В настоящее время большинство хладагентов, используемых в системах охлаждения, являются токсичными (в частности, аммиак, сернистый ангидрид, хлорметил) или горючими (все углеводороды, аммиак) или образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Применение токсических или горючих хладагентов требует обязательного включения дополнительного контура передачи холода от хладагента к хладоносителю, что вызывает соответствующее увеличение капиталовложений и энергетических затрат. Как правило, холодильное оборудование, работающее с токсическими или горючими хладагентами, занимает значительные площади. Использование фреонов в качестве хладагентов требует немалых капиталовложений.
Сегодня на большинстве предприятий, изготавливающих молочную и мясную продукцию, в качестве хладагента в системе охлаждения применяется аммиак, который является взрывоопасным и токсичным, обладает отравляющими свойствами.
18.07.2009 г. на Слуцком мясокомбинате, в результате утечки аммиака из трубопровода холодильной камеры в объеме 200 кг пострадало четверо работников предприятия, одна работница погибла . 01.03.2010 г. на Бобруйском мясокомбинате в результате аварии произошла утечка 150 кг аммиака. Пострадало семь человек . 03.09.2010 г. произошла утечка аммиака в ОАО «Савушкин продукт». Пострадало два человека . Утечка аммиака имела место на Брестском мясокомбинате в 2007 г. В Беларуси известны и иные случаи утечки аммиака на предприятиях .
Следует учитывать, что, например, Партизанский район г. Минска начинен потенциально опасными объектами, которые используют в своем производстве аммиак: Гормолзавод №1, пивзавод «Крынiца», мясоперерабатывающий завод. Данные предприятия расположены вблизи станции «Степянка», через которую ежедневно проходят составы со взрывоопасными и ядовитыми грузами. Известно, что в сентябре 2010 года на товарной станции «Степянка» в ходе учений по гражданской обороне была сымитирована аварийная ситуация: утечка цистерны с опасным веществом. Спасательная операция удалась, однако была отмечена проблема взаимодействия спецслужб. Так, пожарный поезд не прибыл в течение установленного времени в связи с загруженностью железной дороги . Все это увеличивает риск возможных негативных последствий
Таким образом, использование предприятиями аммиака в системе охлаждения является крайне опасным.
Цель предлагаемого технического решения – удешевить и обезопасить способ получения холодного воздуха для охлаждения камер завода (комбината). В предлагаемом процессе в качестве хладагента используется воздух. Преимущества воздуха перед иными хладагентами заключается в следующем. Во-первых, воздух нетоксичен, невзрывоопасен. Это исключает риск несчастных случаев на производстве в результате аварии в системе охлаждения. Воздушно-холодильные установки (ВХУ) могут устанавливаться практически в любых точках предприятия без дополнительных капиталовложений в строительную часть и вентиляционные установки. Во-вторых, воздух как хладагент доступен и дешев. Он может быть подан из централизованной сети под давление в любую точку предприятия или может быть непосредственно взят из атмосферы и сжат индивидуальным компрессором холодильного цикла (используется в предлагаемом процессе). Подпитывают системы воздухом также из атмосферы. В-третьих, применение воздуха не требует обязательного включения дополнительного контура передачи холода от хладагента к хладоносителю, что экономит капиталовложения и энергетические затраты. В-четвертых, воздух может быть использован в качестве хладоносителя и хладагента в широком диапазоне температур (до 80 К). В-пятых, использование воздуха позволяет создавать холодильные установки в очень широком диапазоне производительностей (от сотен ватт до тысяч киловатт). В-шестых, использование воздуха как хладагента позволяет применять стандартное компрессорное оборудование. Капиталовложения в это оборудование меньше, чем специальное. В-седьмых, холодильное оборудование воздушно-холодильных установок занимает относительно небольшие площади. В-восьмых, воздушно-холодильные установки всех типов имеют высокую мобильность, малое время разгона и вывода на режим, а также широкий диапазон регулирования.
В предлагаемом процессе следует использовать:
1.Детандер-нагнетатель: авиационный детандер-нагнеталельный агрегат системы охлаждения и кондиционирования воздуха 1277Д (для работы не требуется электроэнергия);
2.Компрессор: потребление воздуха: 5 м3 в минуту; давление 5 кг/см2.
3.Масло ОКБ 122-14 (ТУ-МХП 4216-55) или синтетическое диэфирное ВНИИМ МП-50-1-4Ф (МРТУ 38-1-164-65) (турбодетандер необходимо смазывать минимум 1 раз в сутки);
4.Возможно использование глушителя шума.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем (номера и условные обозначения отражены в графической схеме – Рис. 1).
1.Обычный воздух сжимается в компрессоре и поступает в камеру А турбодетандера (расход воздуха в компрессоре: 5 м3 в минуту; давление 5 Атм (кг/см2)) – 1. Воздух вращает лопасть А (сила напора) и одновременно расширяется, охлаждаясь до -100 ОС (можно регулировать). Лопасть А работает на выброс воздуха. Охлажденный воздух из камеры А поступает в Помещение 1 (2а).
2.В то же время Лопасть Б, вращается от вращения Лопасти А., поскольку находится на этом же валу, тем самым, всасывая воздух из Помещения 1 в камеру Б. Перегородка между камерами необходима для того, чтобы воздух в них не смешивался. Одновременно в Помещение 1 поступает охлажденный от расширения воздух (2а) и воздух из этого помещения высасывается (2б).
3.Воздух, который поступает из Помещения 1 в камеру Б (2б), сжимается лопастью Б, тем самым нагреваясь до +100 ОС (можно регулировать). Этот воздух может просто выводиться из камеры либо направляться для нагрева Иного помещения (помещений) – 3.
Литература.
1. Холод в машиностроении. Изд. 2-е, переработ. и дополн.. М., «Машиностроение», 1977, 192 с. – С. 143-147
Автор М.З. ФРИД