Снижение аммиака в холодильных установках с малой заправкой

13.07.2016

Аммиак как перспективный хладагент промышленных холодильных систем

Обладая наилучшим комплексом свойств для применения в холодильных системах промышленных предприятий, аммиак в последние годы является наиболее перспективным хладагентом. Немалую роль в обретении такой популярности сыграла серия законодательных запретов, которые мировая общественность наложила на применение фреонов, повсеместно использовавшихся до этого в холодильных машинах по всему миру. Постоянно растущая потребность в искусственном холоде в условиях регламентированного сокращения применения синтетических хладагентов обратила внимание производителей холодильного оборудования на хладагенты природного происхождения, не вызывающих разрушение озонового слоя и глобальное изменение климата.

 

Так использование аммиака, диоксда углерода (СО2), углеводородов, воздуха и воды стало перспективным направлением для использования в холодильных установках, и сейчас ведутся новые разработки для создания наиболее эффективных холодильных машин, работающих на природных хладагентах. Однако из всех вышеперечисленных только аммиак является универсальным хладагентом, хорошо изученным и обладающим наибольшим потенциалом для эффективного использования в установках искусственного холода.

 

При выполнении определенных условий обеспечения химической безопасности и соблюдения правил эксплуатации аммиачных холодильных установок аммиак может применяться в холодильных машинах любого назначения, любой мощности и практически во всех актуальных диапазонах температур охлаждения, тогда как другие природные хладагенты целесообразно использовать для решения только локального круга задач. Сейчас аммиачные холодильные системы используются в разных отраслях промышленности: в пищевой для охлаждения птицы и рыбы, молока и пива, для хранения и заморозки готовой продукции, на предприятиях химической, нефтегазовой и металлургической промышленности, а также в других отраслях.

 

 

Стратегии снижения количества хладагента в аммиачных холодильных системах

Для повышения химической безопасности населения и территорий, находящихся вблизи предприятий, использующих аммиак в системах охлаждения, а также для снижения опасности работы персонала при эксплуатации аммиачных холодильных установок ведутся разработки по снижению объема заправки аммиачных систем в целом и холодильных установок с небольшим объемом заправки в частности.

 

При проектировании аммиачных холодильных установок для уменьшения количества аммиака в системе используют дополнительную среду (вторичный хладагент или хладоноситель), благодаря чему существенно уменьшаются потенциальные риски утечки хладагента. Применение каскадных систем или систем с промежуточным хладоносителем фактически превращают холодильную систему в чиллер с одно- или двухфазным вторичным хладагентом: опасный аммиак находится в аппаратном отделении, тогда как к потребителю доставляется безопасный хладагент. Полная автоматизация холодильной установки делает использования таких систем экономически выгодным для предприятия и безопасным для персонала.

 

Другой стратегией снижения количества аммиака в холодильной системе является уменьшение количества жидкости в сосудах путем уменьшения ее объема или уровня. Такое сокращение внутреннего объема хладагента за счет уменьшения гидравлического диаметра трубопроводов и теплообменников при усовершенствовании холодильного оборудования и монтаже аммиачных холодильных установок является безопасным и наиболее эффективным способом сокращения заправки аммиаком холодильных систем.

 

Пути снижения количества хладагента в аммиачных холодильных установках

При снижении количества аммиака в холодильных системах ожидается значительное улучшение показателей при циклической работе установки благодаря низкому эффекту миграции хладагента в нерабочем состоянии.

 

Для снижения количества хладагента в аммиачных холодильных системах ведутся разработки новых и производится модификация существующих компонентов холодильной установки:

  1. 1)      уменьшение количества заправки змеевика конденсатора (разработка микроканальных конденсаторов);
  2. 2)      модификация систем охлаждения, в т.ч. использование аппаратов водяного охлаждения;
  3. 3)      усовершенствование герметичного и полугерметичного компрессора для снижения количества заправки;
  4. 4)      применение смешивающихся масел;
  5. 5)      применение испарителей с низкой заправкой хладагентом (пластинчатых теплообменников);
  6. 6)      внесение изменений в конструкции и монтаж трубопроводов холодильных систем, а также дополнительных систем.

По сравнению с другими хладагентами показатели эффективности аммиака при уменьшении его количества в холодильной системе являются лучшими, открывая большие возможности его применения в аммиачных холодильных установках с малой заправкой.

 

 

Уменьшение количества аммиака в трубопроводах и теплообменных аппаратах

При уменьшении количества хладагента в холодильных аппаратах наблюдаются большие потери давления в результате уменьшения плотности его паров. Тем не менее, аммиак обладает высоким показателем удельной теплоты парообразования, что в теории может обеспечить десятикратное снижение необходимого количества хладагента в системе для обеспечения заданной производительности оборудования.

 

Конструкционные изменения в трубопроводах и теплообменных аппаратах и возникающие при этом проблемы благодаря уменьшению количества аммиака:

 

1. Сокращение диаметра жидкостного трубопровода.

В условиях, когда длина труб является заданной и неизменяемой, диаметр труб необходимо сделать минимально возможным. Падением давления в жидкостном трубопроводе высокого давления можно пренебречь (данный процесс является частью дросселирования), а трубопровод низкого давления (при наличии) необходимо сделать как можно короче. При этом необходимо избегать вскипания жидкого хладагента и отслеживать соотношения давления и холодильного коэффициента.

 

2. Уменьшение диаметра трубопровода возврата (двухфазного между отделителем жидкости и испарителем и однофазного всасывающего трубопровода компрессора).

Необходимо найти соотношение между диаметром труб и величиной холодильного коэффициента, не допуская сильного падения давления из-за прямого влияния на потребляемую мощность компрессора.

 

3. Уменьшение количества аммиака в теплообменных аппаратах, которое может быть произведено тремя способами:

  • уменьшением внутреннего объема без увеличения падения давления, т.е. путем изменения формы теплообменника (плоская форма каналов) и увеличением числа параллельных проходов;
  • увеличением паросодержания в целях управления массовой или тепловой скоростью, которые изменяют режим течения хладагента;
  • использование пластинчатых теплообменников и теплообменников с оребренной поверхностью.

 

Таким образом, при применении комплексных решений по холодоснабжениюсуществуют большие перспективы использования аммиака в качестве рабочего вещества холодильных систем промышленных предприятий. Так, предполагается, что в странах Европы и Америки до 60% промышленных холодильных установок будут работать на аммиаке. Уменьшение количества аммиака для повышения безопасности установок, а также снижения эксплуатационных расходов предприятия является приоритетным направлением в отечественных и иностранных исследованиях.

 

Также рекомендуем статьи:

 

Модернизация аммиачной холодильной машины молокозавода

Аммиачные холодильные установки: пути снижения аммиакоемкости

Вода в аммиачной холодильной установке: последствия и пути решения

Заказать обратный звонок