Cel ćwiczenia:
- zapoznanie się z budową i zasadą działania urządzeń w instalacji chłodniczej działu mrożonek (owocowych i warzywnych) firmy BINDER w Tarczynie
.
Schemat instalacji chłodniczej - załącznik
Opis schematu instalacji chłodniczej
Amoniak, NH3 - jako czynnik chłodniczy, krąży w różnych stanach skupienia. W zakładzie są stacje skraplające, przy czym na schemacie występują dwie (jako „kondensatory par NH3”).
Czynnik chłodniczy w stanie gazowym jest tłoczony sprężarkami do skraplaczy (kondensatorów par NH3). W kondensatorach następuje skroplenie amoniaku za pomocą wody w układzie zamkniętym - woda zrasza przewody z NH3. Ponadto w schłodzeniu uczestniczą wentylatory. Wskutek schłodzenia następuje jego skroplenie. Amoniak już skroplony opada grawitacyjnie do zbiornika cieczy wysokiego ciśnienia. Następnie może być tłoczony do zbiorników pośrednich lub bezpośrednio po rozprężeniu w miejscach, gdzie jest potrzebne obniżenie temperatury - przede wszystkim do dwóch tuneli zamrażalniczych. Na chwilę obecną w zakładzie są 3 działające tunele zamrażalnicze. Temperatura powietrza w tunelach ok. - 40°C pozwala na szybkie (w ciągu kilkunastu minut) zamrożenie surowca (krojonych warzyw lub drobnych owoców, o niedużej średnicy). Oprócz komór chłodniczych i tuneli zamrażalniczych chłodzona jest również pakownia oraz pomieszczenie segregacji surowca (hala obróbki wstępnej). W pakowniach (tzw. komorach „0”- „zerówkach”) odbywa się pakowanie uprzednio zamrożonego surowca.. Pompy powodują krążenie czynnika chłodniczego w stanie płynnym do komór i tuneli. W zakładzie pracują 4 komory chłodnicze (jedna komora dobudowana niedawno - ogromny budynek, w którym stale utrzymywana jest temperatura rzędu -21 - -24°C) - na schemacie są tylko 3 komory chłodnicze. Czynnik chłodniczy dopływa do parowników zlokalizowanych przy suficie komory chłodniczej, są 2 - 4 wentylatory w każdej komorze intensyfikujące ruch powietrza, a co za tym idzie wymianę ciepła; następuje odbieranie ciepła od zamrażanego materiału przez skroplony czynnik chłodniczy. Czynnik chłodniczy, pobierając z ochładzanego środowiska ciepło - zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy (wzrasta jego temperatura) - amoniak w stanie gazowym (o odpowiednio wyższej temperaturze) zasysany jest następnie przez układ sprężarek - najpierw niskiego, a potem włączają się automatycznie sprężarki wysokiego ciśnienia, które zasysają gazowy amoniak ogrzany już do wyższej temperatury (wskutek wzrostu ciśnienia). Następnie gazowy czynnik trafia do skraplaczy (kondensatorów). Obieg zostaje zamknięty i krążenie czynnika odbywa się w sposób ciągły jw.
Opis urządzeń, maszyn i innych elementów występujących w instalacji.
Sprężarki (sprężarki śrubowe) - podzielone na 2 sekcje: sekcja 4 sprężarek pracujących w wysokim ciśnieniu, sekcja 3 sprężarek pracujących w niskim ciśnieniu. Najpierw sprężarki niskiego ciśnienia powodują wzrost czynnika chłodniczego, tym samym wzrost temperatury. Sprężarki wysokiego ciśnienia powodują jeszcze więcej. Po wyjściu z układu sprężarek NH3 jest w stanie przegrzanym, w skraplaczu następuje ochłodzenie do stanu nasycenia, potem przemiana fazowa - ze stanu gazowego we ciekły. Sprężarki śrubowe są wydajniejsze (w porównaniu z tłokowymi), zużycie oleju jest znacznie mniejsze.
Skraplacze natryskowo - wyparne (kondensatory par NH3) - w liczbie 3szt. w zakładzie (na schemacie tylko 2), znajdują się na zewnątrz budynku, natrysk wody w układzie zamkniętym, woda tłoczona za pomocą pomp do odpowiednich dysz natryskowych, od góry następuje natrysk na przewody z amoniakiem, woda musi być zmiękczana z uwagi na osadzający się na przewodach kamień, który musi być sezonowo usuwany. Chłodzenie za pomocą wody odbywa się w lecie, gdy temperatura otoczenia jest wyższa; w okresie zimowym wystarczy chłodzenie powietrzem zewn. przy udziale wentylatorów (4 wentylatory przy każdej stacji skraplającej). Skraplacze są na zewnątrz budynku; przewody oznaczone są różnymi kolorami: przewód czerwony, o największej średnicy - czynnik w stanie gazowym; przewod żółty - mieszanina cieczy i gazu; kolor czarny - czynnik w stanie ciekłym; kolor zielony - woda (wprowadzana do zraszaczy).
Gazowy czynnik chłodniczy ma ciśnienie do 12 at. (ale optymalnie 9 - 10 at), gdy ciśnienie zostaje przekroczone - muszą zadziałać sprawne zawory bezpieczeństwa - powinny się otworzyć, obniżyć ciśnienie w instalacji i automatycznie się zamknąć.
Dodatkowym elementem jest odpowietrznik, który ma za zadanie usunięcie powietrza z instalacji chłodniczej, które dostało się do instalacji w strefie niskiego ciśnienia. Odpowietrzenie następuje przez wymuszony obieg powietrza zmieszonego z amoniakiem do wody. Może tam nastąpić zassanie otaczającego powietrza, które ma wyższe ciśnienie, niż czynnik w strefie niskiego ciśnienia. Powoduje to, że sprężarki muszą pracować wydajniej, tłoczyć czynnik z powietrzem do wyższego ciśnienia (zgodnie z prawem Raoult'a). Odpowietrzenie następuje przez wymuszony obieg powietrza zmieszonego z amoniakiem do wody.
Zbiornik cieczy wysokiego ciśnienia - element instalacji, do którego spływa grawitacyjnie skroplony w kondensatorach par NH3 amoniak
Zbiorniki pośrednie - są elementami instalacji, do których skroplony amoniak może być tłoczony ze zbiornika cieczy wysokiego ciśnienia, panuje w nich temperatura rzędu ok. -14°C.
Oddzielacze oleju - następuje podgrzanie mieszaniny oleju, który dostał się ze sprężarek do przewodów z czynnikiem chłodniczym - amoniak odparowuje, a olej odprowadza się do instalacji tam, gdzie jest on potrzebny (np. sekcja sprężarek); oddzielacze są wmontowane poniżej zbiorników pośrednich.
Tunele zamrażalnicze - są to zamrażarki tunelowe, dwutaśmowe (w układzie kaskadowym) - produkt jest zamrażany za pomocą oziębionego powietrza, które jest przenośnikiem ciepła od produktu do parowników, znajdujących się przy suficie, ruch powietrza intensyfikowany jest przez zainstalowane pod taśmami wentylatory, ruch taśm (poruszanie się surowca) oraz silny ruch powietrza powodują, że zamrożenie surowca (np. wiśni) odbywa się w ciągu kilkunastu minut.
Pakownie (tzw. komory „0”- „zerówki”) - odbywa się tam pakowanie uprzednio zamrożonego surowca.; występuje tam temp. ok. 0 - -5°C.
Parowniki, (czyli całe komory chłodnicze) - czynnik chłodniczy przepływa przez chłodnicę powietrza; gdzie odbiera ciepło od powietrza, ochładzając go tym samym. Komory (chłodnie) muszą być odpowiednie izolowane w celu uniknięcia strat zimna - obecnie warstwą poliuretanu.
Wyciąg powietrza - urządzenie to automatycznie włącza się, gdy następuje rozszczelnienie w instalacji; jest to duża „pompa” zasysająca powietrze z wnętrza i wypychająca je na zewnątrz.
Zagrożenia występujące w obrębie działania instalacji chłodniczej i sposoby eliminowania ich.
MOŻLIWOŚĆ ROZSZCZELNIENIA INSTALACJI CHŁODNICZEJ
Podstawowym zagrożeniem występującym w dziale mrożonek jest możliwość rozszczelnienia instalacji amoniakalnej. Jeżeli jest instalacja chłodnicza jest szczelna, nie stanowi żadnego zagrożenia dla pracowników. Rozszczelnienie się instalacji i uwolnienie NH3 do atmosfery niesie za sobą niebezpieczeństwo nie tylko dla pracowników, ale i środowiska (np. uschnięcie drzew).
Pracownicy obsługujący instalację powinni posiadać podstawowe umiejętności i wiedzę dotyczącą obsługi, zasady działania i zachowania się w sytuacjach krytycznych, ich zadaniem jest bieżąca kontrola pracy sprężarek (zapobieganie ich zalaniu), muszą posiadać uprawnienia w zakresie ratownictwa chemicznego. Profilaktycznie raz do roku odbywają się ćwiczenia z udziałem straży pożarnej i służb ochrony środowiska, obejmujące zachowanie się w sytuacji zagrożenia i ewakuację pracowników poza teren zakładu. W zakładzie znajdują się kombinezony gazoszczelne z aparatami tlenowymi, umożliwiające 30 - minutowe przebywanie pracownika w strefie zagrożenia i pozwalające zabezpieczyć rozszczelnioną instalację. NH3 bardzo łatwo wiąże się z wodą. Powoduje to, że drażni wilgotne błony śluzowe - jamę ustną, nosową, spojówki; poszkodowany traci kontakt z otoczeniem, pierwsza pomoc polega na przemyciu twarzy, oczu, nosa. Strażacy ustawiają kurtynę wodną - w przeciwnym kierunku do kierunku wiatru; tak aby kurtyna szybko zaabsorbowała szkodliwy amoniak.
Zabezpieczeniem przed rozszelnieniem w instalacji chłodniczej jest wyciąg powietrza - gdy następuje rozszczelnienie, automatycznie włącza się duża „pompa” zasysająca powietrze z wnętrza i wypychająca je na zewnątrz. Obecne są detektory informujące o przekroczonym stężeniu amoniaku (np. w pakowni, sekcji sprężarek). Wewnątrz komór są specjalne czujniki (włączniki), nie można komór otworzyć od środka, komory zamykane są wewnątrz. Na panelu sterowaniu zapalają się diody, sygnalizujące obecność człowieka wewnątrz komory.
Gazowy czynnik chłodniczy ma ciśnienie do 12 at. (ale optymalnie 9 - 10 at), gdy ciśnienie zostaje przekroczone - muszą zadziałać sprawne zawory bezpieczeństwa - powinny się otworzyć, obniżyć ciśnienie w instalacji i automatycznie się zamknąć. Strefa pracy sprężarek - ponieważ pracują w wysokiej temperaturze, możliwość rozszczelnienia (bo praca sprężania wiążą się ze wzrostem ciśnienia). Strefa sprężarek jest, więc najbardziej niebezpieczna.
DOSTANIE SIĘ POWIETRZA W STREFIE NISKIEGO CIŚNIENIA DO INSTALACJI
W strefie niskiego ciśnienia nastąpić może zassanie otaczającego powietrza, które ma wyższe ciśnienie, niż czynnik w strefie niskiego ciśnienia. Powoduje to, że sprężarki muszą pracować wydajniej, tłoczyć czynnik z powietrzem do wyższego ciśnienia (zgodnie z prawem Raoult'a). Odpowietrznik - ma za zadanie usunięcie powietrza z instalacji chłodniczej, które dostało się do instalacji w strefie niskiego ciśnienia przez wymuszony obieg powietrza zmieszonego z amoniakiem do wody.
Możliwość przemarzania podłogi w komorze chłodniczej
Nie wolno dopuścić do przemarzania podłogi w komorze chłodniczej, gdyż cofający się front lodowy mógłby doprowadzić do zawalenia całej konstrukcji budynku. Stosowanie jest ogrzewanie podpodłogowe - obecne są przewody z gorącym powietrzem na głębokości 2- 3 m.
PRZEDOSTANIE SIĘ OLEJU ZE SPRĘŻAREK
Olej ze sprężarek (nie mieszający się z NH3) może dostawać się do przewodów z czynnikiem chłodniczym - powodować obniżenie wydajności instalacji, utrudniając wymianę ciepła, (bo osadza się na ściankach przewodów). Konieczne jest oddzielanie oleju - wykorzystując właściwość nie mieszania się oleju z amoniakiem, dlatego w specjalnych oddzielaczach oleju następuje podgrzanie mieszaniny, amoniak odparowuje, a olej odprowadza się do instalacji tam, gdzie jest on potrzebny (np. sekcja sprężarek).
SZRON W KOMORACH CHŁODNICZYCH
W chłodniach tworzy się szron, który musi być sezonowo usuwany - zbyt gruba warstewka szronu utrudnia, a wręcz uniemożliwia, wymianę ciepła. Szron zbiera się głównie na parownikach. Na zasadzie przeciwprądu, zamiast ciekłego amoniaku, tłoczony jest gorący amoniak - w stanie gazowym. Umożliwia to szybkie oszronienie, ale konieczna jest też ręczne usuwanie szronu z komór chłodniczych.
3