(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)