6.3. Urządzenia chłodnicze
6.3.1. Rodzaje urządzeń chłodniczych
Urządzenia chłodnicze są to odpowiednio rozmieszczone aparaty i maszyny chłodnicze wraz z przynależnym osprzętem i przyrządami, połączone ze sobą przewodami. Jeżeli urządzenie chłodnicze stanowi zespół aparatów i maszyn, połączonych ze sobą w wytwórni, to nazywa się je chłodziarką.
W zależności od sposobu odbierania ciepła od komory chłodniczej przez parownik rozróżnia się urządzenia chłodnicze z chłodzeniem: bezpośrednim lub pośrednim.
6.3.2. Urządzenia chłodnicze z chłodzeniem bezpośrednim
Schemat amoniakalnego urządzenia chłodniczego z chłodzeniem bezpośrednim przedstawiono na rys. 6-19. Powstały w skraplaczu ciekły amoniak po zdławieniu w zaworze dławiącym przepływa przez osuszacz do parownika rurowego znajdującego się w komorze chłodniczej. W parowniku amoniak paruje pobierając ciepło bezpośrednio od środowiska. Wytworzona para przechodzi przez osuszacz, skąd po wytrąceniu cząsteczek cieczy jest zasysana sprężarką. Sprężarka spręża amoniak do ciśnienia skraplania i przetłacza go przez skraplacz, skąd przepływa on z powrotem do parownika i w ten sposób odbywa się chłodzenie. Oprócz podstawowych aparatów (sprężarka, skraplacz, parownik, zawór dławiący) przedstawione na schemacie urządzenie chłodnicze jest wyposażone w aparaty pomocnicze (odolejacz, osuszacz, filtr), spełniające zadania omówione w punkcie 6.2.3.
W urządzeniu chłodniczym cyrkuluje przez cały czas ten sam amoniak. Urządzenie napełnia się amoniakiem przez przyłączenie butli do specjalnego zaworu umieszczonego za zaworem dławiącym. Jeżeli urządzenie chłodnicze obsługuje kilka komór chłodniczych, to zawory dławiące rozmieszcza się zazwyczaj na jednym wspólnym rozdzielaczu. Na rozdzielaczu umieszcza się również zawór do napełniania urządzenia amoniakiem.
Rys. 6-19. Schemat amoniakalnego urządzenia chłodniczego z chłodzeniem bezpośrednim
1 - silnik elektryczny, 2 - sprężarka, 3 - odolejacz, 4 - skraplacz, 5 - zawór dławiący, 6 - osuszacz, 7 - parownik, 8 - komora chłodnicza, 9 - łapacz odmulin, 10 - zawór do odpowietrzania urządzenia, 11 - zawór do napełniania urządzenia amoniakiem, 12 - manometr, 13 - zawór odcinający, 14 - zawór bezpieczeństwa
6.3.3. Urządzenia chłodnicze z chłodzeniem pośrednim
W razie pośredniego sposobu chłodzenia przez znajdujące się w komorach chłodniczych baterie ochładzające przepływa nie czynnik chłodniczy, lecz chłodziwo, które pośredniczy w wymianie ciepła między powietrzem komory chłodniczej lub przedmiotem chłodzonym a czynnikiem chłodniczym. Chłodziwo odbiera ciepło komorze chłodniczej (przedmiotowi ochładzanemu) i przekazuje je czynnikowi chłodniczemu. Chłodziwa powinny odznaczać się niższą temperaturą zamarzania niż wymagana temperatura chłodzenia. Do najczęściej stosowanych w technice chłodniczej chłodziw (solanek) zalicza się: roztwory chlorku wapniowego (CaCl2), chlorku sodowego (NaCl) i chlorku magnezowego (MgCl2). Wśród wymienionych solanek chlorek magnezowy ma najniższą temperaturę zamarzania i z tego względu umożliwia uzyskanie najniższej temperatury chłodzenia. Stosuje się go zwłaszcza w wytwornicach lodu sztucznego. Roztwór chlorku sodowego (tj. soli kuchennej) służy do bezpośredniego chłodzenia artykułów spożywczych przez zanurzenie ich w solance. Schemat urządzenia chłodniczego z chłodzeniem pośrednim przedstawiono na rys. 6-20.
Rys. 6-20. Schemat amoniakalnego urządzenia chłodniczego z chłodzeniem pośrednim
1 - silnik elektryczny, 2 - sprężarka, 3 - odolejacz, 4 - skraplacz, 5 - zawór dławiący, 6 - parownik, 7 - pompa cyrkulacyjna do solanki. 8 - bateria ochładzająca, 9 - komora chłodnicza, 10 - naczynie wzbiorcze, 11 - łapacz odmulin, 12 - zawór do napełniania urządzenia amoniakiem, 13 - zawór odcinający, 14 - zawór do odpowietrzania urządzenia, 15 - przewód ssawny amoniaku, 16 - manometr, 17 - zawór bezpieczeństwa
Zasady działania podstawowych elementów urządzenia chłodniczego - sprężarki, skraplacza, zaworu dławiącego i parownika - pozostają bez zmian.
W tym sposobie chłodzenia przez baterie ochładzające przepływa nie czynnik chłodniczy, lecz solanka uprzednio ochłodzona w parowniku. Przepływ solanki przez baterię do parownika jest możliwy dzięki pompie cyrkulacyjnej.
Schemat podłączenia baterii ochładzających do przewodów wraz z parownikiem płaszczowo-rurowym i pompą cyrkulacyjną solanki przedstawiono na rys. 6-21
Rys. 6-21. Schemat urządzenia chłodniczego z parownikiem płaszczowo-rurowym typu zamkniętego
1, 2, 3, 4 - komory chłodnicze, 5 - baterie ochładzające, 6 - zawór odcinający, 7 - naczynie wzbiorcze, 8 - zawór odpowietrzający, 9 - filtr, 10 - pompa cyrkulacyjna solanki, 11 - poziomy parownik płaszczowo-rurowy, 12 - parowy czynnik chłodniczy
Baterie ochładzające 5 oraz rurociągi solanki są całkowicie zalane. Do najwyższego punktu instalacji podłączono naczynie wzbiorcze otwarte, stanowiące pewną rezerwę pojemności w razie zmiany objętości solanki wskutek zmiany jej temperatury. Ogrzana solanka przewodem powrotnym przepływa do króćca ssawnego pompy, skąd jest przetłaczana dalej do parownika. Z parownika ochładzana solanka jest rozprowadzana przewodami tłocznymi do poszczególnych baterii ochładzających. Solanka napływa do baterii od dołu, wypływa od góry. W celu usunięcia powietrza z baterii ochładzających przy każdej z nich instaluje się zawór odpowietrzający.
Do zalet omówionego sposobu chłodzenia z zastosowaniem parownika typu zamkniętego (płaszczowo-rurowego) należą:
dobre odpowietrzenie instalacji przez naczynie wzbiorcze,
niewielka korozja metali,
zmniejszenie zapotrzebowania energii elektrycznej na przetłoczenie solanki z parownika do baterii, gdyż w tym wypadku pompy pokonują tylko opory tarcia w przewodach i bateriach.
Poważną wadą tego sposobu chłodzenia jest możliwość zamarznięcia solanki w przewodach, czego jednak łatwo unika się dobierając odpowiednio jej skład i stężenie.
6.3.4. Urządzenia chłodnicze absorbcyjne
W punkcie 6.1.3 omówiono zasadę działania chłodziarki absorbcyjnej. Z zasady działania każdego chłodniczego urządzenia absorbcyjnego wynika, że podstawową jego zaletą jest możliwość wykorzystania tanich źródeł ciepła, np. pary odlotowej z turbin, wody gorącej, odlotowych gazów spalinowych, niskokalorycznych paliw. Tak więc urządzenia absorbcyjne znajdują zastosowanie przede wszystkim w tych gałęziach przemysłu, które będąc odbiorcami zimna, jednocześnie dysponują tanimi źródłami ciepła. Przykładowy schemat urządzenia absorpcyjnego przedstawiono na rys. 6-22.
Rys. 6-22. Schemat amoniakalnego chłodniczego urządzenia absorpcyjnego
1 - rektyfikator, 2 - deflegmator, 3 - skraplacz, 4 - zbiorniki amoniaku ciekłego, 5 - przechładzacz, 6 - zawór dławiący, 7 - parownik, 8 - absorber, 9 - zawór dławiący, 10 - pompa, 11 - wymiennik ciepła, 12 - warnik
Każde urządzenie absorpcyjne, zależnie od sposobu wymiany ciepła, może pracować jako urządzenie z chłodzeniem bezpośrednim lub pośrednim. W praktyce absorpcyjne urządzenia chłodnicze można budować o dowolnych wydajnościach. Szerokie zastosowanie znajdują chłodziarki o małych wymiarach wykorzystywane zwłaszcza do przechowywania artykułów żywnościowych.
W przemyśle spożywczym lub na statkach do przechowywania ryb stosuje się urządzenia o wydajności 116 - 174 kW, a w przemyśle chemicznym urządzenia o bardzo dużych wydajnościach.
Urządzenia absorpcyjne są proste w obsłudze, a ich elementy podstawowe nie mają szybko zużywających się części ruchomych.
1
25