Повышение эффективности промышленных аммиачных холодильных установок на основе совершенствования разделительных и емкостных аппаратов

• Автор: Гущин, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 270 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1.1 Проблемы эксплуатации аммиачных систем хладоснабжения
1.2 Современные тенденции развития процессов маслоотделения и устройств для их осуществления
1.3 Методы исследования разделительных, емкостных аппаратов и разработанных аммиачных холодильных установок
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАСЛООТДЕЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ
2.1 Аналитические исследования процесса маслоотделения с использованием центробежных сил
2.2 Математическое моделирование процесса маслоотделения с использованием центробежных сил
2.3 Разработка и экспериментальные исследования аппарата с использованием центробежных сил
2.4 Методика расчета универсальных циркуляционных ресиверов, совмещенных с маслоотделителями
2.5 Методика расчета трехсекционных компаундных ресиверов, совмещенных с маслоотделителями
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАСЛООТДЕЛЕНИЯ ПРИ ДВОЙНОЙПРОМЫВКЕ ПАРА В ЖИДКОСТИ
3.1 Аналитические исследования процесса разделения в маслоотделителях барботажного типа
3.2 Математическое моделирование процесса маслоотделения с использованием промывки пара в жидкости
3.3 Разработка и экспериментальные исследования аппарата с двойной промывкой пара в жидкости
3.4 Методика расчета маслоотделителей с двойной промывкой пара в жидкости
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАСЛООТДЕЛЕНИЯ В АППАРАТАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
4.1 Аналитические исследования процесса маслоотделения с использованием электростатического поля
4.1.1 Эффект поляризации капелек масла в электростатическом поле
4.1.2 Процесс контактной зарядки масляных капель и их осаждение в электростатическом поле

4.1.3 Процесе зарядки масляных капель и их осаждение в поле коронного разряда
4.2 Математическая модель электростатического процесса маслоотделения аммиачной холодильной установки
4.3 Разработка и экспериментальные исследования аппарата с использованием электростатического поля
ГЛАВА 5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Разработка эффективных схемных решений холодильных систем с дозированной вместимостью аммиака и комплексным маслоотделением
5.1.1 Аммиачная холодильная станция с безнасосной схемой и дозированной заправкой хладагента;
5.1.1.1 Методика расчета и проектирования холодильных станций с безнасосной схемой
5.1.2 Аммиачная холодильная станция с насосно-циркуляционной
схемой и дозированной вместимостью аммиака
5.1.2.1 Методика проектирования аммиачной холодильной станции
с насосно-циркуляционной схемой
5.1.3 Многосистемная аммиачная холодильная установка с экономайзером и дозированной заправкой хладагента
5.1.3.1 Методика проектирования аммиачной холодильной установки с экономайзером и дозированной заправкой хладагента
5.1.4 Многосистемная аммиачная холодильная установка с трехсекционным компаундным ресивером и дозированной вместимостью аммиака
5.1.4.1 Методика проектирования холодильных установок с трехсекционным компаундным ресивером
ГЛАВА 6. ОЖИДАЕМАЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Анализ промышленной безопасности систем хладоснабжения действующих предприятий АПК и торговли показал, что их состояние не в полной мере отвечает организационным, техническим и технологическим требованиям «Правил безопасности аммиачных холодильных установок».
Существующее положение в холодильном хозяйстве России можно оценить как неудовлетворительное (на 2006 год находится в эксплуатации 2686 аммиачных холодильных установок):
- холодильные установки энергоемкие (до 65% от общего потребления электроэнергии затрачивается на выработку холода) и небезопасные для обслуживающего персонала и населения в целом;
- физический износ холодильного оборудования и трубопроводов .'на большинстве предприятий составляет 40-65%;
- срок службы находящегося в эксплуатации холодильного оборудования и трубопроводов превышает нормированный в 1,5-2 раза;
- на многих холодильных установках до настоящего времени используются аммиакоемкие пристенные и потолочные батареи;
- суммарная емкость установленных в машинном отделении или на наружной площадке линейных ресиверов значительно превосходит требуемую по Правилам ПБ 09-595-03, так как ресиверы по прежнему используются для хранения запасов аммиака;
- проекты реконструкции аммиачных холодильных установок выполняются с использованием устаревших, небезопасных схемных решений с большим количеством хладагента (12 - 95 т) и маслоотделителями низкой эффективности (60 - 75 %);
- далеко не во всех действующих промышленных аммиачных холодильных установках осуществляется отделение масла от хладагента на стороне низкого давления;

Такие устройства имеют большие габариты и сложны в эксплуатации.
Для разделения двухфазных жидкостных потоков в промышленности, а также в холодильной технике, применяются гидроциклоны [68,103,145,179].
Отделение масла от жидкого аммиака осуществлялось в аппаратах с использованием центробежных сил разработанных специалистами ВНИХИ. Они размещались на низкой стороне аммиачных холодильных установок после аммиачных насосов [95].
Коэффициент эффективности маслоотделения зависит от температуры смеси, скорости потока в гидроциклоне, начальной концентрации масла и от его конструктивных размеров.
В зависимости от значений этих параметров коэффициент эффективности маслоотделения может изменяться от 0 до 60%. Так, при температуре смеси минус 30 °С он составляет 8 %, а при температуре жидкости 15 °С коэффициент эффективности 40 %.
Имеется опыт эксплуатации гидроциклонов, установленных в жидкостной линии перед циркуляционными ресиверами. Эффективность маслоотделения этих аппаратов достигает не более 10%.
Кроме того, масло, накопившееся в циркуляционных ресиверах, не позволяет аммиачным насосам обеспечивать необходимую подачу жидкого аммиака к потребителям и ведет к перерасходу электроэнергии.
Так, на перекачивание жидкого аммиака, в котором находится до 15 % масла, затраты электроэнергии увеличиваются до 20 % по сравнению с затратами на перекачивание чистого аммиака.
Невысокая эффективность гидроциклонов и сложность процесса выпуска уловленного масла, особенно в системах с низкими температурами кипения, явились причиной прекращения их изготовления.
Анализ исследований и работ в области применения различных процессов маслоотделения и устройств в аммиачных холодильных установках показывает, что они не решают проблему маслоотделения, которая значительно влияет на