Принципиальные технологические блок-схемы рефрижерации и технического кондиционирования

На рис. 8.4 представлена одна из возможных принципиальных технологических блок-схем судовых систем рефрижерации. Грузовой трюм судна, перевозящего скоропортящиеся грузы (мясо, рыбу, масло, овощи, фрукты и т. п.), тепло- и гидро­изолирован от окружающей среды и других помещений. В нем поддерживаются температура t _тр и относительная влажность φ _тр воздуха, зависящие от рода перевозимого груза (например, для мороженых мяса и рыбы t _тр= -18÷-9° С и -25÷-18° С, φ _тр = 70÷95% и 70÷100%; для фруктов t _тр = +1 ÷4° С и φ _тр= 70-85%; для овощей t _тр= 0÷6° С и φ _тр= 70 ÷90%, для бананов t _тр= + 12÷13°С и φ _тр = 85÷90%). Это обеспечивается соответствующими режимами работы холодильной установки, включающей в себя помимо холодильной машины электровенти­лятор ЭВ, увлажнитель У (для подачи пара в воздух, если тре­буется поддерживать его высокую влажность), электронагреватель ЭН (используемый для подогрева воздуха в случае перевозки ба­нанов, фруктов, овощей в холодное время года, а также для пери­одического оттаивания снеговой шубы с ребристой поверхности испарителя;- воздухоохладителя И—ВО) и другое вспомогательное оборудование.

При работе в режиме охлаждения груза или поддержания низ­ких температур в трюмах пары холодильного агента (хладагента), в качестве которого обычно используются галогенозамещенные углеводороды-фреоны, компрессором К отсасываются из испа­рителя—воздухоохладителя И—ВО, сжимаются до давления р_к и нагнетаются в конденсатор Кн. Там они охлаждаются забортной водой, конденсируются, и жидкий хладагент, дросселируясь в регулирующем клапане РК до относительно низкого давления р₀, поступает в испаритель—воздухоохладитель И—ВО. Здесь за счет тепла продуваемого через И—ВО воздуха хладагент кипит, охлаждая влажный воздух (и, если необходимо, осушая его за счет конденсации водяных паров).

Загрязненный (углекислым газом в результате дыхания фрук­тов, запахами, другими выделениями грузов) воздух из трюма частично выбрасывается в атмосферу через трубу ВТ₂. Чистый атмосферный воздух подводится в трюм через трубу ВТ₁.

Рисунок 8.4 — Принципиальная технологическая блок-схема

судовой системы рефрижерации

ВТ₁ - труба для подачи в трюм свежего наружного воздуха; ВТ₂ - труба для удаления из трюма в атмосферу загрязненного воздуха; ЭВ - электровентилятор; И—ВО - испаритель холодильной машины - воздухоохладитель системы охлаждения трюма; У - увлажнитель (обычно паровой); ЭН - электронагреватель; К - компрессор холодильной машины; Кн — конденсатор; РК — регулирующий (дросселирующий) клапан; ЗВ —забортная вода

Подвод и выброс воздуха регулируются в зависимости, от требуемых условий перевозки грузов.

При необходимости не охлаждения, а подогрева воздуха в трюме помимо электронагревателя может быть использована холодиль­ная машина, которая в этом случае должна работать в режиме теплового насоса.

Для охлаждения грузовых трюмов, провизионных камер на судах применяются и другие системы; в трюмные воздухоохлади­тели может подаваться рассол (водный раствор солей NаС1, СаС1₂), который, в свою очередь, охлаждается хладагентом в испарителе холодильной машины; вместо воздухоохладителей с вентиляторами в трюмах устанавливают рассольные батареи или сплошные охла­ждаемые рассолом панели либо ребристые батареи, через которые циркулирует фреон, отводящий теплоту от воздуха трюма, камеры.

Техническое кондиционирование, обеспечивает поддержание заданных условий (кондиций) атмо­сферы (с относительной влажностью менее 50%) в трюмах сухо­грузных и цистернах нефтеналивных судов, что способствует сохранению грузов и значительному уменьшению коррозии вну­тренних поверхностей трюмов и цистерн.

Кроме того, наличие на танкере воздухоосушительных устано­вок исключает возможность обводнения высокосортных видов топлива и горюче-смазочных материалов, а также позволяет после освобождения грузовых танков от водяного балласта немедленно осушать их поверхности и снижать влажность атмосферы в ци­стернах.

Все перевозимые на сухогрузных судах грузы можно разделить на две основные категории: гигроскопические, содержащие влагу, количество которой зависит от условий окружающей атмосферы и свойств самого груза (пшеница, мука, хлопок, кофе, табак, пряности и т. п.), и негигроскопические, не содержащие влаги (металл и изделия из него, машины, оборудование, инструмент и т. п.).

Грузы обладают большой теплоаккумуляционной способно­стью, что приводит к выпадению влаги из воздуха при переходах судна из районов тропиков в северные широты и, наоборот, из холодных районов в теплые. Так, если судно переходит из северных районов в южные, то температура груза повышается медленно, т. е. он долгое время остается холодным, и из теплого влажного атмосферного воздуха трюма (в южных широтах) будет выпадать влага на груз. Если судно переходит из районов тропиков в север­ные широты, благодаря теплоаккумуляционной способности груза воздух трюма продолжительное время остается теплым и влажным, а температура внутренних частей корпуса судна быстро снижается (холодная забортная вода). Поэтому из воздуха на эти поверхности будет выпадать влага.

Воздух в трюмах насыщается парами воды при испарении влаги из грузов (например, незрелых хлебных злаков, риса, соевых бобов, хлопка, целлюлозы и др.), а также вследствие попадания снега или дождя во время погрузки.

Выпадение влаги на груз и металлические поверхности корпуса судна приводит к порче груза и усиленной коррозии внутренних поверхностей трюмов.

На внутренних поверхностях грузовых цистерн нефтеналивных судов интенсивно протекают процессы химической и электрохими­ческой коррозии, приводящие к быстрому износу корпусов тан­керов, необходимости их капитального ремонта с затратой боль­ших средств.

Наиболее эффективным средством борьбы с порчей грузов и коррозией металлических частей корпуса судна является искус­ственное регулирование точки росы, т. е. осушение воздуха трю­мов и атмосферы цистерн. Необходимо, чтобы температура точки росы воздуха или других газов в трюмах или цистернах всегда была ниже температуры груза и металлических поверхностей огра­ждений. Исследования, проведенные в Англии и Швеции, пока­зали, что при снижении относительной влажности воздушной среды в танках с 80 до 40—50% потеря в массе от коррозии уменьшается более чем в 10—12 раз, а при φ≤40÷50% коррозия практически прекращается.

Для уменьшения коррозии внутренних поверхностей грузовых цистерн нефтеналивных судов необходимо кроме осушения атмо­сферы цистерн снижать в ней концентрацию кислорода. Послед­нее еще более важно с точки зрения предотвращения образования в цистернах взрывоопасной концентрации газов. Эта опасность особенно велика в период погрузки и выгрузки, вентиляции ци­стерн в процессе их мойки. Поэтому на танкерах в последнее время применяют системы осушенных инертных газов, обеспечивающие поддержание в цистернах атмосферы с концентрацией кислорода менее 4—5% и относительной влажностью не более 50%. В ка­честве инертных газов обычно используются продукты сгорания жидкого топлива в специальных газогенераторах или выпускные газы парогенераторов, двигателей внутреннего сгорания» газотур­бинных двигателей.

Основной частью систем технического кондиционирования воз­духа сухогрузных судов и инертных осушенных газов нефтеналив­ных судов являются воздухо- или газоосушительные установки.

В качестве осушителей воздуха или газа могут применяться различные вещества, агрегаты, устройства: твердые влагопоглощающие вещества (силикагель и др.) — адсорбенты; водные рас­творы некоторых солей (хлористого лития и др.) — абсорбенты; турбокомпрессорные агрегаты, в которых газ осушается за счет выпадения влаги в процессе его расширения в турбодетандере; холодильные машины, в которых газ осушается за счет его охла­ждения ниже точки росы в поверхностном охладителе.