Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Системы общесудовой вентиляции и кондиционирования воздуха

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

Судовая вентиляция и кондиционирование играют важную роль в обеспечении комфортных условий для экипажа и пассажиров на судне. Они также необходимы для поддержания оптимальных условий для работы оборудования и сохранности грузов.

Вентиляционная система на судне включает в себя воздуховоды, вентиляторы и регулировочные устройства, которые обеспечивают поступление свежего воздуха и удаление загрязненного. Она также регулирует влажность и температуру в помещениях судна, что особенно важно для комфортного пребывания людей на борту. Кроме того, вентиляция способствует предотвращению скопления вредных газов и паров, обеспечивая безопасность работников судна.

Кондиционирование, с другой стороны, представляет собой систему, которая контролирует температуру, влажность и циркуляцию воздуха в помещениях судна. Она обеспечивает поддержание оптимальных условий даже в экстремальных климатических условиях, что особенно важно для длительных плаваний и пересечения различных климатических зон. Кроме того, судовые кондиционеры помогают в поддержании работоспособности электронного и электрического оборудования, которое чувствительно к перегреву и перегреву.

Чистый воздух приземного слоя атмосферы представляет собой смесь газов и водяного пара. Газы, входящие в состав чистого атмосферного воздуха (азот 78,09 %, кислород 20,95 %, аргон и другие инертные газы 0,93 %, углекислый газ 0,03 % по объему), образуют сухие части воздуха. Смесь сухой части воздуха и водяного пара принято называть влажным воздухом. Содержание кислорода в приземном слое атмосферы считается постоянным, а количество углекислого газа колеблется от 0,03 % по объему в атмосфере сельской местности и до 0,14 % (и более) в воздухе промышленных центров. Все примеси продуктов естественных химических и биологических процессов, пыль космического и земного происхождения, микроорганизмы и пыльца растений образуют естественное загрязнение атмосферы.

Искусственное загрязнение, оказывающее отрицательное воздействие на здоровье людей и разрушающее природную экологическую среду, возникает в результате работы:

Эти продукты жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов разрушают здания, сооружения, памятники, оказывая отрицательное воздействие на оборудование и технические процессы.

Системы общесудовой (приточной) вентиляции предназначены для подачи вентиляторами свежего воздуха в служебные и жилые помещения вытеснением из них загрязнённого воздуха через дверные решётки в коридоры. Системами Специальные системы газовозоввытяжной вентиляции загрязнённый воздух удаляется вентиляторами в атмосферу.

Воздухообмен при вентиляции осуществляется несколькими способами:

Одновременное применение в помещении естественной и принудительной вентиляции называется комбинированной вентиляцией. Различают вентиляцию приточную (вдувную) и вытяжную в зависимости от того, подаётся воздух в помещение или вытягивается из него. Приточную вентиляцию применяют в жилых помещениях и постах управления, вытяжную с естественным притоком из коридоров свежего воздуха – в санитарно-гигиенических помещениях, различных кладовых, аккумуляторных и насосных отделениях, в помещениях вспомогательных механизмов и электрооборудования. По скорости воздуха в воздухопроводах системы вентиляции разделяются на низкоскоростные (15 … 17 м/с), среднескоростные (17 … 22 м/с) и высокоскоростные (22 … 30 м/с). Применяются в основном высокоскоростные системы. В машинных и котельных отделениях используют принудительную приточную вентиляцию в сочетании с естественной вытяжной вентиляцией.

Параметры и свойства влажного воздуха

К основным параметрам влажного воздуха относятся:

Плотность влажного воздуха ρ, кг/м3, представляет собой массу воздуха в единице объема.

Энтальпия I, кДж/кг, представляет собой полную энергию, связанную с данным состоянием тела. В расчетах вентиляции и кондиционирования воздуха энтальпию, как и влагосодержание, относят к 1 кг сухой части влажного воздуха. Если во влажном воздухе содержится влага только в виде водяного пара, то энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпии в 1 кг сухой части влажного воздуха и энтальпии содержащегося в воздухе водяного пара. Приняв за начало отсчета энтальпий сухой части влажного воздуха и водяного пара температуру t = 0 °С, получим:

I = CpСВ t + d/1 000 (r0 + Cpt),

где:

Энтальпия влажного воздуха не зависит от давления. Это естественно, поскольку компоненты влажного воздуха считают идеальными газами, не реагирующими между собой.

Физические свойства влажного воздуха характеризуются параметрами его состояния, к которым относятся:

Влажный воздух в системах вентиляции и Рефрижерация, кондиционирование воздуха и вентиляциякондиционирования воздуха используется при атмосферном или близком к нему давлении, поэтому сухая часть воздуха и водяной пар рассматриваются как идеальные газы, влажный воздух – как смесь идеальных газов, каждый компонент которой, в том числе водяной пар, занимает весь объем смеси, имеет одинаковую с ней температуру и свое парциальное давление.

Парциальное давление идеального газа в смеси газов пропорционально температуре смеси и обратно пропорционально объему:

Pi = mi · Rμ · T/μiV,

где:

Уравнение:

Pi · V = mi · Ri · T

представляет собой уравнение состояния идеального газа массой mi, где:

Так как влажный воздух рассматривают как бинарную смесь, состоящую из сухой части и водяного пара, полное давление влажного воздуха P представляют в виде суммы парциальных давлений сухой части PСВ и водяного пара Pп:

P = PСВ + Pп.

Уравнение состояния сухой части воздуха массой М:

PСВV = MRСВT,

где:

Газовая постоянная влажного воздуха массой М = МСВ+ Mп,

Rв = MСВ RСВ/ M + Mп Rп/ M.

Для воздуха, не содержащего водяного пара, Pп = 0; P = PСВ. Чем больше водяного пара содержится во влажном воздухе, тем больше парциальное давление Rп. Однако парциальное давление водяного пара во влажном воздухе не может быть выше давления насыщенного водяного пара Rн при данной температуре влажного воздуха, поэтому 0 < Rп < Rн. Обычно водяной пар находится в воздухе в перегретом состоянии. Если воздух, содержащий некоторое количество перегретого водяного пара, охлаждать при постоянном давлении, то при вполне определенной температуре он станет насыщенным. Парциальное давление насыщенного водяного пара определяется только температурой и не зависит от полного давления влажного воздуха.

При изменении состояния влажного воздуха обычно переменной является масса водяного пара в воздухе при неизменной массе сухой части воздуха, поэтому принято влагосодержание d0 и энтальнию относить к 1 кг сухой части влажного воздуха.

В наиболее общем случае влажный воздух может содержать влагу не только в виде перегретого или насыщенного водяного пара, но и в виде жидкости (туман) и льда (снег). Однако следует отметить, что аналитическое определение параметров влажного воздуха по приведенным ранее формулам весьма трудоемко, в особенности при расчетах процессов изменения состояния воздуха. Поэтому такие расчеты ведут графоаналитическим методом с использованием I – d-диаграммы влажного воздуха (рис. 1).

График параметров влажного воздуха
Рис. 1 I – d-диаграмма влажного воздуха (при барометрическом давлении 101325 Па)

Влажность воздуха характеризуется массой содержащейся в ней влаги. Массу влаги, приходящуюся на 1 кг сухой части влажного воздуха, называют влагосодержанием. Обычно массу влаги во влажном воздухе измеряют в граммах, а влагосодержание – в граммах на килограмм. Если известно влагосодержание d, то масса влажного воздуха этого состояния M = 1 + d/1 000 (кг).

В общем случае влагосодержание складывается из паросодержания и содержания влаги в жидкой или твердой фазе. В технике вентиляции и кондиционирования воздуха чаще приходится иметь дело с влажным воздухом, в котором влага содержится в виде перегретого или насыщенного водяного пара, а капельная влага или кристаллы льда, образовавшиеся в воздухе в процессе его обработки, отводятся. Поэтому под влагосодержанием воздуха часто понимают его паросодержание, которое обозначают буквой d. Для влажного воздуха d = 622pп/(P – Pн), откуда следует, что максимальное влагосодержание зависит от полного давления P и температуры влажного воздуха, так как величина Pп определяется температурой. Так как давление насыщенного водяного пара Pн увеличивается с ростом его температуры, то чем выше последняя, тем больше его возможное максимальное влагосодержание. В процессах кондиционирования воздуха масса сухой части влажного воздуха остается неизменной, а влагосодержание может уменьшаться (осушка воздуха) или увеличиваться (увлажнение воздуха). Следовательно, парциальное давление водяного пара во влажном воздухе при неизменном полном давлении определяется влагосодержанием и не зависит от температуры. Так как влагосодержание воздуха при данной температуре может изменяться в пределах от 0 до dn для характеристики степени увлажненности воздуха используется показатель относительной влажности воздуха.

Относительной влажностью φ называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к парциальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Относительная влажность выражается в процентах или долях единицы и показывает степень приближения содержащегося во влажном воздухе водяного пара к состоянию насыщения при данной температуре воздуха.

Если влагосодержание воздуха сохраняется постоянным при повышении температуры, то относительная влажность уменьшается. Это объясняется тем, с ростом температуры парциальное давление насыщенного водяного пара увеличивается и наоборот, если температура влажного воздуха понижается, то при постоянном влагосодержании относительная влажность воздуха возрастает, достигая 100 %, и при некоторой температуре водяной пар, содержащийся в воздухе, станет насыщенным. Дальнейшее охлаждение воздуха вызовет:

Отсюда следует определение понятия температуры точки росы: температурой точки росы называется минимальная температура, до которой можно охлаждать влажный воздух при постоянном его влагосодержании. При дальнейшем понижении температуры из воздуха будет конденсироваться влага и уменьшаться парциальное давление водяного пара.

В зависимости от температуры и соотношения явной и скрытой теплоты энтальпия влажного воздуха может принимать как положительное, так и отрицательное значение.

Диаграмма влажного воздуха

Диаграмма влажного воздуха, являющаяся графическим представлением зависимости энтальпии от влагосодержания, построена в косоугольной системе координат (см. рис. 1), позволяющей увеличить площадь рабочего поля диаграммы и обеспечить ее большую наглядность. На вертикальной оси в выбранном масштабе отложены от начала координат положительные и отрицательные значения энтальпии I влажного воздуха. На наклонной оси нанесены в определенном масштабе значения влагосодержания d влажного воздуха. Начало координат соответствует состоянию сухого воздуха, имеющего температуру t = 0 °С и, следовательно, d = 0; I = 0. Угол между осями диаграммы выбирают обычно равным 135°.

Параллельно осям 0I и 0d проведены линии, образующие координатную сетку. Линии, параллельные наклонной оси «0d», являются линиями постоянных значений энтальпии (I = const). Линии, параллельные вертикальной оси 0I, являются линиями постоянных значений влагосодержания d = const. На полученной координатной сетке построены изотермы t = const и линии постоянной относительной влажности.

Каждая точка диаграммы соответствует некоторому состоянию воздуха, характеризуемому параметрами:

значения которых могут быть определены по положению точки. Линия φ = 1 (φ = 100 %), являющаяся геометрическим местом точек, соответствующих насыщенному состоянию пара в воздухе, делит диаграмму на две зоны:

Верхняя зона – зона однофазного состояния воздуха – определяет состояние воздуха, в котором содержится водяной пар в перегретом состоянии с относительной влажностью φ < 1. Нижняя зона характеризует такое состояние воздуха, в котором содержится влага в виде насыщенного водяного пара и тумана, состоящего из мельчайших капель воды или кристаллов льда (зона тумана).

Изотермы, построенные на основании формулы, действительны только в верхней зоне I – d-диаграммы до кривой φ = 1.

Определение параметров воздуха по I – d-диаграмме (рис. 2). Любой точке на этой диаграмме соответствуют определенные значения параметров состояния влажного воздуха t, φ, I, d, Pп, определяемые графически по соответствующим линиям, проходящим через заданную точку (рис. 3).

Диаграмма параметров воздуха
Рис. 2 Определение параметров воздуха на I – d-диаграмме:
А1 – точка росы; А2 – точка мокрого термометра

Для нахождения на I – d-диаграмме точки, соответствующей некоторому состоянию воздуха, достаточно задать два независимых друг от друга параметра:

График определения влажности
Рис. 3 Определение относительной влажности по температурам сухого и смоченного термометров с помощью I – d-диаграмм

Например, пусть задано некоторое состояние влажного воздуха значениями энтальпии IA и температуры tA. Для определения положения на I – d-диаграмме (см. рис. 2) точки, соответствующей заданному состоянию воздуха, проводят линии IA = const и tA = const до их взаимного пересечения в точке А.

Найденное таким образом положение точки А характеризует заданное состояние воздуха. Для определения других параметров состояния воздуха через точку А проводят линии dA = const, φA = const и считывают по I – d-диаграмме соответствующие значения влагосодержания dA и относительной влажности воздуха φA. Для определения парциального давления водяного пара проводят через точку А линию dA = const до пересечения ее с линией Рп = f(d) и далее по графику определяют значение PA. Также просто определяется по I – d-диаграмме температура точки росы tpA. Так как она представляет собой самую низкую температуру, до которой можно охлаждать воздух при постоянном его влагосодержании, для нахождения температуры точки росы достаточно провести линию dA = const до пересечения с кривой φ = 1. Точка пересечения линии dA = const с кривой φ = 1 называется точкой росы, а соответствующая ей температура – температурой точки росы tpA.

С помощью I – d-диаграммы можно определить температуру воздуха по мокрому термометру. Для этого через точку А проводят изоэнтальпу IA до пересечения с линией φ = 1. Температура, соответствующая точке пересечения линии IA с кривой φ = 1, есть температура смоченного термометра tмA (рис. 4).

График определения температуры
Рис. 4 Определение температуры воздуха по мокрому термометру

Температура мокрого термометра является температурой, фиксируемой при определенных условиях термометром, баллончик с расширяющейся жидкостью которого покрыт тонкой пленкой воды. Значение температуры мокрого термометра зависит от интенсивности испарения воды с его поверхности: чем больше воды испаряется в воздух, тем ниже температура пленки воды. Количество воды, способной испариться в воздух, тем больше, чем меньше его относительная влажность. Следовательно, по температуре мокрого термометра можно судить об относительной влажности воздуха (рис. 5). На этом основан психрометрический метод ее измерения.

Диаграмма состояния воздуха
Рис. 5 Изменение состояния воздуха на I-d-диаграмме

Психрометр, с помощью которого реализуется данный метод, представляет собой прибор, состоящий из двух расположенных рядом термометров. Один из термометров – обычный, называемый сухим, другой – мокрый, его баллончик обернут тонкой гигроскопичной тканью, например батистом, и смочен водой. Сухой термометр показывает температуру t воздуха, мокрый – температуру мокрого термометра tм. Разность показаний сухого t и мокрого термометров tм, называемая психрометрической разностью, тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха. При относительной влажности воздуха φ = 1 психрометрическая разность равна нулю, показания термометров одинаковы (t = tм), так как при этих условиях испарения воды с поверхности баллончика мокрого термометра не происходит. Зная температуру t воздуха и психрометрическую разность ttм, по психрометрическим таблицам или на I – d-диаграмме определяют относительную влажность воздуха φ.

В расчетах систем вентиляции и кондиционирования воздуха с достаточной для практических целей точностью можно считать, что энтальпия воздуха в тонком слое непосредственно на поверхности воды и энтальпия смоченного баллончика термометра всего омывающего термометры воздуха равны. Тогда линии tм – const и I – const совпадут, и температура смоченного термометра определится по изотерме, проходящей через точку пересечения линий I = const и φ = 1. Это значение tм соответствует всем состояниям воздуха, имеющим энтальпию I4.

Зная показания сухого и мокрого термометров, можно легко определить по I – d-диаграмме состояние воздуха. Для этого на неё наносят изотермы t и tм. Через точку пересечения изотермы tм с кривой φ = 1 проводят линию I = const до пересечения с изотермой t = const. Точка пересечения изоэнтальпы с изотермой t характеризует состояние воздуха, t и tм которого измерены психрометром.

Изменение состояния влажного воздуха может быть представлено на I – d-диаграмме последовательностью точек, соответствующих начальному и каждому последующему состояниям воздуха (точки A1, A2, A3 и т. д. на рис. 6).

График изменения состояния воздуха
Рис. 6 Построение линий изменения состояния воздуха

Линия, соединяющая эти точки, показывает изменение состояния влажного воздуха. В общем случае это кривая линия. Если нас интересует только начальное и конечное состояния воздуха, а промежуточные состояния не имеют значения, то линию процесса можно представить прямой, соединяющей точки, характеризующие на I – d-диаграмме начальное и конечное состояния воздуха (линия AB).

Положение линии процесса на I – d-диаграмме определяется приращениями энтальпии ΔI и влагосодержания Δd. Если задана точка А начального состояния влажного воздуха, то положение линии процесса можно определить по заданным значениям:

или их отношению:

ε = I/d.

Величина ε является тепловлажностным отношением и называется угловым коэффициентом процесса.

Угловой масштаб I – d-диаграммы представляет собой пучок лучей, исходящих из начала координат диаграммы и соответствующих направлениям изменения состояния воздуха с определённым тепловлажностным отношением ε. Угловой масштаб либо наносят на диаграмму в виде круга с лучами, обозначенными соответствующими значениями ε от -∞ до +∞, либо их концы фиксируют за рамкой диаграммы (см. рис. 1).

Судовые системы кондиционирования воздуха

Судовые системы кондиционирования воздуха (рис. 7) предназначены для создания и автоматического поддержания в жилых и служебных помещениях комфортных, благоприятных для самочувствия людей, физико-химических свойств воздушной среды.

Устройство системы кондиционирования
Рис. 7 Принципиальные схемы систем кондиционирования:
а – одноканальная центральная с рециркуляцией; б – одноканальная местно-центральная; в – двухканальная.
1, 17 – воздухозаборник; 2 – фильтр; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – воздухонагреватель 1-й ступени; 5 – камера смешения; 6 – вентилятор; 7 – воздухоохладитель; 8 – воздухоувлажнитель; 9 – воздухонагреватель n-й ступени; 10 – дроссельная заслонка; 11 – глушитель шума; 12 – магистральный трубопровод; 13 – коридор; 14 – помещение; 15 – выпускной воздухораспределитель; 16 – решетка; 18 – трубопровод рециркуляционного воздуха; 19 – удаление воздуха в атмосферу; 20 – доводочный эжекционный воздухораспределитель; 21 – воздухораспределитель-смеситель; 22 – разделительная камера; 23 – первый канал; 24 – второй канал

Человек чувствует себя хорошо, когда в установившемся режиме от него в окружающую среду отводится столько теплоты и влаги, сколько вырабатывает организм. Теплота с поверхности кожи человека передается:

Поэтому на его теплоощущения оказывают влияние следующие факторы:

В соответствии с санитарными правилами температура направленных на людей струй охлажденного воздуха не должна отличаться от температуры в помещении более чем на 5 °С, а перепад температур воздуха в помещении и поверхностей ограждений не должен превышать ±2 °С.

Нормы минимального количества свежего воздуха на одного человека, м3, следующие:

В результате жизнедеятельности человека с поверхности его кожи и через дыхательные пути выделяются:

В течение часа организм человека выделяет 330 … 1 050 кДж теплоты, 40 … 45 г влаги. Предельно допустимая норма концентрации паров углеводородов в помещениях судов, перевозящих малосернистые нефтепродукты, регламентируется величиной 2,5 мг/м3. Содержание пыли в кондиционируемых помещениях не должно превышать 0,25 мг/м3. Поэтому системы кондиционирования воздуха на морском судне должны обеспечить:

Работа кондиционеров по охлаждению воздуха основана на принципе получения низких температур, используемом в холодильных установках. В соответствии со вторым законом термодинамики для получения низких температур необходимо затратить внешнюю работу по переносу теплоты от низкого температурного источника к более высокому. Такую работу совершает компрессор. Тепло от охлаждаемых веществ (вентиляционного воздуха или продуктов) переносится компрессором с помощью рабочего тела (хладагента), имеющего отрицательную температуру кипения при атмосферном давлении. Обычно в качестве хладагентов используются специальные низкокипящие жидкости. Непосредственно к объекту охлаждения холод передается с помощью промежуточного теплоносителя (воздуха, воды, рассола).

В системе с рециркуляцией (см. рис. 7) воздух во второй ступени увлажняется и подогревается до температуры 30 … 45 °С, после чего он подается в воздухораспределитель. Рециркуляция воздуха применяется с целью сокращения расходов тепла и холода (рис. 7, а). В подобных системах параметры воздуха можно изменять количественно регулятором расхода в воздухораспределителе.

Местно-центральная одноканальная система с доводочными воздухораспределителями без рециркуляции (рис. 7, б) позволяет наряду с количественным регулированием расхода воздуха обеспечить качественное его изменение за счет тепловлажностной обработки в доводочном эжекционном воздухораспределителе. В нём установлен водяной теплообменник, который охлаждает летом и подогревает зимой эжектируемый воздух.

В такой системе наружный воздух охлаждается в центральном кондиционере до температуры 12 … 16 °С и осушается летом либо нагревается до температуры 15 … 25 °С и увлажняется зимой, после чего поступает в воздухораспределитель. Эжектируемый воздух из обслуживаемого помещения проходит через теплообменник доводочного воздухораспределителя, охлаждается до температуры 14 … 18 °С летом или нагревается зимой до 30 … 45 °С, смешиваясь с воздухом, поступающим из кондиционера, и вновь подается в помещение. Такая схема системы обеспечивает большие возможности для регулирования параметров обрабатываемого воздуха, позволяя снизить производительность центральных кондиционеров в 1,5 … 2,0 раза по сравнению с предыдущим типом системы, уменьшить потребляемую холодопроизводительность и мощность системы на 20 … 25 %, сократить массогабаритные характеристики воздуховодов.

Особенностью схемы рис. 7 является наличие двух каналов, по которым поступает воздух с отличными друг от друга параметрами. Смешивая воздух, поступивший по каналам 1 и 11 в воздухораспределитель-смеситель в различных количествах, можно получить разные параметры воздуха в помещении, что позволяет производить его индивидуальную регулировку в каждом обслуживаемом помещении в очень широких пределах.

На рис. 8 приведена принципиальная схема простейшего кондиционера.

Конструкция типичного кондиционера
Рис. 8 Принципиальная схема простейшего кондиционера.
1 – конденсатор; 2 – основной вентилятор; 3 – воздушный фильтр; 4 – испаритель; 5 – охлаждающий вентилятор; 6 – компрессор

Его основой является замкнутый с помощью трубопроводов контур, состоящий из компрессора 1, испарителя в виде змеевика 2, конденсатора 3 (обычно также в виде змеевика) и дросселя 4. Полости этих устройств и трубопроводы заполнены хладагентом.

Принцип работы кондиционера состоит в следующем. В испарителе кипящий хладагент испаряется с поглощением окружающего тепла, что ведет к охлаждению корпуса испарителя (наружных частей змеевика). Компрессор отсасывает образующиеся пары хладагента, сжимает их, при этом повышается их температура и давление, и далее нагнетает в конденсатор. Там пары конденсируются с отдачей тепла, переходя в жидкое состояние, и через терморегулирующий дроссельный клапан 4 хладагент поступает в испаритель, в котором кипит с поглощением тепла, вновь испаряясь, и т. д. Этот процесс непрерывно продолжается в течение всего времени работы компрессора. С помощью вентилятора 5 воздух внешней среды через фильтр 6 всасывается в камеру кондиционера, обдувает змеевик испарителя, охлаждается и выбрасывается (направляется) в рабочее помещение. Иногда между конденсатором 3 и испарителем 2 устанавливается ресивер, в котором происходит расширение хладагента с дополнительным его охлаждением, что повышает холодопроизводительность кондиционера. Тепло отводится за пределы помещения (например, с помощью охлаждающего вентилятора или путем выноса самого конденсатора 3 во внешнюю среду, как показано пунктиром на схеме). Часто конденсатор и компрессор выносят за пределы рабочего помещения, располагая их в отдельном блоке.

Рассмотренный режим работы Системы топливные, охлаждения, смазки, сжатого воздухасистемы охлаждения называют режимом прямого расширения, или компрессорным (рефрижераторным) режимом. Наряду с ним во многих системах кондиционирования используют режим естественного свободного охлаждения, суть которого состоит в следующем. При понижении температуры внешнего воздуха ниже +5 °С этот режим используют для охлаждения воздуха, подаваемого в рабочее помещение. С этой целью в состав системы кондиционирования вводится дополнительный контур охлаждения с незамерзающей жидкостью (например, гликолем – водным раствором этиленгликоля) либо внешний воздух смешивают с рециркулирующим воздухом, направляя его после этого в помещения.

Автономные кондиционеры устанавливаются на судах, не имеющих судовых систем кондиционирования воздуха (ССКВ), одноканальных высокоскоростных ССКВ. Преимуществами одноканальных высокоскоростных ССКВ, по сравнению с одноканальными низкоскоростными, являются меньшие массогабаритные показатели оборудования и воздуховодов (это упрощает их монтаж и исключает возможность распространения пожара в случае возникновения его на судне), а также лучшее воздухораспределение и регулирование температуры в помещении.

Чаще всего в центральных кондиционерах применяют наиболее выгодные воздухоохладители непосредственного охлаждений, являющиеся испарителями холодильных машин, внутри трубок которых кипит хладон-22 (R-22).

Автоматизация систем кондиционирования воздуха

В судовых системах кондиционирования воздуха (СКВ) применяются пневматические, электромеханические системы автоматического регулирования (САР), а также САР с регуляторами прямого действия.

САР обеспечивают более точное поддержание заданных значений параметров работы СКВ. На рис. 9 показана принципиальная схема пневматической САР.

Конструкция пневматической системы кондиционирования
Рис. 9 Принципиальная схема пневматической САР систем кондиционирования воздуха

Центральный одноканальный высоконапорный кондиционер СКВ включает воздухоохладитель 19, воздухонагреватель 20, противопыльные фильтры 21, паровой увлажнитель 9, элиминатор 17, электровентилятор 23, распределительную шумопоглотительную камеру 16 и блок автоматики. Элементами пневматических САР являются датчики, регуляторы, сервомоторы, пневмо- электрические реле и др. САР регулирует температуру, влажность воздуха на выходе из кондиционера и давление его в магистральных воздухопроводах. Для работы САР используется воздух низкого давления 0,6 МПа после редукторной станции 1 до давления воздуха 0,13 МПа.

Выбор необходимого режима обработки воздуха осуществляется двухступенчатым электротермостатом 24 (реле переключения режимов) с диапазоном регулирования 1,3 … 29,0 °С, который в режиме охлаждения через распределительный щит 25 управляет работой электропневматического реле 2 и холодильной машины 18, автоматически поддерживающей температуру кипения хладона в воздухоохладителе 19, а следовательно, и температуру воздуха на выходе из кондиционера.

В режиме нагревания регулирование температуры воздуха на выходе из воздухонагревателя 20 осуществляется в зависимости от температуры воздуха на входе в кондиционер. Пневматический сигнал от датчика 22 поступает на вход пневморегулятора 5 (ПИ -регулятор), куда одновременно поступает сигнал от датчика 10. В измерительном устройстве регулятора этот сигнал сравнивается с сигналом от датчика 22. Обобщенный, преобразованный в соответствии с ПИ-законом регулирования и усиленный сигнал подается через пневмоманипулятор 4 на сервомотор с регулирующим клапаном 7. Клапан изменяет расход пара на воздухонагреватель 20, что вызывает изменение температуры воздуха на выходе из кондиционера. Система приходит в равновесие при достижении заданной температуры.

Читайте также: Судовые системы бытового водоснабжения

Регулятор с двумя датчиками (до вентилятора и после нагревателя) обеспечивает плавную работу и поддержание стабильной температуры воздуха на выходе из кондиционера. Влажность воздуха регулируется с помощью датчика 11, регулятора влажности 6 и исполнительного органа 8 посредством регулирующего клапана 8, который изменяет расход пара на увлажнитель 9. Стабильное давление воздуха в нагнетательных воздухопроводах 15 поддерживается автоматическим пневморегулятором статического давления 14, который, получая импульс от датчика давления 13, воздействует на пневматический клапан 12.

На рис. 10 показаны основные физические процессы для влажного воздуха в I – d-диаграмме при взаимодействии с водой, которые могут происходить в кондиционерах.

Диаграмма процессов для влажного воздуха
Рис. 10. Процессы влажного воздуха в I d-диаграмме при взаимодействии с водой

Процессы 1 и 2 представляют конденсацию влаги из воздуха. Дальнейший процесс тепло- и влагообмена будет идти между воздухом и водяной пленкой, покрывающей поверхность воздухоохладителя. Процесс 2 протекает при d = const, в этом случае температура воды равна температуре точки росы воздуха: tв = tр. При разности tв – tр явная теплота будет передаваться от воздуха к воде. Влагообмен в этом процессе между воздухом и водой отсутствует, а энтальпия воздуха уменьшается.

Процесс 3 – обработка воздуха водой с температурой ниже температуры воздуха по мокрому термометру, но выше температуры точки росы, охлаждение и увлажнение воздуха (tр < tв < tм), а также понижение его энтальпии. Энтальпия воздуха уменьшается, поскольку количество скрытой теплоты, поступающей в воздух в виде водяных паров, меньше явной теплоты, переданной от воздуха к воде для повышения ее температуры. Если температура воды равна температуре воздуха по мокрому термометру: tв = tм, то полный теплообмен между воздухом и водой равен нулю, т. е. явная теплота, поступающая от воздуха к воде, компенсируется подводом скрытой теплоты от воды к воздуху.

Процесс 4 – понижение температуры от tA до tM и возрастание влагосодержания при постоянной температуре (адиабатическое увлажнение или насыщение).

Процесс 5 – обработка воздуха водой, температура которой выше температуры воздуха по мокрому термометру, но ниже температуры по сухому термометру, когда имеет место процесс охлаждения и увлажнения воздуха. При этом температура воздуха понижается, а энтальпия и влагосодержание увеличиваются.

Процесс 6 – взаимодействие воздуха с водой, температура которой равна температуре воздуха по сухому термометру, увеличение энтальпии воздуха за счёт теплоты испарения при возрастании его влагосодержания.

Процесс 7 – взаимодействие воздуха с водой, температура которой выше температуры воздуха по сухому термометру. При этом наблюдается одновременное нагревание и увлажнение воздуха, энтальпия возрастает за счёт явной и скрытой теплоты парообразования.

Количество задерживающих в фильтре веществ возрастает, а следовательно, разность парциальных давлений насыщенного пара на поверхности капель и водяного пара в воздухе увеличивается, вызывая интенсивное парообразование и увлажнение воздуха. Процесс испарения ускоряется с повышением (до определенного значения) скорости воздуха в увлажнительной камере. Всего в камере испаряется 2 … 3 % количества разбрызгиваемой воды в единицу времени.

Процесс увлажнения воздуха в форсуночной камере с достаточной для практики точностью считается адиабатическим. При отсутствии внешних источников подвода или отвода теплоты процесс увлажнения воздуха сопровождается увеличением энтальпии воздуха за счет скрытой теплоты, содержащейся во введенной в воздух влаге, находящейся в парообразном состоянии. Данный процесс сопровождается уменьшением его температуры по сухому термометру за счет затраты явной теплоты на испарение этой влаги. При этом температура разбрызгиваемой воды принимает значение, равное температуре но мокрому термометру, и в процессе увлажнения не изменяется.

Процесс увлажнения воздуха испаряющейся разбрызгиваемой водой математически выражается аналогично процессу увлажнения воздуха паром. Тепловлажностная характеристика процесса изменения состояния воздуха при увлажнении его водой представлена в виде процессов 1 и 2.

Процесс увлажнения воздуха водой с температурой выше О °С протекает с увеличением энтальпии воздуха:

iв = cвtв = 4,19 tв,

где:

Характеристика систем фильтрации воздуха

Многообразие и размеры загрязнений наружного воздуха представлены в схематическом виде на рис. 11.

Схематический вид загрязнений
Рис. 11 Схема задерживающихся в фильтре веществ, частиц, запахов и газов

Большинство обычных фильтров, очищающих воздух от пыли, эффективно задерживают частицы размером от 1 мк, более мелкая пыль может проходить через фильтр. Кроме того, накапливая пыль, фильтр увеличивает сопротивление и теряет свою эффективность. Деодорирующие фильтры, которые должны улавливать запахи, обычно хорошо работают только с определенными типами веществ, практически не улавливая другие запахи.

Система фильтрации воздуха, благодаря своему принципу работы, улавливает пыль любого размера, а также все известные ароматические соединения. Загрязненный воздух проходит через газоразрядный реактор. Под воздействием низкотемпературной плазмы происходит поляризация частиц пыли, которые оседают на элементах первой секции фильтра (рис. 12).

Механизм поляризации частиц пыли
Рис. 12 Секции улавливания пыли (а) и задержки запахов (б)

Кроме того, в сильном электрическом поле происходит разрушение химических соединений. Молекулы и атомы осколков окисляются на катализаторе. Продукты окисления собираются на втором элементе фильтра, который полностью очищает воздух от всех известных вредных примесей более чем на 90 %. Кроме того, фильтр устраняет из воздуха все виды аллергенов, не только очищая воздух, но и насыщая его анионами, которые благотворно влияют на самочувствие и работоспособность. Следует отметить, что срок эксплуатации фильтров данного типа практически не ограничен.

Антиоксидантный фильтр эффективно очищает воздух от бактерий. В системах кондиционирования воздуха применяются антиоксидантные фильтры, снижающие концентрацию бактерий в 100 ООО раз. Вещество фильтра влияет на патогенные бактерии, даже когда их концентрация составляет всего 1 ppm (частиц на миллион).

Системы газового анализа воздушной среды, применяемые в замкнутых судовых помещениях для контроля качества воздуха, должны предупреждать об уровне предельно-допустимых концентраций вредных и токсичных веществ. На танкерах, газовозах, морских буровых установках, судах-нефтесборщиках действие этих систем направлено на предотвращение возникновения взрывоопасных концентраций углеводородных газов.

Системы охлаждения грузовых рефрижераторных контейнеров

В практике морских перевозок получили широкое применение рефрижераторные контейнеры, которые оборудуются различными автономными системами охлаждения.

Рассмотрим их принципиальное устройство и основы эксплуатации.

Рефрижераторные (охлаждаемые) и изотермические контейнеры. Подобные контейнеры имеют теплоизолированные ограждения, препятствующие теплообмену между грузами и окружающей средой. Изотермические контейнеры применяются в основном для перевозки скоропортящихся грузов (сохранностью до нескольких суток) и бывают малотоннажными (масса брутто до 1,5 т) и среднетоннажными (брутто от 2,5 до 5 т). В отличие от изотермических контейнеров (термосов) рефрижераторные контейнеры в торцовой части имеют машинные отделения для размещения холодильного и энергетического оборудования. Они должны отвечать условиям работы на морских судах и работать длительное время (30 … 60 сут) без обслуживания.

Крупнотоннажные контейнеры (20- и 40-футовые) типов 1C и (массой груза брутто, соответственно, 20 и 30 т) имеют встроенные или навесные холодильные машины с индивидуальными источниками энергоснабжения и являются полностью автономными, если в них располагаются холодильная и дизель-генераторная установка. Наиболее распространены рефрижераторные контейнеры со встроенной или съемной холодильной установкой без дизель-генераторной установки (снабжение электроэнергией от судовой электростанции). Основные элементы контейнерных холодильных установок, несмотря на различия в компоновке и отдельных конструктивных решениях, однотипны.

В этих контейнерах применяются только полностью автоматизированные холодильные установки. Системы охлаждения контейнеров воздушные (рис. 13).

Устройство системы охлаждения
Рис. 13 Принципиальная схема системы охлаждения рефрижераторного контейнера.
1 – всасывающий клапан компрессора; 2 – нагнетательный клапан; 3 – соленоидный клапан на всасывающей линии; 4 – модульный соленоидный клапан; 5 – линия байпасирования испарителя; 6 – чувствительный элемент терморегулирующего клапана (ТРВ); 7 – испаритель; 8 – ТРВ; 9 – смотровое стекло; 10 – соленоидный перепускной клапан; 11 – водоохлаждаемый конденсатор; 12 – указатель уровня жидкости в конденсаторе; 13, 14 – выход и вход охлаждающей воды; 15 – фильтр-осушитель; 16 – запорный клапан на жидкостной магистрали; 17 – предохранительный клапан по давлению; 18 – воздухоохлаждаемый конденсатор

Циркуляция воздуха обеспечивается одним или несколькими осевыми вентиляторами. Воздухоохладители непосредственного охлаждения ребристые (трубки, как правило, медные, ребра алюминиевые).

Питание воздухоохладителей хладагентом осуществляется терморегулирующими вентилями с распределительными устройствами. Оттаивание воздухоохладителей выполняется электронагревателями, используемыми также и для обогрева контейнеров зимой. Датчиком начала оттаивания воздухоохладителя является дифференциальное реле давления воздуха до и после воздухоохладителя, датчиком окончания оттаивания – термореле.

Конденсаторы с оребрёнными трубками и воздушным охлаждением. Во многих конструкциях в установку включаются ресиверы с водяным охлаждением, выполняющие функции конденсаторов во время морских перевозок. Ресивер-конденсатор снабжается штуцерами для подключения его к судовой системе забортной воды. Давление в водяной системе охлаждения контролируется датчиком-реле давления, при его снижении до определенного значения реле включает вентиляторы воздушного конденсатора. Холодопроизводительность установок изменяется методом пусков и остановок компрессора. В некоторых случаях дополнительно используется байпасирование части сжатого пара во всасывающую линию.

Контейнер-цистерна. Контейнер-цистерна (КЦ) – рис. 14 – может явиться идеальным транспортным средством для внутренних перевозок СПГ и чистого охлажденного сжиженного метана в любой труднодоступный для прокладки магистрального газопровода пункт.

Конструкция типичного контейнера-цистерны
Рис. 14 Контейнер-цистерна для сжиженного природного газа модели «КЦМ-35/0,6».
1 – сосуд; 2 – опора; 3 – цепи вертикальные; 4 – изоляция; 5 – оболочка; 6 – тяга продольная; 7 – арматурный отсек; 8 – отсек предохранительных клапанов; 9 – балка поперечная; 10 – сброс паров продукта; 11 – фитинг верхний; 12 – угловая стойка; 13 – фитинг нижний; 14 – рёбра крепления

Низкая рабочая температура и опасность наличия СПГ обуславливают высокие требования к конструкции контейнера-цистерны.

Тепловая изоляция КЦ должна быть вакуумно-порошковая или волокнистовакуумная. В связи с этим теплоизоляционный наружный кожух должен выдерживать не только внешние нагрузки в аварийных ситуациях, но и внешнее избыточное атмосферное давление. Запорная и предохранительная арматура должна быть практически абсолютно герметичной. Элементы криогенного внутреннего сосуда в теплоизоляционном корпусе должны выдерживать не только общие транспортные нагрузки, но и нагрузки в аварийных ситуациях.

КЦ для СПГ имеют следующие параметры:

Сосуд КЦ выполнен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, оболочка КЦ – из стали 09Г2С категорий 13 … 15, тяги для раскрепления сосуда в оболочке – из высокопрочной стали 07X16Н6, опоры – из стеклопластика КАС.

В конструкционном пространстве сосуд КЦ оборудован сорбентом на основе регенерированного засыпкой силикагеля. В качестве волокнистою материала тепловой изоляции использован материал из базальтового холста. Конструкция коммуникаций между запорными элементами обеспечивает минимальные теплопритоки к продукту от окружающего воздуха. Каждый элемент предохранительных клапанов цистерны рассчитан на производительность при теплопритоках к продукту, возможных при полной потере теплоизоляции.

КЦ оборудован специальным безопасным дренажным устройством, позволяющим персоналу осуществлять (при необходимости) сброс давления газа в атмосферу со скоростями, исключающими образование взрывоопасных смесей метана с воздухом.

Повышенная опасность СПГ требует пристального внимания при подготовке специалистов и организации его транспортировки. Перевозка без сопровождающего персонала недопустима в пути следования и при хранении СПГ в КЦ (должен быть обеспечен постоянный контроль внутреннего состояния цистерны и величины избыточного давления в сосуде). Периодически цистерна должна подвергаться:

Конденсатно-питательные системы

Системы питания котлов

Различают открытую и закрытую схемы питания паровых котлов (рис. 15).

Устройство систем питания
Рис. 15 Схемы систем питания паровых котлов:
а – открытая система.
1 – питательный насос; 2 – тёплый ящик; 3 – котельная установка; 4 – подвод конденсата от потребителей и добавочной воды; 5 – конденсатор; 6 – конденсатный насос.
б – закрытая система.
1, 6 – поверхностный подогреватель; 2 – питательный насос; 3 – деаэратор; 4 – котельная установка; 5 – конденсатор; 7 – конденсатный насос

При открытой схеме питания (рис. 15, а) конденсат из конденсатора 5 подается конденсатным насосом 6 в теплый ящик 2, который представляет собой встроенную цистерну с тепловой изоляцией наружной поверхности, оборудованную вентиляционной трубой. Цистерна сообщается с атмосферой и поэтому питательная вода в ней может растворять значительное количество агрессивных для трубопроводов газов (кислорода и углекислого газа). Теплый ящик является сборником горячих конденсатов, поступающих по трубе 4 от различных конденсационных устройств и теплообменных аппаратов.

Из теплого ящика питательная вода забирается питательным насосом 1 и подается в котел 3. Высокое содержание кислорода и углекислого газа в питательной воде в открытых схемах питания ускоряет протекание коррозионных процессов в трубах поверхностей нагрева паровых котлов. По этой причине открытые системы питания используются лишь во вспомогательных котельных установках, где давление генерируемого пара, как правило, не превышает 2 МПа.

В главных котельных установках, генерирующих пар более высокого давления (2,5 … 10,0 МПа), используют закрытые системы питания. В такой системе (рис. 15, б) конденсатным насосом 7 вода перекачивается из конденсатора 5 в деаэратор 3, где происходит удаление растворенных газов при нагреве воды до температуры ее кипения. Из деаэратора питательным насосом 2 вода подается в котёл 4.

Вместимость деаэратора выбирается такой, чтобы обеспечивалось питание котельной установки в течение 12 … 15 мин при неработающем конденсатом насосе, что повышает надежность системы питания. В закрытых системах питания вода нагревается за счет теплоты конденсации пара, отбираемого от главной турбины, или отработавшего пара вспомогательных турбин. Кроме деаэратора, подогрев воды происходит также в поверхностных подогревателях 1 и 6. Число ступеней подогрева питательной воды определяется тепловой схемой паротурбинной установки.

Для открытых систем питания котлов требования, предъявляемые к питательной воде, сравнительно невелики. Схема теплого ящика показана на рис. 16.

Конструкция типичного теплого ящика
Рис. 16 Схема устройства теплого ящика.
1 – корпус; 2, 7 – патрубки подвода и отвода воды; 3 – контрольно-смотровая цистерна; 4 – смотровое стекло; 5 – фильтр; 6 – патрубок отвода воздуха

При давлении генерируемого пара до 2 МПа допускается питание паровых котлов пресной водой, имеющей следующие значения показателей:

С повышением давления генерируемого пара до 10 МПа требования к качеству питательной воды повышаются и составляют следующие значения:

Для того чтобы питательная вода удовлетворяла предъявляемым требованиям, она должна регулярно подвергаться соответствующей обработке. Водообработка предотвращает накипеобразование и коррозию поверхностей нагрева котла.

Элементы судовых паровых систем

Рассмотрим основные элементы судовых паровых систем.

Маневровое устройство устанавливают на магистрали свежего пара между главным стопорным клапаном котла и сопловой коробкой турбины высокого давления (ТВД). Оно предназначено:

Если реверс установки обеспечивается винтом регулируемого шага (ВРШ), то конструкция маневрового устройства упрощается.

Быстрозапорный клапан служит для мгновенного прекращения подачи пара к ТВД в случае срабатывания одной из автоматических систем защиты ГТУ:

Редукционно-охладительное устройство предназначено для сброса пара в ПТУ из системы главного пара в конденсатор турбины в следующих случаях:

Устройство состоит из блока регулирования и дроссельно-увлажнительного аппарата. В первом происходят дросселирование пара и подача питательной воды через водяной клапан в дроссельно-увлажнительный аппарат, в котором пар также дросселируется и охлаждается до параметров, обеспечивающих надежную эксплуатацию конденсатора турбины. Проходя через решетки, пар дросселируется. Через три форсунки в среднюю камеру впрыскивается вода. Пар смешивается с водой, происходит его дальнейшее дросселирование и охлаждение.

Конденсатоотводчики (рис. 17 и 18) предназначены для автоматического удаления конденсата с одновременным запиранием пара, который поступает из паровых теплообменных аппаратов, систем парового отопления (рис. 19), паропроводов и емкостей.

Схема типичного конденсатоотводчика
Рис. 17. Принципиальные схемы конденсатоотводчиков:
а – конденсатоотводчик при разности давлений не более 0,02 … 0,03 МПа.
1 – впускная полость с давлением р1; 2 – выпускная полость с давлением р2;
б – дренажная шайба.
1 – диафрагма; 2 – защитная сетка.
в – конденсатоотводчик с открытым цилиндрическим поплавком.
1 – поплавок; 2 – рычаг; 3 – воздушный клапан; 4 – корпус.
г – конденсатоотводчик со сферическим поплавком.
1 – рычаг; 2 – воздушный клапан; 3 – поплавок

В зависимости от назначения конденсатоотводчики выполняются в виде гидравлического затвора, дренажной шайбы и конденсатоотводчика с открытым цилиндрическим поплавком.

Устройство конденсатоотводчика
Рис. 18. Термостатический (а) и термодинамический (б) конденсатоотводчик.
1 – корпус; 2 – сильфон; 3 – крышка; 4 – прокладка; 5 – игольчатый клапан

Гидравлический затвор (рис. 17, а) является самым простым из конденсатоотводчиков. Конденсат, поступающий из емкости 1 с давлением р1 находится в левом колене на h, м, ниже, чем в правом, соединенном с емкостью 2, давление в которой р2. По мере того, как в правое колено поступает часть конденсата, соответствующее его количество будет дренироваться в емкость 2. Расчетная высота затвора hp, м, определяется как разность давлений в емкостях:

hр = 104 (p1  p2).

Полная высота колена составит:

hn = hp + Ah,

где:

При увеличении разности давлений высота колена будет возрастать, что приведет к ухудшению массогабаритных показателей конденсатоотводчика, установленного, например, между главным конденсатором и охладителем главного эжектора. Конденсатоотводчики данного типа обычно устанавливаются при разности давлений не более 0,02 … 0,03 МПа.

На рис. 17, б показана дренажная шайба, состоящая из диафрагмы 2 с отверстием малого диаметра и защитной сетки 1, предотвращающей засорение диафрагмы. В ряде случаев функцию сетки может выполнять диафрагма, имеющая отверстие большого диаметра.

Конструкция системы парового отопления
Рис. 19 Принципиальная схема системы парового отопления.
1 – отвод конденсата в паровой котёл; 2 – охладитель конденсата; 3 – невозвратнозапорный клапан; 4 – конденсатная магистраль; 5 – производственные мастерские; 6 – конденсатоотводчик; 7 – невозвратный клапан; 8 – паровая грелка; 9 – трубопровод свежего пара; 10, 11- запорные клапаны; 12 – трубопровод конденсата; 13 – машинное отделение; 14 – кладовая; 15 – паровая магистраль от парогенератора; 16 – трубопровод пара с берега; 17 – манометры; 18 – трубопровод хозяйственного пароснабжения; 19 – камбуз; 20 – распределительный коллектор пара; 21 – сепаратор пара; 22 – редукционный клапан; 23 – предохранительный клапан; 24 – трубопровод сброса пара; 25 – прачечная; 26 – пусковые клапаны; 27 – ванно-душевая

Принцип работы дренажной шайбы заключается в том, что расход конденсата через отверстие диафрагмы значительно больше, чем расход пара при одинаковых перепадах давлений до диафрагмы и после нее. При установке дренажной шайбы необходимо помнить, что действительный расход конденсата через нее меньше расчетного, кроме того, она пропускает часть пара, расход которого с ростом давления перед шайбой увеличивается. Поэтому использование дренажной шайбы в качестве конденсатоотводчика ограничено давлением не более 0,5 МПа и отношением действительного расхода конденсата к расчетному расходу не менее 0,67.

Принцип действия конденсатоотводчика с открытым цилиндрическим поплавком поясняет рис. 17, в. Смесь конденсата и газа (пар, воздух) поступает под поплавок 1. Конденсат, обтекая поплавок, выходит через клапан, а газ задерживается. По мере заполнения поплавка газом последний всплывает, рычагом 2 закрывается клапан 3, вследствие чего прекращается выход конденсата. Пар и воздух, заполнившие поплавок, через небольшое отверстие в его крышке поступают в корпус конденсатоотводчика 4, где пар конденсируется. В результате поплавок заполняется конденсатом и, опускаясь, вновь открывает клапан для прохода конденсата. Аналогичный конденсатоотводчик показан на рис. 17, г.

Приведем подробное описание принципа действия конденсатоотводчика поплавкового типа в форме четырёх состояний (рис. 20).

Фазы работы конденсатоотводчика
Рис. 20 Конденсатоотводчик с опрокинутым поплавком:
а – вид в разрезе; б – поперечный разрез в четырёх рабочих состояниях (четыре фазы)

1 Конденсатоотводчик устанавливается в линии дренажа между обогреваемым паром агрегатом и водосборником линии возврата конденсата.

При пуске поплавок находится в нижнем положении (клапан выпуска полностью открыт). Как только первоначальный поток конденсата поступит в конденсатоотводчик и войдёт под донышко поплавка, он заполнит полость корпуса и полностью затопит поплавок. Затем конденсат выходит через полностью открытый клапан в водосборник линии возврата.

2 Пар поступает в конденсатоотводчик также под донышко поплавка, где он поднимается и накапливается в верхней части, придавая поплавку подьёмную силу.

Затем поплавок всплывает и подводит золотник клапана к седлу до тех пор, пока клапан не зафиксируется в плотно закрытом положении. Воздух и двуокись углерода постоянно выпускаются через вентиляционное отверстие в поплавке и собираются в верхней полости конденсатооводчика. Та часть пара, которая пройдёт через это отверстие, конденсируется за счет теплопотерь конденсатооводчика.

3 Когда поступающий конденсат начнет заполнять поплавок, он слегка потянет за рычаг золотника. По мере повышения уровня конденсата это усилие будет увеличиваться до тех пор, пока не станет достаточным, чтобы открыть клапан, преодолевая перепад давления.

4 Когда клапан начнёт открываться, давление на золотник уменьшится. Поплавок быстро тонет, полностью открывая клапан. Первым выталкивается скопившийся воздух, а затем конденсат.

Поток, выходящий из-под нижней кромки поплавка, подхватывает частицы загрязнений и выносит их из конденсатоотводчика. Выпуск продолжается до тех пор, пока свежая порция пара не заставит поплавок всплыть, после чего цикл снова повторяется.

Термостатические конденсатоотводчики типа TTF производства фирмы «Армстронг» (рис. 21) обладают малыми габаритами и весом в сочетании с высокой пропускной способностью.

Конструкция конденсатоотводчика
Рис. 21 Термостатический конденсатоотводчик типа TTF

Сварной корпус выполнен из нержавеющей стали. Внутри крепятся пластины, которые в зависимости от температуры управляют открытием/закрытием дренирующего отверстия клапана.

В модификации TTF-1R входное отверстие располагается горизонтально. Конструкция клапана отличается низкой изнашиваемостью: сферический золотник по мере износа глубже садится на седло, сохраняя плотность затвора (может также использоваться как воздухоотводчик).

Термостатические конденсатоотводчики типа WT и типа WT-3 предназначены для автоматического дренирования конденсата из паровых спутников. Модель WT-1 выполнена из нержавеющей стали, WT-3 – из углеродистой стали. Встроенный конусообразный фильтр защищает клапан от загрязнений и окислов. Внутри сварного корпуса находится капсула со спиртосодержащей жидкостью, которая в зависимости от температуры расширяется или сжимается до исходного размера, управляя тем самым пластиной, плотно закрывающей дренирующее отверстие клапана.

Расчетная производительность конденсатоотводчика составляет от 500 до 7 200 л/ч. Несмотря на то, что он рассчитан на давление до 1,3 МПа, из опыта эксплуатации установлено, что он может работать и до 10 МПа. К достоинствам конденсатоотводчика рассмотренного типа относятся малые габариты, что позволяет монтировать его непосредственно в трубопроводе. Недостатком является отвод конденсата порциями, что способствует повышенному износу клапана и потере части пара.

Следует отметить, что вместе с конденсатом выходит и воздух, так как отсутствует кран для выпуска его из корпуса конденсатоотводчика. Указанных недостатков лишен конденсатоотводчик (см. рис. 17, г) с закрытым шарообразным поплавком 3, который перемещает золотник 1.Так как во время работы конденсатоотводчика входное отверстие залито водой и пропуск пара отсутствует, воздух, скапливающийся в верхней части корпуса, удаляется через воздушный кран 2. Удаление воздуха из корпуса при пуске, а также при продувках конденсатоотводчика осуществляется с помощью наружного рычага, которым открывается затвор. Конденсатоотводчик рассчитывается на давление до 2,2 МПа и производительность от 200 до 17 500 л/ч.

Несмотря на то, что существуют различные конструкционные исполнения конденсатоотводчиков:

принцип действия их основан на рассмотренных ранее закономерностях.

Автор статьи
Судовой механик
Список литературы
  1. Азаров А. Промышленные вихревые трубы: производство, применение, развитие // Техномир, промышленный журнал. – 2007. – № 1.
  2. Алмазов Г. К. [и др.]. Элементы оборудования систем / Г. К. Алмазов, B. В. Степанов, М. Г. Гуськов, 1982.
  3. Антонов Н., Карасев П. А. О применении современных инженерных решений при компенсации температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей // Теплоэнергоэффективные технологии. – 2007. – № 3-4.
  4. Артёмов Г. А. [и др.]. Системы судовых энергетических установок / Г. А. Артёмов, В. П. Волошин, А. Я. Шквар, В. П. Шостак. – СПб.: Судострое­ние, 1990.
  5. EapanefiKo А. В. [и др.]. Холодильные машины / А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев и др. – СПб.: Политехника, 2006.
  6. Баранов В. И. [и др.]. Средства борьбы с загрязнением моря отходами с судов / В. И. Баранов, Ю. М. Брусельницкий, Б. В. Подсевалов, В. Н. Яценко // Судостроение за рубежом. – 1976. – № 2 (10).
  7. Баскаков С. П. Подготовка грузовых танков на химовозах: учеб. пособие. – СПб.: ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2001.
  8. Баскаков С. П. Системы газоотвода: учеб. пособие. – СПб., 2002.
  9. Буренин В. В. Современные конструкции центробежных насосов для нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2005. – № 4.
  10. Гор А. Ю. Качественная герметизация: основные принципы подбора и установки уплотнений // Теплоэнергоэффективные технологии. – 2007. – № 3-4.
  11. Епифанов Б. С. Судовые системы: учебник. – J1 .: Судостроение, 1980.
  12. Кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих химические вещества наливом. – London: IMO, 2000.
  13. Колесников О. Г. Судовые вспомогательные механизмы. – Л.: Транспорт.
  14. Костылев И. И., Денисенко Н. И., Петухов В. А. Безопасность эксплуатации технологического комплекса танкера: учеб.-справ. пособие. – СПб.: Элмор, 2001.
  15. Костылев И. И., Петухов В. А., Подволоцкий Н. М. Безопасность и эксплуатация танкеров-химовозов: учеб.-справ. пособие. – СПб.: Белл, 2006.
  16. Костылев И. И., Киязевский К. Ю., Петухов В. А. Судовая энергетическая установка атомного ледокола «Таймыр»: учеб.-справ. пособие. – СПб.: Белл, 2004.
  17. Куценко В. Н., Исаев С. И., Шишлов А. Н. Судовое вспомогательное энергетическое оборудование. – СПб., 2002.
  18. Международная Конвенция МАРПОЛ 73/78: консолидир. изд. – 2002.
  19. Международная Конвенция СОЛАС 74 с поправками: консолидир. изд. – 2001.
  20. Международное руководство по безопасности для нефтяных танкеров и терминалов. – СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2002.
  21. Международное руководство по безопасности для нефтяных танкеров и терминалов. – 4-е изд. – СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2004.
  22. Международный кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих опасные химические грузы наливом. – СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 1997.
  23. Мельник B. C., Сурин С. М. Технология обработки сточных вод морских судов. – М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986.
  24. Никитин А. М. Управление технической эксплуатацией судов: учебник. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006.
  25. Нунунаров С. М., Бегагоен Т. Н. Грузовые и специальные системы танкеров. – М.: Транспорт, 1969.
  26. Общие и специальные правила перевозки наливных грузов. – М., 1997.
  27. Овсянников М. К., Петухов В. А. Дизель в пропульсивном комплексе морских судов: справочник. – СПб.: Судостроение, 1987.
  28. Овсянников М. К., Петухов В. А. Судовые дизельные установки: справочник. – СПб.: Судостроение, 1986.
  29. Овсянников М. К., Петухов В. А. Судовые автоматизированные энергетические установки: учебник. – М.: Транспорт, 1989.
  30. Овчинников И. Н., Овчинников Е. И. Судовые системы и трубопроводы. – Л.: Судостроение, 1983.
  31. Петров Ю. С. Вентиляция и кондиционирование воздуха: учебник. – Л.: Судостроение, 1984.
  32. Петухов В. А. Безопасность и эксплуатация газовозов: учеб.-справ. пособие. – СПб.: Элмор, 1999.
  33. Правила регистрации операций с нефтью, нефтепродуктами и другими веществами, вредными для здоровья людей или для живых ресурсов моря, и их смесями, производимыми на судах и других плавучих средствах: РД 31.04.17-97.
  34. Правила Российского морского регистра судоходства. – СПб., 2009.
  35. Применко Н. В., Заматаев М. В. Новые технологии противоаварийной защиты трубопроводов // Нефть. Газ. Промышленность. – 2007. – № 2 (30).
  36. РД 31.04.23-97. Наставление по предотвращению загрязнения с судов.
  37. Свистунов В. М., Пушняков И. К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – 2-е изд. – СПб.: Политехника, 2006.
  38. Семена М. Г., Гершуни А. Н., Зарипов В. К. Тепловые трубы с металловолокнистыми капиллярными структурами. – Киев: Вища школа, 1984.
  39. Системы инертного газа. СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ»,1996.
  40. Тематический каталог группы предприятий «Метран» // Уровнемеры, датчики давления. – 2008. – № 5. – Вып. 1 и 2.
  41. Хайдуков О. П., Трусов А. С., Кузнецов Е. В. Системы инертных газов на танкерах и их эксплуатация: учеб. пособие. – Новороссийск: НГМА , 2000.
  42. Харин В. М. [и др.]. Судовые вспомогательные механизмы и системы / В. М. Харин, Б. Г. Декин, О. Н. Занько, В. Т. Писклов. – М.:, Транспорт, 1992.
  43. Швецов Г. М., Ладин Н. В. Судовые холодильные установки. – М.: Транспорт, 1986.
  44. Clean seas guide for oil tankers. – London: OC1MF, 2002.
  45. Dr. Verwey. Tank Cleaning Guide, 1998.
  46. Cargo Operating Manual. LNGC Excalibur (H 2206). – EXMAR, 2003.
  47. Medical first aids guide for use in accidents involving dangerous goods. – London: IMO, 2002.
  48. Tanker safety guide (Chemical carriers & liquefied gases). – London: ICS, 2002 .
  49. Chemicals and Tank Cleaning Guide. – UNITOR, 1997.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Сентябрь, 29, 2023 442 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ