней в цилиндрах, к укладке вала, сборке системы смазки и т. д. должны предъявляться и при ремонтах быстроходных машин. Все это легче осуществляется в компрессорах с меньшим диаметром цилиндров. Двухцилиндровый компрессор 2АВ-27 большой холодопро- изводительности в этом отношении уступает базовому компрессору 4АУ-15. Многоцилинд- ршые компрессоры приобретают особое преимущество в эксплуатации при осуществлении блоккартерных конструкций со сменными гильзами. При обработке экспериментального материала определялись показатели политроп расширения и сжатия пара в цилиндрах машины. Показатель политропы сжатия пара не превышал значения 1,15, что является хорошей характеристикой для компрессора. Показатель политропы расширения пара имел значения, близкие к единице. Последнее можно объяснить малым мертвым объемом в цилиндрах и относительно высоким нагревом стенок цилиндра. Полученные при испытаниях значения температур аммиака за нагнетательным патрубком компрессора в большинстве опытов совпадали со значением температуры конца адиабатического сжатия. При испытании компрессора 4АУ-15 наблюдалось, что температура в конце сжатия, особенно при низких давлениях всасывания, была на 15 -*-25° С ниже этой температуры. Это обстоятельство указывает на лучшие условия отвода тепла в процессе сжатия в компрессоре 4АУ-15. То же подтверждается и результатами испытания водяных охлаждающих рубашек обоих компрессоров. Влияние водяной рубашки в аммиачных быстроходных компрессорах экспериментально недостаточно изучено. В отношении расположения их по поверхности цилиндров также нет достаточно обоснованных решений. Безусловно правильным является стремление к лучшему отводу тепла от цилиндров в процессе сжатия пара. Это должно приводить к уменьшению объемных потерь и к снижению индикаторной мощности компрессора. Кроме того, меньший прогрев его возможно улучшит и условия смазки цилиндров. Усилению теплоотвода способствует развитая поверхность охлаждения в многоцилиндровых компрессорах. Улучшение теплоотвода в компрессоре может идти также в направлении рационального размещения водяной охлаждающей рубашки и интенсификации самого процесса теплообмена. Нельзя рекомендовать усиление теплообмена понижением температуры подаваемой в рубашку воды таким образом, чтобы она была ниже температуры конденсации. При эксплуатации компрессоров желательно иопользовать для охлаждения цилиндров отходящую с конденсаторов воду, не допуская использования для этой цели холодной артезианской воды. Тешюотвод при сжатии пара в компрессоре может представлять интерес и для фреоно- ных холодильных машин при осуществлении в них интенсивного обмена тепла между жидким фреоном перед регулирующим вентилем и паром на всасывающей стороне компрессора. Постановка этого вопроса тем более целесообразна, что аммиачные и фреоновые компрессоры выпускаются на одних базах и их унификация еще более расширяется в блоккартер- ных конструкциях машин. Результаты испытания змеевика для охлаждения масла в картере компрессора 2АВ-27 выявили недостаточный отвод им тепла. В змеевик во время испытаний подавалось 0,5 mz воды в час с температурой 20—25° С. На неэффективную теплопередачу змеевика указывает малый подогрев воды в нем и низкие значения коэффициента теплопередачи, порядка 50 ккал/м2 час °С. Это объясняется плохой теплоотдачей с поверхности змеевика, соприкасающейся с маслом. Змеевик выполнен из гладких труб и, следовательно, поверхность его со стороны больших тепловых сопротивлений не развита.
№ 1 Насосные аммиачные схемы для крупных холодильников 7 Отвод тепла работы трения в картере компрессора с. помощью указанного устройства целесообразен. Однако конструкция змеевика, примененного в компрессоре 2АВ-27, требует изменения. Результаты испытания двух базовых аммиачных компрессоров, касающиеся выявления термоэнергетических коэффициентов, показывают, что дальнейшее усовершенствование поршневых холодильных компрессоров может идти в направлении увеличения быстроходности машин <и в направлении улучшения отвода тепла работы сжатия в цилиндрах. Первое имеет особое значение для конструирования компактных компрессоров с меньшей затратой металла на их изготовление, а второе — для улучшения эксплуатационных показателей работы машин. При тех скоростях пара, с которым работают современные компрессоры, теплообмен, как показали испытания, играет значительную В журнале «Холодильная техника» № 2 за 1954 год опубликован ряд статей, посвященных выбору наиболее рациональной аммиачной схемы непосредственного испарения для холодильников. Вопрос этот имеет актуальное значение. В связи с широким развитием строительства холодильников перед проектными организациями поставлена задача выбора схемы, которая могла бы обеспечить наибольшую эффективность работы холодильного оборудования, безопасность и удобство эксплуатации при минимальной стоимости оборудования и монтажа. Как видно из статьи инженера Ш. Н. Ко- булашвили, большая работа в этом направлении проделана ВНИХИ. Исследования работы шланговых приборов охлаждения, проведенные ВНИХИ, помогли разрешить многие вопросы', которые в практике эксплуатации холодильников не имели научного объяснения и трактовались по-разному. Результаты этих исследований дают возможность выявить причины» той роль и поэтому оба указанных направления не противоречат друг другу. В дальнейшем эти вопросы, повидимому, будут решаться г сопоставлением соответствующих технико-экономических показателей, связанных с затратами на изготовление машин и их эксплуатацию. Для оценки действительного цикла работы паровой компрессорной холодильной машины, как известно, установлен теоретический рабочий цикл машины, отличающийся от идеального термодинамического цикла Карно. Суждения о теплообмене в цилиндрах компрессоров до сего времени в значительной степени основывались на испытаниях горизонтальных машин, не имеющих охлаждающих рубашек и работающих при режиме, близком к влажному ходу. Процесс адиабатического сжатия с отводом всего тепла работы сжатия вне компрессора, как показывают испытания современных машин, не является для них достаточно совершенным. или иной ненормальности в работе приборов охлаждения с научной точки зрения. В статье инженера Кобулашвили подробно описываются шесть вариантов аммиачных схем (три насосных и три безнасосных), построенных в основном по принципу последовательного распределения аммиака по этажам с помощью переливных трубопроводов от уровнедержате- лей с автоматическим регулированием с помощью соленоидных вентилей. В статье инженера Щербакова представлена схема, по принципу напоминающая обычную схему с верхним расположением отделителя жидкости, но с применением приборов охлаждения каскадного типа и напородержателей. Подача жидкого аммиака производится либо с помощью аммиачного насоса, либо посредством двух ресиверов с одним дроссельным вентилем. Схема, предлагаемая в статье инженеров Гиндлина и Максимова, в общих чертах напоминает схему ВНИХИ, только уровнедержа- Насосные аммиачные схемы для крупных холодильников Инж. Л. СЫСОЕВ
8 Производство и техника № 1 тели заменяются специальными питательными колонками и включены некоторые конструктивные особенности. Все приведенные в журнале схемы с теоретической точки зрения, несомненно, имеют целый ряд особенностей и преимуществ перед применявшимися до сих пор беэнасосными схемами. Однако следует отметить, что, как указывают и сами авторы статей, ни одна из них не была до сих пор проверена в практических условиях эксплуатации крупных холодильников. Это обстоятельство обязывает нас более внимательно рассмотреть предлагаемые схемы с точки зрения их практического применения. Принципы построения схем Рассматривая приведенные в журнале различные варианты насосных и безнасосных схем, прежде всего обращает на себя внимание стремление авторов избежать вредного влияния гидростатического столба жидкости во всасывающих трубопроводах на повышение температуры кипения в приборах охлаждения. Эта задача в различных вариантах схем решается по-разному. Во (всех вариантах схем ВНИХИ применены батареи специальной конструкции с самоциркуляцией и уровнедер- жатели. В схеме инженера Щербакова применены батареи типа каскад и специальные диафрагмы. В схеме, предложенной инженерами Гинд- линым и Максимовым, также имеются питательные колонки и переливные дренажные трубопроводы к приборам охлаждения. Как известно, вредное влияние столба жидкости может иметь место лишь при условии отсоса паров аммиака через отделитель жидкости, установленный выше приборов охлаждения, вследствие накопления жидкости во всасывающих трубопроводах, а также у длииношланговых многорядных батарей по высоте приборов охлаждения. Следовательно, это явление может иметь место только в старых типах схем с верхним расположением отделителя жидкости. Что же касается насосных схем, то в этих схемах отделитель жидкости устанавливается внизу и пары аммиака, отсасываемые из приборов охлаждения, вместе с неиспарившеися жидкостью направляются по трубопроводам книзу. Поэтому в насосной схеме никакого столба жидкости во всасывающих трубопроводах образоваться не может. Избежать же влияния высоты столба жидкости в самом приборе можно либо уменьшением количества труб по высоте, либо изменением направления жидкого аммиака и пара в самом приборе, при этом неиспарив- шийся аммиак может свободно сливаться по всасывающему трубопроводу через отделитель жидкости в циркуляционный ресивер для последующей циркуляции. Мы считаем, что установка уровнедержате- лей и других аналогичных приспособлений в указанных типах схем не является обязательной. Более того, установку специальных уровне- держателей на жидкостных трубопроводах в насосных схемах мы считаем не только нецелесообразной, но даже вредной, так как весьма сомнительно, чтобы по такой схеме в крупном холодильнике с большим количеством приборов охлаждения в этаже и большой длиной батареи можно достигнуть равномерного и достаточного питания всех точек системы. Непонятно, почему нужно усложнять схему установкой уровнедержателей в насосных схемах, когда напор, создаваемый насосом при правильном регулировании, вполне может и должен обеспечить равномерную подачу достаточного количества аммиака в любую точку схемы, или же для чего нужно применять в схемах насос, если напор, создаваемый им, не используется по прямому назначению. Нам кажется, что как установка специальных приборов с самоциркуляцией, так и установка уровнедержателей явились результатом того, что над авторами этих схем довлеют принципы проектирования старые безнасосных схем с верхним расположением отделителя жидкости. Очевидно, этими же соображениями можно объяснить и решение инженера Щербакова в насосной схеме установить распределитель (то же, что отделитель жидкости) на верхнем этаже и все всасывающие трубопроводы сначала тянуть вверх до последнего этажа, а потом вниз — к компрессору, что вызовет лишь неоправданное усложнение -схемы и лишний расход труб. Далее, всеми авторами применено каскадное распределение жидкого аммиака по этажам и даже внутри камер в потолочных и пристенных батареях. Как известно, этот принцип построения схемы в практических условиях на крупных холодильниках также достаточно не проверен, и поэтому нельзя с уверенностью оценить его достоинства или недостатки. Однако исходя из имеющегося опыта эксплуатации раз-
№ 1 Насосные аммиачные схемы для крупных холодильников 9 ветвленных аммиачных схем крупных холодильников можно предположить, что в силу различных тепловых нагрузок или допущенных неточностей при монтаже трубопроводов возможен целый ряд ненормальностей в работе таких схем. Причем в этом случае ненормальность, например, в работе общего жидкостного или этажного трубопровода может привести к выходу из охлаждения сразу нескольких этажей холодильника. Поэтому нельзя согласиться с авторами, что этот способ является единственно правильным способом распределения жидкого аммиака для охлаждающих батарей отдельных этажей. Напротив, мы считаем, что в насосной схеме необязательно применение каскада. Напор, создаваемый насосом, рассчитывается таким образом, чтобы он мог обеспечить подачу жидкого аммиака прямо от распределительного коллектора в любую точку схемы. Построенная по этому принципу схема значительно проще в монтаже и надежнее в эксплуатации. Следует также отметить, что в вопросе о емкости циркуляционных ресиверов авторы не дают определенной ясности. Например, в первом варианте насосной схемы ВНИХИ емкость циркуляционного ресивера принимается равной 0,5 мъ, однако мы считаем, что эта емкость слишком мала и принята без учета особенностей работы насосной схемы. Как указывает сам автор, в циркуляционный ресивер поступает не только жидкий аммиак из переохладителя с помощью ПРВ, но и избыточное количество его из системы. Если поступление жидкого аммиака из переохладителя регулируется ПРВ, то поступление избыточного количества жидкости из системы не регулируется ничем. В условиях крупного холодильника при сильно разветвленной системе трубопроводов и неравномерности тепловых нагрузок избыточное количество жидкости будет сильно меняться, поэтому указанная емкость ресивера в отдельные периоды может оказаться недостаточной для приема обратной жидкости из системы. Мы считаем, что, поскольку циркуляционный ресивер в насосной схеме является рабочим органом, он должен быть выбран таким образом, чтобы его емкость полностью обеспечивала надежность и безопасность работы установки и равномерную работу насосной аммиачной схемы. Автоматизация температурного режима камер Каждая из описанных в журнале схем предусматривает автоматическое поддержание температурного режима камер. При этом различие методов автоматизации заключается лишь в месте установки соленоидных вентилей. Инженер Щербаков предлагает установить соленоидные вентили на всасывающих трубопроводах, инженеры Гиндлин и Максимовна жидкостных трубопроводах, а ВНИХИ по этому же принципу предлагает даже по три варианта установки соленоидных вентилей как для насосной, так и безнасосной схемы, ^е кажется ли, что такое обилие вариантов есть результат неуверенности авторов в правильности решения вопроса. Мы считаем, что для более правильного подхода к решению этого вопроса необходимо обратиться к практике эксплуатации схем непосредственного испарения. Как известно, при регулировании температур в камерах, в аммиачных схемах с ручной регулировкой, машинист в основном действует жидкостным вентилем и очень редко обращается к всасывающему вентилю. Следовательно, и соленоидные вентили целесообразнее устанавливать на жидкостном трубопроводе у камерного распределительного коллектора. Необходимо отметить, что предлагаемая в различных схемах автоматизация не ставит своей целью сокращение штата обслуживающего персонала, а лишь достижение более равномерного поддержания температурного режима и безопасность работы установки. Поэтому обслуживающий персонал компрессорного цеха в количестве двух человек в смену вполне может обеспечить сезонное включение или выключение жидкостных и всасывающих вентилей части приборов охлаждения в отдельных камерах в зимнее время, когда тепловая нагрузка на приборы мала. Что касается некоторого увеличения количества запорной арматуры, то расходы на ее установку вполне себя оправдают удобством обслуживания и надежной работой установки. Насосная аммиачная схема на ленинградских портовых холодильниках Многолетняя практика эксплуатации насосной аммиачной схемы на ленинградских портовых холодильниках, изучение и устранение ее недостатко'в, а также практические результаты работы после проведенной реконструкции позволяют рекомендовать следующий вариант рациональной насосной схемы непосредственного испарения (см. рис.). Жидкий аммиак из переохладителя по трубопроводам / подается-
10 Производство и техника № 1 через ПРВ 2 в ресивер 3 емкостью 0,5 ж3, оттуда аммиачным насосом 4 подается в общий распределительный коллектор 5, расположенный в машинном отделении. Из распределительного коллектора по трубопроводам 6 и через соленоидный вентиль 15 жидкий аммиак под напором, создаваемым насосом, подается в камерные распределительные коллекторы 7, расположенные в вестибюлях. Из этих коллекторов по отдельным трубопроводам 16 аммиак распределяется по группам охлаждающих приборов S и 9У смонтированных в камере. Все жидкостные трубопроводы от насоса и до камерных коллекторов должны по возможности монтироваться с постоянным подъемом. Пары) аммиака и часть неиспарившейся жидкости по отдельным трубопроводам 17 поступают в сборные всасывающие камерные коллекторы 10 и оттуда по общему всасывающему трубопроводу 11, объединяющему все камеры с одинаковой температурой испарения, в отделитель жидкости 12. Из него пары аммиака по трубопроводу 13 отсасываются компрессором, а неиспарившаяея жидкость стекает в нижерасположениый циркуляционный ресивер для повторной циркуляции и т. д. Всасывающие трубопроводы от приборов охлаждения должны быть смонтированы с постоянным уклоном к отделителю жидкости, так как образование «мешков» недопустимо. Снятие снеговой шубы производится горячими парами аммиака, для чего монтируется специальный трубопровод 18 от нагнетательной линии компрессоров. Перед началом снятия снеговой шубы закрывают все вентили на жидкостном коллекторе и производят отсос паров из приборов охлаждения, затем закрывают все вентили на газовом коллекторе, открывают на этом коллекторе вентиль 19 и подают горячие пары аммиака или во все приборы охлаждения камеры или по отдельным группам. Конденсат, получаемый в результате отогрева батарей, и масло выжимаются из них давлением в жидкостный камерный коллектор и оттуда по специальному перепускному трубопроводу 14 в общий всасывающий трубопровод. Для этого необходимо открыть соответствующие вентили со стороны приборов охлаждения на жидкостном коллекторе, а также запорный вентиль 20 на перепускном трубопроводе. В качестве приборов охлаждения рекомендуется применять проверенные в практических условиях работы короткошланговые батареи, четырехрядные по высоте, разбитые коллекторами на две секции по вертикали (что соответствует двум двухрядным пучкам), и пристенные прямоточные батареи змеевидного типа с подачей жидкого аммиака сверху и отсосом паров снизу. В таких приборах охлаждения высота столба жидкости не влияет на работу батареи. В указанные пучковые батареи жидкий аммиак от распределительного коллектора поступает в нижний ряд труб, где происходит испарение. Образовавшийся пар вместе с неиспарившейся жидкостью через калачи выталкивается в верхний ряд труб для дальнейшего испарения. Неиспарившийся аммиак вместе с паром поступает в паровой камерный коллектор, а оттуда по всасывающему трубопроводу в отделитель жидкости для повторной циркуляции. В пристенные батареи жидкий аммиак от камерного распределительного кол-
№ 1 Насосные аммиачные схемы для крупных холодильников 11 лектора подается в верхнюю трубу змеевика; стекая вниз по змеевику, аммиак испаряется, при этом как образовавшийся пар, так и не- испарившаяся жидкость отсасываются компрессором книзу, так как нижняя труба змеевика соединена с общим всасывающим трубопроводом данной камеры. Пучки и пристенные батареи указанной конструкции могут изготовляться как из гладких, так и из сребренных труб. Отделитель жидкости, циркуляционный ресивер и аммиачные насосы устанавливаются в машинном отделении отдельно на каждую температуру испарения с соответствующими переключениями. В настоящее время циркуляционный ресивер в схеме Ленинградского холодильника № 1 отсутствует, но зато отделитель жидкости имеет внутренний диаметр i800 мм, а высоту 2770 мм. Это по существу ресивер емкостью 1,4 м3, поставленный вертикально; он выполняет роль как отделителя жидкости, так и циркуляционного ресивера. Такой вариант установки ресивера можно считать весьма целесообразным для холодильников средней емкости, так как при такой установке ресивера обеспечивается достаточный подпор жидкости на всасывающем патрубке насоса при минимальном количестве аммиака в ресивере, а также необходимое паровое пространство для отделения жидкости от пара. Для обеспечения более равномерной работы насоса в крупных установках целесообразно устанавливать дополнительно к отделителю жидкости также циркуляционный ресивер, соединив его, как указано в схеме. Уровень жидкости в ресивере и отделителе жидкости фиксируется с помощью трех дистанционных указателей уровня ДУ-2, из которых один" 21 регистрирует допустимый нижний предел уровня жидкости в ресивере, второй 22 — верхний допустимый уровень жидкости в нижней части отделителя жидкости и третий 23 — недопустимый уровень, при котором установка автоматически выключается. Первые два указателя соединены с сигнальными лампами: нижний — -с зеленой, верхний — с красной, третий подключен к пусковому реле компрессора для автоматического выключения. Поддержание равномерного температурного режима в камерах холодильника осуществляется путем регулирования подачи жидкого аммиака с помощью соленоидных вентилей, установленных на жидкостных трубопроводах либо непосредственно перед камерным распределительным коллектором, либо непосредственно за общим распределительным коллектором, расположенным в машинном отделении. В первом случае датчиком может служить контактный термометр, во втором—телетермометр, расположенной здесь же телетермометрической станции. По достижении заданного температурного уровня в камере соленоидный вентиль закрывается и прекращает подачу жидкого аммиака, при этом пристенные батареи прекращают свою работу, так как они остаются пустыми. Пучковые же батареи продолжают работу за счет испарения имеющейся в них жидкости до тех пор, пока приток тепла не окажется больше, чем могут отвести батареи. При повышении температуры воздуха в камере соленоидный вентиль открывается и батареи включаются в нормальную работу. В холодное время года, когда тепловые нагрузки за счет отсутствия притока наружного тепла значительно снижаются, необходимо с помощью ручных запорных вентилей на камерных коллекторах отключить отдельные группы батарей с тем, чтобы оставшаяся часть поверхности испарения обеспечила более равномерную работу соленоидного вентиля. Такая система регулирования работы приборов охлаждения дает возможность наиболее равномерно распределить имеющийся в системе аммиак по отдельным частям системы. Предлагаемая нами схема полностью себя оправдала в практических условиях эксплуатации. Выводы 1. Новые аммиачные схемы, помещенные в журнале «Холодильная техника» № 2 за 1954 г., несомненно заслуживают большого внимания и должньи быть испытаны в практических условиях на крупных новостроящихся холодильниках. 2. Все указанные варианты, схем разработаны в основном исходя из теоретических суждений. Недостаточное изучение опыта эксплуатации насосных схем привело к тому, что все авторы продолжают вносить в насосные схемы принципы построения безнасосных схем с верхним расположением отделителя жидкости. 3. Правильно построенная насосная схема должна исходить из принципа полного использования преимуществ создаваемого насосом напора при распределении и подаче жидкого аммиака к приборам охлаждения.
12 Производство и техника № I Отвод н'еиспарившейся жидкости при работе приборов охлаждения, а также жидкого аммиака, образовавшегося в период снятия снеговой шубы, может быть осуществлен' по всасывающему трубопроводу вместе с парами аммиака через отделитель жидкости. 4. Описанная выше насосная аммиачная схема ленинградских портовых холодильни- Предлагаемая диаграмма иллюстрирует тепловой баланс и процессы! теплообмена в пароводяной эжекторной холодильной машине. Диаграмма составлена по данным испытаний пароводяной эжекторной холодильной машины завода «Компрессор», .производительностью около 500 тыс. ккал/час. Испытания машины проводились на заводском стенде. Машина испытывалась в установившемся тепловом состоянии. Точность измерений основных параметров машины соответствовала требованиям правил испытаний компрессионных холодильных машин (Б. С. Вейнберг и В. В. Лаврова. «Методы испытаний компрессионных холодильных машин», Москва, Пищепромиздат, 1953 г.). При составлении диаграммы были учтены также данные многочисленных испытаний нескольких других типов эжекторных машин, изготовляемых заводом. Результаты испытаний по каждому режиму сводились в тепловые балансы. Основные статьи баланса, такие как полезный холод, тепло, поступающее в машину с рабочим паром, тепло, отводимое охлаждающей водой и конденсатом, определялись непосредственно в опыте. Эти статьи теплового баланса представлены в диаграмме в масштабе, что позволяет наглядно судить с достаточным для инженерной практики приближением о направлении, величине и соотношении основных тепловых потоков в эжекторной холодильной машине. Теплоприток через стенки аппаратов и трубопроводов, теплоотдача в окружающую среду ков № 1, 2 и 3, оправдавшая себя в практических условиях эксплуатации, послужившая образцом для реконструкции схем крупных ленинградских холодильников (холодильника № 4, холодильника «А» Ленинградского хладокомбината), также может быть рекомендована для широкого внедрения при проектировании новостроящихся холодильников. и внутренний теплообмен найдены расчетно на основе экспериментально установленных значений отдельных параметров и принятых расчетных коэффициентов. Эта группа статей баланса по своему значению мала и йе превышает 1—1,5% от общего количества тепла, поступающего в машину или отводимого с охлаждающей водой и конденсатом, причем относительная величина ее уменьшается с повышением производительности в агрегате. На диаграмме для большей ясности эти тепловые потоки представлены не в масштабе. Расхождение в тепловых балансах, составленных таким образом для многих опытных режимов, не превышало 1—1,5% и, следовательно, ошибка в определении основных статей баланса была практически незначительна. Тепловой баланс, составленный по результатам одного из опытов при испытании одноступенчатой пароводяной эжекторной холодильной машины, приводится в таблице. Абсолютные величины статей баланса определены следующим образом. Тепло, поступающее с паром, определялось по измеренному в опыте количеству рабочего пара и его теплосодержанию, найденному в /5-диаграмме для водяного пара по показаниям дроссель-калориметра типа Пибоди, установленного по схеме, примененной заводом «Компрессор». С целью получения большей точности и расширения показаний дроссель- калориметра отвод пара после дросселирования в калориметре производился в поверхностный конденсатор, в котором поддерживалось давление, не превышавшее 0,2 ата. Диаграмма теплового баланса пароводяной эжекторной холодильной машины Инж. М. ШУМЕЛИШСКИЙ
;\Ь 1 Диаграмма теплового баланса пароводяной эжекторной холодильн. машины 13 Тепло конденсации воздух^ Теплоотдача , вспомогательных] конденсаторов о окружающую среду \А Конденсат Jj_ Теплообмен \ в смесителей главного ' эжектора Конденсат Тепло, поступающее с рабочим паром f Теплоотдача^ паропровода и паровой коробки эжектора и смесителя Полезный холод и потери в системе холодной воды Тепло, отводимое с конденсатом из конденсаторов машины, определялось по измеренному количеству конденсата и его теплосодержанию. При этом теплосодержание конденсата принималось равным его температуре, измеряемой на выходе из конденсаторов. Таким образом, учитывалось имевшее место переохлаждение конденсата в конденсаторах. Полезный холод и потери холодной воды в системе вне машины) (производительность холодильной машиеы) определялись по измеренному количеству и разности температур циркулирующей через испаритель охлаждаемой (рабочей) воды. В данном опыте компенсация испарившейся в испарителе рабочей воды производилась от внешнего источеика, а не конденсатом. В определении холодопроизводительн'ости это учтено по измеренному количеству и теплосодержанию компенсирующей воды. Тепло, отведенное из конденсаторов охлаждающей водой, также определялось по измеренному ее количеству и разности температур на входе в конденсаторы и выходе из них. Потери тепла в окружающую среду и теплоприток в аппараты и трубопроводы машины найдены по разности между температурами поверхностей аппаратов и трубопроводов, определенными приближенно, и температурой окружающего воздуха. Коэффициент теплопередачи для расчета был установлен экспериментально для условий работы эжекторных машин на заводском стенде. Незначительный удельный вес всех этих статей в общем тепловом балансе машины позволяет считать, что погрешности, допущенные в определении их абсолютных значений, не играют роли в оценке тепловых потоков в эжекторной холодильной машине. Распределение тепловой энергии, затрачиваемой в машине, характеризуется двумя потоками тепла, поступающего с рабочим паром. Первый — основной поток характеризует затрату энергии на эжекцию холодного пара из испарителя и сжатие его в диффузоре главного эжектора от давления в испарителе до давления конденсации. Как видно из диаграммы, количество тепла, затрачиваемого на осуществление холодильного цикла, значительно превышает количество тепла, отводимого из испарителя машины. Следует иметь в виду, что в эжекторных холодильных машинах энергия, затрачиваемая на осуществление холодильного цикла, вводится в цикл с рабочим паром в виде тепла, превращающегося в механическую работу уже внутри кругового процесса. Поэтому и диаграмма теплового баланса эжекторной холодильной машины отличается от диаграммы компрессионной машины, сохраняя только общность в (направленности основных тепловых потоков. Теплоотдача кон] " дёЯсатора окружающую среду (^Теплоотдача д\ выходной ча сти диффузоре^ Теплоприток^из! окружающей среды 6 смесителе и входной части диффузора Ре г илирующий вентиль " Теплоприток 6 испаритель конденсат
14 Производство и техника № I ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ ПАРОВОДЯНОЙ ЭЖЕКТОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ Подведенное тепло | Наименование статей ! Тепло, поступающее с ра- Теплоприток из окружающей среды в смесителе и входной части диффу- Полезный холод и потери в системе холодной воды j Теплоприток в испаритель (через неизолированные | стенки корпуса) .... Расхождение в тепловом 1 j Баланс . . . Величина ! в тыс. ккал/час 1055,0 0,4 469,6 f 2,7 16,9 1544,6 в % 68,3 0,03 30,4 0,17 1,1 100 Отведенное тепло Наименование статей Тепло, отведенное с конденсатом из конденсатора II ступени Тепло, отведенное с воздухом из конденсатора II ступени Теплоотдача в окружающую среду вспомогательных кон- Теплоотдача в окружающую среду главного конденса- Тепло, отведенное с конденсатом из главного конденса- Теплоотдача в окружающую среду выходной части диффузора Тепло, отведенное из конденсаторов охлаждающей водой Теплоотдача в окружающую среду паропровода и паровых коробок и смесителей эжекторов Баланс . . . Величина \ в тыс. ккал!час 5,9 0,1 0,6 1,5 45,5 0,8 1488,4 1,8 1544,6 1 в % [ 0,38 | 0,04 | [ 0,1 1 1 2,95 ! | j 0 05 96,36 0 12 100 В главном эжекторе машины происходит трансформация тепловой энергии в механик ческую работу. Кинетическая энергия пара, вытекающего из сопла, затрачивается в эжекторе на отсасывание холодного пара (вернее паровоздушной смеси) и сжатие его до давления конденсации, а также на потери, связанные с необратимостью процессов как в сопле, так и в смесительной камере и диффузоре эжектора. Эти явления, происходящие внутри машины, ее находят отражения в диаграмме теплового баланса, так как вся тепловая энергия, поступающая с рабочим паром в машину, в том или ином виде вносится в конденсатор. Вследствие большой разницы в температурах рабочего и холодного пара и значительных скоростей -потоков пара внутри элементов главного эжектора (в смесителе и диффузоре) температуры стенок этих конструктивных частей эжектора на близко расположенных друг от друга участках E0—70 мм) могут отличаться на 70—90°. Этим обусловливается, с одной стороны, теплоприток из окружающей среды и одновременно теплоотдача в окружающую среду в одном и том же конструктивном элементе, с другой стороны, теплообмен внутри смесителя. Второй поток пара характеризует затрату энергии на непрерывное удаление воздуха из машины, попадающего в нее с рабочим паром и рабочей водой, циркулирующей через испаритель (вследствие растворения воздуха в котельной и рабочей воде), и через неплотности в соединениях. Часть тепла из конденсатора возвращается в испаритель с конденсатом, компенсирующим испарившуюся рабочую воду. В зависимости от факторов, определяющих расход рабочего пара (отношение давлений конденсации и испарения, начальное давление рабочего пара, тип конденсатора, качество выполнения эжекторов и Др.), могут изменяться соотношения величины холодопроизводитель- ности и тепла, поступающего в машину с рабочим паром. Однако характер и направление тепловых потоков для современных пароводяных эжекторных холодильных машин останутся такими же, как представленные на диаграмме.
Автоматизированная безнасосная абсорбционная установка производительностью 10000 ккал/час Доктор техн. наук, проф. И. БАДЫЛЬКЕС, канд. техн. наук Р. ДАНИЛОВ Как известно, одним из решающих условий в сохранении сельскохозяйственных продуктов является наличие холода в местах их производства. Особенное значение имеет холод на молоч- но-товарной ферме колхоза или на молокоприемном пункте, так как быстрое охлаждение молока немедленно после удоя обеспечивает полное сохранение пищевой ценности молока. Между тем, в настоящее время молоко на молочно-то'варных фермах колхозов и молокоприемных пунктах большей частью охлаждается водой лишь до 20—18° С. В результате, даже при задержке доставки молока на низовые молочные заводы на 2—3 часа, происходит повышение его кислотности. Специальные наблюдения, проведенные Всесоюзным научно-исследовательским институтом молочной промышленности на ряде мо- лочно-товариых ферм колхозов в Рязанской и Калининской областях, показали, что из-за отсутствия необходимого охлаждения (до 2— 3°С) приходится направлять до 30—40% поступающего в летний период молока на переработку. Так как молочно-товарные фермы нуждаются в электроэнергии и горячей воде (отопление помещений, мойка посуды, кормозапарники), то в качестве генератора холода наиболее целесообразны абсорбционные холодильные установки. При их применении паросиловой агрегат, наряду с производством электроэнергии, обеспечивает с помощью отработанного пара получение холода и горячей воды. При этом вода, отнимающая тепло конденсации, абсорбции и ректификации, подогревается в аппаратах абсорбционной установки и в последующем в бойлере для горячего водоснабжения. Такое сочетание абсорбционной холодильной установки с паросиловым агрегатом позволяет наиболее экономично снабжать молочнотоварные фермы электроэнергией, теплом и холодом, с использованием в ряде случаев местного топлива. Наряду с получением высоких энергетических показателей, необходимы простота конструкции и автоматизация работы холодильной установки. Для поставленной в данном случае цели эти требования наиболее удачно осуществляются в абсорбционной установке периодического действия, в которой непрерывность производства холода достигается путем автоматического переключения работы генера« торов-абсорберов. В то время как один из них используется для абсорбции паров аммиака из испарителя, другой выполняет функции генератора, выпаривая аммиак из раствора. Такая абсорбционная установка производительностью 10 тыс. ккал/час была изготовлена по проекту ВНИХИ на опытном заводе Министерства сельского хозяйства СССР и испытана на экспериментальном стенде лаборатории паровых двигателей Всесоюзного института механизации сельского хозяйства (ВИМ). Описание холодильной установки Схема установки представлена на рис. L Установка состоит из двух генераторов-абсорберов 1, двух ректификаторов 2, конденсатора 3, испарителя 4, дренажного стояка 5, четырех обратных клапанов ОК-25 я регулирующего вентиля 10. На схеме показаны также рассольный насос 7 и аккумулятор холода 6.. Применение общего конденсатора и испарителя в этой установке оказалось возможным благодаря наличию четырех обратных клапанов ОК-25, которые позволяют <в процессе работы автоматически соединять каждый генератор-абсорбер то с конденсатором, то с испарителем. Поэтому холод производится непрерывно, за исключением небольшого промежутка времени, необходимого для переключения аппаратов с цикла зарядки на цикл разрядки. Водоаммиачный раствор в установке не циркулирует, а все время находится в генераторах-абсорберах 1. Когда в одном из них происходит выпарка аммиака из раствора, то в другом в это время происходит абсорбция паров аммиака, и наоборот. Процесс работы установки происходит следующим образом. В один из генераторов-абсорберов (левый) подается греющий пар, с помощью которого из находящегося здесь водо- аммиачного раствора выделяются пары аммиака с некоторой примесью водяных паров. Эта паровая смесь направляется в ректификатор 2, где охлаждается проточной водой. При этом из смеси выделяются пары воды в виде флегмы (смесь воды с аммиаком), которая стекает в сборник ректификатора и отсюда переливает-
16 Производство и техника № 1 ^ а ИЕ=3-- "" ss/y.>tt6W ?=5f У'&-— -—77 Г им /^\ ~ШШУ I I М4—\ ^"Н I I is L Условные обозначения / и - Аммиачный вентиль проходной /г - Термометровая гальза ф - Аммиачный вентиль угловой* Пары аммиака высокого давления tx) -Вентиль для водяного пара Пары аммиака низ по го давления 0 -Аммиачный предохранит, клапан — Жидкий аммиак Q - Обратный клапан Греющий пар 0 - Аммиачный манометр — Вода ///////- Тепловая изоляция (асбест) ¦ Рассол Ш2Р- Холодильная изоляция 7 6 5 ч 3 \2 |/ Насос J Аккумулятор холода 1 Дренажный стояк \ Испаритель 1 Конденсатор \ Ректификатор \ Генератор- абсорбер ] Рис. 1 ся обратно в генератор. Очищенные от воды пары аммиака через обратный клапан поступают я конденсатор 3, где сжижаются проточной охлаждающей водой. Процесс выпарки, ректификации и конденсации паров аммиака происходит при давлении, зависящем от температуры и количества охлаждающей воды, поступающей в конденсатор. Жидкий аммиак из конденсатора через регулирующий вентиль 10 поступает в испаритель 4. Аммиачные пары из испарителя через дренажный стояк 5 и обратный клапан подаются в сборник правого ректификатора и отсюда в водоаммиачный раствор правого генератора- абсорбера, который в это время охлаждается водой. Таким образом, в левом генераторе-абсорбере концентрация водоаммиачного раствора уменьшается, а в правом—увеличивается. По истечении некоторого промежутка времени производится переключение греющего пара на правый и охлаждающей воды на левый генератор-абсорбер, и цикл повторяется снова в обратном направлении. Теперь в правом генераторе-абсорбере происходит выпарка аммиака из раствора, а в левом — абсорбция аммиачных паров. Обратные клапаны автоматически, за счет увеличения давления в правой части установки и уменьшения давления в левой части, соединяют соответствующий генератор- абсорбер с конденсатором и испарителем. В процессе выпарки предварительная ректификация водоаммиачного пара, уходящего через гидравлический затвор из генератора, осуществляется путем его барботажа во флег-
№ 1 Автоматизированная безнасосная абсорбционная установка 17 ме, которая скопляется в нижней части сборника ректификатора и по достижении максимального уровня переливается по трубопроводу в нижнюю часть генератора. В процессе же абсорбции аммиачные пары по этому трубопроводу поступают из испарителя в генератор, работающий теперь в качестве абсорбера. При этом подача аммиачных паров в барботер абсорбера (расположенный в нижней его части) обеспечивается с помощью упомянутого гидравлического затвора. Время цикла выпарки и абсорбции определяется количеством греющего пара и охлаждающей воды, подаваемых на генератор-абсорбер. С их увеличением время цикла уменьшается и наоборот. Несмотря на хорошую ректификацию, через определенный срок работы установки в испарителе 4 накапливается некоторое количество флегмы, которую необходимо отсюда удалить обратно в генератор-абсорбер, в котором уровень водоаммиачного раствора окажется ниже. Для этого слегка приоткрывают вентиль, соединяющий сборник испарителя с наружной трубой дренажного стояка 5. При этом флегма заходит в дренажный стояк и заполняет его до уровня жидкого аммиака, находящегося в испарителе. Аммиачные пары, уходящие из испарителя, выдавливают флегму через внутреннюю трубку дрешажного стояка в генератор-абсорбер, в котором в это время происходит абсорбция аммиачных паров. Общее расположение аппаратов установки показано на рис. 2, 3 и 4. На составном каркасе на одинаковом уровне устанавливаются два генератора-абсорбера. Конденсатор располагается над испарителем, причем оба аппарата размещаются между генераторами-абсорберами. Над последними устанавливаются два ректификатора. В передней части установки расположены два паровых и два водяных вентиля, с помощью которых возможно ручное переключение греющего пара и охлаждающей воды на генераторы-абсорберы. Охлаждающая вода проходит сначала через конденсатор, затем параллельными потоками направляется в охлаждающий генератор-абсорбер и ректификатор. Для поддержания постоянной тепловой нагрузки испарителя установлен теплообменник, в котором рассол подогревается отработанным паром из паровой машины. Автоматизация работы установки, осуществленная по схеме кандидатов технических наук В. Б. Якобсона и Р. Л. Данилова, предусмотрена следующая. Когда в генераторе-абсорбере, обогреваемом паром, температура раствора достигает 95° С, соответствующий контактный термометр замыкает электроцепь и открывает соленоидные вентили, один из которых подает пар на ранее охлаждавшийся, а другой — на ранее нагревавшийся генератор-абсорбер. Тогда в правом генераторе-абсорбере раствор выпаривается, а в левом насыщается. Конденсатор теперь соединен с правым генератором-абсорбером, а испаритель—с левым генератором-абсорбером. На рис. 5, кроме соленоидных вентилей, показано включение в водяную и паровую линии обратных клапанов 1, 2, 5, 4. Необходимость их установки вызвана возможностью смешения воды и пара в связи с различными давлениями. Так, если давление водьи больше давления греющего пара, то при открытых вентилях 1-1СВ и 2-2СВ откроется вентиль 2-1СВ, но обратный клапан 1 закроется и не пропустит воду (через клапан 2 и вентиль 2-2СВ) в обогреваемый в это время генератор-абсорбер. В обратном случае, когда давление пара окажется выше давления воды, то при этих же открытых вентилях закроется обратный клапан 2 Холодильная техника, № 1.
18 Производство и техника № I Рис. 3. / — генератор-абсорбер, 2 — ректификатор, 3 — конденсатор, 4 — каркас, 5 — испаритель. 6 — обоатный клапан 7 — врнтн пк проходной Ду-25. 5-У^3//^ь УРОВНЯ ^J-вентиль угловой 0 6, 10 - Гентиль, проход'ной'ду-ЗБ, /Г^пТдохр^и^ель^йТлГпан 0 25, 72 — дренажный сто^, 13 — вентиль проходной Ду-10, 14 - соединительные детали. 5 и не пропустит пар под вентиль 1-2СВ и далее через вентиль 1-1СВ и клапан 4 в охлаждаемый в это время генератор-абсорбер. Габариты абсорбционной установки (включая испаритель и конденсатор): длина —2,9 му ширина—1,61 м и высота —1,8 м. Общий вес — 2 050 кг. Из котла паросилового агрегата ВИМа пар с давлением 20 ата и температурой 350° С подается в паровую машину с расширением до 0,3—0,4 ата при 130—140° С. Этот отработанный пар поступает в генератор абсорбционной установки и теплообменник. К>к уже было указано, эта комплексная установка была смонтирована на стенде ВИМа. Ее испытание производилось летом 1954 г. Испытание установки В генераторы-абсорберы было залито 178 кг дистиллированной воды с антикоррозийной добавкой (хромпика) в количестве 0,8 кг с последующим добавлением 170 кг жидкого ам* миака. В процессе заполнения из генераторов- абсорберов непрерывно выпускался воздух через верхние угловые вентили. После заполнения раствор в генераторах- абсорберах был нагрет до точки кипения (85° С), выпаренный аммиак сжижался в конденсаторе. Затем был открыт регулирующий вентиль и начат перепуск жидкого аммиака из конденсатора в испаритель. При этом раствор в генераторах-абсорберах охлаждался водой. После заполнения и наладки было присту- плено к испытанию установки. Часовая холодопроизводительность установки определялась по общеизвестной формуле: Qo = Gsce(tei-Q, A) где: Gs—часовое количество рассола, ходящего через испаритель, cs —теплоемкость рассола, про-
№ 1 t. tSi — средняя температура рассола перед испарителем, -средняя температура рассола после испарителя. Температура рассола до и после испарителя измерялась каждые 5 минут. Количество циркулирующего рассола определялось по перепаду диф- манометра, установленного у мерного сопла 0 18 мм. Тепло Qh ккал/час, отданное в в генераторе, рассчитывалось по количеству подаваемого греющего пара и разности в теплосодержаниях пара и конденсата. При этом расход греющего пара определялся по перепаду в дифмано- метре, установленном у мерного сопла 0 17 мм. Тепло, уносимое водой при абсорбции, рассчитывалось по количеству воды и разности между средней температурой воды до и после абсорбера, измеряемой через каждые 5 минут. Тепло, уносимое водой из конденсатора, рассчитывалось по перепаду дифманометра, установленного у мерного сопла 0 12 мм, и разности температур воды до и после конденсатора. Количество воды, проходящей через ректификатор, вычислялось путем заполнения мерного сосуда через каждые 15—20 минут. Автоматизированная безнасосная абсорбционная установка 19 2-1 СВ 2-2 СВ В генератор -абсорбер В генератор- -абсорбер Рис. 5. 2* Рис. 4. Тепловой баланс установки Q* + Q*=QA+QK+QR, B) гДе-*. QA , QK , QR — часовые количества тепла, уносимые водой из абсорбера, конденсатора и ректификатора. Тепловой коэффициент установки: г- Qo Испытания производились при температуре конденсации аммиака 27° С, температуре кипения в испарителе от —9,2 до 13,6° С, давлении греющего пара 1,3—1,4 ата, температуре
20 Производство и техника № 1 охлаждающей воды 16 -*-17° С. Конечная температура раствора при выпарке составляла 94—95° С. Всего было произведено восемь опытов, из них четыре наладочных и четыре рабочих. Продолжительность каждого опыта составляла 2— 2,5 часа. Ниже приводятся результаты одного из опытов. Давление греющего пара. . 1,3 ата Температура греющего пара 134,8° Температура кипения в испарителе —11,9° Температура конденсации 26,6° Средняя температура рассола —3,3° Концентрация крепкого раствора 0,433 кг аммиака!кг смеси Концентрация слабого раствора 0,349 кг аммиака/кг смеси Холодопроизводительность (по рассолу) 10 200 ккал/час Тепло, отдаваемое генератору (по пару) . . . . 50 600 ккал/час Тепло, отнятое при абсорбции (по воде) 45 000 ккал/час Тепло, отнятое в конденсаторе (по воде) .... 11 450 ккал/час Тепло, отнятое в ректификаторе ....... 2 530 ккал/час Тепловой коэффициент установки 0,2 дельный расход пара на 1 000 ккал 8,5 кг Средняя температура воды, отходящей из аппаратов абсорбционной установки .41,2° Из года в год увеличивается поступление скоропортящихся продуктов на холодильники, что влечет за собой значительный рост объема погрузо-разгрузочных работ, связанных с приемом, складированием и выдачей грузов. Проблема выполнения этих трудоемких работ может быть успешно решена только путем внедрения механизации, а не за счет увеличения числа грузчиков. Машиностроительная промышленность нашей страны выпускает много различных типов и видов подъемно-транспортных механизмов, однако в большинстве своем они не могли най- Наряду с производством искусственного холода, установка служила понижающим трансформатором тепла, так как при меньшем количестве поданного тепла E0 600 ккал/час) возвращается большее количество низкопотенциального тепла в <виде горячей воды E8 980 ккал/час). При этом из уравнения B) видно, что количество возвращенного тепла увеличивается на величину холодопроизводи- тельности машины.. Необходимость баланса по уравнению B) составляет около 3%, что характеризует точность проведенного испытания. Выводы На основании проведенных испытаний, определивших эффективность комплексного производства электроэнергии, тепла и холода с помощью автоматизированных безнасосных абсорбционных установок ВНИХИ и паросиловых агрегатов ВИМа, можно придти к выводу о перспективности их применения, особенно в сельском хозяйстве. В целях организации серийного выпуска в настоящее время, в соответствии с результатами испытания и в увязке с потребностями сельского хозяйства, уточнены рабочие чертежи абсорбционной установки и переданы для изготовления головных образцов. ти применения на холодильниках из-за специфических условий работы последних. В 1953 г. на Московский холодильник № 9 поступили опытные образцы малогабаритных аккумуляторных погрузчиков: две машины типа УПМ-6 грузоподъемностью 500 кг и автопогрузчик модели 4004-А грузоподъемностью 750 кг. / Описание конструкции погрузчиков Погрузчики УПМ-6 и 4004-А являются самоходными подъемно-транспортными машинами, предназначенными для перевозки грузов, подъема и укладки их в штабель. Применение аккумуляторных погрузчиков на Московском холодильнике № 9 Инж. М. ДИК, канд. техн. наук М. ГУРАЛЬНИК
№ 1 Применение аккумуляторных погрузчиков 21 Погрузчик 4004-А (рис. 1) снабжен щелочной железо-никелевой аккумуляторной батареей 26ЭМЖН-300 емкостью 300 ампер-часов, которая питает тяговый двигатель постоянного тока мощностью 4 кет и двигатель масляного насоса мощностью 1,35 кет. Те же двигатели установлены на машинах УПМ-6 (рис. 2), которые снабжены кислотными аккумуляторными батареями 15ЭП-250 емкостью 250 ампер-часов. На несущей раме автопогрузчика смонтированы узлы машины. Основными из них являются грузоподъемник телескопической конструкции с гидравлическим приводом, передний ведущий и задний управляемые мосты, контроллер и рулевое управление. Грузоподъемник служит для захвата груза, подъема его и опускания на нужной высоте для укладки в штабель. Грузоподъемник состоит из внешней и внутренней подъемной телескопической рамы. Подъемная рама передвигается на роликах в направляющих внешней неподвижной рамы. В направляющих подъемной рамы на роликах вверх и вниз движется каретка со съемными грузозахватными приспособлениями: вилками, сталкивателем грузов и др. Схема гидравлического привода автопогрузчика приведена на рис. 3. Насос забирает масло из бака и нагнетает его в распределитель. Из последнего при помощи золотников, управляемых рычагами, расположенными с правой стороны на панели управления погрузчиком, масло направляется в цилиндр подъема, цилиндр наклона или цилиндр сталкивателя. Из цилиндров масло обратно поступает в золотниковый распределитель и сливается в бак. Лопастной масляный насос двойного действия соединен с электродвигателем 1,35 кет, с номинальным напряжением 30 в и числом оборотов в минуту 1730. Давление в масляной системе равняется 60 атм. Насос работает только при необходимости действия гидропривода, что достигается механической блокировкой тех или иных рычагов золотников распределителя с включением двигателя насоса. Система соединяется на резиновых шлангах высокого давления. В условиях работы холодильника в масляную систему заливается масло индустриальное «12» (веретенное «2»), ГОСТ 1707—51. Плунжер гидравлического цилиндра подъема своей головкой упирается в траверзу подъемной рамы и, двигаясь вверх, увлекает за собой грузовую цепь, один конец которой прикреплен к неподвижной раме, а другой через ролик-звездочку — к каретке. Дополнительно к вилочным захватам машина оборудована сталкивателем для грузов, работающим от специального гидравлического цилиндра. Нижняя часть грузоподъемника шарнирно соединена с рамой погрузчика, что позволяет
22 Производство и техника \ № 1 под действием гидравлического цилиндра наклона через тяги отклонить грузоподъемник вперед или назад. Наклон рамы вперед используется при погрузке и укладке грузов, а наклон яазад — при передвижении погрузчика. В конструкции погрузчика использован ряд деталей и узлов, выпускаемых автомобильной промышленностью. Пуск, остановка, изменение направления и скорости движения машины производится посредством контроллера. На погрузчике 4004-А предусмотрено пять скоростей движения, причем третья и пятая скорости являются рабочими, при которых возможно производить наиболее длительные по времени грузовые операции. Погрузчик УПМ-6 (имеет четыре скорости движения машины, причем рабочей является последняя — четвертая скорость. Технические показатели погрузчика УПМ-6 4004-А Грузоподъемность, кг . . 500 750 Предельная высота подъема, мм 2 000 2 800 Скорость подъема груза, mjmuh 8 10 Габаритные размеры, мм: длина с вилками ... 2320 2335 ширина 1 020 910 высота при опущенных вилках 1545 1 900 высота при предельно поднятых вилках . . 2 660 3 650 Минимальный внешний радиус повората, мм . . . 1 300 1 550 Количество кохес .... 4 4 База (расстояние между осями передних и задних колес), мм 1 000 1 000 Колея передних ведущих колес, мм 738 760 Колея задних управляемых колес, мм 245 680 Наименьший просвет над дорогой, мм 100 60 Длина вилок, мм . . . . 750 750 Угол^наклона грузоподъемной рамы от вертикали вперед, град 4 5 То же, назад, град 10 Ю Наибоаьшая скорость движения с номинальным грузом, км/нас 8.5 8 5 Вес погрузчика, кг' . . . . 1 725 1 720 Аккумуляторная батарея: тип аккумуляторов . . кислотные щет-оччые модель . . . 15ЭП-250 26ЭМЖН-300 Число аккумуляторов в ба- таРее 15 26 Емкость батареи, ампер-часов 250 300 Автопогрузчик 4004 отличается от погрузчика 4004-А только конструкцией рамы, обеспечивающей предельный подъем груза на высоту 1 600 мм. Применение погрузчиков на холодильнике Наибольшее применение автопогрузчики получили на работах с тарными грузами. Ими производится укладка в штабели бочек с топленым маслом, вес которых составляет около 120 кг (рис. 4). В обычных условиях укладка бочек с топленым маслом в штабель производится бригадой из 6 грузчиков. Поскольку бочки укладываются в 3—4 яруса, то накат их на 2 последних яруса производится вручную снизу вверх, с помощью наклонных покатов. Это очень трудоемкая работа. При штабелировании бочек с маслом с помощью погрузчиков требуется только 3 грузчика. Один из них внизу у штабеля накатывает одну или две бочки на вилки машины. Погрузчик поднимает их до уровня 3-го—4-го яруса, где бочки в связи с наклоном грузовой рамы вперед легко скатываются на штабель. Двое грузчиков подхватывают бочки и устанавливают их торцом на прокладки, уложенные на нижнем ярусе бочек. Подобным же образом штабелируются и бочки с мороженой рыбой, причем вес одной бочки достигает 200—300 кг. Несмотря на большой вес этого груза по сравнению с весом бочки с топленым маслом, операция по штабелированию бочек с рыбой ускоряется и упрощается, так как они укладываются лежа, а бочки с маслом — стоймя. Летом 1954 года на холодильнике производилось хранение бочек с вином. Вес такой бочки равнялся 500 кг и тем не менее на работе гто укладке погрузчиком бочек в штабели в 3 яруса было занято всего двое рабочих. Автопогрузчики используются также для укладки в штабели других грузов: кадок со сметаной и творогом (вес одного места от 80 до 120 кг), соленой рыбы (вес одной бочки до 100 кг). Успешно применяются погрузчики для складирования в штабели ящиков с меланжем, колбасой, яичным порошком, беконом, салом, яблоками и другими товарами (вес места от 50 до 80 кг), корзин с мороженой рыбой (весом 120 кг) и прочих тарных грузов (рис. 5).
№ 1 Применение аккумуляторных погрузчиков 23 Золотниковой распределитель Бак для масла \ Шланг низкого давления/ Рис. 3. Приспособление для погрузчиков Автопогрузчик типа УПМ-6 обладает большой маневренностью. Он обеспечивает подъем грузов всего на 2 м. При укладке в штабели ящиков с колбасой и фруктами в камерах одноэтажного холодильника, где высота равняется 3,8 м, приходится применять погрузчик 4004-А, обеспечивающий подъем грузов на высоту 2,8 м. Чтобы использовать полную высоту подъема автопогрузчика 4004-А при укладке бочек с маслом в 4 яруса, на холодильнике № 9 был изготовлен трехвильчатый захват, на который устанавливался деревянный дощатый поддон размером 1 000X1 080 мм без нижних реек. Большое значение в работе погрузчиков имеют сталкиватели с выдвигающейся рамой, установленные над грузовыми вилками машины. С помощью их бочки и ящики сталкиваются с вилок на штабели или в кузов автомашины. Конструкции сталкивателя на автопогрузчике УПМ-6 надо отдать предпочтение по сравнению со сталкивателем, установленным на погрузчике 4004-А. Эта конструкция легкая и простая и занимает на вилках машины мало места. Сталкиватель легко передвигается взад и вперед над грузовыми вилками машины. На погрузчике 4004-А предусмотрен более сложный, чем на УПМ-6, сталкиватель. Последний снабжен двумя гидравлическими цилиндрами, поршни которых приводятся в движение под действием гидропривода машины. Проверка работы сталкивателя на автопогрузчике 4004-А показала, что конструкция его неудовлетворительна. Он очень тяжел — весит 125 кг, а в сложенном виде занимает 90 мм грузовой длины вилок. Из-за сталкивателя центр тяжести уложенного на вилках груза перемещается вперед, что уменьшает грузоподъемность машины. Кроме того, при выдвижении сталкивателя вперед рама его, оказавшись за концами вилок, опускается и при возвращении на место упирается в концы вилок погрузчика. Чтобы удобно разместить грузы на вилках погрузчика при укладке их в штабели, в качестве приспособления применяют металлический поддон, который прикрепляется четырьмя болтами к грузовым вилкам погрузчика 4004-А. Более удобным оказался съемный поддон, разработанный и изготовленный на холодильнике № 9. Этот поддон изготовлен из листовой стали толщиной 4 мм, размером-^1000 X X 950 мм, с приваренными по краям уголками высотой 25 мм, при сталкивании груза он задерживает падение его на сторону (рис. 6). На одной стороне поддона имеется два ушка, которые надеваются на вилки подъемника и удерживаются на них. На металлический поддон ставится любой груз и легко сталкивается с него, что ускоряет процесс работы и повышает производительность погрузчика. Успешно применяются автопогрузчики при работе на низкой платформе одноэтажного холодильника для погрузки тяжелых бочек с соленой и мороженой рыбой на автомашины. На холодильнике № 9 автопогрузчики применяются также для укладки в штабели блоков искусственного льда (весом 50 кг) в ледохранилище, для перевозки бочек и ящиков от автомашины и вагонов к камерам и лифтам первого этажа холодильника, а в некоторых случаях и для буксировки грузовых тележек по платформе до лифтов. При максимальной механизации внутри- складских работ в камерах груз должен поступать из вагона в камеру и из камеры на авто-
24 Производство и техника № 1 Рис. 4. машину на поддонах. Пока этому препятствует разнотипность и нестандартность тары, в которой груз поступает на холодильники, наличие в одном и том же вагоне нерассортирован- ного груза, например сливочного масла. На холодильнике № 9 проведены пробные укладки бочек и ящиков с маслом на деревянных поддонах. Однако до настоящего времени не разработан тип удобного поддона; этот вопрос требует соответствующего решения, так как число поддонов на холодильниках может исчисляться многими тысячами. К погрузчику 4004-А завод разработал боковой захват, предназначенный для подъема и укладки ящиков и бочек без поддонов. Боковой захват укрепляется на подъемной каретке погрузчика. Он состоит из двух гидравлических цилиндров, к штокам которых прикреплены кронштейны. К последним на болтах закрепляются качающиеся на шарнирах зажимы трех различных конструкций: для ящиков, бочек и кип. Предельное расстояние между раздвинутыми зажимами равно 1 130 мм, а наименьшее— 410 мм. С помощью бокового захвата можно поднимать, перемещать и укладывать в штабели ящики с грузами. Однако практика испытаний бокового захвата на холодильнике № 9 показала, что он работает неудовлетворительно, так как бочки с маслом не удерживаются в захвате. Конструкцию бокового захвата необходимо доработать применительно к условиям грузовых работ на холодильниках. На холодильнике № 9 разработаны некоторые дополнительные приспособления к погрузчику. С помощью скребков, надеваемых на вилки, производится очистка от загрязнений асфальтового покрытия платформ холодильника, изготовляется ковш, также надеваемый на вилки машины, для погрузки «а тележки снега, сброшенного с охлаждающих батарей после удаления с них снеговой шубы. Для того чтобы производить укладку в штабели длинномерных ящиков (например, ящиков с яйцами), завод снабдил автопогрузчик 4004-А специальными удлинителями, которые надеваются на основные вилки погрузчика. До настоящего времени автопогрузчики не нашли еще применения на таких трудоемких работах, как укладка мясных полутуш и четвертин в штабели и разборка последних, что является серьезным пробелом, так как в грузообороте холодильников эти грузы составляют около 40%. Разработкой приспособлений для автопогрузчиков, на которые должно укладываться мясо, в данное время занимается холодильник совместно с ВНИХИ. Разрабатывается также приспособление для подачи мяса при помощи погрузчика на подвесные пути морозилок. На холодильнике № 9 проводились испытания погрузчика УПМ-6 по разгрузке консервов, рулонов бумаги, мешков с солодом из вагонов. Однако испытания показали, что погрузчики УПМ-6 и 4004-А непригодны для работы внутри изотермических вагонов-ледников, внутренняя ширина которых недостаточна для этих автопогрузчиков. Для грузовых работ в пути вагона требуется новый тип погрузчика, имеющий меньший радиус поворота. Однако главным препятствием для применения погрузчиков в изотермических вагонах является конструкция наполь-
№ 1 Применение аккумуляторных погрузчиков 25 Рис. 5. ных решеток, без переделки которых погрузчик не сможет передвигаться внутри вагона. Кроме того, существующая высота железнодорожных платформ холодильника 1 100 мм от головки рельсов при высоте пола изотермических вагонов от 1 270 до 1 370 мм препятствует въезду погрузчика в вагон. Угол подъема по трапу с железнодорожной (платформы в вагон не должен превышать 10°, что является предельным углом подъема пути для незагруженного автопогрузчика. Чтобы устранить это препятствие, холодильник № 9 намечает в 1955 году поднять высоту железнодорожных платформ с 1 100 до 1 300 мм. Зарядные устройства для аккумуляторов погрузчиков Для хранения автопогрузчиков оборудовано специальное помещение (площадью 60 м2) в контуре холодильника с выходом на железнодорожную платформу. В нем производится планово-предупредительный осмотр погрузчиков. Кроме того, здесь же были установлены четыре специальных выпрямительных устройства типа ВКАП-1 для зарядки аккумуляторных батарей погрузчиков. Выпрямитель представляет собой купроксную установку, работающую по трехфазной схеме двухполупери- ОД1НОГО выпрямления. Установка работает от сети трехфазного тока 380 вольт, обеспечивая выпрямленное напряжение от 26 до 50 вольт и ток до 70 ампер при номинальной нагрузке. Она в состоянии обеспечить зарядку аккумуляторных батарей от 250 до 500 ампер- часов, что соответствует характеристике батарей, установленных на погрузчиках моделей УПМ-6 и 4004-А Мощность выпрямителя соответствует 2,9 кет. Выпрямитель типа В К АП -1 конструктив но оформлен в виде аппарата, смонтированного на металлическом каркасе. Для передвижения машины этот аппарат имеет четыре колесика.
26 Производство и техника № 1 Режим зарядки аккумуляторов Аккумуляторная батарея погрузчика УПМ-6 состоит из 15 свинцовых аккумуляторов рабочим напряжением по 2,6 вольта. Для заливки батареи применяется электролит, приготовленный из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. Продолжительность первоначального заряда при формовке батарей равняется 60 часам, в том числе заряд на первой ступени током в 44 ампера — 30 часам и на второй ступени током в 22 ампера — 30 часам. Последующие подзаряды также производятся двумя ступенями тока — током в 44 ампера до достижения на зажимах большинства элементов напряжения 2,3—2,4 вольта, током в 22 ампера до установления постоянства напряжения и плотности электролита в течение одного часа. Продолжительность подзаряда батареи равняется 8—10 часам, а время полезной работы погрузчика между очередными подзарядами — 7—8 часам. У погрузчика 4004-А аккумуляторная батарея состоит из 26 щелочных железо-никелевых аккумуляторов номинальным напряжением по 1,25 вольта. Электролитом для них служит водный раствор едкого калия плотностью 1,19—1,21 с добавлением 30 г/л моногидрата лития. Первоначальная зарядка батарей зарядным током в 70 ампер продолжается 50 часов. Последующий заряд также производится током в 70 ампер и длится 5—6 часов. Продолжительность» работы между зарядами составляет 10—12 часов. По сравнению со свинцовыми аккумуляторами погрузчика УПМ-6, щелочные аккумуляторы, установленные на погрузчике 4004-А, имеют ряд несомненных преимуществ: большая механическая прочность, выносливость к временным электрическим перегрузкам, более продолжительный срок службы, меньшая потребность в перезарядках. Практика нашей работы показала, что нет необходимости устраивать гараж для погрузчиков непосредственно в контуре холодильника рядом с его платформой. Гараж должен устраиваться на территории холодильника в светлом, хорошо вентилируемом здании, с отдельными помещениями для ремонта, хранения и зарядки погрузчиков с кислотными и щелочными аккумуляторами. При наличии асфальтированного двора на холодильнике и платформ с пандусами погрузчики легко смогут передвигаться к месту работы. Выводы На основе эксплуатационных испытаний и практического применения малогабаритных аккумуляторных погрузчиков типа УПМ-6 и 4004-А, проведенных на Московском холодильнике № 9, можно сделать следующие выводы и рекомендации: 1. Автопогрузчики УПМ-6 и 4004-А работают вполне удовлетворительно и могут широко применяться на холодильниках. 2. Малогабаритный аккумуляторный погрузчик 4004-А грузоподъемностью 750 кг и высотой подъема вилок до 2 800 мм является наиболее приемлемым для работы в камерах холодильника. 3. У погрузчика 4004-А необходимо уменьшить вес сталкивателя и занимаемое им место и устранить недостатки при сталкивании груза. 4. На погрузчике УПМ-6 грузоподъемностью 500 кг следует уменьшить вес в соответствии с его грузоподъемностью, а кислотную аккумуляторную батарею заменить на щелочную. 5. Требуется разработать тип универсального поддона для грузов. 6. Следует запроектировать, изготовить и испытать серию грузозахватных приспособлений к погрузчикам с целью осуществления механизации грузовых работ без применения поддонов. 7. Продолжить внедрение погрузчиков на работах по укладке мясных полутуш и четвертин в штабели и по разборке их, а также и на других грузовых операциях, на которых погрузчики пока еще мало применяются (погрузка яиц и других грузов). 8. Разработать тип погрузчика для грузовых работ внутри вагонов.
О рациональных условиях теплообмена при замораживании пищевых продуктов Доктор техн. наук, проф. Г. ЧИЖОВ Практически важным является вопрос о рациональном выборе условий теплообмена при замораживании пищевых продуктов и о теоретических предпосылках, которые могли бы служить общей основой для конструирования устройств, позволяющих обеспечить реализацию заданных условий замораживания. Установлено, что технологический эффект замораживания будет тем лучше в качественном отношении, чем быстрее будет осуществлен этот процесс. Известно также, что сокращение продолжительности процесса замораживания достигается уменьшением толщины замораживаемого слоя, увеличением коэффициента теплоотдачи на его поверхности и увеличением разности температур между постоянной крио- скопической температурой замораживаемого продукта и температурой теплоотводящей среды, соприкасающейся с замораживаемым продуктом. Влияние перечисленных факторов на продолжительность замораживания непосредственно констатируется на основании формулы Планка, которая для двухстороннего замораживания плоской пластины имеет вид: "кр tcP 2 UX. (II t где: т (час) — продолжительность замораживания, q% ккал\кг — полный удельный расход холода для замораживания, у кг/м3 — удельный вес замораживаемого продукта, кр tcp(°C)- (м) -разность между криоско- пической температурой продукта и температурой теплоотводящей внешней среды, • толщина замораживаемой пластины, Хм ккал/м ° С час — коэффициент теплопроводности замораживаемого продукта, а ккал/м20С час — коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к внешней среде. 1 Вывод формулы см., например, в книге Н. А. Головкин, Г. Б. Чижов. «Холодильная технология пищевых продуктов", Пищепромиздат, 1951 г. Для рационального выбора теплообменных условий замораживания необходимо, хотя бы ориентировочно, установить количественную связь факторов, влияющих на интенсивность теплообмена при замораживании. При выводе формулы A) установлено соотношение: tjcp__tcp fa . X 1 1- + Т q^dx, B) где х (м) — представляет толщину слоя, промерзшего от поверхности пластины в глубину в данный момент. Из соотношения B) легко выразить скорость продвижения границы замороженного слоя от поверхности в глубь пластины в данный момент. Эту величину далее будем называть скоростью замораживания: dx __ 17 Ыр *ср К-+-Н C) 9зУ Отсюда может быть вычислена скорость замораживания пластины в любой данный момент от начала процесса для каждого возможного положения границы раздела. Отношение толщины замороженного слоя ко времени, в течение которого образовался этот слой, дает среднюю скорость замораживания. Естественно, что чем больше толщина, тем больше и термическое сопротивление замороженного слоя и потому тем меньше скорость замораживания. По мере развития процесса замораживания скорость его непрерывно уменьшается, если остаются постоянными коэффициент теплоотдачи на поверхности пластины и температура теплоотводящей среды. Высокий технологический эффект замораживания пищевых продуктов достигается при большой скорости замораживания, поскольку в этом случае до минимума сокращается миграция влаги в продукте и обратимость процесса возрастает. Опираясь на уравнение C), можно установить количественную связь между факторами, определяющими в конечном итоге скорость замораживания. Для иллюстрации зависимости скорости замораживания от толщины замороженного слоя и величины коэффициента теплоотдачи
28 Производство и техника № 1 приведем результат подсчета для следующих исходных условий: t — t = 25° С; qb = 60 ккал\кг\ у = 1000 кг/мг\ ^м~ 1 ккал\м° С час. dx В поле таблицы даны величины —т- в 1 X X Ю м/час, в тех же единицах даны величины — в последней графе таблицы для X = 0,3 Л?. Таблица 1 о 10 20 50 100 1000 2 500 Толщина замороженного слоя х, м 0 0,01 0,05 0,10 0,20 0,30 dx Скорость замораживания, —г- Ы0-3 лс/час 4,16 8,32 20,8 41,6 416 1040 3,79 6,95 13,9 20,9 37,9 40,0 2,78 4,16 5,96 6,95 8,18 8,27 2,08 2,78 3,48 3,79 4,13 4,15 1,39 1,66 1,90 1,99 2,08 2,08 1,04 1,19 1,30 1,34 1,38 1,38 Средняя скорость замораживания для х = = 0,30 м X ЫО"*3 м/час 1,67 2,08 2,45 2,61 2,76 2,77 Цифры табл. 1 представляют результаты расчета частного примера, типичного для реальных условий. Сопоставление этих цифр позволяет сделать выводы общего порядка, рас- пространимые на иные возможные условия, несколько отличающиеся от данных, приведенных в примере. Так, из табл. 1 следует, что при малой величине коэффициента теплоотдачи кратность уменьшения скорости замораживания с возрастанием толщины замороженного слоя менее значительна, чем при интенсивной теплоотдаче. Из таблицы следует также, что увеличение коэффициента теплоотдачи тем более повышает скорость замораживания, чем меньше толщина замораживаемого слоя. Например, увеличение от 10 до 1 000 для слоя толщиной в 1 см повышает скорость замораживания в десять раз, а для слоя толщиной в 10 см всего в два раза. Произведенные в Советском Союзе и за рубежом многочисленные исследования продуктов, замороженных с различной скоростью, позволяют придти к выводу, что для получения качественно удовлетворительных результатов при замораживании пищевых продуктов можно довольствоваться средней скоростью замораживания около 5—6- 10~3 м/час, с тем, чтобы минимальная скорость замораживания была не ниже 3—4 • 10 м/час. При таких скоростях замораживания сравнительно невелика миграция влаги в продукте и кристаллизация влаги не нарушает существенно структуру тканей. Например, исследования, выполнявшиеся в 1935 году во ВНИХИ (Христодуло и Никольский), показали, что при замораживании мяса в плиточном аппарате при —24° С строение ткани сохраняется до глубины 10 мм от замораживаемой поверхности. На расстоянии 2 мм от поверхности в каждом волокне имеется несколько кристаллов размером 10—20 микронов, в более глубоких слоях — один кристалл размером до 70 микронов. В конце 10-миллиметровой зоны начинает наблюдаться внеклеточное образование льда, главным образом у соединительнотканных прослоек, и небольшая сгруппи- рованность волокон. Начиная с глубины 15 мм сгруппированные волокна преобладают над одиночными, образование льда — главным образом внеклеточное. Два последних обстоятельства вызывают потемнение цвета мяса в разрезе, начиная с глубины 15 мм. В более глубоких слоях наблюдается почти исключительно внеклеточное образование льда, главным образом в соединительнотканных прослойках, что вызывает обезвоживание волокон в ближайших слоях. Аналогичные результаты дали исследования замороженной рыбы, птицы, яичного меланжа и некоторых растительных продуктов. Данные этих исследований позволяют назвать указанную выше минимально допустимую скорость замораживания. Весьма желательное в технологическом отношении достижение более значительных скоростей замораживания требует уменьшения толщины замораживаемого слоя и увеличения коэффициента теплоотдачи до возможного предела. Удовлетворительные скорости замораживания достигаются при толщине слоя до 10— 12 см в скороморозильных аппаратах, но не достигаются в морозильных камерах при замораживании таких толстостенных образцов продукта, как, например, крупная рыба, крупные мясные туши и т. п. Если по технологическим условиям не представляется возможным сократить толщину замораживаемого слоя, то попытка создать высокую скорость замораживания путем увеличения коэффициента теплоотдачи будет эффективной лишь в пределах возрастания этого коэффициента до 50—100 ккал/м2°Счас. Дальнейшее увеличение этого коэффициента не принесет существенной пользы.
№ 1 Рациональные условия теплообмена при замораживании пищевых продуктов 29 Такие выводы, построенные на основании рассмотрения теплообмена при замораживании плоской пластины, принципиально приложимы также к продуктам других стереометрических форм. Приведенные в табл. 1 цифры дают возможность судить о совместном влиянии толщины замораживаемого слоя и коэффициента теплоотдачи на его поверхности на скорость замораживания при условии постоянства температурного перепада tKp — icp. Из уравнения C) следует, что скорость замораживания продукта зависит от температурного перепада, а так как криоскопическая температура определяется свойствами замораживаемого продукта и лежит у большинства пищевых продуктов близко к —1° С, то практически величина температурного перепада определяется температурой теплоотводящей среды. Эта последняя в свою очередь зависит в условиях производственного замораживания пищевых продуктов от температуры кипения хладагента и величины термических сопротивлений тел, отделяющих продукты от хладагента. Понижение температуры кипения хладагента по термодинамическим причинам вызывает увеличение расхода электроэнергии на производство холода и усложнение машин, а в конечном итоге удорожает производство холода. По этим причинам следует стремиться к такому конструированию морозильных устройств, чтобы промежуточные термические сопротивления между кипящим хладагентом и замораживаемым продуктом были минимальны, не вызывая при этом дополнительного понижения температуры кипения хладагента. Расчеты скорости замораживания, результат которых представлен в табл. 1, выполнены для условий, когда температура теплоотводящей среды постоянна. В действительных условиях промышленного замораживания такие условия практически обычно не наблюдаются. Как правило, в начале процесса температура среды сравнительно высока и непрерывно понижается во времени, достигая минимального значения к концу замораживания. Причина этого лежит в том, что по принятым методам расчета холодильные машины и аппараты не приспособлены для восприятия резко переменной тепловой нагрузки, возникающей при замораживании пищевых продуктов. Для таких реальных условий расчетную температуру теплоотводящей среды при замораживании надо представлять как среднюю ее температуру в процессе замораживания. Легко подсчитать, как менялась бы тепловая нагрузка теплоотводящих устройств, если бы температура теплоотводящей среды в процессе замораживания оставалась постоянной. Для этой цели можно воспользоваться одним из промежуточных выражений, фигурирующих в выводе формулы A), которое имеет вид: . _/ dQ — Ja?_?P_. D) Из этого выражения может быть вычислена тепловая нагрузка в любой момент процесса замораживания, когда толщина замороженного слоя составляет х м: dQ __ *кр — *ср ? E) dv x 1 Тогда для того же численного примера, результаты которого даны в табл. 1, из уравнения E) найдем величины тепловых нагрузок — для краткости только для двух толщин пластины. Эти данные представлены в табл. 2 применительно к двухстороннему замораживанию плоских пластин с площадью теплопередаю- щей грани 5=1 ж2. Таблица 2 а О о i "^ а 10 20 50 100 1000 2 500 Начальное значение при любой толщине пластины -Y- ккал/час при т=0 ах 250 500 1250 2 500 25 000 62 500 Конечные значения 1 при толщине пластины 5 = 0,10 м dQ —-* ккал/час ai 167 250 358 417 1 491 497 т час 15,0 9,0 5,4 4,2 3,1 ! 3,0 при толщине пластины 5 = 0,30 м dQ —~ ккал/час dx 100 125 147 156 166 167 час 63,0 45,0 34,2 30,6 27,4 27,0 Сопоставление цифр табл. 2 позволяет сделать следующие выводы. 1. При постоянстве температуры теплоотводящей среды удельная тепловая нагрузка (ккал/час) уменьшается с увеличением толщины замораживаемой пластины, а для одной и той же толщины пластины — с уменьшением коэффициента теплоотдачи от поверхности тела к теплоотводящей среде. 2. Продолжительность замораживания при увеличении коэффициента теплоотдачи сокращается с уменьшением толщины пластины. Как показывают исследования, качественно эти выводы распространимы также и на тепло-
30 Производство и техника № 1 обменные явления при охлаждении пищевых продуктов. Так как в действительных условиях производства температура теплоотводящей среды в начале процесса замораживания выше, чем в конце его, то практически неравномерность тепловой нагрузки теплоотводящих устройств несколько сглажена сравнительно с расчетной. Это обстоятельство влечет за собой уменьшение скорости и возрастание продолжительности замораживания, сравнительно с теми, какие могли быть, если бы температура теплоотводящей среды поддерживалась постоянной, достигаемой в практике только к концу процесса замораживания. Следовательно, должно быть высказано пожелание, чтобы в морозильных устройствах было обеспечено автоматическое регулирование постоянства температуры, влекущее за собой возможность резкого форсирования работы устройства в начале процесса с последующим постепенным ослаблением темпа отвода тепла. Это пожелание конструктивно проще реализовать в аппаратах непрерывного действия, нежели в аппаратах периодического действия. Наличие нескольких морозилок или скороморозильных аппаратов периодического действия, обслуживаемых общей холодильной установкой, позволяет приблизить их' работу к принципу непрерывности. Как показала практика эксплуатации скороморозильных аппаратов ВНИХИ (Кобулашви- ли), при наличии нескольких аппаратов имеется возможность регулирования их работы таким образом, чтобы компенсировать высокую тепловую нагрузку в одних (при начале замораживания) малой тепловой нагрузкой других (при окончании замораживания). Таким путем удавалось поддерживать в аппарате сразу после загрузки его температуру —20° С с дальнейшим быстрым понижением температуры до —26° С. Итак, на основании теоретических соображений следует заключить, что в теплообменном отношении процесс замораживания пищевых продуктов может быть проведен достаточно успешно при соблюдении таких условий. 1. Толщина слоя замораживаемого продукта должна быть минимальной насколько это возможно; приемлемыми можно считать толщины до 10—12 см при двухстороннем замораживании продукта. 2. Для достижения удовлетворительной средней скорости замораживания продукта 5—6 • 10~3 м/час при толщинах замораживаемого слоя 10—12 см нужно, чтобы коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к среде был около 50—100 ккал/м2°Счас. Увеличение коэффициента теплоотдачи для указанной толщины слоя не увеличивает существенно скорость замораживания, уменьшение же заметно ее сокращает. 3. При малых величинах коэффициента теплоотдачи порядка 10—15 ккал/м2°С час, что обычно наблюдается в воздушных камерных морозилках, даже незначительное увеличение этого коэффициента, достигаемое увеличением скорости движения воздуха путем применения побудителей движения, значительно увеличит скорость замораживания и сократит его продолжительность. Эффект этот относительно тем больше, чем меньше толщина замораживаемого продукта, хотя в таких условиях все же очень трудно достигнуть желательной скорости замораживания. 4. Замораживание пищевых продуктов, эффективное в технологическом отношении, требует надежной, по возможности автоматической, регулировки тепловой нагрузки замораживающих устройств таким образом, чтобы температура теплоотводящей среды оставалась постоянной или приближалась к постоянству; решение этой задачи требует создания соответствующих холодильных машин с регулирующей автоматикой; задача наиболее успешно может быть решена для морозильных аппаратов непрерывного действия. Так, для выполнения этого пожелания в аппаратах или морозильных камерах периодического действия нужно, чтобы обслуживающая холодильная машина обладала устройством, позволяющим регулировать холодопроизводи- тельность в широких пределах при минимальном изменении температуры кипения хладагента. В аппаратах непрерывного действия с поточной подачей воздуха или жидкости решение той же задачи облегчается при осуществлении противотока продукта по отношению к хладоносителю. Отредакции. Поддержание температуры охлаждающей среды иа постояеном (уровне (как в начале загрузки теплых продуктов, так и. к концу их замораживания) может быть осуществлено и "в аппаратах с периодической загрузкой при использовании нюрмаль- вых холодильных компрессоров с последовательным их включением или остановкой, в зависимости* от тепловой нагрузки (с помощью регуляторов давления или электронного регулятора температуры ВТИ).
Вагон для перевозки сухого льда Инж. С. ГИМПЕЛЕВИЧ Рост потребления сухого льда в народном хозяйстве СССР вызвал необходимость расширения его производства. Помимо заводов сухого льда при хладокомбинатах и фабриках мороженого строятся крупные заводы на ряде предприятий нефтяной, химической и других отраслей промышленности на базе использования бросовой газообразной углекислоты. Себестоимость сухого льда на этих предприятиях будет значительно ниже, чем на заводах, где углекислый газ получается за счет сжигания топлива в котлах. Ввиду того, что новые заводы, как правило, находятся вдали от потребляющих центров, возникает вопрос, как транспортировать сухой лед на расстояния до 1 000 км с наименьшими потерями его на сублимацию при перевозке. Перевозка сухого льда с заводов-изготовителей возможна в специальных изотермических вагонах, в 2,5-тонных изотермических контейнерах, а при расстояниях в 200—300 км— в специальных авторефрижераторах. Для перевозки сухого льда по железной дороге Брянским паровозостроительным заводом был изготовлен опытный вагон на базе серийного изотермического вагона (рис. 1). Проект вагона был выполнен конструкторским бюро завода по техническому заданию, разработанному Всесоюзным научно-исследовательским институтом холодильной промышленности имени А. И. Микояна. В вагоне блоки сухого льда укладываются либо в виде штабеля, либо предварительно укладываются в контейнеры вместимостью от 2 до 48 штук. Техническая характеристика вагона Каркас вагона металлический, раскосно- стоечной конструкции. Наружная и внутренняя обшивка кузова вагона деревянная, толщиной 22 мм. Стойки торцовых стен усилены по сравнению с серийным вагоном для восприятия возможных ударов от контейнеров в момент автосцепки вагона. Стены на высоту 1,5 ж и пол внутри вагона обшиты оцинкованным железом с пропайкой швов для предупреждения утечки углекислого газа и создания дополнительной газовой изоляционной прослойки. В соответствии с технологическим заданием изоляция кузова вагона, выполненная из миноры, значительно усилена по сравнению с изоляцией серийного изотермического вагона. Толщина изоляции стен 230 мм, крыши 300 мм и пола 245 мм. Рис 1. Внешний вид вагона для перевозки сухого льда.
32 Производство и техника № 1 База вагона 9 830 мм Длина кузова вагона .... внутренняя наружная 13 126 мм 13 586 мм Ширина кузова взгона . . внутренняя наружная 2 4/0 мм 2 уЗО мм Высота кузова вагона внутренняя: у боковой стенки 2 53 J мм в середине 2 762 мм Площадь пола вагона .... 32,4 м2 Внутренний объем вагона . . 88,2 м3 Общая наружная поверхность ограждения 180,8 м2 в том числе: продольных стен 78,8 ж2 торцовых стен 18,2 ж2 пола 39,8 м2 потолка 44,0 м2 Для перемещения контейнеров с сухим льдом вагон оборудован кранбалкой с ручным приводом, прузоподъемностью 1,5 г (рис. 2). Подкрановый путь укреплен на вертикальных стойках, установленных у продольных стен вагона. Тепловые испытания вагона В 1954 году опытный вагон испытывался комиссией в составе представителей министерств торговли, путей сообщения, транспортного машиностроения. В феврале и марте были проведены испытания по определению коэффициента теплопередачи ограждения вагона, а в июле и августе — эксплуатационные испытания вагона для определения расхода сухого льда на сублимацию. Определение коэффициента теплопередачи вагона производилось методом электронагрева. Температура в вагоне измерялась термометрами сопротивления с точностью до 0,2° С. Всего было установлено 20 термометров внутри вагона и 4 термометра вне вагона. Внутренние термометры были установлены в четырех поперечных сечениях вагона, по 5 штук в сечении. В каждом сечении 3 термометра располагались по вертикальной оси: у потолка, в середине вагона и у пола, и 2 термометра у каждой продольной стены на уровне середины высоты вагона, все термометры были экранированы. Поперечные сечения были выбраны — два у торцовых стен, одно около двери и одно в середине половины вагона. В вагоне были установлены три электропечи по 2 кет каждая. Печи располагались по продольной оси на полу вагона: одна в середине вагона, а две другие печи в середине каждой половины вагона. Расход электроэнергии измерялся электросчетчиком. Длительность электрообогрева вагона до установившегося состояния при заданной мощности электропечей составила 7 суток. Измерение температуры в вагоне при выключенных печах (процесс остывания) велось в течение 2,5 суток, а затем было прекращено (рис. 3). Результат подсчета коэффициента теплопередачи ограждения, отнесенного к наружной поверхности кузова, приведен в табл. 1. Таблица 1 Расчетный участок С 0.00 1/Ш до 22.00 1/Ш с 8. 00 2'Ш до 8.00 3/Ш гель- ь расчет- участка, а^О . ft О и О ¦2-е с со 22 24 неча- й расход а, /час \ % ° ^ 5 ?' m В « о. о <и * U о н * 3 160 2 920 няя ература ри ваго- с R. В но . ? s >» . О. о» Я Л U н ю к 61,1 61,1 В среднем СО о, >. О к 2 § - « о.« «Г чс а0 v S со й ,» си ь со U н о со —10,8 — 6,0 Я СО О Я СУ i у В U* я ? 3 % t^s 2<o «в ж?в о а» я а> ье о. >< ь a* t=i se <s» 0,24 0,24 К=0,24 1 Рис. 2. Внутренний вид вагона.
№ 1 Вагон для перевозки сухого льда 33 °0\ I 60 ^ 50 % чО\ * зо\ 4000 Ц 20 2000 О J 10 - - - -__ ~ -1 D- Печи включены ~V I.!,, -~. J_ Ti i i _i_ _^ _^ _^ j_ _l _!_ _j_ JL _L _1_ v _1_ _L i-LLI 1 Ш lll\ _\^Tennepamypa внутри вагона / _i_ _ Расход тепла =zc—l—i—i—г— П 1 1 1 Г.1 1 ! Т Г-1-1 Температура наружного воздуха _L J_ _1_ _!_ _1_ ^ _L_ _L_ _L_ л_ _L_ _L_ _j_ _L_ _1_ _L- _ц. _j_ — _ц _i_ ] /7ew/ _b выключены^ _j_ _j_ _b _^ _i_ _L_ ^_ J_ j_ -in J_ _L _L _lJ -/0 J 8 16 2b 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 16 2ч 8 час 25/л-5чг.~Л~ 26/в-5чг-Л~27/д-5чг.-Л~-28/д-5чг.-\~- 1/ш-5чг.-Л~- 2/ш-5чг.—\~3/ш-5Ьг. -Л—Ь/ш-54г.-Л—5/ш-5чг.-Л~6/щ-5чг. Рис. 3. Температурные условия и расход тепла при определении коэффициента теплопередачи ограждения вагона методом электронагрева. Испытание вагона по определению расхода сухого льда на сублимацию Эксплуатационные испытания вагона с сухим льдом проведены в Ленинграде и во время пробега по маршруту Ленинград — Москва. Сухой лед был получен на заводе Ленинградского хладокомбината. По местным условиям погрузка сухого льда в вагон проводилась в семь приемов — с 19 по 26 июля. Блоки сухого льда размером 190 х 190 X 210X210 X 850 мм были уложены штабелем в пять рядов по всей площади пола вагона на деревянных, устланных бумагой, напольных решетках высотой около 200 ж. Высота штабеля составила около одного метра с отступом от стен около 60 мм. Штабель сверху и с боков, за исключением междверного пространства, был укрыт одним слоем бумаги. Даты и длительность погрузки сухого льда приведены в табл. 2. Таблица 2 № погрузок 1 2 3 4 1 5 6 7 Дата и начало погрузки, часы-минуты 19/VII 15.45 . . . 20'VII 17.50 . . . 21 /VII 22.50 . . . 23/VII 9.50 ... 23/VII 23.50 .. . 24'VII 22.05 . . . 26/VII 7.40 ... Длительность погрузки, часы 1,83 0,67 1,25 0,83 0,92 0,58 0,83 6,91 Длительность открывания дверей, часы 1,83 0,67 1,25 0,40 0,45 0,30 0,40 5,30 Вес груженного льда, кг 7216 2815 4278 4354 3552 2272 3'383 27 870 следующих погрузках приходилось предварительно на несколько минут открывать дверь, чтобы выпустить накопившуюся газообразную углекислоту из вагона. После погрузки вагон с 26 по 30 июля находился на территории Ленинградского хладокомбината, а затем был направлен на Московский хладокомбинат. В Москве сухой лед отпускался потребителям непосредственно из вагона. Всего было отпущено 16 270 кг сухого льда в течение 6,85 часа. Во время разгрузки вагона одна дверь была открыта в течение 1,7 часа. Однако ввиду большой концентрации газообразной углекислоты, затруднявшей работу грузчиков в вагоне, пришлось в течение остальных 5,15 часа держать открытыми обе двери вагона. Этим и объясняются большие потери сухого льда при разгрузке вагона. Эксплуатационные испытания вагона с сухим льдом, таким образом, могут быть разделены на четыре отдельных этапа: 1) загрузка вагона, 2) стационарные испытания, 3) испытания в пробеге, 4) разгрузка вагона (включая время стоянки перед разгрузкой)': Расход сухого льда по отдельным этапам показан в табл. 3. Таблица 3 Первая погрузка сухого льда в вагон не представляла никаких затруднений. При по- С 1 2 3 4 Начало и конец этапа 15.45 19/VII—10.10 26/VII 10.10 26'VII—12.45 30/VII 12.45 30/VII—21.40 3/VIII 21.40 3/VIII—14.40 4/VIII Всего. . . Продолжительность этапа, сутки 6,76 4,П 4,37 0,71 16,0 Расход сухого льда, кг 5645 1660 2035 2260 11600 3 Холодильная техника, JSfe 1.
34 Производство и техника № 1 Вагон во время пробега был в движении только 25% продолжительности этапа, а остальное время он простаивал. Потери сухого льда на всех этапах испытаний определялись многократными взвешиваниями вагона с сухим льдом на вагонных весах, а также взвешиванием сухого льда на сотенных весах перед погрузкой его в вагон и после выгрузки из вагона. Вагон, как правило, взвешивался до погрузки и после погрузки каждой партии сухого льда. В период стационарных испытаний вагон взвешивался ежесуточно. Во время стоянок и (передвижений вагона в Московском узле, а также (Пребывания его на Московском хладокомбинате вагон взвешивали еще четыре раза. Это дало возможность довольно точно определить потери сухого льда во время испытаний. На рис. 4 приведены кривые температур воздуха внутри и снаружи вагона за все четыре этапа испытаний и данные о весе сухого льда в вагоне после каждого взвешивания. Данные общего и ежесуточного расхода сухого льда в вагоне во время испытаний приведены на рис. 5. Из кривой ежесуточного расхода холода видно, что полное предварительное охлаждение конструкции вагона достигнуто на десятые сутки. За это время было израсходовано 6 880 кг сухого льда. В дальнейшем расход сухого льда стабилизировался и составил 460 кг в сутки. За четвертый этап испытания расход сухого льда на сублимацию составил 2 260 кг. Этот расход льда падает на 110,16 часа стоянки вагона с закрытыми дверьми и 6,85 часа — с открытыми дверьми. Как уже было указано, при разгрузке вагона одна дверь была открыта только в течение 1,7 часа, а затем в течение 5,15 часа были открыты обе двери. Считая, что приведенное время для одной двери условно составляет 12 часов, расход сухого льда на открывание одной двустворчатой двери при перепаде температур в среднем 76,2° составляет около 172 кг в час. Вес (кг) 22000 ¦ 20000 ¦ /8000 - 76000 ¦ ПО 00 12000 10000 8000 6000 4000 2000 ?^?= щ^- f^g s s: "-•04.^. Количество сухого льда в вагоне {/Температура наружного воздуха 12 3 4 5 Погрузка сухого льда 7 8 9 10 Стационарные испытания 15'& 19-Ш-5Ьг. 10^ 26-Ш-5Ьг' У 12 ^30-Ш-5Ьг. S 12 13 Испытания в пробеге ч Ц-54г' °С 40 20 О 20 40 — 60 время ?| §> (часы) 16 (сутни) ^Выгрузна 14^4-Ш-5Ьг. Рис. 4. Температурные условия в вагоне при испытании его с сухим льдом и количество погруженного льда..
№ 1 Вагон для перевозки сухого льда 55 10000 8000 6000 шо 2000 ГчГ жесуточный I I I i /о Оби (UU Р< расход ct/хого льде ¦ 1 1 1 1 1 1СХ од сух ого лье to-ч 7 - 10 12 нг/сут. 1100 1000 900 800 700 600 500 Таблица 4 /4 сутки Рис. 5. Общий и ежесуточный расход сухого льда в вагоне (в кг). На основе приведенных данных расход сухого льда на охлаждение конструкции вагона составляет около 1 600 кг, учитывая, что дверь при погрузочных работах была в общей сложности открыта 5,3 часа. Полученный ежесуточный расход сухого льда в 460 кг в сутки при установившемся со- Дата 31/VII . . . 1 /VIII . . . 2/VIII . . . 3/VIII . . . Средняя . . . Среднесуточная температура, °с внутренняя J наружная —58,8 —58,6 —58,1 —58,3 —58,4 17,5 17,7 19,1 16,4 17,7 Разность температур, °С 76,3 76,3 77,2 74,7 76,1 Отсюда коэффициент теплопередачи ограждения вагона, загруженного сухим льдом, составляет: К — q'G — 141>5Х460 _ Д — 24.i\t ~~ 24 X 76,1X180,8 ~" = 0,2 kkcljijm2 час град, или на 16,5 меньше, чем при испытаниях электронагревом, что вполне закономерно. В условиях нормальной эксплуатации вагонов для перевозки сухого льда имеется ряд предпосылок, которые должны уменьшить расход его при перевозке: загрузка вагонов будет производиться на полную грузоподъемность, то есть 45 т сухого льда в блоках; загрузка вагона сухим льдом будет производиться в один I % | fcym)\ ^3,0 Ь 2,5 1 1-5 § КО V 0,5 \А \ Л ic-""" i i i i ii —i—i— "i i i i Средне-суточный процент сублимации при gдаг=27,87т ! , \ - х *-*-, ,** ^Общий процент сублимации при два ^^ —-**4 > ч \ ¦^ t ^* ^д—' -#-.—« ¦-' __ ^-р—- ,~— г~ 27,87 т —" - — ,в00т ¦—'~~ *> ^Общий процент сублимации при дВаг=45 т "\ * I i l„ II I ' ¦ I I I 1 Г Средне-суточный процент сублимации при дваг=^5т 1 " 1 1 1 1 1 L , _._1 L. . 1 1 , / 35 30 25 20 15 10 5 О 7 8 9 10 11 12 13 /4 (сутки) Рис. 6. Общий и среднесуточный расход сухого льда (в процентах) за время перевозки при загрузке в вагон 27,87 т и 45 т сухого льда стоянии позволяет также определить коэффициент теплопередачи ограждения при низких температурах внутри вагона. В табл. 4 приведены данные о внутренней и наружной температуре вагона в последние дни испытаний. прием, а не в семь приемов, как это было во время испытаний; штабель сухого льда в вагоне будет более компактным, так как новые заводы будут выпускать блоки сухого льда прессованными, удельный вес их будет на 15% больше, чем у блоков сухого льда на существующих за- 3*
36 Производство и техника № 1 водах; каждый блок, имеющий форму куба, размером 250 X 250 X 250 мм, весом 23 кг, будет завернут в плотную бумагу и заклеен, что создаст дополнительную изоляцию в виде слоя бумаги и газовой прослойки вокруг блока. Если при этом учесть, что штабель с блоками сухого льда в вагоне будет укрыт теплоизоляционными полотнищами, а сверху еще будет пересыпан сухоледной мелочью, получаемой на заводах от боя блоков; что у порогов дверей будут уложены изоляционные валики; что двери будут занавешены брезентовыми полотнищами,— то все это будет способствовать значительному уменьшению потерь сухого льда при перевозке его в вагоне. Исходя из указанного, можно с полным основанием принять, что при перевозке в вагоне 45 т сухого льда в блоках абсолютный расход его не превысит расхода во время опытных перевозок. Поэтому на рис. 6 наряду с фактическими * данными потерь льда при 'перевозке 27,87 т приведены предположительные данные потерь при перевозке 45 т льда в вагоне. При разработке технического задания на проектирование вагона исходили из того, что сухой лед экономически выгодно будет перевозить на расстояния до 1000 км, при общей продолжительности пробега в 2—4 суток. После проведенных испытаний можно утверждать, что, благодаря незначительным потерям при перевозке сухого льда в вагонах и прёдпола- Всесоюзный научно-исследовательский институт холодильной промышленности имени Микояна разработал в 1952 г. конструкции двух изотермических контейнеров для перевозки сухого льда весом 2,5 и 1,5 г. Опытный образец контейнера весом 2,5 т прошел испытания во ВНИХИ, где определялись его теплотехнические свойства и потери сухого льда как во время перевозки по железной дороге и на автомашинах, так и при хранении сухого льда в контейнере в стационарных условиях. Контейнер представляет собой ящик с двойными стенками из листовой стали, между кото- гаемому значительному снижению себестоимости его на новых заводах, выгодно будет возить сухой лед на расстояния, например, в 2000— 3000 км, а если потребуется, то и на более далекие расстояния. Выводы Испытания опытного вагона показали, что он вполне пригоден для перевозки 45 т сухого льда в блоках на большие расстояния. Так, при длительности перевозки в 5 суток общий расход сухого льда не превышает 10%, 7 суток— 13% и 10 суток—15% от полной загрузки вагона. Проведенный опыт отпуска сухого льда потребителям непосредственно из вагона в ряде случаев может себя оправдать, так как при этом отпадают лишние затраты труда и потери льда, связанные с перегрузкой и транспортировкой его из вагона в постоянное ледохранилище. Доказана возможность использования такого вагона и в качестве временного передвижного хранилища сухого льда. Это тем более выгодно, что в ледохранилищах на существующих заводах потери сухого льда на сублимацию при хранении составляют 7—8% в сутки, что в несколько раз превышает потери его в- вагоне. рыми уложена изоляция из мипоры (рис. 1). Наружный короб выполняется из листовой стали толщиной 1,5 мм, внутренний — из стали толщиной 1 мм. Для достижения герметичности все швы и стыки пропаиваются третником. Каркасы обоих коробов изготовляются из угловой стали. Вверху каркасы соединяются между собой деревянной рамой, которая одновременно служит колодой для прислонной крышки. Крышка контейнера открывается вверх и позволяет производить загрузку блоков сухого льда в специальных кассетах, длина которых на 20 мм меньше внутренней ширины контейнера. Затворы крышки обеспечивают доста- Изотермический контейнер для перевозки сухого льда Канд. техн. наук А. ТЕЗИКОВ
№ 1 Изотермический контейнер для перевозки сухого льда 37 Разрез по Л Л Разрез по Б Б Л ^ ,та Вид сверлу 2I0V — ¦ъ-$—ф—f ф Ztec контейнера — 8^0 кг вес сухого льда— 1656 кг Общий вес ^56лг Щ Кассета для блокад сухого льда Вес кассеты 20 кг ~ Бес сухого льда 276Кб Количество блоков- 12шт. Общий вес 296кг Рис. 1. точную герметичность и удобны для навешивания замков и пломб. Для подъема контейнер имеет четыре кольца, с помощью которых производится сцепление строп подъемных кранов. С наружной стороны контейнер окрашен лаком светложелтого цвета, а с внутренней стороны — белым лаком. Кольца, замки, накладки, предохранительные стяжки и ручки крышки окрашены в защитный цвет. Наружные габариты контейнера (длина 2100, ширина 1300 и высота 1600 мм) при весе в 680 кг приняты из расчета лучшего использования площади железнодорожной платформы грузоподъемностью 20 г. Внутренние размеры контейнера (при укладке блоков сухого льда 250X250X250 мм и 200X200X850 мм) имеют длину 1660 мм, ширину вЗО мм и высоту 1150 мм. Толщина изоляции стен 220 мм. Порядок размещения восьми контейнеров на железнодорожной платформе показан на рис. 2. Определение потерь сухого льда в контейнере Испытание контейнера с целью определения потерь сухого льда в стационарных условиях, то есть при хранении сухого льда в контейнере как в хранилище, производилось по следующей методике. Блоки сухого льда размером 20X20X25 см и 20X20XS2 см укладывались в кассеты без упаковки и упакованные одним—двумя слоями крафтмешочной бумаги. Максимальный вес сухого льда в контейнере при таких блоках достигал 1270 кг вместо 1656 кг при стандартных блоках 25X25X25 см, которые будут выпускать крупные заводы. Взвешивание сухого льда производилось в кассетах. Наружная температура контролировалась термометрами сопротивления телетермометрической станции. Примерно через сутки, двое и трое суток сухой лед перевешивался и определялись суточные потери в процентах к начальному и максимальному весу, на который, рассчитан контейнер. Во время перегрузок и перевешивания кассеты с блоками сухого льда вынимались из контейнера и взвешивались, затем загружались новыми блоками и вставлялись в контейнер. В это время приток теплого воздуха к сухому льду, естественно, увеличивался, вызывая его повышенную сублимацию.
38 Производство и техника № 1 _t— 2100 -~^1300-tft— 2100 Рис. 2. Размещение контейнеров на железнодорожной платформе. При определении коэффициента теплопередачи контейнера исключались потери сухого льда при перевешивании, причем специальными опытами были установлены» потери сухого льда без упаковки — 0,44 кг (на одну кассету в минуту) и в упаковке — 0,2 кг. В зависимости от продолжительности перешивания эти потери были довольно значительны. По потерям, за исключением сублимации сухого льда при перевешивании \ определялся средний коэффициент теплопередачи контейнера, причем температура его внутри принималась равной температуре субли- !мации сухого льда (при барометрическом давлении во время опыта). За время испытания контейнера в стационарных условиях всего было проведено одиннадцать опытов, из которых четыре опыта проводились над блоками сухого льда без упаковки, а семь опытов — над блоками в упаковке. С учетом сублимации сухого льда при взвешивании и погрузке потери составили: для блоков без упаковки —в среднем 3,63% в сутки, для блоков в упаковке — 3,26% в сутки. Определение потерь сухого льда при транспортировке Испытание контейнера с целью определения потерь сухого льда во время перевозки проводилось на Московском хладокомбинате. При этих перевозках погрузку сухого льда в контейнер пришлось проводить без кассет, так как нельзя было создать условий для грузовых операций (небольшая территория, отсутствие подъемных приспособлений). Блоки размером 20X20X85 см в контейнер загружались в бумажной упаковке. Всего в контейнер помещалось 40 блоков; 32 блока устанавливались вертикально, а 8 блоков укладывались горизонтально — сверху. Контейнер с сухим льдом устанавливался на двухосный прицеп при помощи автокрана (рис. 3), прицеплялся к рейсовым автомолоко- цистернам и перевозился на расстояние 210— 480 км со скоростью 30—50 км1час. Перед отправкой в опытный пробег и по возвращении контейнер взвешивался на кон- 1 Потери, которые получались при открытой крышке во время перевешивания, не вычитались, так как определить их не представилось возможным. Рис. 3. Установка контейнера на двухосный прицеп при помощи автокрана.
№ 1 Изотермический контейнер для перевозки сухого льда 39 Таблица №№ опытов 1 2 3 4 5 Перевозка контейнера На автоприцепе То же На железнодорожной платформе То же РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ КОНТЕЙНЕРА ВО ВРЕМЯ ПЕРЕВОЗКИ Маршрут Москва—Вязьма — Москва Москва—Семеновское— Москва То же Москва—Ленинград Ленинград—Москва Итого: В среднем: Вес сухого льда, кг в начале опыта 1525 1515 1415 1550 1395 — в конце опыта 1475 1415 1390 1333 1100 — — Продолжительность опыта, в час. 18,25 47,58 12,00 119 168,5 365,3 __ Средняя температура наружного воздуха, °С 19,4 20,5 19,0 18,4 16,2 — 18,2 Потери сухого льда 1 абсолютные, кг 50 . 100 25 217 295 687 — относительные, % в сутки от 1656 кг 3,97 3,06 3,02 2,66 2,54 — 2,73 трольньвх весах и определялась количество сухого льда, сублимированного во время опыта. Во время перевозок периодически записывались температуры воздуха и отмечалось состояние погоды (появление облачности, направление и скорость ветра и т. д.). Кроме того, были использованы данные местных станций гидрометслужбы за период опытных перевозок июль — август 1954 года. Перевозка сухого льда в контейнере на автоприцепе производилась по маршруту Москва—Вязьма—Москва и два раза по маршруту Москва—село Семеновское—Москва. Два опыта было проведено по перевозке сухого льда в контейнере на железнодорожной платформе. Сухой лед перевозился из Москвы в Ленинград и обратно, причем контейнер пополнялся блоками сухого льда на Ленинградском хладокомбинате. Результаты испытаний контейнера при перевозке сухого льда на автоприцепе и на железнодорожной платформе приведены в таблице. Из таблицы следует, что во время перевозки контейнера потери сухого льда по отдельным опытам составили от 2,54 до 3,96% в сутки, причем с увеличением продолжительности опыта относительные потери уменьшались. Увеличение потерь в первом опыте объясняется загрузкой сухого льда в теплый контейнер и непродолжительностью опыта. В среднем потери составляли 2,73% в сутки. Следует отметить, что в опытах 2, 4 и 5 продолжительность перевозки была небольшая, но контейнер простаивал на площадках и длительное время находился в стационарных условиях. Кроме потерь сухого льда, которые были учтены во время опытов, были дополнительные потери: при взвешивании льда, упаковке, обрезке блоков, загрузке и т. д. Общие потери сухого льда, с учетом дополнительных потерь, за период испытания контейнера составили не 687 кг, как указано в таблице, а 1075 /сг, или в среднем 3,68% в сутки. При испытании контейнера в стационарных условиях потери сухого льда были несколько меньше. Выводы 1. Изотермический контейнер весом 2,5 т имеет вполне удовлетворительные теплотехнические показатели и может применяться для перевозки сухого льда на дальние расстояния. Чтобьи уменьшить потери сухого льда, целесообразно применять для упаковки блоков крафтмешочную бумагу. 2. Контейнер может быть применен' в качестве хранилища сухого льда на распределительных базах и потребительских пунктах. 3. Удельный расход сухого льда от сублимации временно может быть установлен (в зависимости от времени года) от 3 до 4% в сутки от полной грузовместимости контейнера. 4. В целях удешевления эксплуатации контейнеры следует перевозить автопоездами, состоящими из одной машины и одного, двух или трех двухосных автоприцепов.
Испытание оборудования завода сухого льда Инж. Т. ПИМЕНОВ А Большинство отечественных заводов сухого льда уже несколько лет применяет эффективный абсорбент — раствор моноэтаноламина. Испытания по выявлению технико-экономических показателей работы заводов сухого льда на этом новом абсорбенте проводились ВНИХИ в 1951 — 1953 годы. При проведении испытаний завода сухого льда на опытном холодильнике ВНИХИ в 1952 году было установлено, что повышение температуры десорбций от 107 до 115° С улучшает технико-экономические показатели: производительность завода возрастает при одновременном снижении удельных расходов пара, электроэнергии, воды. В конце 1952 года был пущен завод сухого льда, построенный при Московском холодильнике № 10. Технологическая схема получения газообразной углекислоты на этом заводе (рис. 1) имеет ряд особенностей. Главная из них — осуществление процесса десорбции при температурах выше общепринятых на 15—25° С. Отчетные данные об удельных расходах сырья и материалов на этом заводе свидетельствуют о большой экономичности его работы. Для выявления факторов, обусловливающих достижение таких низких удельных расходных показателей, и перенесения передового опыта на другие заводы сухого льда был проведен' ряд исследований, выполненных ВНИХИ в содружестве с коллективом работников завода сухого льда при Московском холодильнике № 10. Испытания проводились при температурах десорбции 130 и 136° С. Количество циркули- Услобные обозначения у -дифференциальный манометр с соплом \ - термометровая гильза х -запорный Вентиль ¦ ¦> 9 - манометр пружинный Рис. 1. Схема получения газообразной углекислоты на заводе Московского холодильника № 10: 7—экономайзеры, 2, 3 и 4—скрубберы, 5 и 5—абсорберы, 7—теплообменники, S—кипятильник, 9—холодильники раствора 10—холодильник газа, 11—влагоотделитель, 12— сборник конденсата, 13—фильтр, 14—насос для пегекачки конденсата,' 15 и 16—насосы для перекачки раствора моноэтаноламина, 18—эксгаустер, 19—бойлер.
№ 1 Испытание оборудования завода сухого льда 41 рующего раствора колебалось от 13,3 до 16,5 м3/час, а дымовых газов —от 1800 до 2080 н, м3/час. Концентрация истощенного раствора изменялась в пределах от 9,5 до 11,5%. Истощенный раствор из десорбера в абсорбер подавался без насоса, за счет избыточного давления десорбции. Испытаниями установлено, что на заводе достигнуты высокие технико-экономические показатели при выработке одной тонны сухого льда. Среднечасовая производительность завода по газообразной углекислоте составила 340 кг, а потери газообразной углекислоты при превращении ее в твердое состояние составили 18%. Анализ факторов, влияющих на снижение удельного расхода топлива (насколько это можно было установить при испытании в производственных условиях), показал, что применение повышенной температуры десорбции даст от 8 до 20% экономии топлива, если сравнить данный завод сухого льда с заводами, работающими с температурами десорбции порядка 108° С. Основная же экономия топлива достигается высоким к. п. д. котельной (в среднем 74%). Такое значение к. п. д. котельной обеспечивается осуществлением закрытой схемы возврата конденсата в котел при температуре, близкой к температуре конденсации пара в дееорбере, а. также применением пароперегревателей, в которых дымовые газы охлаждаются до 280— 300° С. Кроме того, осуществлено включение экономайзеров для подогрева истощенного раствора. Сравнение материалов данного испытания с проведенными ранее на заводах сухого льда при опытном холодильнике ВНИХИ, Московском и Ленинградском хладокомбинатах позволило придти к выводу, что повышение температуры десорбции с 125 до 136° С не влияет на эффективность процесса. Из рис. 2 видно, что удельная производительность возрастает' при повышении температуры десорбции с 107 до 120 ~г- 125° С, а далее протекает без изменений. н т* со г т3раств. 13 §5 11'* *! 9 5- 9 1 о / / ° о э У " _* X о Завод сухого льда ВНИХИ ® Завод сухого льда Мосхладокомбината ' х Завод сухого льда Московского холод. №10 • Завод сихого льда Лен хладокомбината^ 110 120 130 140 °С Температура десорбции Рис. 2. Зависимость удельной производительности завода от температуры десорбции. Тем не менее, режим десорбции при температурах 130 -з- 136° С является все же более выгодным, так как такой режим позволяет значительно снизить расход электроэнергии на сжатие углекислоты путем повышения давления всасывания первой ступени компрессора. Кроме того, при этих температурах можно также осуществлять обратную подачу раствора в абсорбер без насоса. В результате этих мероприятий на заводе сухого льда при Московском холодильнике № 10 достигается экономия электроэнергии до 15% по сравнению с другими сухоледными заводами. Выводы 1. Значительное влияние на удельный расход топлива оказывает к. п. д. котельной. На данном заводе применены закрытая схема возврата конденсации пара, пароперегреватели и экономайзеры для подогрева раствора моно- этаноламина. 2. Одной из причин, способствующих достижению низких удельных (расходных показателей, являются относительно малые потери газообразной углекислоты (до 18%). 3. Внедрение процесса десорбции при температурах порядка 130° С обеспечивает работу завода при минимальных расходах топлива и способствует экономии электроэнергии.
В ИНСТИТУТАХ И ЛАБОРАТОРИЯХ О степени термодинамического совершенства теплоэнергетических и холодильных установок Проф. В. МАРТЫНОВСКИЙ, доцент Л. МЕЛЬЦЕР В современной теплоэнергетике широко применяется метод комбинированного производства тепла и электроэнергии. Начинает внедряться также метод комбинированной выработки энергии и холода. В этих условиях сопоставление эффективности схем получения разных видов энергии представляемся зажной задачей. Достаточно указать на дискуссию,, развернувшуюся вокруг только одного и* подобных вопросов, а именно с к. п. д. теплоэлекгюпентралей, вырабатывающих одновременно тепло и электроэнергию A). Для полной оценки эффективности сложных систем приходится прибегать к ряду технико-экономических и энергетических показателей, но в их числе всегда важным будет критерий термодинамического совершенства, с помощью которого возможно сопоставить действительную затрату первичной энергии с минимально необходимой для получения заданного эффекта. Таким образом, могут быть определены резервы дальнейшего совершенствования энергетики того или иного производства. Теоретические основы такого анализа заложены в классических трудах основоположников термодинамики и в значительной степени развиты рядом исследователей в начале XX века. Тем не менее в литературе последних лет не ослабевает интерес к разработке общего метода термодинамического анализа в его применении к различным отраслям техники. , Из современных работ, посвященных термодинамическому анализу холодильных установок, заслуживают внимания статьи И. П. Ишкина и В. И. Бродянского B), а также Грассмана C), в которых авторы приводят методы определения степени термодинамического совершенства процессов, типичных для техники низких температур. \ Необходимо также отмет ить как положительное явление то, что в журнале «Холодильная техника» № 4 за 1953 г. помещена статья цроф. Д. П. Гохштейна, в которой автор применяет разработанный им энтропийный метод учета энергетических потерь по отношению к холодильным установкам D). Однако в этой статье проф. Д. П. Гохштейна имеются положения, которые, с нашей точки зрений* могут создать неправильное представление о методах термодинамического анализа. Дело в том, что в своей статье проф. Гохштейн подвергает острой критике так называемый метод потоков, противопоставляя ему метод циклов, и в результате приходит к выводу о том, что метод потоков не в состоянии связать коэффициенты, определяющие степень совершенства отдельных частей установки с ее общей степенью совершенства. Поточный л*етод анализа рабочего процесса и его эквивалентность энтропийному методу учета потерь При стационарном режиме в любой части теплоэнергетической или холодильной установки соблюдается количественное равенство между подводимой и отводимой энергией. Однако вследствие того, что любой реальный процесс в той или иной степени необратим, отводимый поток энергии обладает меньшей работоспособностью, чем подводимый. Потеря работоспоесСчости обусловлена внешней и внутренней необратимостью процессов В самом общем -случае отождествляя среду тепловому резервуару бескойеч%^емкости( с постоянно*: температурой Тч, потеря работоспособности Пi может быть определена по известному уравнению: П, T0bS, П) Здесь &S} ecii изменение энтропии всех тел, участвую щих в процессе (изменение энтропии системы), а Т^°К абсолютная температура среды. Использование уравнения A) для последовательного .подсчета потерь д составляет основу так называе мого энтропийного метода, разработанного Д, П. Гпх- штейном. В этом кгётеде вводится коэффициент З'.сфгетиче ской потери процесса: 0|- ?- а\ где Е — первкчная превратимая энергия, вводимая р установку. _ - * .. * Коэффициент полезного действия установки* или. точнее, степень Лермрдитмйчес-ого совершенства будет равна: Е — Z/7, 1—-SQ,. C) Заметим, что Д. П. ft ;ште":н< при подсчете, вводимой первичной энергаи_ Е..„даитывает^ только различные виды механической .либо электрической энергии да работоспособную часть тепла, определяемую по ур>сгвпгнию Клаузиуса, как. работу, которую можно получить из тепла при использовании его в полностью обратимом цикле. При t0 — cliTst, она равна: .j
№ 1 О степени термодинамического совершенства теплоэнергет. и холод, установок 43 ИГ ddQrr°l rc/Q D) г, г, В хлучае переменных температур подвода и отвода тепла ь ожно воспользоваться среднепланиметрическими температурами и определять работоспособность тепла по произведению его количества на к. п. д. соответствующего цикла Карно: D) Wt = KtQ,, где Kt = - Т; По,' счет потери Пь можно производить также и по разности между подводимой превратимой энергией Ein и отводимой Е1в. Вполне очевидно, что ni^Ein-Eie = T^S, E) Дл5 использования этого так называемого поточного метода шобходимо подсчитывать работоспособность всех видов потоков энергии, подводимых и отводимых от данного узла схемы. Кроме тепла различных потенциалов м механической энергии, в установку или в какой-либо ее элемент может поступить рабочее тело, обладающее энергией. Под работоспособностью В рабочего тела понимают ту максимальную техническую работу, которую оно могло 6л совершить при вполне обратимом переходе из состоянья неравновесного по отношению к окружающей среде к состоянию полного с ней равновесия. Необходимо подчеркнуть, что при этом рассматривается -гстема, состоящая из рабоч^гл ->;fa_H среды, с каторг) только и возможен тепловой контакт; ~ Наиболее просто подсчитывается работоспособность тела в i отоке, исходя из основного уравнения термодинамики: ... dQ =^di — • Avdp 0т/'.;пда, учитывая, что dl= -^vdp и что dQ = T0dS, пол у чае i Мтах = Ц-ТоЯ-У-Т&>. F) Обо качая i — T0S = В, получим: Almax = Bt-B0. F) При !яв^нулевое" состояние, соответствующее температур и, давлению среды, получим, что работоспособность рабочего тела в состоянии, неравновесном среде, определяется потенциальной функцией состояния: Л!„ . = В = i — TqS'. G) Очевидно, при переходе рабочего тела из состояния 1 в состояние 2 разность Aj?i — В2 будет равна ра- лботе обратимого перехода. Одн ко Д. П. Гохштейн в своей статье считает, что ранность Вг^В<> == (it — TQSi) — (/2 — 7о$2) есть олько i асттгый случай выражения максимальной работы, вычисляемой из формулы Клаузиса D) тогда, когда теало Qt подводится при постоянном давлении, ибо в этом случае Qt = М. В действительности выражение G| не зависит от формы переходного процесса и применимо для любой пары конечных состояний, а не только для тех из них, которые лежат на одной изоб*ре. й ^ Формула Клаузиуса D) дает работу обратимого цикла, а формула G) — только разомкнутого процесса npTi одном источнике тепла в виде среды с температурой Го- Из совпадения численных результатов расчеты по формулам D) и G) в одном случае, когда оба конь цевые состояния лежат на одной изобаре, мы считаем неправильным делать вывод о том, что работоспособность тела есть частный случай работоспособности тепла. Поточный метод учета потерь по существу отличается от энтропийного только привлечением функции В для подсчета превратимой части энергии, что же касается определения потери, то выражение E) показывает полную тождественность обоих способов расчета. При использовании «поточного» метода расчета любую часть установки, в которой Осуществляется круговой процесс, можно отделить условным сечением, учитывая действие потока энергии, как это показано на рисунке. Г Часть устанодки — (IBj)e Термодинамическая схема потоков работоспособной энергии. Обозначая подстрочным индексом пив поступающие и выходящие потоки энергии: ^«(SQ^ + S^ + SB^, получим выражение для степени совершенства данного узла установки в виде: Потеря превратимой части энергии, равная T§\SU может быть подсчитана по формуле: Я,.=?(.вA-Т1г). (8) Ввиду тождественности уравнений A) и (8), не может быть и речи о противопоставлении этих методов расчета частных потерь. Сущности обоих методов одна и та же; она основана на использовании с помощью второго начала термодинамики понятия об обратимом процессе. Если метод потоков и энтропийный метод не отличаются по существу друг от друга, то почему же в первом обязательно используется работоспособность тела, а в энтропийном обходятся без нее? Ответ состоит в следующем: а) Определение потери ni=T()\Si может быть произведено и без определения суммарной входящей и выходящей работоспособности. Для. этого достаточно только знать количество и состояние „на концах". Если же П{ определять по разности Еп — Ев, то для определения Е применение функции В неизбежно. б) В случае, если рассматриваемый круговой процесс таков, что первичная вводимая превратимая энергия Е складывается только из механической и тепловой энергии, можно обойтись без применения функции В, так
44 В институтах и лабораториях № 1 как для рабочего тела в круговом процессе ш dB = О, а в составе первичной энергии по условию нет вводимой работоспособности тела. Из этого следует, что «метод потоков» обладает большей общностью, так как с его помощью можно анализировать процессы, в которых, кроме энергетических превращений, участвуют потоки вещества, обладающего работоспособностью. / Связь между общей степенью термодинамического совершенства установки и совершенством отдельных , ее узлов Чрезвычайно важно установить зависимость между общим к. п. д. установки и к. п. д. ее отдельных узлов. Выявление этой связи должно указать на основные источники необратимых потерь и выявить перспективу дальнейшего усовершенствования схемы. В цитированной статье утверждается, что «поточный метод» по своей природе не в состоянии установить явную функциональную связь в виде: "П = f (tQi. ^•••'');)> (9) где: т) — к. п. д. всей установки, % — частные к. п. д. отдельных узлов установки- «То обстоятельство, — пишет проф. Гохштейн», — что потоки работоспособности могут совершать кругооборот, возвращаясь обратно к своему исходному положению, не позволяет работоспособности на входе в последующий элемент установки быть всегда равной работоспособности на выходе из предыдущего элемента установки. Поэтому невозможно представить к. п. д. установки в виде произведения или суммы к. п. д. отдельных элементов установки»; и далее: «...поточный метод нельзя считать рациональным для анализа совершенства рабочего процесса холодильных установок». Легко показать, что эти выводы неправильны. С помощью уравнения (8) подсчитькваются потери в каждом узле, независимо от всего предыдущего хода процессов и перераспределения потоков работоспособности. Поэтому выражения типа A), B) и C); составляющие основу энтропийного метода, получаются также и при использовании метода потоков. Очевидно, при этом Еп-Щп(\- *)/) •/) = — Ein ¦\)- A0) Выражение A0) дает функциональную связь между ч\ и -fy; оно ничем не хуже, чем выражение C). Оно дает тот же результат, но его большим преимуществом является раскрытие зависимости потерь не только от степени совершенства данного узла, но и от его «удельного веса», как можно было бы назвать отношение Этот важный момент недостаточно четко вскрывался в работах, посвященных термодинамическому анализу циклов и схем. Раздельное рассмотрение степени необратимости каждого узла не может принести существенной пользы по сравнению с рассмотрением термодинамического совершенства всей установки, если не выявлена связь и влияние первых на последнюю. Не устанавливая такой связи, можно составить поверхностное представление о действительных источниках необратимых потерь. , Правильный и плодотворный путь развития и применения термодинамического анализа необратимых потерь заключается в (выяснении влияния изменения к. п. д. отдельных звеньев на общий к. п. д. установки. Для этого необходимо находить не только значе. ния •%, iq2 . •. гп но и величины частных производит) дг\ di] ных: g—, -=г--, -5—¦ и т. д., чтобы по этим значениям судить о главных очагах необратимых потерь, которые больше всего влияют на совершенство установки. При этом нельзя, конечно, обойтись без оценки практической возможности улучшения совершенства исследуемых узлов. Затруднение в применении предложенного метода состоит в том, что частные к. п. д. звеньев установки не являются независимыми переменными. Так, например, в цикле паровой холодильной Мишины увеличение разности температур в процессе конденсации вызывает одновременно снижение к. п. д. процессов конденсации и дросселирования. То же относится к изменению, условий теплопередачи в испарителе. Необратимость процесса сжатия увеличивается вместе с увеличением необратимости процессов подвода и отвода тепла в цикле. Устанста$0?я&. аналитической связи между частными к. п. д; процессов является сложной задачей. Однако для выявления основных очагов потерь нет иногда необходимости в достижении большой точности. Если в целях упрощения анализа принять независимость частных к. п. д., то получим из A0): Ein 'Е„ (И) Выражение A1) показывает, что необходимо обеспечивать высокое термодинамическое совершенство прежде всего тех узлов (машин, аппаратов и пр.) установки, где вводимая работоспособная энергия составляет значительную долю от всей первичной работоспособной энергии, вводимой в установку. ЛИТЕРАТУРА 1. Вопросы определения к. п. д. теплоэлектроцентралей. Госэнергоиздат, 1953 г. 2. П. И. Ишкин и В. МлБ родя не кий. Т.Ж.Ф., том XXII, II, 1952. 3. Grassmann P. Kaltetechnik, Heft 3. 1952, 4. Проф. Д. П. Гохштейн. „К теории рабочего процесса холодильных установок", „Холодильная техника" № 4 за 1953 г.
По поводу статьи „О степени термодинамического совершенства теплоэнергетических и холодильных установок" Рассматриваемая статья является интересной попыткой сопоставить энтропийный метод расчета энергетических потерь с «поточным методом» анализа рабочего процесса. Подход авторов этой статьи к решению вопроса количественного учета влияния необратимости каждого узла установки на ее совершенство в целом оригинален и плодотворен; приходится лишь пожалеть, что этот подход не получил в статье конкретного приложения. Однако по нижеследующим мотивам нельзя согласиться с приукрашиванием явно теневых сторон «поточного метода» и попыткой сделать его равноценным энтропийному методу. 1. Любой метод анализа должен оцениваться не только по его правильности, но и по простоте и удобству пользования им. В опубликованной на страницах журнала «Холодильная техника» (№ 4, 1953 г.) статье я сделал попытку показать, что «невозможно представить к. п. д. установки в виде произведения или суммы к. п. д. отдельных элементов установок» при помощи «поточного метода», .ибоработоспособность на входе в последующи^ ^адемент установки не всегда равна работоспосо^осД И Ьыходе из предыдущего элемента установки.' й показал "Также,1 "Что энтропийный' метод, "¦й'атэЬЬ]}01\' позволяет составить к. п. д. любой установки в виде весьма простой суммы коэффициентов энергетических потерь, отнимаемых от единицы. Объясняется это тем, что в энтропийном методе используется только энтропия, обладающая свойствами аддитивности. Следовательно, и энергетические потери, выраженные только через одну переменную — энтропию, тоже обладают свойствами аддитивности. В. С. Мартыновский и Л. 3. Мельцер пытаются опровергнуть это утверждение при помощи своего уравнения A0). Эта попытка не может не вызвать недоумения, если учесть, что их'уравнение A0) есть не что иное, как несколько иначе математически оформленное уравнение A0) из моей статьи в журнале № 4 «Холодильная техника» и является уравнением, принадлежащим не «поточному», а энтропийному методу. В самом деле, авторы составили свое уравнение A0) не путем учета потоков работоспособностей в балансе работоспособности установки, а путем последовательного учета и суммирования энергетических потерь. Это уравнение, так же как и мое^^равнедйе^ХЩХ, .равно едшш^е1ММШ&^ШШМ^^^^^^ЩУ.Р3 энергетических „ потерь. То, что у авторов коэфсрщйенты энергетических Iftn-epS* (выражены не через легко находимые по таблицам значения энтропии, а через сложно вычисляемые значения к. п. д. отдельных элементов, свидетельствует лишь о том, что их математическая, чисто формальная, реформа моего уравнения A0) не дала положительного эффекта. Ссылка на то, что уравнение A0) В. С. Мартыновского и Л. 3. Мельцера имеет преимущество раскрытия „удельного веса" данного узла в совершенстве установки не состоятельна. Тот же эффект дает более простое и четкое уравнение f)il—№it в чем легко убедиться из последнего столбца табл. 1 моей статьи в журнале № 4 за 1953 год. 2. Подобно , Кинану и Грассману, авторы вводят в энергетический баланс массообмен, являющийся для этого баланса чужеродным телом, ничего кроме усложнения и запутывания не дающим. 3. Краткость настоящего ответа не позволяет развить ту правильную мысль, что обоснование «поточного метода», исходящее из того, что при непрерывном процессе тело может обмениваться теплом только с окружающей средой, не согласуется со II началом термодинамики. 4. В. С. Мартыновский и Л. 3. Мельцер пищут: «Однако Д. П. Гохштейн в своей статье считает, что разность В\—В2 есть только частный случай выражения максимальной работы...». Произвольное включение в мой текст слова «только» исказило весь смысл соответствующей моей фразы. Доктор техн. наук, проф. Д. ГОХШТЕЙН Исследование теплопроводности фреона-113 Канд. техн. наук Л. ЧЕРНЕЕВА Фреон-ИЗ является одним из эффективных холодильных агентов для турбокомпрессорных агрегатов, в особенности для кондиционирования воздуха, теплой а- сосных установок и др. Имеющиеся в литературе данные по теплопроводности фреона-113 относятся к ограниченному интервалу температур; область вблизи 0°, наиболее важная для практики, опытами охвачена недостаточно. Фреон-ИЗ был подвергнут трехкратной перегонке, что обеспечило отсутствие в продукте свободного хлора и нелетучих остатков. Показателем чистоты вещества является максимальная температура разгонки D7,9^) при нормальной температуре кипения 47,4°. Для определения теплопроводности фреона-113 был выбран метод нагретой проволоки, использованный ра- иее для определения теплопроводности фреона-11, фреона-12 и фреона-22 («Холодильная техника» № 3, 1952 г. и № 3, 1953 г.). Как известно, для определения коэффициента теплопроводности жидкостей или газов по методу. нагретой проволоки необходимо измерить поток тепла,' выделенного током в платиновом нагревателе и проходящего че-
46 В институтах и лабораториях № 1 Таблица \ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОГО ФРЕОНА-113 Р = 1 ата t° С -30 -10 10 20 30 40 G0 X ккал[мчас °С 0,0709 0,0691 0,0674 0,0656 0,0639 0,0621 0,0604 0,0586 0,05681 0,05501 р — 1,5 ата. рез радиальный слой исследуемого (вещества, и разность температур в этом слое. Все измерения силы тока, падения напряжения в нагревателях капилляров, а также сопротивления платиновых термометров, навитых на капилляры, производились при помощи пятидекадного потенциометра «Эталон» с чувствительным зеркальным гальванометром. До исследования фреона-113 точность показаний стенда была проверена путем контрольных определений теплопроводности воздуха — наиболее изученного вещества, теплопроводность которого имеет промежуточное значение между теплопроводностью жидкого и газообразного фреона. Рассмотрение графиков зависимости теплопроводности жидкого и газообразного фреова-113 от температуры (рис. 1 и 2) показывает, что для всех экспериментальных точек разброс их не превышает точности проведенных опытов (±2,5%). 111! i III - о /7 о д АЛ Обозначения. иамеп ip на пилля i г 1 ра 1,0 om^i i 1 7riri '30 -20 -tO 0 10 20 30 ЬО 50 t°C Рис. 1. Теплопроводность жидкого фреона-113. В результате опытов определен коэффициент теплопроводности фреона-113 в жидком и газообразном состояниях. Опыты с жидким фреоном-113 проводились в интервале температур от —30 до +60°. Опыты при температурах выше +40° проводились при давлении 1,6 ата. Так как изменение давления на 0,5 атм на теплопроводность жидкости практически влияния не оказывает, то иа графике зависимости теплопроводности жидкого фреона-113 от температуры для давлений 1 ата и 1,5 ата дана одна прямая. Полученные результаты по теплопроводности жидкого фреона-113 приведены на графике * —/(г) (рис.1) и в табл. 1. Опыты с газообразным фреоном-113 проводились при давлении 0,5 ата в интервале температур от 42 до 106°. Так как во всей исследованной области зависимость теплопроводности газообразного фреона-113 от температуры прямолинейная, значения теплопроводности экстраполированы до0°. Полученные значения по теплопроводности газообразного фреона-113 приведены на графике л =f(t) (рис. 2) и в табл. 2. Полученные результаты по теплопроводности жидкого и газообразного фреона-113 сопоставлены с имеющимися в литературе данными Марквуда и Беннинга. По теплопроводности жидкого фреона-113 в области температур выше 0°, для которой имеются данные Марквуда и Беннинга, то есть для которой сравнение возможно, в настоящей работе получены более низкие значения; расхождения достигают 22%. Характерно, что для всех исследованных во ВНИХИ фреонов значение теплопроводности жидкости получается значительно ниже американских данных. Анализируя материал, опубликованный Марквудом и Беннингом в 1943 году, необходимо отметить следующие особенности. Опыты по исследованию жидких фреонов проведены Марквудом и Беннингом при помощи коаксиальных цилиндров, но геометрические размеры установки в расчет не вводились, использовался относительный метод. Значения теплопроводности для выбранных эталонов — толуола и этилового спирта — ими принимались по данным Бриджмена. Однако, как показано в работах Н. Б. Варгафтика, данные Бриджмена по теплопроводности толуола завышены на 13%, по этиловому спирту завышены н«а 4—5%. Использование Марквудом и Беннингом завышенных данных по теплопроводности веществ, принятых за эталоны, привело к завышению данных по жидким фре* онам. Сравнение полученных в настоящей работе данных по газообразному фреону-113 с данными Марквуда и КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГАЗООБРАЗНОГО ФРЕОНА-113 Таблица 2 Р = 0,5 ата t сс \ ккал\м час °С 0 0,00640 10 0,00680 20 0,00720 30 0,00670 40 0,00800 50 0,00840 60 0,00880 70 0,00925 80 0,00965 90 0,0101 100 0,0105 по 0,0108
№ 1 Исследование теплопроводности фреона-113 47 пчас°С\ 0,0120\ 0,0110 0,0100 0,0090 ОШО 0,0070 h ooi^y Ос\лг 40 50 60 70 80 90 100 t°C Рис. 2. Теплопроводность газообразного фреона-113. Беннинга показывает, что наши результаты выше американских данных на 12%. Характерно, что и по исследованным ранее газообразным фреону-11 и фреон1у-12 имело место расхождение в ту же сторону на 10%. Опыты по определению теплопроводности газообразных фреонов проводились Марквудом и Беннингом на другой установке — нагретой проволокой, но также относительным методом. За эталон были приняты значения теплопроводности воздуха и углекислоты по данным Эйкева. На рис. 3. представлен график ^ = f["~\f\, построенный по данным Марквуда и Беннинга. Зависимость (й1> принятая Марквудом и Беннингом за основу при определении теплопроводности жидких фреонов, имеет характер кривой, что ошибочно. При теплообмене через цилиндрическую прослойку справедливо соотношение Х = d2 2кШ d9 d\ где 2Я/ Для данной установки есть постоянная величина, характеризующая ее геометрические размеры. Следовательно, для данной установки при исследовании всех веществ при любых температурах зависимость * — м д? ] изображается прямой, проходящей через начало координат. На основании графика (рис. 3) можно также отметить, что величина концевых потерь в опытах Марквуда и Беннинга была чрезмерно велика, и это могло значительно снизить точность опытов. Расхождение, имеющее место для газообразных фреонов между данными Марквуда и Беннинга и результатами настоящей работы, в основном можно объяснить тем, что теплопроводность воздуха и углекислоты ± 2,000 U 000 п и V) ski in <*a с: ,s 5i _ & 1- 1 Толуол^ \ ^ / Y * ? ~> Спирт Обозначения: 1 • -опытные тыки по толуолу 1 и спирту, принятые Маркдудом н и Беннингом за эталоны _] о - исс ны зна лед ? не чен уем г ОС/ 1Я ых io6t wen фрс эт "Ш ров tf, f грс идне юлу 1фи< КПП чел ка i 0,0500 0,1000 Рис. 3. принята американскими исследователями по заниженным данным Эйкена. Как показали тщательные исследования, проведенные Н. Б. Варгафтиком и О. Н. Олещук, действительные значения теплопроводности воздуха и (углекислоты выше данных Эйкена.
Исследование калорических и термических свойств жидкого фреона-113 Канд. техн, наук М. БУБУШЯЬ Фреон-113 (производная этана, CF2C1 — CFC12) благодаря своим термодинамическим и физико-химическим свойствам представляет значительный интерес как рабочее вещество для тепловых насосов, а также установок для кондиционирования воздуха. Как известно, фреон-113, несмотря на свои благоприятные (для применения в турбокомпрессорных установках) термодинамические и физические свойства (нормальная температура кипения ^=47,6° С, ? =214, 1° С, Р = 35 ата, молекулярный вес ц = 187,37 [1]), до последнего времени изучен был недостаточно полно. Имевшиеся в литературе данные по термодинамическим свойствам жидкого фреона-113 [1] охватывали весьма небольшой интервал температур. Это в особенности относилось к (калорическим величинам, в частности к теплоемкости Cs — вдоль кривой насыщения, экспериментальные значения которой имелись до температуры +63° С. Более полные данные имелись о плотности фреона-113, однако и ови были определены для состояний вдоль кривой насыщения. В настоящей работе проведено исследование как калорических, так и термических свойств жидкого фреона 113 на основе полученных экспериментальных данных по теплоемкостям С р и плотностям ? до давлений 35 ата и температур свыше 200° С [2]. На рис. 1 и в табл. 3 приведены плотности исследованного вещества для круглых значений температур и давлений. Плотность фреона-113 на кривой насыщения приводится в табл. 1. Таблица 1 t°c 1 20 30 40 50 60 70 80 90 100 7' г /см3 1,585 1,560 1,533 1,508 1,483 1,457 1,428 1,399 1,372 t °с ПО 120 130 140 150 160 170 180 185 7' г /см3 1,342 1,310 1,280 1,239 1,204 1,165 1,118 1,072 1,044 /°С 190 195 200 — — — — — — ?' г/см3 1,009 0,978 0,940 — — — — — — Приводимые в табл. 1 значения плотности f' на кривой насыщения получены путем экстраполяции экспериментальных изобар на пограничную кривую жидкости в 7 — t координатах. При этом экстраполяция ни в одном случае не превышала 4 — 5° С- Максимально возможная погрешность приводимых нами данных о плотности составляет 0,2%, возрастая в критической области до 0,26%. временно с нахождением плотности на той же установке [2]. Полученные экспериментальные данные по теплоемкости Ср [2] позволили представить эти результаты в удобном для практического пользования виде (табл. 2). Значения изобарной теплоемкости Ср на пограничной кривой жидкости были получены путем экстраполяции изотерм в диаграмме Ср—р[3] на пограничную кривую. Для нахождения изобарной теплоемкости жидкости на кривой насыщения — С в интервале температур от —20° С до 160° С может быть рекомендована интерполяционная формула: С'р = 0,222 + 0,019-10~2/ + 0,012.10Р. Теплоемкость С ккал\кг°С для круглых значений температур и давлений, а также С приводятся в табл. 2. Таблица 2 t°c -20 — 10 0 + 10 20 1 30 1 40 | 50 1 60 70 | 80 90 100 НО 120 130 140 150 160 170 180 185 190 1 195 200 205 с'р 0,217 0,219 0,222 0,224 0,227 0,229 0,232 0,234 0,237 0,240 0,243 0,247 0,251 0,255 0,260 0,265 0,272 0,279 0,288 0,300 0,320 0,339 Р ата 1 5 0,216 0,218 0,221 0,223 0,226 0,228 0,230 0,233 0,236 0,239 0,242 0,246 0,250 10 0,216 0,218 0,220 0,222 0,225 0,227 0,229 0,232 0,234 0,237 0,239 0,242 0,246 0,251 0,257 15 0,215 0,217 0,219 0,221 0,224 0,226 0,228 0,230 0,232 0,235 0,238 0,241 0,244 0,248 0,253 0,259 0,267 0,276 20 | 25 | 30 | 35 0,215 0,216 0,218 0,220 0,222 0,224 0,226 0,229 0,231 0,233 0,236 0,239 0,242 0,246 0,250 0,256 0,263 0,270 0,280 0,292 0,214 0,216 0,218 0,219 0,221 0,223 0,225 0,227 0,229 0,231 0,233 0,236 0,239 0,243 0,247 0,252 0,259 0,266 0,274 0,284 0,300 0,320 0,214 0,215 0,217 0,218 0,220 0,222 0,224 0,226 0,228 0,230 0,232 0,234 0,237 0,240 0,244 0,249 0,255 0,260 0,268 0,277 0,289 0,298 0,312 0,340 0,213 0,215 0,217 0,218 0,220 0,221 0,223 0,225 0,226 0,228 0,2301 0,232 0,235 0,238| 0,241 0,246 0,251 0,2561 0,263 0,271 0,281 0,286i 0,294 0,305! 0,324 0,372 Калорические свойства фреона-113 Как уже указывалось, определение изобарной теплоемкости С жидкого фреона-113 проводилось одно- Экспериментально найденные значения теплоемкости и плотности фреона-113 были использованы для определения других термодинамических параметров, а именно: энтальпии — i и энтропии — 5 жидкости, величины которых приведены в табл. 3.
№ 3 Исследование калорических и термических свойств жидкого фреона-ПЗ 49 Р «г/смг 30 I нкал/м 25 20 35 to 1 II 1 II 1 11-** 1 1L'—*Т— II! II II V 1 U11 1^ \ \ X и. . L№^ 1 Щ—Г \\ \\ V. ) / 170 \ \ \ / 081 г' по \ \ / / \к ? \ , У к— \У >- У S* 1,5 1,Ь 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 у г/см3 Рис. 1. Плотность жидкого фреона-ПЗ Из соображений единообразия с имеющимися в литературе данными [1] по энтальпии и энтропии других фреонов, а также с целью получения положительных значений ins было принято, что * = 100 ккал/кг, а 5=1,0000 ккал/кг°С при t = 0°C и давлении насыщения Ps =0,151 ата. Зависимость энтальпии фреона-113 от температуры представлена на рис. 2 и 3. Пунктирные линии на этих рисунках представляют собой пограничную кривую жидкости. Как видно из рис. 2, при температурах около 50° С происходит пересечение нанесенных на диаграмме изобар Р = 4, 7 ата и Р = 35 ата. Для точки пересече- 120 115 110 105 тп Р=4,7ата^ Р=35 ата ^ ^Р-35 ата ^Р=Ь,7 ата М \ I I //^Нижняя пограничная ? I II А / / кривая I f I 20 40 60 80 100 t°C Рис. 2. Энтальпия жидкого фреона-ПЗ до температуры 100° С. fdt\ ния этих изобар можно, естественно, записать -— ] = 0. \°P/i Это свидетельствует о том, что здесь отсутствует дроссель-эффект; иными словами, эта точка является точкой инверсии. Термодинамические свойства жидкого фреона-ПЗ приводятся в табл. 3 Таблииа t °с —20 0 + 20 40 60 80 100 120 140 150 Р = 5 ата >- 1,586 1,535 1,485 1,432 1,372 95,66 100,09 104,54 109,10 113,80 118,55 123,45 со 0,9833 0,9999 1,0157 1,0306 1,0452- 1,0590 1,0726 Р в» 10 ата 1,586 1,536 1,486 1,434 1,375 1,314 95,70 100,10 104,56 109,11 113,79 118,50 123,34 128,33 о о м 0,9833 0,9999 1,0155 1,0304 1,0448 1,0586 1,0719 1,0850 Р = 15 ата >— 1,587 1,537 1,487 1,436 1,378 1,318 1,246 1,207 95,79 100,17 104,60 109,12 113,75 118,42 123,25 128,20 133,44 136,14 о «о 0,9833 0,9999 1 1,0154 1,0303 1,0446 1,0582 1,0713 1,0843 1,0973 1,1037 .1 Холодильная техника № 1.
50 В институтах и лабораториях № * Продолжение табл. 3 /ОС -20 1 ° +20 40 60, 80 100 120 1 140 150 160 170 180 185 Р — 20 ата >— 1,588 1,538 1,489 1,437 1,381 1,321 1,252 1,213 1,171 1,120 «V» 95,87 100,21 104,62 109,13 113,72 118,37 123,14 128,08 133,20 135,88 138,62 141,44 и о 0,9833 0,9997 1,0153 1,0301 1,0443 1,0579 1,0710 1,0838 1,0966 1,1029 1,1093 1,1158 Р — 25 ата 1,589 1,539 1,490 1,439 1,384 1,325 1,257 1,219 1,181 1,134 1,081 1,051 л» 95,95 100,27 104,67 109,14 113,70 118,33 123,06 127,94 133,00 135,62 138,31 141,09 144,00 145,43 о 1 00 1 0,9832 0,9997 0,0152 0,0300 1,0441 1,0575 1,0706 1,0832 1,0958 1,1020 1,1083 1 1,1147 1,1212 1,1245 / и и ал/н г t °с —20 0 4-20 40 60 80 100 120 140 150 160 170 180 185 190 195 200 205 35 <\> *" 1 — 1,590 1,541 1,492 1,441 | 1,387 1 1,328 1,263 1,225 1,189 1,144 1,093 1,063 1,030 0,995 — — Р » 30 ата 1 5* * •*» г 96,01 100,32 104,70 109,15 113,67 118,27 122,97 127,81 132,78 135,36 138,00 140,73 143,56 145,02 146,60 148,22 — — и ^ to 0,9832 0,9996 1,0151 1,0298 1,0438 1,0572 1,0701 | 1,0827 1,0950 1,1012 1,1073 1,1135 1,1199 1,1231 1,1264 \ 1,1298 — — * о м >— — 1,591 1,542 1,494 1,444 1,330 1,333 1,268 1,232 1,195 1,153 1,103 1,073 1,041 1,009 0,975 0,934 Р = 35 ата 1 * •« 96,07 100,37 104,73 109,16 113,66 118,22 122,86 127,65 132,54 135,07 137,68 140,32 143,07 1 144,48 145,94 147,44 149,01 150,73 1 о Ч* « °° 0,9832 0,9995 1,0150 1,0296 1,0436 1,0569 1,0697 1,0822 1,0944 I 1,1004 1 1,1065 1,1127 1 1,1188 1,1219 1,1251 1,1283 1,1316 1,1352 1 100 120 НО 160 180 200 t°C: Рис. 3. Энтальпия жидкого фреона-113 при температурах от 100 до 200° С. ЛИТЕРАТУРА 1. Бадылькес И. С. Рабочие вещества холодильных машин. Пи- щепромиздат, 1952. 2. Шейндлин А. Е., Бубушян М. Б. Экспериментальное определение плотности и теплоемкости Ср жидкого фреона-113^ „Холодильная техника" № 4, 1954. 3. Бубушян М. Б. „Теплоэнергетика" № 3, 1954.
ОБМЕН ОПЫТОМ Рационализаторы производства мороженого Канд. техн. наук И. САВИНОВСКИЙ, канд. с.-х. наук И. ГИСИН Рабочие, инженеры и техники-рационализаторы в борьбе за сокращение производственного цикла, механизацию трудоемких работ и выпуск продукции отличного качества достигли определенных успехов. Широкую творческую инициативу проявили отдельные работники и целые коллективы в решении ряда важнейших вопросов технического перевооружения производства мороженого. Лабораторией технологии • мороженого ВНИХИ в 1954 году изучались рационализаторские предложения новаторов и изобретателей. Изучение рационализаторских предложений показало, над какими вопросами работают передовики. Внимание рационализаторов было обращено в первую очередь на ликвидацию «узких мест», которые мешают улучшать технологию производства. К числу этих «узких мест» следует отшести операции по приготовлению смесей: разрезка монолитов сливочного масла, открывание консервных банок со сгущенным и сухим молоком, а также съем брикетов с иглодержателя и интенсификация вафельного производства. Ряд предложений рационализаторов заключается в замене или механизации таких операций, которые прежде выполнялись вручную. Многие рационализаторы успешно работают над разрешением и более сложных вопросов, конструируя и изготовляя по своим проектам автоматические машины, например по дозировке и завертке мороженого в мелкой расфасовке. Необходимо отметить, что новые приспособления, станки и даже сложные машины».изготовляются в слабо оснащенных механических мастерских и цехах холодильников. Часто отдельные узлы машин представляют собой случайно подобранные детали или части от другого оборудования, например редукторы, приводные устройства и т. д. Поэтому некоторые новые машины следует признать первыми моделями, нуждающимися в дальнейшем усовершенствовании. Тем не менее, уже теперь имеется возможность рекомендовать освоение ряда машин и станков. Перспективным, с точки зрения создания непрерывного процесса подготовки смеси при работе с сухими молочньши продуктами, является протирочный аппарат, предложенный механиком П. С. Чижиком и слесарем И. А. Травиным на Ленинградском хладокомбинате (рис. 1). В кожух 2 этого аппарата вводят через молокопровод молоко или воду из ванн смешения жидких компонентов. Затем через бункер / загружают сухие компоненты, в том числе и комочки их размером не более 40—50 мм. После загрузки аппарата включают электродвигатель и закрывают задвижку 3, чтобы ограничить поступление сухих компонентов во избежание склеивания их. При открывании задвижки сухие компоненты поступают на шнек 4 Рис. 1. Протирочный аппарат для приготовления смеси мороженогоТ-(схема): 1 — бункер, 2 — кожух, 3 — задвижка, rJ — шнек, 5 — дробилка. 4*
52 Обмен опытом № 1 цилиндра, затем в переднюю часть его, где на одном валу со шнеком имеется сталыная дробилка 5, производящая дробление сухих компонентов. Применение протирочного аппарата значительно облегчило и ускорило процесс растворения сухих компонентов, что позволило отказаться от использования громоздких ванн с мешалками — типа сыродельных ванн. Наряду с механической разрезкой монолитов масла на мелкие куски («Холодильная техника» № 4 за 1953 г.) можно производить разрезку масла нагревающимися ножами. Как показал опыт, разрезка монолитов масла при применении электрообогрева не дает положительных результатов вследствие обволакивания ножей слоем жира; кроме того, при соприкосновении (масла с нагревательными элементами, имеющими высокую температуру, происходит подгорание жира и белка, содержащихся в масле. На Ленинградском холодильнике № 6 механиком Н. И. Тарасовой и мастером цеха 3. Ф. Брызгуновой сконструирован аппарат, который применяется для измельчения монолита масла на куски весом 200—300 г. Аппарат (рис. 2) напоминает плавитель, применяемый в цехах при перетопке масла, но Узел л Деталь №1 г? 500 т т v "Пруток 07 Тр. 0 57/2,75 135*35 S Деталь №3 Деталь №2 115 60 60 60 60 60 115 — L, 531 1 - * 375 Узел Л щ Сечение ножа A3 ¦4 10 Рис. 2. Аппарат для измельчения монолитов масла методом нагревания: 1й коллектор, 3 — нижний коллектор, 4 — бачок для масла, 5 6 — конденсационный трубопровод, 7 — нагревательный нож. /-станина, 2 -верхний коллектор, 3 - нижний коллектор, 4 - бачок.для масла,J - паровой трубопровод.
№ 1 Рационализаторы производства мороженого 53 нагревательные ножи размещены) так, что плавления всей массы масла не происходит. Станина аппарата / состоит из четырех стоек, сделанных из труб диаметром 57 мм, высотой .700 мм, которые соединены между собой прутками. На стойках укреплены под прямым углом друг к другу верхний 2 и нижний 3 горизонтальные коллекторы с нагревательными ножами 7. Ножи изготовлены из луженой латунной трубьи диаметром 17 мм, с фигурным сечением, похожим на эллипс. При таком сечении ножей обеспечивается разрезка монолита масла и сползание подплавленных кусков масла вниз. В нижней части стоек приварены направляющие из углового железа 35X36 для установки на них бачка с маслом 4. Пар давлением примерно 0,7 ати из трубопровода 5, проходя через коллекторы, поступает в ножи, а конденсат отводится трубой 6. На верхнюю систему ножей ставят брусок с маслом. Соприкасаясь с нагретыми ножами, монолит масла при температуре 50—55° плавится и разрезается на равные продольные куски; затем куски масла попадают на нижнюю систему ножей, где режутся в поперечном направлении и спадают в бачок. Монолит масла стандартного веса 25,4 кг разрезается на куски за 5—7 минут. Аппарат для измельчения монолита масла вполне пригоден для небольших цехов. По данным Ленинградского холодильника № 6, применение этого аппарата сократило время на резку масла по сравнению с ручным способом в пять раз и значительно облегчило труд. Процесс открывания консервных банок на предприятиях, производящих мороженое, является сложным и трудоемким. Для облегчения этого процесса рационализаторами предложен ряд ручных и педальных станков, а также приводных станков. На Ленинградском холодильнике № 6 слесарем А. П. Бурыкиным предложен приводной станок для открывания консервных банок (рис. 3). По своей конструкции станок похож на сверлильный станок. Работа его состоит в следующем. Стол 4 устанавливают применительно к размеру (высоте) консервных банок на соответствующем уровне, для чего на стойках 1 имеются прорези, в которых болтами закрепляется стол. Банку с молочными консервами ставят на стол 4 и закрепляют зажимом 5 при помощи эксцентрика — поворотного кулачка с рукояткой. Затем правой рукой нажимают на рукоятку, прокалывают ножом крышку банки, а левой рукой включают электродвигатель 2. Вал редуктора 3 выступает из корпуса и служит шпинделем, на конце которого закреплена рейка со вставленным в нее ножом. Рис. 3. Приводной станок для открывания консервных банок: 7 — стойки, 2 — электродвигатель, 3—редуктора 4 — стол, 5 — зажим для фиксации банок, 6— шпиндель. В зависимости от диаметра банки рейка с ножом закрепляется на соответствующем расстоянии. С пуском электродвигателя шпиндель к рейка с ножом 6 вращаются и нож быстро вскрывает байку, причем разрез получается ровный. После кругового движения ножа электродвигатель выключают, отнимают правую руку
54 Обмен опытом № 1 Рис. 4. Приспособление для подачи брикетов в брикетозаверточную машину. Кинематическая схема механизма подачи: низма подачи: / — промежуточный вал, 2— конические шестерни, 3 — главный вал, 4 — подшипники, 5 — направляющие кронштейны, 6 и цилиндрические кулачки, 8 — оборотные муфты, 9 и 10 — шкивы, // — ограничитель, 12 — датчик, 13 — поводки, 14 — пласт: 15 — пружины. пластина. от рукоятки, которая при помощи спиральной пружины возвращается в исходное положение, и нож выходит из банки. Затем освобождают вскрытую банку от зажима и ставят другую байку. Продолжительность цикла работы иа станке не превышает одной минуты; производительность станка достигает 500 банок & смену. На Ленинградском хладокомбинате слесарем Д. Г. Смирновым сконструировано приспособление для подачи брикетов в брикетозаверточную машину (рис. 4). Эксплуатация этих машин потребовала устранения одного из основных недостатков ее — укладки брикетов мороженого на ленту конвейера вручную поштучно. Приспособление т. Смирнова позволило ввести непрерывную загрузку конвейера, в результате чего значительно1 повысилась производительность труда и улучшились санитарные условия производства. Работа приспособления осуществляется по следующей схеме. Горизонтально расположенный вал 3 приводится в движение с помощью конической шестерни 2 от промежуточного вала /, предназначенного для подачи заверточной бумаги. Вал 3 установлен на трех бронзовых подшипниках 4 и закреплен на направляющих кронштейнах конвейерной цепи 5. На валу 3 устанавливаются цилиндрические кулачки 6 и 7, которые приводят в действие систему рычагов. На кронштейнах 5, параллельно цепной конвейерной подаче брикетов, установлен ленточный конвейер, который приводится в движение через оборотные муфты 8 от кулачка 7. При работе заверточной машины ленточный конвейер, установленный на шкивах 9У 10, движется от кулачка 7 против движения конвейера подачи брикетов к узлу завертки. Ленточный конвейер приспособления работает прерывисто (шагообразно), синхронно с цепным конвейером машины. В связи с тем, что брикеты мороженого имеют слегка конусную форму, детали узла завертки несколько изменены» против фирменных с целью получения более тщательной завертки брикетов. Брикеты в количестве 35 штук, выложенные с брикетосъемника на лоток и лежащие на столе, работница, подправляя лопаточкой, направляет на ленточный конвейер. Датчик 12 снабжен ограничителем //, по-
№ 1 Рационализаторы производства мороженого 55 этому в момент остановки цепного конвейера датчик от кулачка 6 проталкивает брикет между поводками. Для того чтобы брикет не сталкивал нижнюю вафлю, на его пути установлена пластина 14. Чтобы улучшить укладку нижней вафли на конвейер, изменены конструкции нижнего толкателя и фирменных поводков конвейера: вместо поводков, имеющих срезы на упорах, изготовлены поводки с выступами, что предупреждает выпадение нижней вафли. Это мероприятие резко снизило лом вафель. Обратное движение системы рычагов и подавателя происходит под действием пружин 15. Фиксация при движении ленточного конвейера осуществляется муфтой обратного действия. Ряд приспособлений для усовершенствования дозировочного автомата ДАМ осуществлен слесарем П. Н. Прытковым на Московском х л а до ком бин ате. УсовершенствованиехМ процесса съема порций фасованного мороженого с игл занимаются рационализаторы Горьковского и московских холодильников и Пятигорского хладокомбината. Рационализаторы стремятся создать Рис. 5. Приводной станок для съема брикетов мороженого и насадки мороженого в вафельные стаканчики: / — верхняя плита с прорезями, 2 — направляющая, 3 — нижняя подвижная плита, 4 — рукоятка, 5—маховик, 6 — шкив, 7 — шкив электродвигателя," 8 — электродвигатель, 9 — площадка с шарниром для установки электродвигателя, 10 — эксцентрик, 11 — тормоз. более усовершенствованные приводные и педальные брикетосъемники. Один из приводных брикетосъемников, изготовленный на Московском холодильнике № 7 слесарем И. П. Дмитриевым, показан на рис. 5. Работа на станке производится следующим образом. Включается электродвигатель 8. Работница вставляет рамку с оттаявшими порциями мороженого в верхнюю неподвижную плиту /. Правой рукой приподнимает рукоятку 4 и тотчас же опускает ее. При этом вал, на котором закреплен эксцентрик 10, передает эксцентрику движение и последний перемещается вниз, увлекая за собой подвижную плиту и производя тем самым съем (отрыв) порций мороженого. Продолжая вращение, эксцентрик приходит в первоначальное положение. Для того чтобы не допустить проекакивания вала по инерции, станок снабжен тормозом 11, а также специальным устройством — фиксатором. При кратковременном поднятии рукоятки и пуске оси станка фиксатор освобождает шпонку, которая входит в отверстие ведущего шкива, соединяя его с ведомым валом. Таким образом обеспечивается автоматическая остановка (нижней подвижной плиты 3 на исходном уровне. Цикл работы по съему брикетов продолжается, как показали замеры, не более двух секунд. На Московском холодильнике № 10 хорошо работают станки педального типа со ступенчатым съемником для мороженого в брикетах, предложенные механиком А. И. Канищевым (рис. 6). В педальных съемниках старого типа съем брикетов осуществляется нажимом ноги на педаль. Закаленное мороженое при съеме с наколок (стержней) оказывает значительное сопротивление. Для съема одновременно 20— 36 брикетов устанавливают мощную спиральную пружину. На такой съем брикетов затрачиваются значительные усилия работниц. Станок конструкции т. Канищева отличается тем, что съемник с прорезями имеет три ступени. При вставке держателя стержней с брикетами на съемник первый ряд их приходится над верхней ступенью, второй — над средней и третий — над нижней ступенью съемника. Нажимая на педаль, работница снимает сначала первый ряд брикетов. Продолжая нажим, она снимает второй и затем третий ряд брикетов.
56 Обмен опытом № 1 Вид спереди ¦600 Вид едоку 500 ¦ Разрез по ЛИ Вид сверху 600 Рис. 6. Станок педального типа со ступенчатым съемником для мороженого в брикетах: /¦—стойки, 2 — ступенчатый съемник, 3 — нижняя ступень съемника, 4 — средняя ступень съемника,. т—верхняя ступень съемника, 6 — подвижная планка — держатель съемника, 7 — ролики, 8 — пружины педали, 9 — педаль, 10 — шарнир.
№ J Рационализаторы производства мороо\сеного 57' Такой порядок съема брикетов практически не увеличивает затраты времени на съем всего количества брикетов, имеющихся на держателе, так как при одновременном съеме всех брикетов их сопротивление съему соответственно задерживает операцию. Применение станка т. Канищева облегчило труд работниц и исключило случаи деформации брикетов. • В производстве вафель заслуживают внимание предложения главного энергетика М. С. Топчина, электромонтеров Н. В. Быстро- ва, П. И. Павлова и И. В. Кузнецова о дополнительной тепловой изоляции прессов для выпечки вафель (рис. 7 и 8). Эти предложения внедрены на ленинградских холодильниках, что улучшило условия труда в цехах по выпечке вафель, снизило примерно на 20% расход электроэнергии и ускорило выпечку. Ценным является станок для навивки электроспиралей к электропрессам по выпечке листовых вафель, разработанный главным энергетиком т. Железняком на Горьковском холодильнике (рис. 9). Этот станок обеспечивает быструю и ровную навивку спиралей различного диаметра и длины», для чего имеются сменные приспособления. Улучшает процесс и приводная тестомесилка, работающая «на Московском холодильнике № 7 (автор предложения слесарь И. Н. Сорокин). Тестомесилка емкостью 120—130 л производительнее применяемых котелков-взбивалок вместимостью 8,7 кг теста. Месилка имеет мешалку интенсивного .действия, что дает хорошее качество теста. га и[ Ь 240 А Рис. 7. Дополнительная тепловая изоляция пресса для выпечки листовых вафель: / — кожух из кровельного железа с асбестом 2 — плита из керамики, 3—нагревательные спирали из нихрома. П I П Рис. 8. Установка изоляционных кожухов к полуавтомату для вафельных стаканчиков: / _ съемные крышки с двойными стенками, заполненными изоляционным материалом. Объем журнальной статьи не дает возможности описать более детально все предложения новаторов производства мороженого. Из незавершенных полностью предложений можно отметить глазировочно-заверточный автомат для эскимо (предложение начальника электроцеха инженера М. С. Гелина на Ленинградском хладокомбинате). Глазировка эскимо- этим аппаратом производится пульверизацион- ным способом. По своей конструкции аппарат компактен и прогрессивен. Интересным является и находящийся в стадии испытаний автомат для дозировки мороженого в стаканчики, предложенный механиком Н. В. Беляевым на Московском хладокомбинате. Автомат т. Беляева имеет ряд выгодных преимуществ перед автоматом ДАМ. Приведенный далеко* неполный перечень- рационализаторских предложений показывает,, что передовики-рационализаторы способствуют техническому прогрессу производства мороженого. Однако не везде рационализаторы! встречают поддержку, не всегда им предоставляются условия и техническая база для осуществления их предложений (станки, материалы, мастерские) . Необходимо своевременно изучать, обоб-
58 Обмен опытом № 1 Рис. 9. Станок для навивки электроспиралей к вафельным прессам: 1 —электродвигатель 0,25 кет, 1400 об/мин., 2— патрон, 3 — диск, 4 — каретка с направляющей втулкой, 5 — оправка, 6 — натяжной болт, 7 — головка оправки, 8 — контргайка, 9 — упорная планка, 10 — направляющая бегунка, И — рамка, 12 — выключатель электродвигателя. тцать и распространять передовой опыт рационализаторов и изобретателей. Если изобретатель не имеет соответствующей подготовки, инженеры, техники и научные работники должны оказывать помощь в оформлении рационализаторских предложений.
Износоустойчивость компрессоров фреоновых холодильных машин типа ФАК Инж. И. ЭЛЬКИН, инж. В. ЖУЧЕНКО Одеой из наиболее важных характеристик холодильных компрессоров является их износоустойчивость. Эта величина имеет не меньшее значение, чем вес компрессора на 100 ккал/час или удельная холодопроизводительноеть, так как от срока службы компрессора, от необходимости ремонтировать и менять его узлы и • детали зависят и расход металла и эксплуатационные расходы. Однако данных по износу холодильных компрессоров опубликовано очень мало. Это связано с тем, что испытания на износ являются весьма продолжительными, что затрудняет их выполнение. В 1949 году харьковский завод «Механо- лит» Министерства торговли СССР организовал крупносерийное производство автоматических фреоновых холодильных машин типа ФАК-0,6 с компрессором 2ФВ-4. В дальнейшем завод перешел на изготовление фреоновых агрегатов типа ФАК с компрессором 2ФВ-4/4,5 К а (мм\ 0,060 0,055 0.050 QMS О, ОМ 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1ч Г Тысячи часов Рис. 1. Абсолютный износ цилиндров компрессоров. С целью установления гарантийного срока работы машин и выявления величины износа трущихся поверхностей в заводской холодильной лаборатории были поставлены на долго- /[-у-] 1 1 1 1 1 1 1 1 1 J " 1 1 1 1 J/ /1 \\к A \'W\ 14^f3iP — Компрессор N'BM — Компрессор №8 — Компрессор №10 — Компрессор №5 I I I I I I К/ ¦г У \Yw [¦им- л \лл \\ \м\ 1 \Щ\ МЯ 1/ 1 Н- ллл О- > Г / / У / s А * у А -Н~ t -Ж— А 1 \~ > Г / / ''' ** \ j j 1 -^ г 1^ | m \\щ ;Е-номера цилиндроб[-\— I1 " \л I ¦ ~1 I " г | временное испытание холодильные машины типа ФАК. Испытание проводилось под руководством авторов. Иепытывались компрессоры: '1) 2ФВ-4 № 897 в составе холодильной машины ФАК-0,6 в течение 14,38 тыс. часов трения; 2) 2ФВ-4/4,5 № 8 в составе холодильной машины ФАК-0,7 в течение 11,1 тыс. часов трения; а (мм) 0,00ч0 0,0035 0,0030 0,0025 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 О Компрессор way/ KoMnoeccoD №8 s Компрессор №10 Компрессор №5 7^ / ' А / / / __ V -- >г 1 1 И. Элькин, В. Якобсон. Компрессор 2ФВ-4/4Д „Холодильная техника" № 3, 1952 г. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 т Тысяча часов Рис. 2. Абсолютный износ поршней компрессоров. 3) 2ФВ-4/4,5 № 10 в составе холодильной машины ФАК-0,7 в течение в,05 тыс. часов трения; 4) 2ФВ-4/4,5 № 5 в составе холодильной машины ФАК-0,7 в течение 10,48 тыс. часов трения. Время работы компрессоров фиксировалось самопишущими приборами и в последующем учитывалось счетчиками оборотов. Давление конденсации фреона в зависимости от температуры окружающего воздуха колебалось от 6,8 до 11,5 ата, соответственно менялась и степень сжатия — от 4,2 до 6,3. Фактические размеры диаметров деталей до испытания и после него измерялись индикаторами с приспособлениями для внутреннего измерения, микрометрами, миниметрами и другим инструментом, имеющим свидетельства государственной поверки. Таким методом измерялась сумма износа двух противоположных поверхностей детали. Длительность испытания от 8,05 до 14,38 тыс.
60 Обмен опытом № I а (мм) 0,055 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 О ~~Н компрессор Ns/ ZLJ Компрессор №8 —Н Компрессор №10 Компрессор №5 1 к* L»^L* А / / ' У ./ ) I /к ТА &' тгпг / 1 I / / / / —!—' L- г :#н J [ /; И-номера поршней I i— — й_ J _л Л 1 = /- . 1 / 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Тысячи часов 14 Рис. 3. Абсолютный износ коленчатых валов. часов позволила определить эту величину с достаточной точностью. Оценка износоустойчивости дана показателями: 1) величиной абсолютного износа а, то есть разностью между фактическим размером детали до испытания и после испытания *; 2) интенсивностью изнашивания ш, то есть отношением абсолютного износа к пройден- а мм ному пути трения, m ——• ——-, где о —путь трения в тысячах километров; 3) скоростью изнашивания с, то есть отношением абсолютного износа ко времени испытания: С = —мм/тыс. час, где ~ — время трения в тысячах часов. Результаты испытаний компрессоров (зависимость абсолютного -износа от времени трения) показаны на рис. 1, 2 и 3. Интенсивность изнашивания блоков цилиндров по диаметру (за период испытания компрессоров до 14,38 тыс. часов, что равнозначно пяти годам эксплуатации холодильной машины) находится в пределах 0,5—1,8мк/тыс. км пути трения. Интенсивность изнашивания поршней составила 0,4—1,3 мк/тыс. км. Столь незначительный износ основные деталей компрессоров позволил заводу выпускать многооборотные компрессоры — с числом до 1500 об/мин. Характер распределения износа по поверхностям трения виден из диаграмм износа (рис. 4, 5). Износ поверхностей распределяется по окружности неравномерно— он достигает наибольшей величины в плоскости, перпендикулярной расположению поршневых пальцев, а для бобышек поршней — в вертикальной плоскости. По высоте цилиндра наибольший износ получается в верхнем поясе A-1). Тципиндр 1-й пояс (П) Л цилиндр 1 М. М. Хрущев. Точное определение износа деталей машин, АН СССР, 1953 г. Распределение износа по окружности внутренних поверхностей цилиндров компрессора №897 холодильной машины ФйК-0,6 лабораторный №6 Время трения цилиндров-14376 часов к Я-ft -плоскость расположения поршневых пальцев Пояса и плоскости обмеров 1 Itlfif'7^ п _ и I ммХ и п ! «^ 6 6 Рис. 4.
JSIb 1 Износоустойчивость компрессоров фреоновых холодильных машин типа ФАК 61 Абсолютные величины износа по поясам 1, 2 и 3 относятся между собой, как 2,21 : 1,42 : 1,00. Незначительные величины износа зеркала цилиндра, отверстий в бобышках поршней под пальцы и шеек коленчатого вала компрессора обусловлены: а) применением для цилиндров и поршней модифицированного серого чугуна Сч-21-40, а для коленчатого вала компрессора и поршневых пальцев — термически обработанных Ст-20 и О-20Х; б) подбором наивыгоднейших твердостей трущихся поверхностей; в) обработкой поверхностей трущихся пар до рациональной чистоты; г) самой тщательной очисткой всех деталей в процессе изготовления и сборки. Поверхность зеркала цилиндров имеет твердость Нв 170—220, твердость поршневых колец подбирается на 5—7 единиц ниже. Обрабатывается зеркало цилиндров шлифовкой и хонин- гованием. Хон'га заряжается абразивом КЗ (зерно 280—320, твердость С-1, С-2, связка керамическая). Поверхность поршней после шлифовки подвергается гальваническому лужению, что также уменьшает износ пары поршень—цилиндр. Поршень с цилиндром сопрягаются ходовой посадкой второго класса точности, поршневой палец с поршнем—скользящей посадкой второго класса точности. Пальцы и поршни при этом разделяются с помощью ротаметра «Москва- калибр П-53» на три группы и комплектуются селекцией таким образом, чтобы максимальный зазор между пальцами и бобышкой поршня был не. более 9 мк на две стороны. Отверстия в бобышках поршня растачиваются и доводятся специальной разверткой. Поршневые пальцы имеют твердость HRc 54—60 и после шлифовки доводятся на специальном приспособлении притиркой, которая устраняет граненность пальцев (максимальный допуск по диаметру 3 ж/с), и полируются. Ранее пальцы не притирались, что- (в случае граненности) резко увеличивало износ {рис. 5, поршень II, первая бобышка). Поверхность шатунных и опорных шеек молен вала имеет твердость HRc 55—65, их чистота достигается шлифовкой и суперфинишем с примением вышеуказанных абразивных камней. Достижение высокой внутренней чистоты холодильной машины является одним из главных требований к технологии изготовления холодильных машин типа ФАК. В литейном и механическом цехах все чугунное литье компрессора в деталях проходит трехразовую пескоочистку в сочетании с трехразовой мойкой специальной эмульсией в моечных машинах при температуре 90° С. В сборочном цехе и на испытательных стендах детали проходят специальную слесарную Поршень I цилиндра Поршень Л цилиндра 1бобышна\ Л бобышка I бобышка] К бобышка Износ Пояса и плоскости обмеров Распределение износа по окружности внутренних поверхностей бобышек поршней компрессора №8 холодильной машины ФДК-0,7. Лабораторный №8. время трения поршней -11100 часов\ Н от образуюшей поршня Змм. П'Л от образуюшей поршня 7мм. Рис. 5. очистку необработанных внутренних поверхностей и (в целом) струйную мойку бензином при давлении 2 am. После этого производится мойка узлов и компрессора перед каждой его обкаткой (из которых первая длится 4 часа, вторая — 4 часа, третья — 28 часов) в моечных машинах с последующей мойкой струей бензина при давлении 2 ати.
62 Обмен опытом № I Выводы Испытания, длившиеся от в до 15 тысяч часов, показали, что износоустойчивость основных деталей компрессоров холодильных машин ФАК-0,6 и ФАК-0,7 обеспечивает многолетнюю их эксплуатацию и спокойную работу без ремонта. Это обеспечивается подбором материалов трущихся деталей, чистотой обработки поверхностей и тщательной очисткой всех деталей в процессе изготовления и сборки. Механизация выколки льда из бунтов Инж. Н. ДОЛГОВ Осенью 1953 года на ледопункте станции Москва-Товарная Павелецкая производилось испытание машины для выколки льда из бунтов. Машина изготовлена по предложению автора в содружестве с работниками погрузочной конторьи и электродепо станции. При изготовлении был использован' имевшийся передвижной ручной подъемный кран с консольной стрелой грузоподъемностью 0,5 г, что в значительной степени ускорило изготовление машины и удешевило ее стоимость. Опытная машина (рис. 1) состоит из тележки 7, имеющей четыре обрезиненных колеса, из которых два установлены на поворотной оси, и тяги для перемещения. На тележке укреплена консольная стрела 2, на которой смонтирован ударный механизм. Рама ударного механизма состоит из укрепленных раскосами 3 направляющих 4, по которым скользит боек 5. Подъем бойка на высоту 2,5 м осуществляется при помощи троса 6, наматываемого на приводной барабан 7, вращение которого производится электрическим приводом, состоящим из системы шестерен S и электродвигателя 9 типа А032/4 220/380 в, мощностью 1 /сет, 1440 об/мин. Для предохранения электродвигателя от повреждения на механизме имеется концевой выключатель тока 10. Боек 5 весом 138 кг изготовлен из вагонной оси диаметром 160 мм, длиной 1100 мм и заострен снизу на конус под углом 30°. Другой конец простроган с боковых сторон, на нём неподвижно закреплена серьга. Рис. 1.
№ 1 Механизация выколки льда из бунтов 62 Рис. 2. Перед подъемом бойка 5 опускается захватный крюк, который зацепляется за серьгу. При включении электродвигателя и подъеме бойка на высоту 2,5 м рычаг крюка, достигая упорной скобы, упирается в нее и выводится из серьги. Отцепленный боек, падая, совершает удар по поверхности* ледяного массива и откалывает глыбу льда. Для более эффективного использования машины на выколке льда захватное устройство было усовершенствовано: крюк заменен механическим зацепом, захватывающим серьгу автоматически при соприкосновении с ней. Механический зацеп (рис. 2) состоит из крюка / с накидкой 3. При помощи ушков 4, оси 5 и оси 2, через которую проходит трос 6, крюк и накидка подвешиваются к рамке 7, поддерживаемой тросом 6, идущим на приводной барабан'. Рамка 7 скользит по направляющим 8 и при опускании на серьгу 9 бойка 10 подводит к ней зацеп (см. на рисунке положения /, // и ///). Для непрерывной работы ледокольной машины на ней установлен реверсивный масленый рубильник 13. При повороте рукоятки рубильника по часовой стрелке производится подъем бойка с автоматическим отцеплением и сбрасыванием его на лед. При переводе рукоятки против часовой стрелки зацеп опускается на серьгу для повторения операции. Перед началом выколки с поверхности бунта в 2 м от забоя (рис. 3) снималось укрытие и убирались опилки; лед, предназначенный к выколке, обмывался водой из шланга. Машина устанавливалась так, чтобы центр острия бойка находился на расстоянии 0,8—1 м от края забоя в строго вертикальном положении, что проверялось по отвесу. Для большей устойчивости колеса тележки углубляли в лед и натягивали трос, удерживающий тележку машины, после чего начиналась колка льда.
€4 Обмен опытом № 1 При нанесении ударов по льду вдоль фронта забоя бунта появлялись трещины длиной от 2 до 5 ж, глубиной 1,5—2 м. После нанесения После продолжительной- работы- горизонтального аммиачного компрессора в результате выработки изменяются размеры цилиндра по окружности; нарушаются и размеры зазоров между поршнем и цилиндром. В результате пары аммиака переходят из одной полости цилиндра в другую, что уменьшает холодопроиз- водительность компрессора. Вследствие увеличенных зазоров шток поршня во время работы теряет горизонтальное положение, отчего разрабатываются части металлической набивки сальника и происходит пропуск паров аммиака через сальник в машинное отделение. Из-за выработки цилиндр приобретает форму эллипса, и тогда его приходится растачивать, а поршень заменять но- вьпм, предварительно обточив его по диаметру расточенного цилиндра. Такие работьи очень сложны, и «не на каждом предприятии их можно выполнить. Однако можно (несколько улучшить работу компрессора, причем не расточкой цилиндра-, а наплавкой баббитовых поясков на поршень. 16 ударов, на что затрачивалось 5 минут, происходил откол льда в виде отдельных кусков общим весом в среднем 1100 кг\ максимальный откол массы льда, произведенный ударным способом, достигал 4800 кг. Машину обслуживают двое рабочих, выработка которых составляет 7—8 т льда в час. Сравнительно небольшая производительность машины определяется недостаточной маневренностью и применением ручных операций иа ее перестановку. Учитывая недостатки первой опытной ледокольной машины, в настоящее время дано техническое задание на изготовление машины производительностью 20 т/час, у которой вес бойка будет доведен до 300 кгу число ударов— до 20 в минуту, а сама машина будет установлена на вилочном автопогрузчике. Такая установка позволит механизировать выколку льда из бунтов без применения ручного труда. На Московском холодильнике № 9 в период планово-предупредительного ремонта в 1953 году была произведена наплавка баббитовых поясков на поршни аммиачных горизонтальных компрессоров типа 2АГ. Поршни этих компрессоров состоят из трех частей: корпуса, крышки и кольцевой вставки. Ширина корпуса и крышки не позволяла расположить на них баббитовые пояски, и поэтому для их устройства была использована кольцевая вставка поршня. Наплавка поясков произведена на месте расположения второй и пятой кольцевых канавок для поршневых колец. Перед наплавкой была произведена обработка канавок путем расточки внутренней части гнезда в виде ласточкина хвоста. Ширина поясков принята равной 40 мм. После токарной обработки вставки поршня места для поясков протравили солянок кислотой и хорошо полудили, после чего произвели наплавку поясков баббитом Б-16. Наплавка баббитовых поясков на поршни горизонтальных компрессоров Т. ГАЛКИН
№ 1 Наплавка баббитовых поясков на поршни горизонтальных компрессоров 65 Для наплавки поясков на поршне изготовили приспособление (см. рисунок). В куске чугунной маслоты для поршневых колец / аммиачных компрессоров 2АГ выточено кольцевое отверстие с внутренним диаметром, превышающим диаметр цилиндра на 4 мм. вверху и на 0,5 мм В)низу. В приспособление вставлялась кольцевая вставка поршня 2. Верхняя кромка приспособления 1 располагалась на 5 мм выше наплавляемого пояска 3. Снизу между приспособлением и вставкой подкладывалаеь асбестовая прокладка 4 толщиной 3 мм, после чего приспособление и вставка стягивались двумя планками 5 из полосовой стали 50 X Ю мм и двумя болтами 0 1/2" 6, Одну планку ставили снизу приспособления, а другую — сверху кольцевой вставки. Затем приспособление с кольцевой вставкой подогревали пламенем автогенной горелки и заливали расплавленным баббитом через верхние кромки приспособления. Чтобьи баббит не залил канавку нижнего поршневого кольца, в нее до заливки набивали шнуровой асбест 7. Как только залитый баббит остыл, приспособление разобрали, а кольцевую вставку подали на токарный станок для проточки. Затем произвели подгонку баббитовых поясков по цилиндру. Сборка поршия со штоком и установка их в цилиндр компрессора проводилась обычным образом. Компрессоры 2АГ в количестве двух агрегатов с баббитовыми поясками на поршнях проработали в течение 1954 года, не имея каких-либо дефектов. 5 Холодильная техника № 1.
КОНСУЛЬТАЦИЯ Как определить содержание аммиака и моноэтаноламина в углекислом газе До настоящего времени заводам сухого льда и жидкой углекислоты рекомендовалось проверять присутствие аммиака в газе с помощью реактива Несслера, а моноэтаноламина — посредством реакции с нитропруесидом натрия (реакция Римини). Между тем из литературы известно, что реактив Несслера не применим в углекислой среде. Это подтверждено и многократной проверкой во ВНИХИ и на Московском углекис- лотном заводе. Обнаружить присутствие моно- этаноламина в углекислоте с помощью реакции Римини также не удается из-за очень низкой чувствительности ее; необходимо иметь в пробе не менее 0,9 мг моноэтаноламина. Поэтому взамен реактива Несслера и реакции Римини предлагается описанный И. М. Ю> ренманом 1 и видоизмененный нами применительно к анализу в атмосфере углекислоты ацидиметрический метод для суммарного определения аммиака и моноэтаноламина. Этот метод заключается в том, что углекислый газ пропускается через малый объем разбавленного раствора серной кислоты в присутствии индикатора метилоранжа. Связывание аммиака и моноэтаноламина происходит в соответствии с реакциями: 2NH4OH+H2S04=(NH4JS04- 2RNH2+H2S04=(RNH3JS04 2Н20; Для осуществления контроля за присутствием аммиака и моноэтаноламина в углекислом газе в поглотитель Полежаева (см. рисунок) вносят из микробюретки 0,1 мл 0,01 N раствора серной кислотьи, туда же прибавляют одну каплю 0,1% раствора метил оранжевого и 5 мл дистиллированной воды. Отмечают уровень жидкости в поглотителе. Во второй такой же поглотитель вносят одну каплю того же раствора метилоранже- вого и 5 мл дистиллированной воды. Затем первый поглотитель присоединяют с помощью резинового шланга к источнику" углекислоты и пропускают газ через жидкость в поглотителе со скоростью 60 л/час в течение 30 мин. Для контроля за скоростью газа к свободному концу отводной трубки поглотителя присоединяют реометр или газовые часы. Если после пропускания 30 а таза уровень жидкости в поглотителе понизится, то» его доводят до метки дистиллированной водой. После этого сравнивают окраску жидкости в первом поглотителе с окраской жидкости во* втором поглотителе. Если в первом поглотителе окраска жидкости станет такой же желтой, как и во втором поглотителе, это значит, что произошло связывание всей кислоты аммиаком и моноэтаноламином. Последнее будет означать, что пропущенный углекислый газ содержал аммиака и моноэтаноламина (пргс пересчете на последний) не менее 0,0611 мг, что составляет 0,0001 весового процента угле- 1 И. М. Коренман. Анализ воздуха промышленных предприятий, вып. II, Госхимиздат, 1948 г. кислого газа. Канд. техн. наук К- ПОПОВА
Как очистить углекислый газ от сероводорода при производстве сухого льда Появление сероводорода в углекислом газе после декарбонизации возможно из-за непосредственного разложения сульфидов моноэта- ноламина или медленного разложения тиосульфатом, когда последние накапливаются в больших количествах. Трудности очистки С02 от H2S вызваны тем, что оба газа являются кислотами. Близкие температуры кипения создают невозможность разделения этих газов путем физической адсорбции на пористых адсорбентах, как, например, активированных углах. Тем не менее, если на поверхности адсорбентов имеются вещества, которые в состоянии реагировать только с H2S (а не с С02), то в этом случае очистка возможна. Работой, проведенной во ВНИХИ в 1951 году, установлено, что H2S легко сорбировать из углекислого^ газа путем применения угля марки «купрамит», который применяется для очистки воздуха от этой примеси и аммиака. Купрамит представляет собой активированный уголь, содержащий CuS04. Этот уголь, заполненный в колонку, через которую проходит углекислый газ, обеспечивает очистку не только от сероводорода, но и от паров моноэтанол- амина. Содовый раствор на заводах сухого льда служит для очистки дымовых газов от остатков после водяной очистки сернистых и других соединений. В процессе работы раствор постепенно загрязняется, главным образом сернистыми соединениями, и (согласно решениям совещания работников сухоледной и углекис- лотной промышленности) подлежит смене при накоплении последних в 20 кг S/м3 раствора. Определение сернистых соединений в содовом растворе гравиметрическим путем нецелесообразно из-за громоздкости этого метода, тем более, что большой точности не требуется, и соединения сами (варьируют по своему составу. Между тем возможен более простой метод, предложенный ВНИХИ. Он основан на аддитивности удельных весов солей. Согласно этому Купрамит в состоянии сорбировать 29 мг H2S на 1 г угля при скорости прохождения газа 1 м/мин. Для завода производительностью 2 г в сутки расход купрамита составит не более 0,4 кг/час, что при стоимости купрамита в 5 руб/кг приведет к удорожанию 1 кг сухого льда всего лишь на 2 коп. При этом значительно улучшится качество сухого льда. В случае присутствия в С02 кроме Н2 также S02 или 02 можно использовать угли в качестве катализаторов окисления. При наличии 02 на поверхности угля происходит следующая реакция: 2H2S+S02=3S+2H20. При наличии 02: 2H2-f-02=2S+2H20. Опыты, проведенные во ВНИХИ по окислению H2S с помощью 02 в присутствии активированного угля марки АГ-2, выявили возможность адсорбции 230 мг H2S на 1 г угля. Также применение УП-4 в заводских условиях показало высокую сероемкость этой марки угля в условиях окислительной среды. определяется удельный вес содового раствора либо ареометром, либо взвешиванием 100 мл раствора с точностью до 0,2 мг. Перед определением раствор отфильтровывается от взвешенных частиц. Кроме того, температура раствора должна соответствовать температуре, при которой известна зависимость между удельным весом и концентрацией. Общее количество солей определяется по удельному весу из прямой, приведенной еа рисунке. Прямая показывает среднюю зависимость между концентрациями Na2S04 и NaHC03 и удельным весом раствора. Одновременно с определением удельного веса устанавливается количество карбонатов титрованием либо объемометрически, как это осуществляется на заводах в настоящее время. Как определить необходимость смены раствора в скрубберах заводов сухого льда 5*
68 Консультация № i МО 118 U6 1,1b ^ 1,10 •11>08 1,0b 102 9 0 2 4 б 6 Ю 12 to 16 18 20 22 2b % солеи Отнимая от общего количества солей количество карбонатов, получим количество загрязнений в виде Na2S04. В практике работы заводов сухого льда наблюдаются случаи, когда из дефлегматора десорбера происходят перебросы раствора абсорбента (поташа, моноэтаноламина) в холодильник газа. При нормальных условиях содержание моноэтаноламина в коиденсате холодильника газа колеблется в пределах 0,7—0,9% по весу. При интенсивных перебросах концентрация моноэтаноламина в коеденсате возрастает до 3—5% (иногда и выше). Количество его сильно увеличивается и конденсат приобретает желтый цвет. Это приводит к резкому снижению производительности завода, так как часть насыщенного раствора моноэтаноламина, минуя кипятильник, поступает прямо в холодильник газа почти без регенерации. Указанное нарушение нормальной работы газовой части завода можно объяснить тем, что: 1) в десорбер подается слишком большое количество насыщенного раствора моноэтаноламина и дефлегматор «захлебывается»; 2) в кипятильник десорбера подается пар повышенного давления и, вследствие интенсивного кипения, происходит бурное парообразо-" вание, что в свою очередь вызывает увеличен- В этом методе допускается, что все загрязнения находятся в виде Na?S04. Последний со временем составит основную массу загрязнений, так как сульфиты! постепенно окисляются под действием остатка кислорода в дымовых газах. В связи с тем, что удельные веса водных растворов серосодержащих солей одинаковой концентрации довольно близки, ошибка при этом должна быть незначительной. Определение общей концентрации солей по прямой зависимости уделыного веса от среднего содержания сульфатов и бикарбонатов дает приближенные значения, достаточные для практических целей. Более точные данные могут быть получены этим же методом путем смещения прямой в сторону прямых для NaHC03 или Na2S04 в зависимости от относительного содержания последних, получаемых по приближенному расчету. Г. ПЕК ное сопротивление насадки дефлегматора. В этом случае имеет место также выжимание раствора из теплообменника и в результате оголения поверхности ухудшение условий теплообмена; ъ 3) раствор загрязнен жирными кислотами, а вызывающими сильное вспенивание. Кроме того, в этом случае в абсорбере образуется i устойчивая пена, сопротивление которой не ;> может преодолеть эксгаустер, и поступление дымовых газов в абсорбер прекращается. Какие же меры необходимо принимать для ) устранения перебросов раствора и наладки работы завода? i Если нарушение десорбционного процесса i произошло по причине «захлебывания» дефлегматора, необходимо уменьшить подачу рас- >i твора в десорбер. В двух последних случаях, то есть когда перебросы происходят в результате слишком ъ бурного парообразования или незначительного вспенивания раствора, можно рекомендовать прикрытие вентиля за холодильником газа, ) в результате чего в десорбере создается некоторое повышенное давление и перебросы прекращаются. При этом следует обращать внимание на уровень раствора в иадтрубной части Как бороться с перебросами раствора моноэтаноламина из десорбера в холодильник газа
№ 1 Консультация № десорбера и не допускать оголения поверхности теплообменника. Быстро открывать вентиль после холодильника газа не рекомендуется, так как из-за резкого падения давления в де- сорбере неизбежно бурное вскипание раствора и перебросы могут возобновиться. В некоторых случаях по прошествии определенного времени пенообразование прекра- Пр'и номинальной производительности завода сухого льда в 5 rjсутки (или в среднем 200 кг/час) дополнительный трехступенчатый компрессор работает с перепадом давлений по ступеням 0/8/25—28/70 ати. Однако производительность газовой части завода изменяется в зависимости от содержания С02 в дымовых газах, а также уменьшается в период чистки котла и т. д. В этих условиях изменяется и производительность основного и дополнительного компрессоров. Если для уменьшения производительности основного жидкостного трехступенчатого компрессора достаточно прикрыть всасывающий вентиль первой ступени сжатия или приоткрыть вентиль для перепуска газа из всасывающего трубопровода второй ступени во всасывающий трубопровод первой ступени, то для уменьшения производительности дополнительного компрессора должны быть выполнены! более сложные операции. При снижении производительности последнего давление во втором промежуточном сосуде должно оставаться постоянно на уровне 8 ати, и, следовательно, регулирование дополнительного компрессора необходимо проводить по отдельным его ступеням. Естественно, что при уменьшении выработки сухого льда в первую ступень дополнительного компрессора будет поступать меньшее количество газа. Однако отрегулировать производительность первой и второй ступеней компрессора прикрытием всасывающего вентиля первой ступени уже становится недостаточным. Чтобы не снизить давления во втором нромышленном сосуде, необходимо дополнительно прикрыть газовый вентиль на трубопроводе от второго промежуточного сосуда (обыч- щается, и перебросы раствора уменьшаются. Однако-при сильной загрязненности раствора и появлении устойчивой пены в абсорбере радикальным средством является замена загрязненного раствора свежим (или регенерированным) раствором с тщательной пропаркой и промывкой всей системы горячей водой. но за теплообменником). Благодаря этому газ, идущий из этого промсосуда, будет дросселироваться, удельный объем газа увеличится, и производительность второй ступени снизится. Уменьшение количества газа, отсасываемого из второго промежуточного сосуда, требует меньшего количества жидкости, дросселируемой в этот сосуд. В связи с этим приходится несколько прикрыть регулирующий вентиль перед вторым промежуточным сосудом. Ясно, что при этом производительность третьей ступени дополнительного компрессора должна быть соответственно снижена, что достигается уменьшением давления всасывания путем прикрытия регулирующего вентиля на трубопроводе от стапельного баллона к первому промежуточному сосуду. При регулировании работы дополнительного компрессора не должно иметь места опорожнение стапельного баллона и промежуточных сосудов. Что произойдет, если, несмотря на снижение производительности газовой части завода, давление всасывания отдельных ступеней дополнительного компрессора не изменять и поддерживать 0/8/25—28/70 ати? Так как ступени компрессора будут иметь большую производительность, чем требуется при данной уменьшенной производительности, то при дросселировании через каждый регулирующий вентиль будет проходить не только жидкая углекислота, но и газообразная, а из стапельного баллона также и воздух, поступающий из конденсатора. В каждой ступени будет циркулировать какое-то количество балластного углекислого газа и воздуха, что связано с излишней затратой электроэнергии. Канд. техн. наук А. ТЕЗИКОВ Как регулировать производительность дополнительного . компрессора
ХРОНИКА Четвертая конференция читателей журнала „Холодильная техника" В Москве состоялась четвертая конференция читателей журнала «Холодильная техника», созванная Всесоюзным научным инженерно-техническим обществом холодильщиков и редакционной коллегией журнала. В конференции приняли участие работники различных министерств и главков, московских холодильников, научно-исследовательских и проектных институтов, члены ВНИТО холодильщиков Москвы, Ленинграда, Одессы и других городов. С докладом об итогах работы журнала за три года и его очередных задачах выступил заместитель редактора, директор Всесоюзного научно-исследовательского института холодильной промышленности Ш. Н. Крбу- лашвили. Докладчик отметил большое значение технической пропаганды и производственной печати в нашей стране. Она должна стимулировать общенародную борьбу за дальнейший подъем народного хозяйства, распространять передовой опыт, пропагандировать достижения науки и техники. Советская холодильная техника за последние три года вступила на путь быстрого и всестороннего развития. Машиностроительная промышленность создала новые конструкции холодильных машин и значительно (увеличила их производство. За истекшие три года после третьей читательской конференции возрос технический уровень журнала, расширился круг вопросов, освещаемых в журнале (экономика и планирование, информация о зарубежной холодильной технике и др.)- За 1952, 1953 и 1954 годы было выпущено 12 номе- jpOB журнала, в которых помещено 280 статей по различным вопросам холодильной техники. Улучшилось в 1954 году техническое оформление журнала, увеличен его формат. Журнал располагает авторским активом из специалистов и новаторов производства, проектно-конструкторских, научно-исследовательских и (учебных институтов. Авторский актив пополнен кадрами из молодых специалистов. Новые, более сложные задачи встают перед журналом в 1955 году, так как искусственный холод все более широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Технический прогресс советской холодильной техники и достижения науки и практики получают все более широкое отражение в работе журнала. В ряде статей освещались вопросы проектирования и строительства холодильников, термической обработки и качественного сохранения продуктов на холодильниках, вопросы развития холодильного машиностроения и автоматики. Наряду с этим в журнале также помещались материалы, обобщающие опыт передовых предприятий и достижения новаторов производства. Значительное место в журнале было уделено вопросам развития теории искусственного холода и работам научно-исследовательских и учебных институтов. Докладчик далее отметил, что предыдущие конференции читателей журнала оказались весьма плодотворными. Читатели внесли много предложений, которые помогли редакционной коллегии улучшить содержание журнала и ближе подойти к насущным вопросам производства. В 1954 году в отдельных номерах журнала освещались стержневые вопросы холодильной техники. Так, например, во втором номере журнала за 1954 год было дано описание ряда новых систем охлаждения холодильников, разработанных ВНИХИ, Гипрохолодом и Главмясо. Придавая важное значение выбору наиболее рациональной системы охлаждения, редакционная коллегия намечает опубликовать в 1955 году в журнале отклики специалистов на эти статьи. Напечатанные в журнале статьи по принципиальным вопросам развития холодильной техники широко обсуждались в 1954 году на Всесоюзных конференциях в Москве и Ленинграде. Широкой дискуссии на этих конференциях были подвергнуты вопросы изоляции холодильников, развития холодильного машиностроения, выбора эффективных систем охлаждения, применения ультрафиолетового облучения при хранении продуктов и др. Решения конференций по указанным вопросам также освещались в журнале «Холодильная техника». Докладчик подчеркнул, что наряду с указанными достижениями в работе журнала имеются и серьезные недостатки. Мало печатается материалов по эксплуатации холодильников и по обмену передовым опытом. Значительным пробелом является почти полное отсутствие в журнале информации о состоянии холодильной техники в странах народной демократии. Должен быть значительно расширен раздел «Консультация», так как публикуемые в этом разделе статьи представляют большой интерес для широкого круга читателей журнала. Выступившие по докладу читатели журнала отмечали недостатки © его содержании и внесли ряд предложений, реализация которых поможет полнее удовлетворить запросы специалистов-холодильщиков, новаторов производства. Профессор Н. С. Комаров (Правление ВНИТО холодильщиков), отметив улучшение в содержании публикуемых статей, высказал пожелание организовать на страницах журнала дискуссии по наиболее актуальным вопросам строительства, например о новых типах производственных и распределительных холодильников, о децентрализации производства холода и т. п. Кандидат технических наук В. Б. Якобсон сообщил о результатах обсуждения работы журнала на собрании членов оайонного отделения ВНИТО холодильщиков при ВНИХИ и Гипрохолоде. Читатели отмечали, что
.Л» 1 Хроника 71, за последние годы содержание журнала улучшилось, ряд основных вопросов освещается систематически и разносторонне. Получил одобрение выпуск отдельных номеров журнала с тематически подобранным материалом. Вместе с тем печаталось недостаточное количество статей, которые могли бы использовать предприятия для практических целей. Необходимо систематически помещать в журнале различные справочные материалы, нормали и стандарты по холодильной технике, сведения о вновь выпускаемом оборудовании. Инженер В. С. Щербаков (ЦКБХМ) указал, что журнал сумел объединить вокруг себя коллективы различных организаций, связанных с холодильной техникой. Желательно, чтобы в 1955 году перед различными организациями журналом были поставлены узловые вопросы дальнейшего развития холодильной техники с привлечением широкого круга специалистов. * Профессор Г. Б. Чижов (Ленинградский технологический институт холодильной промышленности) сообщил, что при обсуждении работы журнала Ленинградским отделением ВНИТО холодильщиков призвано целесообразным больше помещать статей о развитии теории Всесоюзное научное инженерно-техническое общество холодильщиков провело совместно с отделением ВНИТОМАШ при автомобильном заводе им. Сталина совещание о ближайших задачах развития производства домашних холодильников. В работе совещания приняли участие работники шести министерств, пяти главных управлений, десяти научно-исследовательских институтов, семи проектно- конструкторских организаций, семи высших учебных заведений, а также работники многих машиностроительных заводов, изготовляющих и осваивающих производство домашних холодильников, и заводов-смежников, поставляющих этим заводам приборы автоматики, электрооборудование, 'изоляционные и другие материалы. На совещании было заслушано и обсуждено 14 докладов о работах в области освоения и дальнейшего развития производства домашних холодильников: автозавода им. Сталина, завода «Газоаппарат», Муромского завода им. Орджоникидзе, Всесоюзного научно-исследовательского института холодильной промышленности им. А. И. Микояна, Всесоюзного научно-исследовательского института стекловолокна, Ленинградского технологического института им. Ленсовета, членов Всесоюзного НИТО холодильщиков. В обсуждении докладов приняли участие более 20 инженерно-технических работников. Совещание приняло ряд рекомендаций, направленных на дальнейшее развитие технического прогресса в области производства домашних холодильников и отметило большую работу, выполненную коллективами автозавода им. Сталина и завода «Газоаппарат» по освоению и развитию производства компрессорных и абсорбционных домашних холодильников, а также по оказанию технической помощи ряду заводов в наладке ими производства домашних холодильников. Далее приводится краткое содержание отдельных докладов. fe & холодильного машиностроения, холодильной технологии и пр. Ленинградское отделение ВНИТО холодильщиков внесло предложение о расширении состава редакционной коллегии и привлечении специалистов из различных отраслей промышленности, что сделает (работу журнала более многогранной и разносторонней. Инженер Л. Е. Медовар (Гипроазоточистка) высказал пожелание печатать в журнале «Холодильная техника» информацию о статьях, публикуемых техническими журналами по отдельным вопросам холодильной техники. Желательно также шире освещать в журнале вопросы кондиционирования воздуха, в частности на железнодорожном транспорте, на морских судах и т. д. В прениях выступили также доцент С. М. Рипс, М. И. Клименко (Московский холодильник № 2) и др. В резолюции конференции отмечается, что тематика журнала стала более актуальной и представляет значительный интерес для инженерно-технических работников холодильных предприятий, а также научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций и учебных заведений. Конструкции компрессорных домашних электрохолодильников, требования к их основным узлам и материалам (инж. С. М. Камешшрцев — автозавод им. Сталина) Отечественные холодильники по своей конструкции стоят на уровне современной техники. Холодильники «ЗИС-Москва», «Саратов», «Муромец» и «Днепр» имеют герметичные холодильные агрегаты, работающие на хладагенте фреон-12. В качестве регулирующего устройства применена капиллярная трубка. Шкафы — цельнометаллические; все холодильники оборудованы автоматикой. Выпуск холодильников в ближайшие годы настолько возрастет, что »уже сейчас нужно ставить вопрос о специализации заводов-смежников по определенным изделиям для различных типов холодильников. Дальнейший рост выпуска холодильников будет тормозиться, если в ближайшее время заводы-смежники не освоят качественных труб и не обеспечат возможности широкого применения пластмассовых изделий. Дальнейшей модернизацией холодильника «ЗИС- Москва» предусматривается увеличение полезного объема холодильной камеры до 220 л при сохранении наружных габаритов холодильника. В настоящее время разрабатывается новая конструкция алюминиевого испарителя и другие оригинальные узлы для холодильника емкостью 220 л. При существующей организации производства холодильников на предприятиях различных министерств очень важна централизованная направленность работ отдельных конструкторских бюро. Для холодильников с объемом камер от 80 до 300 л могут быть отработаны с полной унификацией такие узлы: компрессор с кожухом и подвеской, рама, элек- Научно-техническое совещание о расширении производства домашних холодильников
72 Хроника № I трооборудование, электропроводка, автоматика, затвор двери и др. Кроме того, могут быть унифицированы размеры труб, детали крепления и др. Конструкция домашнего холодильника «Муромец» (инж. К. Д. Калошин — Муромский завод им. Орджоникидзе) Новые конструктивные элементы холодильника «Муромец» повышают экономичность его работы и снижают стоимость изготовления. При сборке испаритель вводится в шкаф спереди, с прокладкой трубопроводов под правой декоративной планкой, вследствие чего исключается необходимость в люке задней стенки шкафа и улучшаются теплоизоляционные и декоративные качества холодильника. U-образная форма испарителя с неактивной средней полкой снижает трудоемкость его изготовления. Серпообразные сечения каналов испарителя улучшают теплопередачу. Применение гетинакса для декоративных планок и панели двери значительно снижает стоимость холодильника. Установка термостата под декоративной планкой повышает его работоспособность и увеличивает полезный объем камеры испарителя. Облегчаются такж;е монтаж и демонтаж термостата. Увеличение толщины слоя изоляции, особенно iy задней стенки и у днища, повышает экономичность работы холодильника. Надлежащая декоративность наружного шкафа достигается правильным соотношением габаритных размеров величины стрелок, переходных кривых и размеров двери. Герметичность патрона осветительной лампы предохраняет детали патрона от коррозии. Доступ к пусковому и тепловому реле облегчается расположением реле на передней части шкафа. Новый абсорбционный домашний холодильник (инж. К. П. Липинский — завод «Газоаппарат») Завод «Газоаппарат» первым организовал серийный выпуск домашних холодильников с абсорбционно-диф- фузионными аппаратами. Холодильник ХШ-1А имеет полезную емкость 45 л\ площадь пола, занимаемая холодильником, 0,3 м2. Холодильник состоит из шкафа, холодильного аппарата и электронагревателя с автоматическим регулятором температуры. Корпус шкафа снаружи окрашен нитроэмалью белого цвета. Холодильная камера с внутренней стороны покрыта силикатной эмалью. Изоляционный материал (мипора) заложен в пакетах из крафт- мешочной или крафт-оберточной бумаги. Холодильный аппарат КА-1 имеет вертикальный генератор. Ректификатор, конденсатор и абсорбер имеют воздушное охлаждение. Конденсатор состоит из витка трубы с внешними ребрами, абсорбер — из 5 витков гладкой трубы и ресивера. Испаритель имеет два горизонтальных витка тру- бы, из которых верхний оребрен, а к нижнему приварена полочка для ледоформы. Аппарат имеет газовый теплообменник с овальными трубками и жидкостный теплообменник из двойных трубок. Электрический нагреватель состоит из стального стакана с электроспиралью из двух секций 120/85 ватт. Автоматический регулятор температуры АТР производит переключение нагревателя с одной секции на другую в зависимости от изменения температуры стенки испарителя. Регулятор настраивается с помощью шкалы из пяти позиций. Средняя мощность нагревателя составляет около 100 ватт (температура помещения 25° С, температура воздуха —4° С). Абсорбционный холодильник ХШ-3 (новая модель) имеет полезный объем 65 л. Мощность электронагревателя, снабженного двухполюсным переключателем, равна 90/70 ватт. Холодильник ХШ-3 имеет также и лучшие тепловые показатели. Если для холодильников ХШ-1А средний перепад температур снаружи и внутри шкафа составляет 24°, то для холодильников ХШ-3 средний перепад составляет 26 и 27° С. Технология производства абсорбционно-диффузионных холодильных аппаратов (инж. И. Б. Гутман — завод «Газоаппарат») Производство абс*орбционно-диф(Ьузионных холодильников модели ХШ-1А организовано на заводе «Газоаппарат» в двух специализированных цехах с одновременной загрузкой общих цехов завода изготовлением деталей. Сборка и сварка аппаратов производится с помощью специальных приспособлений. Взаимозаменяемость узлов и подузлов, сваренных в этих приспособлениях, достигается контролем приспособлений-дублеров специальными макетами. Контроль аппарата на прочность и плотность мест сварки производится до его зарядки, на микрогерметичность аппарата — после его зарядки с помощью индикаторных бумажек. Зарядка аппаратов производится на специально оборудованной зарядной станции. Состав заряда 800 + + 825 см3 водоаммиачного раствора, содержащего 34 + 1,5% аммиака и 2 + 0,1% хромата натрия и водорода давлением 15+16 ати. Поточное производство домашних холодильников (инж. Г. Д. Свидерский — отделение ВНИТО ЗИС) Производство холодильников осуществляется на следующих основных поточных линиях, откуда готовые изделия поступают на конвейер сборки холодильников: агрегата; деталей и узлов, имеющих лакокрасочное покрытие; деталей и узлов, имеющих покрытие стеклоэма- лями; деталей и узлов, имеющих металлическое декоративное и коррозионностойкое покрытие; электроавтоматики и деталей электрооборудования холодильника. Общими для этих поточных линий являются загото- вительно-прессовые и сварочню-сборочные работы. Прессовые операции планируются в серийном производстве, то есть путем закрепления на прессах нескольких деталей, обрабатываемых поочередно. Поэтому в организации прессовых работ должны предусматриваться буферные склады готовых штамповок. Трудоемкость изготовления холодильников резко сокращается также за счет применения сварочных авто* матов и высокопроизводительной оснастки. На автозаводе им. Сталина уже созданы образцы высокопроизводительного оборудования: полуавтомат для сварки внутреннего шкафа с циклом обработки изделия в 21 минуты, гидравлическая гибочная машина, полуавтомат для сварки полочек. Проектируется многоточечный полуавтомат для сварки всего шкафа. Процесс окраски декоративных деталей холодильника в белый цвет производится с применением процесса бондеризации. Конвейеризация всего процесса окраски, включая бондеризацию, резко улучшит качество изделий и повысит производительность труда. Окончательная окраска и сушка деталей холодильника запроектирована на напольном конвейере.
№ 1 Хроника 73' С внедрением в производство титановых стеклоэма- лей цикл производства эмалирования сокращен на 30%; вместо трех последовательных обжигов изделий применяются два обжига. Процесс эмалирования изделий полиостью конвейеризируется. Организация поточного производства изготовления холодильных машин обеспечивается внедрением в производство специальных агрегатных станков. Большое внимание уделяется применению процессов светлой пайки в конвейерных печах с защитно-восстановительной атмосферой, что обеспечивает высокое качество изделий. Испытание абсорбционно-диффузионных холодильников (инж. Н. В. Лихарева— завод «Газоаппарат») На испытательной станции завода «Газоаппарат» производится испытание холодильников в сборе, а также раздельное — шкафов и аппаратов. В качестве основного показателя принят перепад температур снаружи и внутри холодильной камеры. При стандартном испытании в соответствии с ТУ измеряется температура воздуха в камере холодильника, температура окружающего воздуха, мощность первой и второй ступени нагревателя; проверяется работа автоматического регулятора температуры и замораживание воды в ледоформе. Оборудование испытательной станции позволяет одновременно испытывать 56 холодильников. Кроме испытания холодильников в сборе, производятся раздельные выборочные испытания шкафов с аппаратами и без аппаратов. Разработан и внедрен» новый, ускоренный метод теплового испытания шкафов без аппаратов на тепло- проходимость. Он основан на зависимости скорости повышения температуры воздуха в шкафу (при включении помещенного в нем электронагревательного элемента) от качества изоляционного материала и тщательности его укладки. Для определения холодопроизводительности аппаратов применяется специальный калориметр конструкции завода «Газоаппарат», значительно сокращающий время испытания. Методы испытания домашних холодильных шкафов (инж. Л. И. Жеребцов — ВНИТО холодильщиков) ВНИТО холодильщиков разработана методика испытания домашних холодильных шкафов. Основными показателями, характеризующими домашний холодильный шкаф, являются: полезный объем, температура воздуха в шкафу при заданной температуре окружающего воздуха, часовой расход электроэнергии или газа, коэффициент рабочего времени. Кроме того, к показателям работы шкафов, представляющих значительный интерес при оценке их качества, относятся: время замораживания воды в ледоформе, величина создаваемого звукового давления шумов (для шкафов с компрессионными машинами), содержание окиси углерода в отходящих газах (для шкафов с абсорбционными машинами, имеющими газовый подогрев). Испытанию подвергаются пустые шкафы без загрузки полезного объема продуктами или устройствами, обладающими тепловой инерцией. В течение всего периода испытания дверка шкафа остается закрытой, что исключает тепло- и влагоприток от наружного воздуха. Испытание производится при двух значениях температуры окружающего воздуха: нормальной — 20° С и повышенной — 35° С при двух крайних и среднем положениях регулятора температуры. Общая продолжительность испытания при установившемся тепловом режиме не регламентируется, однако время работы на расчетном участке каждого из экспериментальных режимов должно составлять не менее 2: часов при непрерывной работе холодильной машины и не менее 4 часов при автоматическом регулировании. Для получения наибольшей точности результатов испытания и устранения каких-либо элементов субъективности измерений методика регламентирует типы приборов, места их установки, точность измерений всех параметров и элементов, составляющих тепловую характеристику домашних холодильных шкафов. Обслуживание потребителей домашних холодильников (инж. И. С. Блат — автозавод им. Сталина) ,Цля обслуживания потребителей домашних холодильников необходимо организовать пункты обслуживания — ателье во всех крупных городах и возложить на них обслуживание ближайших населенных пунктов; обеспечить пункты обслуживания запасными частями; организовать курсы для подготовки механиков по ремонту холодильников; создать ремонтные заводы в крупнейших промышленных центрах. Ремонтные работы должны классифицироваться по месту их выполнения: мелкий ремонт — на месте у потребителя; средний ремонт — на пункте обслуживания — в ателье; капитальный ремонт — на ремонтных заводах. Пункты обслуживания — ателье — должны создаваться на базе ремонтно-монтажных комбинатов треста Союзторгмонтаж Министерства торговли СССР и на базе предприятий местной промышленности и промысловой кооперации. Эти организации должны заключать договоры с заводами-изготовителями на обслуживание потребителей как в период гарантийного срока, так и по истечении его. Стеклянное волокно как теплоизоляция для домашних холодильников (канд. техн. наук #. А. Школьников — Всесоюзный научно-исследовательский институт стекловолокна) Качество и эффективность применения теплоизоляционных изделий из стеклянного волокна зависят от способов его получения, диаметра и химического состава стекла. Тонкие стеклянные волокна обладают весьма большим пределом прочности при растяжении, величина которого при диаметре волокна 3 мк достигает 400 кг/мм2. Теплоизоляция, изготовленная из тонкого ( 0 ^ 5— 10 мк) стеклянного волокна, полученного по способу раздува паром, обладает объемным весом 25—34 кг/м3 при давлении 50 кг/м2. В таком материале воздух занимает около 99% его объема, а коэффициент теплопроводности составляет от 0,025 до 0,03 ккал/м час при 0° С. Благодаря большой упругости, гибкости стеклянных волокон и весьма малому объемному весу стеклянной ваты, последняя хорошо переносит вибрационные нагрузки, не давая при этом усадки и осыпи. Для удобства монтажа волокна в стеклянной теплоизоляции скрепляются с другим связующим веществом. Хорошее качество теплоизоляционных гибких матов из стекловолокна обеспечивается при применении в качестве связки фенольных смол типа ФП-б и фенолоспиртов. Необходимо организовать на одном-двух стекольных заводах Министерства промышленности строительных материалов СССР производство бескорольковой, тонковолокнистой, высококачественной стеклянной теплоизоляции.
По страницам иностранных журналов < Применение искусственного холода в строительной технике В СССР искусственный холод все в больших масштабах применяется в строительстве крупных сооружений (подземные железные дороги, бетонные плотины « др.)- В данной статье освещаются работы, проводимые з этой области за рубежом. В 1930 году в США одновременно с проектированием бетонной плотины Болдердэм объемом в 2,3 млн. ж3 начаты были, а позднее продолжены экспериментальные исследования по изысканию наиболее рациональных методов отвода тепла из бетонных массивов. Эти работы преследовали цель, заключающуюся в обеспечении долговечности службы бетона и высокой его прочности. Тепловыделение бетона в процессе схватывания, как известно, вызывает повышение его температуры и связанные с ним опасные напряжения, которые приводят к образованию трещин. Исследованиями установлено, что температура бетона оказывает существенное влияние на удобообрабаты- ваемость, влагонепроницаемость и прочность бетона. Опыты показали, что при понижении температуры бетона перед укладкой возрастает его влажность, что сокращает потребное количество воды для определенной консистенции бетона. Так, в пределах температур от +40 до +5° С понижение температуры бетона на 15° дает возможность понизить весовое соотношение воды и цемента на 0,02% или же дает увеличение усадки бетона почти на 2,5 см независимо от марки цемента. Несколько меньшее количество воды в составе бетона, которое допустимо при пониженной температуре, приводит к увеличению прочности бетона. Более низкая начальная температура делает бетон более устойчивым при высоких наружных температурах, когда в нем возникают температурные напряжения. Кроме того, с понижением температуры бетона повышается его сопротивление сжимающим и изгибающим усилиям и равномернее (распределяются напряжения. Произведенными в США опытами подтверждено, что сопротивляемость бетона просачиванию воды возрастает с понижением его температуры. Так, например, бетон с начальной температурой 4-38° С оказался через 60 лней на 25—50% более фильтрующим, чем полусухой бетон с начальной температурой +21° С. Улучшение качеств бетона свидетельствует о том, что (расходы на искусственное охлаждение его, которые составляют незначительную часть стоимости строительства, вполне себя оправдывают. Установлено, что количество тепла, выделяемое бетоном, зависит от количества и марки цемента, температуры бетона при его укладке и состава бетона (соотношение воды и цемента). Мелкозернистость структуры цемента оказывает влияние на интенсивность тепловыделения, но общее количество выделенного тепла от структуры цемевта не зависит. В настоящее время в США используется несколько способов отвода тепла из бетона: 1) охлаждение бетона холодной водой, циркулирующей в трубах, заложенных в тело плотины; 2) применение холодной воды при составлении бетона или частичная замена ее льдом; 3) охлаждение инертных материалов водой или воздухом. Кроме того, проводятся мероприятия по сокращению до минимума возможных теплопритоков к бетону или его составляющим. К этим мероприятиям следует отнести: укрытие инертных материалов от воздействия солнечных лучей; изоляцию или покраску водопроводных линий и резервуаров; изоляцию барабанов бетономешалок или укрытие их мокрым брезентом; охлаждение цемента водяными рубашками, которыми оборудуются шнековые конвейеры на цементных заводах; неприменение горячих цементов; выполнение бетонных работ в ночные часы или в прохладную погоду. В США при строительстве крупных плотин объемом более 1,5 млн. м3 охлаждение бетона выполняется исключительно холодной водой, циркулирующей по трубам. Плотины с меньшим объемом строятся с охлаждением бетона до производства бетонных работ. Строительство, например, плотин Болдердэм и Гранд- Кули было осуществлено с охлаждением циркулировавшей в труба*х водой, при помощи которой по всей массе шютины поддерживалась температура +25-т—[-30° С. Однако лучшее качество бетона и долговечность его службы достигаются тогда, когда бетон перед укладкой в плотину охлажден до температуры в среднем +13° + ~—1—15° С. При этом для охлаждения бетона частично используется искусственный лед. Специалисты в США считают, что этот способ охлаждения бетона обходится дешевле, чем охлаждение водой, циркулирующей в трубах. Применение искусственного холода было начато в строительстве крупных бетонных сооружений, тем не менее его с успехом можно использовать и для конструкций, в которых тепловыделение бетона может вызвать нежелательные напряжения (например, тонкие непрерывные железобетонные стенки, тяжелые плиты на скальных основаниях и др.). Разработанные в США за последние годы и внедряе мые в строительстве новые виды сборных железобетонных конструкций (стеновые панели, плиты перекрытий, конструкции с предварительно напряженной арматурой) требуют для своего изготовления очень плотный высокопрочный бетон, дающий незначительную усадку. Сборные стеновые панели, независимо от того, изготовляются ли они на строительной площадке или доставляются с заводов железобетонных изделий, должны выполняться из удобообрабатываемого и прочного бе-
78 По страницам иностранных журналов № i тона, обеспечивающего необходимую жесткость конст- рукций. Для железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой, дающих экономию в весе и стоимости, недопустимо применять бетон с недостатком воды, трудный в обработке. Все это подтверждает, что сборные конструкции должны изготовляться с применением искусственного охлаждения. Имеются и такие специальные сооружения, как, например, элеваторы, для которых очень важным является влагонепроницаемость бетона. Для обеспечения этого качества конструкции все сооружение, за исключением фундаментов и верхней части, бетонируется непрерывно в опалубке, поднимаемой на 40—45 м и вмещающей около 75—80 тыс. м3 железобетона. Влагонепроницаемость бетона также, как уже отмечалось, достигается посредством охлаждения бетона перед укладкой или в конструкции. Местные условия в США выдвигают иногда перед строителями свои требования в отношении применения холода для получения качественного бетона. Такой случай произошел в Калифорнии, когда из-за острой нехватки цемента, вследствие большой потребности в нем, бетонные заводы вынуждены были работать на горячем цементе с температурой около 100° С. Поскольку эти предприятия были расположены на расстоянии нескольких сот километров от цементного завода, время, затрачиваемое на транспортировку цемента, было недостаточным для его остывания. Высокая температура цемента, а также стоявшая тогда теплая погода были основными причинами потерь на усадку бетона при транспортировке от бетонного завода до строительной площадки. Величина усадки достигала 100 мм, что превышало обычные потери. Для возмещения этих потерь руководитель работ на бетонном заводе давал указания водителю автобетономешалки добавлять в бетон по 40 л воды по прибытии на строительную площадку. Такое мероприятие, проводившееся без ведома и согласия инженера, конечно ухудшало качество бетона, принятое по проекту. Лучше было бы ввести в состав бетона лед, что позволило бы без ухудшения качества бетона поддержать его температуру на допустимом уровне. В качестве примера влияния добавки льда на температуру бетона приведены испытания двух замесов: 1) вода 23°, песок 28°, цемент 112°, бетон после замеса 34—36°, после доставки 37—43°, наружный воздух 40°; 2) температура воды, песка и наружного воздуха — как для первого замеса, цемент 60°; с добавкой льда бетон после замеса 30°, после доставки 25°. Температуру бетона по выходе из бетономешалки можно определить по формуле C6(Gl(tl(^Gutu) + Getl! + 2Ga *б~ Сб{Оц + Ои) + Ое где Сб — средняя теплоемкость инертных материалов и песка = 0,22 ккал/кг°С; йц, Gu, Ge — соответственно вес цемента, инертных и воды ( в кг); (ц, tu> te — соответственно температура цемента, инертных и воды в °С; 2 — количество тепла в ккал/кг, выделяющегося на 1 кг цемента. Если ввести в состав бетона (в бетономешалку) вместо части воды G кг льда при 0° С, то формула примет вид: Об (Gitt* + Gutu) + Ge te - (80 + te) G + 2G« t6~~ '" C6(G^GU) + Ge • • При транспортировке бетон подогревается за счет- теплопритоков: 1) от наружного воздуха в теплое время года; 2) от солнечной радиации на поверхность автобетономешалки; 3) от трения в подшипниках и в передаче^ 4) от работы мешалки для перемешивания бетона; 5) от тепловыделения цемента при смешивании с водой. Первые два тешюпритока определяются по обычным формулам. Величину третьего тешюпритока принимают в размере 3% от теплового эквивалента передаваемой МОЩНОСТИ. Теплоприток от работы, затрачиваемой на перемешивание бетона, является функцией веса бетона, скорости вращения мешалки и диаметра барабана. Пятый теплоприток весьма незначителен и им можно пренебречь. Пользуясь графиками, определяют температуру бетона, нагрев его при транспортировке и расход льда на кубометр бетона. В заключение приведем пример применения искусственного холода в строительстве бетонной плотины в Австралии. Плотина строится с использованием льда и воды при +2° С для охлаждения бетона перед укладкой, что позволит максимально снизить тепловыделение бетона в течение первых нескольких критических дней после бетонировки. Расход льда на 1 м3 бетона составляет около 78,5 кг. Кроме того, здесь применено трубное охлаждение плотины при помощи циркулирующей воды, что даст возможность поддержать низкую температуру бетона в течение всего периода схватывания, длящегося несколько месяцев. Для этой цели в плотину укладывают 640 км труб с расстоянием 1,5 м между осями. Холодильная 'установка обеспечивает в сутки изготовление 170 г льда и охлаждение 40 м3 воды. Лед в виде цилиндриков изготовляется в трех вертикальных агрегатах. Стоимость холодильной установки составляет около 0,4% от всей стоимости плотины. Плотина по окончании строительства создаст водохранилище емкостью 1,75 млрд. м3. Инж. И. ГИНДЛИН
СОДЕРЖАНИЕ Повысить технический уровень холодильного машиностроения 1 ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНИКА B. Лаврова. Результаты испытания компрессора 2АВ-27 3 ^Л. Сысоев. Насосные аммиачные схемы для крупных холодильников. . . 7 V,M. Шумелишский. Диаграмма теплового баланса пароводяной эжектор- % нод далшииышни-МЩины • 12 ,^ЙГВ?дылькес, Р. Данилов! Автоматизированная безнасосная абсорбци- I ийТШ"усТаТО'ВкТ^ 10000 ккал/час 15 М. Дик, М. Гуральник. Применение аккумуляторных погрузчиков на Московском холодильнике №9 20 Г. Чижов. О рациональных условиях теплообмена при замораживании пищевых продуктов • 27 C, Гимпелевич. Вагон для перевозки сухого льда 31 А, Тезиков. Изотермический контейнер для перевозки сухого льда ... 36 ¦* Т. Пименова. Испытание оборудования завода сухого льда 40 В ИНСТИТУТАХ И ЛАБОРАТОРИЯХ i/ В. Мартыновский, Л. Мельцер. О степени термодинамического совершенства теплоэнергетических и холодильных установок ..... . . 42 Д. Гохштейн. По поводу статьи «О степени термодинамического совершенства теплоэнергетических и холодильных установок» 45 Л. Чернеева. Исследование теплопроводности фреона-113 45 М. Бубушян. Исследование калорических и термических свойств жидкого фреона-113 48 ОБМЕН ОПЫТОМ . Н. Савиновский, И. Гисин. Рационализаторы производства мороженого . . 51 ь/ И. Элькин, В. Жученко. Износоустойчивость компрессоров фреоновых холодильных машин типа ФАК 59 Н. Долгов. Механизация выколки льда из бунтов 62 Т. Галкин. Ншлавка баббитовых поясков на поршни горизонтальных компрессоров 64 Консультация 66 Хроника . Г 70 Библиография '. 7Ь По ст рани дам иностранных журналов 77 К читателям журнала «Холодильная техника" ......... \ 79 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: М. А. Горбунов (редактор), Ш. Н. Кобулашвили (заместитель редактора), проф. В. Е. Цыдзик, проф. И. С. Бадылькес, М. Т. Болтенков, М. Г. Дик, В. Я. Кокорев, С. М. Муравлянский, Н. Ф. Ткачев, Ф. В. Успенский. Адрес редакции: Москва, 54, Дубининская ул., № 39/41. Телефон В-3-10-61, доб. 30. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТОРГОВОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ' Техн. редактор Г. И. Росло* Л 5ШЗ Сдано р наб°Р 15Ш 1955 г- Подписано к печати 2611М955Т Формат 84X108'/i8 Печатных л. 5 (приведен. 8,2) Бумажных, л. 2,5 Уч.-изд. 8,8 Тираж 5 800 Зак. 64 Типография Госэнергоиздата, Москва, Шлюзовая наб., 10