Введение к работе
Актуальность работы. Анализ промышленной безопасности систем хладоснабжения действующих предприятий АПК и торговли показал, что их состояние не в полной мере отвечает организационным, техническим и технологическим требованиям «Правил безопасности аммиачных холодильных установок»
Существующее положение в холодильном хозяйстве России можно оценить как неудовлетворительное (на 2006 год находится в эксплуатации 2686 аммиачных холодильных установок)
- холодильные установки энергоемкие (до 65% от общего потребления электроэнергии затрачивается на выработку холода) и небезопасные для обслуживающего персонала и населения в целом,
- физический износ холодильного оборудования и трубопроводов на большинстве предприятий составляет 40-65%,
- срок службы находящегося в эксплуатации холодильного оборудования и трубопроводов превышает нормированный в 1,5-2 раза,
- на многих холодильных установках до настоящего времени используются аммиакоемкие пристенные и потолочные батареи,
- суммарная емкость установленных в машинном отделении или на наружной площадке линейных ресиверов значительно превосходит требуемую по Правилам ПБ 09-595-03, так как ресиверы по прежнему используются для хранения запасов аммиака,
- проекты реконструкции аммиачных холодильных установок выполняются с использованием устаревших, небезопасных схемных решений с большим количеством хладагента (12-95 т) и маслоотделителями низкой эффективности (60 - 75 %),
- далеко не во всех действующих промышленных аммиачных холодильных установках осуществляется отделение масла от хладагента на стороне низкого давления,
- замасливание поверхностей теплообмена в аппаратах и приборах охлаждения приводит к значительному снижению эффективности их работы и, как следствие, существенно увеличивает энергозатраты (до 20%) на производство единицы холода,
- наличие масла в циркуляционных ресиверах приводит к срыву работы
аммиачных насосов, а попадание его в колонки датчиков уровня отрицательно
сказывается на их работе и может вызвать аварийную ситуацию
Рассмотренные проблемы необходимо решать комплексно, начиная от выбора хладагента, разработки комплексной системы маслоотделения, до создания новых эффективных систем хладоснабжения
В настоящее время существует несколько путей и направлений совершенствования аммиачных холодильных установок, заключающихся в следующем
- снижении аммиакоемкости систем охлаждения, - повышении безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок, исключающих влажный ход и гидроудар в компрессоре,
- создании эффективных способов и устройств, предотвращающих попадание масла в системы хладоснабжения,
- разработке новых экономичных и безопасных схемных решений холодильных установок на основе эффективных разделительных и емкостных аппаратов,
- автоматизации процессов производства и потребления холода
Состояние холодильного хозяйства подтверждает целесообразность создания эффективных и безопасных аммиачных холодильных установок на базе многофункциональных аммиачных ресиверов с блоками очистки испарительной системы и аппаратов очистки конденсаторных отделений от масла и отражает актуальность научно- технической проблемы
Решение данной проблемы можно осуществить на основе разработки обобщенной методики расчета и проект: жирования многофункциональных емкостных и разделительных аппаратов, а также методики проектирования эффективных схемных решений
Для этого необходимо проведение комплекса экспериментальных и аналитических исследований
- по влиянию режимных параметров аммиачной холодильной установки на степень очистки хладагента от масла,
- по обоснованию рациональных значений конструктивных размеров блоков очистки систем охлаждения,
- по экспериментальному подтверждению результатов теоретических и аналитических исследований процессов маслоотделения и новых схемных решений
При современном уровне теоретических исследований эго возможно решить путем экспериментальных исследований отдельных аппаратов на стендах, аналитической оценки результатов эксперимента и комплексной проверки выводов на аммиачных холодильных установках промышленных предприятий
Цель и задачи исследований. Цепью проводимых исследований является анализ взаимосвязи процессов разделения парообразного и жидкого аммиака между собой и маслом, а также создание на его базе методик, позволяющих проектировать эффективные емкостные и разделительные аппараты и рационально модернизировать действующие системы холодоснабжения
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи
1 Изучение современного состояния проблемы и определение направлений повышения эффективности промышленных аммиачных холодильных установок
2 Выполнение анализа
- процессов разделения парожидкостной смеси в разделительной колонке универсального ресивера и жидкого аммиака от масла в блоке очистки,
- эффективности совмещения маслоотделителя испарительной системы с циркуляционным и компаундным ресиверами, - путей повышения эффективности барботажных конденсаторных отделений,
- возможностей снижения аммиакоемкости в холодильных установках
3 Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности создания эффективных блоков очистки испарительной системы и конденсаторных отделений
4 Обоснование возможности создания эффективных промышленных аммиачных холодильных установок с различными схемными решениями на базе новых блоков с высокой степенью очистки хладагента от масла для испарительной системы и конденсаторного отделения
Научная новизна работы заключается в решении важной научно-технической проблемы, которая может быть сформулирована следующим образом «Разработка основ проектирования и эксплуатации эффективных аммиачных холодильных установок с различными схемными решениями»
Основные положения, выносимые на защиту:
1 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные направления повышения эффективности и безопасности промышленных аммиачных холодильных установок и их стоимости на базе новых блоков очистки хладагента от масла
2 На основе системного анализа и моделирования процессов маслоотделения в аммиачных холодильных установках разработаны эффективные решения новых блоков очистки испарительной системы и конденсаторного отделения от масла
3 Разработаны методики расчетов новых конструкций циркуляционных и компаундных ресиверов, совмещенных с маслоотделителями, для проектирования эффективных аммиачных холодильных установок
4 Разработана методика расчета новых промывных маслоотделителей для проектирования конденсаторных отделений аммиачных холодильных установок
5 Разработаны эффективные схемные решения промышленных аммиачных холодильных установок и холодильных станций с дозированной заправкой хладагента, которые могут рассматриваться как типовые
6 Разработана методика проектирования эффективных схемных решений аммиачных холодильных установок с дозированной вместимостью аммиака в каждую систему охлаждения и холодильных станций, на базе новых блоков очистки систем охлаждения, сосудов и аппаратов конденсаторного отделения от масла
Практическая значимость работы. На основании технической документации разработаны ТУ 36 4460-148-54477224-04 «Аппараты емкостные, вспомогательные для аммиачных холодильных установок», принятые ООО «Ижевскхиммаш» для изготовления параметрического ряда емкостных и разделительных аппаратов, выпуск которых освоен с 2001 г
На основании полученных регрессионных и аналитических зависимостей, разработана методика инженерного расчета и проектирования аппаратов с ис 6
пользованием центробежных сил и двойной промывки пара в жидкости, а также предложены схемные решения по включению данных блоков очистки в аммиачные холодильные установки
На базе новых конструкций маслоотделителей разработаны и апробированы в производственных условиях эффективные схемные решения аммиачных холодильных установок и холодильных станций с дозированной вместимостью хладагента и комплексным маслоотделением
Разработана методика проектирования новых схемных решений аммиачных холодильных установок и холодильных станций с дозированной заправкой хладагента, позволяющих значительно повысить их безопасность, уменьшить энергозатраты на производство холода и стоимость
При модернизации аммиачных холодильных установок предприятий ЗАО «Кубаньоптпродторг», ООО «Юнекс-юг», ЗАО завод плавленых сыров «Краснодарский», ЗАО «Птицевод» в г Майкопе, СПК «Октябрь», ЗАО мясокомбинат «Тихорецкий» и др внедрены разработанные схемные решения с использованием эффективных блоков очистки испарительной системы и конденсаторного отделения от масла
Теоретические и экспериментальные положения работы вошли в монографию «Энергосберегающие процессы маслоотделения и аппараты аммиачных холодильных установок», рекомендованную для широкого круга научных, инженерно-технических работников, преподавателей, аспирантов и подготовки студентов высших учебных заведений по специальностям 140401 «Техника и физика низких температур» и 140504 «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»
Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на международных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях и семинарах «Использование достижений холодильной техники и технологии в целях повышения эффективности пищевых производств» (Таллинн, 1981), «Использование искусственного холода для сокращения потерь пищевых продуктов» (Калининград, 1983), «Пути повышения выпуска и сохранения качества пищевых продуктов на основе использования искусственного холода» (Тбилиси, 1984), «Пути интенсификации производства и применения искусственного холода в отраслях АПК» (Ташкент, 1985), «Искусственный холод в отраслях АПК» (Кишинев, 1987), «Продовольственная индустрия юга России» (Краснодар, 2000), «Технологические аспекты комплексной переработки сельхозсырья» (Углич, 2002), «Промышленная безопасность холодильных систем» (Москва, 2004), «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции» (Краснодар, 2005) «Приоритетные направления комплексных научных исследований в области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Углич, 2005)
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 45 работах, в том числе 1 монографии, 10 работах , опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК, 13 статьях в журналах отечественных изданий и докладах на Международных, Всероссийских и региональных научно-технических конференциях и семинарах, 21 авторском свидетельстве СССР и патенте РФ на изобретение
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, результатов исследований и их анализа, заключения, списка литературы и приложений Основной текст диссертации изложен на 270 страницах компьютерного текста, содержит 15 таблиц, 44 рисунка Список литературы включает 221 наименование, в том числе 29 иностранных авторов
