Oхлаждающейсистемой называется система, предназначенная для отвода теплоты от воздуха охлаждаемого помещения и передачи ее хладагенту в испарителе. Систему образуют охлаждающие приборы, насосы вентиляторы, приборы автоматики, трубопроводы и другое оборудование.
Непосредственной системой называют систему охлаждения, в которой хладагент кипит внутри оребренных змеевиков испарительных батарей, размещенных непосредственно в охлаждаемом помещении на его стенках (рис.13,а). В таком случае охлаждающие батареи являются испарителями ПКХМ.
Правила Речного Регистра России разрешают применять непосредственную систему для охлаждения рефрижераторных трюмов, а также непосредственные воздухоохладители только при использовании хладонов. Чтобы исключить возможность утечки хладагента в пределах грузового помещения, а также выгородки для воздухоохладителей, стальные трубопроводы хладагента соединяются сваркой встык, а медные — сваркой или пайкой твердым припоем.
При системе охлаждения с хладоносителем рефрижераторный трюм охлаждается промежуточным хладоносителем (водным раствором соли хлористого кальция, имеющим наиболее низкую температуру замерзания). Охлаждающие батареи экранируют все стенки трюма, кроме днища. Холодильная установка имеет два замкнутых контура циркуляции: хладагента и рассола (рис.13,б). При прохождении по трубам рассольных батарей холодный рассол нагревается на 1...4°С, а помещение охлаждается. Нагретый рассол охлаждается кипящим хладагентом в рассольном испарителе. Циркуляция рассола через батареи и испаритель осуществляется рассольным насосом.
Рис.13. Схемы систем охлаждения помещений
а - непосредственная; б – с промежуточным хладоносителем; в – воздушная
ИБ – испарительная батарея, РН – рассольный насос, РБ – рассольная батарея, ВО – воздухоохладитель, В – вентилятор, НК – нагнетательный канал.
Для устранения контакта рассола с воздухом система должна быть закрытой (с расширительным баком), что предотвращает попадание кислорода и влаги из воздуха в холодный рассол и предупреждает интенсивную коррозию оборудования и понижение концентрации рассола. Расширительный бак, присоединяемый к верхней точке системы, служит одновременно для выпуска воздуха из нее и компенсации температурных изменений объема рассола.
При воздушной системе рефрижераторный трюм охлаждается холодным воздухом. Последний при прохождении через помещение нагревается, а помещение охлаждается. Система охлаждения с вертикальным распределением и нижней подачей воздуха изображена на рис.13,в. Нагретый воздух всасывается осевым вентилятором через приемные окна, расположенные в верхней части трюма,прогоняется через воздухоохладитель и охлаждается кипящим хладагентом. Охлажденный воздух возвращается в трюм по нагнетательному днищевому воздухораспределительному каналу, в качестве которого используется полость между тепловой изоляцией днища и верхней перфорированной стенкой канала. Такая стенка служит одновременно решеткой для размещения перевозимого груза. Через зазоры в решетке воздух подается под груз по всей площади трюма.
Воздушные системы обеспечивают равномерное распределение воздуха и температуры по всему объему охлаждаемого помещения.
Воздухоохладители и вентиляторы устанавливаются непосредственно внутри трюма (в выгородке, отделенной от него неизолированной перегородкой, или вне трюма в специальных рубках на верхней палубе). Процесс охлаждения воздуха одновременно сопровождается осушением, так как при охлаждении содержащийся в нем водяной пар конденсируется на поверхности охлаждающего прибора в виде инея или росы.
Сравнение систем охлаждения. Основными преимуществами не- посредственной системы являются простота, компактность, легкость. Объясняется это в основном тем, что выкипающий хладагент отводит значительно больше теплоты, чем нагревающийся рассол, поэтому диаметры труб для жидкого хладагента меньше, чем для хладоносителя. Отсутствие промежуточного хладоносителя позволяет начинать охлаждение сразу после включения компрессора и быстро понижать температуру в охлаждаемом помещении.
Основные недостатки непосредственной системы - опасность утечек хладагента при разгерметизации соединений трубопроводов (вследствие вибрации и деформаций корпуса судна) и сложность автоматизации системы. В такой системе трудно равномерно распределить хладагент по охлаждающим батареям. Недостатком является также большая емкость системы хладагента и повышенный расход его на заполнение длинных разветвленных трубопроводов и охлаждающих батарей.
Преимуществами рассольной системы охлаждения являются большая безопасность и надежность в работе. Холодный рассол, содержащийся в змеевиках батарей, служит хорошим аккумулятором холода и потому облегчает поддержание постоянной температуры в трюме. К преимуществам относятся также малая емкость системы хладагента, меньшая вероятность его утечек, удобство регулирования температур в трюмах (отключением части рассольных батарей), простота автоматизации.
Вследствие теплообмена в условиях естественной конвекции воздуха в трюме коэффициент теплопередачи охлаждающих батарей оказывается малым, а их теплообменная поверхность - большой. Поэтому рассольная система получается громоздкой, тяжелой, дорогой. Длина рассольных труб на судне исчисляется километрами. По сравнению с непосредственным охлаждением при рассольной системе требуются дополнительные капитальные затраты на испарители, насосы и другое оборудование, а также большая площадь рефрижераторного машинного отделения для размещения холодильного оборудования. Рассол корродирует трубы и батареи, сокращая срок их службы.
Непосредственные, рассольные батарейные системы охлаждения подходят для хранения замороженных продуктов. Вследствие недостатков, присущих системе охлаждения с хладоносителем, область ее использования непрерывно уменьшается. Рассольную систему целесообразно применять тогда, когда охлаждаемые помещения находятся на значительном расстоянии от ХМ и трубопроводы охлаждающей системы получаются длинными и разветвленными.
Хранение скоропортящихся продуктов требует регулирования не только температуры, но также влажности, скорости движения,, интенсивности циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении. Воздушное охлаждение является самым совершенным способом поддержания регулируемого температурно-влажностного режима в трюмах, необходимого для длительного хранения тепло- и газовыделяющих грузов (фруктов, овощей), перевозимых при положительных температурах и подлежащих обязательной вентиляции, а также охлажденных грузов. Интенсивная принудительная циркуляция обеспечивает равномерное распределение температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха по всему объему трюма, что способствует сохранности перевозимых продуктов и препятствует образованию плесеней.
Вследствие принудительного перемещения воздуха через воздухоохладитель с высокой скоростью (3... 10 м/с) его коэффициент теплопередачи оказывается во много раз больше, а площадь теплообменной поверхности меньше, чем у охлаждающих батарей или панелей при естественной конвекции воздуха. Поэтому масса, металлоемкость и стоимость оборудования воздушной системы меньше, чем с хладоносителем. Принудительное перемещение воздуха в трюме вентиляторами значительно интенсифицирует теплообмен между грузом и воздухом в трюме, что существенно уменьшает длительность первоначального охлаждения или доохлаждения продуктов.
Недостатком системы воздушного охлаждения является возможность обезвоживания перевозимого груза. Поэтому появляется необходимость перевозки только упакованного груза.
Существенные преимущества воздушной системы обусловили широкое применение ее на универсальных рефрижераторных судах, пригодных для перевозки любых скоропортящихся грузов, так как данная система приспособлена для изменения температурно-влажностных и вентиляционных режимов хранения различных грузов.