Scientific.ru

Каскадная холодильная машина комбинированного типа

(с) Scientific-Engineering Center, 3R-Технологии. naumir@yandex.ru, miily@yandex.ru

Технико-экономическое предложение

Введение

На предприятиях мясной, молочной и пищевой промышленности широко используют скороморозильные аппараты для шоковой заморозки продуктов большого числа наименований. Для шоковой заморозки в морозильном аппарате необходимо поддерживать температуру минус 35-40°С. На заводах биопрепаратов и некоторых производствах химической и нефтехимической промышленности также имеется потребность в низкотемпературном холоде. Для получения в морозильных аппаратах указанной температуры применяют холодильные агенты NH3, R22, R502, R131b с использованием, как правило, двухступенчатых холодильных машин. В настоящее время, для получения указанных температур, используют двухступенчатые аммиачные компрессорные машины. Для получения в морозильном аппарате температуры ниже минус 45°С применяют каскадные холодильные машины, в которых используют два или несколько холодильных агентов, отличающихся теплофизическими свойствами. Каскадная холодильная машина состоит из двух одноступенчатых холодильных машин, называемых верхней и нижней ветвью каскада.

Компания N.A.M. Technology” Ltd. разработала и изготовила рабочую модель каскадной холодильной машины комбинированного типа. Отличительной особенностью такой машины заключается в том, что машина состоит из двух одноступенчатых холодильных машин, в которой верхняя ветвь каскада представляет абсорбционную холодильную машину, а нижняя ветвь каскада – компрессионная холодильная машина.

Такая холодильная машина потребляет на 55-60% электрической энергии меньше, чем любая холодильная машина с двумя компрессорами или двухступенчатая холодильная машина, которая работает на аммиаке или фреоне.

На разработанную каскадную холодильную машину комбинированного типа подана патентная заявка [Application number US 14/706,246 of filling receipt 05/07/2015].

 

1.     Основные отличия каскадной холодильной машины комбинированного типа

1.1.  Каскадная холодильная машина состоит из двух одноступенчатых холодильных машин: верхняя ветвь каскада — абсорбционная холодильная машина, нижняя ветвь каскада – компрессионная холодильная машина;

1.2.  Верхняя ветвь каскада может быть выполнена как двухступенчатая абсорбционная холодильная машина, что позволяет получить в нижней ветви каскада температуру кипения минус 70-75°С;

1.3.  Верхняя ветвь каскада может работать как от вторичных источников тепловой энергии, так и от первичных источников тепла (газ, мазут, древесные отходы);

1.4.  Верхняя ветвь каскада – абсорбционная холодильная машина содержит основные аппараты, которые позволяют работать с использованием рабочих растворов веществ: фреон – DME-TEG (хладоновые системы) или спирт – LiCl, LiBr, ZnBr2 (спиртовые системы);

1.5.  Связующий аппарат каскадов испаритель – конденсатор выполнен из тепловых труб или двухфазных термосифонов, что позволяет повысить эффективность теплообмена на 30-35%, а надежность работы, как минимум в два раза;

1.6.  Для скороморозильных аппаратов шоковой заморозки, низкотемпературных камер замораживания с температурами до минус 45°С в нижней ступени каскада используется довольно эффективный фреон-410А;

 

2.     Основные преимущества

 

2.1. В таблице 1 приведены сравнительные показатели каскадной холодильной машины комбинированного типа со стандартной холодильной машиной, которая состоит из двух одноступенчатых компрессионных машин.

 

Table 1

Q0 t0 Nc Ns N Refrigerant ε Saving
kW oC kW kW kW  %
Cascade RM

VCM / VCM

U-B 11.63 7.22 7.5 14.5 R22 1.4
L-B –70 6.53 7.0 R13
  Cascade RM

Combined type

U-B 11.63 0.7 1.5 8.5 R22 5.76 41.4
L-B –70 6.53 7.0 R410A

 

Верхняя ветвь каскада снабжена циркуляционным насосом с двигателем 0.7 кВт. Если учесть мощность насоса для горячей воды (подача в генератор) и холодной воды (подача в конденсатор и абсорбер), то общая установленная мощность насосов составит 1.5 кВт.

 

В таблице 2 приведены сравнительные показатели каскадной холодильной машины комбинированного типа с двухступенчатой холодильной машиной.

 

Table 2

Q0 t0 Nec Nic Ntp Refrigerant ε Saving
kW oC kW kW kW %
Two-stage RM Hp-S 93.0 –40.83 22.3 23.5 52.0 NH3 3.01
Lp-S 26.3 28.5.0 NH3
Cascade RM Сombined type U-B 93.0 –49.68 4.0 4.5 30.0 R22 5.76 42.3
L-B 23.33 25.5 R410A

 

Условные обозначения, приведенные в таблицах: Cascade RM — каскадная холодильная машина; Combined type – комбинированного типа; VCM – компрессионная холодильная машина; Two-stage RM – двухступенчатая холодильная машина; U-B – верхняя ветвь каскада; L-B нижняя ветвь каскада; Hp-S – верхняя ступень сжатия; Lp-S – нижняя ступень сжатия; Q0 – холодопроизводительность; t0 – температура кипения в испарителе;

Nec – эффективная мощность; Nic – установленная мощность; Ntp – суммарная мощность;

ε – холодильный коэффициент;

 

2.2. Замена двухступенчатых аммиачных холодильных машин на каскадные машины комбинированного типа, в которых используют безопасные во всех отношения холодильные агента, например, фреон-410А, повышает техническую безопасность холодильных установок.

2.3. В каскадной холодильной машине комбинированного типа с учетом конечной разности температур кипения и конденсации в испаритель – конденсаторе 5°С холодильный коэффициент каскадной машины составит εс = 5.76.

2.4. При температуре кипения в контуре испарения испаритель — конденсатора от минус 6°С до минус 19°С (в зависимости от применяемого холодильного агента в верхней ветви каскада) температура в морозильной камере достигает минус 46.5°С. При этом давление нагнетания компрессора нижней ветви каскада не превышает 5.8 бар, а температура перегрева на выходе из компрессора не более 60-64°С.

2.5. Коэффициент преобразования тепла (СОР) в абсорбционной холодильной машине верхней ветви каскада для рабочего раствора R22 / ДМЭ-ТЭГ величина СОР составляет 0.69-0.71. Для рабочего раствора на основе спирт / LiBr величина СОР составляет порядка 0.8-0.82. Величина коэффициента преобразования зависит от начальной температуры греющего источника и тепловой нагрузки испаритель – конденсатора.

 

3.     Области использования каскадной холодильной машины

3.1. Основными потребителями каскадных холодильных машин являются предприятия мясной и рыбной промышленности, заводы химической и нефтехимической промышленности, в производстве мороженного и быстром замораживании овощей и фруктов;

3.2. На заводах биопрепаратов, в научных учреждениях, требующих низкотемпературный холод (порядка минус 70 — 80°С)

 

4.     Экономическая целесообразность использования и изготовления каскадных холодильных машин

4.1. Для предприятия разработчика и изготовителя

4.1.1. Востребование на рынках холодильных машин зависит от возможности получения низкой температуры в морозильной или холодильной камере при меньших затратах электрической энергии. В зависимости от объемов производства и технологической оснащенности завода изготовителя можно рекомендовать следующий ряд каскадных машин:

— температура в холодильном объеме минус 70° — 80°С, производительность 10-30 кВт;

— температура в морозильной камере минус 30 — 44°С, производительность 80-350 кВт

Если будут востребованы каскадные машины производительность 1000 кВт и выше, то они комплектуются из набора одинаковых машин с требуемой суммарной производительностью.

4.1.2. Предприятие изготовитель должна организовать шефский монтаж и пуско-наладочные работы, оказывать помощь в техническом обслуживании. Это позволит увеличить доходы предприятия на 45-50%.

 

4.2. Для фирмы или предприятия, которая приобретает каскадную холодильную машину комбинированного типа, экономическая эффективность складывается из следующих показателей:

4.2.1. Приобретение и эксплуатация каскадной холодильной машины вместо одной двухступенчатойаммиачной холодильной машины (смотри параметры в таблице 2) годовая экономия электрической энергии составит порядка 153,144 кВт*час.

4.2.2. Эксплуатация одной каскадной машины комбинированного типа (параметры смотри в таблице 1) в течение года даст экономию 36,144 кВт*час.

4.2.3. Использование каскадных машин комбинированного типа с безвредными фреонами взамен аммиачных холодильных машин снижает расходы на технику безопасности и пожарную безопасность на 55-60%.

4.2.4. Использование каскадных машин комбинированного типа с безвредными фреонами взамен аммиачных холодильных машин снижает расходы на социальное страхование и выплаты обслуживающему персоналу за вредность при эксплуатации аммиачных установок.

 

Phones: 972-50-8509416 (Израиль); +7-910-404-6904 (Москва)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *