Судовые кондиционеры и их элементы.

Судовой кондиционер представляет собой устройство, в котором производятся очистка и тепловлажностная обработка воздуха. Наибольшее распространение на судах получили моноблочные кон­диционеры, у которых в одном корпусе смонтированы необходимые элементы для тепловлажностной обработки воздуха. В отличие от секционных кондиционеров, собранных из отдельных узлов на об­щей фундаментной раме, моноблочные кондиционеры более ком­пактны, эстетичны, обладают лучшими шумоглушительньми харак­теристиками и более высокой герметичностью. К достоинствам же секционных кондиционеров относится их высокая степень унифика­ции.

В качестве примера рассмотрим моноблочный двухканальный кондиционер типа КХ (рис. 6. 15).

Детали кондиционера ряда КХ рама 2, корпус / и крышки 7, 15 и др. выполнены из алюминиевого сплава. Изнутри корпус облицован теплозвукоизоляционным материалом — пенополиуретаном эластичным 14 и обшит перфорированными ли­стами. С лицевой стороны конди­ционера вмонтирован пульт управ­ления 10. Электровентилятор В вса­сывает воздух в кондиционер через пылевой фильтр ПФ и воздухо­нагреватель ВН1. Далее воздух на­гнетается через направляющий аппа­рат 5, соединенный с вентилятором резиновым патрубком 4, попадает в увлажнитель У и затем в разде­лительную камеру, откуда часть воз­духа (до 50%) направляется в ка­нал I. Остальной воздух, двигаясь влево, проходит через воздухо­нагреватель ВН2 и затем через воздухоохладитель ВО, в который два ТРВ подают кипящий хлад. ВО рассчитан на охлаждение 100%-ного расхода воздуха. Затем воздух направляется вверх и вы­ходит в канал II. Это изменение направления движения воздуха обес­печивает отделение капельной влаги, выпавшей из воздуха при его охлаж­дении, без каплеуловителя. Выпав­шая влага отводится справа через дренаж. При работе кондиционера в одноканальной СКВ патрубки канала I заглушают.

Воздухонагреватели двухсек­ционные паровые выполнены из медно-никелевого железистого спла­ва; давление пара 0,3—0,6 МПа. В режиме нагрева кондиционер обеспечивает температуру на вы­ходе из канала I 18 °С, на выходе из канала II — в зависимости от температуры воздуха на входе в кон­диционер. Автоматическое регулиро­вание подачи пара в ВН1 и ВН2 осуществляется регуляторами тем­пературы прямого действия. Увлаж­нение воздуха осуществляется на­сыщенным паром давлением 0,3—0,6 МПа.

а)

Рис. 6.16. Центральный кондиционер типа КХ: а —устройство; 1 — корпус; 2 — рама; 3 — амортизатор; 4 — патрубок амортизирующий; .5 — направляющий аппарат вентилятора; 6 - реле температуры; 8, 16 — термобаллоны основных регуляторов тем­пературы прямого действия; 7 — крышка; 9 — гильза для термометра; 10— пульт управления; 11 — трубопроводы, соединяющие полости до и после фильтра с тягонапоромером; 12 и 13 — термобаллоны дополнительные регуляторов темпе­ратуры прямого действия; 14 — теплозвукоизоляционный материал; 15— крышка фильтра.

б — схема; ПФ — пылевой фильтр; ВН1 — воздухонагреватель I ступени; В — электровентилятор; У — увлажнитель; ВН2 — воздухонагреватель II ступени; ВО — воздухо­охладитель; ШГ – шумоглушительная камера.

Воздухоохладитель двухсекцион­ный, выполнен для кондиционеров ряда КХ из меди. В режиме охлаждения температура воздуха на выходе из канала I на 3,5-—4,5 °С выше температуры воздуха на входе в кондиционер, на выходе из кана­ла II 11 °С. Защиту ВН1 от замора­живания осуществляет реле темпе­ратуры, настроенное на отключение вентилятора при 8 °С.

Вентиляторы. Они являются наиболее ответственными узлами установки кондиционирования воз­духа, так как работают непрерывно в летнем и зимнем режимах. Кроме того, при умеренных температурах наружного воздуха они осуществ­ляют вентиляцию (без тепловлажностной обработки воздуха) тех по­мещений, для которых естественная вентиляция не является достаточ­ной. По принципу действия венти­ляторы делятся на центробежные и осевые. Учитывая необходимость преодоления в СКВ сопротивления воздушных фильтров, теплообменных аппаратов, - воздухопроводов и воздухораспределителей, приме­няют в основном центробежные вентиляторы, так как их конструк­ция позволяет подавать большие объемы воздуха при повышенном давлении.

В большинстве вентиляторов ра­бочее лопастное колесо имеет непо­средственное соединение с валом электродвигателя, что значительно упрощает конструкцию. В то же время на судах зарубежной по­стройки встречается вариант соеди­нения рабочего колеса с электро­двигателем посредством клиноременной передачи. Такой вариант может быть продиктован компоновкой обо­рудования в центральном кондицио­нере или необходимостью изменить частоту вращения при передаче от электродвигателя на лопастное колесо.

Вентилятор (рис. 6.17) состоит из лопастного колеса 4, насаженного на вал электродвига­теля 1, кожуха 3, соединенного посредством диска 2 с фланцем электродвигателя.

Рис.6.17. Центробежный электровентилятор.

Воздух всасы­вается через патрубок 5 в централь­ной части кожуха и попадает на плоские радиально расположенные лопасти 7, которые, вращаясь, от­брасывают воздух в кожух 3, имею­щий форму спирали, оттуда по­падает в расширяющийся диффузор 6 и далее в воздушный канал центрального кондиционера.

В местных автономных конди­ционерах отечественного и зарубеж­ного производства заметное распро­странение получили центробежные улиточные вентиляторы двухкорпус-кого исполнения и двустороннего всасывания, так как они в наиболь­шей степени отвечают требованиям, предъявляемым к встраиваемым вен­тиляторам, не создавая заметного шума при работе. Двухкорпусный вентиляторный агрегат состоит из двух центробежных вен­тиляторов одностороннего всасыва­ния, рабочие колеса которого на­сажены на оба конца вала электро­двигателя. Кожухи вентиляторов и электродвигатель крепятся на общей плите, посредством которой весь агрегат монтируется в конди­ционере.

Глушители шума.

Основным источником шума в судовых СКВ являются вентиля­торы, магистральная и концевая воздухораспределительная армату­ра, тройники, колена воздухопрово­дов и т. п. Снижение шума может достигаться двумя путями: уменьше­нием шумности источника и погло­щением шума на путях его распро­странения.

Для снижения шума всасывающий и нагнетатель­ный патрубки электровентилятора подсоединяют к воздушному тракту кондиционера через специальные виброизоляцион­ные проставки (например, листовую резину).

Поглощение шума —- это процесс преобразования колебательной зву­ковой энергии в тепловую в ре­зультате трения или прохождения звука через пористые, волокнистые и другие материалы, применяемые в качестве изолирующих. С этой целью внутренние поверхности кон­диционеров, воздухораспределите­лей, специальных глушителей обли­цовываются слоем звукопоглощаю­щего материала, который одновре­менно является и теплоизоляцион­ным материалом. В качестве тепло­изоляции-звукоглушителя в судовых СКВ применяются в основном маты и эластич­ный полиуретановый поропласт. Мат из капронового волокна обшивают марлей, а со стороны выхода по­тока воздуха покрывают защитным полотном и перфорированными ли­стами, чтобы исключить выдувание изоляционного материала. Поропласт полиуретановый — это эла­стичная легкая газонаполненная масса с равномерной пористой струк­турой.

При скорости в воздухопроводах менее 25 м/с в системе устанавли­вают камерные глушители, которые являются конструктивными элемен­тами кондиционера. На рис. 6.17 показаны их принципиальные схемы.

Рис. 6.18. Принципиальные схемы камерных глушителей шума:

а — однокамерный; б — пластинчатый; в — экра­нированный

В них глушение достигается путем поглощения шума изоляцией и многократного его отражения от стен камер. При скоростях воздуха в магистралях свыше 25 м/с (что характерно для высокоскоростных систем) уровень шума, возникаю щего в воздухопроводах, превышает уровень шума других источников, поэтому в таких СКВ обязательно устанавливают специальные путевые шумоглушители (ПШГ, рис.6.11).

Существующие методы глушения шума при высоком напоре СКВ обес­печивают лишь частичное снижение шума. И это обстоятельство, как уже указывалось, ограничивает на­пор в системах.

Фильтры.Требования к чистоте кондиционируемого воздуха непрерывно возрастают в связи с ухудшением внешних экологических условий. Поэтому од­ной из задач судовых кондиционеров является механическая очистка воздуха от пылевых загрязнений различного происхождения.

В общем случае для очистки воздуха применяют следующие способы: ме­ханическую обработку под воздействием гравитационных (инерционных) сил, фильтрацию загрязненного воздуха через пористые среды (сухие и масляные фильтры) и электростатическую очистку воздуха под воздействием элект­рического поля.Электрическое поле может быть наведенным либо электроста­тическим, образующимся под воздействием трения воздушного потока, который проходит сквозь поры фильтрующего синте­тического материала (лавсановое и капроно­вое волокна). Сухие фильтры состоят из ме­таллического каркаса, в который вставляются матерчатые фибровые или металлические сетчатые фильтрующие элементы (рис. 6.19).

Рис. 6.19. Общий вид сухого фильтра.

Влажные фильтры состоят из металлическо­го каркаса, в который вставлены фильтрую­щие элементы из синтетического волокна. Оно постоянно увлажняется посредством специальных распылителей масла (влаги). В качестве фильтров в цент­ральных кондиционерах чаще всего используются сетчатые масляные фильтры. Фильтрующим элементом таких фильтров являются несколько рядов мелко­ячеистых гофрированных сеток из нержаве­ющей стали, уложенных таким образом, что­бы направление гофров соседних сеток было взаимно перпендикулярным. Для покрытия сеток применяются липкие, не стекающие, долго не высыхаю­щие, не имеющие запаха масла. Степень очистки воздуха в масляных фильтрах превышает 90%. Для восстановления фильтрующей способности необходимо периодически промывать сетки, очищая их от загрязненного масла, и покрывать их чистым маслом.

В качестве магистральных фильтров, устанавливаемых в воздуховодах, ис­пользуются фильтры с фильтрующими элементами из синтетических материа­лов (например, нетканого полиэтиленового материала ФВНР). При увеличении аэродинамического сопротивления фильтра его необходимо очистить струей воды высокого напора в направлении от чистой стороны к запыленной. При значитель­ном загрязнении и замасливании фильтрующий материал предварительно моет­ся мыльной теплой водой.

Воздухоохладители. Используе­мые в СКВ воздухоохладители по своей конструкции не отличаются от тех, что применяются для охлаж­дения рефрижераторных трюмов, и были рассмотрены в § 3.2.

Воздухонагреватели. В судовых СКВ применяют воздухонагреватели (калориферы) трех типов: паровые, водяные и электрические. В боль­шинстве центральных неавтономных кондиционеров устанавливают па­ровые воздухонагреватели, реже — водяные. В автономных централь­ных и местных кондиционерах, а так­же доводочных каютных нагревате­лях используют электрические воз­духонагреватели.

Как паровые, так и водяные нагреватели состоят из комплекта оребренных трубок, собранных в секции, внутри которых проходит теплоноситель (пар или вода). Паро­вые нагреватели более компактны, так как имеют выше температуру поверхности нагрева и, следова­тельно, очень высокий удельный теплосъем. Паровые воздухонагре­ватели представляют собой набор унифицированных 10-и 6-трубных секций с пластинча­тым оребрением. Нагреватели вы­полняют двухрядными. В зависи­мости от теплопередающей поверх­ности число трубок в ряду состав­ляет от 9 до 20. При давлении грею­щего пара 0,6 МПа и температуре 158 °С обеспечивается нагревание наружного воздуха температурой (—25—18 °С) соответственно до 33—50 °С.

Увлажнитель.Устройство представ­ляет собой трубу, в конце которой устанавливают заглушку с отвер­стием диаметром 3 мм для выхода пара в камеру увлажнения. Пар давлением 0,3—0,5 МПа проходит сепаратор, где освобождается от частиц конденсата, и регулирующий клапан, дросселируется в диафраг­ме до давления, близкого к атмосферному, и поступает в увлажни­тельную трубу, откуда с умеренной скоростью подается навстречу по­току воздуха. Дросселирование пара в диафрагме уменьшает скорость истечения пара из отверстий трубы и тем самым уменьшает шум при работе увлажнителя. Кроме того, на выходе из отверстий устанавлива­ется шумоглушащее устройство, представляющее собой несколько слоев сетки.

Вопросы для самоконтроля по главе 6.

1.Что входит в понятие «микроклимат»? 2. Какая темпе­ратура называется точкой росы? 3. В чем со­стоит тепловлажностная обработка воз­духа при летнем кондиционировании? 4. Чем объясняется необходимость в увлажнении воздуха при зимнем кондиционировании, и как оно осуществляется? 5. Как изме­няются влагосодержание d и относитель­ная влажность φ при охлаждении воздуха до температуры росы? 6. Перечислите типы воздухонаправляющих устройств. 7. Как называются и по какому принципу работают приборы, определяющие отно­сительную влажность воздуха? 8. Какие четыре параметра определяют тепловые ощу­щения человека, находящегося в помещении, и в каких пределах они должны находиться? 9. Какие аппараты и устройства, входящие в состав центрального кондиционера, обеспе­чивают: летнее кондиционирование, зимнее кондиционирование? Какие работают в режи­ме вентиляции? 10. Перечислите все элементы СКВ, в которых происходит сухое нагрева­ние воздуха? 11. Перечислите способы инди­видуального регулирования микроклимата в помещении в рассмотренных типах СКВ. 12. Назовите диа­пазон давлений, разделяющий СКВ на высо­ко- и низконапорные. 13. Перечислите причи­ны возникновения и средства глушения шума в СКВ. 14. В каком интервале следует поддерживать величину давления всасывания в компрессоре для обес­печения летнего кондиционирования воздуха (для R134а, R407С)?

.

Литература по главе 6.

1. Захаров Ю- В, Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины: Учебник. - 3-е изд., перераб. И доп. - Спб.: Судостроение, 1994.-504 с

2. Ладин Н.В., Абдульманов Х.А., Лалаев Г.Г. Судовые рефрижераторные установки. Учебник. Москва, Транспорт, 1993.-246 с.

3. Санитарные правила для морских судов СССР(утв. С изменениями и дополнениями Главным государственным санитарным врачом СССР 25 декабря 1982 г. № 2641-82, 13 ноября 1984 г. № 122-6/452-1)

4. Швецов Г. М., Ладин Н. В. Судовые холодильные установки: Учебник для
вузов. - М.: Транспорт, 1986. - 232 с.

ГЛАВА 7. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УС­ТАНОВОК.