Захаров Г.В.
СУДОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
Москва
МОРРЕЧЦЕНТР
УДК Ххх
ББК Ххх
Захаров Герман Васильевич
Судовые холодильные установки и кондиционирование воздуха. – М.: МОРРЕЧЦЕНТР. 2014.
Учебник подготовлен для обучения студентов и курсантов обучающихся по дисциплинам 180103 «Судовые энергетические установки» и 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок».
В учебнике рассматриваются вопросы теории и расчета судовых холодильных и кондиционирующих установок, их конструкции, автоматизация, испытания и эксплуатация. Наибольшее внимание уделяется паровым компрессорным холодильным установкам, а также наиболее перспективным типам. Все темы проиллюстрированы рисунками и графиками, поясняющими содержание излагаемого материала.
Учебник предназначен для студентов высших и средних учебных заведений водного транспорта, может быть также использован на курсах повышения квалификации.
© Г.В. Захаров. 2014
© ФГБУ «МОРРЕЧЦЕНТР»
Посвящается светлой памяти
Захарова Эдуарда Васильевича,
судового механика первого разряда,
Почетного полярника
Введение
Судовая рефрижераторная техника бурно развивалась во времена экономического и научно-технического расцвета СССР, особенно с 1945 по 1990 год. Рефрижераторная техника служит для обеспечения оптимальных режимов перевозки грузов, а также комфортного и технологического кондиционирования воздуха. Холодильные системы современного флота отличаются большой степенью автоматизации, применением современного высокоэффективного оборудования и различных схем охлаждения. В этой связи важнейшее значение имеет подготовка специалистов по эксплуатации судовой холодильной технике. Данная книга имеет целью ознакомить студентов с основными конструкциями холодильного оборудования и правилами его эксплуатации. Большое внимание уделено объяснению термодинамических процессов и циклов искусственного охлаждения, что поможет освоить принципы эксплуатации сложных рефрижераторных установок. В книге дана оценка перспективных тенденций развития судовой рефрижераторной технике.
Консервирующее действие холода – основная причина его широкого применения в различных областях жизни. Холод замедляет развитие микроорганизмов и распад составных частей продуктов (белков, жиров и углеводов). Существуют различные способы получения холода – с помощью водного и углекислотного (сухого) льда, ледосоляных охлаждающих смесей, холодильных машин и др. На судах в настоящее время применяют только машинное охлаждение.
Наиболее часто используют теплоту парообразования легкокипящих веществ. Холодильные машины и устройства, применяемые на судах, можно разделить на четыре типа: компрессорные, эжекторные, абсорбционные и термоэлектрические. По роду работающих в них веществ компрессорные холодильные машины делятся на воздушные и паровые.
В качестве хладагента для воздушных компрессорных машин используют обычный воздух, а для паровых – легкокипящие вещества, обладающие низкой температурой кипения при атмосферном давлении (аммиак, фреоны, углеводороды и т.д.).
В компрессорных машинах затрачивается механическая энергия (на сжатие паров в компрессоре), а в эжекторных и абсорбционных – тепловая. Термоэлектрические охлаждающие устройства работают за счет затраты электрической энергии.
Наибольшее распространение в холодильной технике получили паровые компрессорные машины, как самые экономичные.
Рефрижераторные суда делятся на транспортные и промысловые. На транспортных судах холодильные установки предназначены для сохранения скоропортящихся продуктов. На промысловых судах холод используют не только для хранения, но и для обработки улова рыбы – ее охлаждения и замораживания в специальных рыбоморозильных аппаратах. Для получения низких температур на промысловых судах часто устанавливают двухступенчатые паровые компрессионные машины. Также установки используются для приготовления льда в специальных льдогенераторах. Холодильные машины на всех судах используются для охлаждения продуктов в провизионных помещениях.
Почти все суда оборудуют установками для кондиционирования воздуха для создания искусственного климата в жилых и служебных помещениях. Зимой воздух необходимо подогревать и увлажнять, летом – охлаждать и осушать.
На некоторых судах холодильные машины используют для производства как холода, так и тепла (тепловой насос).
Холодильные установки, кроме того, используют для увеличения мощности дизелей путем охлаждения наддувочного воздуха, для перевозки сжиженного газа на судне (пропан, бутан, метан, аммиак и др.), опреснения морской воды методом замораживания, осушения воздуха в трюмах и танках и т.д.
Данный учебник соответствует курсу «Судовые холодильные установки и кондиционирование воздуха» для подготовки бакалавров и специалистов по эксплуатации судовых энергетических установок. Вопросы эксплуатации и автоматизации рассматриваются применительно к конкретным темам. В книге дана оценка перспективных тенденций в развитии судовой рефрижераторной техники.
Рис.1. Общее расположение оборудования траулера типа «Александр Пушкин ».
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АДГ – аварийный дизель-генератор
АПС – аварийно-предупредительная сигнализация
АСУ – автоматизированная система управления
АЦК – автоматизированный централизованный контроль
ВГ – валогенератор
ВДГ – вспомогательный дизель-генератор
ВК – вспомогательный котел
ВМТ – верхняя мертвая точка
ВОД – высокооборотный дизель
ВРШ – винт регулируемого шага
ВТЭ – водотопливная эмульсия
ВФШ – винт фиксированного шага
ВТГ – валотурбогенератор
ВТЭ – водотопливная эмульсия
ВФШ – винт фиксированного шага
ГД – главный двигатель
ГДМ – гидродинамическая муфта
ГРЩ – главный распределительный щит
ГСМ – горюче-смазочные материалы
ГТК – газотурбокомпрессор
ГТН – газотурбонагнетатель
ГТУ – газотурбинная установка
ГЭУ – главная энергетическая установка
ДАУ – дистанционное автоматическое управление
ДВС – двигатель внутреннего сгорания
ДЭУ – дизельная энергетическая установка
ЖСМ – жесткая муфта сцепления
ЗХ – задний ход
ИМО – Международная морская организация
КПД – коэффициент полезного действия
КШМ – кривошипно-шатунный механизм
МКО – машинно-котельное отделение
МО – машинное отделение
МОД – малооборотный двигатель
НМТ – нижняя мертвая точка
ОЩЧ – общее щелочное число
ПТЭ – правила технической эксплуатации
ПХ – передний ход
СВЛ – судовое высоковязкое легкое (топливо)
СВС – судовое высоковязкое сверхтяжелое (топливо)
СВТ – судовое высоковязкое тяжелое (топливо)
СДУ – судовая дизельная установка
СМТ – судовое маловязкое топливо
СОД – среднеоборотный дизель
СЦК – система централизованного контроля
СЭС – судовая электростанция
СЭУ – судовая энергетическая установка
ТА – топливная аппаратура
ТЗА – турбозубчатый агрегат
ТИ – техническое использование
ТК – турбокомпрессор
ТНВД – топливный насос высокого давления
ТО – техническое обслуживание
ТР – топливная рукоятка
УК – утилизационный котел
УТГ – утилизационный турбогенератор
ФГО – фильтр грубой очистки
ФТО – фильтр тонкой очистки
ЦПГ – цилиндро-поршневая группа
ЦПУ – центральный пост управления
ЦТ – цетановое число
ЭВМ – электронно-вычислительная машина
А – тепловой эквивалент работы, равный 1 ккал./ 427 кГм
В – весовой расход топлива, кГ/час
b – удельный расход топлива, кГ/ л.с.ч.
c – удельная теплоемкость, ккал/кГ× град
D – расход пара, воды, кГ/ч
d – удельный расход пара, кГ/л.с.ч.
F – площадь, поверхность нагрева, м2
f – площадь отверстия и сечения, м2.
G – вес, кГ, расход газа, кГ/час
g – ускорение силы тяжести, м/сек2
I – энтальпия газа, ккал/кГ
i – энтальпия пара, ккал/кГ
К – коэффициент теплопередачи, ккал/ (м2. ч град)
L – длина, м: работа, кГм
l – удельная работа, 
– момент силы (изгибающий, крутящий), кГ м
m – кратность охлаждения, кГ/кГ
Р – мощность, кВт (л.с.), усилие, сила, кГ, т
n – число оборотов в минуту, об/мин
р – давление, кГ/см2м.вод.ст.
Q – расход тепла, ккал/час
q – удельный расход тепла, ккал/ (кВт ч)
Т – температура, оК
t – температура, оС
v – удельный объем, м3./кГ, скорость, м/сек
W – момент сопротивления сечения, см3
α – коэффициент избытка воздуха, коэффициент теплопередачи, ккал/(м2. ч град)
Y – удельный вес, кГ/м3
e – степень повышения давления
h – коэффициент полезного действия (к.п.д.)
j – относительная влажность воздуха
m – динамическая вязкость (кГ сек)/ м2
l – коэффициент теплопроводности, ккал/(м ч град)
y – коэффициент скорости