Brodski rashladni uređaji - Martinović.docx

1. Primjena rashladnih sustava na brodu

1.1. Pregled razvitka rashladne tehnike na brodu Primjenu tehnike hlađenja na brodu možemo ubrojiti među značajna dostig nuća. Potkraj osamnaestog i početkom devetnaestog stoljeća zabilježen je uspješan pokušaj prijevoza nekih živežnih namirnica brodom na kraćoj udaljenosti. Za hla đenje je upotrijebljen usitnjeni leđ. Zbog razvitka trgovine i prometa u svijetu sve se više nameće potreba za transportom prehrambenih proizvoda na daleka odredišta u čemu je osnovni problem čuvanje hrane od kvarenja. Istraživanja su pokazala da niže temperature vrlo uspješno sprečavaju kvarenje namirnica. Dobri rezultati hlađenja namirnica mogu se očekivati samo ako su proizvodi zdravi, bez fizioloških poremećaja i bez znakova napada mikroorganizama. Intervencija hlađenjem treba uslijediti odmah nakon ulova rihe ili divljači, odnosno odmah nakon berbe voća i povrća. Dokazano je da se namirnice na putu od proizvođača do potrošača moraju neprekidno hladiti na određenoj temperaturi koja ovisi o vrsti namirnica. Zapaženo je da se na brodu ne mogu usitnjenim ledom očuvali lako pokvarljivi tereti, jer nije moguće dulje vrijeme održati stalnu tempe raturu Prekretnica u razvitku sustava hlađenja na brodu bio je pronalazak prvoga rashladnog stroja na zrak. Njime su prvi put na umjetan način predmeti ohlađeni ispod temperature okoline. Kirkova konstrukcija rashladnog postrojenja na zrak, iz 1862. godine, usa vršena je petnaest godina poslije i osposobljena za korištenje na kopnu. Prekretnica u razvitku rashladne tehnike na brodu započela je tek potkraj XIX. stoljeća. Tada su konstruirani razni prigušivači pare i ispitano je mnogo kemi kalija kuje su trebale zamijeniti zrak kao rashladno sredstvo. Najčešće su upotrebljavana ova sredstva za hlađenje: amonijak, sumpor-di- oksiđ, metil-klorid i spojevi ugljikovodika. U sljedećim desetljećima unaprijeđeno je oblikovanje brodskih rashladnih sustava i način njihova rada. Sredstva za hlađenje imaju opasna svojstva: neka su otrovna, neka zapaljiva, a neka mogu djelovati samo pri vrlo

visokim tlakovima. U to vrijeme moglo se utvrditi da je optimalno sredstvo za hlađenje na brodu amonijak. Thomas Midgely i njegovi suradnici sintetizirali su diklordifluormetan 1928. g. i pokazali da nije zapaljiv i da je otrovan samo ako je ljudski organizam izložen većim koncentracijama dulje vrijeme. Tim otkrićem omogućen je razvitak industrije rashladnih sredstava s fluoriranim ugljikospojevima, Sto je pridonijelo rasprostranjenosti tehnike hlađenja i klimatizacije na brodu.

1.2. Značenje i primjena tehnike hlađenja na brodu Prijevoz prehrambenih artikala željeznicom i cestovnim vozilima postaje skup. Brod je u prednosti pred bilo kojim drugim prijevoznim sredstvom jer na cijenu koštanja prijevoza prehrambenih artikala utječe vrijeme prijevoza te manja energetska potrošnja po količini tereta. Danas svi brodovi imaju ugrađen rashladni uređaj za očuvanje živežnih namirnica nužnih za boravak posade na brodu. Trajnost prehrambenih proizvoda na brodu ograničena je zbog: — fizikalnih promjena, npr. isparavanja vode, gubitka arome i onih sastojaka koji daju okus — kemijskih i biokemijskih promjena, npr. procesa sazrijevanja, hidrolize, vrenja i oksidacije — djelovanja mikroorganizama, npr. gljivica, bakterija, kvasca i dr. Sve se te promjene sprečavaju niskom temperaturom i dobro izabranom relativnom vlažnošću te strujanjem ravnomjerno rashlađenog zraka. Suvremeni je brod danas nemoguće zamisliti bez uređaja za klimatizaciju nastambi i klimatizaciju nadzorne prostorije strojarnice, ako ona postoji. Uređaj sadržava centralnu klima-jedinicu i sustav za distribuciju kondicioniranog zraka. U klima-jedinici se grijanjem, hlađenjem i ovlaživanjem mješavine svježeg i recirku- liranog zraka automatski reguliraju temperatura i vlažnost u stambenim prostorijama. Gašenje požara na teretnim brodovima izvodi se velikim brojem boca C0 2. Sustav s jednim spremnikom C02 jednostavniji je, održava se na odgovarajućem tlaku rashladnim uređajem. Ovaj je sustav u razvitku, ali ima veliku budućnost. Brodovi za prijevoz kontejnera osim klimatizacije i mogućnosti očuvanja živežnih namirnica imaju i priključak za prijevoz rashladnih kontejnera. U suvremenoj gradnji broda razlikujemo posebno izgrađene kontejnerske brodove za prijevoz rashladnog tereta. U nizu teškoća brodogradnje pojavljuje se i teškoća prijevoza tekućeg plina morskim putem na veće geografske udaljenosti. Za takav prijevoz grade se dva tipa broda: LNG (za tekući prirodni plin) i LPG (za tekući umjetni plin). Za ove brodove specijalizirane za prijevoz ukapljenog plina postoje specifični parametri za čuvanje plina u tekućem slanju tijekom transporta, pri ukrcaju na brod i iskrcaju s broda. Prema tipu broda ugrađuju se različiti rashladni sustavi, uz odgovarajuću izolaciju. Može se kazati da nema suvremenog broda bez rashladnih uređaja. Veličina rashladnog sustava na brodu i tip ovise o veličini broda i tipu broda, što ćemo prikazati u sljedećim poglavljima.

2

2. Rashladni uređaji

2.1.

Općenito Potkraj XVIII. i početkom XIX. stoljeća zabilježeni su pokušaji prijevoza nekih živežnih namirnica brodovima. Za hlađenje je upotrijebljen usitnjen led, a kasnije je upotrebljavana smjesa od prirodnog leda i soli. Takvi pokušaji dali su za to vrijeme dobre rezultate, te otada počinje sve češće prevoženje živežnih namirnica brodovima. Ispitivanjem i proučavanjem živežnih namirnica dokazano jc da temperature niže od + 10 °C vrlo uspješno sprečavaju razvitak bakterija i mikroorganizama. Zbog velikih potreba za prehrambenim namirnicama u prošlom su stoljeću pronađeni razni uređaji kojima su se mogle postići niže temperature i koji su onda upotrebljavani za prijevoz pokvarljive robe. Početkom ovog stoljeća grade se posebni brodovi za prijevoz pokvarljive robe morima i rijekama. Osobito se često grade brodovi za prijevoz ulovljene ribe. Ubrzan razvitak morskog i riječnog prijevoza uvjetovao je razvitak rashladnih uređaja u brodogradnji. Nosivost brodova veća je od one u željezničkom i cestovnom prijevozu, a cijena je daleko niža, što uvjetuje današnji stupanj razvitka rashladnih uređaja na brodu. Suvremeni rashladni uređaj idealan je način da se očuvaju kvarljivi proizvodi i zadrže nepromjenljivima njihova fizička i biološka svojstva.

2.2.

Podjela rashladnih uređaja na brodovima

Rashladni se uređaji prema registrima brodova dijele na: — rashladne uređaje za izravno hlađenje - rashladne uređaje za posredno hlađenje. Rashladni uređaji za izravno hlađenje oni su uređaji čiji je isparivač u neposrednom dodiru s robom koju hladimo ili sa zrakom prostorije koja se hladi. Pritom se isparivač može nalaziti u samoj prostoriji ili u zračnom kanalu koji je s hlađenom prostorijom u izravnoj vezi pomoću ventilatora zraka. Klimatizacija broda većinom se izvodi izravnim hlađenjem. Skladištenje živežnih namirnica na brodu uglavnom je omogućeno izravnim

1. 2. 3. 4. 5.

hlađenjem, a može biti izvedeno cijevnim zmijama. Cijevi se obićno postavljaju na zidove komore ili stropa. Takvo se hlađenje naziva "tihim hlađenjem". Ako je uz isparivač ugrađen ventilator, govorimo o mehaničkom hlađenju ("burnom hlađenju"). Očita je prednost takva hlađenja zbog brže recirkulacije zraka kad u rashladnoj prostoriji dolazi do efikasnije izmjene topline. U rashladnih uređaja za posredno hlađenje u rashladnu prostoriju ulaze cijcvi kroz koje struji rasolina koja se prethodno ohladi u isparivaču. Isparivač se nalazi u posebnoj, izoliranoj prostoriji. Rasolina ima veliku sposobnost apsorpcije topline, pa je odličan akumulator topline, čime se postiže ujednačenija temperatura rashladne prostorije. Tlak rasoline malen je, pa je manja i opasnost od propuštanja cjevovoda. Ovakav sustav ugrađuje se na brodu na kojem ima više rashladnih skladišta udaljenih od strojnog kompleksa. Nedostatak tog sustava jest u tome što je uređaj teži i zauzima više prostora nego uređaj za izravno hlađenje. Prema sustavu visokih tlakova i niskih temperatura, hlađenje se može podijeliti u pet osnovnih skupina, i to: zračni rashladni stroj, parni kompresijski rashladni stroj, apsorpcijski rashladni stroj, ejektorski rashladni stroj, termoelektrično hlađenje. 23.

Zračni rashladni stroj

Prvi primijenjeni rashladni uređaj na brodu bio je kompresijski zračni uređaj. Princip rada zračnog rashladnog stroja prikazan je na slici 2.1. Stroj se sastoji od

4

Slika 2.1. Zračni rashladni stroj

jednog kompresijskog cilindra, jednog ekspanzijskog cilindra i dva izmjenjivača topline. Hladan zrak stanja 1 crpi se iz rashladnih komora kompresijskim cilindrom (K), temperature T, i tlaka p^ U cilindru se zrak adijabatski tlači na tlak p i temperaturu T2 koja mora biti viša od temperature morske vode koja se upotrebljavala za hlađenje zraka. U rashladniku zrak se hladi po izobari od temperature T 2 do temperature T3. Temperatura T3 ovisi o temperaturi rashladne vode. Pritom se toplina (Q) predaje rashladnoj vodi. Tako ohlađen zrak adijabatski ekspandira u ekspanzijskom cilindru (E) od temperature T3 do temperature T4, odnosno od tlaka p do tlaka p0. Pritom je vidljivo da je temperatura T4 niža od temperature prostora koji se hladi (T0). Rashladni učin 1 kg zraka odreden je izrazom Qo = cP (Ti - r4), utrošen rad kompresora: odvedena toplina u hladnjaku: Q = c P (T 2 - T 3 ),

rad ekspanzijskog cilindra: L 2 = c p ( T 3 - T 4 ) , a stvarno utrošen rad izrazom l = L , - l 2 = c p (7-2 - r,) - cp (r3 - r4)

(2-5)

gdje je cp (kJ/kg K) specifična toplina zraka pri p = const. Koeficijent rashladnog djelovanja iznosi r, -T, cP (T, - r4) G S (T 2 - T x ) - c p (73 - 74) o 1 1 - r4 T L 1 h [kJ/kg], [kJ/kg], [kJ/Tcg],

,

-

(rashladni množitelj)

(2-6)

-1

(2-1) (2-2) (2-3) (2-4)

[kJ/kg], [kJ/kg],

Kako je adijabatskom kompresijom i ekspanzijom uvjet k -1 h T,' T R. i to slijedi K Po - 1 T\ -1 ,

(2-7)

e = h 7", odnosno £=

(2-8) T

2~T \ R. [P o

k1 k

6

Na slici 2.1. promatramo ucrtan Carnotov ciklus, između temperature T i temperature T0. Uočavamo da je površina iznad T i ispod T 0 povećani rad, pa i koeficijent rashladnog djelovanja razmjerno loš. Što je odnos temperatura T i T 2 veći, to je e lošiji od Carnotovog (ec). Znatno poboljšanje moglo bi se postići primjenom višestepenog kompresora. Rashladni sustavi na zrak zauzimali su velik prostor na brodu zbog svoje glomaznosti, jer je specifična toplina zraka mala (c p = 1,00 kJ/kg K), pa su za danu toplinu hlađenja potrebne velike količine zraka. Usprkos nedostacima zračni rashladni stroj zadržan je neko vrijeme u praktičnoj primjeni na brodu.

2.4. Parni kompresijski rashladni stroj U načelu ovaj stroj ima iste tehničke elemente kao zračni rashladni stroj. Parni kompresijski rashladni stroj radi s lako isparljivom tekućinom. Slično je u rashladnom stroju. Uredi se da radna tekućina isparava u ispa- rivaču na željenoj niskoj temperaturi. Toplina potrebna za isparavanje oduzima se okolini i na taj je način hladi. Rashladno sredstvo pri normalnom tlaku treba imati što je moguće nižu temperaturu isparavanja. Da bi se proces hlađenja ponovio istim sredstvom, potrebno je rashladno sredstvo dovesti u prvobitno stanje, u stanje prije procesa isparavanja. Time se stvara kružni proces u kojem radni medij pada u zasićenom području (slika 2.2).

Slika 2.2. Shema parnog rashladnog uređaja s kompresorom i ekspanzijskim cilindrom i radni ciklus u T,s-dijagramu

Odvođenje topline od kondenzatora u kojem se radni medij kondenzira i dovođenje topline isparivaču u kojem radni medij isparava odvija se pri stalnom tlaku (p, po) i pri stalnim temperaturama (T, T0). Zato je teoretski moguće ovakvim strojevima i zadanim temperaturama ostvariti ciklus obratan Carnotovom. Parni rashladni strojevi u prednosti su jer ne prekoračuju zadane temperature, a to je osnovno rashladno načelo. Kompresijski stroj usisava iz isparivača mokru paru stanja 1 pri tlaku p 0 i komprimira je na kondenzatorski tlak p. Izvršeni rad za i/entropsko tlačenje od stanja 1 do stanja 2 iznosi 4 = i2 [kJ/kg], (2-9)

gdje je i (kJ/kg) specifična entalpija radnog medija. Para se u kondenzatoru kondenzira pri tlaku zasićenja p, koji odgovara temperaturi rashladne vode, a toplina koju 1 kg rashladnog fluida stvori u kondenzatoru iznosi 1 k = h ~ h =' [kJ/kg]. (2-10) Medij koji se tako ukaplji u stanje 3 dovodi se ekspanzijskom cilindru, gdje adijabatski ekspandira do stanja 4, pri čemu jedan dio kapljevine ispari. U ekspanzijskom cilindru dobiva se rad: le = '3~U [kJ/kg]. (2-11) Stanje 4 u isparivaču jest tlak zasićenja p (). Od stanja 4 do stanja 1 odvija sc isparavanjc u isparivaču i oduzima se toplina hlađenom tijelu. Za jedan kilogram rashladnog medija količina topline između dva slanja mokre pare iznosi <7o = 'i ~ h = r0 - *4) [kJ/kg], (2-12) gdje je r i r0 [kJ/kg] toplina kondenzacije i isparavanja rashladnog medija na tlakovima p i p0, a veličine x, i x4 daju sadržaj vlažnosti mokre pare. Potreban rad za pogon stroja jest l

= k~L = (' 2 - ' i ) - (' 3 - U) = h ~ «'i ~ fj + «4 = (' ?. - h ) ~ O't - '4) = = qK~% [kJ/kg]. (2-13) 0\'dje je veličina le vrlo malena u usporedbi s veličinom l k, pa ukupan rad više nije jednak razlici dvaju velikih radova kao u zračnog rashladnog stroja. To je druga velika prednost parnog rashladnog stroja pred zračnim rashladnim strojem. Ako je koeficijent hlađenja (rashladni množitelj) izražen jednadžbom ' <7* ~
[kg/s]

(2-15)

znatno manji nego u zračnih rashladnih strojeva. To je treća velika prednost parnih rashladnih strojeva.

2.4.1. Parni rashladni stroj s regulacijskim ventilom Rad ekspanzijskog cilindra vrlo je malen, tako da bi se skoro sav potrošio na mehaničke gubitke u samom ekspanzijskom cilindru. Danas se odustalo od uporabe ekspanzijskog cilindra u rashladnim strojevima. Ekspanzijski cilindar zamjenjuje se regulacijskim ventilom. Procesi u isparivaču, kompresoru i kodenzatoru bit će isti kao u strojevima s ekspanzijskim cilindrom, dok se proces u regulacijskom ventilu razlikuje od procesa u ekspanzijskom cilindru. U regulacijskom ventilu prigušuje se rashladni medij. Proces prigu- šivanja odvija se po crti stalne entalpije i = konst. (vidi sliku 2.3) i prikazan je na dijagramu crtom od točke 3 do točke 5. Iz dijagrama je vidljivo da je rashladni učinak uređaja s ekspanzijskim cilindrom veći (prikazan je površinom pravokutnika omeđenog točkama 4, 7, 10 i 1). U sustavima s regulacijskim ventilom točka 5 leži desno od točke 4, tj. manji jc rashladni učinak (prikazan jc površinom pravokutnika omeđenog točkama 5, 8, 10 i Uspoređujući ove dvije površine, uočavamo da jc rashladni učinak regulacijskog ventila manji za površinu određenu točkama 4, 7, 8 i 5. Troši više rada za istu površinu, a prikazan je dvostrukom crtom u T,s dijagramu. Višak utrošenog rada posljedica je nepovratnosti procesa prigušivanja regulacijskog ventila. Iz uvjeta i3 = is slijedi da je površina 4, 7, 8, 5 jednaka površini 3, 4, 6. Taj višak potrošenog rada posljedica je nepovratnosti procesa prigušivanja. Gubitak je veći ako se točka 5 više skreće udesno. Položaj točke 5 određuje se veličinom topline isparavanja radnog medija i temperaturnom razlikom T—T0. Što je manja toplina isparavanja (r), a veća temperaturna razlika (T-T 0), to će točka 5 biti više T fr, zakrenuta udesno. Svaki radni medij i ima svoju entalpiju pri ■A/W nekom tempeW "> / /1

P.J.

q

Slika 2.3. Shema parnog rashladnog stroja s burnom stanju. Ako je entalpija rad- regulacijskim ventilom i radni ciklus u T,s i nog medija uz iste uvjete veća, i utro- p,i dijagramu šeni je rad

veći.

Za veličinu gubitka topline zbog prigušivanja bitna je blizina ciklusa kritičnoj točki. Što je temperatura kondenzacije bliža kritičnoj točki, to je gubitak topline zbog prigušivanja veći. Ovaj se gubitak povećava i ako snizimo temperaturu isparavanja. Bez obzira na prethodne zaključke o većem učinku ekspanzijskog cilindra, on se danas više ne ugrađuje. Razlozi su njegova glomaznost te gubici koji se pojavljuju zbog trenja. Prednosti su vrlo jednostavna i lagana konstrukcija regulacijskog ventila, pa je i regulacija procesa regulacijskim ventilom znatno jednostavnija. 2.4.2.

Suho usisavanje

U prethodnom izlaganju objašnjeno je da je na izlazu iz isparivača, odnosno na ulazu u kompresor, para radnog medija u vlažnu stanju. Jedini nepovratan proces s vlažnim usisavanjem jest prigušivanje. Zato je ovaj ciklus sa vlažnim usisavanjem dosta blizak ciklusu Carnot. Iako je ovaj ciklus teoretski povoljan, više se ne primjenjuje iz sljedećih razloga: 1. Zidovi radnog prostora kompresora topli su od prethodnog tlačenja plina, pa se usisana hladna i vlažna para zagrijava i isparava. Posljedica je povećanje zapremnine plina. 2. Zbog gore navedenog cilindri moraju biti veći. 3. Uočavaju se energetski i volumetrički gubitak. 4. Postoji opasnost od udara tekućine. Zbog ovih razloga odustalo se od vlažnog usisavanja. U procesu suhog usisavanja tekući rashladni medij potpuno ispari u isparivaču, a kompresor usisava suho zasićenu paru ili čak malo pregrijanu. U preplavljenim isparivaćima, čija je zapremnina gotovo potpuno ispunjena tekućinom, iza isparivača se postavlja odvajač tekućine. U brodogradnji se takav sustav primjenjuje kad je radni fluid amonijak, ali se u novogradnjama od njega odustalo. Na slici 2.4. iznad isparivača smješten je odjeljivač tekućine. Naglim smanjenjem brzine protoka i promjenom pravca kretanja vlažne pare iz isparivača dolazi do odvajanja tekućine. Zbog svoje težine kapljice padaju na dno odvajača, a kompresor usisava suhu paru. Na slici 2.5. prikazan je T,s dijagramom kružni ciklus sa suhim usisavanjem. Tim ciklusom dobiva se veći rashladni učinak, ali je potreban veći rad kompresora. Koeficijent dobave kompresora veći je pri suhom usisavanju. 2.4.3.

P, i dijagram

Proračun i analiza radnog procesa parnih kompresijskih rashladnih strojeva mogu se obaviti grafički ili analitički. U analitičkom proračunu koriste se termo- dinamičke jednadžbe i tablice. Taj je način prilično složen. Za analizu proračuna radnog procesa možemo se koristiti T,s ili p,i dijagramom. U T,s dijagramu pregledno je prikazana razmjena topline pri izvođenju povratnih radnih procesa. Međutim, za praktične proračune taj dijagram nije prikladan već se upotrebljava log p,i dijagram po Mollieru. Da bi dijagram bio preglcdniji, na ordinatu se nanosi log p, a na apscisu entalpija i. Na slici 2.6. prikazani su dijagrami log p,i i T,s. Cijelo područje podijeljeno je na tri dijela: lijevo od granične krivulje (x = 0) područje je tekućine, između

KONDENZATO

/

R

WWv

LK REGULACIJSKI

VENTIL

ODJELJIVAO TEKUĆINA

Kj

graničnih krivulja jc zasićeno područje, a desno od granične linije (x = 1) područje jc pregrijane pare. Iz p,i dijagrama može se, za odgovarajuće rashladne medije, preslikati T,s dijagram, i obratno. Na slici 2.6. prikazan je teoretski ciklus parnih kompresijskih rashladnih strojeva: kada rade prema ciklusu Carnot (1, 2, 3 i 4), kada rade prema ciklusu regulacijskog ventila i vlažnog usisavanja (1, 2, 3 i 4') i kada rade prema ciklusu s prigušnim ventilom i suhim usisavanjem (1', 2', 3 i 4').

2.4.4. Pothlađivanje tekućeg medija Da bi se povećao koeficijent hlađenja, u sustav se ugrađuje pothlađivanje

Slika 2.5. Kružni ciklus sa suhim usisavanjem

12

radnog medija. Isto može biti ostvareno u kondenzatoru, ako je temperatura vode za kondenzaciju rashladnog medija niža od temperature kondenzacije. Ako je kon'»9 (.

T

x Slika 2.6. Rashladni ciklus u p,i i T,sdijagramu

ilenzator protusmjcrno izveden, dobru odabranom površinom kondenzatora može se pothladiti tekući medij na željenu temperaturu. Na slici 2.7. vidljivo je da se zbog pothladivanja tekućine u kondenzatoru iz točke 3 dolazi u točku 3'. Temperaturna razlika smanjena je (Tph — T0), čime se postiže rashladni učinak veći za Aq 0. To pothlađivanje može biti izvedeno i u posebnim izmjenjivačima topline. Temperatura pothladivanja u kondenzatoru T Tph kreće se od 1 °C do 3 UC, a razlika temperature kondenzacije i temperature ulazne vode (T TwI) kreće se od 5 °C do 7 "C. T

o)

K P

13

bi

Slika 2.7. Ciklus sa suhim usisavanjem i pothlađivanje u kondenzatoru: a) dijagram T,s i b) p.i dijagra m

Na brodovima se u rashladnim skladištima i u skladištima živežnih namirnica postavljaju dugi cjevovodi, od isparivača do kompresora. Iako je cjevovod izoliran, na dugom putu neminovno dolazi do hlađenja plina iz suho zasićenog stanja u zasićeno stanje. Da tekućina rashladnog medija ne bi dospjela u kompresor, gdje može izazvati tekućinski udar, u usisnom vodu ispred kompresora a u cjevovodu ispred regulacijskog ventila ugrađuje se pothladivač. Na slici 2.8. shematski je prikazan takav sustav.

Ovdje se pothladuje tekućina ispred regulacijskog ventila, od točke 3' do točke 4 i ujedno dolazi do pregrijavanja, od točke 6 do točke 1. Regenerativni ciklus u dijagramu T,s i p,i prikazan je na slici 2.9. određen je točkama 1, 2, 2", 3, 4, 5, 6 i 1. Udaljenost između točke 3 i točke 3' prikazuje pothlađivanje u kondenzatoru pri p = konst.; od točke 3' do točke 4 dopunsko je

14

pothlađivanje tekućine parom koja izlazi iz isparivača pri p = konst.; od točke 6 do točke 1 pregrijana para preuzima toplinu koju joj je u pothlađivaču predao tekući rashladni medij pri p0 = konst.

Iz slike 2.9. proizlazi ciklus bez dodatnog pothlađivača određen točkama 6, 2 ' , 2", 3, 3', 5' i 6, gdje je q 0 ■ = i 6 - i y = površini omeđenoj točkama 5', 6, 11 i 10, a rad L k - = i T - i ( , i

15

Ugradnjom pothlađivača tekući se medij pothladio i dao toplinu q p b = i y - i4 = površini omeđenoj točkama 3', 4, 7 i 8, para je preuzela toplinu u pothlađivaču qpk = i, — i6 = površini i omeđenoj točkama 6, 1, 12 i 11. Iz toga slijedi da je predana toplina jednaka primljenoj, i y — j4 = / ' , — i6. <7o_Veličina ovog pothlađivača ovisi e = o temperaturi usisnog plina u kompresoru tc temperaturi i tlaku plina u kondenzatoru, odnosno o maksimalnoj temperaturi rashladne morske vode za kondenzator. Ovisno o sniženju temperature tekućeg plina ispred regulacijskog ventila povećava se rashladni učinak koji u ciklusu iznosi &q0 = i5' — i5 = i3' — i4 = površini omeđenoj točkama 5, 5', 10 i 9 = qph (i3' = is' i i4 = i5). Odavde se može napisati regenerativni ciklus q0 = q0' + Aq0 = i6 — is = površini omeđenoj točkama 5,6, 11 i 9. Ujedno zaključujemo da se pregrijavanjem pare povećava rad kompresora za A L = (i2 — ¿i) — (¿2' — '&) = površini omeđenoj točkama 1, 2, 2' i 6. Rad kompresora u tom bi slučaju bio Lk = L w + AL = ¿2 — = površini omeđenoj točkama 1, 2, 2", 3, 13, 6 i 1. Teoretski koeficijent rashladnog djelovanja u ovom ciklusu pothlađivanja bio bi:

16

(2-16)

%

<7o' +

„ •

- l k . + AL '

4

'1+

-

'!<•J

1+

B

> +

A*?,) AL > e, i to kada je —r > -— % Lk Ovo ovisi o tome kakav se radni medij uporebljava i kakve su temperature kondenzacije i isparavanja te kolika je udaljenost cjevovoda. U brodogradnji se danas najviše upotrebljavaju radni mediji freon 12 i freon 22, a cjevovodi između kompresora i isparivača dosta su udaljeni tako da sa sigurnošću možemo reći da je e p > e. Na slici 2.9. teoretski je odabrana točka 6, prikazuje suho zasićeno stanje rashladnog fluida iza isparivača, ali njezino stvarno stanje može biti u zasićenom, suho zasićenom ili pregrijanom slanju uz relativno malu temperaturnu razliku. 2.4.5. Višestepena kompresija Zbog niskih temperatura isparavanja, u isparivaču dolazi do povećanja razlike između tlakova kondenzacije i tlaka isparivanja (p/p0), a u tom slučaju raste stupanj kompresije. Kao posljedica dolazi do sljedećeg:

(2-17)

Proizlazi da je e

17

-

-

-

snižava se kapacitet rashladnih strojeva zbog smanjenja koeficijenta dobave i zbog gubitka prigušivanja u regulacijskom ventilu uvećava se potrebna snaga, jer raste adijabatski rad između ušisa i kondenzacije T i T0, a smanjuje se indikatorski stupanj korisnog djelovanja kompresora r)t povećava se temperatura rashladnog sredstva na kraju kompresije, što znatno pogoršava podmazivanje kompresora, snižava viskoznost ulja, a može doći do koksiranja ili do samozapaljenja ulja za podmazivanje.

18

Iz navedenog proizlazi da je neekonomično, a u pojedinim slučajevima i nemoguće, ugraditi jednostepeni kompresor. Da bismo odstranili te nedostatke, razmatramo odnos tlakova. Ako je stupanj p kompresije > 9, umjesto jednostepene primjenjuje se višestepena kompresija. P o Kad je temperatura isparavanja t Q ~ (30-55)°C, primjenjuje se dvostepeni rashladni ciklus, a ako je temperatura isparavanja t0 ~ - (60-85)°C. primjenjuje se trostepeni rashladni ciklus. Na slici 2.10. prikazana je shema stroja za dvostepenu kompresiju.

Slika 2.10. Dvostepena kompresija s međohlađenjem

Suho zasićena para niskog tlaka (K p NT) usisavana je iz isparivača u kompresor i tlačena od tlaka p0 do međutlaka pra. Para tlaka pro i temperature T2 odlazi u međuhladnjak (MH) gdje se djelovanjem rashladne vode ohladi na temperaturu T3' i tlak u pm. Idealno bi bilo hlađenje plina do temperature T3 i tlačenje u kompresoru do temperature T4 i tlaka p, što ovisi o rashladnoj vodi. Teoretski je na brodu moguće ohladiti plin do temperature

19

pothlađivanja (Tph) ako je međuhladnjak hlađen istim plinom. Iz meduhladnjaka paru usisava kompresor visokog tlaka (K VT) i tlači je do konačnog tlaka p i temperature T4. U kondenzatoru (Kj) para radnog medija kondenzira se i pothlađuje na temperaturu T7. Sa stanjem 7 tekući rashladni medij odlazi na regulacijski ventil gdje se priguši od tlaka p na tlak p0, pri čemu se temperatura spusti od T7 na T0. Sa stanjem tlaka p0 i temperature T0 rashladni fluid ulazi u isparivač i daje rashladni učinak. L' usporedbi s jednostepenom kompresijom uštedjeli smo na radu, što je prikazano površinom omeđenom točkama 2, 3, 4 i 2' u T,s dijagramu. Najviša temperatura kompresije poslije drugog stupnja jest temperatura T4, koja je niža od temperature T2' koju bismo dobili kompresijom u jednom stupnju, što je veoma važno za povoljan rad kompresora i cjelokupnog sustava.

20

U strojevima koji rade ovakvim ciklusom kroz svaki stupanj kompresora prolazi jednaka količina rashladnog medija. Odnos tlakova kompresije za sve je stupnjeve isti. Za dvostepeni kompresor bit će (2-18)

■¡¡~ = -p pa je p m = V f ^ [M.

Pm PO gdje je p0 usisni tlak kompresora niskog tlaka, pm usisni tlak kompresora visokog tlaka, p konačni tlak kompresora visokog tlaka. Tim se uvjetima osigurava podjednak stupanj kompresije za oba kompresora. Sto ima za posljedicu minimalno utrošen rad za kompresiju uz maksimalan koeficijent rashladnog djelovanja. Toplina hlađenja višestepene kompresije ne mijenja se i za ciklus na slici 2.1(1, iznosi
=

<1

-«'«

LkJ*g].

(2-

19) Utrošeni rad u prvom stupnju i u drugom stupnju kompresora jest Lnt

=

h

-

[U/kg]

»i (2-

20) Lvt

=

«4

[kJ/kg]

~

h (2-

21) L = IAT + Lyr = (i 2 - i,) + (i4 - <\0 [kJ/kg], (2-22) pa možemo staviti da je i, = i0".

21

iznosi

Koeficijent =

f 1

9o

=

rashladnog

djelovanja

'u" ~

L (i2 - /,) + (i4 - ¡3) '

"J Iz jednadžbe proizlazi da je ovaj koeficijent bolji nego koeficijent rashladnog djelovanja pri tlačenju u jednom stupnju. Na slici 2.11. prikazana je druga izvedba dvostepenog rashladnog stroja s pot- hladivanjem te s miješanjem i hlađenjem u međustupnju. Takav sustav namijenjen je brodskim rashladnim uređajima u kojima se ne može, zbog niske temperature, upotrijebiti jednostepena kompresija. U većini slučajeva ugrađuje se jedan kompresor s više cilindara, u kojem postoje niskotlačni i visokotlačni sustav. Drugi stupanj usisava količinu medija iz prvog stupnja i dodatnu količinu medija. Ta se količina regulacijskim ventilom dovodi u međustepeni izmjenjivač topline. Miješanjem vrućeg plina iz prvog stupnja i hladnog plina iza regulacijskog ventila dobijemo smjesu hladnog plina za drugi stupanj. Količina medija (x) koja ekspandira preko regulacijskog ventila dobija se iz odnosa usisavanja medija u prvom i drugom stupnju 3:1. Ako se radi o kompresoru s osam cilindara, šest je cilindara za prvi, a dva su za drugi stupanj, pa je u ovom slučaju omjer 6:2. Volumen usisa u prvom stupnju: Vlteor = Gl v,"

[m3]

(2-24) Volumen usisa u drugom stupnju: *W = (G, + GJvm (2-25)

[m3]

22

1 »i medumlupanisV ' tamj«nJiM¿ topfcn^

X>tup*nj

KNT

lkp»n*»t

c

¡jlk¡ ¥tn<:.

KVT

regulaciji!" »««til

zzzz

»<• 2

-A-

kondenzator z // ZJ

—I-------h pothiiTaivit

Slika 2.11. Dvostepena kompresija s pol hladi va njem te miješanjem i hlađenjem u međust up nj u

r "WW

Lw\J.

uiai 1*1 moitke vod«

licor

v„

= x

G, vt" V n¡ror

=3

(2-26)

+ Gx)

(2-27)

G =G,

Sređivanjem jednadžbi dobije se

x = - 1, 3v„

(2-28)

23

gdje je v" [m3/kg] specifični volumen suhe zasićene pare u prvom stupnju, Gj [kg/s] protok suho zasićene pare u prvom stupnju, Gx [kg] protok koji ekspandira preko regulacijskog ventila (3-5), vm [m3/kg] spccifični volumen suhe zasićene pare na usisu drugog stupnja. Na slici 2.12. prikazan je radni ciklus ovog sustava T,s i p,i dijagramom. Kompresor niskog tlaka (KNT) usisava radni medij iz isparivača pri čemu suho zasićeni plin prolazi kroz pothlađivač u kojem se pregrije (od točke 1 do točke 1'). U kompresoru niskog tlaka tlači se plin (od točke 1' do točke 1") visoke temperature u medustepeni izmjenjivač topline. U tom se izmjenjivaču plin miješa s hladnim plinom koji dolazi iz regulacijskog ventila. Ohlađen (od točke 1" do točke 2) i težinski veći za veličinu x plin se usisava u drugi stupanj. Iz drugog stupnja plin se tlači (od točke 2 do točke 2') i pod stalnim tlakom (p) ulazi u kondenzator morske vode.

Pod utjecajem rashladne vode plin se kondenzira pri stalnom tlaku p (od točke 2' do točke 3). Jedan dio tekućeg medija (x) ide na regulacijski ventil, ispred medustepenog izmjenjivača topline i ekspandira hladan plin iz prvog stupnja (od točke 3 do točke 5).

24

Drugi dio tekućeg medija ide preko medustepenog izmjenjivača topline u kojem se pothladuje (od točke 3 do točke 3'). U pothladivaču se dobije konačna temperatura pothladene tekućine (od točke 3' do točke 3"). U regulacijskom ventilu proces prigušivanja odvija se po crti stalne entalpije (od točke 3" do točke 4; i = konst.) do tlaka isparavanja (p0). U isparivaču se rashladni medij isparava, Sto oduzima toplinu prostoru koji se hladi (od točke 4 do točke 1). 2.4.6. Kaskadno-parni kompresijski rashladni strojevi U novije vrijeme grade se tankeri posebne namjene za prijevoz ukapljenih plinova. Takav tip broda opremljen je rashladnim sustavom za ukapljivanje plina na vrlo niskim temperaturama, nižim od -70 °C. Za tako niske temperature vrlo su povoljni kaskadni rashladni strojevi koji mogu biti višestepeni. Principijelna shema jednog kaskadnog rashladnog stroja prikazana je na slici 2.13. Prikazan je kaskadni rashladni stroj s dva kompresora. Para stanja 1 usisava se u kompresor (1^) i adijabatski tlači (od točke 1 do točke 2) i stanjem 2 ulazi u kondenzator-isparivač gdje se ohladi i kondenzira (od točke 2 do točke 4) na račun isparavanja prvog sustava koji je u sprezi s drugim sustavom. Regulacijskim ventilom (RV2) priguSuje se tekući medij (od točke 4 do točke 5). U isparivaču se dobiva niska temperatura isparavanja (od točke 5 do točke 1), te se na taj način oduzima toplina okoline (Q0). U gornjoj kaskadi ciklus radi na višoj temperaturnoj razini. Paru radnog medija stanja 6 kompresor (lu) usisava, adijabatski je sabija (od točke 6 do točke 7) i u stanju 7 tlači je u kondenzator, gdje se para kondenzira i pothladuje (od točke 7 do točke 10). Pothlađeni tekući medij stanja 10 prigušuje se u regulacijskom

25

ventilu (RV[) do stanja 11 i potom ulazi u isparivač-kondenzator. U isparivaču gornje kaskade isparava rashladno sredstvo oduzimajući toplinu plinovito-tekućem rashladnom sredstvu donje kaskade (isparivačkondenzator).

17

2 Brodski rashladni uređaji

Slika 2.13. Shematski prikaz kaskadnog rashladnog ciklusa

Zbog sprezanja, temperatura isparavanja gornje kaskade za nekoliko je stupnjeva niža od temperature kondenzacije donje kaskade. Ovisno o niskoj temperaturi hlađenja biraju se različiti radni mediji za svaki kaskadni sustav, što znači da bi u ovom slučaju postojala dva različita radna medija.

2.5. Apsorpcijski rashladni strojevi Za dobivanje rashladnog učinka kompresorskim rashladnim uređajima tre-

26

ba utrošiti mehaničku energiju, a za dobivanje istog učinka apsorpcijski rashladni uređaji koriste toplinsku energiju. Najekonomičnija uporaba ovakvih rashladnih sustava jest ondje gdje na raspolaganju ima dostatno otpadne topline niskih temperatura. Dok kompresorskim rashladnim uređajima protječe jedan radni medij, apsorpcijskim uređajima protječe smjesa najmanje dvaju medija koja pri istom tlaku imaju različite temperature vrenja. Komponenta smjese niske temperature vrenja ima ulogu rashladnog fluida, a ona više temperature vrenja apsorbira prvu komponentu. Ciklus apsorpcijskog uređaja zasnovan je na termodinamičkim svojstvima binarnih smjesa, koje se bitno razlikuju od termodinamičkih svojstava jednorodnih materija. Prema načinu rada apsorpcijski rashladni uređaji izvode se kao periodični ili kao kontinuirani. Prikazat ćemo samo kontinuirani sustav, jer se on češće primjenjuje. Na slici 2.14 prikazana je shema apsorpcijskog rashladnog uređaja s dvojnom smjesom. kuhalo

27

Bogata otopina dvojne smjese F (kg/h) ulazi u kuhalo stalnog tlaka i dovedene topline. Tu se isparavaju kapljevine: od F (kg/h) kapljevine nastaje D (kg/h) pare sastava £d. Sastav pare bliži je komponenti niže temperature isparavanja. Para pri tlaku p = konst. ulazi u kondenzator gdje se pretvara u tekuće stanje (5-6). Za kondenzaciju se najčešće upotrebljava voda ili zrak. Pr'nom ostaje siromašni rastvor stanja 2 (F-D) kg/h i sastava koji preko prigušnog ventila struji u apsorber (od točke 2 do točke 3). Kapljevina stanja 6 ulazi u prigušni ventil gdje se tlak snizuje sa p na p0 pri stalnoj entalpiji (od točke 6 do točke 7). U cjevovodu isparivača isparava kapljevina koja oduzima okolini količinu topline Q0 (od točke 7 do točke 8). Iz isparivača para odlazi u apsorber stanja D, £d i p0. U apsorpcijskoj posudi siromašni rastvor apsorbira paru rashladnog medija koja dolazi iz isparivača i obogaćuje se. Toplina koja se pritom izdvaja (Qa) najčešće se odvodi rashladnom vodom. Crpka usisava bogatu otopinu iz apsorpcijske posude i tlači u kuhalo (od točke 4 do točke 1). Postoje dva kružna toka, tok sredstva za rastvaranje između apsorbera i kuhala te tok rashladnog sredstva između kuhala, kondenzatora, isparivača i apsorbera. Toplinska bilanca glasi: Qn + Qo + Q P = Q« + Qa (kJ/h), (2-29) gdje je Q n — količina topline dovedena kuhalu, Q 0 — količina topline koja je oduzeta okolini i predana isparivaču, Q p — toplinski ekvivalent rada crpke, Q k — količina topline odvedene iz kondenzatora, Q a — količina topline odvedena iz apsorbera. Toplinski ekvivalent crpke (Qp) vrlo je malen u odnosu prema količini topline ostalih izmjenjivača topline, jer je

28

dobavni obujam kapljevine vrlo malen, pa se u računu može zanemariti. U apsorpcijskim rashladnim strojevima koriste se binarnim rastvorima: - ako je rashladno sredstvo amonijak (NH3), apsorpcijsko je sredstvo voda (H20)

29

— ako je rashladno sredstvo etilklorid (C^Cl), apsorpcijsko je sredstvo tetraklor-etan (C2H2CI) — ako je rashladno sredstvo voda (H20), apsorpcijsko je sredstvo kalijeva lužina (KOH). Apsorpcijski rashladni uređaji glomazni su u odnosu prema kompresorskim, zbog čega nemaju zapaženu primjenu u brodogradnji.

2.6. Ejektorski rashladni stroj U tom procesu kao rashladno sredstvo rabi se voda ili rasolina, a mogu se upotrijebiti rastvori bilo kojih tekućina snižene točke zamrzavanja. Ti sustavi primjenjuju se u klimatizaciji, kemijskoj industriji i prehrambenoj industriji, kao i u proizvodnji suhog leda. Na slici 2.15. prikazan je princip rada ejektorskog rashladnog stroja koji radi s vodom. Parni kotao (K) proizvodi paru D (kg/h) tlaka p, koja dolazi u ekspan- zijsku mlaznicu (S). Mlaznica može biti više, a služe za usisavanje pare iz isparivača (I). Zbog ekspanzije pare u mlaznici, čime se postiže velika brzina strujanja, u isparivaču se stvara vakuum. Vodena para koja dolazi u mlaznice stvarajući vakuum povlači za sobom paru D0 (kg/h) tlaka p0 iz isparivača (I). U komori (F) dolazi do miješanja para (D + DQ) (kg/h) pri tlaku pm. Na kraju difuzora (D) postiže se tlak smjese pk koji je neophodan za kondenzaciju u kondenzatoru (M), gdje kondenzira para (D + D0), pri čemu se rashladnoj vodi preda toplina kondenzacije (Qk). Preko kondenzatorske crpke (P) jedan dio kondenzata D (kg/h) vraća se u kotao (K), dok drugi dio tlak kondenzat D0 (kg/h) ide na prigu- šni ventil (V) gdje se prigušuje s pt na PQ. Kondenzat se vodi u isparivač

ispari vi£ još ima tlak potreban za normalan rad ekspanzijskih mlaznica. Takav je sustav glo(>1 priguim mazan i radi pri visokom stroja Slika 2.15. Shema parno-ejektorskog stroja

primjenjuje na brodu.

30

(I), gdje za svoje isparavanje oduzima okolini toplinu QoVodena para može biti svježa para iz kotla ili para iz nekog procesa, koja vakumu koji je vrlo teško održavati. Zbog tih razloga takav se sustav danas ne

31

2.7. Termoelektrično hlađenje U otvorenom električnom krugu nalaze se dva raznorodna vodiča. Ako se podržava temperaturna razlika medu spojevima, na krajevima kruga javlja se termoelektromotorna sila E: £• = / «■ dT, gdje je a koeficijent razlikovne termoelektromotorne sile (V/K). Ova je sila proporcionalna razlici temperature na toplom spoju (T t) i temperature na hladnom (Th), pa je E = a (T,~ T h ) [V],

(2-30)

(2-31)

Godine 1834. Peltier otkriva inverzni učinak. Kada kroz raznorodne vodiče, ili poluvodiče, koji su u električnom spoju teče istosmjerna električna struja, na mjestu spoja, ovisno o smjeru struje, predaje se ili apsorbira toplina Peltier u količini koja ovisi o jakosti struje I (A) i koeficijentu Peltiera n (V): Q x = 7 1 - I [W], (2-32) Elektroni koji prolaze spojem dvaju raznorodnih termoelektričnih materijala, tj. materijala različitih energetskih razina podvrgavaju se, ovisno o okolini, energetskoj promjeni. Energetska promjena uzrokuje predavanje ili apsorpciju topline, zbog održavanja stalne temperature. Na slici 2.16. prikazano je termoelektrično hlađenje. Za oduzimanje topline koriste se promjene u energetskim razinama h l a d n o elektrona za prijenos toplinske energije. Pusti li se iz električne baterije da istosmjerna A B struja protječe poluvodičima termoelemeT,- t o p i o nata, tada će na mjestima spajanja ovih poluvodiča (A i B) nastati razlike temperatura. Mjesto spajanja poluvodiča označeno brojem 1 hladit A*će se, dok se mjesto spajanja označeno brojem 2 grije. Na taj se način na mjestu spoja 1 oduzima toplina okolini, Slika 2.16. Tennoelement Peltier drugim riječima hladi se. Količina topline na hladnoj strani termoelementa po ,|f Peltieru, bit će (2-33) Q„ = 7i I = IT h Jouleova toplina, koja djeluje na vod termoelementa iznosi: Qd = I2R = x 2a2

(2-34)

gdje su a, i a2 — površine presjeka vodiča [m2], 1, i 12 — dužine vodiča [m], x, i r2 — koeficijenti električne vodljivosti [s/m], R — električni otpor [Q], I — struja [A].

Polovina Jouleove topline odlazi ka toplom kraju, a polovina ka hladnom. Ukupna toplina koju prima hladni spoj u 1 sekundi jest G, = Q 0 + k(T,~ T h ) + 0,5 RJ 2 [W], (2-35) U procesu u kojem od toplog spoja, čija je temperatura T„ vođenjem kroz vodiče teče toplina prema hladnom spoju, čija je temperatura Th, količina topline iznosi \

(T; ~T h )= k (T, - T h ) [W],

(2-36)

gdje je k — ukupni koeficijent prolaza topline [W/m 2K], i X2 - koeficijent vođenja topline [W/mK]. Koristan rashladni učinak ili rashladni kapacitet jest Q 0 = Q n - k (T, - T h ) - 0,5 RI 7 [Wj. (2-37) Za pogon takvog rashladnog uređaja koristi se električna energija. Za savladavanje termoelektromotorne sile i za pokriće Jouleove topline potrebna je snaga: P = E ■ I+ RI 2 [ W] . Sada se može izračunati koeficijent hlađenja:

(2-38)

Qo _ («i -°2) T h • /- K{T, - T„) - i )J Rl 2

} P ^-aJf T.- T JI + RI 2 • Kada bi oba vodiča termoelementa bila napravljena od materijala istih svojstava (ofj = a 2 = a, zL = i2 = = A2 = A, a, = a2 = a i = 12 = 1), koeficijent efikasnosti termoelementa imao bi oblik

a2t z=—

(2-40)

U ovakvom obliku koeficijent efikasnosti termoelementa može se koristiti za ocjenjivanje pogodnosti materijala za povezivanje u termoelemente. Što je koeficijent veći, materijal je povoljniji. U termo-parove ima smisla spajati materijale koji imaju suprotne znakove koeficijenta termoelektromotorne sile. . Najveću vrijednost koeficijenta imaju poluvodiči dobiveni legiranjem telura (Te), selena (Se), antimona (Sb), olova (Pb) i cinka (Zn). Još se uvijek istražuju poluvodički materijali radi iznalaženja materijala veće efikasnosti. Slika 2.17. poslužit ćc lakšem razumijevanju fizikalnih načela na kojima se temelji rad parnokompresijskog i termoelektričnog rashladnog sustava. Parnokompresijski sustav hlađenja čine: rashladno sredstvo, nepropusne cijevi, motor-kompresor, kondenzator, isparivač i prigušni ventil. U termoelektrični rashladni sustav ugrađeni su: električni vod, izvor istosmjerne struje (generator), topli spoj, hladni spoj i dva različita vodiča.

Usporedimo li sheme kompresijskog hlađenja i termoelektričnog hlađenja na slici 2.17. uočavamo sličnost ovih dvaju sustava. Rad obaju sustava temelji se na promjeni unutrašnje energije na hladnoj strani i na toploj strani sustava. Rashladno sredstvo (fluid) u kompresijskom uređaju omogućuje hlađenje primjenom priguš- nog ventila koji se nalazi između kondenzatora i isparivača. Bez tog ventila rast o p i . s p o , T E R M O E L E K T R I Č N I

uujiihi mmiiii

-TTI yj-| ■

- 1.

1

SISTEM

I a\ a2

3

Hladni spoj

4

Vo d i t i

i z v o r i s t o s m j e r n e s t r u j e ( g e n e r a t o r I 2 . To p l i s p o j

Slika 2.17. Usporedba kompresijskog hlađenja i termoelektričnog hlađenja

— — — —

hladno bi sredstvo prolazilo kroz sustav nepromijenjena tlaka i enlalpije, te ne bi dolazilo do oduzimanja topline. U termoelektranom hlađenju fluid zamjenjuje električna struja, dok kompresoru odgovara generator ili neki drugi izvor istosmjerne struje. Elektronski plin koji prelazi preko spoja doživljava promjene u energetskoj razini, što uzrokuje apsorbiranje ili davanje topline, ovisno o smjeru struje. Ta kombinacija ne obuhvaća učinak hlađenja, koji je daleko povoljniji u kompresorskih uređaja. Tcrmoelektrićnim sustavom može se postići dvostruki energetski učinak. Izmjenom napona električne struje dobiva se različiti režim rada, hlađenje ili grijanje. Danas se termoelektrični sustavi primjenjuju u gradnji svemirskih letjelica, podmornica i za vojne svrhe. Prednosti su ovih sustava: — termoelektrični izmjenjivači topline najjednostavniji su do sada poznali uređaji, što je znatna prednost za ugradnju na brod — rade bešumno, nema pokretnih dijelova ni mehaničkog habanja i podmazivanja režim rada može biti dvojak, hlađenje ili grijanje izravna izmjena topline, bez rashladnog fluida. Nedostaci su ovog sustava: manja ekonomičnost visoka cijena poluvodiča — povećanje učinka energetske bilance na brodu njegovom ugradnjom a time povećani i troškovi eksploatacije broda. KO M PR E S O R S KI S I S T E M Kompresor

Kondenzo tor Te r m o s l ventil

Itparivoe

o

t

s

ko

eksplozivni

3. Rashladna sredstva i njihova primjena u rashladnoj tehnici na brodu

3.1. Općenito Rashladna sredstva jesu fluidi koji se upotrebljavaju u rashladnoj tehnici. Razvitkom rashladne tehnike nekad rabljeni fluidi danas se smatraju neprimjen- ljivima. U prvim kompresijskim rashladnim uređajima 60-ih i 70-ih godina 19. st. bio je upotrijebljen etileler (C4HI0O) koji je zbog svojih eksplozivnih i narkotičnih svojstava kasnije odbačen. Zatim su se koristili dimctileterom (CjFÔ), ali je i on vrlo brzo bio van praktične primjene. Carrc i Linde primjenjuju amonijak, Linde ugljik-dioksid, a Pictet sumpor-dioksid. Plank 1911. godine predlaže dušik-oksid (NzO) kao fluid za vrlo niske temperature, a 1916. godine prvi put upotrebljava se i etan. U tom se razdoblju također pomišlja na uporabu drugih čistih ugljikovodika kao što su: etilen, propan i izo- butan. Od 1920. godine sve se više koristi klorometan (CH 3C1). Na brodskim rashladnim postrojenjima upotrebljavao se ugljik-dioksid i amonijak. Veliki preokret u rashladnoj tehnici izazvala je primjena fluida nazvanih freonima. Freoni su trgovački naziv za čitavu obitelj rashladnih fluida. Svi su halogenski supstitucijski derivati parafinskih ugljikovodika metana (CH 4) i etana (C2H6). Supstitucija se provodi tako da se određeni broj atoma vodika zamijeni odgovarajućim brojem atoma fluora (F), klora (Cl) ili broma (Br). Na taj je način dobiveno više tekućina za hlađenje čija se svojstva mijenjaju ovisno o kemijskom sastavu. Što je veći broj atoma vodika supstituiran, to su freoni manje zapaljivi. Ako je veći broj atoma vodika zamijenjen atomima fluora, veća je stabilnost spoja. Otrovnost freona manja je ako je veći broj atoma vodika zamijenjen atomima klora. Opća formula parafina jest CkH2k+2- Zamjenom atoma vodika (H) atomima fluora (F) i klora (Cl) dobiva se jednadžba čija je opća formula CkH|Cln. Prema međunarodnim standardima prvo slovo u oznaci jest "R", a iza njega slijede brojevi, odnosno slova određenim redom. Osnovna su tri broja sljedećeg značenja: a) prvi broj označava broj atoma ugljika (C) umanjen za 1, b) drugi broj označava broj atoma vodika (H) uvećan za 1, c) treći broj označava broj atoma fluora (F).

25

ugljik.

Broj klorovih atoma dobiva se iz opće formule ukupnog broja atoma vezanih za

Ako spoj sadrži i atome broma, onda se to označava dodatnim slovom "B" i brojem koji označava broj atoma broma. Izomeri1 dobiveni na bazi etana označavaju se kao i odgovarajući freoni, a poslije broja dodaju se slova (a, b, c...). Azeotropne smjese označavaju se brojevima od 500 do 600. Brojevima od 600 do 700 označavaju se proizvodnim redom razni organski spojevi koji se mogu koristiti kao rashladni fluidi (npr. etiletar je R 610). Neorganski spojevi koji se rabe kao rashladni fluidi označavaju se brojevima većim od 700, s tim da druge dvije brojke pokazuju molekularnu masu fluida (npr. vodik, II, jc R 702; amonijak, NH, je R 717; voda, H,0 jc R 718; ugljik-dioksid, C02 je R 744 i sumpor SQ2 je R 764).

3.2. Svojstva rashladnih sredstava Prema stupnju moguće opasnosti od fiziološkog djelovanja na čovjeka rashladna sredstva dijele se u tri osnovne skupine: I. nezapaljiva rashladna sredstva, bez toksičnog djelovanja ili slabijega toksičnog djelovanja; II. otrovna i zapaljiva sredstva za rashlađivanje koja imaju nižu granicu zapaljivosti pri zapreminskoj koncentraciji para rashladnog sredstva u zraku od 3,5 % i više; III. eksplozivna i zapaljiva sredstva za rashlađivanje koja imaju nižu granicu zapaljivosti pri zapreminskoj koncentraciji para rashladnog sredstva u zraku manjoj od 3,5 %. Uporabu sredstava za rashlađivanje iz skupine III. Hrvatski registar brodova dopušta samo za rashladne sustave brodova koji prevoze ukapljene plinove koji se rabe i kao sredstvo za rashlađivanje. U tablici 3.1. dan jc pregled rashladnih sredstava kojima se najčešće koriste u brodogradnji, njihovi fizikalni podaci i skupine kojima pripadaju. Da bi rashladno sredstvo odabrali za brod, potrebno je da zadovolji sljedećim zahtjevima: 1. Da nije zapaljivo ni eksplozivno. Za rashladni je fluid bitno da je bezopasan za rad instalacije, za sigurnost brodske posade i, na kraju, za sigurnost samog broda. 2. Da nije otrovno, da ne djeluje štetno na namirnice ili na robu koja se hladi i prevozi brodom ako dođe do propuštanja instalacije. U protivnom fluidi mogu izazvati u izvjesnoj mjeri otrovnost namirnica ili ih učiniti neuporabljivima dajući im miris. Posebno se zabranjuje uporaba otrovnih ili štetnih fluida za klimatizaciju brodskih nastambi. Grupa Znak

Kemijska formula

Eksponent Toplina Molekularna Vrelište pri Tempe- Kritična Kritični Spec. težina Spcc. top. adijabatc isparavanja pri težina 1,013 bar ratura tempe- tlak bar tekućine na (cp) 1,013 bar ratura °C kg/l pri 1.013 bar •C kJ/kg kJ/kgK

1 Tvari koje imaju istu molekularnu a različitu strukturnu formulu. Izomeri imaju različita kemijska i fizička svojstva.

26

Spec. toplina plinova na X kJ/kgK

I

12 CF2CI2 22 CHF2CI R 502 CHF2CI+ C^CL R R

1,15 1,19 1,135

166 235 170

120,92 86,48

-29,8 -40,8

-158 -160

112 96

40,1 49,3

0,85 1,09

1,33 1,22

0,65 0,72

111,6

-45,6

-160

82,7

41,2

1,28

0,56

0,69

17,032

-33,3

-77,9

132

113

4,44

0,682

2,68

azeotropna mješavina R22+R115 II

R

III

R

117 NIL,

amonijak

1,31

1368

290 R C3H8 propan 1270 C3H6 propilen

26

t o -i

3. Da su tlakovi kondenzacije i isparavanja fluida pogodni za rad na brodu, tj. da tlak kondenzacije bude što niži, a tlak isparavanja što viši. Ako je visok tlak kondenzacije, otežano je brtvljenje i povećana opasnost u slučaju eksplozije. Nizak tlak isparavanja (niži od atmosferskog) otežava brtvljenje instalacije zbog čega se propušta zrak u sustav. Sa zrakom prodire i vlaga, što negativno djeluje na instalaciju. Ako je za promatrani sustav na brodu razlika visokog i niskog tlaka manja, bolji je koeficijent dobave kompresora Što je veća razlika tlakova kondenzacije i tlaka isparavanja, to su stijenke cjevovoda i posuda pod večim tlakom, a kompresor mora zadovoljavati taj odnos tlakova, što sve poskupljuje instalaciju sustava. 4. Toplina isparavanja rashladnog fluida treba biti što veća jer je onda i količina fluida u optoku instalacije manja, pa je potrebna manja količina rashladne vode. 5. Specifična toplina tekućine rashladnog fluida treba biti što manja, jer je time slabiji utjecaj prigušivanja. 6. Potreban rad kompresije pare rashladnog fluida treba biti što manji. 7. Kritična temperatura rashladnog fluida treba biti što viša u usporedbi sa temperaturom kondenzacije da bi se para mogla kondenzirati u kondenzatoru. 8. Specifična zapreminska rashladna sposobnost rashladnog fluida treba biti što veća, jer su tada dimenzije kompresora, cjevovoda i cjelokupne instalacije manje. 9. Koeficijent provođenja kroz fluid i koeficijent prijelaza topline između fluida i metalnih zidova izmjenjivača topline trebaju biti što veći da bi izmjenjivači bili što manji. 10. Temperatura zamrzavanja rashladnog fluida mora biti niža od najniže temperature koja može nastati u sustavu. 11. Manji viskozitet rashladnog fluida u tekućem i u parnom stanju smanjuje gubitke tlaka u sustavu, a i poboljšava prolaz topline. 12. Rashladni fluid ne smije korozivno djelovati na metale i zaptivne materijale od kojih je sagrađena instalacija niti ih smije rastvarati. 13. Rashladni fluid ne smije ulaziti ni u kakve kemijske spojeve s uljem za podmazivanje. 14. Mora se dobro miješati s uljem, radi podmazivanja cilindara i mora biti različite specifične gustoće da bi se lakše odvajalo ulje u separatom. 15. Rashladni fluid treba imati stabilan kemijski sastav pod svim tlakovima i pri svim temperaturama koje mogu nastati u instalaciji. 16. S gledišta praktične instalacije, teži se jeftinom rashladnom fluidu, koji se jednostavno nabavlja i čiji je nadzor propuštanja učinkovit i jeftin. Danas se na brodovima u rashladnoj tehnici najčešće upotrebljavaju sljedeća rashladna sredstva: - R 12 (freon 12) - R 22 (freon 22) - R 502 (freon 502) - R 717 (amonijak). Pri izboru sustava hlađenja na brodu potrebno je utvrditi dobre i loše strane rashladnih sredstava te razmotriti pogodnost korištenja odabranog fluida u danim uvjetima. 3.2.1. Freon 12 (CF^CIj), difluordiklormetan - R 12

28

Freon 12 vrlo se Cesto upotrebljava u brodskoj rashladnoj tehnici, no u budućnosti će upotreba ovog rashladnog sredstva biti osjetno smanjena ili čak prekinuta jer pospješuje uništavanje ozonskog omotača. Freon 12 bezbojan je plin slaba i ugodna mirisa. Nije zapaljiv a radni su mu tlakovi povoljni. Suh djeluje na mjed a vlažan na sve ostale metale. Upotrebljava se za male i za srednje rashladne uređaje jer mu je toplina isparavanja malena. R 12 može, ako spojevi nisu dobro zabrtvljeni, prodrijeti i kroz najmanje pore, kroz koje zrak ili amonijak pod istim uvjetima ne mogu. Istjecanje freona teško se može opaziti, jer gotovo nema mirisa. Miris se može osjetiti ako je koncentracija u zraku veća od 20 %. Ta činjenica zahtijeva veći oprez pri brtvljenju u instalaciji. Mjesto ispuštanja freona određuje se elektronskim detektorom, a može se odrediti i prema ulju koje izbija na mjestu istjecanja. Plinoviti freon 12 teži je od zraka 3,5 puta. Znakovi trovanja freonom 12 pojavljuju se tek kada ga u zraku ima u koncentraciji većoj od 30 % (volumenski). Na atmosferskom tlaku ključa pri -29,8 °C. Kritična mu je temperatura dosta visoka, pa je pogodan za brod zbog relativno visoke temperature kondenzacije. Temperatura pare R 12 na kraju kompresije obično ne prelazi 100 °C. Prema tome, kompresori koji rade na R 12 imaju manji specifični volumen i slabiji rashladni učinak nego oni koji rade na R 22 i R 717. Zato je pri jednakom rashladnom učinku, istoj temperaturi ciklusa i istom broju okretaja osovine volumen cilindra u kompresoru koji radi na R 12 za 1,6 do 1,7 puta veći nego volumen cilindra kompresora koji rade na R 22 i R 717. Na slici 3.1. dan je isječak dijagrama i, log p. U tablici 3.2. dane su vrijednosti stanja u području zasićenja za R 12. Postojanje vlage u R 12 uzrokuje koroziju metala i zamrzavanje fluida u regulacijskom ventilu. Zato sadržaj vlage u freonima ne smije prelaziti 0,0025 % po masi. R 12 i mazivno ulje međusobno se potpuno rastvaraju, što je pozitivna osobina R 12.

Temperatura

Entalpijo i ¡kj/ltg] Slika 3.1. i, log p-dijagram za R 12 Tablica 3.2. Zasićena para difluordiklormetana "Freon 12" (CF2CIj) Tlak

Gustoća

kapljevine t 'C

T K

P'

P 2

Specifični volumen

pare

kapljevine

P" 3

pare

v' 3

v" 3

m /kg

3

kp/cm

bar

kg/m

kg/m

-70

203.15

0,1258

0.123 37

1604

0,888

0,000 6234

m /kg 1,1259

-69

204,15

0,1341

0.131 51

1601

0,943

0,000 6246

1,0605

-68

205,15

0,1429

0,140 14

1598

1,000

0,000 6258

0,9998

29

-67

206,15

0,1521

0,149 16

1595

1,060

0,0006270

0,9437

-66

207,15

0,1618

0.158 67

1592

1,122

0,000 6282

0,8911

-65

208.15

0,1721

0.168 77

1590

1,189

0,000 6289

0,8413

-64

209,15

0,1829

0,179 36

1587

1,257

0,000 6301

0,7954

-63

210,15

0,1941

0,190 35

1584

1,328

0,000 6313

0,7528

-62

211.15

0,2059

0,201 92

1581

1,403

0,000 6325

0,7125

-61

212.15

0,2183

0,214 08

1578

1,482

0,000 6337

0,6749

-60

213,15

0,2315

0,227 02

1575

1,564

0,000 6349

0,6394

-59

214.15

0,2451

0.240 36

1572

1,649

0,000 6361

0,6064

-58

215,15

0,2595

0,254 48

1569

1,738

0,000 6373

0,5752

-57

216,15

0,2744

0,269 09

1566

1,831

0,000 6386

0,5461

-56

217,15

0,2900

0.284 39

1564

1,927

0,0006394

0,5188

-55

218,15

0,3065

0.300 57

1561

2,028

0,000 6406

0,4930

-54

219.15

0,3236

0,317 34

1558

2,134

0,000 6418

0,4687

-53

220,15

0,3414

0,334 80

1555

2,242

0,000 6431

0,4461

-52

221,15

0,3602

0,353 24

1552

2355

0,000 6443

0,4246

-51

222,15

0,3797

0,372 36

1549

2,473

0,0006456

0,4043

-50

223,15

0,3999

0,392 17

1546

2,595

0,000 6468

0,3854

-49

224,15

0,4212

0,413 06

1543

2,723

0,000 6481

0,3673

-48

225,15

0,4432

0,434 63

1540

2,854

0,000 6493

0,3504

-47

226,15

0,4662

0,457 19

1538

2,990

0,000 6502

0,3344

-46

227,15

0,4900

0,480 53

1535

3,132

0,000 6515

0,3193

-45

228,15

0,5150

0,505 04

1532

3,279

0,000 6527

0,3050

-44

229,15

0,5409

0,530 44

1529

3,432

0,000 6540

0,2914

-43

230,15

0,5687

0,556 82

1526

3,588

0,0006553

0,2787

-42

231,15

0,5958

0,584 28

1523

3,752

0,000 6566

0,2665

-41

232,15

0,6247

0,61262

1520

3,920

0,000 6579

0,2551

-40

233,15

0,6551

0,64243

1517

4,097

0,000 6592

0,2441

-39

234,15

0,6865

0,67323

1514

4,279

0,000 6605

0,2337

-38

235,15

0,7189

0,705 00

1511

4,466

0,000 6618

0,2239

-37

236,15

0,7523

0,737 75

1508

4,660

0,000 6631

0,2146

Specifična entalpija kapljevine

Toplina isparivanja pare

i'

i"

Specifična entropija kapljevine

r = i" — i'

pare

s'

s"

kcal/kg

kJ/kg

kcal,'kg

kJ/kg

kcal,'kg

kJ/kg

kcal/kg K

kJ/kg K

kcal/kg K kJ/kg K

85.84

359,395

128,88

539,595

42,99

179,991

0,940 50

3,9377

1,15219

86.02

360,149

128,95

539.838

42,93

179,797

0,941 39

3,9414

1,151 73 4,8221

86,20

360.902

129,06

540,348

42,86

179.446

0,942 30

3,9452

1,151 30 4,8203

86.39

361,698

129,19

540.893

42.80

179,195

0,943 22

3,9491

1,15087

86,57

362,451

129,30

541,353

42,73

178.902

0,94411

3,9528

1,150 44 4,8167

4,8240

4,8185

30

86,75

363,205

129,41

541,814

42.66

178.609

0,945 00

3,9565

1,150 01 4,8149

86,94

364,000

129,54

542,358

42,60

178.358

0,945 89

3,9603

1,149 61 4,8132

87,12

364,754

129,65

542,819

42,53

178,065

0,946 78

3,9640

1,149 20 4,8115

87,31

365,550

129,77

543,321

42,46

177,772

0.947 69

3,9678

1,148 83 4,8099

87,50

366345

129.89

543,823

42,39

177,478

0,948 58

3,9715

1,148 44 4,8083

87,68

367.099

130,00

544,284

42^2

177,185

0,949 46

3,9752

1,148 (Mi 4.8067

87,87

367,894

130,12

544,786

42,25

176,892

0,950 34

3.9789

1,147 69 4,8051

88,06

368,690

130,24

545,289

42,18

176,599

0,951 22

3.9826

1,147 31 4,8036

88,25

369,485

130,36

545,791

42,11

176,306

0,952 12

3,9863

1,146 98 4,8022

88.44

370,281

130,48

546,294

42.04

176,013

0,953 00

3,9900

1,146 63 1,8007

88.63

371,076

130,59

546.754

41.96

175,678

0,95387

3,9937

1,146 27

88,82

371,872

130,71

547.257

41,89

175,385

0,954 74

3,9973

1,145 95

89,01

372,667

130,83

547,759

41,82

175,092

0,955 61

4,0009

4,7979 1,145 62 4,7965

89,20

373,463

130.95

548,261

41,75

174,799

0,956 50

4,0047

1,145 31 4,7952

89,39

374,258

131.06

548,722

41,67

174,464

0,95 7 37

4,0083

1,145 00 4,7939

89,59

375,095

131,18

549,224

41,59

174,129

0.958 24

4,0120

1.144 68 4,7925

89,78

375,891

131,30

549,727

41,52

173,836

0,959 10

4,0156

1.144 38 4.7913

89,97

376,686

131,42

550,229

41,45

173,543

0,959 97

4,0192

1,144 10 4.7901

90,17

377,524

131,54

550,732

4137

173,208

0,960 84

4.0228

1,143 81 4,7889

90,36

378,319

131,65

551,192

41,29

172,873

0,961 70

4,0264

1,143 52 4,7877

90,56

379,157

131,77

551,695

41,21

172,538

0,962 56

4,0300

1,143 24 4,7865

90,76

379.994

131,89

552,197

41,13

172,203

0,96342

4,0336

1,14297

90,95

380,789

132,01

552,699

41.06

171,910

0,964 28

4,0372

1,142 71 4,7843

91,15

381,627

132,13

553,202

40.98

171,575

0,965 15

4,0409

1,14247

4,7833

91,35

382,464

132,24

553,662

40.89

171,198

0,966 00

4,0444

1,14220

4,7822

91,55

383,302

132,36

554,165

40,81

170,863

0,966 85

4,0480

1,141 93 4,7810

91,75

384,139

132,48

554,667

40,73

170,528

0,967 70

4,0516

1,141 70 4,7801

91,95

384,976

132,60

555,170

40,65

170,193

0,968 55

4,0551

1,141 46 4,7791

92,15

385,814

132.72

555,672

40,57

169,858

0,969 41

4,0587

Temperatura

Tlak

t

P

Gustoća kapljevine

°C

T K

2

P'

4,7854

1.141 24 4,7781 Specifični volumen

pare

kapljevine

P" 3

4,7992

pare

v' 3

v" 3

m /kg

3

kp/cm

bar

kg/m

kg/m

-36

237,15

0,7875

0,772 27

1505

4,862

0,000 6645

m /kg 0,2057

-35

238,15

0,8238

0,807 87

1502

5,069

0,000 6658

0,1973

-34

239,15

0,8610

0,844 35

1499

5,280

0,000 6671

0,1894

-33

240,15

0,9000

0,882 60

1496

5,501

0,000 6684

0,1818

-32

241,15

0,9400

0,921 88

1493

5,724

0,000 6698

0,1747

-31

242,15

0,9818

0,962 82

1490

5,960

0,000 6711

0,1678

-30

243,15

1,0245

1,004 69

1487

6,200

0,000 6725

0,1613

-29

244,15

1,0688

1,04813

1484

6,447

0,000 6739

0,1551

31

-28

245,15

1,1149

1,09334

1481

6,702

0,000 6752

0,1492

-27

246,15

1,1622

1,139 73

1478

6,964

0.000 6766

0,1436

-26

247,15

1,2109

1,187 49

1475

7,236

0.000 6780

0,1382

-25

248,15

1,2616

1,237 21

1472

7,513

0.000 6793

0,1331

-24

249,15

1,3140

1,288 59

1469

7.800

0.000 6807

0,1282

-23

250.15

1,3678

1,341 35

1466

8.097

0.000 6821

0,1235

-22

251,15

1,4227

1,395 19

1463

8,403

0,000 6835

0,1190

-21

252,15

1,4805

1,451 87

1459

8,718

0,000 6854

0,1147

-20

253,15

1,5396

1.509 83

1456

9.034

0,000 6868

0,1107

-19

254,15

1,6005

1,569 55

1453

9,372

0,000 6882

0,1067

-18

255,15

1,6627

1.630 55

1450

9,709

0,000 6897

0.1030

-17

256,15

1,7275

1.694 10

1447

10,06

0,000 6911

0,09938

-16

257,15

1,7940

1,759.31

1444

10,42

0,000 6925

0,09597

-15

258,15

1,8622

1,826,19

1441

10,79

0,000 6940

0,09208

-14

259,15

1,9321

1,894 74

1438

11,17

0,000 6954

0,08952

-13

260,15

2,0050

1,966 23

1434

11,56

0,000 6973

0,08650

-12

261,15

2,0793

2,03910

1431

11,96

0,000 6988

0.08361

-11

262,15

2,1555

2,11382

1428

12,37

0,000 7003

0,08082

-10

263,15

2,2342

2,19100

1425

12,80

0.000 7018

0,07813

-9

264,15

2,3148

2,270 04

1422

13,23

0,000 7032

0.07558

-8

265,15

2.3984

2,35203

1419

13,68

0,000 7047

0,07313

-7

266,15

2,4833

2,435 29

1416

14,13

0,000 7062

0,07078

-6

267,15

2,5712

2,521 49

1413

14,60

0,000 7077

0,06852

-5

268,15

2,6602

2.608 77

1410

15,08

0,000 7092

0,06635

-4

269,15

2,7531

2,699 87

1407

15,57

0,000 7107

0,06427

-3

270,15

2,8479

2.792 84

1403

16,07

0,000 7127

0,06226

32


Tlak

Gustoća Specifična entropija kapljevine pare kapljevine pare

Toplina ¡sparivanja pare

i'

i'

r = i" — i'

s'

Specifični volumen kapljevine

pare

s"

k cal /kg kJ/kg

kcaL/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg K

kJ/kg K

kcal/kg K

kJ/kg K

92,35

386,651

132,83

556,133

40,48

169,482

0,970 26

4,0623

1,141 01

4,7772

92,55

387,488

142,95

556,635

40,40

169,147

0,971 10

4,0658

1,140 78

4,7762

92,76

388,368

133,07

557,137

40,31

168,770

0,971 94

4,0693

1,140 55

4,7753

92,96

389,205

133,19

557,640

40,23

168,435

0,972 78

4,0728

1,140 34

4,7744

93.16

390,042

133,30

558,100

40,14

168,058

0,973 64

4,0764

1.14014

4,7735

93,37

390,922

133,43

558,645

40,06

167,723

0,974 48

4.0800

1,139 93

7,7727

93,57

391,759

133,54

559.105

39,97

167,346

0,975 32

4,0835

1,139 75

4,7719

93,78

392,638

133,66

559,608

39.88

166,970

0,976 16

4,0870

1,139 54

4,7710

93,98

393,475

133,77

560.068

39,79

166.593

0,976 99

4,0905

1,139 34

4,7702

94,19

394,355

133,90

560,613

39,71

166,258

0,977 83

4,0940

1,13917

4,7695

94,40

395,234

134,01

561,073

39,61

165,839

0,978 67

4,0975

1,138 99

4,7687

94,61

396,113

134,13

561,575

39,52

165,462

0,979 50

4,1010

1,138 79

4,7679

94,81

396,951

134,24

562,036

39,43

165,086

0,980 33

4,1044

1,138 62

4,7672

95,02

397,830

134,36

562,538

39,34

164,709

0,981 16

4,1079

1,138 45

4,7665

95,23

398.709

134,47

562,999

39,24

164,290

0,982 00

4,1114

1,138 29

4,7658

95.44

399,588

134,59

563,501

39,15

163,913

0,982 83

4,1149

1,13814

4,7652

95.65

400,467

134,71

564.003

39,06

163,536

0,983 65

4,1183

1,137 98

4,7645

95,87

401,389

134,83

564,506

38.96

163,118

0,984 48

4,1218

1,137 83

4,7639

96,08

402,268

134,95

565,009

38,87

162,741

0,985 31

4,1253

1,137 68

4,7632

96,29

403,147

135,06

565,469

38,77

162,322

0,986 14

4,1288

1,137 53

4,7626

96,50

404,026

135,17

565,930

38,67

161,904

0,986 96

4,1322

1,137 38

4,7620

96,72

404,947

135,29

566,432

38,57

161,485

0,987 78

4,1356

1,13723

4,7614

96,93

405,827

135,40

566,893

38,47

161,066

0,988 60

4,1391

1,137 09

4,7608

97,15

406,748

135,52

567,395

38,37

160,648

0,989 42

4,1425

1,136 95

4,7602

97,36

407,627

135,63

567,856

38,27

160,229

0,990 25

4,1460

1,136 82

4,75%

97,58

408,548

135,75

568,358

38,17

159,810

0,991 07

4,1494

1,136 68

4,7591

97,80

409.469

135,87

568,861

38,07

159,391

0,99188

4,1528

1,136 57

4,7586

98,02

410,390

135,98

569,321

37,96

158,931

0,992 70

4,1562

1,136 44

4.7580

98,23

411,269

136,09

569,782

37,86

158,512

0,99351

4,1596

1,136 33

4,7576

98.45

412,190

136,20

570,242

37,75

158,052

0,994 32

4,1630

1,136 20

4,7570

98.67

413,112

136,32

570,745

37,65

157.633

0,995 14

4,1665

1,136 09

4,7566

98.89

414,033

136,43

571,205

37,54

157,172

0,995 95

4,1698

1,135 98

4,7561

99,11

414,954

136.54

571,666

37,43

156,712

0,996 76

4,1732

1,135 86

4,7556

99,33

415,875

136,65

572,126

37,32

156,251

0,997 57

4,1766

1,135 75

4,7552

3 Brodski rashladni uređaji Temperatura l T

P

P'

P"

v'

v-

3 3

33

•c

K

kp/cm2

bar

kg/m3

kg/m3

m3/kg

-2

271,15

2,9439

2,886 98

1400

16,59

0,000 7143

0,06028

-1

272,15

3.0446

2,958 73

1397

17,11

0,000 7158

0.05844

0

273,15

3,1465

3,085 60

1394

17,65

0,000 7173

0,05667

1

274.15

3,2511

3,188 24

1391

18,20

0,000 7189

0,05496

2

275.15

3,3583

3,293 37

1388

18,76

0,000 7205

0,05330

3

276.15

3,4676

3,400 55

1385

19,35

0,000 7220

0,05168

4

277,15

3,5804

3,51117

1381

19,95

0,000 7241

0,05012

5

278,15

3,6959

3,624 44

1378

20,56

0,000 7257

0,04863

6

279,15

3,8135

3,739 77

1375

21,18

0,000 7273

0,04721

7

280,15

3,9348

3,858 72

1372

21,82

0,000 7289

0.04583

8

281,15

4,0582

3,97973

1368

22,47

0.000 7310

0.04450

9

282,15

4,1853

4,104 38

1365

23,13

0.000 7326

0,04323

10

283,15

4,3135

4,230 10

1362

23,79

0.000 7342

0,04204

11

284,15

4,4466

4,36062

1359

24,48

0,000 7358

0,04086

12

285,15

4,5828

4,494 19

1355

25,19

0.000 7380

0,03970

13

286,15

4.7209

4,629 62

1352

25,92

0,000 7396

0,03858

14

287.15

4.8621

4,768 09

1349

26,66

0,000 7413

0,03751

15

288.15

5,0076

4,910 78

1345

27,41

0,000 7435

0,03648

16

289.15

5,1550

5,055 33

1342

28,19

0,000 7452

0,03547

17

290,15

5,3067

5.204 09

1339

28,99

0,000 7468

0,03449

18

291,15

5,4605

5.354 92

1335

29.87

0,000 7491

0,03354

19

292,15

5,6172

5,508 59

1332

30.65

0,000 7507

0,03263

20

293,15

5,7786

5,666 87

1329

31,50

0,000 7524

0,03175

21

294,15

5,9432

5,828 29

1325

32,38

0,000 7547

0.03089

22

295,15

6,1112

5,99304

1321

33,28

0,000 7570

0.03005

23

296,15

6,2825

6,161 03

1318

34,19

0,000 7587

0.02925

24

297,15

6,4584

6,333 53

1315

35,11

0.000 7605

0,02848

25

298,15

6,6363

6,507 99

1311

36,07

0.000 7628

0,02773

26

299,15

6,8175

6,685 68

1308

37,04

0.000 7645

0,02700

27

300,15

7.0020

6,866 62

1304

38,04

0.000 7669

0,02629

28

301,15

7,1933

7,054 22

1300

39,06

0,000 7692

0,02560

29

302,15

7.3863

7,243 49

1297

40,10

0,000 7710

0.02494

30

303,15

7,5810

7,434 42

1293

41,11

0,000 7734

0,02433

31

304,15

7,7826

7,632 12

1289

42,18

0,000 7758

0,02371



i'

i*

m3/kg


r = i" - i'

pare

s'

s"

kcal/Vg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg K

kJ/kg K

kcal/kg K

kJ/kg K

99,56

416.838

136,77

572,629

37,21

155,791

0,998 39

4,1801

1,135 66

4,7548

99,78

417,759

136,88

573,089

37,10

155,330

0,999 19

4,1834

1,135 55

4,7543

34

100,00

418,680

136,99

573,550

36,99

154,870

1.000 00

4,1868

1,135 46

4,7539

100,22

419.601

137,10

574,010

36,88

154,409

1,000 81

4,1902

1,135 35

4,7535

100,45

420,564

137,21

574,471

36,76

153,907

1,001 61

4,1935

1,135 24

4,7530

100.67

421,485

137,32

574.931

36.65

153,446

1,002 42

4,1969

1,135 15

4,7526

100.90

422,448

137,43

575,392

36,53

152,944

1,00322

4,2003

1,135 06

4,7523

101,12

423,369

137,54

575,852

36,42

152,483

1,004 02

4,2036

1,134 97

4,7519

101,35

424,332

137,65

576,313

36,30

151,981

1,004 83

4,2070

1,134 88

4,7515

101,58

425,295

137,76

576,774

36,18

151,478

1.005 63

4,2104

1,134 80

4,7512

101,80

426.216

137,86

577,192

36,06

150,976

1,006 43

4,2137

1,134 71

4,7508

102,03

427.179

137,97

577,653

35,94

150,474

1,007 23

4,2171

1,134 62

4,7504

102,26

428.142

138,08

578,113

35,82

149.971

1,008 03

4,2204

1,134 55

4,7501

102.49

429,105

138,18

578.532

35.69

149.427

1,008 83

4,2238

1,134 46

4,7498

102.72

430,068

138.29

578,993

35,57

148,924

1,009 63

4,2271

1,134 39

4,7495

102,95

431,031

138.39

579,411

35,44

148,380

1,010 42

4,2304

1,134 30

4,7491

103,18

431,994

138,49

579,830

35,31

147,836

1,011 22

4,2338

1,134 22

4,7488

103,42

432,999

138,61

580,332

35,19

147333

1,012 01

4,2371

1,13414

4,7484

103,65

433.962

138,70

580,709

35,05

146,747

1,012 81

4.2404

1,134 07

4,7418

103,88

434.925

138,81

581,170

34,93

146,245

1,013 61

4,2438

1,134 00

4,7478

104,12

435,930

138,91

581.588

34,79

145,659

1,014 40

4,2471

1,133 92

4,7475

104.35

436,893

139.01

582,007

34,66

145,141

1,015 19

4,2504

1,13385

4,7472

104.59

437,897

139,12

582,468

34,53

144,570

1,015 98

4,2357

1,133 78

4,7469

104,82

438,860

139,21

582,844

34,39

143,984

1,016 78

4,2571

1,133 72

4,7467

105,06

439,865

139,31

583,263

34,25

143,398

1,017 57

4,2604

1.133 64

4,7463

105,29

440,828

139,40

583,640

34,11

142,812

1,018 35

4,2636

1,133 56

4.7460

105,53

441.833

139,50

584,059

33,97

142,226

1,019 14

4,2669

1,133 50

4.7457

105,77

442,838

139,61

584,519

33.84

141.681

1,01993

4,2702

1,133 44

4,7455

106,01

443,843

139,70

584.896

33.69

141.053

1,02072

4,2736

1,133 37

4,7452

106,25

444,848

139.79

585.373

33,54

140,425

1,021 51

4,2769

1,133 29

4,7449

106.49

445,852

139,89

585,691

33,40

139,839

1,022 29

4,2801

1,13322

4,7446

106,73

446,857

139,98

586,068

33,25

139,211

1,023 07

4,2834

1,13315

4,7443

106,97

447,862

140,08

586,487

33,11

138,625

1,023 87

4,2867

1,13310

4,7441

107,21

448,867

140.16

586,822

32,95

137,955

1,024 65

4,2900

1,133 01

4,7437

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine

t

T

"C

K

p'

P kp/cm1

bar

Specifični volumen pare

kapljevine

P"

v'

kg/m3

kg/m3

m3/kg

pare v" m3/kg

32

305,15

7.9897

7,835 22

1285

43,31

0,000 7782

0,02309

33

306,15

8,2003

8,041 75

1282

44,45

0,000 7800

0,02250

34

307,15

8,4087

8,246 12

1278

45,62

0,000 7825

0,02192

1Izvor: 27

35

35

308,15

8,6264

8,45961

1274

46,81

0.000 7849

0,02136

36

309,15

8,8475

8,67643

1270

48,01

0,000 7874

0,02083

37

310,15

9,0726

8,89718

1267

49,25

0,000 7893

0,02030

38

311,15

9,2989

9,11911

1263

50,51

0,000 7918

0,01980

39

312.15

9,5351

9,350 74

1259

51,79

0,000 7943

0,01931

40

313,15

9,7707

9.581 78

1255

53,13

0,000 7968

0,01882

41

314,15

10,014

9,820 38

1251

54,49

0,000 7994

0,01835

42

315,15

10,257

10,058 68

1247

55,90

0,000 8019

0,01789

43

316,15

10.511

10,307 77

1243

57,34

0,000 8045

0,01744

44

317,15

10,763

10,554 90

1239

58,83

0.000 8071

0,01700

45

318,15

11,023

10,809 87

1234

6038

0,000 8104

0,01656

46

319,15

11,283

11,064 84

1230

61,95

0.000 8130

0,01614

47

320,15

11,553

11,32962

1226

63r57

0.000 8157

0,01573

48

321,15

11,828

11,599 31

1221

65,24

0,000 8190

0,01533

49

322,15

12,108

11,873 89

1217

66,94

0,0008217

0,01494

50

323,15

12,386

12,146 52

1213

68,56

0,000 8244

0,01459

55

328,15

13,868

13,599 86

1189

75,98

0,000 8410

0,01316

60

333,15

15,481

15,181 67

1167

85,69

0,0008568

0,01167

65

338,15

17,216

16,883 13

1114

96,52

0,000 8741

0,01036

70

343,15

19.096

18,726 78

1119

108,81

0,000 8936

0,00919

75

348,15

21,125

20,716 55

1093

122,85

0,000 9149

0,00814

80

353,15

23,290

22,83969

1064

138,31

0,000 9398

0,00723

85

358,15

25,620

25,124 64

1033

156,49

0.000 9680

0,00639

90

363,15

28,107

27,563 55

999

17730

0,0010009

0,00564

95

368,15

30,771

30,17605

960

201,20

0,001 0416

0,00497

100

373,15

33,614

32,964 07

913

228,83

0,001 0952

0,00437

105

378,15

36,654

35,945 29

852

278,48

0,001 1736

0,00359

110

383,15

39,874

39,103 04

742

374,95

0,001 3513

0,00266

115,5

388,65

40,879

40,088 60

558

557,59

0,001 7934

0,00179

36

Specifična cntalpija kapljevine


i'


i"

r = i" - i'

pare

s'

s"

kcal/kg

U/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg K

kJ/kg K

kcal/kg K

kJ/kg K

107,45

449.872

140,25

587,199

32,80

137327

1,025 43

4,2933

1,13294

4,7434

107,69

450,876

14034

587,576

32,65

136,699

1,026 20

4,2965

1,13286

4,7431

107,94

451,923

140,43

587,952

32,49

136,029

1,026 99

4,2998

1,13280

4,7428

108,18

452,928

14031

588,287

32,33

135,359

1,027 78

4,3031

1,132 73

4,7425

108,43

453.975

140,61

588.706

32,18

134,731

1,028 56

4,3064

1,132 66

4,7422

108,67

454,980

140,69

589,041

32,02

134,061

1,029 34

4,3096

1.132 58

4,7419

108,92

456.026

140,77

589,376

31,85

133,350

1,03011

4,3129

1,132 50

4,7416

109,16

457,031

140,85

589,711

31.69

132,680

1,030 89

4.3161

1.132 43

4,7413

109.41

458,078

140,94

590.088

31.53

132,010

1,031 67

4.3194

1,132 36

4,7410

109,66

459,124

141,02

590,423

31.36

131.298

1,03246

4.3227

1,132 29

4,7407

109,91

460,171

141,10

590,757

31,19

130.586

1,03324

4,3360

1,132 22

4,7404

110,16

461,218

141,18

591,092

31,02

129,875

1,03-100

4,3292

1,132 12

4.7400

110.41

462,265

141.25

591,386

30,84

129,121

1,034 78

4,3324

1,132 04

4,7396

110.66

463.311

141.33

591,720

30,67

128,409

1,035 56

4,3357

1,131 97

4,7393

110,91

464,358

141.40

592,014

30,49

127,656

1,036 34

4,3389

1,13188

4,7390

111,15

465,363

141,48

592,348

30,31

126,902

1,037 12

4,3422

1,131 80

4.73»;

111,42

466,493

141,56

592,683

30,14

126,190

1,037 88

4,3454

1,131 73

4,7383

111,67

467,540

141,64

593,018

29,97

125,487

1,038 65

43486

1,131 68

4,7381

111,94

468,670

141,73

593395

29,79

124,725

1,039 45

43520

1,131 63

4,7379

113,25

474,155

142,13

595,070

28,88

120,915

1.043 3

4,3681

1,1314

4,7369

114,57

479,682

142,49

596377

27,92

116,895

1,047 2

4,3844

1,131 1

4,7357

115,92

485,334

142,82

597,959

26,90

112,625

1,051 1

4,4007

1,1307

4,7340

117,29

491,070

143,09

599,089

25,80

108,019

1,055 0

4,4171

1,130 2

4,7319

118,69

496,931

143,31

600,010

24,62

103,079

1,059 0

4,4338

1,129 7

4,7298

120,13

502,960

143,46

600,638

23,33

97,678

1,062 9

4,4501

1,129 0

4,7269

121,61

509,157

143,51

600,848

21,90

91,691

1,066 9

4,4669

1,1281

4,7231

123,12

515,479

143,41

600,429

20,29

84,950

1,070 0

4,4799

1,126 9

4,7181

124,69

522,052

143,11

599,173

18,42

77,121

1,071 4

4,4857

1,125 2

4,7110

126,36

529.044

14231

596,661

15,16

67,617

1,079 4

4,5192

1,122 7

4,7005

128,13

536,455

141,51

592,474

13,38

56,019

1,0841

4,5389

1,119 5

4,6871

131,44

550,313

138,89

581,505

31,192

1,091 7

4,5707

1,111 1

4,6520

134,75

564.171

134,75

564,171

0

1,101 6

4,6122

1,101 6

4,6122

7,45 0

1 kcal = 4,187 kJ

3.2.2. Freon 22 (CIIF2C1), monoklordifluormetan - R 22 Termodinamičke osobine R 22 slične su termodinamičkim osobinama amonijaka. Koeficijent je prijenosa topline za 25 %-30 % veći od koeficijenta prijenosa topline freona 12, što omogućuje da se smanje dimenzije izmjenjivača topline. Lako prolazi kroz slabo

brtvljena mjesta. Kad u njemu nema vlage, neutralan je u odnosu prema metalima. Nije eksplozivan ni zapaljiv, ali jc otrovniji od freona 12. Primjena freona 22 preporučuje se u rashladnim uređajima niskih temperatura i u uređajima za klimatizaciju zraka. Pri temperaturama nižim od —25 °C do izražaja dolazi međusobna reakcija ulja i freona 22 (loše se miješa s uljem). Višak ulja iznad kritične koncentracije raspada se na komponente (lake i teške) a to uzrokuje smanjenje viskoziteta ulja i nečistoće u sustavu. Zbog toga u rashladni uređaj treba obvezatno ugraditi separator ulja kako bi mješavina u isparivaču ostala ispod kritične koncentracije. R 22 ima znatno nižu specifičnu težinu od R 12 i uz to veći kapacitet hlađenja. To znači da malim kompresorom postižemo velik rashladni učinak. Temperatura kondenzacije na višem je tlaku nego kod R 12, pa stoga cijeli sustav treba raditi pod višim tlakom. To zahtijeva deblje stijenke uređaja, odnosno čvršću konstrukciju. Osim toga potrebne površine izmjenjivača topline-kondenzatora i isparivača za oko 25 % su manje, ali je specifična potrošnja električne energije nešto veća (veći je elektromotor) nego pri korištenju R 12. Točka isparavanja pri atmosferskom tlaku jest —40,8 "C, a temperatura zamrzavanja -160 °C R 22 ne zagađuje mnogo ozonski omotač. Naime, nije toliko halogen i počinje se rastvarali već na površini Zemlje. Klorovi atomi koji odlaze u stratosferu pri rastvaranju R 22 tako su oskudni da njihov ukupni potencijal uništavanja ozona čini samo 5% od potencijala ustanovljenog za R 12. Ako rashladni uređaj sa R 12 kao rashladnim sredstvom želimo preinačiti da koristi R 22 dobit ćemo 50%-70% veći rashladni učinak. Uređaj se može prilagoditi tako da se isparivač i kondenzator konstruktivno prilagode većem rashladnom kapacitetu a redukcijski ventil pogonskim uvjetima R 22. To ostvaruje promjenu kompresora ili adekvatno smanjenje broja okretaja istog kompresora. Na slici 3.2. dan je i, log p-dijagram R 22, a u tablici 3.3. dane su vrijednosti stanja rashladnog sredstva R 22. 3.2.3.

Freon 502 (CCIF2CF3) - R 502

R 502 azeotropska jc smjesa od 48,8% R 22 i 51,2% R 115. Temperatura ključanja pri atmosferskom tlaku mu je —45,6% C, što je niže od odgovarajućih temperatura čistih komponenti. Temperatura na kraju procesa kompresije niža je od temperature koja se postiže sa R 22 pri istim uvjetima rada kompresora. Kako smjesa sadrži R 115, R 502 lošije se miješa s uljem za podmazivanje. Osobine smjese ulja i R 502 dosta su složene jer su područja nerastvorljivosti promjenljiva ovisno o vrsti ulja, koncentraciji i temperaturi. Zbog te loše osobine rashladno se sredstvo R 502 često ne koristi u brodogradnji.

38

Tablica 3.3. Zasićena para difluormonoklormetana "Freon 22" (CHF2CI) Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine


kapljevine

pare

P'

P"

bar

kg/m3

kg/m3

m3/kg

m3/kg

0,0210

0,02059

1560

0,1199

0,000 6409

8,340

0,0243

0,02383

1555

0,1433

0,000 6429

6,980

177,15

0,0292

0.02864

1550

0,1868

0,000 6450

5.890

179,15

0,0348

0,03413

1545

0.2006

0,000 6470

4.985

-92

181,15

0,0410

0,04021

1540

0,2353

0.000 6490

4.250

-90

183,15

0,0489

0,04795

1536

0.2752

0.000 6510

3.634

-88

185,15

0,0575

0,05639

1531

0,3208

0,000 6530

3,117

-86

187,15

0,0670

0,06570

1526

0,3691

0,000 6550

2,709

-84

189,15

0,0781

0,07659

1522

0,4292

0,000 6570

2,330

-82

191,15

0.0910

0,08924

1517

0,4926

0,0006592

2,030

-80

193,15

0,1050

0,10297

1512

0,5634

0,000 6612

1,775

-78

195,15

0,1213

0,11895

1507

0,6464

0,0006632

1,547

-76

197,15

0,1400

0,13729

1503

0,7337

0,000 6653

1,363

-74

199,15

0,1605

0,15740

1498

0,8292

0,000 6675

1,206

-72

201,15

0,1832

0,17966

1494

0,9434

0,000 6693

1.060

-70

203,15

0,2088

0,20476

1489

1,064

0,000 6714

0,940

-68

205,15

0,2370

0,23242

1484

1,130

0,000 6735

0,885

-66

207,15

0,267

0,26184

1480

1,341

0.000 6756

0,746

-64

209,15

0,303

0,29714

1475

1,513

0.000 6778

0,661

-62

211,15

0,341

0,33441

1470

1,689

0,000 6801

0,592

-60

213,15

0,382

0,37461

1465

1,869

0,000 6824

0,535

-58

215,15

0.428

0,41972

1460

2,079

0,0006849

0,481

-56

217,15

0,479

0,46974

1455

2.304

0,000 6874

0,434

-54

219,15

0,534

0,52368

1450

2,545

0,000 6897

0,393

-52

221,15

0,593

0,58153

1444

2,817

0,000 6923

0,355

-50

223,15

0,660

0.64724

1439

3,096

0,000 6950

0,323

-48

225,15

0,730

0.71589

1433

3,413

0,000 6977

0.293

-46

227,15

0,807

0,79140

1427

3,745

0,000 7005

0,267

-44

229,15

0,891

0,87377

1422

4,098

0,000 7030

0,244

-42

231,15

0,979

0,96007

1416

4,484

0,000 7058

0,223

-40

233,15

1,076

1,05520

1411

4,878

0,000 7086

0,205

-38

235,15

1,182

1,15915

1405

5,319

0,000 7113

0,188

-36

237,15

1,295

1,26996

1400

5.780

0,000 7142

0,173

-34

239,15

1,414

1,38666

1395

6,329

0,000 7173

0,158

t

T

■c

K

kp/cm2

-100

173,15

-98

175,15

-96

-94

P

Specifična cnlalpija

Toplina ¡sparivanja

v'

Specifična entropija

V*

kapljevine

pare

i'

kapljevine

i"

r=i

— i'

kcal/kg

kJ./kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

U/kg

74,12

310,326

137,92

577,443

63,80

74,63

312,461

138,16

578,448

63,63

75,14

314,596

138,40

579,453

75,63

316,648

138,62

580374

76,12

318,699

138,84

76,63

320.834

139,14

77,14

322.970

77.65 78.15

pare

s'

s" kJ/kg K

267,118

kcal/kg K 0,8828

kJ/kg K

3,6961

kcal/kg K 1,2512

265,987

0,8858

3,7087

1,2485

5,2272

63,26

264,857

62,99

263,727

0,8886

3,7204

1,2457

5,2155

0,8914

3,7321

1,2430

5,2042

581,295

62,72

582,551

62,51

262,596

0,8942

3,7438

1,2404

5,1933

261,717

0,8970

3,7556

1,2382

13934

583,389

5,1841

62,20

260,419

0,8997

3,7669

1,2356

5,1732

325.105

139,58

327,198

139,81

584,394

61,93

259,289

0,9024

3,7782

1,2333

5,1636

585,357

61,66

258,158

0,9051

3,7895

1,2311

5,1544

78,65

329,292

79,14

331,343

140,05

586.361

61,40

257,070

0,9078

3,8008

1.2290

5,1456

140,29

587,366

61,15

256,023

0,9104

3,8117

1,2270

79,65

5,1372

333,479

140,54

588.314

60,89

254,934

0,9130

3,8225

1,2250

5,1288

80,14

335,530

140,77

589.376

60,63

253,846

0,9155

3,8330

1,2230

5,1205

80,64

337,624

141,01

590,381

60,37

252,757

0,9180

3,8435

1,2211

5,1125

81,15

339,759

141,26

591,427

60,11

251.669

0,9206

3,8544

1,2194

5,1054

81,64

341,810

141,49

592,390

59,85

250.480

0,9230

3,8644

1,2176

5,0978

82,15

343,946

141,74

593,437

59,59

249,491

0,9254

3,8745

1,2159

5,0907

82,64

345,997

141,96

594,358

59,32

248,361

0,9278

3,8845

1,2141

5,0832

83,15

348,132

142,21

595,405

59,06

247,272

0,9302

3,8946

1,2126

5,0769

83,65

350,226

142,44

596368

58,79

246,142

0,9325

3,9042

1,2109

5,0698

84,15

352,319

142,74

597,624

58,59

245305

0,9350

3,9147

1,2097

5,0648

84,65

354.341

142,91

598,336

58,26

243,923

0.9372

3,9239

1,2080

5,0577

85,16

356,548

143,16

599,382

58,00

242,834

0.9396

3,9339

1,2067

5,0522

85,67

358,683

143,40

600,387

57,73

241,704

0.9419

3.9435

1,2053

5,0464

86,18

360,818

143,65

601.434

57,47

240,615

0,9442

3,9532

1,2041

5,0413

96,70

362,996

143,90

602.481

57.20

239.485

0,9465

3.9628

1,2028

5,0359

87,21

365,131

144.15

603,527

56.94

238,396

0,9488

3,9724

1,2017

5.0313

87,72

367,266

144,39

604,532

56,67

237.266

0,9512

3,9825

1,2007

5,0271

88,25

369,485

144.63

605,537

56.38

236,052

0,9534

3,9917

1,1994

5,0216

88,75

371,579

144.85

606,458

56,10

234.879

0,9557

4,0013

1,1984

5,0175

89,27

373,756

145,12

607,588

55,85

233,833

0,9579

4,0105

1,1974

5,0133

89,77

375,849

145.29

608,300

55,52

232,451

0,0602

4,0202

1,1963

5,0087

90,32

378,152

145,56

609,431

55,24

231,279

0,9624

4,0294

1,1953

5,0045

90,85

380371

145,79

610,394

54,94

230,023

0,9646

4,0386

1,1943

5,0003

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine

5,2385


kapljevine

pare

t

T

°C

K

P'

P kp/cm

bar

kg/m3

P"

v'

kg/m3

m3/kg

m3/kg

v*

-32

241,15

1,542

1,51219

1388

6.849

0.000 7205

0,146

-30

243,15

1,679

1,64654

1382

7.407

0.000 7235

0.135

-28

345,15

1,824

1,78873

1375

8,000

0,000 7270

0,125

-26

247,15

1,978

1,93976

1369

8,621

0,000 7304

0,116

-24

249,15

2,14

2,09862

1363

9,259

0,000 7337

0.108

-22

251,15

2,32

2,27514

1356

10,00

0,000 7370

0.100

-20

253,15

2,51

2,46147

1350

10,76

0,000 7405

0,0929

-18

255,15

2,70

2,64780

1344

11,57

0.000 7437

0,0864

-16

257,15

2,92

2,86354

1338

12,43

0,000 7472

0,0805

-14

259,15

3,14

3,07929

1331

1332

0.000 7508

0,0751

-12

261,15

3.37

3,30484

1325

14,29

0,000 7545

0,0700

-10

263,15

3,63

3,55981

1318

15,29

0,000 7582

0,0654

-8

265,15

3,89

3,81479

1312

16,37

0,000 7620

0,0611

-6

267,15

4,17

4.08937

1305

17,48

0.000 7658

0,0572

-4

269,15

4,46

4,37377

1299

18,66

0,000 7697

0,0536

-2

271,15

4,77

4,67777

1292

19.92

0,000 7739

0,0502

0

273,15

5,10

5,00139

1285

21,23

0.000 7785

0.0471

2

275,15

5,44

5,33482

1278

22,57

0,000 7823

0.0443

4

277,15

5,82

5,70747

1271

24,04

O.OOO 7867

0,0416

6

279,15

6,18

6,06051

1264

25,64

0,000 7912

0,0390

8

281,15

6,57

6,44297

1257

27,25

0,000 7957

0,0367

10

283.15

6,99

6,85485

1249

28,90

0,000 8004

0,0346

12

285,15

7,42

7,27653

1242

30,67

0,000 8050

0,0326

14

287,15

7,87

7,71783

1235

3237

0,000 80%

0,0307

16

289,15

8,34

8,17875

1228

34,60

0,000 8145

0,0289

18

291,15

8,83

8.65927

1220

36,63

0,000 8194

0,0273

20

293,15

9,35

9,16922

1213

38,76

0,000 8244

0,0258

22

295,15

9,89

9,69878

1206

41,15

0.000 8294

0,0243

24

297,15

10,45

10,24795

1198

43,48

0.000 8345

0.0230

26

299,15

11,03

10,81673

1190

46,08

0,000 8398

0,0217

28

301.15

11,63

11,40513

1183

48,54

0,000 8455

0,0206

30

303,15

12,26

12,02295

1176

5135

0,000 8501

0,0194

32

305,15

12,92

12,67019

1167

5434

0,000 8570

0,0184

34

307,15

13,60

13,33704

1158

57,47

0,000 8632

0,0174


Toplina ¡sparivanja pare i"

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg


r = i" — i' kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

pare

s' kcal/kg

s" kJ/kg K

kcal/kg

kJ/kg K

K

K

9137

282,548

146,02

611357

54,65

228,809

0,9668

4,0478

1,1934

4,9%5

92,90

384,767

146,25

612320

54,35

227,553

0,9690

4,0570

1,1925

4,9928

92,45

387,070

146,48

613,282

54,03

226,313

0,9712

4,0662

1,1916

4,9890

93,00

389,372

146,71

614,245

53,71

224,873

0,9733

4,0750

1,1906

4,9848

93,51

391.508

146,91

615,083

53,40

223,575

0,9754

4,0838

1,1897

4,9810

94.04

393.727

147,12

615,962

53,08

222,235

0,9775

4,0926

1,1888

4,9773

94.58

395.988

147,35

616.925

52,77

220,937

0.9796

4,1014

1,1880

4,9739

95.12

398.248

147,58

617.888

52,46

219,640

0.9817

4.1102

1.1873

4,9710

95.65

400.467

147,80

618.809

52.15

218,342

0,9837

4.1186

1,1865

4.%76

96,18

402,686

148,02

619.730

51.84

217.044

0,9857

4,1269

1,1857

4.%43

96,70

404,864

148.23

620.609

51,53

215.746

0,9878

4,1357

1,1851

4,9618

97,25

407,166

148.45

621,530

51,20

214,364

0,9898

4,1441

1,1844

4.9588

97,78

409,385

148.63

622,284

50,85

212,899

0,9918

4,1525

1,1836

4,9555

9831

411,604

148,83

623,121

50,52

211,517

0,9938

4,1608

1,1829

4,9526

98,87

413,949

149,03

623,959

50,16

210,010

0,9959

4,1696

1,1823

4,9501

99,43

416,294

149,23

624,796

49,80

208,503

0,9979

4,1780

1,1816

4,9471

100,00

418,680

149,43

625,634

49,43

206,954

1,0000

4,1868

1,1810

4,9446

100,58

421,108

149,63

626,471

49,05

205363

1,0022

4,1960

1,1805

4,9425

101,16

423,537

149,81

627,225

48,65

203,688

1.0043

4,2048

1,1798

4,93%

101.77

426.091

150,01

628.062

48,24

201,971

1.0064

4.2136

1,1792

4,9371

102.40

428,728

150,20

628,857

47,80

200,129

1,0086

4,2228

1,1786

4,9346

103,02

431,324

150,36

629,527

47.40

198,454

1,0107

4,2316

1,1780

4,9321

103,60

433,752

150,52

630,197

46,92

196.445

1,0128

4,2404

1,1773

4.9291

104,25

436,474

150,72

631,034

46,47

194,561

1,0150

4,24%

1,1768

4.9270

104,87

439,210

150,87

631,663

46,00

192,593

1,0172

4,2588

1,1763

4,9249

105,50

441,707

151,00

632,207

45,50

190,499

1,0193

4,2676

1,1756

4,9220

106,13

444345

151,13

632,751

45,00

188,406

1,0214

4,2764

1,1749

4,9191

106,78

447,067

151,27

633,337

44,49

186,271

1,0236

4,2856

1,1743

4,9166

107,38

449,579

151,38

633,798

43,96

184,052

1,0258

4,2948

1,1737

4,9140

108,10

462,593

151,54

634,468

43,44

181,875

1,0280

43040

1,1732

4,9120

108,75

455,315

151,65

634,928

42,90

179,614

1,0302

43132

1,1726

4,9094

109,44

458,203

151,78

635,473

4234

177,269

1,0323

4,3220

1,1720

4,9069

110,10

460.967

151,87

635,849

41,77

174,883

1,0344

4,3308

1,1713

4,9040

110,77

463,772

151,97

636,268

41,20

172,496

1,0365

4,3396

1,1706

4,9011

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine


kapljevine

pare

t

T

P'

P"

"C

K

kp/cm2

bar

kg/m3

kg/m3

m3/kg

m3/kg

36

309,15

14,30

14,02351

1150

60,61

0.000 8695

0,0165

38

311,15

15.02

14,72959

1141

64,10

0.000 8760

00156

40

313,15

15,79

15,48470

1132

67,57

0,000 8830

0,0148

42

315,15

16.58

16,25943

1123

71,43

0,000 8900

0,0140

44

317,15

17,39

17,05376

1114

75,19

0,000 8972

0.0133

46

319,15

18,23

17,87752

1105

79,37

0,000 9049

0,0126

48

321,15

19,10

18,73070

1095

83,33

0,000 9132

0,0120

50

323,15

20,00

19,61330

1085

88,50

0,000 9214

0,0113

52

325,15

20,93

20,52532

1075

93,457

0,000 9303

0,0107

54

327,15

21,886

21,46283

1064,4

100.000

0,000 9395

0,0100

56

329,15

22,879

22,43663

1053,6

107,526

0,000 9491

0,0093

58

331,15

23,905

23,44280

1042,6

116,279

0,000 9591

0,0086

60

333,15

24,969

24,48622

1031,4

126,582

0,000 9696

0,0079

70

343.15

30,97

30,37120

971

149.6

0,001 029

0,0067

P

2

2

v'

v"

2

1 at = 1 kp/cm = 98 066.5 Pa = 98 066,5 N/m = 9,806 65 N/cm = 0.980 665 bar Izvor 27

3.2.4. Amonijak 717 (NHS) - R 717 Amonijak je bezbojan plin oštrog mirisa. Otrovan je i zapaljiv ako ga u zraku ima više od 40 %. Tlakovi su mu pri normalnim uvjetima rada povoljni i iznose od 3 bara do 12 bara. Na željezo ne utječe. Kad u amonijaku ima vlage, nagriza bakar i njegove legure. Toplina isparavanja dosta je velika a specifični volumen malen, tako da ni veliki uređaji nisu glomazni. U tekućem slanju lakši je od ulja. Amonijak štetno djeluje na maziva ulja. Istjecanje amonijaka kroz slabo brtvljene spojeve lako se može otkriti po mirisu. Za određivanje mjesta istjecanja primjenjuju se indikatorski plavi lakmusovi listići koji u nazočnosti amonijaka pocrvene. Svojstvo amonijaka jest oštar miris koji štetno djeluje na ljudski organizam. Pri duljem zadržavanju u zraku s više od \% amonijaka po jedinici volumena može doći do trovanja. Granična dopuštena koncentracija amonijaka u zraku iznosi 0,02 mg/l zraka. R 717 je zapaljiv, u zraku loše gori, a uz kisik dobro. Ako se u zraku nalazi od 13,1 % do 26,8 % volumenskih dijelova amonijaka, u nazočnosti otvorenog plamena može doći do eksplozije. Prodor vode nije opasan, jer voda protječe s amonijakom kroz regulacijski ventil, što onemogućuje zamrzavanje vode na sirani niskog tlaka uređaja Ali u smjesi s vodom amonijak stvara amonij-oksid koji razara mazivo (ulje) i onečišćuje kompresor. Zato maseni sadržaj vode u amonijaku ne smije prelaziti 0,2 %. Ulja koja se primjenjuju za podmazivanje kompresora praktički se u amonijaku ne rastvaraju. Pri radu sustava ulje neizbježno dolazi u kondenzator i isparivač. Zbog slabe rastvorljivosti u amonijaku ulje se zadržava na površinama izmjenjivača topline, te tako pogoršava izmjenu topline.

Specifična entalpija

Toplina ¡sparivanja

kapljevine

Specifična entropija

pare

i'

kapljevine

i"

r = i" — i'

pare

s'

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

111,43

466,535

152,03

636,519

40.60

112,10

469.340

152,07

636,687

39.97

112,77

472,145

152,12

636,896

113,45

474,992

152,19

114,13

477,839

152,23

114,82

480,728

115,51

483.617

116,27

s" kJ/kg K

169,984

kcal/kg K 1,0386

kJ/kg K.

4,3484

kcal/kg K 1,1699

167.346

1,0408

4,3576

1,1693

38,35

160.564

4,8956

1,0429

4,3664

1,1686

4,8927

637,189

38,74

637,357

38,10

162,197

1,0451

4,3756

1,1680

4,8902

159,517

1,0472

4,3844

1,1673

4,8873

152,26

637,482

152,29

637,608

37,44

156,754

1,0493

43932

1,1666

4,8843

36,78

153,991

1,0514

4,4020

1,1659

486.799

152,37

4,8814

637,943

36,10

151,143

1,0535

4,4108

1,1653

4,8789

116,97

489.730

117,65

492,577

152,43

638,194

35,46

148,464

1,0556

4,4196

1,1647

4,8764

152,47

638,361

34,82

145,784

1.0577

4,4284

1,1642

4,8743

118.32 118.99

495,382

152,50

638,487

34,18

143,105

1,0598

4,4372

1,1637

4,8722

498,187

152,53

638.613

33.54

140,425

1,0619

4.4460

1,1632

4.8701

119.66

500,992

152,56

638.738

32.90

137,746

1,0640

4,4548

1,1628

4.8684

123,95

518,954

152,32

637,733

28,37

118,780

1,074

4,4966

1,158

4,8483

4,8981

1 kcal = 4,187 kJ

U praksi jc uočeno da se veoma male količine amonijaka vrlo lako osjete u prostoriji, što nepovoljno utječe na kakvoću robe koja se hladi na brodu. Zbog negativnih osobina R 717 se u posljednje vrijeme malo rabi u brodskim rashladnim uređajima. U budućnosti bi amonijak mogao imati sve veću primjenu u posrednom rashladnom sustavu na brodu, sve dok se ne pronađe rashladno sredstvo koje će zamijeniti freone (R 12, R 22 i R 502). U tablici 3.4. dane su vrijednosti stanja pare za amonijak. 3.2.5. Rad s rashladnim sredstvima na brodu Postrojenja u kojima se nalazi rashladno sredstvo uvijek su pod tlakom. Opasno je pušiti ili paliti vatru u prostoriji u kojoj se rabe rashladna sredstva. Vrlo je opasno boraviti u prostoriji u kojoj su veće količine rashladnog sredstva, bilo u plinovitom ili tekućem stanju. Posude u kojima se nalazi rashladno sredstvo treba čuvati od udara i vatre, a pretakanje sredstva mora se obavljati lagano i oprezno. Uz otvoren izvor topline rashladna sredstva R 12, R 22 i R 502 stvaraju otrovne plinove. Ti su plinovi intenzivna mirisa, pa nepogrešivo upozoravaju na opasnost stvaranja većih koncentracija. Izravan dodir s tim rashladnim tekućinama može uzrokovati nagrizanje kože zbog jakog isparavanja tekućina. Pare tih rashladnih sredstava obično nisu štetne za oči. Fizikalne osobine rashladnih sredstava prikazane su u tablici 3.5. Tablica 3.4. Zasićena para amonijaka (NHj)

Temperatura

llak

Gustoća kapljevine


kapljevine

pare

P'

P

P"

t

T

•c

K

kp/cm2

bar

kg/m3

kg/m3

-75

198,15

0,0765

0,07502

731,0

-70

203.15

0,1114

0,10925

725,3

-68

205.15

0,1287

0,12621

-66

207,15

0,1485

-64

209.15

0,1706

-62

211.15

-60

213,15

-58

v'

v"

m3/kg

m3/kg

0,0775

0,001 368

12,89

0,1110

0,001 3788

9,009

723,0

0,1271

0,001 3832

7,870

0,14563

720,7

0,1453

0,001 3876

6,882

0,16730

718,4

0,1655

0,001 3920

6,044

0.1954

0,19162

716,1

0,1878

0,001 3965

5,324

0,2233

0,21898

713,8

0,2128

0,001 4010

4,699

215.15

0,2543

0,24938

711,4

0,2403

0,001 4056

4,161

-56

217,15

0,2889

0,28331

709.1

0,2708

0,001 4103

3,693

-54

219,15

0,3272

0,32087

706.7

0,3041

0,001 4150

3,288

-52

221,15

0,3697

0,36255

704.4

0,3409

0,001 4197

2,933

-50

223,15

0,4168

0,40874

702.0

0,3812

0,001 4245

2,623

-48

225,15

0,4686

0,45954

699,6

0,425

0,001 4293

2,351

-46

227,15

0,5256

0,51544

697.2

0,473

0,001 4242

2,112

-44

229,15

0,5882

0,57683

694.8

0,526

0,001 4392

1,901

-42

231,15

0,6568

0,64410

692,4

0,583

0.001 4442

1,715

-40

233,15

0,7318

0,71765

690,0

0,645

0,001 4493

1,550

-39

234,15

0,7719

0,75698

688,8

0,678

0,001 4519

1,4752

-38

235,15

0,8137

0,79797

687,5

0,712

0,001 4545

1,4045

-37

236,15

0,8573

0.84072

686,3

0,748

0,001 4571

1,3377

-36

237,15

0,9028

0.88534

685,1

0,785

0,001 4597

1,2746

-35

238,15

0,9503

0,93193

683,9

0,823

0,001 4623

1,2151

-34

239,15

0,9999

0,98057

682,6

0,863

0,001 4649

1,1589

-33

240,15

1,0515

1.03117

681,4

0,905

0,001 4676

1,1058

-32

241,15

1,1052

1.08383

680,1

0,948

0,001 4703

1,0555

-31

242,15

1,1610

1,13855

678,9

0.992

0,001 4730

1.0080

-30

243,15

1,2190

1,19543

677,7

1.038

0,001 4757

0,9630

-29

244,15

1,279

1,25427

676,4

1.086

0,001 4784

0,9204

-28

245,15

1,342

1,31605

675,2

1,136

0.001 4811

0,8801

-27

246,15

1,407

1,37980

673,9

1,188

0.001 4839

0,8418

-26

247,15

1,475

1,44648

672,6

1,242

0.001 4867

0,8056

-25

248,15

1,546

1,51611

671,4

1,297

0,001 4895

0,7712

-24

249,15

1,619

1,58770

670,1

1,354

0,001 4923

0,7386

-23

250,15

1.695

1,66223

668,8

1,413

0,001 4951

0,7076

Specifična entalpija kapljevine i' kcal/kg

Toplina ¡sparivanja pare i"

kJ/kg

kcal/kg


r = i" — i' kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

pare

s' kcal/kg

s" kJ/kg K

kcal/kg

kJ/kg K

K

K

20,9

87,504

373,5

1 563,770

352.6

1 476,266

0,6633

2,7771

2,4431

10,2288

25,9

108,438

375,7

1 572.981

349,8

1 464.543

0,6878

2,8797

2,4101

10,0906

27,9

116,812

376.6

1 576,749

348,7

1 459.937

0,6975

2,9203

2,3976

10,0383

29.9

125,185

377.4

1 580,098

347,5

1 454.913

0,7074

2,9617

2,3853

9,9868

32.9

133,978

378.3

1 583,866

346,3

1 449,889

0,7173

3,0032

2,3734

9,9370

34.0

142351

379,1

1 587,216

345.1

1 444,865

0,7270

3,0438

2,3618

9,8884

36,0

150,725

380,0

1 590,984

344.0

1 440,259

0,7366

3,0840

2,3507

9.8419

38.1

159,517

380,8

1,594,333

342,7

1 434,816

0,7461

3,1238

2.3393

9,7942

40,2

168,309

381,7

1 598,102

341,5

1 429,792

0,7555

3,1631

2.3285

9,7490

32,2

176,683

382,5

1 601,451

340,3

1 424,768

0,7648

3.2021

2.3180

9,7050

44,2

185.057

383,3

1 604,800

339,1

1 419,744

0,7741

3.2410

2,3078

9,6623

463

193.849

384,1

1 608,150

337,8

1 414,301

0,7882

3.3000

2,2978

9,6204

48,4

202,641

384,9

1 611.499

336,6

1 409.277

0,7931

3,3206

2,2808

9,5493

50,4

211,015

385,7

1 614.849

335,3

1 403.834

0,8021

3,3582

2,2785

9,5396

52,5

219,807

386,5

1 618,198

334,0

1 398.391

0,8112

3.3963

2,2692

9,5007

54,6

228,599

387.3

1 621,548

332,7

1 392,948

0,8203

3,4344

2,2600

9,4622

56,8

237,810

388.1

1 624,897

331,3

1 387,087

0,8295

3,4730

2,2510

9.4245

57,82

242,081

388.49

1 626 530

330.67

1 384,449

0,8340

3,4918

2,2465

9.4056

58,88

246,519

' 388,88

1 628,163

329.99

1 381.602

0,8385

3,5106

2,2421

9,3872

59,94

250,957

389,27

1 629,796

329,31

l 378,755

0.8430

3,5295

2,2378

9,3692

61,01

255,437

389,65

1 631,387

328,63

1 375,908

0.8475

3,5483

2.2336

9,3516

62,08

259,917

390,03

1 632,978

327,95

1 373,061

0.8520

3.5672

2.2294

9,3341

63,15

264.396

390,41

1 634.569

327,26

1 370,172

0,8565

3.5860

2,2252

9,3165

64,21

268.834

390,79

1 636,160

326,57

1 367,283

0,8610

3.6048

2,2211

9,2993

65,28

273.314

391,17

1 637,751

325,88

1 364.394

0,8654

3,6233

2,2170

9,2821

66,35

277,794

391,54

1 639.300

325,19

1 361,505

0,8698

3,6417

2,2130

9,2654

67,42

282,274

391,91

1 640.849

324,49

1 358.575

0,8742

3,6601

2,2090

9,2486

68,49

286,754

392.28

1 642,398

323,79

1 355,644

0,8786

3,6785

2,2050

9,2319

69,56

291,234

392.64

1 643,905

323,08

1 352,671

0,8880

3,7179

2,2011

9,2156

70,63

295,714

393.00

1 645,412

322,37

1 349,699

0,8874

3,7154

2,1972

9,1992

71,71

300,235

393.36

1 646,920

321.66

1 346,726

0,8971

3,7334

2,1934

9,1813

72,78

304,715

393,72

1 648,427

320.94

1 343,712

0,8960

3,7514

2,1896

9.1674

73.86

309,237

394,07

1 649,892

320,22

1 340,697

0,9003

3,7694

2,1858

9,1515

74.93

313,717

394,42

1651,358

319,49

1 337,641

0.9046

3,7874

2,1821

9,1360

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine

Spccifični volumen pare P"

t

T

P

•c

K

kp/cm2

bar

kg/m3

kg/m3

-22

251,15

1,774

1,73970

667,6

1,474

kapljevine v' m-Vkg 0,001 4980

pare v" m3/kg 0,6782

-21

252,15

1,856

1,82011

666,3

1,538

0,001 5008

0,6502

-20

253,15

1,940

1,90249

665,0

1,604

0,001 5037

0,6236

-19

254,15

2,027

1,98781

663,7

1,672

0,001 5066

0,5983

-18

255,15

2,117

2,07607

662,4

1,742

0,001 5096

0,5742

-17

256,15

2.211

2,16825

661,1

1,814

0,001 5125

0,5513

-16

257,15

2.309

2,26436

659,8

1,889

0,001 5155

0,5295

-15

258,15

2.410

2.36340

658,5

1,966

0,001 5185

0,5087

-14

259,15

2.514

2,46539

657,2

2,046

0,001 5215

0,4889

-13

260,15

2.621

2,57032

655,9

2,128

0,001 5245

0,4700

-12

261,15

2,732

2.67918

654,6

2,213

0.001 5276

0,4520

-11

262,15

2,847

2,79195

6533

2,300

0,001 5307

0.4348

-10

263,15

2,966

2,90865

652,0

2,390

0,001 5338

0,4184

-9

264,15

3,089

3,02927

650,7

2,483

0,001 5369

0,4028

-8

265,15

3,216

3,15382

649,3

2,579

0,001 5400

0,3878

-7

266,15

3,347

3,28229

648,0

2,678

0,001 5432

0,3735

-6

267,15

3,481

3,41369

646,7

2,779

0,001 5464

0.3599

-5

268,15

3,619

3,54903

645,3

2,883

0,001 5496

0.3469

-4

269,15

3,761

3,68828

644,0

2,991

0,001 5528

0,3344

-3

270,15

3,908

3,83244

642,6

3,102 '

0,001 5561

0,3225

2

271,15

4,060

3,98150

641,3

3,216

0,001 5594

0.3111

-1

272,15

4,217

4,13546

639.9

3,332

0,001 5627

0,3002

0

273.15

4,379

4,29433

638,6

3.452

0,001 5660

0,2897

1

274,15

4,545

4,45712

637,2

3,576

0,001 5694

0,2797

2

275.15

4,716

4,62482

635,8

3,702

0,001 5727

0,2700

3

276.15

4,892

4,79741

634.5

3,834

0,001 5761

0,2608

4

277,15

5,073

4,97491

633,1

3,969

0,001 57%

0,2520

5

278,15

5,259

5,15732

631,7

4,108

0,001 5831

0,2435

6

279,15

5.450

5,34462

630,3

4,250

0,001 5866

0,2353

7

280,15

5,647

5,53782

628,9

4,396

0,001 5901

0,2275

8

281,15

5.849

5,73591

627,5

4,546

0,001 5936

0,2200

9

282,15

6.057

5,93989

626,1

4,700

0,001 5972

0,2128

10

283,15

6.271

6,14975

624,7

4,859

0,001 6008

0,2058

11

284,15

6,490

6,36452

6233

5,022

0.001 6045

0,1992

~



i'


i"

r = i" — i'

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

76,01

318,239

394,77

1 652,823

318,76

77.09

322,760

395.12

1 654.288

318,03

78,17

327,282

395,46

1 655,712

79,25

331,804

395.80

80,33

336,326

396.13

81,41

340,847

82,50

345,411

83,59

pare

s'

s" kJ/kg K

1 334.584

kcal/kg K 0,9089

kJ/kg K

3,8054

kcal/kg K 2,1784

1 331,528

0,9132

3,8234

2,1747

317,29

1 328,430

9,1050

0,9175

3,8414

2,1710

9,0895

1 657,135

316.55

1 658,517

315,80

1 325,332

0,9217

3,8590

2,1674

9,0745

1 322,191

0,9259

3,8766

2,1638

9,0594

396.46

1 659,899

396,79

1 661,280

315.05

1 319,051

0,9301

3,8941

2,1602

9,0443

314.29

1 315,869

0,9343

3,9117

2,1567

349,975

397,12

9,0297

1 662,662

313,53

1 312,687

0,9385

3,9293

2,1532

9,0150

84,68

354,538

85,76

359,060

397,44

1 664 002

312,76

1 309,464

0,9427

3,9469

2,1498

9,0008

397,75

1 665,300

311,99

1 306,240

0,9469

3,9645

2,1464

86,85

6,9865

363.624

398,06

1 666,598

311,21

1 302,974

0,9511

3,9821

2,1430

8,9723

87,94

368,187

398,37

1 667,8%

310,43

1 299,708

0,9552

3.9992

2,1396

8,9581

89,03

372,751

398,67

1 669,152

309.64

1 296,401

0.9593

4.0164

2,1362

8,9438

90,12

377.314

398,97

1 670,408

308,85

1 293,093

0.9634

4,0336

2,1329

8.9300

91,91

381,878

399,27

1 671,661

308.06

1 289,786

0,9675

4,0507

2,12%

8,9162

92,30

386.442

399,56

1 672,878

307,25

1 286,394

0,9716

4,0679

2,1263

8.9024

93,40

391,047

399,85

1 674,092

306,45

1 283.045

0,9757

4,0851

2,1231

8.8890

94,50

395,653

400,14

1 675.306

305,64

1 279.654

0,9798

4,1022

2,1199

8,8756

95.59

400,216

400,42

1 676,478

304,83

1 276.262

0,9839

4,1194

2,1167

8,8622

96.69

404,822

400.70

1 677,651

304,01

1 272.829

0,9880

4,1366

2,1135

8.8488

97,79

409,427

400.98

1 678,823

303,19

1 269,3%

0,9920

4,1533

2,1103

8,8354

98,89

414,033

401.25

1 679,954

302,36

1 265,921

0,9960

4,1701

2,1072

8,8224

100,00

418,680

401,52

1 681,084

301,52

1 262,404

1,0000

4,1868

2,1041

8,8094

101,10

423,285

401,78

1682,173

300.68

1.258,887

1,0040

4,2035

2,1010

8,7%5

102,21

427,933

402,04

1 683,261

299,84

1 255,370

1,0080

4,2203

2.0979

8,7835

103,32

432,580

402,30

1 684,350

298,99

1 251,811

1,0120

4,2370

2.0949

8,7709

104,43

437,228

402,55

1 6853%

298,13

1 248,211

1,0160

4,2538

2.0919

8,7584

105,54

441,875

402,80

1 686,443

297,26

1 244,568

1,0200

4.2705

2.0889

8,7458

106,65

446,522

403,04

1 687,448

2%,39

1 240,926

1.0240

4,2873

2,0859

8,7332

107,76

451,170

403,27

1 688,411

295,51

1 237,241

1,0280

4.3040

2,0829

8,7207

108,87

455,817

403,50

1 689,374

294,63

1 233,557

1,0319

4,3204

2,0799

8,7081

109,99

460.506

403,73

1 690,337

293,74

1 229,831

1,0358

4,3367

2,0770

8.6960

111,11

465.195

403,95

1 691,258

292,84

1 226,063

1,0397

4,3530

2,0741

8,6838

112,23

469.885

404,17

1 692,179

291,94

1 222,294

1,0436

4,3693

2,0712

8,6717

9,1205

49 4 Brodski rashladni uređaji

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine

t

T

"C

K.

P kp/cm2

bar


kapljevine

P'

P°

v'

kg/m-1

kg/m3

m3/kg

pare V

m3/kg

12

285,15

6,715

6,58517

621,8

5.189

0,001 6081

0.1927

13

286,15

6.940

6,81170

620,4

5,361

0,001 6118

0,1866

14

287,15

7,183

7.04412

619,0

5,537

0,001 6156

0,1806

15

288,15

7.427

7,28340

617,5

5,718

0,001 6193

0,1749

16

289,15

7,677

7,52857

616,1

5,904

0,001 6231

0,1694

17

290,15

7,933

7,77902

614,6

6,094

0,001 6270

0,1642

18

291,15

8,196

8,03753

613,2

6,289

0,001 6308

0,1591

19

292,15

8,465

8,30133

611,7

6,489

0,001 6347

0,1542

20

293,15

8,741

837199

610,3

6,694

0,001 6386

0,1494

21

294,15

9,024

8.84952

608,8

6,904

0,001 6426

0,1449

22

295,15

9,314

9,13391

6073

7,119

0,001 6466

0,1405

23

296,15

9,611

9,42517

605,8

7339

0,001 6507

0,1363

24

297,15

9,915

9,72329

604,3

7,564

0.001 6546

0,1322

25

298.15

10,255

10,02730

602.8

7,795

0.001 6588

0,1283

26

299.15

10,544

10,34013

601,3

8,031

0,001 6630

0,1245

27

300.15

10,870

10,65983

599,8

8,273

0.001 6672

0,1209

28

301.15

11,204

10,98737

598,3

8,521

0.001 6714

0,1174

29

302.15

11,546

11,32276

596,8

8,775

0,001 6757

0,1140

30

303,15

11,895

11,66501

595,2

9,034

0,001 6800

0,1107

31

304,15

12,252

12,01511

593,7

9,300

0,001 6844

0.1075

32

305,15

12,617

12,37305

592,1

9.573

0,001 6888

0,1045

33

306,15

12,991

12,73982

590.6

9.852

0,001 6932

0.1015

34

307,15

13,374

13,11541

589,0

10.138

0,001 6977

0,0986

35

308,15

13,765

13,49885

587,5

10.431

0,001 7023

0.0959

36

309,15

14,165

13,89112

585,9

10,731

0,001 7069

0.0932

37

310,15

14,573

14.29123

584,3

11,038

0,001 7115

0,0906

38

311,15

14.990

14.70017

582,7

11,353

0,001 7162

0,0881

39

312,15

15.415

15,11695

581,1

11,675

0,001 7209

0,0857

40

313,15

15,850

15,54354

579,5

12,005

0,001 7257

0,0833

41

314,15

16,294

15,97896

577,9

12,34

0,001 7305

0,0810

42

315,15

16,747

16,42320

576,2

12,69

0,001 7354

0,0788

43

316,15

17,210

16,87724

574,6

13,04

0,001 7404

0,0767

44

317,15

17,682

17,34012

572,9

13,40

0.001 7454

0,0746

45

318,15

18,165

17,81378

571,3

13,77

0,001 7504

0,0726




pare

r = i" — i'

s'

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

kcal/kg

kJ/kg

113,35

474,574

404.38

1 693.058

291,03

114.47

479,263

404.59

1 693,937

290,12

115.59

483,952

404.79

1 694,775

116,72

488,683

404,99

117,85

493,414

405,19

118,98

498,145

120,11

502,877

121,24

s" kJ/kg K

1 218.484

kcal/kg K 1,0475

4,3857

kcal/kg kJ/kg K K 2,0683 8,65%

1 214.674

1,0514

4,4020

2,0654

8,6474

289,20

1 210,823

1,0553

4,4183

2,0626

8,6357

1 695,612

288,27

1 206,929

1,0592

4,4347

2,0598

8,6240

1 696,449

287.34

1 203,035

1,0631

4,4510

2,0570

8,6122

405.38

1 697,245

286,40

1 199,100

1,0670

4,4673

2.0542

8,6005

405,57

1 698,040

285,46

1 195,164

1.0709

4.4836

2.0514

507.608

405,75

1 698,794

284,51

1 191,186

1,0747

4,49%

2.0486

122,38

512.381

405,93

1 699.548

283,55

1 187.167

1,0785

4,5155

2,0459

8,5771 8,5658

123,52

517,154

406,10

1 700.259

282,58

1 183,106

1,0824

4,5318

2,0432

8,5545

124.66

521,926

406,27

1 700.971

281,61

1 179.045

1,0862

4,5477

2,0405

8,5432

125.80

526,699

406,43

1 701,641

280.63

1 174,942

1,0900

4,5636

2,0378

8,5319

126.94

531,472

406,59

1 702,311

279.65

1 170,839

1,0938

4,5795

2,0351

8,5206

128,09

536,287

406,75

1 702,981

278,66

1 166,694

1,0976

4,5954

2,0324

8,5093

129,24

541,102

406.89

1 703,567

277,66

1 162,507

1,1014

4,6113

2.0297

8,4979

130,39

545.917

407,03

1 704,153

276,65

1 158,278

1,1052

4.6273

2.0270

8.4866

131,54

550,732

407,17

1 704,739

275,64

1 154,050

1,1090

4.6432

2,0243

8,4753

132,69

555.546

407,30

1 705.284

274,62

1 149,779

1,1128

4,6591

2,0217

8,4645

133,84

560,361

407,43

1 705.828

273,59

1 145.467

1,1165

4,6746

2,0191

8,4536

135.00

565,218

407,55

1 706,330

272,55

1 141,112

1,1203

4,6905

2,0165

8,4427

136,16

570.075

407,67

1 706.833

271,50

1 136,716

1,1241

4,7064

2,0139

8,4318

137.32

574,931

407,78

1 707,293

270.45

1 132,320

1,1278

4,7219

2,0113

8,4209

138,48

579,788

407.88

1 707,712

269.39

1 127,882

1,1315

4,7374

2,0087

8,4100

139,65

584,687

407,97

1 708,089

268,32

1 123,402

1,1352

4,7529

2.0061

8,3991

140,82

589,585

408,06

1 708,466

267,24

1 118,880

1,1390

4,7688

2.0035

8.3883

141,99

594,484

408,15

1 708,842

266,15

1 114,317

1,1427

4.7843

2,0009

8,3774

143,16

599,382

408,23

1 709,177

265,06

1 109,753

1,1464

4,7997

1,9984

8,3669

144,34

604.323

408,30

1 709.940

263,%

1105,148

1,1501

4,8152

1,9958

8,3560

145,52

609,263

408,37

1 709.764

262,85

1 100.500

1,1538

4,8307

1,9933

8,3455

146,70

614,204

408,43

1 710.015

261,73

1 095,811

1,1575

4,8462

1,9908

8,3351

147,88

619,144

408,49

1 710,266

260,60

1 091,080

1,1612

4,8617

1,9882

8,3242

149.06

624,084

408.54

1 710,475

259,47

1 086,349

1,1649

4,8772

1,9857

83137

150.24

629,025

408.58

1 710,643

258.33

1 081,576

1,1686

4,8927

1,9832

8,3033

151,43

634,007

408,61

1 710,768

257,18

1 076,761

1,1722

4,9078

1.9807

8,2928

Temperatura

Tlak

Gustoća kapljevine

t

T

P

P'

8,5888

Specifični volumen pare p"

kapljevine v'

pare v*

•c

K

kp/cm2

bar

kg/m3

kg/m'

m3/kg

mVkg

46

319,15

18,658

18,29725

569,6

14,15

0,001 7555

0,0707

47

320,15

19,161

18,79052

568,0

14.54

0,001 7607

0,0688

48

321,15

19,673

19,29262

566,3

14,94

0,001 7659

0.0670

49

322,15

20,195

19,80453

564.6

15,34

0,001 7712

0,0652

50

323,15

20,727

20,32624

562,8

15,75

0,001 7775

0,0635

52

325,15

21,83

21,40792

559,1

16,59

0,001 788

0,0602

54

327,15

22,97

22,52588

555,4

17,47

0,001 800

0,0572

56

329,15

24,15

23,68306

551,6

18,39

0,001 812

0,0543

58

331,15

25,37

24,87947

547,8

19,35

0,001 825

0,0515

60

333.15

26,66

26,14453

544,0

20,35

0,001 838

0.0489

62

335,15

27,98

27.43901

540.2

21,41

0,001 851

0,0464

64

337,15

29,36

28,79232

536.4

22,53

0,001 864

0,0441

66

339,15

30,77

30.17506

532,6

23,73

0,001 877

0,0420

68

341,15

32,25

31,62645

528,8

25,01

0,001 891

0.0399

70

343,15

33.77

33,11706

524,8

26,36

0.001 905

0,0379

1 at = 1 kp/cm2 = 98 066,5 Pa = 98 066.5 N/m2 = 9.806 65 N/cm2 = 0,980 665 bar Izvor 27

Tablica 3.5. Fizikalne osobine rashladnih sredstava Rashladno sredstvo Kemijska formula Tlak zasićenja u barima

R 12

R 502

CF2CI2 11,2 7,49

20 do 30

20

20

10 360

10 460

pri +50 *C pri +35 *C Postotak koncentracije u zraku

R 22 CHF2C1 18.4 12.5

CHCIF2/CCIF2 CF2 19,8 13,8

Opasan 30-60 min Bezopasan 1-2 sata Praktična ograničenja volumen % za 10 koncentraciju g/m' 500 Upozoravaju6 miris volumena %

20 % vol. ne osjeti se nikakav miris

R 717 NH3 19,3 12,5

0,2 do 0,3 0,010,03

0,005

Nema upozoravaj ućeg mirisa, ali je vrlo uska Eksplozivna granica između neškodljivih i smrtonosnih granica 106-201 koncentracija. Osnovni sastojci mogu se stvarati g/m uz otvoreni plamen. Ipak, vrlo intenzivan miris upozorava na stvaranje opasne koncentracije.



i'

i'

kcal/kg

U/kg

kcal/kg

152,62

638,989

408,64

153.81

643,972

408.66

155.00

648,954

156.20 157,38


r = i' - i'

pare

s'

kca l/kg

kJ/kg

1 710,894

256,02

1 710,978

254,85

408,68

1 711,061

653,978

409,70

658,919

408,72

159,8

669,051

162,2

679,099

164,6

s" kJ/kg K

1 071,905

kcal/kg K 1,1759

kJ/kg K

4,9233

kcal/kg K 1,9781

1 067,006

1,1796

4,9387

1,9756

253,67

1 062,066

8,2714

1,1832

4,9538

1,9731

8,2610

1 711,145

252,48

1 711,229

251,34

1 057,083 1 052310

1,1868

4,9689

1,9706

8,2505

1,1905

4,9844

1,9683

8,2409

408,7

1711,145

408,8

1711,564

248,9

1 042,095

1,1982

5,0166

1,9638

8,2220

246,6

1 032,465

1,2056

5.0476

1.9590

689,147

408,8

8,2019

1 711,564

244,2

1 022,417

1,2130

5.0786

1,9542

8,1818

167,1

699,614

169,6

710,081

408,7

1711,145

241,6

1 011,531

1,2205

5,1100

1,9494

8,1617

408,6

1 710,726

238,0

999,458

1,2280

5,1414

1,9445

8,1412

172,2 174,8

720,967

408,5

1 710,308

236,3

989,341

1,2354

5,1724

1,9396

8,1207

731,853

408,3

1 709,470

233,5

977,618

1,2428

5,2034

1,9347

8,1002

177.4

742,738

408,0

1 708,214

230,6

965.476

1,2502

5,2343

1,9297

8,0793

180,0

753,624

407,7

1 706,958

227,7

953,334

1,2576

5,2653

1,9247

8,0583

182,7

764,928

407,3

1 705,284

224,6

940,355

1,2650

5,2963

1,9196

8,0370

kJ/kg

8,2819

1 kcal = 4,187 kJ

Ako kapljice tekućine dospiju u oči, povrijeđenoj osobi treba ukazati prvu pomoć. Ne dopustiti joj da trlja oči a u oči ukapali kapljice sterilnog mineralnog ulja (rashladnog strojnog ulja ili tekućeg parafina), zatim oči isprati vodom. Ako osoba i dalje osjeća peckanje, oči treba isprati blagim rastvorom borne kiseline. Pare navedenih rashladnih sredstava u slabo prozračenim prostorijama mogu uzrokovati gušenje zbog nedostatka kisika. U slučaju povreda uzrokovanih R 717 (amonijakom), dostatno je isprati se vodom. 3.2.6. Utjecaj nekih rashladnih sredstava na okoliš Atmosfera Zemljine kugle veoma je važna za život na Zemlji. Atmosfera je složena od mnoštva slojeva koji nas čuvaju od Sunčeve radijacije i sprečavaju distribuciju topline sa Zemlje u svemir. Atmosfera je u današnje vrijeme izložena promjenama koje će utjecati na život Zemaljske kugle. Ozon (03) plin je koji se nalazi u atmosferi. Ondje se stvara i, naravno, uništava. Na visini od 15-30 kilometara od Zemlje on tvori omotač koji ublažuje našu klimu i štiti nas od Sunčeve radijacije. Ispuštanje industrijskog otpada i drugi procesi u atmosferi ubrzavaju rastvaranje ozona i tako remete prirodan tijek stvaranja i rastvaranja ozona u atmosferi. Iznad Atlantika je u proteklih deset godina stvorena tzv. "ozonska rupa". U posljednje dvije godine izvedene su serije pokusa i obavljen niz promatranja iz kojih se

zaključuje da je "ozonska rupa" uzrokovana klorom otpuštenim iz kemijskih spojeva nazvanih klorofluor-karbonima ili skraćeno "CFC". Rashladna sredstva koja se danas upotrebljavaju u brodogradnji, kao R 12, R 22 i R 502, sadrže veću količinu "CFC". Klorofluor-karbone upotrebljavamo i u pjeni kao materijal za izolaciju, kao posrednika u izrađivanju polimera, i dr. "CFC" plinovi u rashladnim sredstvima sadržani su u malom postotku, no to je dostatno da se postavi pitanje uporabe takvih rashladnih sredstava. Svojstvo je "CFC-a da se ne mogu razbiti u troposferi, već se polako dižu u stratosferu gdje jačaju i pogoduju razbijanju ultraviolentnih zraka. Pritom oslobođeni klorovi atomi napadaju ozon i uništavaju ga. To znači da klorov atom razbija molekulu ozona a da se pritom sam ne uništi. Cak i da se obustavi puštanje "CFC" u atmosferu bilo bi potrebno oko 100 godina da se potpuno obnovi ozonski omotač. Zbog velikog potencijala zagađivanja ozona, potrebno je da mnogi proizvođači "CFC" mješavina u fazama obustave proizvodnju što je prije moguće. Ispituju se novi proizvodi s alternativnim mješavinama plinova. Istraživanja mnogih proizvođača odredila su hidrofluorkarbone, "IIFC" i hidroklorfluor-karbone, "HCFC" kao vodeće supstance protiv "CFC" mješavina. "HFC" mješavine ne sadrže klorove atome, te je njihov potencijal zagađivanja nula. U "HFC" mješavinama dodavanje hidrogena (vodika) "CFC" strukturi dopušta osipanje praktično svih atoma klora u niskoj atmosferi prije nego što stignu do ozonskog omotača. Zbog tog osipanja klorova atoma na nižim visinama "HCFC" imaju mnogo manji potencijal zagađivanja od 2 %-lU % "CFC"-ovog potencijala. Vodik koji se nalazi u "HFC" i "HCFC" mješavinama utječe na mješavine lako da su manje stabilne od "CFC" mješavine te im je znatno smanjen vijek atmosferskog trajanja (2 g.-25 g„ za razliku od "CFCn-a čiji je vijek 100 g. i više). Vidljivo je da se za rashladna sredstva R 12, R 22 i R 502 u skoroj budućnosti moraju pronaći alternativne mješavine. Novogradnje će upotrebljavati R 22, jer je najmanje opasan, ili posredan sustav hlađenja uporabom amonijaka. 3.2.7. Rasoline Hlađenje u rashladnim skladištima s izravnim isparavajućim rashladnim sredstvom ne može se uvijek izvesti. Izmjenjivači topline na brodu smješteni su na relativno velikim udaljenostima, pa bi izravan prijenos topline zahtijevao duge cjevovode i velike količine rashladnog sredstva u sustavu. Ako bi došlo do propuštanja cjevovoda tijekom plovidbe, vrlo teško bismo ustanovili mjesto propuštanja i teško bismo spriječili havariju, osobito ako bi brod plovio po nevremenu. Nadoknada rashladnih sredstava u sustavu je skupa, a rezerva na brodu zauzima velik prostor. Zbog navedenih nedostataka danas se sve češće upotrebljava posredno hlađenje. U primarnom krugu na brodu se upotrebljavaju rashladna sredstva R 12, R 22, R 502 i R 717, a u sekundarnom krugu rasoline. Rasolina je voda koja sadrži određen težinski udio neke soli. Čista voda ima veću specifičnu toplinu od bilo koje rasoline, ali s većom koncentracijom soli u vodi snižava se do izvjesne mjere temperatura smrzavanja rasoline. U ovisnosti o temperaturi hlađenja odabire se rasolina, tj. vrsta soli i njezina koncentracija. S fizikalnog, kemijskog i pogonskog gledišta rasoline trebaju ispunjavati sljedeće zahtjeve:

1.

Točka zamrzavanja mora biti niža od temperature isparavanja. U praksi treba predvidjeti sigurnosnu razliku od najmanje 5 do 10 °C. 2. Točka vrenja mora biti što je moguće viša, s tim da prestankom rada rashladnog uređaja i njegovim zagrijavanjem na temperaturu okoline ne nastanu veliki gubici isparavanja. 3. Korozivnost mora biti malena. 4. Nositelj hladnoće ne smije biti zapaljiv ni otrovan, a morao bi biti i jeftin. 5. Visoka toplinska vodljivost i velik specifični toplinski kapacitet povoljni su jer iz njih potječu dobra svojstva u vezi s prijenosom topline. 6. Utrošak energije za strujanje nositelja hladnoće treba biti odgovarajuće mali kada su gustoća i viskozitet mali. Osim toga, prijelaz je topline bolji što je niži viskozitet. Kao što ne postoji rashladno sredstvo koje ispunjava sve zahtjeve, tako ne postoje ni rasoline koje ispunjavaju sve zahtjeve. Za većinu solnih rastvora postoje dijagrami iz kojih je vidljiv odnos temperature, faze i koncentracija rastvora. Na slici 3.3. vidljivo je da, ovisno o temperaturi i koncentraciji otopine soli, otopina može biti tekuća ili može biti tekućina i izdvojena sol, ili tekućina i led, ili cijela otopina može biti u zamrznutom stanju. Točka a početak je zamrzavanja otopine čija je koncentracija manja od eutektične (smjesa kristala leda i kristala soli). Točka b stanje je u dvofaznoj otopini, i to tekuće-kruto (količine su razmjerne dužinama bb", je led, a bb' otopina). U točki c kraj je procesa zamrzavanja pri postizanju eutektične temperature (ostatak otopine ima sastav eutektične točke,

5*1 ^b" ^ EJ

EUTEKTICNA KONCENTRACIJ A količin o soli

Slika 3.3. Dijagram koncentracije soli u vodi

skrućen pri tElI = const, pri čemu djelomično nastaju kristali soli i kristali leda). Eutektične otopine soli primjenjuju se u brodogradnji kao nositelji hladnoće u sekundarnom rashladnom sustavu. Iz slike 3.3. možemo zaključiti da nema koristi upotrebljavati višu koncentraciju od eutektičke, jer je tu najniža temperatura na koju se otopina može ohladiti a da ostane u tekućem stanju. Otopine soli (rasoline) izazivaju koroziju opreme i cjevovoda. Da bi korozija bila što manja, primjenjuju se kemijski čiste soli s dodatkom inhibitora, kako bi se održala mala alkaličnost otopine (pH = 7-10). Rashladni sustav rasoline trebao bi biti zatvoren, bez prisutnosti zraka. Najčešće zastupljene soli koje se danas upotrebljavaju u brodogradnji jesu: — Kuhinjska sol (NaCI), kojom možemo hladiti do —20 °C uz težinski udio soli u otopini od 22%. Rasolina je kiselkasta i jako nagriza metale, pa ju je potrebno neutralizirati dodatkom natrijevog karbonata (Na2C03). — Magnezijev klorid (MgCI^, kojim možemo hladiti do -33,5 °C uz težinski udio soli u otopini od 20,5%. — Kalcijum klorid (CaCl2), upotrebljava se za niže temperature, i to do — 55 °C uz 30% težinskog udjela soli u otopini. Svojstva rasolina NaCI, MgCl-,, i CaCl2 prikazana su t, £ dijagramom na slici 3.4. Na ordinarnoj osi prikazane su temperature (t), a na apscisi koncentracija rastvora (%). U rashladnim komorama rasolina se zagrijava na temperaturi od 2 °C do 3 °C, a količina rasoline koja kruži kroz izmjenjivač topline jest

[kg/h],

Qc

m —

Cp Cl - h)

(3-1)

gdje je Q0 rashladni učipak izmjenjivača topline (kJ/h), t, i t2 temperatura rasola na ulazu i izlazu iz izmjenjivača topline (°C), obično tj — t 2 = 2 do 3 °C i c specifična toplina rasoline (kJ/kg °C). Dobre su strane rasolnog sustava hlađenja dobra akumulacijska sposobnost, jednostavna regulacija temperature u skladištima, lako održavanje i siguran rad sustava na brodu.

/

■

^ J i

V s ^

\

17

/

V

/

\

\

/

/ \

/

1

U nedostatke možemo ubrojiti: veći broj cjevovoda i ventila; neophodno NaCI -----------podržavanje niže temperature MgCl2 — • — isparavanja od one u izravnom sustavu CaCl, isparavanja (za 6 °C), što smanjuje -------------------Slika 3.4. Otopine soli rashladnu sposobnost za 15 %; neophodnu dodatnu opremu i dodatan utrošak energije za crpke rasola. Usporedimo li posredan sustav hlađenja s izravnim sustavom hlađenja, skuplji je i veće težine.

15 20

2 5

5

kuhinjska sol magnezijev klorid kalcijev klorid

3 5

4. Namjena i podjela rashladnih sustava na brodu

4.1. Uvod Poznato je da današnji brodovi osim ogromnih količina sirovina, poluproizvoda i gotovih proizvoda prevoze i velike količine tereta koji tijekom prijevoza moraju biti podvrgnuti procesima hlađenja ili zamrzavanja. Potrebe za prijevozom takvih tereta brodom sve su veće. Rashladna se tehnika razvijala ukorak s rastućim potrebama tržišta i može se reći da je do danas tako napredovala da se brodovima mogu prevoziti različiti posebni tereti raznovrsnih oblika, veličina i svojstava, a koje treba hladiti ili zamrzavati kako bi zadržali kakvoću, izgled i težinu. Dostignuća u rashladnoj tehnici na brodu najprije su primijenjena u skladištenju živežnih namirnica (provijantura). U provijanturi se određeno vrijeme čuvaju lako kvarljivi artikli potrebni za prehranu posade i putnika. Trajnost prehrambenih proizvoda u svježem stanju, bez obzira radi li se o voću i povrću, o ribi, mesu, siru, maslacu i dr., ograničena je zbog: a) djelovanja mikroorganizama, osobito bakterija, gljivica i dr.; b) fizikalnih promjena, npr. isparavanja vode, gubitka mirisa i određenih sastojaka koji daju okus; c) kemijskih i biokemijskih promjena, npr. procesa sazrijevanja, hidrolize vrenja i oksidacije. Hlađenjem, odnosno zamrzavanjem mikroorganizmi postaju tromi, pa se navedene promjene usporavaju. Promjene navedene pod a) usporavaju se niskom temperaturom i niskom relativnom vlažnošću. Promjene pod b) usporavaju se niskom temperaturom i visokom relativnom vlažnošću. Promjene pod c) usporavaju se niskom temperaturom. U suvremenoj gradnji brodova, posebno onih koji plove tropskim područjima, koristi se uređajima za kondicioniranje zraka kako bi ugodan bio boravak u prostorijama za stanovanje, odmor, za nadzor nad strojnim uređajem i upravljanje brodom. Dostignuća na polju automatizacije, primijenjena na brodovima, uvjetovala su ugradnju posebnih uređaja za klimatizaciju zraka kojima se štite osjetljivi elementi i sklopovi automatizacije. U međunarodnoj razmjeni sve su više zastupljeni raznovrsni tereti koji se prevoze u rashlađenu stanju. Osjetljivi tereti, npr. voće, zahtijevaju posebnu pozornost kako pri

1. 2. 3. 4. 5.

uskladištenju tako i tijekom prijevoza. Zbog osjetljivosti na mirise, potrebna je posebna priprema skladišta prije ukrcaja novog tereta, a pri ukrcaju mora se odijeliti od drugih tereta. Voće je neugodan i osjetljiv teret, diše, pa time oduzima kisik iz prostorije, a ispušta i ugljik-dioksid. Prekoračenje dopuštene koncentracije ugljik-dioksida može oštetiti voće. Za mnoge vrste riba potrebno je osigurati zamrzavanje odmah nakon ulova. Zamrznuto meso ne stvara ugljik-dioksid, pa je potrebno dodavati ga u hlađeni prostor iz posebnih boca kako bi se održala potrebna koncentracija. U tu svrhu danas se koriste elektroničkim indikatorima ugljik-dioksida (C02). Mnogi posebni tereti danas se prevoze u rashlađenu stanju u kontejnerima ili pak zahtijevaju poseban način slaganja i smještaja. Potražnja za prijevozom takvih tereta u svijetu u stalnom je porastu. Prijevoz hlađenih tereta iziskivao je nova rješenja u izvedbi brodskih skladišta, posebno za protok zraka i izolaciju skladišta. Sredinom šezdesetih godina velika potražnja za prijevozom ukapljenih plinova uvjetovala je gradnju brodova posebne namjene kojima se mogu prevoziti velike količine tekućih tereta pod tlakom ili pri atmosferskom tlaku. To je dovelo do primjene nove tehnologije, i u gradnji brodova, i u ugradnji rashladnih sustava i pripadajućih uređaja s ciljem da se spriječi gubitak tereta. S obzirom na prirodu tereta i velik rizik koji postoji pri prijevozu ukapljenih plinova, od prvorazredne je važnosti izbor kadrova koji su na takvim brodovima u službi. Prema svemu što je do sada rečeno proizlazi da rashladne sustave na brodu možemo podijeliti u sljedeće skupine: rashladni sustavi za brodsko skladištenje živežnih namirnica (provijant), rashladni sustavi za hlađenje i održavanje tereta na potrebnoj temperaturi, rashladni sustavi za ukapljivanje plinova, sustavi klimatizacije, rashladni uređaji za očuvanje sredstava za gašenje požara ugljik-dioksidom (C02). Bez obzira o kojem se od navedenih sustava radi, svi sustavi na brodu kompresijskog su tipa. U njihovom kružnom toku četiri su osnovna elementa: kompresor, kondenzator, ekspanzijsko-regulacijski ventil i isparivač.

4.2. Rashladni sustav za održavanje živežnih namirnica na brodu (provijant) Za skladištenje svježe hrane na brodu predviđeni su posebni rashladni prostori. Na malim brodovima, na kojima su prostori opskrbe i smještaja ograničeni, sve vrste svježih proizvoda uskladište se u jednom rashladnom prostoru u kome se održava temperatura od oko 0 °C. Brodovi srednjih veličina mogu imati rashladno spremište za temperature od 0 do 4 °C i spremište za zamrzavanje do —18 °C. Veliki brodovi i putnički brodovi imaju više spremišta za različite robe: za meso, do -18 °C; ribu, do -18 °C; mliječne proizvode, od 0 do -2 °C; povrće, +4 °C; i rashladna spremišta za mješovitu robu, od +2 do +4 °C. Rashladni sustav za navedena spremišta u većini slučajeva ima po dva kompresora i kondenzatora i crpke za morsku vodu, tako da jedan uređaj radi, a drugi je rezerva u slučaju kvara.

— — — — —

Takva postrojenja u načelu nisu napravljena za rashlađivanje ili zamrzavanje velikih količina robe, već za skladištenje već rashlađene ili zamrznute robe. Njihova je namjena da za određeno vrijeme očuvaju kakvoću proizvoda, izgled, okus i miris. Lokacija rashladnih prostorija za skladištenje živežnih namirnica na brodu u većini slučajeva projektira se na gornjoj palubi krme broda. Postoje različita rješenja razmještaja rashladnih prostora, a najčešće je rješenje s tri ili četiri prostorije. Ovisno o zahtjevu brodovlasnika grade se i brodovi s više prostorija, kako je to prikazano na slici 4.1. Prostorije mogu biti za meso, ribu, povrće, mliječne proizvode, piće, suhe proizvode, carinsku robu i druge proizvode. Rashladni prostori većinom su opremljeni policama od nehrdajućeg čelika, nosači polica od pocinčanog su lima, kuke za meso od nehrdajućeg čelika, a držači uskladištene robe od jelovih trcnica premazanih bezmirisnim lakom. U svim rashladnim prostorijama ugrađuju se odvodni izljevi vode na krmenoj sirani broda. Brodski rashladni uređaji izloženi su znatno ležim uvjetima rada od uređaja na kopnu, pa se zbog loga za njih postavljaju posebni uvjeli: lagana konstrukcija što manja zapremnina sigurnost u radu pri velikim termičkim i dinamičkim opterećenjima jednostavan i pouzdan način nadzora i upravljanja dobra pristupačnost i laka zamjena pojedinih dijelova uređaja. Brodski rashladni sustav gradi se tako da osigurava održavanje zadane temperature u prostorijama pri vanjskoj temperaturi zraka od 35 °C i relativnoj vlažnosti 70 %, okolnoj temperaturi od 40 °C te temperaturi vode za kondenzator od 32 °C. Komore za održavanje namirnica mogu biti građene s isparivačima za mirno hlađenje ili s prisilnim protokom zraka koji se stvara ventilatorom. Pri mirnom hlađenju zrak će na izvjesnim mjestima, osobito u blizini rashladne serpentine, biti hladniji od srednje temperature prostora. Za osjetljive proizvode takvo se hlađenje izbjegava jer se roba može pokvariti. Zadovoljavajuće hlađenje komore i sadržaja u njoj može se postići ako zrak slobodno struji do isparivača i od njega. To se postiže prisilnim protokom, pa su i rashladne komore na brodu većinom tako izvedene. Vrlo je bitna regulacija kapaciteta cijeloga sustava jer je na brodu sustav neujednačeno opterećen. Neposredno nakon ukrcaja namirnica u luci opterećenje je maksimalno. Nakon izvjesnog vremena opterećenje se smanjuje te opet raste ako brod prolazi tropskim oblastima. Pri ukrcaju namirnica potrebno je znati na kojoj se temperaturi i koliko vremena namirnice mogu održati u rashladnim komorama. Tablica 4.1. prikazuje temperature uskladištenja (prema prof. Backstromu).

a

c

RAIMA* REIARA+ RAZMAK M BARA lût ■■ ' MOM

g

3 5 lM«rl««i 1,0

------^--------¿J

Çg

f f Tablica-

Iii

4.1. H

£M *

B P

S " &

s

o

•2:

10 dana

30 dana

90 dana

180 dana

+4 *C

—2 *C

-7 "C

—12 *C

+7 *C

IO 'C

-7 "C

-12 *C

B B < 2.

I B

e r

360 dana -18 'C -18 'C

O 'C

-9 'C

-15 'C

-20 °C

O 'C

-9 °C

-20 *C

-30 °C

Gornje brojke odnose se na ukupno vrijeme uskladištenja od rashladivanja ili zamrzavanja svježeg proizvoda do ponovnog zagrijavanja, tj. od mjesta proizvodnje do mjesta potrošnje. Promjene temperature mogu smanjiti kakvoću proizvoda. 4.2.1. Određivanje veličine i bilanca topline rashladnih komora provijanata Da bi se odredila veličina rashladnih komora provijanturc, treba znati rutu broda, njegovu veličinu te broj posade i putnika na njemu. Potrošnja hrane izračunava se prema jednadžbi G = N ■ B ■ g + 15% [kg], (4-1) gdje je G — količina provijanta u kg, N - broj ljudi, B — broj dana između dva ukrcaja namirnica, g — količina hrane

uskladištenje skoro nemoguće

koja je prema normativima potrebna po jednom danu (kg/dan i čovjek). Neki brodovlasnici imaju svoje zahtjeve koji su prikazani u tablici 4.2, a isti se razlikuju od vrijednosti dobijenih jednadžbom (4-1). Tablica 4.2. Koeficijenti za izbor veličine provijanta q

g

N

B

0,25 0,25

-

-

-

-

G

0,12

-

-

0,12

-

-

o¿

-

-

0,4

-

-

7,5 m /t

-

0,5

-

-

-

1,5

-

-

12,5 m3A Vino 280 , boca/m Pivo 500

0,4

-

-

6 m /t 7,5 m3/t

-

5 m3A

-

3

Sanduci 810 kg/m2 7,5 m3/t 3

Brašno , 8,8 m A Kruh

Kad se proračunata količina provijanta pomnoži opterećenjem prostora (q), dobije se volumen komore

-

-

-

-

V = q ■ G [m3] . (4-2) Kada su poznate ove vrijednosti, može se odrediti broj komora i temperatura u njima. Obično se na brodu ugrađuje pretkomora u kojoj se spremaju namirnice za dnevnu potrošnju. Temperatura joj se kreće oko 0 °C. Sve su komore izolirane. Zatim valja odlučiti o načinu hlađenja rashladnih komora. Kod uređaja neposrednog hlađenja cijevi kroz koje struji rashladni medij ulaze u rashladnu komoru. Snop cijevi obično se postavlja na zidove komore ili na strop. Suvremeni brodovi takav sustav ugrađuju samo u pretkomoru, jer se za vrijeme rada sustava na cjevovodu sakuplja inje, koje se stvara iz zraka u komori. Inje sprečava normalnu izmjenu topline, te je potrebno često prekidati rad te komore i otapati inje. Zbog ravnomjernog hlađenja i jednostavnijeg rukovanja, ugrađuje se hlađenje s prisilnom recirkulacijom zraka u komori. I tu se sakuplja inje na

serpentinama, ali se uklanja pomoću električnih grijača i automatike, pa nije potreban nikakav fizički rad. U svim su komorama na podu postavljene rešetke koje služe za protok zraka i drenažu vode. Da bi se u rashladnim komorama održale već odabrane temperature, potrebno je proračunati dovedenu t o p l i n u koju stvaraju sljedeća toplinska opterećenja: prodiranjem kroz stijenke, hlađenjem i zamrzavanjem proizvoda, izmjenom zraka, ven tilacijom, disanjem, stvaranjem inja na isparivaču, radom ljudi, osvjetljenjem i radom ven Lila tora.

Toplinsko opterećenje uslijed dobitaka prolaza kroz stijenke izračunavamo prema izrazu Q = 2 A ■ k At - 24 gdje je n - broj pregrada, A — površina odgovarajućih pregrada, stropova, podova i drugih izoliranih površina unutrašnjeg dijela komore [m2], k — koeficijent prolaza

(4-3)

topline za odgovarajuće stijenke ili pregrade

hnrK

vanjske i unutrašnje temperature promatrane komore [°C], Temperaturnu razliku izračunavamo prema izrazu At = tw - tu. Pomoću ovog izraza izračunava se prolaz topline kroz stijenke komora, poda stropa i vrata. Toplinsko operećenje nastaje i uslijed hlađenja i zamrzavanja proizvoda. Prehrambeni proizvodi i druga roba hlade se na temperaturi koja je najpovoljnija za njihovo održavanje. Toplina hlađenja pri rashlađivanju proizvoda izračunava se pomoću izraza Q 2 = G c p ( i l - t j) [kJ/h], (4-4) gdje je c - specifična toplina robe, koja se može naći u priručnicima za zadani slučaj [kJ/kg K], G — masa unesene robe [kg/h], tj — temperatura kJ

, At — temperaturna razlika

robe prije unošenja u komoru [°C], t2 — temperatura na koju želimo hladiti [°C].

Na sličan način izračunava se toplina hlađenja pri zamrzavanju proizvoda Q i - G c x {tx-t2)+r + c2 (t2 f3) [kJ/h], (4-5) gdje je c, - specifična toplina robe do točke zamrzavanja [kJ/kg K], % — specifična toplina robe u zamrznutom stanju [kJ/kg K], t, — temperatura unesene robe [°C], t2 - temperatura zamrzavanja robe [°C], t3 — temperatura komore u kojoj se roba zamrzava [°C], r - toplina zamrzavanja robe, koja se može naći u priručnicima za zadanu robu [kJ/h]. Ako su poznate entalpije robe prije i poslije zamrzavanja, može se izračunati količina topline neophodna za zamrzavanje robe, po obrascu Qi = G (i, - ¿2) [kJ/h]. (4-6)

gdje su i, i i2 specifične entalpije danih vrsta proizvoda na temperaturama t] i t2Toplinsko opterećenje pojavljuje se uslijed izmjene zraka (Q3). Zamjena zraka u komorama svježim zrakom može biti namjerna ili nenamjerna. Ventilacijom se namjerno zamjenjuje zrak u komorama, radi smanjenja koncentracije pojedinih štetnih plinova, uklanjanja mirisa oslobođenog iz uskladištenih proizvoda te radi osiguranja dostatne količine svježeg zraka za normalan rad. Uslijed nekontroliranog prodora vanjskog zraka kroz nedostatno brtvljena vrata ili druge razne otvore kao i pri otvaranju vrata, dolazi do nenamjerne izmjene zraka u komori. Toplinsko operećenje uslijed ventilacije izračunava se pomoću izraza Q3 = V-c„ p(T l -T 2 ) [kJ/h], (4-7) gdje je V - količina dovedenog zraka [mVh], cp — specifična

toplina vlažnog zraka [kJ/kg K], p - gustoća zraka [kg/m3], T, — temperatura vanjskog zraka [K], T2 — temperatura zraka u komori [K]. Gubitak topline računa se za prisilnu izmjenu zraka. Količina izmijenjenog zraka ovisi o vrsti robe koja se nalazi u rashladnoj komori te o veličini komore. Proces izmjene zraka ovisi o biološkoj aktivnosti proizvoda. Pri skladištenju proizvoda koji se čuvaju na temperaturi već od 0 °C uglavnom postoji mogućnost izmjene zraka u komori svježim zrakom. Ako je temperatura komore niska (-10 °C), biološka aktivnost proizvoda skoro posve prestaje, te su potrebe za svježim zrakom minimalne. Količina dovedenoga zraka ovisi o broju izmjena koje uvjetuje temperatura uskladištenja proizvoda i volumen rashladne komore. Broj izmjena iznosi do 6 puta na dan a može se izračunati na osnovi količine oslobođenih plinova po jedinici proizvoda. Na brodu se većinom

nalaze uređaji za nadziranje ugljik-dioksida (C02). Takav sustav izmjene zraka u komorama provijanture primjenjuje se samo na velikim putničkim brodovima, dok na ostalim brodovima zrak prodire bez nadzora. Broj izmjena zraka tada ovisi o otvaranju vrata komore, kakvoći izrade otvora komore i njihovu održavanju. Ovo se opterećenje izračunava prema izrazu Qs' = n • V' c p ■ p ■ (7\ - T J [kJ/kg], (4-8) gdje je n — broj otvaranja vrata, V' — količina zraka dovedena otvaranjem vrata [m3/h]. Vrijednosti veličina ovog izraza iste su kao u izračunavanju toplinskog opterećenja uslijed prisilne izmjene.

Toplinsko opterećenje uslijed disanja robe (Q 4) uzrokovano je biološkim procesima u skladištenju proizvoda biljnog podrijetla. U skladištenju zamrznutih proiz voda ovo opterećenje ne postoji. Toplina disanja ovisi o temperaturi proizvoda, jer je intenzitet bioloških pro cesa veći ako je veća temperatura. Tu toplinu možemo dosta točno izračunati prema izrazu Q A = G q - r [kJ/h], (4-9) gdje je G — količina robe [kg], q — toplina zbog disanja robe [kJ/h], z — vrijeme trajanja rashlađivanja ili uskladištenja [h/dan ili h/h]. Toplina disanja proizvoda "q" ovisi o proizvodu, stupnju zrelosti i drugim uvjetima. Te vrijednosti za različite vrste robe nalaze se u priručnicima. Toplinsko opterećenje nastaje i zbog stvaranja inja na isparivaču (Q 5). Plin koji isparava u isparivaču uvijek ima nižu temperaturu od temperature zraka koja oplakuje površine isparivača. Zbog razlike temperatura, na površini isparivača kondenzira se vlaga iz zraka koji struji oko isparivača. Vlaga u zraku nastaje pri izmjeni zraka iz komora vanj skim zrakom ili pri recirkulaciji zraka. Vlaga dolazi u skladišta zbog difuzije u uskladištenim proizvodima, ako sadrže vodu (kaliranje). Upotrijebimo li poliuretan za izolaciju komora, difuziju vode kroz zidove možemo zanemariti. Ako se u komorama čuvaju zamrznuti proizvodi, vlaga s njihove površine sublimira iz ledenih kristala i nošena zrakom desublimira na površine isparivača, prenoseći tako odgovarajuću količinu topline. Ovdje treba uzeti u obzir onu koli činu topline koja opterećuje isparivač zamrzavanjem inja na površini isparivača. Inje se rashlađuje približno do temperature isparavanja. Toplinsko opterećenje uslijed stvaranja inja na isparivaču može se izračunati iz izraza Q s = W( i - i0) + n Vp u (xs - JO(-'O) [U/h], (4-10) gdje je W — količina vlage izdvojena na površini isparivača zbog kaliranja [kg/h], i — specifična entalpija izdvojene vlage na temperaturi uzduha u komori (t^ [kJ/kg], i„ — specifična entalpija vlage izdvojene na isparivaču, približna temperaturi ispa ravanja (tc) [kJ/kg], n — broj recirkulacija zraka na sat ^ , V — zapremnina komore [m3], pu — gustoća zraka u komori na temperaturi uskladištenja [kg/m 3], x, — apsolutna vlažnost vanjskog zraka koji ulazi u komoru [kg/kg], x u — apsolutna vlažnost zraka u komori na temperaturi uskladištenja [kg/kg]. Podaci o gubitku namirnica na težini (kaliranje) obično se daju u postocima mase namirnica za određeno vrijeme i određene uvjete uskladištenja ili termičke obrade. Ti se podaci nalaze u priručnicima, za različite vrste robe. Toplinsko opterećenje uslijed rada ljudi (Q 6) ovisi o broju ljudi, intenzitetu rada i temperaturi na kojoj ljudi rade. Q 6 = n q r [kJ/h], (4-11) gdje je n — broj ljudi, q - odavanje topline po radniku koji borave i rade u rashladnim komorama [kJ/h], r — vrijeme koje je radnik proveo u komori [h/dan]. Toplinsko opterećenje uslijed osvjetljenja (Q 7) ovisi o intenzitetu osvjetljenja. U komori to je trajanje uključenosti a izračunava se pomoću izraza

76

Q7 = N„r = tJcsvAg-nosv [U/h], (4-12) — gdje je Nos ukupna instalirana snaga osvjetljenja u komori [W], r — vrijeme uključenosti osvjetljenja [h/dan ili h/h], yosv — stupanj uključenosti osvjetljenja, nosv — specifično instalirana snaga osvjetljenja po 1 m 2 površine komore [kJ/h m ], A^ površina komore [m2]. Toplinsko opterećenje uslijed rada ventilatora (Q g). Ovo toplinsko opterećenje potječe od toplinskog ekvivalenta mehaničkog rada ventilatora zraka u ispa- rivaču, a izračunava se pomoću izraza Qs = Nm-

(4-15)

r

gdje je 7 — faktor jednovremenosti i kreće se od 0,8 do 0,9, r r — usvojeno vrijeme rada sustava (16-20 sati rada na dan). Da bismo izradili proračun postrojenja, vidljivo je da trebamo uzeti u obzir sljedeće podatke: — temperaturu prostorija — temperaturu okoliša — toplinu mogućeg zračenja Sunca 5 Brodski rashladni uređaji

65

— — — — — — — — — — — — — — — — — —

temperaturu mogućih tankova ulja u blizini kućišta strojeva i si. koeficijent prijelaza topline toplinu prijelaza toplinu ventilatora toplinu ventilacije toplinu isparavanja razliku između temperature prostorije i temperature isparavanja funkcioniranje termostatskog ekspanzijskog ventila sušenje produkata hrane — brzinu plina u usisnoj cijevi i sniženje tlaka da bi se omogućilo sigurno vraćanje ulja, bez velikih gubitaka tlakova raspodjelu zraka u prostoriji temperaturu rashladne vode na ulazu u kondenzator temperaturu i tlak kondenzacije brzinu vode u cijevima kondenzatora kapacitet i cijenu kompresora kapacitet i cijenu kondenzatora kapacitet i cijenu rashladnika uvjete rada i vijek trajanja kompresora temperaturu usisa plina u kompresor. Veliki broj vrijednosti fiksan je, ovisan o ograničenjima komponenti. Da bi smo postigli najbolja tehnička i gospodarska rješenja, moraju se uzeti u obzir neka odstupanja. 4.2.2. Proces u rashladnom sustavu provijanture Rashladni uređaj provijanture ima zadaću da kroz duže vremensko razdoblje održava prehrambene artikle, namijenjene posadi i putnicima, u svježem stanju. Specifičnost je u tome što su temperature održavanja artikala različite, te se namir nice čuvaju u različitim prostorijama. Za normalan rad rashladni sustav posjeduje: kompresor, kondenzator, regulacijski ventil, isparivače i rashladno sredstvo. Rashladno sredstvo protječe sustavom na sljedeći način. Kompresor usisava plin iz isparivača i tlači ga, što uzrokuje povećanje tlaka i temperature. Stlačeni se plin dovodi u kondenzator, gdje se hladi rashladnom vodom ili zrakom i prelazi u tekuće stanje. Na prijelazu iz kondenzatora do regulacijskog ventila plin je pod tlakom i u tekućem stanju. U regulacijskom ventilu prigušuje se rashladno sredstvo. Proces prigušivanja ide crtom stalne entalpije. Zahvaljujući sniženju tlaka dio ras hladnog sredstva isparava, uzrokujući pad temperature. Rashladno sredstvo potpuno ispari prolazeći kroz isparivač. Pritom oduzima temperaturu okolišu koji se tako hladi. Stvorenu paru rashladnog medija usisava kompresor i tlači je u kondenzator. Kompresor ima zadaću da paru niske temperature iz isparivača tlači u visokotemperaturni kondenzator, da bi toplina apsorbirana u kondenzatoru mogla biti odvedena rashladnom vodom ili zrakom. Što je veća razlika između temperature isparavanja i kondenzacije, to se, za određeni rashladni kapacitet, zahtijeva veći rad. Ovo je osnovno načelo sustava koji se stalno usavršava. Na slici 4.2. prikazana je shema rashladnog sustava provijanture suvremenog broda koji se gradi u jednom našem brodogradilištu. Shema prikazuje kompletan rashladni uređaj sa sigurnosnom i pogonskom automatizacijom. Na tlačnoj strani

78

MESO

POVRĆE

MLIJEČNI I PROIZVODI

isparha?

IVARIHAt

¡ISPAR1VA Ž

ISPARIVAi

sr

ISPAlKAt

• TAlAHmt TERMO STAT ' , ►dNEPOV RATNI VENTIL |T|

355MI ' MMANO METAR PRB05V : MTNANOTC RMOMET AR VP-»ISOK OTlAfN1 PRESGST AT 1------------------------— -SIGURNOSNI KOMPRES VENTIL ■ KOMPRESOR -HLIIR OR AJ-HACNETSII VENTIL &TERHOSTATSKI

■ 3 i

■ a 3 £ u i I

f "f R KONDENZATOR^;O T LACIONI SUSIOC 9 D IL ZA ____^ 9 i . ____ >KU VOOU SPREMNI* TXTT EKSPANZIONI R VENTIL m TSTTRMOSTAT n MANOTERM TT OMETAlg OOVA ) JAC OOVAJAC ) ULJAULJA TERMOMETAR U ATMOSFERU NPMSKOU

ATNI PRESOSTAT TA VENTIL KONSTANTNO G TLAKA I

——1 TEMPERATURE

MORSK A VOOA

ON

kompresora nalazi se manotermo metar za očitavanje tlaka i temperatur e na izlazu rashladnog fluida iz kompresora . Visokotlač ni presostat,

ugrađen na istom cjevovodu manotermo metra štiti kompresor od povišenog tlaka u sustavu. U sklopu kompresora ugrađen je odvajač ulja čija je zadaća da izdvaja što više ulja iz toplog rashladnog medija na izlazu iz kompresora . U kondenzato ru se stlačeni plin hladi i

ukapljuje rashladnom morskom vodom. Na cjevovodu morske vode ugrađen je regulacijski ventil kojim se regulira protok vode u kondenzato ru. Na svom putu brod prolazi raznim temperatur nim područjima , tako da je i temperatur a mora promjenljiv

a, što bi negativno utjecalo na ravnomjern ost rada rashladnog sustava da nema regularijsk og ventila. Iz kondenzato ra plin u tekućem stanju odlazi u spremnik (resiver) tekućeg rashladnog medija. Volumen spremnika mora biti dostatan da preuzme cjelokupnu količinu

rashladnog sredstva iz uređaja u slučaju kvara ili popravka na uređaju. Kondenzat or i spremnik zaštićeni su sigurnosni m ventilima koji su ugođeni na tlak 10 % veći od radnog. Kond enzator i spremnik spojeni su posebnim cjevovodo m da bi se osigurao neprekidan

protok tekućeg plina. Iz spremnika medij prolazi kroz sušilac zbog odstranjivanja eventualne vlage. Na cjevovodu ispred sušioca nalazi se priključak za punjenje sustava i njegovo nadopunjav anje rashladnim fluidom. Na daljnjem putu tekući medij prolazi

kroz pokazatelj protoka i izmjenjivač topline (pothlađiva č). Izmjenjivač topline ima dvojaku ulogu, pregrijava plin koji ide prema kompresor u a pothlađuje tekući plin koji ide prema isparivačim a. Ovim se postiže bolji stupanj djelovanja kompresora a ujedno i

veći rashladni učinak. Tekući medij dalje se kreće preko filtera u magnetski ventil koji je upravljan termostato m, u rcgulacijski ventil i zatim u isparivač. ' U slučaju kvara magnetsko g ventila ili regulacijsk og ventila postoji zaobilazna (by-pass) mogućnost

rada sustava ručnim regulacijski m ventilom. Svak i magnetski ventil upravljan je termostato m (Ts) odgovaraju će rashladne prostorije. U isparivaču medij ispari, oduzimajuć i toplinu okolini. U prostoriji za skladištenje krumpira, vina,

mliječnih proizvoda i u pretprostor u ugrađeni su isparivači bez ventilatora, u obliku serpentina. Isparivači s ventilatoro m ugrađeni su u prostorijam a za skladištenje mesa, ribe i povrća. U svakoj je prostoriji termometar . Na vanjskoj stijenki svake rashladne prostorije

nalazi se termostat i kontrolni termometar, dok su bulb termostata i kontrolnog termometra smješteni u rashladnim prostorijam a. Prost orije niskih temperatur a (za skladištenje mesa i ribe, —20 °C) imaju alarmni termostat koji je preko uputnika rashladnog uređaja u

strojarnici povezan na glavnu razvodnu ploču alarma u nadzornoj prostoriji. Ako u ovim prostorijam a temperatur a naraste iznad dopuštene granice, uključuje se alarm. Isparivači u prostorijama niske temperatur e posjeduju električne grijače za povremeno

odmrzavanje (defrosting) . Odmrzavan je se uključuje vremenski m relejem, a zaustavlja se presostato m. Kada se u rashladnim prostorijam a postigne odgovaraju ća (minimalna ) temperatura, termostat prekida dovod struje magnetsko

m ventilu. Time se zatvara protok rashladnog medija, tlak na ulazu u kompresor se snizuje, a povisuje se na tlačnoj strani kompresora . Presostat niskog tlaka koji se nalazi na usisnoj strani kompresora, uz manometar, prekida dovod napajanja pogonskom elektromot

oru kompresora. Kada temperatur a u bilo kojoj rashladnoj prostoriji poraste na maksimaln u vrijednost, dotični termostat zatvara strujni krug magnetsko m ventilu koji tada oslobađa protok rashladnog medija. To uzrokuje pad vakuuma na usisnoj strani i sni-

ženje tlaka na tlačnoj strani, zbog čega relej tlaka zatvara strujni krug i utječe na rad kompresora . Kako u prikazanom sustavu ima više rashladnih prostorija različitih unutrašnjih temperatur a, to su i temperatur e rashladnog medija na izlazu iz isparivača

različite. U skladu s temperatur ama različiti su tlakovi plina. Prostorija u kojoj je niži tlak (a time i niža temperatur a) mora obvezatno imati ugrađen nepovratni ventil da viši tlak ne bi poremetio ravnotežu sustava. Za regulaciju usisnog tlaka u prostorijam a više

temperatur e ugrađeni su ventili stalnog tlaka i stalne temperatur e. Ti ventili imaju ugrađen manometar, a regulacija temperatur e isparavanja u isparivaču ugađa se ručno. U slučaju kvara ventila u sustavu postoji zaobilazni priključak (by-pass). Term ostatsko-

regulacijski ventil regulira manji ili veći protok plina, ovisno o temperaturi isparavanja . Na izlaznoj strani isparivača pričvršćen je bulb ventila kojim se regulira otvaranje i zatvaranje regulacijsk og ventila. Svak a rashladna jedinica opremljena je električnim

uputnikom i nadzornom pločom za kompresore , ventile, odmrzavanj e, alarm i dr. Sustav je spojen na automatskoručni rad motora kompresora , presostata i nadzorne ploče. Ugrađen je i sustav rashladne vode s automatski m regulacijski m ventilom za svaki

kondenzato r. Da bismo postigli ravnomjern u raspodjelu zraka u tri prostorije, ugrađeni su zračni rashladnici. Rashladnici su projektirani za radne uvjete na moru: pojačane su cijevi, aluminijske ploče i okovi. Zrak se usisava okomito, ventilatoro m i tlači

prema krovu skladišta gdje se ravnomjern o širi prostorijom . Motor ventilatora potpuno je zatvoren u kućištu. Rash ladnici u prostorijam a za skladištenje mesa i ribe opremljeni su električnim odmrzivače m serpentine, izljevom i drenažnom cijevi.

Grija či spirale i izljevi trebaju biti od nehrđajuće g čelika da bi izdržali naprezanja uzrokovana velikim razlikama temperatur a. 4.2.3. Rashladni sustavi

Dvije su mogućnosti rashladnog sustava živežnih namirnica na brodu. Na slici 4.3.

prikazana je shema sustava rada s jednom kompresors kom jedinicom za sve rashladne prostore, dok druga jedinica služi kao rezerva. Ovaj se sustav najčešće upotrebljav a, ugrađen je na 70 % brodova. Razli kujemo prostore niskih temperatur a, npr.

prostorije za čuvanje mesa i ribe na temperaturi od —18 °C do — 25 °C i prostorije visokih temperatur a, iznad 0 °C. Rashladno opterećenje za prostorije niskih temperatur a veliko je u usporedbi s opterećenje m prostorija visokih temperatur a. To je

razlog što je u većini brodova ugrađen sustav prikazan na slici 4.3. Ispravno je tehničko rješenje da jedan sklop radi a drugi bude rezerva. Odab iranje vremena rada kompresora za tropske uvjete tijekom 24 sata stvara najveće poteškoće između brodovlasni ka i

projektanat a. Neki brodovlasni ci zahtijevaju 12 sati rada kompresora u 24 sata. Zelja je brodovlasni ka da dobiju dobro dimenzioni rano postrojenje. Predimenzi onirani rashladni kapaciteti negativni su, jer to znači da je potrebno hladiti jednu ili dvije prostorije,

dok ostale ne rade jer su se ohladile na zadanu temperatur u. U tom slučaju kompresor vrlo brzo usisava pare plina iz isparivača, te se zbog podtlaka kompresor zaustavi. Takvim se radom dotični prostor ne uspije ohladiti na zadanu temperatur u.

Kompresor nastavlja rad čestim upućivanji ma i zaustavljanjima sve dok se ne ukaže potreba za hlađenjem većeg broja rashladnih prostorija.

Kako svako upućivanje negativno djeluje na kompresor, održavanje i vijek trajanja sustava, najbolje je odabrati 25 % prekapaciti ranosti sustava u tropskim uvjetima, a to iznosi 18 sati rada sustava u 24 sata. U hladnim klimatskim zonama to je vrijeme manje od

18 sati, što znači da je veći rezervni kapacitet. Treba napomenut i da je rashladna instalacija projektiran a za uskladišten je, pa proizvodi pri dolasku na brod trebaju biti pothladeni ili zamrznuti. Na slici 4.4. prikazana je shema rada dvama neovisnim sustavima.

Takvim se uređajima najčešće koristi u gradnji putničkih brodova i brodova s velikim brojem rashladnih prostorija. Rash ladni prostori podijeljeni su ovisno o uskladišten ju, i to na prostore temperatur e ispod 0 °C i prostore čija je temperatur a iznad 0 °C Jedan

rashladni sustav radi na temperaturi ispod 0 °C a drugi na temperaturi iznad 0 °C. Rashladni krugovi za normalan su rad međusobno odvojeni. Spojem koji postoji između njih koristi se pri uklanjanju kvara ili servisiranj u jedne jedinice, tako da jedna jedinica može

istodobno hladiti sve prostorije. Prednost jc takvog sustava u tome što su dimenzije kompresor a, motora, kondenzato ra i drugih dijelova manje, jer je postrojenje podijeljeno u dva sustava. Projektno rješenje dvama odvojenim sustavima jednostavni je je, bolji su uvjeti rada i

održavanje je lakše. Najč ešće su teškoće rashladnih sustava koji imaju više rashladnih prostora regulacija temperatur e termostato m i vrijeme rada sustava. Vrijeme rada postrojenja regulirano je za 18 sati u tropskim uvjetima, no to je samo

teoretsko vrijeme. Kako je isparavanje u svakom rashladnik u regulirano termostato m i magnetski m ventilom svaki će rashladnik raditi neovisno o drugim rashladnici ma. Pokretanje i zaustavljan je kompresor a ovisi o povećanju ili smanjenju

niskog tlaka. Što je više isparivaća, to je veća mogućnost dužeg rada kompresor a, pri čemu se mogu pojaviti sljedeće teškoće: — odstupanje od teoretskog vremena rada — kompresor radi malim brojem isparivaća istodobno — niža temperatur a isparavanja

od teoretske — rizik od podtlaka povezan s rizikom penetracije zraka i vlage u sustavu — nejednake brzine plina na usisu i teškoća s vraćanjem ulja — ri zi k hi dr au lič no g ud ar

a u sl uč aj ev i m a ka da ra de sv i ra sh la dn ici (b rz in a pl in a

od go va ra te or et sk oj, sa ku pl je no ul je vr ać a se u ko m pr es or )

— slabije hlađenje

kompresora PROS TORIJ

PROS T ORIJE

E ISPOD 0-C

IZNAD O'C

— ko m pr

(kondenzator )

Li

Slika 4..1. Jednocijevni rashladni sustav

es or ra di m ali m br oj e m is pa ri va ća u ist o vr ije m e a če sti m

po kr et anj i m ai za us ta vl ja nj i m a tr oš e se di jel ov i ko m

pr es or a.

---------------, daljinsko (--------j ofiîaujc tthpc«»TU«E

¡A

f

■ U

ju

C/ )= S r rt

S

»a F Q . D O 9 0

f

to

o < 3

S

Da bismo izbjegli ove teškoće, koristimo se elektronskim nadzorom tempera ture prostorija i rada postrojenja osjetilima u svakoj prostoriji. Nadzornik mjeri temperaturu u svakoj prostoriji i otvara ili zatvara magnetski ventil prema pret hodno postavljenim vrijednostima temperature prostora. Uređaj može biti opremljen daljinskim čitačem temperature u prostoriji i alarmnim sustavom temperature. Elektronski uređaj radi na načelu regulacije tem perature različitih prostorija, na osnovi gornjih i donjih graničnih vrijednosti tih temperatura. Ako temperatura neke prostorije odgovara donjoj graničnoj tempe raturi, nadzornik zatvara magnetski ventil odgovarajućeg rashladnika. Kada temperature svih prostorija dođu do donje granične vrijednosti, kompresor se zaustavlja. Kada se temperatura jedne prostorije izjednači s gornjom graničnom temperaturom, nadzornik otvara magnetski ventil svih prostorija u kojima je temperatura iznad donje granične vrijednosti i pokreće kompresor. 4.2.4. Činitelji koji utječu na rad instalacije

1 — — —

— — —

1

1 2

Pri radu spremišta živežnih namirnica na brodu valja imati na umu da se mi jenjaju uvjeti rada, što uzrokuje odstupanje od maksimalnog kapaciteta hladnjače. Kapacitet kompresora ovisi o temperaturi isparavanja, odnosno pada ili raste ovisno temperaturi isparavanja. Pretpostavimo li da su temperatura kondenzacije i broj okretaja kompresora stalni, kapacitet kompresora, izražen u postocima, iznosit će: 100 % u uvjetima klimatizacije i pri temperaturi isparavanja od +2 °C 66 % u uvjetima hlađenja i pri temperaturi isparavanja od —10 "C. 33 % u uvjetima zamrzavanja i pri temperaturi od -24 °C. Kapacitet kompresora padat će i povećanjem temperature kondenzacije. Pretpostavimo li da je temperatura isparavanja stalno -10 °C, kapacitet kom presora bit će: 100 % pri temperaturi kondenzacije od +18 °C 85 % pri temperaturi kondenzacije od +29 °C 75 % pri temperaturi kondenzacije od +38 °C. Dakle, možemo zaključiti da je kapacitet instalacije maksimalan kada insta lacija radi na najvišoj mogućoj temperaturi isparavanja i na najnižoj temperaturi kondenzacije. Temperatura plina na izlazu iz kompresora ovisi o više činitelja, od kojih su glavni tlakovi isparavanja i kondenzacije te temperatura pregrijanog plina na usisu u kompresor. Ako je punjenje instalacije ispravno, pare rashladnog fluida trebale bi na usisu kompresora biti pregrijane za 5 do 10 °C. Međutim, te tempera ture mogu varirati u granicama od 5 °C. Temperatura na tlačnoj strani nešto se smanji ako se smanji kapacitet kompresora, odnosno isključi jedan cilindar. Ako je instalacija prepunjena, smanjit će se temperatura na tlačnoj strani. Za određeni kondenzator, pri stalnom protoku vode, razlika između temperature kondenzacije temperature vode na ulazu u kondenzator bit će razmjerna opterećenju kompre sora. Povećanje temperature vode u kondenzatoru također je razmjerno optere ćenju kondenzatora. Tako će npr. instalacija koja radi pod opterećenjem i na tempe raturi isparavanja koji odgovaraju klimatizaciji imati temperaturnu razliku (razliku između temperature kondenzacije i temperature ulazne vode) od približno 10 do 11 °C. Kada ta ista instalacija radi u uvjetima dubokog zamrzavanja, opterećenje kondenzatora bit će otprilike 43 % opterećenja pri radu za klimatizaciju. Ovisno tome temperaturna razlika je od 4 do 5 °C. Kapacitet kondenzatora ovisi, dakako o broju okretaja kompresora. Ako instalacija radi u uvjetima klimatizacije, a temperatura je morske vode niska, mora se prigušiti ventil za dovod vode do kondenzatora da bi se smanjila količina vode i održala temperatura kondenzacije iznad 27 °C (za R 12 temperatura kondenzacije +25 °C pri tlaku od 5,5 bar). Ovo je potrebno da bi se osigurao dostatno visok tlak u kondenzatoru, čime se dobiva potrebno sniženje tlaka u ekspanzijskom ventilu. Za odredeni kondenzator temperaturna razlika (razlika između temperature kondenzacije i temperature ulazne vode) ovisi o protoku vode, a maksimalna tem peraturna razlika jest 8 °C. U isparivačima se zraku koji struji oko cijevi oduzima toplina i predaje ras hladnom fluidu. Kapacitet isparivača mijenja se slično kao i kapacitet kondenzatora, ali budući da se protok zraka mijenja brže i češće nego protok rashladne vode kroz kondenzator, različiti su uvjeti promjene kapaciteta. Kada se promatra kapacitet isparivača, polazna je veličina temperaturna razlika između temperature hlađenog medija (zraka) koji izlazi iz isparivača i temperature isparavanja. Ta će se razlika mijenjati promjenom kapaciteta isparivača i protokom hlađenog medija. Pod punim normalnim opterećenjem ta je temperaturna razlika pri radu u uvjetima klima tizacije otprilike 5,5 °C, a pri radu u uvjetima dubokog zamrzavanja približno 3,5 °C. Dakle promjene temperaturne razlike

mnogo su manje nego one u kondenzatorima. Pri smanjenom kapacitetu kompresora, kao i pri smanjenom protoku hlađenog medija, temperaturna razlika se smanjuje. U isparivaču uvijek mora postojati ravnoteža između količine topline koju isparivač primi i količine plina koju kompresor može usisati. Ako se opterećenje isparivača poveća, povećat će se i količina isparenog plina, a to će izazvati porast tlaka i temperature u isparivaču. Budući da se porastom temperature isparavanja povećava kapacitet kompre sora, kompresor će usisati veću količinu plina nastalu povećanim opterećenjem. Iz toga proizlazi da povećanjem opterećenja isparivača dolazi do porasta temperature isparavanja, a time i do porasta temperature hlađenog medija. Smanjenjem opte rećenja proces se odigrava u obratnom smjeru. U instalaciji za hlađenje koja ima automatski regulacijski ventil te se promjene, u određenim granicama, odigravaju automatski. Kad je regulacijski ventil ručni, mora se ručno ugađati. Ako je regu lacijski ventil nedostatno otvoren, neće u isparivač dolaziti dostatno rashladnog fluida, što će se odraziti pregrijanošću plina na usisu. Temperatura na usisnom termometru bit će mnogo viša od one koja se učitava na usisnom manometru. Ako je ekspanzijski ventil previše otvoren, bit će obrnuto. Tekućina može doći u usisnu cijev ili čak i u kompresor, što se mora izbjeći jer može doći do velikog oštećenja kompresora. To se može dogoditi i ako je instalacija prepuna. 4.2.5. Pripreme rashladnog uređaja za rad Da bi rashladni uređaj zadovoljavajuće radio u dužem razdoblju nakon monti- ranja uređaja potrebno je: I. ispitati osjetljivost uređaja na tlak, II. vakuumirati i sušiti uređaj, IH. puniti uređaj, IV. pustiti rashladni sustav u rad. I. Ovom provjerom treba utvrditi nepropusnost spojeva. Pri ispitivanju otvore se svi ventili instalacije, osim ventila za punjenje i ventila za ispust zraka. Za tla čenje sustava koriste se plinovi koji upijaju vlagu, najčešće dušik ili suhi zrak. Boca s plinom spoji se na ventil za punjenje. Nakon toga lagano se otvara ventil na boci i postupno puni uređaj. Pokusni je tlak do 50 % veći od radnog tlaka ako je radni tlak manji od 7 bara. Ako je veći, tada je pokusni tlak 100 % veći. Osjetljivi dijelovi automatike trebaju se za tlačenje sustava na pokusni tlak prethodno izolirati od ostalog dijela uređaja. Propuštanje se može čuti, a na malim se pukotinama ustanovi sapunicom kojoj se doda nekoliko kapi glicerina, za duže trajanje. Poslije šest sati tlak ne smije pasti više od 2 %, dok ostalih 6-18 sati treba ostati stalan. U praksi se obično radi ubrzanja procesa uz plin ubaci 5-10 % freona. Na taj se način znatno pojednostavi nadzor propuštanja. Radni tlak rashladnog uređaja, a time i pokusni tlak, ovisi o vrsti rashladnog sredstva. II. Za potpuno sušenje instalacije uređaj se vakuumira vakuum stapnom crpkom s vakuummetrom na tlak manji od 2 mm Hg (ponekad čak na tlak od 0,2 mm Hg - 26 Pa). Svi ventili u instalaciji trebaju biti otvoreni. Uključivanjem vakuum-crpke, koja se priključi na ventil za punjenje, tlak se brzo snižava dok u sustavu ne počne isparavanje vlage. Kad tekućina ispari, vakuum se ponovno povećava. Kad postignemo odgovarajući vakuum, u sustav pustimo suhi zrak ili, što je bolje, dušik, i ponovimo vakuumiranje. Nakon vakuumiranja uređaj treba ostati pod vakuumom bar nekoliko sati. U praksi je uobičajeno ostaviti uređaj pod vaku umom preko noći i, ako se ne pogorša, može početi punjenje. Željeni vakuum ne može se postići ako propuštaju spojevi cjevovoda i uređaja. Vakuumiranje se mnogo brže odvija u toploj okolini i kada u sustavu nema ostataka ulja i rashladne tekućine. III. Vakuumirani rashladni uređaj puni se rashladnim sredstvom iz čeličnih boca preko ventila za punjenje rashladnog sustava. Svaku bocu nakon priključivanja na ventil za punjenje treba oprezno izmjeriti. Boce priključene na instalaciju trebaju biti nagnute, ventilom

okrenute nadolje. Brtvljenje priključka boce i ventila za pu njenje može se ispitati tako što se malo otvori ventil na boci. Ako plin nigdje ne izlazi, može se otvoriti ventil na priključku za punjenje i sasvim otvoriti ventil na boci. Tako će plin početi ulaziti u instalaciju. Puniti treba dok tlak u instalaciji ne dostigne 2,0 do 3,5 bara, a zatim treba zatvoriti ventil na tekućem vodu i pustiti kompresor da radi kako bi se plin prepumpao u kondenzator. Za to vrijeme kroz kondenzator treba kružiti rashladna voda. Puniti se može dok kompresor radi, ali posebnu pozornost treba posvetiti usisnom vakuumu. Ako naraste iznad dopuštenog, treba za izvjesno vrijeme zaustavili kompresor. Ako tlak u kondenzatoru postane suviše visok, treba otvoriti ventil ka isparivaču i pustiti dio freona u spremnik i isparivać. Budući da je temperatura u isparivaču vrlo niska, tekući freon gotovo ni neće isparavati. Proces ispuštanja iz kondenzatora u spremnik i isparivač i prepumpavanje iz isparivača u kondenzator treba trajati sve dok se instalacija ne na puni. Rashladna se voda kondenzatora tijekom tog procesa na smije zagrijavati na temperaturu višu od 8 °C . Tlačna cijev kompresora treba biti toliko toplija koliko je veća razlika između temperature kondenzacije i temperature isparavanja. Ako kompresor daje predviđeni rashladni učinak, tlakovi na manometrima su normalni. Tlačna cijev je topla a temperatura tekućeg rashladnog fluida za oko 3 °C viša od temperature izlazne rashladne vode kondenzatora. Instalacija je napunjena. Nedostatno punjenje rashladnog fluida može se opaziti na spremniku tekućeg freona. Manjak plina u kondenzatoru uzrokovat će visoku temperaturu kondenzata i nizak tlak kondenzacije pri normalnom tlaku isparavanja. U slučaju da u ispa- rivaču nema dostatno plina, temperatura će na tlačnoj strani biti visoka. Pri nedo statnom punjenju smanjuje se kapacitet instalacije. Ako je instalacija prepunjena tlak kondenzacije bit će visok a tlačna će se cijev hladiti. Zbog visoka tlaka kondenzacije, veći je utrošak snage motora. Poslije punjenja instalaciju treba pustiti da radi nekoliko sati, a zatim je zaustaviti i ostaviti preko noći. Za to vrijeme izdvojit će se zrak i sakupiti na najvišoj točki kondenzatora. Zrak treba ispustiti kroz za to predvidenc ventile. Novo ili ponovno nadopunjavanje instalacije potrebno je odzračiti nekoliko puta u prva dva tjedna rada. IV. Pri puštanju rashladnog sustava u rad potrebno je odredenim redoslije dom obaviti sljedeće radnje: — Provjeriti da li je razina ulja u karteru između jedne četvrtine do jedne trećine vidokaznog stakla za ulje. Kad je instalacija nova, jedan dio ulja iz kartera priječi će u instalaciju i neće sc vratiti, pa karter treba nadopuniti. Ovo se ulje nataloži na unutrašnje stijenke svih cijevi i sudova. Kada se sve stijenke prekriju tankim slojem ulja, više neće biti potrebno dolijevati ulje u kompresor, osim ako sc izvjesna količina ne ispusti. — Provjeriti da li su ventili svih manometara otvoreni. — Provjeriti da li je otvoren ventil za regulaciju protoka ulja. — Provjeriti da li su otvoreni svi ventili na cjevovodu rashladnog mora do kondenzatora. Pustiti da rashladno more protječe kroz kondenzator i provjeriti da li ispravilo radi rcgulacijski ventil mora. — Otvoriti ventile na tlačnoj cijevi i na usisnoj cijevi kompresora. (Kompresor se nikada ne smije pustiti u rad ako su usisno-tlačni ventili zatvoreni ili djelomično otvoreni). — Provjeriti da li su otvoreni svi ostali ventili u instalaciji, osim ventila za odzračivanje, ventila za ispust na pojedinim sudovima, ventila za izlaz teku ćeg rashladnog freona iz kondenzatora na glavnoj cijevi, ručnih regulacijskih ventila, ventila za punjenje instalacije i ventila za vraćanje ulja u karter iz odvajača ulja.

— Pustiti u rad ventilatore za protok zraka u zračnim hladnjacima. — Pustiti kompresor u rad. — Otvoriti ventil za spoj na tekući rashladni fluid iz kondenzatora. — Otvoriti ventil za spoj između odvajača ulja i kompresora. Ventil treba otvoriti vrlo lagano i tek nakon što se odvajač zagrijao cijelom duljinom. Utvrđeno je da se čak i tada izvjesna količina tekućeg freona može zadržati u odvajaču. Ako se ventil brzo otvori, može se vratiti u karter kompresora, što bi iscrpilo ulje iz kartera. Kad je kompresor pušten u rad a isparivač je topao, može se pokazati potrebnim da se radi smanjenja opterećenja motora i smanjenja temperature i tlaka kondenza cije malo priguši usisni ventil. To treba raditi vrlo lagano i oprezno, jer naglim sni ženjem usisnog tlaka dolazi do iscrpljivanja ulja iz kartera. Ako se usisni tlak spusti ispod tlaka koji vlada u normalnim uvjetima, usisni ventil treba odmah ponovno otvoriti. Ovim prigušivanjem može se zamijeniti uređaj za smanjenje kapaciteta. Ako se instalacija ručno regulira, ručne regulacijske ventile treba otvarati vrlo lagano čim je kompresor pušten u rad. Mjerilo za ugađanje ventila može biti tempe ratura plina na tlačnoj strani, mada ta temperatura u znatnoj mjeri ovisi o tem peraturi isparavanja i temperaturi kondenzacije, pa se ne može točno odrediti ko lika treba biti. Što je temperatura isparavanja niža a temperatura kondenzacije viša, to će i temperatura plina na tlačnoj strani biti viša. Bit će viša i ako je temperatura pregrijavanja na usisu viša. Temperatura plina mijenja se za od 2 do 5 °C. Regulacijski ventil treba ugoditi tako da dijelovi uređaja ovisni o njemu nor malno rade. Treba ga pritvoriti ako ima previše tekućeg plina u isparivaču, ako je tlačna cijev hladna i kompresor počinje lupati. Treba ga otvoriti ako tlačna cijev postane suviše topla zbog nedostatka tekućeg plina u isparivaču. Ventile treba regulirati vrlo oprezno, tj. ne treba odjednom zakrenuti ručicu ventila za više od 1/10 okretaja. Količina rashladnog fluida u automatskoj je regulaciji mnogo važnija nego u instalaciji koja se ručno regulira. Isparivač projektiran za rad na niskim tempera turama isparavanja sadržavat će manje medija pri niskim temperaturama nego na početku rada instalacije. Razlog je tome što pri višim temperaturama kompresor crpi znatno više plina, zbog čega je isparavanje intenzivnije, pa je u sustavu mnogo veća količina plina u odnosu prema tekućini nego pri niskim temperaturama. U ovim instalacijama predviđen je sakupljač tekućine u koji treba smjestiti odre đenu količinu tekućeg medija prije nego što se prijeđe na rad na niskim temperaturama. Prepunjenost instalacije izazvat će porast temperature kondenzacije u odnosu prema temperaturi vode. Nedostatno punjenje izazvat će sniženje temperature te kućeg freona na izlazu iz kondenzatora. Temperatura plina na tlačnoj strani kompresora, kako je već navedeno, ovisi o temperaturi kondenzacije i temperaturi isparavanja te o punjenju instalacije. Me đutim i loši tlačni ili loši usisni ventili kompresora također mogu izazvati povećanje ove temperature. Kroz ventile koji dobro ne zaptivaju jedan dio plina vraća se u cilindar i ponovno se stlačuje, zbog čega se ponovno zagrijava. Treba izbjegavati potisne temperature iznad 140 °C. Za normalan automatski rad tijekom rada kompresora nije potrebna nikakva regulacija. Crpke i ostali pomoćni elektromotori povezani su električnim putem s glavnom razvodnom pločom i motorom kompresora, a kada više nisu potrebni sami se isključuju. Ventili koje treba otvarati i zatvarati upravljani su električnim putem. U automatskoj instalaciji potrebno je jedino provjeravati tlakove i temperature u instalaciji, nadzirati protok ulja i razinu ulja u karteru. Bez obzira da li se instalacija ručno ili automatski regulira, potrebno je tije kom rada obaviti sljedeće radnje:

— Redovito provjeravati da li je razina ulja u karteru kompresora između 1/4 i 1/3 nivokaznog stakla. Također je potrebno provjeravati i tlak ulja. — Redovito provjeravati tlakove radnog medija na usisnoj i na tlačnoj strani kompresora, temperaturu radnog medija na tlačnoj strani kao i tempera turu rashladne vode kondenzatora. — Voditi dnevnik instalacije radi uvida u rad instalacije i kako bi se na vrijeme opazila odstupanja od normalnog rada instalacije. — Nadzirati razliku između temperature isparavanja i temperature konden zacije. Temperatura kondenzacije treba biti najmanje 22 °C da bi bio omo gućen pravilan rad izmjenjivača. Pri trajnijem zaustavljanju kompresora treba uraditi sljedeće: — zatvoriti ventil na vodu tekućine iza kondenzatora — zatvoriti ventil odvajača ulja prema karteru — lagano zatvarati usisni ventil kompresora sve dok se usisni tlak ne snizi do 035 bara (ako se ventil zatvara brzo, doći će do ispumpavanja ulja iz kartera) — isključiti motor kompresora, a kada kompresor stane potpuno zatvoriti usisni ventil. Instalaciju ručne regulacije bit će mnogo lakše ponovno pustiti u rad, jer će u isparivaču već biti potrebna količina tekućine i neće postojati opasnosti da se tekućina usisa u kompresor. 4.2.6.

Štetni utjecaji u sustavu

Vijek trajanja rashladnog uređaja i ispravnost njegova rada u znatnoj mjeri ovisi o utjecajima vlage, topline, nečistoća i zraka. Rashladno sredstvo može apsor birati malu količinu vlage. Kad u uređaju ima više vode, ona se smrzava u regulacijskim ventilima ako je temperatura isparavanja ispod 0 °C, te može blokirati rad uređaja. Regulacijski ventili odleđuju se krpama koje se prethodno natope toplom vodom. Voda u sustavu izaziva kemijske reakcije, što ima za posljcdicu ubrzanu oksidaciju uređaja te može prouzročiti ubrzano trošenje (raspadanje) ulja. R 22 apsorbira više vode od R 12, te zbog toga treba upotrijebiti veća sušila. Apsorbirana voda uzrokuje hidrolizu R 22 koji se razgrađuje tvoreći kiselinu, pa izaziva pjenjenje ulja. Na nižim temperaturama R 22 slabo se miješa s uljem. Topli na se najviše razvija iz pogonske energije. Pri uporabi R 22 temperature su približno za 15 °C više nego pri uporabi R 12. Povišenjem temperature ubrzavaju se kemijske reakcijc u uređaju. Za svakih daljnjih 10 °C brzina reakcija se podvostruči. Visoke temperature najviše štete nanose ulju i kompresoru na čijim sc ventilskim pločicama reagiranjem rashladnog sredstva i ulja stvara solna kiselina. Nečistoća nastaje kao produkt reakcija vode i kisika u uređaju a najčešće su to metalne soli i metalni oksidi u obliku prašine. Taloženjem na fine dijelove regulacijskih ventila mogu poremetiti regulaciju temperature u uređaju. Nečistoće se zadržavaju na filterima (npr. ekspanzijskog ventila). Svojstvo je freona da sve vrste nečistoća odvoje od stijenki i nose sa sobom a da pritom s njima ne stupaju u reakciju. Prodiranje zraka u uređaj nepoželjno je prvenstveno zbog vlage koju unosi u uređaj. Zrak se sakuplja u kondenzatoru, što je razlog povišenog tlaka kondenzacije koji uz to i oscilira. Osim toga zrak uzrokuje porast krajnje temperature kompresije, utječe na oksidaciju ulja i omogućuje stvaranje kiselina i blata. Istraživanja freona pokazuju da je R 22 otporniji na kisik od R 12. Nazočnost zraka u sustavu očituje sc malim mjehurićima u vidokaznom staklu i povišenim tlakom kondenzacije. U nedostatno punom uređaju tlak kondenzacije može biti odgovarajući, ali nam veliki mjehuri na vidokaznom staklu ukazuju da je uređaj nedostatno napunjen. Prije nadopunjavanja sustava iz uređaja treba odstrani ti zrak. To se

najčešće obavi tako da svo punjenje sabijemo u kondenzator i sprem nik te nakratko otvorimo ventil s odvodom u atmosferu na vrhu kondenzatora. 4.2.7.

Putovi razvitka rashladnih sustava za održavanje živežnih namirnica na brodu (provyant)

Osnovna je svrha razvitka rashladnih sustava za čuvanje živežnih namirnica usavršavanje i korištenje rashladnih kontejnera u kojima bi se spremila dostatna količina živežnih namirnica. Na taj način poboljšala bi se kakvoća prehrane na brodu. Takvo čuvanje hrane na brodu zasad bi se moglo koristiti na trajektima, na brodovima na stalnim linijama te u lukama. Drugo je rješenje kojeg usavršava nordijska brodogradnja, tj. rashladni sustav koji ima do 30 rashladnih ormara (svaki veličine otprilike 1 m ). Ti se ormari hlade jednom ili dvjema zajedničkim rashladnim jedinicama. Rashladna temperatura sva kog pojedinog ormara može biti ugođena između —25 i +10 °C. Na vanjskoj strani vrata zapisan je kapacitet ormara i rashladna temperatura. Kada se neki ormar isprazni, vrlo je jednostavno odlediti ga i očistiti da bude spreman za ukrcaj u sljedećoj luci. S higijenskog gledišta ovo je rješenje optimalno. Za osoblje koje koristi te rashladne prostore vrlo je povoljno što ne mora ulaziti u rashladni prostor. Nedostaci su tog sustava teškoće s uskladištenjem i visoke cijene instalacije. Ras hladni sustav vrlo je složen za održavanje zbog velikog broja rashladnih prostora i opreme za automatski rad. Zbog otežanih uvjeta rada i složenog održavanja, za brodski rashladni uređaj provijanture dobro bi tehničko rješenje bilo ugradnja neizravnog rashladnog sustava s rasolinom. To je kompaktan, malen rashladni sustav s crpkom koja rasolinu raz vodi u izmjenjivače topline rashladnih prostorija. Takav je sustav vrlo skup, jer mora imati nisku temperaturu isparavanja ras hladnog fluida. Održavanje jc jednostavnije ali skuplje. Kad bi troškovi servisiranja bili niži, ovo bi rješenje moglo postati ekonomično. U radu rashladnog postrojenja pojavljuju se teškoće s kondenzatorom hla đenim morskom vodom. Slaba točka kondenzatora provijanture hlađene morskom vodom jest česta promjena temperature morske vode, zbog čega se ukazuje potreba za automatskom regulacijom količine rashladne vode regulacijskim ventilom koji se vrlo često kvari i treba ga mijenjati. Poteškoće stvaraju cjevovod i zaporni ventili koji moraju biti otporni na morsku vodu. Problem je i brzina protoka vođe u kon denzatoru zbog čestih promjena temperature morske vode, što uzrokuje eroziju cijevi u kondenzatoru. Usis morske vode u većini slučajeva ide iz zajedničkog ko lektora. Morska se voda usisava većim brojem crpki morske vode, jer mala crpka ne dobiva količinu vode dostatnu za kondenzaciju. Tlačna sirana tog cjcvovoda spojena je s drugim cjevovodima na brodu ili je pod pravim kutom spojena na cjevovod većeg promjera, te u određenom vremenskom razdoblju voda ne protječe neprekidno. Nedostatna količina vode u kondenzatoru povisuje tlak kondenzacije, pa i kompresor ne radi kao što bi trebao. Neki brodovlasnici smatraju da bi zrakom hlađen kondenzator bio bolje rješe nje. Zračni se kondenzator ne bi mogao smjestili u strojnom kompleksu, jer je temperatura zraka visoka, što nepovoljno djeluje na temperaturu kondenzacije. Atmosfera u strojarnici broda ispunjena je česticama ulja. Te bi se čestice s ne čistoćom skupljale na površini kondenzatora i tako smanjivale kapacitet konden zatora. Također je otežano neprekidno dovođenje potrebne količine zraka u stro jarnicu ventilatorom. Da bi se riješile te teškoće, kompresor i kondenzator morali bi se smjestiti iznad glavne palube i morali bi biti zaštićeni od morske atmosfere. Takvo rješenje cjevovoda povećava rizik propuštanja plina. »

43. Rashladni sustavi za hlađenje i zamrzavanje tereta

— — —

— —

— — — —

— — —

Brodovima se prevoze velike količine osjetljivih tereta iz veoma udaljenih krajeva. Za održavanje takvih tereta potrebni su odgovarajući uvjeti. U održavanju posebnog tereta tijekom prijevoza morem razlikujemo: ventilaciju grijanje klimatizaciju hlađenje. Hlađeni tereti posebno se tretiraju jer zahtijevaju posebne uređaje i prostore te stručno rukovanje i sustavima i teretom. Suvremeni brodovi-hlađnjačc dijele se u dvije kategorije: konvencionalni brodovi za prijevoz rashladnih kontejnera. Medu konvencionalnim brodovima-hladnjačama razlikujemo brodove-hlad- njače i linijske brodove djelomično izoliranog prostora za rashladni teret. Kontejnerskim brodom mogu se prevoziti kontejneri hlađenog tereta ili dje lomično rashlađenog tereta. Takvi se brodovi sve češće grade i uvelike konkuriraju konvencionalnom brodu-hladnjači na mnogim prijevoznim pravcima. Sustavi za hlađenje i zamrzavanje tereta u biti se ne razlikuju od hladnjača za čuvanje živežnih namirnica na brodu. Rashladna skladišta za teret većih su di menzija i više ih je, pa je i rashladni kapacitet veći. Načinom rada ne razlikuju se mnogo od uređaja na kopnu, osim što su uvjeti rada na brodu daleko nepovoljniji. Stoga su klasifikacijska društva za rashladne sustave i rashladne uređaje na brodu stroža, pa uređaji podliježu strogim zahtjevima kao što su: sigurnost u radu male težine i dimenzije lako i jednostavno održavanje izbor rashladnog sredstva ovisno o namjeni i stupnju otrovnosti. Rashladni sustavi i rashladni uređaji za prijevoz tereta raznih su kapaciteta i vrsta, ovisno o veličini rashladnog skladišta, vrsti tereta kojeg treba prevoziti i o temperaturama na kojima teret treba održavati od luke ukrcaja do luke iskrcaja. Postrojenje za rashladne terete oduzima toplinu skladištu tereta, koja nastaje zbog različitih uvjeta. Hladan protočni zrak preuzima toplinu koja se zatim prenosi zračnim hladnjakom na rashladni medij. Rashladni medij prenosi toplinu preko kompresora na kondenzator, gdje ju preuzima morska voda. Rashladni se sustav sastoji od tri odvojena sustava: sustava protoka zraka sustava rashlade sustava rashladne vode. Sustav protoka zraka može biti prirodan ili prisilan. U praksi ti se protoci nazivaju tihim, odnosno burnim protokom zraka. Prirodni protok zadovoljava u nekim slučajevima, npr. u prijevozu zamrznute ribe, gdje nije potreban jak protok. Češće se rabi umjetan protok kojim se hlađenje postiže zrakom koji kruži u hla đenom prostoru pomoću posebnih ventilatora ugrađenih na vrhu isparivača. Sustav rashlade sastoji se od zračnog hladnjaka, kompresora, cijevnog kon denzatora, kontrolnih ventila i druge pomoćne opreme. Hlađenje može biti izravno ili posredno, ovisno o tome da li u rashladnom sustavu protječe rashladni medij (npr. R 12, R 22) ili je uveden posredni rashladni krug u kojem kruži neka rasolina. U složenim rashladnim sustavima upotrebljava se posredno hlađenje zbog boljeg protoka temperatura, lakšeg održavanja i niskih cijena rasolina.

Sustav rashladne vode sastoji se od usisnog filtra, crpki, cjevovoda, ventila i nadzorne opreme. Rashladna morska voda protječe izravno iz niskog ili visokog usisa mora.

4.3.1. Uvjeti prijevoza tereta Sposobnost uspješnog prijevoza rashladnog tereta ovisi o više činitelja, bez obzira na vrijeme uskladištenja, a to su: temperatura prijevoza, vlažnost zraka, pokvarljivost, mikroorganizmi. Temperatura prijevoza ovisi o temperaturi okoliša te o vrsti uskladištene ro be. Proizvodi koji se prevoze u rashladnim prostorima dijele se na mrtve proizvode (npr. meso, riba i mliječni proizvodi) i proizvode koji su živi (npr. voće i povrće). Svrha hlađenja mrtvih proizvoda prvenstveno je sprečavanje ili smanjenje razvitka mikroorganizama. Brzina razvijanja mikroorganizama, odnosno kemijskih procesa ovisi o sniženju temperature. Smatra se da je razvitak mikroorganizama zaustavljen uskladištenjem tereta ispod —8 °C. Iznad te temperature bakteriološka se aktivnost povećava. To je razlog što neki rashladni tereti, npr. meso, imaju ogra ničeno vrijeme uskladištenja ovisno o temperaturi rashladnog skladišta. Bez obzira na bakteriološku aktivnost, mrtvi proizvodi mogu propadati zbog aktivnosti "enci ma". Encimi su organske tvari koje u odredenim uvjetima ubrzavaju razne kemijske procese, a da se pritom sami ne mijenjaju. Da bi se spriječila ta aktivnost i povećalo vrijeme uskladištenja, teret se rashlađuje na temperature do —30 °C. Hlađenje voća ima svrhu da uspori, a ne potpuno zaustavi životni proces u živu voću. Zbog hlađenja proces zrenja teče vrlo sporo, pa se može uskladištiti voće i prevoziti ga u svježem stanju duže vrijeme. Proizvodi koji rastu u umjerenim klimatskim uvjetima prevoze se na temperaturama približnim zamrzavanju sokova, dok je optimalna temperatura prijevoza tropskih proizvoda mnogo veća, do 15 °C U slučaju da se temperatura spusti ispod optimalne vrijednosti, ti se proizvodi mogu oštetiti — najčešće se pojave zamrznute opekotine. Tijekom prijevoza tereta temperatura u skladištima morala bi biti ista što je duže moguće. Neki su tereti posebno osjetljivi na temperaturne promjene. Osobito je teško ujednačeno rasporediti temperaturu pri uskladištenju robe koja isijava toplinu. Temperature rashladnih komora na brodu moraju se nepre stano provjeravati. Bulbovi termometra moraju biti zaštićeni od udara i pristupačni. Vlažnost zraka najviše ovisi o njegovoj temperaturi. Na određenoj tempe raturi zrak može primiti samo točno određenu količinu vlage. Za procjenu kakvoće zraka najvažnija je njegova relativna vlažnost, po kojoj se odmah da zaključiti da li je zrak za neku svrhu suviše "suh" ili suviše "vlažan". Relativna vlažnost zraka može se promijeniti promjenom temperature zraka, bez obzira na stvarni sadržaj vlage. Gubici težine rashlađenog tereta tijekom uskladištenja na brodu razmjerni su parcijalnom tlaku vodene pare između zraka i površinskih slojeva uskladištenog tereta. Da bismo smanjili gubitke težine koristimo se zrakom visoke relativne vlaž nosti. Pritom valja imali na umu da suviše visoka relativna vlažnost na nekim tere tima može izazvati razvitak mikroorganizama. Za istu namirnicu gubici težine mijenjaju se ovisno o temperaturnom stanju uskladištenja tereta. Meso bez kostiju isječeno na manje komade gubi više na težini nego meso u polutkama. Meso mlađih životinja, čija su tkiva bogatija vodom, lakše dehidrira nego meso starijih životinja. Obrnuto, masnije meso gubi na težini manje nego mršavo. Gubici težine nekih tereia smanjuju se postupno produženjem skla dištenja, zbog usporavanja progresivnog isušivanja na površini. Pri istoj vlažnosti razvitak mikroorganizama manje je opasan ako je tempe ratura niža.

134

U rashladnim komorama vlažnost varira, Sto ovisi o vrsti uskladištenih pro izvoda i njihovoj kakvoći, prirodi i načinu pakiranja, kakvoći izolacije na brodu, vanjskim uvjetima (ljeto, zima) i trajanju prijevoza brodom. 4.3.1.1. Po/a'arljivost Određeni mirisi mogu promijeniti okus neke hrane. Ako se u prostoru s hra nom razvije specifičan miris, hrana biva zagađena. Ta se zagađenost obično zove "pokvarljivost". Ne postoje načini mjerenja količine mirisa ili stupnja okusa, te stoga ne postoji mjera pokvarljivosti. Rashladni prostor može biti zagađen mirisima iz vanjskih ili unutrašnjih izvo ra. Da bi se smanjila mogućnost zagađenja rashladnih skladišta iz vanjskih izvora, potrebno je slijediti sljedeće upute: — Svaki neovisan rashladni prostor mora biti čelične konstrukcije. Svi pro stori testiraju se na čvrstoću i propusnost prije i poslije izoliranja površina. — Ulazna vrata, cjevovodi, kaljužni zdenci i dr., smješteni na izolirane povr šine prostorije i pridružen joj prostor za hlađenje, moraju biti nepropusni. — Svi prolazi cijevi, ventilatora, električnih vodiča i dr. koji prolaze kroz izoli ranu čeličnu pregradu moraju biti dobro zatvoreni da spriječe protok zraka. Svi isparivači na dnu posjeduju skupljač odleđene vode. Tijekom odleđivanja voda se skuplja u skupljaču, a iz njega ide u izljev. Izljevi iz rashladnih prostora ili bilo koje druge neovisne prostorije moraju biti izolirani od kaljuže. Rashladni ventilatori moraju biti montirani s nepropusnim napravama i smje šteni tako da omoguće nesmetanu izmjenu zraka u prostoriji vanjskim zrakom. Pravila traže da se površina tanka za ulje i naftu premaže odgovarajućim izoliranim premazima da se spriječi bilo kakav prolaz ulja u izolaciju, ako je po vršina tanka u dodiru s površinama pregrada. Zagađenje iz unutrašnjih izvora mogu izazvati materijali konstrukcije. Mate rijali moraju biti odgovarajuće kakvoće i atestirani prije uporabe. Uzroci unutraš njeg zagađenja mogu biti sljedeći: — Materijali uporabljeni za izolaciju rashladnih skladišta obično sadrže doda tak koji može izazvati zagađenje rashladnog tereta. Tipični mirisi koje iza ziva laj dodatak mogu se osjetiti odmah nakon izvedbe izolacije. — Materijali koji se koriste za brtvljenje unutrašnjih oplata često su od petro lejske ili alkoholne baze i mogu biti izvor zagađujućeg mirisa. — Zagađenje može biti prouzročeno uporabom odgovarajućih boja i lakova. Rabe se posebne boje i lakovi koji su bez mirisa i prikladni za niske tempe rature. Premazi koji se rabe u rashladnim prostorima te premazi rešetaka, priboja i lanaca, kuka i polica moraju biti odgovarajuće kakvoće da bi se spriječilo zagađenje. Pokvarljivost se može opazili i u prostoriji u kojoj su zaostali mirisi pret hodno prevezenog tereta. To se pripisuje nedjelotvornom čišćenju i nečistoj pod lozi. Ti se uzročnici mogu odstraniti samo pri pregledu za vrijeme ukrcaja. Odstranjenje preostalih mirisa često se provodi "Ozono'-generatorom koji proizvodi jedan od oblika kisika, ozon (0 3), ultravioletnom žaruljom ili neonskim svjetlom. Kisik u obliku 03 može se miješati te oksidira mješavinu koja izaziva pokvarljivost. Koncentraciju proizvedenog ozona treba ograničiti na 12 miligrama (mg) ozona po 28,0 m3, osim za voće, gdje koncentracija treba biti 6 mg na 28,0 m3. 81

5 Brodski rashladni uređaji4.3.1.2. Mikroorganizmi

Povećanje aktivnosti mikroorganizama u rashladnim prostorijama na brodu skraćuje razdoblje sigurnosnog uskladištcnja bilo kojeg tereta. Mikroorganizmi se odstranjuju pri pregledu prostorija i tereta prije ukrcaja, odnosno tijekom ukrcaja. Mikroorganizmi postoje kao spore, mikrobi nevidljivi običnu oku. Na nor malnim se temperaturama razmnožavaju i konzumiraju hranu, zbog čega ona po staje neprikladna za uporabu. Mikroorganizmi postoje u trima glavnim skupinama, kao bakterije, pjenice i plijcsan. Mikroorganizmi različite skupine napreduju u različitim uvjetima: — Na temperaturi od 37 °C optimalni su uvjeti za razvitak bakterije koja proizvodi otrove i miriši po truleži. — Na temperaturi od 21 °C optimalni su uvjeti za razvitak pjenica, plijesni i bakterija koje proizvode sluz na rashlađenu mesu. Ti se mikroorganizmi mogu razviti i na temperaturi ispod 0 "C. Pjenica izaziva fermentaciju bilo kojeg nazočnog šećera. Na nekim teretima pjenica i plijesan ostaju aktivni do temperature od —8 "C. Ne postoji dokaz o bakteriološkom razvitku ispod -8 °C. Proizvodi koji se prevoze na temperaturi ispod navedene nazivaju se "zamrznutim teretom". 43.2. Uvjeti krčanja i prijevoza tereta Stanje proizvoda u vrijeme ukrcaja i prijevoza može znatno utjecati na vijek uskladištcnja tereta. 4.3.2.1. Prijevoz mesa Meso prevozimo na dva načina, hlađeno ili zamrznuto. Meso se priprema za ukrcaj neposredno prije dolaska broda u luku. Ispravno hlađenje ili zamrzavanje ovisi o vremenu skladištenja. Svrha je očuvanje okusa, mirisa i izgleda. Ako je moguće, meso je potrebno odmah nakon klanja duboko zamrznuti. Na taj način voda u mesu pretvara se u fine ledene kristale koji ne mijenjaju svojstva mesa. Ako zamrzavanje teče sporo, voda će stvoriti kristale nepravilna oblika i oštrih rubova koji će oštetili mesno tkivo i tako utjecali na promjenu svojstva mesa i njegov okus. Dugo čuvanje mesa u rashladnim skladištima s prisilnom cirkulacijom zraka uzrok je sušenja mesa zbog isparavanja vode. Relativnu vlažnost u rashladnim pro storijama treba održavati što je moguće višom, radi smanjenja gubitka na težini tereta zbog isparavanja. Ako je unešeno meso zamrznuto, u rashladnim skladištima broda nije potrebno nadzirati sadržaj plinova (npr. C02) u zraku, te nije potrebno ni dodavati svjež zrak. Recirkulaciju zraka u skladištu treba održavati što manjom uz stalnu temperaturu. Pri skladištenju mesa zagađenje može izazvati nečistoća u klaonici i otprem nim prostorijama, izazivajući razvitak mikroorganizama na površini mesa. Ako hlađenom ili zamrznutom mesu temperatura poraste iznad dopuštene, na površini mesa povećava se temperatura i vlažnost. Time raste aktivnost svih nazočnih mikroorganizama. Tijekom prijevoza potrebno je temperaturu održavati stalnom u varijacijama od ±1 do ±5 °C, jer bi u protivnom moglo doći do izobli čenja zaleđenih kristala koji osjetno utječu na meso. Normalna temperatura prije voza i skladištenja mesa kreće se od —18 do — 25 °C. 4.3.2.2. 136

Prijevoz ribe

Prijevoz ribe i njezino uskladištenje vrlo je slično mesu. Duboko zamrzavanje ribe potrebno je obaviti brzo. Posebnu pozornost treba posvetiti temperaturi izme đu — 1 i —5 °C zbog očuvanja okusa i izgleda ribe. Na temperaturi od -5 °C zamrznuto je 75 % vode u mesu ribe, a pri normalnoj temperaturi prijevoza i skla dištenja (od —18 do —25 °C) zamrznuta je gotovo sva voda u ribi. 4.3.2.3.

1 2

Prijevoz voća

Voće se obično bere kada dostigne punu veličinu, ali tada još nije sazrelo. Zrenje uključuje različite kemijske procese do kojih dolazi tijekom prijevoza ili skladištenja. Voće akumulira energiju dok raste i ispušta je u procesu oksidacije, a produkti tog procesa jesu ugijik-dioksid (C02) i voda (H20). Dio energije koji se uporabi u procesu zrenja oslobađa se u obliku topline (topline zrenja) koja se mora oduzeti (odvesti) rashladnim postrojenjem. Na višim temperaturama kemijski procesi u voću mnogo brže teku nego na nižim temperaturama. Hlađenje voća usporava brzinu zrenja, usporavajući i kemijske procese koji proizvode energiju potrebnu za zrenje. Usporenjem zrenja smanjuje se toplina zre nja. Stoga se opterećenje rashladnog postrojenja znatno smanji kad se voće ohladi na temperaturu pogodnu za prijevoz. Da bi se osigurao učinkovit prijelaz topline zrenja u zrak u skladištu, protok zraka kroz teret mora biti jednolik i dostatno snažan. Vijek uskladištenja voća skra ćen je ako se dopusti povećanje temperature prijevoza, jer se tada brzina dozrijevanja naglo povećava. Mnoge vrste voća prevoze se na temperaturi koja je malo iznad temperature zamrzavanja. To vrijedi za: naranče, limun, grožđe, jabuke, kruške, šljive i drugo voće. Ali ima i iznimaka, npr. banane, grape fruit i krumpir, čije su temperature transporta i skladištenja oko 12-13 °C. Ta razlika postoji zato što se kemijski pro cesi u svim vrstama voća ne usporavaju uvijek istom brzinom u odnosu prema sniženju temperature. Za kemijskih procesa voće ispušta plinove (npr. ugijik-dioksid, C02, a mnoga etilen). Ako se sadržaj C02 u skladištu podigne iznad 3-4 %, oštetit će se veća količina voća. Stoga se sadržaj C02 u rashladnim prostorijama mora držati ispod %, a preporučljivo je i ispod 1 %. Banane su vrlo osjetljive na etilen koji pospješuje proces zrenja. Sadržaj C0 2 i etilena u zraku rashladnog prostora održava se na potrebnoj razini dodavanjem svježeg zraka u skladište. Sto je relativna vlažnost zraka u skladištu veća, bit će manja mogućnost da voće ispušta vlagu. Zadaća je prijevoznika (brodara) da doveze voće na odredište u što je moguće svježijem i sočnijem stanju. Za dužeg prijevoza potrebno je za skoro sve vrste voća održavati relativnu vlažnost atmosfere u skladištu od 85-90 %, a u prijevozu grape fruita čak do 95 %. Potrebna vlažnost u skladištu održava se uvođenjem svježeg zraka ili dodavanjem vode za ovlaživanje. 4.3.2.4. Sustavi raspodjele zraka u rashladnim prostorima Prijevoz voća praktički određuje konstrukcijsku izvedbu broda-hladnjače. Zbog stvaranja topline iz voća koje sazrijeva ("živi"), skladišta tereta trebaju imati djelotvorne sustave cirkulacije i raspodjele zraka koji jamče jednoliku raspodjelu zraka u cijelom skladištu. Uobičajen sustav raspodjele zraka nema kanala, to je sustav za okomito stru janje zraka odozdo prema gore u skladištu. Povratni zrak iz skladišta prolazi preko nekoliko ventilatora postavljenih iznad rashladnika zraka. Zrak struji kroz rashladnike zraka, gdje se hladi, pa hladan struji kroz podnice i teret.

137

Podnice su obično izgrađene od vodootporne šperploče ili aluminijskih pro fila posebno izrađenih za tu svrhu. Dimenzioniranje podnica i površina otvora na podnicama najvažnije je za jednakomjernu raspodjelu zraka i ravnomjernu potroš nju energije na ventilatorima. Druga izvedba raspodjele zraka jest strujanje zraka odozgo prema dolje. Po vratni zrak prolazi kroz rashladnike zraka i tako ohlađen raspodjeljuje se na jednake dijelove ventilatorima koji su postavljeni u kanalima s lijeve i desne strane skladišta. U kanalima se zrak dovodi po duljini skladišta tereta. Sustav je vrlo djelotvoran za duge prostorije (skladišta) jer malo sniženje tlaka zraka u bočnim kanalima, čak i pri velikom protoku zraka, uvjetuje malu potrošnju energije u ventilatorima. Izved ba dopušta različite modifikacije pri postavljanju ventilatora i rashladnika zraka. Obje izvedbe dobro su ispitane i pokazale su se vrlo funkcionalnim. Uspore đujući ta dva sustava u obzir treba uzeti sljedeće: — Sustav dovoda zraka ispod podnica može se projektirati tako da daje jednoličnije strujanje zraka kroz sve dijelove skladišnog prostora. — Energija koja je potrebna za pogon ventilatora otprilike je jednaka. Među tim, u velikim skladištima male visine zahtjev za minimalnom visinom pod nica uzrokuje porast tlaka i povećanje snage ventilatora. U drugom sustavu raspodjele zraka od stropa prema podu, nema tih teškoća. — Pogrešnim slaganjem tereta ne remeti se raspodjela (distribucija) zraka su stavom raspodjele od stropa prema podu, dok je u sustavu raspodjele odoz do prema gore obrnuto. Djelomično punjenje skladišta također vrlo malo utječe na raspodjelu zraka u sustavu raspodjele od poda prema stropu. Ugradnja kanala neznatno povećava cijenu koštanja sustava sa kanalima. Broj izmjena zraka koji protječe u skladištu ovisi o teretu kojeg prevozimo. Prijevoz tereta na niskim temperaturama (meso, riba i si.) iziskuje do 40 izmjena na sat. Za prijevoz voća uzima se do 90 izmjena na sat. Stupanj recirkulacije zraka temelji se na brutto volumenu prostorije. Broj izmjena u rashladnim prostorima velik je zbog sljedećih razloga: — Brzina početnog pothladivanja voća nakon ukrcaja ovisi o odgovarajuće velikom broju izmjena zraka u protoku. Količina topline koja se oduzima protokom zraka može se postići temperaturnom razlikom između tlačnog i povratnog zraka. Temperaturna se razlika smanjuje razmjerno povećanju broja izmjena zraka. Manja razlika temperatura omogućuje ravnomjerniju temperaturu u cijelom skladišnom prostoru. — Broj izmjena zraka (lokalno) važan je da bi se izbjeglo stvaranje toplih mjesta u teretu voća. Tijekom sazrijevanja nekih vrsta voća (npr. banana) proizvodi se ugljik-dioksid (COT) i etilen. Koncentracija C02 ne utječe na sazrijevanje, dok povećana koncentracija etilena ubrzava proces sazrijevanja voća. Zbog toga je potrebno regulirati atmosferu u skladištu voća. Svi brodovi-hladnjače moraju imati reguliranu dobavu svježeg zraka u skladište. U prijevozu svježeg voća i povrća skladišta se obično ventiliraju svježim zrakom kada sadržaj Ć02 u zraku prijeđe vrijednost od 2 %. Ponekad ukrcavatelj tereta (unajmitelj) zahtijeva sadržaj C02 u zraku niži od 2 %, a može zahtijevati i određeni broj izmjena svježeg zraka na sat. Banane su vrlo osjetljive na etilen, pa se pri njihovu skladištenju moraju omogućiti najmanje 2-3 promjene svježeg zraka dnevno. Jabuke i citrusi (naranče, mandarine, limun i si.) zahtijevaju 0,5-1,0 promjene svježeg zraka dnevno. Zračni odvodi smještaju se u zračni protok, dok je izlaz na krmenoj strani broda. Ulaz zraka većinom je na pramčanoj strani broda. Između ulaznog i izlaznog zraka mora biti dostatno razmaka da ni u jednom času ne može doći do miješanja nečistoga s čistim zrakom. 138

4.3.3. Brodski rashladni sustavi tereta 4.3.3.1. Održavanje tereta Jedna je od važnih preduvjeta očuvanja lakokvarljiva tereta njegovo održa vanje ili konzerviranje na određenoj temperaturi. U živežnim namirnicama koje su izložene okolnoj temperaturi dolazi do bioloških promjena zbog kojih namirnico trule ili se kvare. Razvitak bioloških procesa može sc u stanovitim uvjetima znatno usporiti ili čak potpuno obustavili. Na taj se način može znatno produžiti vijek trajanja živežnim namirnicama i održati ih neškodljivima za prehranu. Treba razlikovali održavanje namirnica u svje- žem, odnosno ohlađenom stanju, od održavanja namirnica u zamrznutom stanju. Održavanje namirnica u zamrznutom stanju pretpostavlja njihovo prethodno za mrzavanje, a u takvom se stanju održavaju niskim temperaturama. Meso se, na primjer, može održavati u svježem, tj. u ohlađenom, ali i u zamrznutom stanju. U prvom slučaju meso se održava dostatno svježim nekoliko dana, dok se u zamrznutom stanju može održavati više tjedana, pa i mjeseci, a da se pritom ne pokvari. Važan je uvjet sniženje temperature rashladnog tereta radi tehnološkog pro cesa hlađenja. Nekada se mislilo da proces zamrzavanja treba provoditi sporo, tj. da je potrebno duže vrijeme da se rashladni teret dovede od temperature koju je imao na zraku do temperature zamrznutog stanja. Danas se, međutim, sasvim pouz dano zna da proces zamrzavanja treba provoditi što brže. Živežne namirnice poput mesa i ribe građene su tako da se u stanicama nalaze stanični sokovi. Stanični je sok voda koja sadrži stanovite koncentracije raznih soli. Budući da se radi o rasolini, proces zamrzavanja teče tako da se na stanovitoj tem peraturi koja odgovara početnoj koncentraciji rasoline počinju stvarati kristali leda koji se stvaraju iz vode (vodeni led). Nakon prvih izlučenih kristala, koncentracija se rasoline povećava, jer je količina vode smanjena za onaj dio koji se izlučio u led. Novo izlučivanje kristala događa se zatim na nižoj temperaturi, koja odgovara novoj koncentraciji rasoline. Proces tako teče sve dok se u led ne izluči toliko vode da preostala tekuća masa rasoline postane zasićena. U tom času počinje skrućivanje te mase u obliku takozvanog slanog leda. Napokon čitava masa bude zaleđena. Ako se provodi sporo hlađenje, kristali leda koji se izlučuju iz vode su krup niji, pa dolazi do probijanja plazme i, time uzrokovanog, miješanja međustaničnih sokova. Proces nije reverzibilan, što znači da zamrznute živežne namirnice vraćene u normalno stanje nemaju više istu kakvoću ni isti okus kao svježe. Naprotiv, kada se proces zamrzavanja provodi dostatno brzo, stvaraju se sitni kristalići leda koji ne probijaju plazmu, pa stanični sokovi nakon odmrzavanja ostaju unutar stanica. Tako proces postaje reverzibilan. Prijelaz topline izračunavamo prema formuli Q = F a ( T 2 - T l ) [kJ/h], (416) gdje je a — koeficijent prijelaza topline [kJ/h m2 K], F — površina prijelaza [m2]. Iz formule za prijelaz topline sasvim je jasno da prijelaz ovisi o koeficijentu a, o površini F i o razlici temperature rashladne prostorije (T,) i temperature živežne namirnice koja se zaledujc (T2). Koeficijent prijelaza topline ovisi o: — brzini cirkulacije zraka (učestalosti komešanja i nalijetanja čestica na sli- jenku) — fizikalnim svojstvima tvari (koeficijent toplinske vodljivosti, žilavost ili viskozitet) — geometrijskom obliku prostora u kojem se čestice gibaju — dimenzijama površine 139

— načinu strujanja zraka (prirodno ili prisilno) — obliku strujanja zraka (turbulentno ili laminarno) — tome da li se pri prijelazu topline mijenja agregatno stanje materije. Ovi nam uvjeti ukazuju da se mora održavati dostatna zračnost živežnih na mirnica izvješenih u rashladnoj prostoriji. Prinudnom cirkulacijom zraka unutar rashladne prostorije ventilatorom se može pojačati intenzitet hlađenja, pa prema tome i brzina hlađenja. Drugi činitelj koji utječe na brzinu hlađenja jest površina prijelaza topline. Živežne se namirnice moraju sjeći na više komada kako bi se povećala površina prijelaza topline i time ujedno povećao učinak prijelaza topline. Treća je mogućnost ubrzanja hlađenja da se pravilnom regulacijom rashlad nog uređaja ostvari što veća temperaturna razlika između rashladne prostorije i živežnih namirnica (T2 — T,). 4.3.3.2. Rashladni učinak tereta Rashladni učinak kompresora predstavljen je njegovim ukupnim toplinskim opterećenjem. Kompresor radi pri određenoj temperaturi isparavanja. Temperatura isparavanja odgovara temperaturi hladnjaka u rashladnom skladištu. Ta je temperatura nekoliko stupnjeva niža od temperature samog skladišta. Prema tome, kompresor radi pri različitim temperaturama isparavanja za raz ličita skladišta. Kapacitet kompresora također se mijenja pri različitim tempera turama isparavanja. Dijagram na sL 4.5. prikazuje kako se rashladni učinak i utrošak energije mijenjaju pri različitim temperaturama isparavanja.

140

4.3.3.3. Toplinsko opterećenje Toplinsko opterećenje izraženo u kilovatima (KW) činitelj je dimenzioniranja opreme (kompresori, kondenzatori i dr.). Toplina se razvija iz različitih izvora. Tako se npr. pri skladištenju voća toplin sko opterećenje sastoji od: — Qj, prijelaza topline kroz izolaciju [kJ/h] — Qv, zagrijavanja ventilatora [kJ/h] — Qz, dovoda svježeg zraka [kJ/h] — Qd, topline nastale disanjem voća [kJ/h]. Prema tome, ukupno toplinsko opterećenje iznosi: Q = Q I + Q V + Q Z + Q D [KJ/H]. (4-17) Toplinsko opterećenje mora biti što manje da bi se smanjile dimenzije postrojenja. Stoga je važno proučiti svaki od navedenih izvora topline. Za zamrznuti teret najvažniji je prijelaz topline kroz izolaciju, jer je to 95 % ukupne topline. Pri prijevozu zamrznutog tereta potrebna je mala količina pro točnog zraka. Nije potreban svjež zrak, jer teret ne diše, pa je i količina topline koju oslobađa motor ventilatora minimalna. kW RASHL ADNI UČINAK

Slika 4.5. Promjene rashladnog učinka ovisno o temperaturi isparavanja (Izvor: 41)

U prijevozu voća prijelaz topline kroz izolaciju nije značajan (pri prijevozu banana čini približno 9 % ukupne topline). Međutim, veoma je važna toplina svje žeg zraka. Ona predstavlja oko 57 % ukupne topline.

141

Prijelaz topline kroz izolaciju ovisi o debljini izolacije i njezinoj kakvoći. Mo ra se izabrati izolacija dobre kakvoće i male specifične vodljivosti (1). Veoma je važna i debljina izolacije, jer ona utječe na iskoristiv volumen skladišta. Mora se postići kompromis: što manjim troškovima izolacije postići optimalan volumen skladišta i odgovarajući utrošak energije. Električna energija potrebna za pogon ventilatora pretvara se u toplinsku energiju. Zbog toga za projektirani sustav protoka zraka ventilator mora biti mini malnih dimenzija i minimalnim mogućim sniženjem tlaka zadovoljavati potrebnu brzinu protoka zraka. Toplina nastala disanjem voća ovisi o vrsti voća koja se prevozi. Tako je npr. pri prijevozu marelica proizvedena toplina otprilike 4 puta veća nego pri prijevozu jabuka, dok je pri prijevozu šljiva približno 8 puta veća. Kako toplina nastala isija vanjem iz voća predstavlja velik dio toplinskog opterećenja, ona u većini slučajeva znatno utječe na dimenzije rashladnog postrojenja. Toplina dovedena svježim zrakom ovisi o zahtijevanoj količini svježega zraka. Svježi je zrak potreban da bi se smanjila koncentracija ugljik-dioksida (C0 2) u skladištu tereta. Toplinsko opterećenje za temperaturu skladišta od -25 °C odgovara punom opterećenju kompresora (na dijagramu si. 4.6.). Za temperaturu skladišta 12 °C temperatura isparavanja mijenja se na odgovarajuću vrijednost temperature a kapa citet kompresora povećava se do vrijednosti koja je daleko veća od stvarno potreb ne. Potreban kapacitet kompresora iznosi 65 % maksimalnog kapaciteta. Kompre sori koji se koriste za rashladu tereta obično su opremljeni uređajem za automatsku regulaciju kapaciteta, koji regulira kapacitet ovisno o zahtijevanom rashladnom ka pacitetu. Na brodu obično postoji više kompresora, tako da se pri velikim varija cijama rashladnog kapaciteta broj kompresora u radu mijenja ovisno o potrebnom kapacitetu. Na dijagramu je važno uočiti da se pri niskim temperaturama isparavanja kompresoru naglo smanjuje kapacitet. To objašnjava činjenicu što će kompresor odabran za prijevoz voća za prijevoz zamrznutog tereta biti premalog kapaciteta usprkos činjenici da je kapacitet potreban za voće dvostruko veći od kapaciteta potrebnog za zamrznuti teret. UTROŠAK ENERGIJE PRI DIREKTNOJ EKSPANZIJI

kWh

31% VENTILATOR

35%

35 R. CRPKA RASHLADNE »ODE

6 5* /.

%

837.

W7.

6¡.'i. KOMPRESOR

12 T.

MESO POVRĆE BANANE

(- 25 "Cl (♦ 2 *C ) Ul2'C)

Slika 4.6. Prikaz utroška energije za prijevoz različitih tereta (Izvor: 41)

142

Ukupan utrošak energije u postrojenja s izravnom ekspanzijom uključuje energiju potrebnu za rad kompresora, ventilatora i crpke za rashladnu vodu. Kao što se može vidjeti na dijagramu na slici 4.6, utrošak energije za rad ventilatora iznosi gotovo 1/3 ukupne potrošnje energije pri prijevozu voća. Postrojenja za prijevoz tereta projektiraju se tako da ispunjavaju zahtjeve klasifikacijskih društava (Lloyd's, Bureau Veritas, American Bureau, Jugoregistar i dr.). Za klasifikacijska je pravila značajno što zahtijevaju da brod ima rezervni kompresor i rezervni kondenzator za slučaj nužde. To znači da moraju biti ugrađeni dodatni kompresor i kondenzator, uz nekoliko kompresora koji su dostatni za zado voljenje rashladnih potreba. U praksi se rezervni kompresor koristi za povećanje kapaciteta pri naglom pothlađivanju voća. Drugi je tipičan zahtjev da svaki zračni hladnjak u skladištu tereta mora biti podijeljen u dva dijela, što osigurava rad jednog dijela ako drugi propušta. Ugrađuju se dostatno veliki skupljači da se u njima može skupiti sav rashladni medij u slučaju kad je potrebno popraviti jedan dio postrojenja. Brodski rashladni sustavi imaju neke posebne osobine: — Brodski rashladni sustavi za prijevoz rashladnih tereta, posebno voća, moraju održavati temperaturu unutar točno odredenih granica. — Zahtijeva se velika prilagodljivost zbog potreba za prijevozom različitih tereta na različitim temperaturama. — Zahtijeva se određeni kapacitet radi brzog i sigurnog hlađenja voća. — Postavljaju se visoki zahtjevi nadzora opreme da bi se održala potrebna temperatura pri različitim vanjskim uvjetima u različitim klimatskim zonama. — Oprema mora biti prilagođena teškim uvjetima rada, vibracijama i morskoj atmosferi. — Broj članova brodske posade ograničen je, pa se uglavnom zahtijeva 16-satni ili 24-satni rad uređaja bez nadzora, dakle visok stupanj automatizacije. — Oprema postrojenja mora ispunjavati zahtjeve klasifikacijskog društva. Svi zahtjevi služe povećanju sigurnosti broda i opreme. Materijali moraju iz držati uvjete rada na moru. Pravila klasifikacijskog društva striktna su, što izaziva određene teškoće, posebno proizvođačima kompresora (npr. u pro izvodnji kompresora i rezervnih dijelova potrebni su certifikati različitih klasifikacijskih društava). Brodski se kompresori ne proizvode u velikim serijama, jer je potražnja za njima mnogo manja nego za kompresorima koji se ugrađuju na kopnu. — Osim zahtjeva klasifikacijskog zavoda postrojenje mora ispunjavati poseb ne zahtjeve vlasti pojedinih zemalja. — Pri izboru opreme važno je znati da se za brod mora odabrati jednostavnija oprema. — Jednostavnost u rukovanju i konstrukciji smanjit će mogućnost kvara i olakšati održavanje uređaja. Zbog ozbiljnijih oštećenja postrojenja brodu je potrebno posebno obučeno osoblje, rezervni dijelovi i specijalni alat, što na brodu nije dostupno. 4.3.3.4. Ciklus rada rashladnog sustava tereta s izravnom ekspanzijom

Izravno isparavanje većinom se upotrebljava na brodovima koji posjeduju dje lomično rashladni prostor tereta ili na manjim brodovima sa skladištima za potpuno hlađeni teret. Takav sustav najviše se gradi s mogućnošću regulacije temperaturetereta i njezinim održavanjem unutar granica. Suvremeni brodski sustavi izravnim isparavanjem upotrebljavaju rashladni medij (freon 12 ili freon 22), a skladišno temperaturno područje kreće se od +12 do —25 °C. Koriste se dva načina hlađenja: — mirno hlađenje (prirodnim protokom) — burno hlađenje (prinudnim protokom). Pri mirnom hlađenju cijevi isparivača kroz koje protječe rashladno sredstvo postavljene su na stropovima i na bočnim stranama skladišta. U mirno hlađenje možemo ubrojiti i kontaktno zamrzavanje. Kroz ploče ili cijevi građene sustavom polica protječe rashladni fluid. Taj je sastav prikladan za zamrzavanje proizvoda manjih dimenzija. Većinom se koristi na brodovima za ulov ribe. Poslije ulova riba se siječe na komade određene veličine i slaže na police koje su većinom načinjene od vodoravnih ploča koje se otvaraju i zatvaraju hidraulikom. Cijevi isparivača pri mirnom hlađenju najčešće su orebrenc, a razlika između tem perature zraka u komori i temperature isparavanja kreće se od 10 do 15 °C da bi se osigurao potreban protok zraka. Pri postavljanju isparivača za mirno hlađenje zraka treba imali na umu uskladišlenje tereta na brodu kako bismo osigurali dobar prirodan protok zraka kroz isparivač i u hlađenom skladištu tereta. Buran prinudni protok zraka ostvaruje se strujanjem zraka tjeranog venti latorom preko površine isparivača. Brzina strujanja zraka najužim presjekom ispa rivača kreće se od 4 do 6 m/s. Isparivači s prinudnim protokom zraka izrađeni su u obliku baterija od glatkih cijevnih zmija ili, najčešće, od orebrenih cijevnih zmija. Isparivač ima kućište od pocinčanog čeličnog lima koje najčešće nosi i ventilatore. Dno kućišta izvedeno je u obliku tave u kojoj se skuplja voda nakon odlcđivanja. Ta se voda kroz izljeve skladišta odvodi izvan broda. Sklop zračnog hladnjaka, ispa rivača, ventilatora, kućišta, tave i drugih potrebnih dijelova odvojen je pregradom od skladišnog tereta, kao što je prikazano na slici 4.7. Na slici je prikazan prisilni protok zraka u prostoru tereta, isparivača i ventilatora. U velikim sustavima ima više skladišta tereta i više isparivača, što zahtijeva duge cjevovode na bro du. Duljina cjevovoda nedostatak je sustava s izravnom ekspanzijom. Što je cjevovod duži, to je veća mogućnost propuštanja ras hladnog fluida a u krajnjem slučaju moguće je zaustavljanje ras hladnog sustava te velika opasnost od gubitka rashladnog tereta i njegova kvara. Svaki isparivač ima regulacijske ventile kojima reguliramo pravilan dotok rashladnog fluida u isparivaču. Ako ima mno go isparivača, npr. na velikom brodu-hladnjači, vrlo je mala mogućnost regulacije tih ventila, jer su raspoređeni po cijelom brodu. Brodovi-hladnjače danas se grade sa sustavom s izravnom ekspanzijom unatoč navedenim nedostacima. Na slici 4.8. prikazan je rashladni sustav s izravnim ispa ravanjem izveden na brodu izgrađenom u jednom od naših brodogradilišta. Brod ima četiri rashladna skladišta tereta.

Slika 4.7. Presjek rashladnog skladišta s rashladnicima zraka (Izvor: 40)

7 — pothlađivač 8 - filtar 9 — temperaturni ekspanzijski ventil 10 - isparivač 11 — servo-ventil 6 - ručni regulacijski ventil 12 —zaporni ventil

Slika 4.8. Shema rashladnog sustava tereta (Izvor: 38)

— kompresor, — odvajač ulja — kondenzator — spremnik — sušilo

Taj je sustav rashladivanja tereta zamišljen tako da u rashladnim prostorima održava temperaturu: — 20 °C za skladištenje zamrznutog tereta, —10 °C za hla đenje tereta, +4 °C za hlađenje voća i +12,5 °C za hlađenje banana. Pri punom opterećenju normalno će raditi tri kompresora. Četvrti kompresor služi kao rezerva, ali može biti upotrijebljen za hlađenje tereta. Za hlađenja tereta radom četiri kompresora radit će jedan kondenzator, dok će drugi kondenzator biti rezerva. Iz kompresora izlaze ugrijani plinovi medija R 22 i odlaze u odjeljivač ulja, gdje se odvojeno ulje vraća preko filtra i magnetskog ventila u kompresor. Rad magnetskog ventila povezan je s radom kompresora. Ugrijani plin odlazi u sabirni cjevovod te u radni kondenzator. U kondenzatoru se stlačeni plinoviti medij hladi rashladnom vodom. Time se plin ukapljuje i djelomično pothlađuje i iz konden zatora kao kondenzat odlazi u spremnik tekućine medija. Sastav posjeduje by-pass spremnika tekućine, tako da medij može izravno ili posredno doći u sušilo koje apsorbira vlagu i skuplja nečistoće a ima i priključak za punjenje, odnosno nado punjavanje sastava rashladnim fluidom. Iz sušila rashladno sredstvo ide u sklop razvodnih ventila koji posjeduje ručni regulacijski ventil i zaobilazni ventil. Ručni regulacijski ventil zamjena je za termostatsko-ekspanzijski ventil u slučaju kvara. Zbog dugog cjevovoda dolazi do zagrijavanja tekućeg rashladnog fluida, pa ga treba pothladiti u pothlađivaču. Pothlađcni plin dolazi do filtra termostatskoekspanzij- skog ventila. Sustav posjeduje zaobilazni vod koji se može upotrijebiti u slučaju onečišćenja filtra ili kvara termostatsko-ekspanzijskog ventila. Zaobilazni vod s nepovratnim ventilom omogućava ispravan rad tijekom odleđivanja isparivača toplim plinom. Plin preko ekspanzijskog ventila ulazi u isparivač. Hlađenje prostorija odvi ja se tako što zrak cirkulira rashladnom prostorijom prolazeći kroz isparivač. Ondje se isparava rashladni fluid i ujedno hladi zrak. Ventilator tlači hladan zrak u ras hladne prostore tereta. Tako zrak neprestano kruži održavajući željenu temperaturu u rashladnim prostorima. Ispareni plin iz isparivača ide kroz pothlađivač na upravljačko-izvršni uređaj, (servo ventil) upravljan elektromotornim ventilom koji je povezan s temperaturom rashladnog prostora. Svi usisni vodovi imaju zaobilazni vod u slučaju kvara uprav ljačkog ventila. Na usisni se kolektor može priključiti bilo koja rashladna komora s odabranim kompresorom. Sustav je izveden tako da se toplim plinom preko za pornih ventila može odlediti isparivač. Kao što je vidljivo na slici 4.8. sustav može biti spojen posebnim vodom i na klima-komoru. Uređaj radi poluautomatski. Kompresor, ventilatori i crpka za vodu puštaju se u rad ručno. Regulacija kapaciteta kompresora je automatska, a upravljana je usisnim tlakom rashladnog fluida. Nadzor temperature svake rashladne prostorije ostvaruje se termostatima koji se mogu ugoditi na bilo koju temperaturu od —25 do +15 °C. Na slici 4.8. vidljivo je da se s rashladnim sustavom može raditi na razne načine, ovisno o potrebnom kapacitetu i temperaturi u prostoriji. U ovisnosti o tome da li je potrebno u rashladnom skladištu održavati nisku ili visoku tempe raturu isparavanja, sustav može raditi usisnim kolektorom na nisku ili visoku tem peraturu preko usisnog kolektora. Skladišne temperature od —15 do +12 °C možemo nazvati visokim tempe raturama, dok su one ispod —15 °C niske temperature.

Tijekom rada instalacije snižavanjem temperature u rashladnom prostoru sni zit će se i tlak na usisu kompresora. Kada se u nekom od skladišta tereta postigne željena temperatura, termostat će zatvoriti motorni ventil kojim se regulira uprav ljački ventil na usisnom vodu. Isključenjem elektromotornog ventila, odnosno upravljačkog ventila, sprečavamo protok rashladnog medija kroz isparivač. Zbog toga će se tlak u usisnom vodu kompresora sniziti a presostat će automatski iz rada isključiti jedan par cilindara radnog kompresora. Ako se tlak nastavi snižavati pre sostat će isključiti i drugi par cilindara na radnom kompresoru. Ovisno o tome koliko kompresor ima cilindara, presostat će ih nastaviti isključivati. Ako kompresor ima osam cilindara, njegov se kapacitet može regulirati na 100 %, 75 % i 25 %. Kada radi svih 8 cilindara, kapacitet kompresora iznosi 100 %. Iskopča li presostat 2 cilindra, kapacitet kompresora bit će 75 %; iskopča li 4 cilindra, kapacitet će biti 50 %; iskopča li 6 cilindara, kapacitet će biti 25 %. Kada u nekom skladištu temperatura prijeđe dopuštenu granicu, termostat će otvoriti elektromotorni ventil a on upravljački ventil. Odmah će porasti tlak u usisnom cjevovodu, zbog isparavanja rashladnog fluida u isparivaču. Kada tlak u usisnom cjevovodu dostatno poraste, reagirat će presostat za automatsku regulaciju kapaciteta kompresora. Daljnjim povišenjem tlaka postupno će se uključivati cilin dri kompresora sve dok kompresor ne proradi punim kapacitetom. Pri daljnjem porastu tlaka u usisnom vodu potrebno je pustiti u rad još jedan ili dva kompresora. Sustav je izveden tako da se mogu ostvariti razne kombinacije rada. Na slici 4.9. prikazan je brod za prijevoz rashladnog tereta, iz kojeg je vidljiv protok zraka i ugradnja isparivaća i ventilatora. Brod je građen sa sustavom s izrav nom

ekspanzijom i prisilnim protokom zraka.

4.3.3.5. Ciklus rada rashladnog sustava tereta s posrednom ekspanzijom Na brodovima za prijevoz rashladnog tereta koji posjeduju veći broj skladišta većinom se koristi posredan rashladni sustav, koji kao rashladni medij u zračnim hladnjacima koristi rasoline. Ta se postrojenja dijele na primarni i sekundarni sustav. Na slici 4.10. prikazana je principijelna shema primarnog i sekundarnog susta va. Primarni se sustav sastoji od kompresora, kondenzatora i isparivača (rashladnika rasoline). ■jttai ttaptrituft rasoline

Slika 4.10. Shema indirektnog rashladnog sustava

U primarnom sustavu većinom se upotrebljava rashladni fluid, freon 12 ili freon 22.

Kompresor tlači plinovito rashladno sredstvo koje prolazi kroz odvajač ulja u kondenzator. Iz kondenzatora rashladno sredstvo kao tekućina ide u skupljač (risiver) te kroz sušilo i filtar dolazi na izmjenjivač topline. Pothlađeni fluid dolazi na solenoid ventil koji je termostatski upravljan. Kroz ekspanzijski ventil ulazi u isparivač gdje isparava i oduzima toplinu rasolini koja se hladi. Rashladni fluid vraća se u kompresor preko izmjenjivača topline i filtera. U sekundarnom sustavu struji rasolina, mješavina određene kemijske soli i vode. Crpka usisava hladnu rasolinu iz hladnjaka rasoline i tlači je kroz rashladnik koji se nalazi u rashladnom prostoru. Rasolina se, nakon što je oduzela toplinu, vraća u hladnjak rasoline. Najčešće kemijske mješavine koje se upotrebljavaju kao sekundarni mediji za posredno hlađenje jesu: natrijev-klorid (NaCl), kalcijev-klorid (CaCIJ. Upotreba sekundarnih medija smanjuje iznos skupih primarnih sredstava te reducira visoke tlakove u dugom cjevovodu. Sustav izravne ekspanzije smanjuje investicije i pogonske troškove, ali je zato sustavom s posrednom ekspanzijom iz bjegnuta

— — — — — — — —

opasnost gubitka primarnog fluida kroz duge i nedostatno osigurane cje vovode. Instalacija s rasolinom radi s manjom količinom primarnog fluida, što nije slučaj u sustavu izravne ekspanzije. Sustavi s posrednim hlađenjem povećavaju in vesticijske troškove, i troškove održavanja, ali se njima sigurnije upravlja. Zbog dvostrukog prijelaza topline, od isparivača na rasolinu te iz rasoline u izmjenjivaču topline na zrak, smanjuje se stupanj rashladnog učinka (e) sustava pri posrednoj ekspanziji. Na sekundarnoj strani protokom rasoline reguliramo temperaturu zraka, odnosno temperaturu rashladnog skladišta. Razlika između temperature rasoline i temperature zraka na površini izmjenjivača topline kreće se 1-2 °C. Protok rasoline većinom se omogućava centrifugalnim crpkama čiji je tlak od 3 do 5 bara. Pro pusnost medija u sekundarnom sustavu mnogo je manja zbog manjeg broja ventila, manjeg tlaka u sustavu te većeg viskoziteta rasoline. Ako cjevovodi ili uređaj pro puštaju rasoline, lako ih je otkriti, a posljedice nisu tako opasne kao posljedice propuštanja u sustavu s izravnom ekspanzijom. Na slici 4.11. prikazan je brod namijenjen prijevozu rashladnog tereta, građen u jednom od naših brodogradilišta. Brod ima četiri rashladna skladišta podijeljena u petnaest prostora za teret. U skladištima su međupalublja koja nisu međusobno izolirana, pa je brod podijeljen na osam temperaturnih zona u kojima se tempera ture mogu održavati na različitim razinama. Ukupna neto zapremnina iznosi otprilike 13 500 m3. Sustav rashladnog postrojenja projektiran je prema sljedećim uvjetima: vanjska je temperatura zraka 40 °C temperatura morske vode 32 °C primarni rashladni medij R 22 sekundarni rashladni medij jest CaCl2 prosječna k-vrijednost izolacije iznosi 0,522 W/m2K 90/30 izmjena zraka na sat 2,5 izmjena svježeg zraka na sat (za banane pri 12,5 °C) 1,25 izmjena svježeg zraka na sat (za voće pri 0 °C). Ciklus rada rashladnog sustava tereta projektiran je posrednim hlađenjem. Primarni ciklus radi s freonom 22 (R 22), sekundarni rashladni medij rasolina je kalcijev klorid (CaCl2). Sustav rashladnog uređaja ima kapacitet za održavanje tem perature od — 25 °C u svim prostorima pri vanjskoj temperaturi od 40 °C i tempe raturi morske vode od 32 °C. U slučaju prijevoza banana može se održavati temperatura od 12,5 °C. Kapacitet sustava predviđen je za prijevoz svih tereta u temperaturnim granicama od —25 do +12,5 °C. Imajući na umu sve navedene uvjete, sustav rashladnog postrojenja omogućava: — hlađenje 4 300 000 kg banana za maksimalno 48 sati s temperature od 32 °C na temperaturu prijevoza od +12,5 °C trima kompresorima — održavanje temperature banana od +12,5 °C tijekom prijevoza uz dodavanje svježeg zraka u 2,5 izmjene na sat dvama kompresorima

suA

E

01Š1

ALARHMI

razni k0wth0lwi alabflni si6wali

5IQWALI

»ojtiiol P«AH AC«*.

— održavanje temperature voća od 0 °C tijekom prijevoza uz dodavanje svježeg zraka u 1,25 izmjene na sat dvama kompresorima — održavanje temperature duboko smrznutog mesa od -25 °C tijekom prije voza bez dodavanja zraka, dvama kompresorima, a potrošnja rashladne energije temelji se na manjem broju okretaja rashladnih ventilatora (1/3 okretaja). Rashladni sustav sastoji se iz primarnog sustava, sekundarnog sustava i ras hladne vode za kondenzaciju rashladnog plina. Primarni sustav sastoji se od komponenti prikazanih na slici 4.12. Tri su vijčana kompresora, a svaki je opremljen uređajima za automatsku regulaciju i ručnu regulaciju kapaciteta 10-100 % te uređajem za automatsko uključivanje bez opterećenja. Vijčani kompresor izravno je spojen na elektromotor i usisni kolektor a montiran je na zajedničko postolje s

VAN.»SKA ST. T -ANAIOCHI R ;

^ÎÎJSlil^T OJK—

odjeljivačem ulja, crpkom za podmazivanje, rashladnikom ulja (hlađenim rashladnim |OT«ÍWjlVO medijem), filtrom ulja za podmazivanje i kontrolnom pločom sa svim instrumentima, tt»p uređajima potrebnim za automatsku i ručnu kontrolu, uređajima za r«g»l«cijilii »gnalFŽMTTM regulaciju kompresora magnetskim ventilom i uređajima za NamcitaH itmomat irvnrni"n izlazna f«»p. ratftlin«

/

regulaciju kapacitcta kompresora. Sustav je opremljen regulatorom kapacitcta, by-passom, usisnim manometrom te presostatom niskog tlaka. Na tlačnoj strani postavljen je kombinirani manometar na kojem se očitava tlak plina na izlazu iz kompresora te tlak ulja na ulazu u kompresor. U sklopu tog manometra ugrađeni su presostat visokog tlaka plina i diferencijalni presostat ulja za podmazivanje. Na istom panelu nalazi se termostat ulja za podmazivanje, termometar plina na tlačnom cjevovodu i termometar ulja za podmazivanje. Na slici 4.IZ prikazan jc tok rashladnog medija od usisnog kolektora do odjeljivača ulja. Kompresor iz kolektora usisava paru rashladnog medija u kompresor i tlači rashladni medij u odjeljivać ulja i dalje u kondenzator. U sustavu, pa i samom kompresoru, rashladni se plin miješa s uljem. Ta se mješavina odjeljuje u odjeljivaću. Plin manje specifične težine odlazi gornjom stranom odjeljivača u kondenzator, a ulje se, veće specifične težine taloži u donjem dijelu odjeljivača. Crpka ulja usisava toplo ulje iz odjeljivača i tlači ga u rashladnik ulja. Ohlađeno ulje prolazi kroz filtar ulja za podmazivanje kompresora. Filtar ulja većinom po sjeduje diferencijalni presostat ulja kojim utvrđujemo da U je filtar ulja čist ili nečist. Na slici 4.13. prikazan je kompletan primarni rashladni sustav rashladnog medija. Kompresor tlači plin u odjeljivač ulja. Iz odjeljivača ulja plin ide u pli novitom stanju u kondenzator gdje se kondenzira morskom vodom. Tekući plin odvaja se u skupljaču. Vrlo mala količina plina odvaja se u rashladnik ulja za hla đenje, a ostatak odlazi u spremnik tekućeg plina. Svaki veći rashladni sustav oprem ljen je dvama sušilima plina, tako da kroz jedan protječe tekući plin i prolazi kroz vidokazno staklo, a drugi jc rezervan. Plin u tekućem stanju dolazi na dva regulacijska ventila, gdje se automatski prigušuje i ekspandira u rashladniku rasoline. Za regulaciju temperature služi elektromagnetski ventil i termostat na strani sekundarnog sustava rasoline. Kompresor usisava rashladni medij u plinovitom stanju preko usisnog kolektora. Tri kompresora, tri kondenzatora i tri rashladnika rasoline međusobno su cjevovodima povezani tako da u slučaju kvara uvijek mogu jedan drugoga zamijeniti. 7 Brodski rashladni uređaji

97

— — — — — — -

vijčani kompresor VMY 336 aW-R 22, usisni kolektor/filtar, odvajač ulja, crpka ulja za podmazivanje, 5 —rashladnik ulja, filtar ulja za podmazivanje, solenoid ventil za reg. kapaciteta, solenoid ventil za reg. kapaciteta, regulator kapaciteta (by-pass),

10—usisni manometar, 11 — presostat niskog tlaka, 12—kombinirani manometar (tlak R 22 i ulja), 13 —presostat visokog tlaka, 14 — dif. presostat ulja za podmazivanje, 15 —termostat ulja za podmazivanje, 16— termometar tlačne temp. R 22, 17 —termometar temp. ulja za podmazivanje, 18—dif. presostat uljnog filtra

Slika 4.12. Shema rashladnog sustava s vijćanim kompresorom (Izvor. 41)

— kompresor, — odvajač ulja, — kondenzator, — skupljač tekućeg plina, — rashladnik ulja, — spremnik tekućeg plina, — sušilo,

Slika 4.13. Shema primarnog rashladnog sustava (Izvor. 38)

8 9 10 11 12 13 14

— nadzorno staklo, — regulacijski ventil, — rashladnik rasoline, — elektromagnetski ventil, — kolektor sigurnosnih ventila, — rezervna boca plina, — spremnik ulja za nadopunjavanje sustava

Posude pod tlakom opremljene su sigurnosnim ventilom. Svi ventili spojeni su na zajednički kolektor. Ako se pojavi predtlak, plin se odvodi u atmosferu izvan broda. U sustav je ugrađen poseban cjevovod sa spremnikom plina za rezervno punjenje sustava ili njegovo nadopunjavanje. Spoj punjenja ili nadopunjavanja nalazi se ispred sušila. U sustavu se pojavljuje gubitak ulja ili se ulje ne uspije posve odvojiti od freona u odjeljivaču ulja. Tada sustav moramo nadopuniti uljem iz spremnika ulja, posebnim cjevovodom. Sustav ima kombinirani nadzor visokog tlaka i niskog tlaka u sustavu rashladnog fluida, te nadzor tlaka u tokovima ulja za podmazivanje. Sustav nadzora tlaka ima ugrađen uređaj za automatsko isključivanje kompresora u slučaju previsoke temperature kondenzacije, preniske temperature isparavanja ili preniskog tlaka ulja u sustavu za podmazivanje. U sekundarnom sustavu na slici 4.14. prikazan je sustav rashladne rasoline. Sustav se sastoji od tri isparivača, tri rashladnika rasoline. Lako ispariv rashladni medij isparava u cijevi, a rasolina kao sekundarni fluid kruži oko cijevi i hladi ih na željenu temperaturu, ovisno o temperaturi isparavanja lako isparivog rashladnog medija. Tri centrifugalne protočne crpke usisavaju rasolinu iz skupljača i tlače je kroz rashladnik na tlačni skupljač i ventile stanicc izlaznog sustava pomoću kojih sustav radi trotemperaturnim mogućnostima hlađenja rasolinom. Dvije su temperaturne mogućnosti za hlađenje različitih tereta u rashladnom skladištu a trećom se koristi za zagrijavanje, odnosno za odleđivanje zračnih hladnjaka u skladištima tereta. Parni grijač rasoline upotrebljava se za odleđivanje rashladnika zraka ili za grijanje skladišta tereta. Teret, uglavnom voće i povrće, potrebno je grijati kada brod dođe u hladna područja. Parni grijač rasoline grije pomoću suho zasićene pare tlaka do 6 bara. Temperatura tople rasoline regulira se automatski mijenjanjem protoka pare kroz parni regulacijski ventil. Centrifugalna protočna crpka usisava rasolinu iz ventilne stanice povratnog sustava i tlači je u parni grijač gdje se rasolina zagrijava na željenu temperaturu. Odande se tlači u ventilnu stanicu i odvodi u zračni hladnjak. U sustav je ugrađen ekspanzijski tank rasoline. Iz tog tanka sustav se može nadopunjavati rasolinom, a ujedno služi i kao ekspanzijski tank (pridonosi sigurnosti sustava). Taj tank posjeduje indikator razine i alarm visoke i niske razine. Ako cjevovod propušta, odnosno ako se gubi rasolina, ekspanzijski se tank nado punjava iz tanka za miješanje rasoline, preko centrifugalne crpke. Tank služi za miješanje vode i soli u propisanom omjeru. Crpka je često automatski povezana s niskom ili visokom razinom tekućine na ekspanzijskom tanku, tako da radi automatski.

Sekundarni sustav rasoline zatvoren je sustav u kojem rasolina protječe izme đu evaporatora, odnosno rashladnika rasoline koji se nalazi u strojarnici preko protočnih crpki do rashladnika zraka u skladištima tereta. Sustav se sastoji od cjevo voda za hlađenje i cjevovoda za grijanje i odleđivanje. Sve su te temperaturne kom binacije omogućene ventilskim stanicama i protočnim crpkama, koje su smještene s nadolijevnim tankom i tankom za miješanje soli i vode u posebno izoliranoj pro storiji u sklopu strojarnice na brodu. Sustav tlačnog cjevovoda odvodi rasolinu iz ove prostorije do rashladnika zraka u rashladnim prostorima i natrag povratnim kolektorom u sustav. Za željenu temperaturu prespojimo ventil u tri usisna cijevna kolektora i to tlačna cijevna kolektora s ventilskim stanicama. Na taj je način mo guće u rashladnim skladištima namjestiti dvije različite temperature hlađenja tereta.

123-

rashladnik rasoline, crpka rasoline, usisni kolektor,

8 9 1 0 1 1 1 2 1 3

— parni regulacijski ventil, — crpka rasoline, — usisna ventilna stanica,

4-

tlačni kolektor,

5-

tlačna ventilna stanica,

6-

zračni hladnjak,

7-

parni zagrijač, Slika 4.14. Shema sekundarnog rashladnog sustava (Izvor: 38)

— ekspanzijski tank rasoline, - tank za stvaranje rasoline, — crpka,

Treća temperatura, za odledivanje sustava i zagrijavanje tereta, vrlo se rijetko upotrebljava. Kada je opterećenje postrojenja malo, ubrizgavanjem rasoline mogu se miješati rasoline niske temperature ( — 25 °C) i rasoline visoke temperature (0 °C). Svaka rashladna prostorija tereta ima dva zračna rashladnika hlađena rasolinom. Svaki rashladnik na tlačnoj strani ima troputni ventil za automatsku regulaciju rasoline. Rashladnici su izrađeni od rebrastih cijevi koje su s vanjske strane na toplo galvanizirane. Na donjoj strani zračnih rashladnika ugrađene su tave za skupljanje vode tijekom odledivanja. Svaka tava ima izljev koji je spojen na zajed nički izljev skladiSta i ide izvan broda. Svi izljevi moraju imati dostatan pad cjevo voda za normalno istjecanje vode. Zračni rashladnik s tavom, ventilatorima zraka i upravljačkim ventilima odvojen je pregradom od rashladnog skladišta, tako da osoblje ne može ući u skladište tereta kroz rashladnik. Svaka prostorija sa zračnim rashladnicima ima jedan ili više aksijalnih ventilatora, koji su izravno spojeni na elektromotor. Tim je ventilatorima omogućen protok zraka kroz rashladnike zraka i rashladne prostore tereta. Ventilatori su često dvobrzinski a njihov je maksimalan kapacitet 90 izmjena zraka na sat, izmjereno na netto zapremninu skladišta. Za odgovarajući protok zraka u svim dijelovima rashladnog skladišta odabran je sustav okomitog protoka zraka, s bočnim kanalima kroz koje se tlači ohlađen zrak. Hladan zrak dolazi u rashladni prostor ispod perforiranih podnica i kreće se okomito prema gore opla kujući teret kojemu oduzima toplinu. Na slici 4.15.a. i 4.15.b. prikazan je protok rashladnog zraka. Zrak koji se zagrijao, oduzimajući toplinu teretu, ulazi u rashladnike zraka s gornje strane, tj. usis zraka je ispod palube. Zrak se protječući kroz rashladnik hladi na potrebnu temperaturu i dalje kreće na usis ventilatora. Na slici 4.15.b. prikazan je protok zraka na gornje međupalublje br. 1. Četiri priključka spojena su na uzdužni zračni kanal. Taj je protok zraka vrlo bitan, jer su otvori grotala na brodu veliki, pa je velik i prodor topline. Kako je već naglašeno pojedinim teretima potrebna je zamjena zraka koji se nalazi u rashladnom skladištu čistim vanjskim zrakom. Poprečni presjek na slici 4.15.C. i 4.15.d. prikazuje zatvoren mehanički sustav odvoda zraka u skladište i njegova odvoda iz skladišta. Svako se skladište sastoji od dva ventilatora za dovod zraka u skladište i dva ventilatora za odvod zraka iz skladišta. Ventilatori su jednobrzinski i smješteni na glavnoj palubi. Cijevi za izmjenu zraka napravljene su od galvaniziranih čeličnih ploča. Kako taj cjevovod prolazi kroz sve palube, potrebno ga je

prema potrebi izolirati. Maksimalna izmjena zraka na prikazanom brodu predviđena je za prijevoz banana i iznosi 2,5 izmjene na sat. Slike 4.15.e. i 4.15.f. prikazuju recirkulaciju zraka u rashladnim komorama, u presjecima. Rashladni sustav na ovom brodu opremljen je još sa: — jednim elektronskim mjernim uređajem za mjerenje ugljik-dioksida (C02), s 15 mjernih točaka — jednim elektronskim mjernim uređajem za mjerenje relativne vlažnosti u rashladnim prostorima tereta, mjernog područja od 50 do 100 % relativne vlažnosti — jednim sustavom uređaja za mjerenje temperatura, tlaka i razina — skupinom uputnika za kompresore, crpke rasoline, crpke tople rasoline, crpke rashladne morske vode i ventilatore.

— — —

— — —

Slika 4.16. prikazuje protok rashladne morske vode. Temperatura konden zacije automatski se regulira regulacijskim ventilom morske vode. Svaki kondenzator ima svoju crpku, ali su ventili i cjevovodi takvi da svaka crpka može raditi uz svaki kondenzator. Da bi se spriječile promjene tlaka kompresora, temperatura morske vode re gulira se protokom tople izlazne vode i njezinim miješanjem s usisnom morskom vodom pomoću troputnog automatskog ventila. Ako sustav rashladne vode nema automatsku regulaciju protoka vode, važno je da protok vode kroz kondenzator nije veći od maksimalno dopuštenog. Veća brzina protoka vode u cjevovodu kondenzatora vrlo brzo dovodi do ošteće nja cijevi korozijom. Brod tijekom plovidbe relativno brzo mijenja položaj, što utječe na promjenu temperature morske vode, a time na protok vode u konden zatoru. 4.3.3.6. Rashladni sustavi na brodu za prijevoz kontejnera Brodski prijevoz robe u kontejnerima postigao je takav stupanj razvitka da se promet ne može zamisliti bez kontejnerizacije. Luke, brodovi, ceste, željeznice, zračni prijevoz opremljeni su za prihvat kontejnera. Investicije u izgradnju novih kontejnerskih brodova i kontejnerskih terminala mnogostruko se isplaćuju kada se uzmu u obzir sve prednosti prijevoza robe u kontejnerima: povećana pretovarna brzina smanjen rizik oštećenja robe, a time smanjeni troškovi osiguranja manji troškovi pakiranja. Zahvaljujući tim prednostima kontejnerizacija je zahvatila prijevoz mnogih vrsta tereta brodom, pa i prijevoz hlađene robe. Razvitak rashladne tehnike kontejnera razvijao se usporedo s razvitkom prije voza lako kvarljive robe. Postoje različiti tipovi kontejnera: izoterm kontejner, rashladni kontejner, autonomno hlađeni kontejner. Izoterm kontejner izolirani je spremnik bez rashladne opreme. Služi u suho- zemnom prijevozu hlađenih roba na kratke udaljenosti. Maksimalno prijevozno vrijeme određeno je temperaturom unošenja robe, kakvoćom izolacije i dopuštenim zagrijavanjem robe. Može se produžiti dodavanjem suhog leda. Ne primjenjuje se na brodovima. Rashladni kontejner s čvrsto ugrađenim uređajem za smještaj rashladnog sredstva kontejner je bez strojnog agregata. Kao rashladno sredstvo služi: suhi led tekući dušik tekući zrak. Prednost je te vrste kontejnera u tome što nije potreban dovod energije tije kom transporta, a nedostatak je što su na ograničenim udaljenostima potrebne stanice za promjenu rashladnog sredstva. Ne primjenjuju se na brodovima. Autonomno hlađenih kontejnera ima više skupina. Zajednička im je prednost neovisnost o bilo kakvom kopnenom postrojenju ili brodskom postrojenju, ako se dostatno pune gorivom. Primjenjuju se na brodovima, a razlikujemo:

1 — crpka 2 - kondenzator

-

3 — automatski regulacijski ventil vode 4 - usisni filtar morske vode.

Slika 4.16. Shema morske vode (Izvor: 38)

Autonomno hlađeni kontejner s čvrsto ugrađenim rashladnim agregatom. Autonomno hlađeni kontejner sa skidljivim rashladnim agregatom, "clip-on" agregatima. Ti su agregati projektirani i izrađeni tako da se pri prijelazu kontejnera s jedne vrste prijevoza na drugi mogu montirati ili demontirati na kontejneru (vidi sliku 4.17).

8

2

1 - izolacija, 5 — dva zračna otvora, — rashladno tijelo, 6 — zatega na rashladnom uređaju, 3 — ventilator, 7 — protok zraka, 4 — brtvila, 8 — otvori za zrak.

Slika 4.17. Rashladni kontejner sa skidljivim rashladnim agregatom

Veći broj kontejnera čini prijevoz neekonomičnim, a pojavljuju se i ozbiljne praktične teškoće. Ako su kontejneri smješteni na otvorenoj palubi i izloženi trop skim temperaturama, potrebna je ogromna ukupna rashladna snaga. Stanje tereta u pojedinom kontejneru tada ovisi o pouzdanosti individualne rashladne jedinice. Udvostručavanje jedinica bilo bi veoma skupo a svi bi se kontejneri trebali

nadzirati s centralnog mjesta i morao bi biti omogućen pristup svakoj rashladnoj jedinici zbog uklanjanja eventualnog kvara. Popravci na moru bili bi teško izvodljivi ili nemogući. Kad bi kontejneri bih uskladišteni ispod palube, trebalo bi imati na umu potrebno odvođenje topline stvorene prisilnom ventilacijom. Rashladni uređaji na ovisno hlađenom kontejneru sastoje se od dizel-motora, generatora, kompresora, isparivača i ventilatora s regulacijom. Najšira je uporaba neovisno hlađenih kontejnera u linijskoj plovidbi i to na kontejnerskim brodovima, RO-RO brodovima i višenamjenskim brodovima. Prijevoz tih kontejnera brodom mali je dio ukupnog tereta (3 % do 10 %). Takvi tipovi kontejnera prevoze se na palubi, pa svaki od navedenih tipova brodova ima pri ključna mjesta za kontejnere. Rješenja su raznovrsna, ali su velika odgovornost za posadu broda i zahtijevaju poznavanje sustava. Stoga postoji stručna osoba zadu žena za nadzor rada i temperature rashladnih kontejnera. Suvremeni kontejneri s vlastitim pogonom, a i brodovi koji ih prevoze, imaju daljinsko očitavanje potrebnih parametara (temperature, vlažnosti, tlaka). Kontejneri su na palubi vrlo često izlo ženi oštećenjima. Da bi se djelovanje nevremena na osjetljive rashladne kontejnere donekle smanjilo, obično ih se smješta na neko zaštićeno mjesto na palubi. Zemlje koje su veliki izvoznici mesa, voća i povrća, 1965. su godine predložile da se razmotri uvođenje novog tipa rashladnog kontejnera koji bi se mogao prevoziti u potpalublju. Taj je prijedlog usvojen i počinje kontejnerizacija prijevoza rashladnog tereta s mogućnošću ukrcaja većeg broja rashladnih kontejnera na kon- tejnerski brod. Ako brod prevozi velike količine hlađenog tereta najekonomičnije je rješenje brodski središnji rashladni uređaj. Na raspolaganju su dva rješenja: otvoren sustav protoka zraka ili zatvoren sustav protoka zraka. Izolirani kontejneri smješteni u hlađenom i dobro izoliranom brodskom skla dištu, a koji je priključen na brodski sustav za protok hladnog zraka kroz kontejnere, naziva se otvorenim sustavom protoka zraka. To rješenje ima mnogo nedostataka: skupa glomazna izolacija skladišta, zauzi manje korisnog prostora i velika težina izolacije. Osim loga, čelična konstrukcija vodilica, podupirača i kutova kontejnera izložena je vrlo niskim temperaturama, što iziskuje upotrebu posebnih čelika. Postoji opasnost od stvaranja leda pri iskrcaju tereta, sa svim pratećim poteškoćama. Osim svega, potrebno je osigurati protok zraka kroz svaki kontejner da bi sc osiguralo hlađenje na željenu temperaturu, i njezino održavanje. Način je rada otvorenog sustava protoka zraka za kontejnere, tzv. sustava s mlaznicama sljedeći. Zrak koji dolazi iz skladišta hladi se u zračnom rashladniku i sustavom cijevi odvodi do mlaznica koje se nalaze ispred ulaznog otvora svakog kontejnera. Mlaznice su postavljene ispred ulaznog otvora u kontejner na maloj udaljenosti. Zrak izlazi iz izlaznog otvora kontejnera i vraća se u rashladnik, prola zeći slobodno kroz skladište. Na taj će način temperatura skladišta biti ista kao i temperatura u kontejneru. Zato skladište mora biti izolirano. U sustavu s mlaznicama temperatura zraka u kontejneru ovisi samo o toplini koju zrači teret, dok u zatvorenom cijevnom sustavu, temperatura zraka u kontejneru ovisi i o gubitku topline kroz zidove kontejnera. Zatvoreni sustav protoka zraka jesu izolirani kontejneri bez vlastitog strojnog agregata smješteni u nehladenim i slabo izoliranim skladištima. Skladišta su oprem ljena fiksnim sustavom zračnih kanala za protok hlađenog zraka, a povezana su s centralnim brodskim rashladnim uređajem.

Analizom tih dvaju sustava spoznajemo da je zatvoreni sustav protoka zraka ekonomičniji. Stoga svi moderni brodovi za prijevoz velikog broja rashladnih kontejnera imaju ugrađen središnji brodski rashladni sustav i slabo izolirana skladišta. Mnogobrojne poteškoće u ugrađivanju tog sustava s uspjehom su uklonjene. Prva poteškoća javlja se pri smještaju hladnjaka i zračnih kanala na brodski prostor zbog masivnih pojačanja potrebnih za učvršćenje poprečnih nepropusnih pregrada. Ta je teškoća riješena smještajem pojačanja unutar dvostrukih poprečnih pregrada koje tvore koferdame. Tako su se dobile glatke unutrašnje površine skla dišta i mogućnost maksimalnog korištenja skladišnog prostora. Zbog pristupa kana lima za zrak, razmak između kontejnera i usisno-tlačnih kanala mora biti što manji (kontejneri su standardizirani prema međunarodnim normama). Plan smještaja kanala za zrak i zračnih hladnjaka u sustavu posrednog hla đenja dan je na slici 4.18. Hladnjaci su smješteni u sekcijama u samim prostorima, odmah ispred prostora kontejnera. Zrak se razvodi glavnim razvodnim kanalima smještenih okomito po čitavoj dubini skladišta, a od njih vodoravnim kanalima do svakog pojedinog kontejnera. Rashladni sustav smješten je u strojarnici broda a sastoji se od kompresora, odvajača ulja i kondenzatora primarnog sustava rashlade; nalazi se na jednom mje stu. U blizini rashladnog sustava nalaze se izolirani isparivač sustava, odnosno hlad njak rasoline sekundarnog sustava. U izoliranoj prostoriji strojarnice nalazi se crpka rasoline i usisno-tlačni razvodni kolektori. Crpka tlači rasolinu kroz izmjenjivač topline koji se nalazi u skladištu broda. Na slici 4.19. vidljivo je da izmjenjivača topline ima onoliko koliko kontejnera možemo smjestiti u vodoravnom položaju. U ovom je primjeru deset kontejnera postavljeno u vodoravan položaj, a devet u okomit. U skladište možemo smjestiti dva reda kontejnera, znači da to kontejnersko skladište ima dvadeset rashladnika u vodoravnom položaju. Svaki rashladnik ima dovodnicu zraka koja je postavljena okomito. Na slici 4.18. dovodnica zraka postavljena je okomito. Svaki kontejner ima usisno-tlačni kanal zraka: Dovodnica zraka podijeljena je na tlačni i usisni dio. Ventilator usisava zrak iz kontejnera i tlači ga kroz izmjenjivač topline gdje se zrak hladi na željenu temperaturu. Može se regulirati protok zraka kroz tlačni dio kanala, odnosno može se regulirati temperatura. Kontejner se priključuje na sustav brodskog kanala za zrak usisno-tlačnim glavinama koje se šire pod silom dviju opruga. Glavine s brtvom priliježu na otvor kontejnera. Glavine se skupljaju pneumatski. Rashladni zrak dovodi se u kontejner s donje strane, struji kroz otvore na dnu kontejnera i između tereta, gdje se zagrijava. Zagrijani se zrak usisava kroz otvor na vrhu. Otpori prolaza zraka kroz kontejner kreću se do 16 mm stupca vode. Na osnovi sniženja tlaka i u skladu s brojem kontejnera u okomici projektira se jačina ventilatora koji mogu biti dvobrzinski. Svaki rashladni modul ima vlastiti rashladni uređaj, priključak za električnu energiju, uređaj za nadzor temperature i uređaj za daljinski nadzor rada. Pri prijevozu hlađene robe kontejnerima površina izložena gubicima topline mnogo je veća od površine normalnog skladišta istog volumena. Ako bi skladišta bila neizolirana, gubitak topline bio bi relativno velik i postrojenje bi bilo skupo. Kada bi skladište bilo dobro izolirano, temperatura u skladištu bila bi vrlo blizu temperature kontejnera i sigurno ispod točke zamrzavanja, što bi uzrokovalo po teškoće u strukturi broda i zamrzavanje vlage u kontejnerskom skladištu. Velika je poteškoća pri projektiranju optimalna veličina izolacije skladišta. Ispravno je projektirati takvu izolaciju skladišta koja će u seriji s izolacijom kontejnera smanjiti ukupni toplinski gubitak na minimalnu veličinu, tako da u svakom vremenskom razdoblju osigura temperaturu skladišta iznad točke zamrzavanja.

Većina brodova za prijevoz rashladnih kontejnera ima dodatni uređaj za kli matizaciju skladišta koji se sastoji od izmjenjivača topline, ventilatora i kanala za zrak. Zrak se usisava s donje strane skladišta, provodi se kroz izmjenjivač topline i ubacuje u skladište s gornje strane. Izmjenjivač topline zimi služi kao grijač skladišta, a pri utovaru kao hladnjak zraka. Hladnjak je spojen na središnji sustav rasoline koji služi za hlađenje zraka za kontejnere.

1 — kompresor, 8 — ventilator, 2 — odvajač ulja, 9 — zračni kanal, 3 — kondenzator, 10 — regulacijski ventil rasoline, 4 — hladnjak rasoline, 11 — kolektor razvoda zraka, 5 — crpka rasoline, 12 — rashladni kontejner, 6 — usisno tlačni kolektor, 13 — usisno tlačni priključak zraka 7 — izmjenjivač topline, Slika 4.18. Prikaz centralnog rashladnog sustava na kontejnerskom brodu (Izvor: 41)

:zir)*ni¡vaí íapljfie sa dislrifcucnoro zraks

Slika 4.19. Smještaj rashladnih kontejnera u skladištu broda (Izvor: 41)

Slika 4.20. prikazuje suvremeni brod za prijevoz rashladnih kontejnera. Prikazan je rad automatskog nadzora okomito hlađenih kontejnera. Čitav se sustav regulira iz nadzorne kabine, u kojoj se mogu ugađati i očitavati svi potrebni para metri. U primarnom sustavu rashladno je sredstvo freon 22, a u sekundarnom rasolina.

Slika 4.20. Brod za prijevoz rashladnih kontejnera (Izvor: 41)

4.4. Brodovi za prijevoz ukap^jenog plina U suvremenom svijetu sve su veće teškoće s opskrbom industrije gorivom i sirovinama. Istraživanja su pokazala da se plin može upotrebljavati kao gorivo i kao sirovina. U posljednje je vrijeme sve veće zanimanje za iskorištavanje prirodnih plinova kojih ima u ogromnim zalihama. Taj energetski potencijal u inače oskud nom i skupom svijetu energetike zaokuplja mnoge znanstvenike koji iznalaze tehnička rješenja za njegovo praktično iskorištavanje. U nizu teškoća pojavljuje se i prijevoz plina na veće geografske udaljenosti, posebno morem. To je potaklo mnoge svjetske brodograđevne institucije na izgradnju brodova za prijevoz plina. Brodovi su podijeljeni u dvije skupine i nose međunarodne oznake: — LNG (Liquified Natural Gas — tekući prirodni plin). Metan (CH4) tipičan je predstavnik tekućih prirodnih plinova. — LPG (Liquified Petroleum Gas — tekući umjetni plin). Ovoj skupini plinova pripadaju butan (C4H10), propan (CjHg) i drugi. Umjetni plinovi dobivaju se pri obradi sirove nafte u rafinerijama i neophodni su kemijskoj industriji. Budući da je u svijetu sve izraženija potreba za gradnjom posebnih brodova za prijevoz plina u tekućem stanju, potrebno je prikazati specifičnosti, parametre i značajke rashladnog sustava i sustava izolacije za te tipove brodova. 4.4.1. Svojstvu i procesi plinova koje prevozimo brodom Među molekulama plina djeluju odgovarajuće mcdumolekularne sile, jer mo lekule plina imaju vrlo male dimenzije ali konačne. Rezultat je tog medumolc- kularnog djelovanja potencijalna energija molekula plina, koja s kinetičkom ener gijom molekula i atoma u njima određuje unutarnju energiju. Realni plinovi, ovisno o tlaku i temperaturi, mogu biti u plinovitom, tekućem ih čvrstom agregatnom stanju. Prijelaz iz jednoga agregatnog stanja u drugo naziva se faznim prijelazom. U raznim agregatnim stanjima materija ima različita svojstva, što se objašnjava značajem medumolekularnog djelovanja. Za proučavanje prije voza plina u tekućem stanju dostatne su samo dvije fazne promjene, i to iz plinovitog u tekuće stanje. Pri prijelazu iz plinovitog stanja u tekuće, i obratno, osim odvođenja topline, odnosno njezina dovođenja, temperatura je stalna. Zato se količina razmijenjene topline pri faznom pretvaranju naziva latentnom toplinom. Termodinamički dijagrami (p,V; T,s; i,s i dr.) stanja realnog plina predstavljaju fazne dijagrame. U sljedećem razmatranju upotrijebit ćemo p,V dijagram (slika 4.21). Na slici je vidljivo da je kritično stanje određene materije (tereta za prijevoz u tekućem stanju) određeno veličinama stanja (p k, tkr, vk). Analizirajući stanje od točke 5 do točke 6, u kojem je t > t^ uočavamo da plinovito stanje nije moguće prenijeti u tekuće slanje ma kakvim izotermičkim sabijanjem. Iznad kritične točke ne postoji područje dvofaznog stanja. Ako je t < t kr u izotermičkom sabijanju (od točke 1 do točke 4) plin se može pretvoriti u tekuće stanje.

Taj se proces provodi u tri etape: sabijanje do tlaka zasićenja, kondenzacija pri nepromijenjenom tlaku i nepromijenjenoj temperaturi te pothladivanje tekućine. Isti tok krivulja zapaža se i u drugim izoterma- ma, ako je t < t^ Spajanjem točaka gdje počinje kondenzacija plina i točaka gdje ona završava dobivamo granične krivulje, crte koje se sjedinjuju u kritičnu točku K. Za naša razmatranja vrlo je važno dvofazno stanje koje se nalazi između granič nih krivulja, a ono se sastoji od di jela tekućine i dijela plina. U kritič noj točki K iščezava razlika između plina i tekućine.

CH4

16,04

-161

415

548,5

- 82,5

46,28

C2H6

28,05

- 89

546

540

35

49,6

C^HG

44

- 42,6

585

448

96,8

42,4

C

58,12

- 0,5

600

403,6

153,2

36,48

C2H4

28,05

-103,5

568

523,3

9,5

51,4

C3H6

42,08

- 47

609

456,4

92

46

C4H6

54

-4

651

426

152

52

NH3

17

- 33,4

680

1369

132

113

2

- 15

970

4H10

Amonijak

Vinil klorid C2H3CI

Tablica 4.3. Karakteristike plinova Slika 4.21. Hlađenje i kondenzacija Relativna Veličine pri atmosferskom Kritičke veličine stanja molekutlaku larna masa Kemijska Tlak bar Gustoć TempeVrelište Gustoća Toplina formula isparakg/m3 a ratura TK •c vanja kg/m3 kJ/kg

142

Parametri kritične točke određuju se pokusno za svaku materiju i veoma su važni u prijevozu tekućeg tereta. Radi prijevoza plinova u tekućem stanju, plinovi su podijeljeni prema analizi njihovih značajki kao što je prikazano u tablici 4.3. 1 — pregrijano stanje, 2 — suho zasićeno stanje, 3 — ohlađivanje i kondenzacija, 4 - pothladivanje, 5 i 6 — pregrijano stanje.

U tablici su dane osnovne značajke plinova potrebne posadi broda radi sigur nog ukrcaja tereta i njegova sigurnog iskrcaja. Ideja o prijelazu plina iz plinovitog g Brodski rashladni uređaji

113

stanja u tekuće i njegovu prijevozu morem naišla je na niz teškoća koje do danas nisu posve riješene. Problematika prijevoza plinova u tekućem stanju može se uočiti pomoću slike 4.22. na kojoj je prikazana temperatura zasićenja u ovisnosti o pro matranom tlaku. Ukapljivanjem plina volumen se smanjuje približno za 600 puta.

to -w> -HO -oo -loo -ao -eo -40 -20 o

+*o *c

Slika 4.22. Ovisnost tekućih plinova o tlaku i temperaturi

Oprema na tankerima za prijevoz ukapljenog plina ovisi o vrsti plina i tipu broda. Ukapljeni plin može se prevoziti na tri načina: — pri atmosferskom tlaku (p = p^ T < < T0) — pri tlaku kondenzacije (p > p^ T = T0) — kombinirani način (p > p0, T < T0). T0 temperatura je okoline, p0 tlak okoline, a T temperatura uskladištenog tereta i p tlak uskladištenog tereta. Oprema kompletnog sustava podijeljena je u dvije skupine: — sustav za pothlađivanje, rashladni sustav i

— sustav ukrcaja i iskrcaja tereta, s crpkama, cjevovodima i ventilima. Za očuvanje ukapljenog plina na brodu ugrađeni su rashladni sustavi za djelomično ili potpuno pothlađivanje tereta. Tipovi tih postrojenja različiti su. Neovisno o tipu broda, sustav treba ispunjavati sljedeće uvjete: — neprestano održavati tlak i temperature tereta u dopuštenim granicama tijekom prijevoza — pothladivati teret pri ukrcaju te vraćati plin u tank tereta — pothladivati tankove i cjevovode prije ukrcaja. Postrojenje se može sastojati od dviju jedinica ili više njih. Svaka se jedinica sastoji od kompresora, kondenzatora, tekućinskog spremnika i ekspanzijskog ventila. Ako se prevozi samo jedna vrsta tereta, kapacitet postrojenja mora biti takav da je bar jedna jedinica rezerva dok ostale svladavaju ulaz topline pri najvišoj tem peraturi okoline. Jedinica u rezervi mora biti jednaka najvećoj ugrađenoj jedinici ili veća od nje. Kada se prevozi više vrsta tereta, kapacitet rashladne jedinice ili rashladne skupine mora biti dostatan da apsorbira propuštanja topline u najveći spremnik tereta. Jedinice u postrojenju mogu biti: s ukapljivanjem, hlađenjem ili kombinacija ovih dviju metoda. Sustav ukapljivanja može se promatrati kao postrojenje koje termodinamićkim procesom pri temperaturi tereta vraća pare tereta teretnom tan ku. Rashladni sustavi mogu biti izravni ili posredni. Najjednostavniji mogući sustav prikazan je na slici 4.23. To je jednostepeni izravni sustav pothlađivanja. Sastavni dijelovi rashladnog sustava jesu: kompresor koji usisava i tlači plin (od točke 1 do točke 2), kondenzator koji kondenzira stla- čenu paru oduzimajući joj latentnu toplinu (od točke 2 do točke 3) i tlači tekućinski spremnik koji služi za očuvanje neprekinutog protoka tekućeg plina (od točke 3 do točke 3'). Tekućina visokog tlaka prigušuje se regulacijskim ventilom pri stalnoj entalpiji (od točke 3' do točke 4). Plin niske temperature ekspandira u tanku kao zasićena para niskog tlaka (tlaka tekućine u teretnom tanku).

Slika 4.23 Rashladni sustav jednostepene kompresije

Zasićena para niske temperature vrlo se brzo spaja s tekućim plinom u tanku tereta (od točke 5 do točke 5'). Na taj način hladi teret i sprečava njegovu burnu ekspanziju. Za jednostavniju analizu radnog procesa sa slike 4.23. može se koristiti Mollierov dijagram (Log p,i) (slika 4.24). Ako je teret vrlo niskih temperatura kondenzacije, tada je učinkovitost jednostepenog kompresora nedostatna, pa se ugrađuje dvostepeni ili višestepeni sustav kompresije. Kompresija se odvija u dva stupnja: ili u dva odvojena kompresora ili u jednom dvostepenom kompresoru. Na slici 4.25. prikazana je primjena rashladnog sustava s dvostepenim kompresorom.

1 2 3 4 5

— pregrijano stanje pod tlakom tanka tereta, — tlak i temperatura iza kompresora, - kondenzacija, — stanje iza regulacijskog ventila, i 5' - tlak i temperatura u tanku tereta

Slika 4.24. Mollierov dijagram (log p,i) I MUPANJ

Slika 4.25. Rashladni sustav dvostepene kompresije

S vrhova tankova usisavaju se pare plina (od točke a do točke b) u kompresor niskog tlaka, a ujedno se u tanku održava određeni tlak. Ispred kompresora niskog tlaka nalazi se odvajač tekućine koji odvaja tekućinu od pare plina. Kompresor tlači plin u rashladnik, gdje se pare plina hlade (točka c - točke d). Ohlađenu paru usisava kompresor drugog stupnja (točka d) i tlači u kondenzator (točka e). U kondenzatoru se odvija kondenzacija (točka e — točke f), a zatim se u rashladniku kondenzat pothlađuje (točka f — točke g). Jedan dio plina stanja f ekspandira preko prigušnog ventila za regulaciju razine u rashladniku i miješa se s plinom iz prvog stupnja, stanja c, da bi se postiglo stanje d. Prolaskom kroz regulacijski ventil (točka g — točke h) snizuje se tlak kon denzatora, što uzrokuje isparavanje tekućine plina i tako teret hladi na temperaturu tanka. Taj se sustav koristi kada brod prevozi samo jednu vrstu tereta. Ako postoji mogućnost da u iste tankove ukrcamo više vrsta tekućih plinova, tada upotrebljavamo kaskadni sustav rashlađivanja.

Rashladno sredstvo odabire se ovisno o temperaturi tanka tijekom prijevoza i ovisno o temperaturi okoline. Slika 4.26. prikazuje kaskadni jednostepeni rashladni sustav s freonom 22 (R 22). poro

Kompresor tlači freon u kondenzator, gdje se freon kondenzira pri stalnom tlaku (od točke g do točke h) pomoću morske vode, a zatim se dovodi u spremnik tekućeg freona. Odavde tekući freon prema potrebi ide u kondenzator tereta preko termostatsko-ekspanzijskog ventila (od točke h do točke i). Ondje isparava i odu zima toplinu (od točke i do točke e). Zbog dugog cjevovoda dolazi do pregrijavanja plina na usisu u kompresor (od točke e do točke f). S druge strane kompresor tereta usisava paru iz tankova tereta i odvajača tekućine (od točke a do točke b) i tlači je u kondenzator tereta (od točke c do točke d), gdje dolazi do hlađenja (freon isparavanjem preuzima toplinu teretu i ukapljuje teret). Ukapljeni teret preko

regulaeijskog ventila ekspandira na tlak tereta u tanku, i tako hladi teret. Takav sustav manje je osjetljiv na promjenu tempera ture rashladne morske vode, a to je velika prednost za uređaje. Postoje rashladni sustavi za pothlađivanje posrednim putem. Na slici 4.27. prikazana su dva sustava označena slovima a i b.

rashlad ni sistem

Slika 4.27. Rashladni sustav: a) s direktnim pothlađivanjem, b) s indirektnim pothlađivanjem

a)

U ovom sustavu pare tereta kondenziraju se pomoću odvojenog konden zatora i hlade se posebnim rashladnim sustavom (slika 4.27.a). b) U ovom sustavu pare tereta pothladuju se pomoću rashladne serpentine koja je smještena u parnom prostoru tanka tereta. Kako je prikazano na slici 4.27.b. postoji zatvoreni rashladni sustav s odabranim plinom i odabra nim stupnjem hlađenja. 4.4.2. Ukrcaj, prijevoz i iskrcaj ukapljenog plina Mnogo se ukapljenih plinova prevozi morem na jednom od tri osnovnih ti pova brodova. Ispareni tekući teret kemijski reagira s parama drugog tereta ili s inertnim plinom dobivenim iz generatora. Zbog toga je potrebno da atmosfera u tanku prije ukrcaja ukapljenog plina odgovara teretu koji će se ukrcati. Zbog mno gih plinova koji se prevoze, brodar mora imati točne upute o stanju tankova tereta pri dolasku broda u luku. Upute se odnose na sve plinove koji se nalaze na brodu i na tip broda, zbog ukrcaja.

Ako brod ukrcava teret u tankove u kojima ima inertnog plina ili dušika, potrebno je omogućiti odzračivanje, odnosno vakuumiranje u tankovima. Ako su tankovi vakuumirani, treba početi ukrcaj tereta preko mlaznica na vrhu tanka, kako bi se pothladila struktura tanka. Na slici 4.28. prikazan je postupak vakuumiranja tankova. U tankove iz kojih je crpkama isisan teret tlači se inertni plin koji istiskuje zaostale pare tereta iz tankova. Kada koncentracija para padne ispod određene vrijednosti, uključe se kompresori preko ventila koji usisavaju inertni plin iz tanka i tlače ga u atmosferu, na taj način stvarajući vakuum inertnog plina u tankovima. Nakon toga otvara se ventil na cjevovodu parne faze i pare tereta koji će se ukrcati ulaze u tankove, a kompresor iz tankova usisava smjesu inertnog plina i para tereta, sve dok u tankovima ne ostanu čiste pare tereta. Tek tada može početi prekrcaj tekuće faze tereta u tankove.

alroiltr« ili

Slika 4.28. Vakuumiranje tankova i tereta

Tekući se teret ukrcava u tank pomoću ukrcajne cijevi na dnu tanka te preko mlaznica na vrhu tanka. Zbog naglog isparavanja tekućeg tereta, tijekom ukrcaja može doći do povećanja tlaka u teretnom tanku. Porast tlaka ovisi o: brzini prekrcaja tereta, temperaturi okoliša, temperaturi tereta, vakuumu tanka, tlaku tanka i temperaturi tanka. Ako tlak raste, treba prigušiti liniju punjenja na dnu tanka, čime se veća količina tekućine upućuje u mlaznice na vrhu, a time smanjuje tlak u tanku. Pri ukrcaju tereta tank tereta može biti polupothlađcn i pod tlakom, kao što je prikazano na slici 4.29. Tijekom ukrcaja potrebno je da teret bude što bolje pothladen, kako bi isparavanje tekućine bilo što manje. Ako ukrcavamo teret pod tlakom i u pol u pothladen i prostor, možemo ukrcati količinu tereta veću za 5 %. Tank tereta pri ukrcaju tekućeg tereta mora biti pod | Uvli l 8 — zaobilazni ventil, « 0 triMkl —• — »ara —— l|lt(M otmo«f«r« lit trv 9 — zaporni ventil, u tklarf'»»n« — ventil odušnika, fcnkorin* na obali

t f h i fl-f..!...^ 1 2 3 4 5 6 7

c

- ventil za pothladivanje, - ukrcajni ventil, — prekotlačni ventil tekućinskih para, — odvajač tekućine, — kompresor, — kondenzator, — tank tereta,

DJ-«" S tWtfllgl«i I-"

10

litrfM NNM-

c «

3

— nepovratni ventil, — zaporni ventil, - crpka tereta, — ukrcajno-iskrcajni ventil, — regulacijski ventil.

Slika 4.29. Ukrcaj ukapljenog plina s pothlađivanjem

tlakom. Ne smije se dopustiti da kompresori stvore podtlak u tanku tijekom krčanja tereta, jer bi se u tom slučaju povećalo isparavanje tereta u tanku, pa bi pare plina zauzimale veći prostor. Zato je bitno da instalacija na tankovima tereta bude pot- hladena i pod tlakom. Kada je tank pun, prestaje se krcati teret zatvaranjem ventila. Rashladni sustav postavlja se na automatski rad. Ako kompresor ne radi pri ukrcaju potpuno pothlađenog tanka tereta, teret će se mnogo sporije iskrcavati iz lučkih skladišta, tj. ukrcaj na brodu duže će trajati. Zato je potrebno da, čim tijekom ukrcaja poraste predtlak, kompresori usisaju na stale pare plina i tlače ih u kondenzator gdje se kondenziraju i kao kapljevine vraćaju u tank tereta. Na slici 4.30. prikazan je ukrcaj ukapljenog plina bez pothlađivanja. Ukrcaj teče na isti način kao u prethodnom slučaju, s tom razlikom što se pare tereta iz brodskih tankova tereta ne ukapljuju pomoću brodskog rashladnog

Slika 4.30. Ukrcaj ukapljenog plina bez pothlađivanja

postrojenja, već se vraćaju cjevovodom i zaobilaznim ventilima parne faze na obalno postrojenje gdje se ukapljuju. Pri ukrcaju iz polupothladene instalacije ili instalacije pod tlakom stupanj hlađenja ovisi o kapacitetu kompresora i temperaturi tereta koji se ukrcava. Na visokoj temperaturi okoliša, kad je tlak u obalnom tanku iznad tlaka na koji je ugođen sigurnosni ventil brodskog tanka, potrebno je Mutnih smanjiti brzinu prekrcaja, kako bi tlak u u ot ntoifrr brodskom tanku bio ispod tlaka otvaranja u sigurnosnog ventila. Na niskoj temperaturi okoline može se postići maksimalna brzina prekrcaja, dok će stupanj hlađenja, tj. opterećenje kompresora, biti promjenljiv. • IfMlUrs ili m tll«4¿ÍM« tankovi«« r» ofeall

Ako, međutim, na obalnoj instalaciji postoji povratna linija plina, onda je nadzor temperature tijekom ukrcaja jednostavniji. Tlak u brodskim tankovima može se rasterećivati rC*------------------------—J-----------------------prema postrojenju na obali ili se brodski kompresori mogu iskoristiti, pomoću zapornih ventila, za tlačenje isparenog plina na obalu, zaobilazeći brodske

kondenzatore.

c»k >

1 2 3 4 5 6 7 8

— ventil za pothladivanje, — ukrcajni ventil, - prekotlačm ventil tekućinskih para, — odvajač tekućine, — kompresor, — kondenzator, — tank tereta, — zaobilazni ventil,

> t«k»
9 — zaporni ventil, — ventil odušnika, — nepovratni ventil, — zaporni ventil, — crpka tereta, — ukrcajno-iskrcajni ventil, — regulacijski ventil.

UM U

Kad se teret ukrcava u tankove koji su bili inertirani i nalaze se u vakuumu, ukrcaj treba započeli kroz mlaznice koje se nalaze na vrhu tanka dok se vakuum ne smanji. Kako još uvijek ima dosta nekondenzibilnih plinova, ako ne postoji povratna linija ¡sparenog plina, neukapljene plinove treba oprezno ispuštati na odušne ventile izvan broda kako bi se tlak smanjio. Dok se ne ispuste iz tanka svi neukapljeni plinovi, temperatura na izlazu kompresora ne smije prijeći dopuštenu vrijednost da ne bi došlo do samozapaljenja ili eksplozije. Ako postoji povratna linija isparcnog plina, kompresor može zaobilazeći kon denzator tlačiti pare na obalu. U tom slučaju kad počne ukrcaj, pare se šalju na obalu, a vrlo mala količina izlazi na brodski odušni ventil. Kako se nekondenzibilni plinovi ispuštaju, tlak se u sustavu snizuje, pa se odušni ventil može potpuno zatvoriti. Ako je potrebno, plinovi se i nadalje ispuštaju na odušni ventil kondenzatora na brodu. Kako brodski kompresori cijelo vrijeme rade pod punim opterećenjem, tije kom ukrcaja teret stalno ključa. Tim se ključanjem u tekućini stvaraju mjehurići plina i povećava specifični volumen tekućine u tanku, što otežava očitanje razine na nivokazu. Kako bi se omogućilo punjenje točno do 98 % volumena tanka, tank koji je napunjen treba odvojiti od tankova koji se još pune. Isparavanje ukapljenih plinova u tanku ovisi o više činitelja. Da bi se tlak i temperature u teretnim tankovima održavali u dopuštenim granicama, brodsko rashladno postrojenje za ukapljivanje plina na brodu mora raditi tijekom plovidbe. Na slici 4.31. prikazan je rad rashladnog sustava tijekom plovidbe. Kompresor usi sava pare tereta iz tankova preko odvajača tekućine i izmjenjivača topline u kojem se protustrujom iz kompresora griju pare tereta. Zatvaranjem i otvaranjem ventila pare tereta ukapljuju se u kondenzatoru a tekući se plin vraća u teretni tank. Povrat ukapljenog plina u tank ide preko sapnica na vrhu tanka, čime isparava plin iz tekućeg stanja, pa se na taj način snižava temperatura tereta, odnosno smanjuje isparavanje. Pojam kondicioniranja tereta tijekom prijevoza označava: — održavanje količine tereta bez većih gubitaka — održavanje tlaka u tankovima tereta unutar projektiranih granica — održavanje temperature tereta ili mijenjanje temperature tereta prema zahtjevima. Kondicioniranje tereta postiže se relikvifakcijom, ponovnim ukapljivanjem para tereta. Intenzitet rada rashladnog sustava na brodu ovisi o: — vTSti tereta — vremenskom razdoblju kretanja broda — rashladnom sustavu broda. Neki brodovi za prijevoz ukapljenog plina mogu rabiti pare tereta kao gorivo glavnog propulzijskog stroja. Rashladna postrojenja opremljena su automatskim uređajima za isključivanje i uključivanje sustava u rad. Za sve sustave, osim posebnih mjera, vrijede sljedeće mjere predostrožnosti: — U slučaju potrebe dodatnog pothlađivanja tereta prije iskrcaja treba imati na umu kapacitet postrojenja za relikvifakciju, odnosno vrijeme potrebno za pothlađivanje da bi pothlađivanje počelo na vrijeme (u nekim sluča jevima potrebno je 48 sati za sniženje temperature za 1 °C).

olrotftra Ui u sfclodtinm tokkovima M obol

1 2 3 4 5 6 7 8

------poro —> 9 — zaporni ventil, tekućina

— ventil za pothlađivanje, — ukrcajni ventil, — ventil odušnika, — prekotlačni ventil tekućinskih — nepovratni ventil, para, — zaporni ventil, — odvajač tekućine, — crpka tereta, — kompresor, - ukrcajno-iskrcajni ventil, — kondenzator, — regulacijski ventil. — tank tereta, — zaobilazni ventil, Slika 4.31. Pothlađivanje tijekom plovidbe

lip ko tere to

— Ako se istodobno prevozi više vrsta tereta, tereti moraju biti odvojeni tije kom svih operacija, a poseban oprez potreban je tijekom prijevoza nekompatibilnih tereta. Sredstva za podmazivanje svih strojeva odabiru se u skladu s teretom i moraju odgovarati temperaturama i tlakovima koji se razvijaju tijekom rada postrojenja i kada postrojenje ne radi. Ako je potrebno, moraju se provjeravati razine ulja i uključiti grijači u kućištu prije uključivanja postrojenja. Prije početka rada sustava neophodna je provjera stanja, odnosno provjera ispravnosti postavljenih cjevovoda i ventila. Kompresori tereta ne smiju nikada raditi na zatvorenim tlačnim ventilima. Tlak niži od atmosferskog treba izbjegavati u bilo kojem dijelu sustava da se spriječi prodor zraka. Zapaljive smjese pare i zraka ne smiju nikad prolaziti kroz kompresore tereta. Na rad rashladnog postrojenja mogu djelovati bilo koji nekondenzirajući pli novi u parama izvučenim iz tankova tereta. Nekondenzirajući plinovi mogu potje- cati iz samog tereta (npr. etan, metan) ili su to inertni plinovi zaostali od pret hodnog tereta. Ti plinovi uzrokuju previsok tlak kondenzacije i smanjuju konden zaciju para tereta. Da bi se uspostavila puna kondenzacija, nekondenzirajući plinovi moraju se ispustiti u atmosferu. Svi brodovi za prijevoz ukapljcnog plina iskrcavaju teret centrifugalnim crpkama koje mogu biti: uronjene i vodoravne centrifugalne smještene na palubi broda ili kombinirane tim dvama tipovima. Početna količina tekućine koja dolazi na usis crpke naziva se "netto pozitivnom količinom usisa" ili N.P.K.U. Kako je ukapljcni plin u tanku na točki ključanja, tekućina je na liniji zasi ćenja. Pri protoku tekućine iz tanka smanjuje se tlak tanka, a zbog toga na usisu crpke dolazi do laganog sniženja tlaka. Međutim, kako se tekućini ne dodaje topli na, odnosno ne povećava entalpija, točka na liniji zasićenja pada okomito, pa dio tekućine isparava, Sto uzrokuje kavitaciju i eventualno parni jastuk na crpki. Zato sve centrifugalne crpke moraju imati početnu količinu tekućine na usisu kad crpe ukapljeni plin. Kako je tekućina na točki ključanja, potrebna početna količina tekućine ne ovisi o tlaku u tanku. Tlak u tanku ovisi o temperaturi tekućine i zove se tlak zasićenja tekućine za određenu temperaturu. Međutim, da bi se postigla potrebna početna količina tekućine na usisu crpke, mora postojati dodatni tlak ili predtlak. Tlak u tanku neće popraviti rad crpke, osim ako se rashladnim sustavom ne osigura nad tlak. Prije početka iskrcavanja tereta potrebno je pothladiti cjevovod i crpke. Ako na brodu ne postoje crpke uronjene u tankove, teret se iskrcava tlačenjem tankova da bi se tekući teret doveo na usis crpke koja je ugrađena na palubi broda. Cjevovo dom parne faze dovode se pare pod određenim tlakom u tankove gdje potiskuju tekućinu tereta na usis crpke koja tlači teret cjevovodom tekuće faze na obalu. Takav prekrcaj moguć je samo iz tankova s polurashlađenim teretom, odnosno teretom pod tlakom. Ako na obalnom postrojenju ne postoji cjevovod parne faze, ili se zbog nekog razloga postrojenjem ne može koristiti, tada se teret iskrcava tlačenjem tankova parama tereta kao što je prikazano na slici 4.32. Crpka tereta usisava tekući teret iz teretnih tankova kroz kondenzator i tlači ga na iskrcaj noj stanici tereta. Jedan dio tereta odvaja se regulacijskim ventilom i isparava u kondenzatoru. Kompresor usisava pare plina iz kondenzatora i tlači ih u tankove tereta preko ventila koji je ugrađen u tanku tereta. Takvim susta vom kompresor usisava dobivene pare tereta i pod tlakom ih vraća u tank, čime stvara predtlak u tanku, tako da tekućina iz tanka dolazi pod nadtlakom na usis crpke.

4.5. Rashladni sustavi za klimatizacû brodova Sve ono Sto je rečeno o teškoćama konstrukcije i održavanja rashladnog po strojenja provijanture vrijedi i za rashladna postrojenja za klimatizaciju, ali u usporedbi s drugim rashladnim postrojenjima na brodu postrojenja za klimatizaciju u većini su slučajeva jednostavnija. Međutim, kako se rashladno opterećenje ove vrste

»««ifllfe m

1

- ventil za pothladivanje, 2 — ukrcajni ventil, 3 - prekotlačni ventil tekućinskih para, 4 — odvajač tekućine, 5 - kompresor, 6 — kondenzator, 7 — tank tereta, 8 — zaobilazni ventil, 9 — zaporni ventil, 11) - ventil oduimka, 11 — nepovratni ventil, 12 — zaporni ventil, 13 — crpka tereta, 14 — ukrcajno-iskrcajni ventil, 15 — regulacijski ventil.

Slika 4.32. Iskrcaj ukapljenog plina pomoću para na brodu

pogona mijenja ovisno o različitim klimatskim zonama, uvjeti rada mnogo su teži nego uvjeti rada drugih rashladnih postrojenja. Najčešća izvedba rashladnih postrojenja za klimatizaciju izvedba je s kompresor- skom jedinicom i kondenzatorom hlađenim vodom, smještenim u strojarnici i s jedinicom za distribuciju zraka rashladnikom smještenim visoko u nadgrađu (slika 4.33). Izvedba može biti napravljena tako da se kompresorsku jedinicu i kondenza tor objedini u jedinicu klima-komore. Rezultat je mnogo pouzdanije postrojenje zbog kraćeg cjevovoda i boljih radnih uvjeta. Osim toga olakšano je čišćenje kon denzatora, jer nije smješten ispod palube, kao što su najčešće smješteni odvojeni kondenzatori. U tim postrojenjima nosač kompresora i nosač motora neovisni su o nosaču kondenzatora. Kompresor i motor imaju kruti okvir ispod kojega visi kondenzator. To pojednostavljuje zamjenu kondenzatora, jer nije potrebno demontirati kompresor i motor.

Osim toga nije potreban ni skupljač rashladnog medija, jer moderni kondenzatori imaju toliki kapacitet da mogu primiti svu količinu rashladnog medija ako se pokvari neki dio sustava. Kompresor se većinom pokreće ručno. Kada temperatura u prostoriji padne na vrijednost pri kojoj je rashladno opterećenje manje od minimuma na koji je namješten kapacitet kompresora, relej niskog tlaka (presostat) automatski zaustavlja kompresor. Automatsko pokretanje rijetko se koristi jer je postrojenje tada složenije zbog zahtjeva za posebnom sigurnosnom opremom. Najčešći kvar koji se dogada na takvim dugim cjevovodima postrojenja jest propuštanje u sustavu. Ako ne reagiramo na vrijeme, propuštanje će uzrokovati izbacivanje postrojenja. Zbog toga je veoma važno smanjiti rizik od propuštanja. Svaki završetak cijevi, svaki zaporni ventil i svaki solenoid-ventil mora biti zavaren ili spojen prirubnicom, jer predstavlja potencijalnu opasnost od propuštanja. Zbog toga je broj komponenti i broj cjevovoda u sustavu smanjen na minimum, odnosno ugrađuje sc samo ono što je neophodno za pravilan i siguran rad postrojenja. Objedinjena klima-jedinica u kojoj je rashladno postrojenje ugrađeno zajedno s jcdinicom za raspodjelu zraka ima prednosti ali i nedostataka. Rashladni sc sustav sastoji

194

od poluzatvorenog ili otvorenog tipa kompresora, kondenzatora, rashladnika i odvajača tekućine. Jedinica ima i kompletnu električnu ploču sa svom opremom za pokretanje motora kompresora, ventilatora i uređaja za regulaciju. Kako se jedinica nalazi u prostoriji ventilatora u nadgrađu, ugrađeni su prigušivači vibracija da bi se smanjila buka koja se prenosi u prostorije. Zbog velike udaljenosti od strojarnice do prostorije ventilatora, jedinica je namještena na automatski rad, s automatskim pokretanjem i automatskim zaustavljanjem kompresora, ovisno o ulaznoj temperaturi zraka. Te jedinice imaju visok stupanj pouzdanosti zbog kratkih rashladnih cjevovoda (smanjena mogućnost propuštanja) i odvajača tekućine koji sprečava ulaz tekućine u kompresor. Postrojenje je odvojeno od strojarnice, pa sustav dežurni strojar uvijek ne kontrolira. 4.5.1. Odabiranje rashladnog opterećenja Najveća teškoća s kojom se suočavaju proizvođači rashladnih uređaja za klimatizaciju jest predimenzioniranje postrojenja. U svim proračunima u brodogradilištu obično se uzima određena sigurnosna rezerva s obzirom na koeficijent prijelaza topline izolacije. Isti je slučaj i u proizvodnji uređaja za klimatizaciju, s tim što se ima na umu još i toplina Sunca sa sve četiri strane te drugi uvjeti okoliša koji se rijetko pojavljuju. Kada narudžba stigne do proizvođača rashladnog postrojenja, on se mora pridržavati rashladnog opterećenja koje se traži, jer se brodogradilište boji prihvatiti manji kapacitet od onoga koji je specificirala kompanija za proizvodnju klima-ure- đaja. Zbog toga je kompresor gotovo uvijek većeg kapaciteta od specificiranog. Osim toga, kapacitet se proračunava sa 100 % dobavom svježeg zraka u prostoriji i s mogućnošću korištenja 30 %-50 % povratnog zraka. To uzrokuje još niže rashladno opterećenje. Posljedica je svega toga da kompresor nikada ne radi punim kapacitetom i u većini je slučajeva rasterećen. To znači da rashladni medij slabije protječe i da je brzina plina u usisnoj cijevi manja, što uzrokuje: povrat ulja u kompresor, opasnost od nedostatka ulja za podmazivanje u kompresoru ili hidraulički udar kada ulje skupljeno u sustavu ude u kompresor. Kako se kompresor hladi povratnim plinom, manji protok plina znači i slabije hlađenje kompresora. Ako je termostatski ekspanzijski ventil dimenzioniran za proračunato rashladno opterećenje ili, što se obično događa, izdržava i veće opterećenje, ventil će pre- sporo djelovati. Posljedica toga bit će nedostatno isparavanje medija u rashladniku i dolazak tekućine na usis kompresora s hidrauličnim udarima i oštećenjem kompresora. Zbog toga je vrlo važno ne predimenzionirati ekspanzijski ventil. Kapacitet postrojenja od 85 % proračunatog ili čak i manji od proračunatog teoretskog kapaciteta uštedjet će brodaru mnogo poteškoća i novaca. Na slici 4.34.a. prikazano je standardno rashladno postrojenje za klimatizaciju s jednim kompresorom i dva distributera zraka. Zbog teških uvjeta rada mnogi brodari zahtijevaju jedan rezervni kompresor ili čak rezervnu jedinicu za ukapljivanje. Međutim, to povećava troškove a ne pridonosi tehničkom poboljšanju (slika 4.34.b).

195

«30%

1007.

100% rezerva

Slika 4.34. Shematski prikaz rashladnog sustava klima-komora: a) Shematski prikaz rashladnog postrojenja s dvije klima-jedinice i jednim rashladnim sustavom, b) Shematski prikaz rezervnog rashladnog sustava

Posljednjih nekoliko godina postalo je uobičajeno odvajanje sustava u dvije odvojene jedinice od kojih je svaka opterećena s 50 % rashladnog opterećenja. Problem predimenzioniranja postoji sve dok su sustavi potpuno odvojeni i dok svaki kompresor radi sa svojom jedinicom za distribuciju zraka, a tehničko je unapređenje vrlo malo (slika 4.35). Tehničko unapređenje postiže se tek kad su dva sustava međusobno spojena tako da jedna jedinica može raditi s oba distributera zraka. To znači da postrojenje može raditi s jednom jedinicom pri nižem rashladnom opterećenju prije nego drugi kompresor počne s radom sklopke niskog tlaka, i da rashladni sustav tog kompresora uglavnom radi kapacitetom za koji je dimenzioniran (slika 4.36).

196

Slika 4.35. Shematski prikaz dvaju odvo- Slika 4.36. Shematski prikaz rada rashlud- jenih sustava nog sustava s 50 % opterećenja

To također znači da je pri radu rashladnog sustava jedne jedinice s punim opterećenjem i s oba isparivača kapacitet dvostruko veći od normalnog, Sto uzrokuje višu temperaturu isparavanja i veći kapacitet kompresora. U nekim slučajevima kapacitet kompresora može biti do 70 % ukupnog teoretskog rashladnog opterećenja. Zbog predimenzioniranja postrojenja, gotovo je dostatan kapacitet jedne jedinice, dok je druga jedinica rezerva. Nedostatak je prethodno opisanog rješenja što eventualno propuštanje utječe na cijelo postrojenje. Da bi se to izbjeglo, postrojenje može biti podijeljeno u dva odvojena sustava od kojih svaki radi s jednom polovicom rashladnika svakog distributera zraka. To se rjeSenje sve češće primjenjuje. Usprkos malom povećanju troškova brodovlasnik će uštedjeti novac boljim uvjetima rada i nižim troškovima održavanja. Za postrojenja sa samo jednom jedinicom dobro je rješenje ugradnja dvobrzinskog motora kompresora. ViSi stupanj brzine rijetko se koristi. Zapravo, ugradnja dvobrzinskog motora dobro je rješenje za sva postrojenja. Pravilno dimenzioniranje cjevovoda i ekspanzijskih ventila i dalje je veoma važno. Dobro je podijeliti postrojenje u dva međusobno spojena sustava ili dodati jedan rezervni kompresor, ali treba imati na umu: Što je rashladno postrojenje više predimenzionirano, to će u praksi biti više teškoća. Kako bi se pojednostavnila ugradnja i smanjila opasnost od propuštanja a time i troškovi održavanja i servisiranja, u budućnosti će se možda više koristiti sustavi posrednog hlađenja. Prednost je tog sustava tvornički ugrađena jedinica s malim rashladnim sustavom i malom količinom rashladnog medija. S tehničkog stanovišta to je najbolje rješenje, ali zbog niže temperature isparavanja zahtijeva veći kompresor, što sustav čini skupljim. Češće se koristi u postrojenjima za klimatizaciju s više distributera zraka. 9 Brodski rashladni uređaji

129

Za klimatizaciju na trajektima, putničkim brodovima, brodovima za krstarenje i si., na kojima su potrebni veći rashladni kapacitet i veća pouzdanost, koriste se vijčani kompresori. Ti sustavi objedinjuju prednosti tehnologije vijčanog kompresora i uporabe R 22 kao rashladnog medija. Sustavi s vijčanim kompresorima proizvode se za veće rashladne potrebe i mogu se koristiti u više jedinica spojenih serijski ili usporedo, većinom izravne ekspanzije i s kondenzacijom morskom vodom. Radni uvjeti vijčanog kompresora vrlo su povoljni. Troškovi održavanja sustava su niski, konstrukcija je relativno jednostavna a sustav je stabilan u radu u svim uvjetima opterećenja i na svim temperaturama, s automatskim ili ručnim nadzorom kapaciteta 100 % do 10 %, te niske potrošnje energije. Zahvaljujući elektronskom motornom ekspanzijskom ventilu, jedinica može raditi pri niskom tlaku kondenziranja kada je rashladna voda hladna, smanjujući na taj način potrošnju električne energije. Projektni su uvjeti za ljetno razdoblje primarni i sekundarni podaci. Primarni podaci: ako je vanjska temperatura +35 °C i relativna vlažnost 70 %, tada unutrašnja temperatura mora biti +29 °C a relativna vlažnost 50 %. Sekundarni podaci: ako je vanjska temperatura +28 °C i relativna vlažnost otprilike 80 %, onda je unutrašnja temperatura +24 °C a relativna vlažnost približno 50 %. Uređaj treba dimenzionirati prema primarnim podacima i samo za rad sa svježim zrakom. Rashladni sustav za rashlađivanje zraka treba tako konstruirati da bi mogao postići i uvjete iz sekundarnih podataka. 4.5.2. Sustav hlađenja nadzorne kabine strojarnice Zbog elektronske opreme u nadzornoj kabini, njezina temperatura ne smije biti viša od 35 °C. U većini slučajeva traži se da bude 30 °C. Rashladno opterećenje ovisi o: — prijenosu topline iz strojarnice — toplini električne opreme — toplini dovedenog svježeg zraka. Veoma je važno da brodogradilište odredi pravilan koeficijent prijelaza topline i količinu topline koju isijava oprema. Često se događa da je određena temperatura opreme preniska. Ako je glavni nadzorni pult u kabini, on uzrokuje veliko toplinsko opterećenje. Također je važno da se ne dovodi više svježeg zraka nego što je potrebno, jer on sadrži veliku količinu topline. Hlađenje nadzorne kabine nije problem za rashladno postrojenje klima-ure- đaja, jer je rashladno opterećenje uglavnom stabilno. Prijelaz topline relativno je malen, a toplina koju isijava oprema stalna je. Sustav klimatizacije i rashladno postrojenje isti su kao i za prostorije, osim što nema grijanja ni ovlaživača zraka. Često se rashladno postrojenje nadzorne kabine gradi skupa s rashladnim postrojenjem provijanture, da bi se rezervna jedinica provijanture koristila kao rezervna jedinica nadzorne sale. U drugim slučajevima jedinica za distribuciju zraka i kondenzatorska jedinica čine jednu cjelinu (vidi sliku 4.37). To je kompletna jedinica sa svom sigurnosnom opremom i opremom za pokretanje motora kompresora i ventilatora. Robusna je, rađena za uvjete rada na moru i jednostavno ju je posluživati i održavati.

198

3 s o a aa ( 3

a

»

a

S 3 B " 3 " 5 "

JEDINICA ZA PRIPREMU ZRAKA

I

»

KOMORAMIJEŠ ANJ A

FILTER ZRAKA

—

RASHL ADNI KOMPRESOR

4.6. Rashladni uređaji za održavanje u tekućem stanju ugljikdioksida (C02) Tehnološki razvitak svih novih brodova temelji se prije svega na pouzdanosti i ekonomičnosti brodskih sustava: pogonskih, operativnih i sigurnosnih. Imajući na umu opasnosti od požara i eksplozije na brodu, nužno je ukazati na mogućnost ugradnje novog sustava za gašenje požara na brodu ugljik-dioksidom (C02). Ugljik-dioksid (C02) plin je bez boje i mirisa, ne gori i slabog je kiselkasta okusa. Ne provodi električnu struju. Njegova je gustoća otprilike 1,5 puta veća od gustoće zraka, ali zagrijan ijna manju specifičnu težinu. Može biti u plinovitom, tekućem ili krutom stanju, ovisno o temperaturi i tlaku. U gašenju požara bitna su svojstva C0 2 u tekućoj i plinovitoj fazi. Ugljik-dioksid u tekućem stanju zauzima mnogo manji volumen nego u plinovitom, pa se za gašenje požara na brodu nalazi u tekućem stanju. Postoje tri mogućnosti pohranjivanja ukapljenog C02 na brodu: — pri atmosferskom tlaku (p = p0; T < < T0) — pri tlaku kondenzacije (p > p0; T = T0) — kombiniranim načinom (p > po; T < T0). T„ temperatura je okoliša, p 0 tlak okoline, dok je T temperatura posude i p tlak u posudi. Specifični volumen slobodnog ugljik-dioksida iznosi 0,56 m3/kg. U dosadašnjoj praksi C02 je za gašenje požara na brodu uskladišten u čeličnim bocama pri tlaku kondenzacije koji se mijenja ovisno o temperaturi (p > p 0; T = T0). Boce ukapljenog C02 nisu izolirane, pa su izložene utjecaju različitih temperatura, ovisno o klimatskim značajkama područja kojim brod plovi. Maksimalna temperatura okoliša na koju se računa pri dimenzioniranju brodskih sustava jest 45 °C. Iz Mollierova p,i dijagrama za C02 na slici 4.38. vidljivo je da je ta temperatura veća od kritične temperature (tk = 31,3 °C; pk = 72,9 bara), pa boca mora biti konstruirana tako da podnese tlak od najmanje 100 bara. Pri atestiranju uz koeficijente sigurnosti od 2,5 boca se konstruira i ispituje na tlak od 250 bara. Tako visok tlak uvjetuje odgovarajuću debljinu stijenki boca za ukapljeni C02. Zbog navedenih razloga boca ima znatnu težinu i zato se izrađuje relativno malih dimenzija. Količina ukapljenog C0 2 u boci iznosi 45 kg. Pri prosječnoj temperaturi okoliša od oko 20 °C tlak C0 2 u boci iznosi 58,2 bara. Sigurnosni ventil na boci može propuštati, te dolazi do gubitka C0 2 u boci. Zbog toga je nužan nadzor količine C02 u boci, koji se na brodu obavlja najmanje jednom godišnje. Boce ugljik-dioksida smještene su u posebnom, dobro ventiliranom prostoru koji mora imati pristup s otvorene palube. Temperatura u prostoriji u kojoj se nalaze C0 2 boce ne smije prelaziti +45 °C, zbog čega prostorija, ako se nalazi na otvorenoj palubi, mora biti odgovarajuće izolirana. Veličina brodskog prostora koji se zaštićuje sa C0 2 u slučaju požara određuje potrebnu količinu plina, odnosno boce C02 kojih može biti i više od 200. Boce su grupirane u nekoliko skupina s mogućnostima aktiviranja svake boce pojedinačno ili cijele skupine. Analizom spomenutih mogućnosti uskladištenja ukapljenog ugljikdioksida p,i dijagramom na slici 4.38, možemo zaključiti da je moguć i veoma prihvatljiv kombinirani način čuvanja ukapljenog plina na brodu (p > p 0 i T > T0). Takav način omogućuje uskladištenje potrebne količine C02 u jednom samostalnom spremniku u kojem se održavaju približno nepromjenljivim tlak i temperatura.

200

Slika 4.38. Mollierov p,i dijagram za ugljik-dioksid (C<> 2)

Ugrađen rashladni sustav osigurava potrebnu nisku temperaturu i potreban tlak tekućeg C02 u spremniku. Rashladni sustavi gotovo su jednaki već prikazanim sustavima provijanture. Rashladno sredstvo većinom je freon 22 (R 22). Temperatura kondenzacije uvjetovana je temperaturom morske vode. Uspoređujući svojstva rashladnog sredstva pri temperaturama kondenzacije i isparavanja dolazimo do saznanja da se ugljik-dioksid može održati u tekućem stanju na temperaturi od —18 do -21 °C. Prema dijagramu na slici 4.38. toj temperaturi odgovara tlak od 19 do 21 bara.

201

Spremnik ukapljenog COz puni se do 90 % volumena, računajući da je gustoća C02 ona pri temperaturi od — 20 °C i da mu je tlak 20 bara. Posuda je izrađena od čelika i atestirana prema propisima registra prema kojem se brod gradi. Spremnik je odgovarajuće izoliran. Zbog sigurnosti sustava C02 na brodu, postavljaju se dva neovisna rashladna sustava s izravnim isparavanjem freona. Sustav C02 za gašenje požara na brodu u jednoj posudi s održavanjima konstruktivnog tlaka i temperature pomoću rashladnog sustava ima sljedeće prednosti: — lakši je 2,8 puta — u ovom sustavu možemo po volji prekinuti protok C02, dok je u klasičnom to nemoguće — nadzor razine tekućine neprekidan je. Nedostatak je tog sustava uvođenje rashladnog sustava koji služi za održavanje odgovarajućeg stalnog tlaka i stalne temperature. Taj rashladni sustav troši i odgovarajući dio energije koja u konvencionalnom sustavu nije potrebna. Rashladni sustav kompletno je automatiziran, s alarmima i automatskim ukopčavanjem rezervnog sustava u slučaju kvara.

5. Konstruktivne izvedbe rashladnih kompresora

5.1. Općenito o kompresorima

— — — —

Kompresor je najsloženiji i najskuplji dio u rashladnom sustavu na brodu. Siguran rad sustava najviše ovisi o solidnoj izvedbi i dobrom odabiru kompresora. U sklopu rashladnog sustava kompresori imaju zadaću da usisavaju plinove rashladnog fluida i tlače ih na veći tlak U rashladnoj tehnici uglavnom se koriste četiri vrste kompresora: stapni vijčani rotacijski i turbokompresorski. Optimalni uvjeti funkcioniranja rashladnog sustava na brodu ostvaruju se što nižim tlakom isparavanja za svaku rashladnu jedinicu, imajući u vidu radnu temperaturu koja je potrebna u odgovarajućoj prostoriji.

202

— — — —

— — —

— — — — — —

Postoje pravila registara prema kojima se određuje kapacitet kompresora. Broj kompresora treba biti što manji, jer rashladni kapacitet u eksploataciji u svakom trenutku mora biti što je moguće bliži potrebnom. Ako u sustavu ima više kompresora, moraju biti istog tipa. Jedan kompresor, kondenzator i rashladna crpka morske vode moraju biti spojeni kao rezerva. Za odabiranje tipa kompresora postoji veliki broj uvjeta, a osnovni su: radni uvjeti u kojima će postrojenje raditi pouzdanost investicijski troškovi i troškovi održavanja. Tijekom eksploatacije često se mijenjaju klimatski uvjeti a s njima i kapacitet rashladnog sustava. Uređaji moraju biti sposobni za zadovoljavajući rad pod različitim opterećenjima u najnepovoljnijim uvjetima. Poznavanje uvjeta rada broda za prijevoz rashladnog tereta najvažniji je činitelj za pravilan izbor tipa kompresora i izbor kompletnog sustava. Pouzdanost u velikoj mjeri ovisi o dobro odabranom tipu kompresora i o uvjetima rada sustava. Sustav na brodu mora besprijekorno raditi dugo vremena. Da bi se postigao optimum ekonomičnosti, vrlo je važna pouzdanost i uvjeti rada u kojima će sustav raditi, jer je na brodu utjecaj troškova servisiranja na ukupne troškove veći nego kod drugih postrojenja. Na brodu je teško usporediti investicijske troškove s obzirom na tip kompresora. U području nižih kapaciteta na brodu se danas ugrađuju stapni kompresori. U području srednjih kapaciteta mogu se upotrijebiti stapni, vijčani ili rotacijski kompresori. Za ovu usporedbu važni su uvjeti rada, omjer tlakova pod kojima će sustav raditi, veličina postrojenja te uvjeti održavanja. Na brodu investicijski troškovi nisu toliko značajni da bi bili odlučujući činitelj pri izboru tipa kompresora. U novije se doba u brodove za prijevoz rashladnog tereta nastoje ugraditi vijčani kompresori. Jedan je od razloga taj što su ti kompresori manje osjetljivi na hidraulični udar od stapnih. Rotacijski kompresori i turbokompresori vrlo se rijetko ugrađuju na brodu zbog specifičnih uvjeta tijekom korištenja broda. Kompresore također možemo podijeliti prema: vrsti rashladnog fluida (kompresori za amonijak, freon i dr.) stupnju sabijanja (jednostepeni, dvostepeni i višestepeni) broju cilindara (jednocilindrični i višecilindrični) — položaju osi cilindra (okomiti, vodoravni, zvjezdasti, u obliku slova "V" i dr.) — položaju radnih zapremnina (jednostruki ili jednoradni i dvostruki ili dvoradni) — broju okretaja (sporohodni do 500 °/min, srednjehodni od 500 do 1 000 °/min, brzohodni - više od 1 0(X) °/min) stupnju hermetičnosti (otvoreni, poluhermetični i hermetični) rashladnom kapacitetu načinu regulacije načinu hlađenja pogonu konstrukciji kartera i cilindara i dr.

203

5.2. Stapni kompresor

— — — — — —

Stapni su se kompresori najviše upotrebljavali u brodskoj rashladnoj tehnici a proizvode se u širokom zapreminskom području. Brodski rashladni kompresori osim osobina uobičajenih za sve kompresore moraju imati i one koje će udovoljiti i nekim specifičnim zahtjevima kao što su: kompaktna konstrukcija, zapreminski mala i što lakša pouzdan i jednostavan sustav nadzora sigurnost pri radu pri velikim termičkim i dinamičkim opterećenjima vrlo elastična regulacija kapaciteta pristup svim važnim dijelovima (zbog izmjene) — mogućnost normalnog rada pri dopuštenim brodskim vibracijama i pri promjeni nagiba tijekom plovidbe odobrenje registra prema kojem se brod gradi.

204

------ stvarni ------teoretski sa — štetnim prostorom

i 1 2 3 4 5 6 7

— donja mrtva točka (DMT), 8usisni cjevovod, — otvaranje tlačnog ventila, 9tlačni cjevovod, - gornja mrtva točka (GMT), 10 - cilindar, — otvaranje usisnog ventila, 11 - stap, — cilindarska glava, 12 - stapaica, — usisni ventil, 13 - koljenasta osovina — tlačni ventil, Slika 5.1.a. Shema i p,V dijagram kompresora sa štetnim prostorom

Da bi se udovoljilo tim uvjetima, ugrađuju se brzohodni kompresori (do 1750 °/min) kutnog rasporeda cilindara. Takav raspored cilindara omogućava bolje uravnoteženje inercijalnih sila te zauzima manji prostor pri remontu. Kompresor se na brodu ugrađuje tako da se njegova os poklapa s glavnom osi broda, da bi se smanjila amplituda valjanja te da bi djelotvornije cirkuliralo ulje za podmazivanje. Na slici 5.1. prikazani su: stvarni, teoretski p,V dijagrami jednostepenog kompresora, odnosno

205

Slika 5.1.b. Izotermna, politropska i adijabatska kompresija

jednog stupnja višestepenog kompresora. Stvarni p,V dijagram tlaka plina u cilindru kompresora naziva se indikatorskim p,V dijagramom. U točki 1 stvarnog dijagrama u cilindru između stapa i poklopca nalazi se zatvoreni radni medij volumena V,. Kreće li se stap od DMT prema GMT, radni medij ne može istjecati iz cilindra a tlak raste po politropi (točka 1' do točke 2'). U točki 2' počinje se otvarati neki zaporni organ, na primjer automatski tlačni ventil. Istiskivanje iz cilindra prikazano je krivuljom 2'-3'. Pri tom se istiskivanju konačni volumen cilindra V 2' na kraju kompresije smanjuje na volumen Vc Volumen Vc naziva se štetnim prostorom. U točki 3 došao je stap u gornju mrtvu točku, GMT te se mora vratiti prema DMT. Zbog toga se radni medij zatvoren u volumenu Vc pod tlakom p2 počne širiti pri čemu se njegov tlak snizuje. U tom času automatski tlačni ventil prekida vezu cilindra i tlačnog voda, pa se širi samo radni medij zatvoren u prostoru između stapa i poklopca, u volumenu Vc, tj. onaj u Štetnom prostoru. Krivulja od točke 3' do točke 4' označuje politropsku ekspanziju koja se događa prema jednadžbi PyVy =P*V,1Pošto se tlak u cilindru spustio sa p 2 na p,, a taj je nešto niži od tlaka okoline (p 0), otvara se usisni ventil u točki 4'. Zbog podtlaka Ap u = Po — Pi koji je u cilindru, usisava se radni medij u cilindar kompresora, što je prikazano točkama 4-1'. U točki 1' ponovno počinje kompresija. Teoretski p,V dijagram stvarnog kompresora (kompresora sa štetnim prostorom) može se opisali izotermom (točka 1 - točke 2) pri tlačenju da bi se utrošio manji rad. Izentropa tijekom ekspanzije prikazana je točkama 3-4. Da bi se najveći dio hoda klipa iz GMT ka DMT utrošio na proces usisavanja, tijekom ekspanzije izentropa leži ispod izoterme, dok je tijekom tlačenja obrnuto. Izobara (točke 2-3 i točke 4-1) uočljiva je pri potiskivanju i usisavanju. Tako određen teoretski proces često se naziva idealnim procesom stvarnog kompresora. Stvarni proces odstupa od teoretskog u sve četiri faze. Tijekom procesa usisavanja i potiskivanja postoji odstupanje od teoretskog zbog postojanja strujnih otpora, složenih termo-plinovitih pojava u usisno-tlačnoj strani cjevovoda i cilindru te zbog oscilatornog kretanja ventila. Procesi tlačenja i ekspanzije kod stvarnog procesa teku uz promjenljiv intenzitet prijenosa topline, tako da stvarne linije tlačenja i ekspanzije leže između izoterme i izentrope i imaju promjenljiv eksponent politrope. Mehanički rad, koji je potrebno dovesti da bi se ostvario idealni teoretski proces (točke 1-2-3-4), može se odrediti kao razlika rada: LT = L 1,2,3,5,6,4,1 — ^4,3,5,6,4 = L„ — L^ . (5-1) Rad pri izotermnom komprimiranju bez štetnog prostora prikazan je na slici 5.1.b. Da bi se izračunao taj rad po izotermi, adijabati i politropi, diferencira se poznata jednadžba stanja, pa se dobiva pdV = RmdT + RTdm - Vdp. (52)

Za vrijeme kompresije (1-2) događa se promjena volumena dv, kada je masa plina m = const, zatvorena u cilindru kompresora, a mijenja se njezin tlak p i temperatura T zbog energetskih razloga, utroška rada i određene izmjene toplinske energije između plina i okoline. Takve se promjene stanja plina u termodinamici zovu poli- tropama (mnogovrsnima), jer se mogu odvijati na bezbroj različitih načina. To su u pv dijagramu matematičke opće hiperbole prema izrazu pv n = const, pri čemuvrijedi da je za tehničke politrope 1 < n < k, k je poznati omjer specifičnih toplina plina pri stalnom tlaku c p, i stalnom volumenu c^ odakle je k = Cf. V

Kada je n = 1, dobiva se poznata izotermna promjena stanja uz T = const., dT = 0, pa prema jednadžbi (5-2) proizlazi pdV=-Vdp. Iz jednadžbe stanja proizlazi

(5-4)

V=^f [m3]. Uvrštenjem jednadžbe (5-5) u (5-4) i integracijom dobiva se izraz za izračunavanje izotermskog rada. 2 / f t ) L, = JpdV= -mRT J-f =-mRT In f = -p, Vy In [J], ,1 P Pi i Snaga pri tlačenju iznosi = 1

V v

\

[W],

P1

(5-7)

gdje t označava vrijeme, a V volumenski protok. U slučaju n = k promjena stanja pVk = const, naziva se adijabatom. Polazeći od izraza (5-2) može se i za adijabatsko tlačenje (uz dm = 0) izvesti izraz za izračunavanje potrebnog rada: pdV = RmdT - Vdp.

(5-8) k

Diferenciranjem jednadžbe pV = const. dobiva se kpV*~*dV + l*dp = 0, a odatle je -Vdp = kpdV.

(5-9)

Uvrštenjem (5-9) u (5-8) dobiva se mRdT pdV = - ^ _ , odnosno

i « - / * « ' — P V - t b - ^ ^ - I )

(5-10)

N

P-")

a kada se imaju na umu još i poznati izrazi iz termodinamike

Ti

*-t k

*-t

M a

/..a ... P2 lll — (v^ = P\

(5-12)

rJ

adijabatski se rad može pisati i u oblicima:

PSi k - 1 -

-

(vx

1

k-1 (5-13)

[J] .

Tehničke politrope s eksponentom 1 < n < k nalaze se između dva krajnja idealna slučaja, između izoterme i adijabate. Analogno adijabati i ovdje vrijedi npdV = - Vdp, i politropski rad kompresora: n-1

L

P °>~

n- 1

PM

Potrebno je naglasiti da su odnosi između radova (5-15) Proizvod hoda stapa S i poprečnog presjeka stapa A naziva se radnom zapremninom cilindra Vh, Sto određuje izraz 3 V H = S ■ A [m ]. (5-16) Zbog konstruktivnih razloga neophodno je da između čela klipa kad je on u GMT i cilindarske glave postoji izvjesni dio volumena (VJ. U tom je volumenu zaostali radni medij kojeg treba čas ekspandirati čas komprimirati. Ekspanzija zaostalog radnog medija uzrokuje zakaSnjenje otvaranja usisnog ventila. Taj volumen nazivamo Štetnim prostorom, jer štetno " I " Iutječe m-na dobavu plina cilindru. Obično (5-14)se izražava kao relativna vrijednost u odnosu prema radnoj zapremnini i označava se

(5-17)

£=

Dobava plina kompresoru određena je odnosom stvarne usisne količine plina m s prema količini mh koja bi mogla stati u radni volumen cilindra (V,,) pri temperaturi usisnog prostora T0 i tlaku usisnog prostora p0. Dobava plina kompresoru može se izraziti jednadžbom

(5-18)

V mvL=

gdje je = Vhp =

Vh

n p

[kg/h],

(5-19)

a to je teoretski protok. Za približno određivanje stupnja iskoristivosti stapnog prostora može se koristiti sljedeći odnos

Vv =

K K

m.

= x . ^p ' A-T ' ^n >

(5-20)

gdje je ^ — volumetrijski stupanj usisavanja, Ap — tlačni koeficijent, koeficijent, An — koeficijent propusnosti. Stvarna dobava iznosi

— temperaturni

K* = V* ■ K [m3](5-21) Pri određivanju volumetrijskog stupnja punjenja (A^) računa se sa smanjenjem punjenja cilindra uzrokovanog ekspanzijom plinova zaostalih iz prethodnog ciklusa u štetnom prostoru. Plin koji se našao u štetnom prostoru u točki 3' na slici 5.2. politropski ekspandira do točke 4', tj. do trenutka kada se automatsko-usisni ventil ponovno otvori. Promjena volumena cilindra do koje je došlo tijekom procesa usisavanja naziva se "indiciranim volumenom usisavanja" i označava se sa Vfl. p

,3"

3' >3' p

\

3\

Po

V \\\\\s r

M 0

v

"o » c

»h cht

dmt

Slika 5.2. Utjecaj tlaka na volumetrijski stupanj punjenja

Odnos između volumena Va i radnog volumena naziva se volumetrijskim stupnjem punjenja i određuje se izrazom (5-21) Porastom omjera tlačnog tlaka

E

i porastom relativne veličine štetnog prostora

volumetrijski stupanj punjenja (A,,) pada. Volumetrijski stupanj punjenja dobiva se iz sljedeće jednadžbe: ty _ vk + K- K _ Vh + f K _ Vk a±i K *K eK Uvrštavanjem odnosa V, e=

(5-23)

K = eK

h<

(5-22)

slijedi: 1 + eA, .

=1+t-e

Pretposta vimo da je širenje zaostalih plinova u štetnom prostom politropn o s eksponent om politrope n. Tada se dobiva Pi. v3"=Pi. vr t pi

P4

pa se zamjeno m volumetra tlakom dobiva t

Iz prethodne je jednadžbe

(5-24) (5-25)

K = 1 e 777- 1

Xv = l - e

Vi

(5-26)

vidljivo, kao i sa slike 5.2, da porastom omjera tlakova pi —i porastom relativne vrijednost i štetnog prostora volumetri jski stupanj punjenja P4 Av pada dok je usisni volumetar Vai manji. Ak o je ekspanzij a od točke 3 do točke 4' izotermsk a, tada je Vai manje od adijabatsk e ekspanzij e Va, kao što je prikazano na slici 5.3. Iz navedeno g proizlazi da volumetar

/>3

, r e l a t i v n o j v e l i č i n i

ski stupanj punjenja Av ovisi o odnosu tlakova štetnog prostora (e) te eksponent u politrope (n). Pri odredivan ju tlačnog koeficijen ta (Ap) računa se sa smanjenj em punjenja cilindra uzrokova nog depresijo m pri usisavanj u. Iz stvarnog dijagrama p,V na slici 5.3. vidljivo je da je crta usisa niža od = const. To ovisi o sili opruge i protočno m presjeku usisnog ventila te oscilaciji tlaka u

usisnom cjevovod u. Na kraju usisa tlak je p,', a ne pt. Tlačni koeficijen t može se približno odrediti prema jednadžbi (5-27) P i P i P i Kod izvedbeni h kompreso ra taj se koeficijen t kreće u granicam a: = 0 , 9 5 -

0 , 9 8 z a p r v i s t u p a n j Ap = 0,98 1,00

za

više stupnjeve. Pri određivan ju temperatu rnog koeficijen ta (AT) računa se s povećanj em temperature punjenja uzrokova

\

Pi , hlađenju, A broju okretaja, te izvedbi kom-

nom predgrija vanjem pri usisavanj u od toplih stijenki cilindra i usisnog ventila. Na kraju usisa temperatu ra T, viša je od one na usisnom priključk u, Tj' > T,. Tj' ovisi o odnosu tlakova presora.

Te mperatur ni koeficijen t = jr;J (528) može se samo približno odredili i kreće se u granicam a od 0,94 do 0,98. K oeficijent propusno sti (An) obuhvaća volumeta rski gubitak u kompres oru i sniženje kapacilel a kompres ora uzrokova nog gubitkom pare koja istječe iz cilindra tijekom kompresi je kroz prostor između cilindra i stapnih prslenova , zatim nehermetičnog zatvaranj a usisnih ventila i

usisavanj em pare koja protječe kroz tlačni ventil. Vrijednos t A„ ovisi o kakvoći izrade kompres ora i njegovoj istrošeno sti. Za kompres ore u dobrom stanju A„ jest od 0,95 do 0,98. Pr opusnost uzrokuju nedostatn o zaptivene prirubnic e armatura, sigurnosn i ventili, izmjenjiv ači topline. 5.2.1. Snaga kompreso ra Po znavajući srednji indicirani tlak pi5

može se izračunat i indiciran a snaga kompres ora. Ako je obavljeni rad tijekom jednog stvarnog ciklusa L,, indicirani rad, tada je indiciran a snaga = Lin=pl -Vhn=prA S n [W], (5-29) gdje je pj — indicirani tlak [N/m2], A površina klipa [m2], S — hod stapa [m], n — broj okretaja [o/s]. Uč inkovita snaga veća je od indiciran e za vrijednos

t snage mehaničk ih otpora (Nm). U mehaničk e se otpore svrstavaj u: trenje klipa u cilindru, trenje u lcžajevima i otpori kretanja pomoćni h uređaja na kompres oru (crpka za ulje). Zbrajanjem indiciran e snage i snage mehaničk ih gubitaka dobiva se učinkovit a snaga Ne = N; + N. [W], (5-30) Da bi se ocijenila kakvoća toka radnog procesa kompres ora i odredili meha-

nički gubici, koriste se razni stupnjevi iskorišten ja kompres ora.

Odnos između indicirane i efektivne snage daje mehanički stupanj iskorište nja 7„ N ; L ; N . V m

= V 7 — 1 N. • Stupanj iskorišt enja ovisi o načinu podma zivanja , savršen osti izrade kompre sora i održav anju, a

u dobrim je konstru kcijam a u granica ma 0,900,94. I zoterm ski stupanj djelova nja ukazuj e na odnos najman jeg moguć eg rada (Lit) izoterm ske kompre sije prema stvarno obavlje nom radu (Le) pri politro pskoj kompresiji

Vu = N.

hi L.' Izentrops ki stupanj djelovanj a može

(5-31)

(5-32)

se odrediti ako se adijabats ki rad usporedi sa stvarno obavljeni m radom: Ved

L.

- N~

5.2.2. ViŠestepe na kompresij a Us poredbo m rada pri izoterms koj, politrops koj i izentrops koj kompresi ji zaključuje mo da se najmanji rad utroši pri izoterms koj kompresi ji, te da je efektivna potrebna snaga (Pe) za pogon kompres ora veća

što je izoterms ki stupanj djelovanj a Pi J manji. Izoterm ski stupanj djelova nja pada poveća njem omjera tlakova —. Zbog P\ toga će za postizanj e visokih kompresi ja neke odredene količine radnog medija trebati utrošiti više rada (L), odnosno energije, što je veći omjer tlakova p2 i p|. To se vidi na slici 5.4. na kojoj je p,V dijagram om prikazana

jednostep ena kompresi ja od tlaka p, do tlaka p3 > p2 i dvostepe na kompresi ja od tlaka pj do tlaka p2, pa zatim od tlaka p2 do tlaka p3. U jednoste penoj kompresi ji adijabatska kompresi ja teče od točke 1 do točke 2", a izoterms ka od točke 1 do točke 3". Površina omeđena točkama 1—3"— 2"' na dijagram u prikazuje višak potrebnog rada ako se kompresi ja odvija adijabats

ki umjesto izoterms ki, od tlaka p} na tlak p3. Ak o kompresi ja teče u dva stupnja, od tlaka p, do tlaka p2 pa se u točki 2' radni medij temperat ure t' ohladi u rashladniku izvan cilindra na početnu temperaturu tj, dobiva se pred početak kompresije u drugom stupnju stanje

Slika 5.4. p,V dijagram dvostepenog kompresora

(5-33)

točke 2", pa u drugom stupnju kompresi ja teče po adijabati od točke 2" do točke 3'. Time se u drugom dijelu uštedi rad predočen površino m omeđeno m točkama 2"-3'-2"'2'.

Bu dući da će krivulja kompresij e u oba stupnja tlačenja zapravo teći prema povučenoj politropi od točke 1 do točke 2rv, odnosno od točke 1 do točke 2 i od točke 2" do točke 3, ušteda u prvom stupnju bit će prikazana točkama 1-2-2', a u drugom točkama 2-2"-3-2rv. Obje uštede smanjuju snagu potrebnu za pogon kompresora. Koliki će se povišeni tlak odabrati u pojedinim stupnjevi ma ovisi o dopuštenom porastu

temperatu re radnog medija u cilindru na kraju kompresij e prema izrazu i (5-34)

7-2 = 7-,

Temperat ura na kraju kompresi je ograniče na je za svaki pojedini medij da bi se smanjila opasnost od eksplozij e para ulja za podmazi vanje cilindra kompres ora i da bi se povećala trajnost pločica i opruge tlačnih ventila kompres ora. Iak o je za primjenu višestepe

[K],

ne kompresi je najvažnij i manji utrošak snage, potiču je drugi činitelji. Primjena višestepe ne kompresi je utječe i na volumetri jski stupanj punjenja (Av). Kada bi se kompresi ja od tlaka p, do tlaka p3 zbivala u jednom cilindru, po politropi (točke 12') kao što je prikazan o na slici 5.5. slijedila bi, pred stapaj usisavanj a ekspanzij a po politropi (točke 3'4').

Pritom bi na kraju ekspanzij e u točki 4' bio volumen V4'. Ako se primijeni dvostepe ni kompres or, na kraju istiskivan ja u prvom stupnju bit će stanje točke 3, koje ekspanzij om 3 do 4 daje volumen V4, a on je veći od V4'. Posljedic a je toga da je volumetri jski stupanj punjenja u jednostru koj kompresi ji manji od volumetri jskog stupnja punjenja dvostruk e kompresi je. Bolji

Slika 5.5. p,V dijagram s jednostepenom i dvostepenom kompresijom

volumetri jski stupanj punjenja znači bolje iskorišten je volumen a prvog cilindra, odnosno bolji stupanj korištenj a kompresora u cjelini. Prednost je višestruk e kompresije u smanjenj u volumen a cilindra visokog tlaka, a time se smanjuju i sile u stapnom mehanizmu, tj. manje su od sila pri korištenj u jednostep ene kompresi je. U višestepe nim kompres orima n-1

prvi je zahtjev za jednoliko opterećen je polužja višecilind ričnog kompres ora da utrošeni rad u svim cilindrim a bude jednak. Sljedeći je zahtjev da temperat ura na kraju kompresi je u svim stupnjevi ma bude jednaka. Ohladi li se u rashladni ku radni medij nakon svakog stupnja na početnu temperat uru (T,), temperat ure će na kraju kompresi je biti jednake ako je n—1

(5-35)

Iz tih odnosa proizlazi da mora biti P 2

Pi

gdje je x odnos porasta tlaka u jednom stupnju. 10 Brodski rashladni uređaji

[K], 7", = 7

.El >2

.P± >3

Pz

~Pz

= X,

(5-36)

-\

145

Prethodne jednadžbe mogu se napisati u obliku Pl Pl Pz , Pz

— • —................= r = — = Xu. P i P2 Pz-1

P\

..

(5-37)

Dobije se izraz za odnos tlakova u stupnju gdje je 38)

xk = -

(5-

/'i odnos tlakova na kraju kompresije u kompresoru poslije zadnjeg stupnja prema početnom tlaku, a z ukupan broj stupnjeva kompresora. Zbog pojave gubitaka tlaka, Sto ovisi o otporu strujanja, konstrukciji ventila i meduhladnjaka, gustoći plina i ostalim utjecajima na volumetrijske gubitke u stvarnim kompresorima, ispravlja se dobiveni uvjet (5-38) za minimum utrošenog rada pomoću iskustvenog činitelja K (5 39) ~ Veličina K za dvostepene kompresore bira se između K = 1,05 ... 1,15. Da bi se utrošio minimalan rad pri višestepenom tlačenju idealnog plina, potrebno je da je odnos tlakova (x) u svakom stupnju jednak i ravan z-tom korijenu ukupnog odnosa tlakova kompresora (xk). Pritom u svim stupnjevima neće biti isti samo rad, već i temperature na kraju kompresije.

5.2.3. Proračun glavnih dimenzija U glavne dimenzije kompresora ubrajamo hod stapa (S) i promjer cilindra (D). Potrebno je poznavati volumetrički protok plina pri normalnim uvjetima (K) a zatim početni tlak kompresije (p) i konačni tlak kompresije (p k). Iz jednadžbe za stupanj punjenja slijedi

=

'Kj n r,v

m

(5-40)

gdje je i — ukupan broj radnih strana cilindra prvog stupnja, n — broj okretaja (o/s), 7 V — stupanj punjenja. Ukupan radni volumen prvog stupnja iznosi Vho, = i-V^,. Ako se za I. stupanj usvoji ij radna strana cilindra, onda je radni volumen jedne strane cilindra I. stupnja Kuj = [m3] T=SI

x = zVžk

(5-41) Usvojenim omjerom hoda prema dijametru cilindra

(5"42>

dobiva se promjer cilindra irn,

V—-

A=

hj Jt ■ Íj

(5-43)

[m].

Srednja brzina stapa (Cm) jest fiktivna stalna brzina jednog okreta pri istom broju okretaja koljeničaste osovine C

(5-44)

= 2 5 «

Da bi se odredio broj okretaja kompresora (n), mora biti poznata srednja brzina stapa (Cm) i omjer stapnog hoda i dijametra cilindra (S/D), a određuje se na sljedeći način

Din »V—J-

c_____ 2n'

s,i

[m3]

(5-45)

D,

V -J L.Sl

J

~ 32

[m3]

D, K, = =

v

hj" Vv

jt 3 2

(5-46) cl m

■ n -t]y [m3]

(5-47)

i nt rjy c-i

x

—

(5-48)

D, Ta jednadžba ne pokazuje samo način određivanja broja

■3/2 ,1/2

okretaja, već i utjecaj raznih tipičnih veličina na broj okretaja. 5.2.4. Sustav razvoda Sustav razvoda treba omogućiti pravodoban ulazak plina u cilindar i njegov izlazak iz cilindra. Za tu se svrhu u klipnim kompresorima primjenjuju, s malim izuzecima, "samopokretni" (automatski) ventili. U vrlo malim kompresorima, posebno u kompresorima rashladnog sustava, primjenjuju se prelivni (usisni) kanali koji se otvaraju klipom, slično kao u dvotaktnim motorima. Automatski ili samopokretni ventili otvaraju se i zatvaraju pod utjecajem razlike tlakova u usisnom prostoru, odnosno potisnom prostoru u cilindru. Danas se grade prstenasti, lisnati i drugi ventili. Automatski prstenasti ventil (slika 5.6.) sastoji se iz sljedećih osnovnih dijelova: prstena ventila, opruge ventila smještene u ograničivaču podizaja, sjedišta ventila. Maksimalan hod ventila (h) odabire se između 1 i 3 mm. Promjer središnjice krugova otvora označavamo slovom d a radijalnu širinu otvora slovom b.

1

— prsten ventila, 3 — graničnik prstena, 2 — opruga ventila, 4 — sjedište ventila. Slika 5.6. Usisno-tlačni prstenasti ventil

Ventilu se postavljaju sljedeći osnovni zahtjevi: - veliki protočni presjek da bi se smanjilo prigušivanje - mala masa da bi se postigle male inercijalne sile, čime se stvaraju mali gubici tlakova pri otvaranju ventila, a mala energija udara pri nalijeganju ventilske ploče na sjedište i držač — lako otvaranje pri sasvim malom podtlaku, odnosno nadtlaku — male ugradbene dimenzije.

Slika 5.7. a) kompresor s preljevnim kanalima, b) indikatorski dijagram

Na slici 5.7. prikazan je sustav razvoda s prelivnim kanalima. U tom primjeru klip otvara usisne otvore koji su smješteni duž oboda cilindra u blizini DMT. Kompresor pritom ima normalan automatski tlačni ventil i usisni kanal. Pri ekspanziji plina u cilindru do početka otvaranja usisnog otvora (točka 4) tlak se spusti znatno ispod tlaka u usisnom prostoru (p0). Od točke 4 preko točke 1 do točke 1' teče usisavanje, tako da tlak u trenutku zatvaranja usisnog otvora približno dostigne tlak p0. U točki 1' kanali su zatvoreni i počinje kompresija. Dalje proces teče kao u kompresoru s automatskim ventilima. Zbog porasta rada uzrokovanog ekspanzijom ispod tlaka p0 i zbog smanjenja korisnog rada volumena, ovaj sustav razvoda primjenjuje se samo u malim rashladnim kompresorima (npr. hladnjaci). 5.2.5. Rashladni učinak kompresora Rashladni učinak kompresora ovisi o termodinamičkom ciklusu. Njime su određeni tlak, tj. temperatura i specifična zapremnina usisane pare, i tlak kompresije, odnosno temperatura kompresije. Za kompresor određenog promjera cilindra, stalan volumen određen je hodom stapa, brojem cilindara i brojem okretaja kompresora. Rashladni učinak stvarnog kompresora određuje se prema jednadžbi

Vv = — = „ . ., =—7}--------------•-----------------------------------------------(5-49) m. Qo Kako je mstv = — [kg/s] (5-50), gdje je Q0 (W) potreban rashladni učinak, a io q0 (kJ/kg) specifična rashladna sposobnost (rashladna sposobnost po jedinici mase), specifična rashladna sposobnost može se izračunati, kao što je prikazano na slici 5.8. % = h ~ «4 = 'o" " iph [kJ/kg] gdje je i h entalpija pothlađivanja rashladnog fluida. Ako se sa vd(m3/kg) označi specifični volumen pare u stanju ispred usisnog priključka, onda je *o = ■ V«, [kJ/kg], (5-52) qv specifična je volumetrijska rashladna sposobnost rashladnog fluida za dane uvjete rada i određuje se prema (5-53) izrazu

(5-51)

Slika 5.8. Rashladni proces sa suhim usisavanjem u T,s dijagramu

qv = qf [kJ/m3]. vd Sada se može napisati da je • vj Qo

(5-54)

00 t]y =

qv

— ■ V.

odnosno

K=

V v '
Qo

[m3/s].

(5-55)

a) b) a)

b)

Vrijednosti specifične volumetrijske rashladne sposobnosti nalaze se u tablicama, za razne rashladne fluide. Rashladni učinak može se izraziti Qo = vh' Vv ' <7v [W]. Vidljivo je da kapacitet kompresora ovisi o specifičnoj zapreminskoj rashladnoj sposobnosti fluida (qv), tj. o fizičkim osobinama rashladnog fluida, temperaturi isparavanja (T0) i temperaturi pothladivanja ispred regulacijskog ventila (Tpn). Stalan proces hlađenja u sustavu kompresor osigurava svojim kapacitetom, usisavanjem para i tlačenjem para rashladnog fluida. Termodinamički ciklus rashladnog sustava određen je temperaturama kondenzacije fluida, pothladivanja fluida i isparavanja fluida, a time su određeni rashladni kapacitet, odnosno snaga potrebna za pogon kompresora. Temperature i tlakovi kondenzacije, pothladivanja i isparavanja različiti su i ovise o temperaturi prijevoza robe u skladištima. Da bi se rashladni sustavi, odnosno rashladni uređaji mogli međusobno uspoređivati, rashladni se kapacitet mora prikazati na nekim standardnim temperaturama. Temperaturni standardi koji se i danas koriste jesu sljedeći: američki europski. Američki standardi: — temperatura isparavanja, lc = —15 °C — temperatura kondenzacije, t = 30 °C (30/25 — 15) — temperatura pothladivanja, tph = 25 °C. Europski standardi: — temperatura isparavanja, t„ = -10 °C — temperatura kondenzacije, t = 25 °C (25/15 - 10) — temperatura pothladivanja, tph = 15 °C Podrazumijeva se da kompresor usisava suho zasićenu paru. U prijevozu rashladnog tereta brodom, navedeni temperaturni uvjeti vrlo rijetko odgovaraju stvarnim uvjetima. Uvjeti prijevoza tereta većinom su u granicama od +12 do —20 °C. Ako je temperatura isparavanja niža a temperatura kondenzacije i pothladivanja viša, kapacitet kompresora je manji a pogon skuplji. Da bismo mogli odabrali odgovarajući kompresor, moramo proučiti praktične dijagrame i tablice proizvođača za proračun kapaciteta kompresora. Proračunom se dobije kapacitet za određene radne uvjete u kojima će kompresor raditi. Od proizvođača kompresora dobivamo dijagram i tablice za standardne uvjete rada ponuđenog kompresora. Iz kataloga proizvođača odabiremo odgovarajući kompresor proračunavanjem kapaciteta rashladnog kompresora u najnepovoljnijim uvjetima zabilježenim na brodu. Kapacitet možemo odrediti prema sljedećem obrascu (5-56) Q = V ■ q • Vv (5-57)

Qs = K qs- Vsv-

(5-58)

Ako je kapacitet hlađenja kompresora za standardne uvjete Qs, onda se njegov kapacitet za dane radne uvjete pod kojima će raditi Q, određuje prema izrazu v-g -nv ' K ' 9 S - V SV' >

Q = Qs

(5-60)

gdje je Qs (kW) — kapacitet kompresora u standardnim uvjetima, Q (kW) — kapacitet kompresora u radnim uvjetima, Vs (mVs) — specifični volumen rashladnog sredstva u standardnim uvjetima, V (m3/s) — radni volumen za dani kompresor, q 5 (kJ/kg) - težinska specifična rashladna sposobnost u standardnim uvjetima, q (kJ/kg) — specifična rashladna sposobnost u radnim uvjetima, ?? sv — koeficijent dobave fluida kompresoru u standardnim uvjetima, — koeficijent dobave fluida kompresoru u radnim uvjetima. 5.2.6. Konstruktivne izvedbe rashladnih stapnih kompresora

— — —

— —

U rashladnim uređajima na brodu najviše se koriste stapni kompresori, jer se mogu izvesti različitih kapaciteta i odgovaraju većim razlikama tlakova nego rotacijski i turbokompresori. Veoma raznovrsni tipovi stapnih kompresora i raznovrsne konstrukcije mogu se podijeliti prema: — rashladnom fluidu (kompresori za freone, amonijak, ugljik-dioksid, metil-klorid i dr.) položaju radnih volumena (jednoradni i dvoradni) položaju cilindra (okomiti, vodoravni, u obliku slova "V", "W" ili zvjezdasti) stupnju kompresije (jednostepeni, dvostepeni i višestepeni) — broju okretaja (sporohodni do 500 o/min, srednjohodni 500 o/min - 1 (XX) o/min i brzohodni preko 1 000 o/min) — načinu pogona (s izravnim pogonom i s pogonom na remenski prijenos, posredni pogon) — načinu regulacije (bez regulacije kapaciteta, ručne regulacije i automatske regulacije kapaciteta) načinu hlađenja (hlađeni vodom ili hlađeni zrakom) stupnju hermetičnosti (otvoreni, poluhermetički ili hermetički). U suvremenoj brodogradnji najčešće se upotrebljavaju stapni kompresori s rashladnim fluidima R 12 i R 22, i to kompresori jednoradnog djelovanja i izvedbe cilindara u obliku slova "V" ili "W". Većinom su jednostepeni i brzohodni, a mogu biti na izravan i posredan pogon, automatske regulacije kapacitcta. Većinom su zračno hlađeni i otvorenog tipa. Na slici 5.9. prikazan je brodski stapni kompresor poduzeća "Sabroe". Na slici 5.10. prikazan je poluhermetički kompresor koji je izravno spojen s elektromotorom. Kompresor nema brtvenice. Motor je opremljen posebnom izolacijom za rad u atmosferi rashladnog sredstva i najčešće se hladi usisnom parom rashladnog sredstva. Kako je povećanjem opterećenja i rashladni učinak bolji, motori mogu biti malog kapaciteta. Na taj je način manja početna struja i veći cos

kućiite koljeno«!* osovine

Slika 5.10. Kompresorska jedinica sa R 22 (Carrier)

U daljnjem tekstu razmotrit ćemo konstruktivne osobitosti najvažnijih dijelova kompresora. Cilindri kompresora mogu biti različito konstruirani. Konstrukcija cilindra ovisi o tlaku, protoku plina, rasporedu cilindara, materijalu, mogućnosti izrade i dr. Broj cilindara ovisi o kapacitetu kompresora i kreće se od 2 do 16 cilindara koji su raspoređeni najčeš će u obliku slova V ili W. Na brodu se teži ugradnji kompresora manjih prostornih volumena, a to se postiže povećanjem broja okretaja. Izbjegava se prinudno hlađenje cilindra rashladnih stapnih kompresora i zato se u većini slučajeva zračno hlade. Razmak rebara na cilindru kompresora iznosi od 10 do 15 mm, a visina rebra manja je od 30 mm. Cihndri kompresora zatvoreni su poklopcem i imaju usisni i tlačni ventil, odnosno glava cilindra razdijeljena je na usisnu i tlačnu komoru. Većina kompresora opremljena je ugrađenim sigurnosnim ventilom smještenim u poklopcu cilindra, pa se pri predtlaku ventil otvara i spaja tlačnu stranu s usisnom. Ventil mora zaštititi kompresor od neželjenih posljedica ako se prekorači tlak u cilindru toliko da može prouzročiti oštećenje dijelova kompresora ili čak rasprskavanje cilindra, odnosno cjevovoda. Sigurnosni ventil može biti s oprugom ih membranom, a spoj mu može biti i s atmosferom. Stap brzohodnih kompresora treba ako je moguće biti što lakši. Zbog toga se u izgradnji kompresora, osim aluminijskih legura, primjenjuju i stapovi od sivoga lijeva ali konstruktivno oblikovani tako da se dobije što lakša konstrukcija.

Na stapove se stavljaju stapni prstenovi, pri čemu se izvode kao kompresijski (brtvljenje). Zadaća im je osigurati potpuno brtvljenje cilindra s klipom da bi se postigao određeni tlak i određeni učinak kompresora. Iza kompresijskih prstenova ugrađuju se strugači ulja koji su tako izvedeni da skidaju ulje s cilindra i vraćaju ga u karter. U sredini imaju provrte kroz koje se ulje vraća.

Slika 5.12. Način izvođenja stapnib prstenova: a — izvođenje razreza, b — kompresijski prstenovi, c — uljni prstenovi — stru gat i

Na slici 5.12. prikazano je nekoliko izvedbi stapnih prstenova. Koljenasta osovina izrađena je kovanjem, od specijalnog čelika odgovarajuće jačine i kakvoće otpornosti na habanje. Radne površine obrađene su i polirane. Za sva mjesta koja se podmazuju probušeni su prolazi. Osovina je statički i dinamički uravnotežena. Kružno gibanje koljenaste osovine preko Slika 5.11. Presjek hermetičkog kompresora ojnice pretvara se u pravocrtno gibanje stapa. Brtvenica kompresora (šupernica) brtvi između rotirajuće osovine i poklopca brtvenice, odnosno sprečava da pare rashladnog fluida na lom mjeslu istječu iz kompresora. Ima više vrsta brtvenica, ovisno o tipu kompresora i njihovu proizvođaču. Brtvenica je podijeljena u dva dijela. Stacionarni je dio poklopac brtvenice, većinom izrađen od fino lijevana željeza s brušenim kontaktnim površinama. Dinamički se dio okreće s osovinom. Na slici 5.13. prikazan je tip brtvenice s kliznim prstenom. Dinamički dio ove brtvenice sastoji se od jedne tlačne opruge koja naliježe na prsten vodilice pogonskim dijelom i tlači obuhvatni prsten (upravljački prsten) koji pritišće brtveni prsten izrađen od neoprena. Sve se okreće s osovinom i tlači klizajući prsten koji je brušen i izrađen od specijalnog grafita.

Slika 5.13. Brtvenica s kliznim prstenom

Svi dijelovi brtvenice moraju biti otporni na djelovanje ulja i rashladnog fluida. Hermetičnost na izlazu osovine osigurava prsten koji sprečava gubitak rashladnog fluida iz kartera te onemogućava usis zraka kad je tlak u njemu niži od atmosferskog. Ventili kompresora od presudne su važnosti za rad kompresora, a time i rad cijelog rashladnog postrojenja. Usisno-tlačni ventili stapnog kompresora u suvremenoj brodogradnji izrađuju se prstenasti i lisnati. Na slici 5.6. prikazan je usisno-tlačni prstenasti ventil s pripadajućim dijelovima. Na slici je vidljivo da ventilski prstenovi zatvaraju elipsaste otvore na mjestima sjedišta ventila. Budući da su pločice vrlo tanke (do 3 mm debljine) i lake, mogu slijediti brze plinske promjene stanja u cilindru, pa se može povećati broj okretaja kompresora. Ventilski prstenovi (pločice) izvode se od specijalnog legiranog čelika. One moraju biti fino brušene zbog točnog nalijeganja i potpunog brtvljenja. Sjedište ventila izrađuje se od lijevanog željeza dobre kakvoće. Između ventila i graničnika podizaja najčešće se ugrađuju elastična čelična ploča koja prigušuje udare. Prstenasti ventili ugrađuju se u glavu cilindra ili u čelo stapa većih kompresora. Za srednje tipove kompresora upotrebljavaju se lisnati usisno-tlačni ventili. Lisnati ventili mogu biti izrađeni u raznim oblicima. Na slici 5.14. prikazan je ventil lisnatog tipa. Na slici 5.15. vidljivo je da se usisno-tlačni ventil ugrađuje u ventilsku ploču. Vcntilska ploča postavljena je neposredno ispod poklopca cilindra, pa je nakon vađenja poklopca cilindra vidljiva i može se demontirati. 5.2.7. Regulacija stapnih kompresora

Tijekom eksploatacije brod stalno mijenja položaj, pa je i toplinsko opterećenje, odnosno toplina hlađenja, promjenljivo. Kapacitet kompresora određuje se prema najvećem toplinskom opterećenju u odnosu prema temperaturi rashladne

Slika 5.14. Lisnati ventili ugrađeni u ventilsku ploču Tlačni ventil

Tlaini otvo ren

vtntil

Usisni vtnli Usisni

otvoren

ventil

Usisavonj« Tlaienj«

zatvore n

Slika 5.15. Smještaj

lisnatog ventila u kompresoru

prostorije, a to je većinom temperatura mora od 32 °C i temperatura okoline od 40 °C. Ovisno o položaju broda, odnosno o atmosferskim prilikama, mijenja se toplinsko opterećenje. Pritom se mijenja i tlak, a time i temperatura isparavanja. Regulacija toplinskog opterećenja može se postići smanjenjem efektivne radne zapremnine kompresora u koju kompresor usisava paru iz isparivača. Analizirajući izraz Q0 = Vh • rjv ■ qv ustanovit ćemo da se regulacija postiže promjenom vrijednosti Vh ■ rjv, tako da temperatura isparavanja ostaje stalna ili se mijenja u zadanim granicama. Najčešći je slučaj na brodu da se temperatura kondenzacije mijenja, a s njom i protok vode. U tom slučaju neznatno se mijenja specifična zapreminsko- -rashladna sposobnost (q v), jer se smanjenjem topline hlađenja smanjuje i toplinsko opterećenje kondenzatora, a time i temperatura kondenzacije. Vidljivo je da reguliramo samo protok medija, a lime i rashladni kapacitet stapnog kompresora. Rashladni kapacitet stapnog kompresora može se regulirati na jedan od sljedećih načina: — povremenim prekidanjem punog protoka (povremenim zaustavljanjem kompresora, povremenim potpunim zatvaranjem usisnog voda kompresora, povremeno neprekidno otvorenim usisnim ventilima)

— promjenom protoka vanjskim zahvatima (smanjenjem broja okretaja, promjenom veličine štetnog prostora pomoću dopunskih štetnih prostora, isključivanjem pojedinih cilindara, prigušivanjem na usisnom vodu, by-passom) — neprestanom promjenom protoka unutrašnjim zahvatima (usisni ventil reguliran izvana, usisni ventil reguliran zauslavnim tlakom, vremenski promjenljiv dopunski štetni prostor). Stapni kompresori koji se danas koriste u rashladnoj tehnici na brodu imaju automatsku regulaciju protoka s mogućnošću neprestane promjene protoka unutrašnjim zahvatima. Takav način regulacije idealan je, ali je kompresor tada složeniji i skuplji. Da bismo smanjili kapacitet kompresora pri smanjenim potrebama hlađenja i spriječili rad kompresora s nepoželjno niskim usisnim tlakom, uglavnom primjenjujemo metodu zatvaranja usisnog ventila u pojedinim cilindrima. Na taj je način ventil odvojen od svoga sjedišta, u cilindru se plin ne može tlačiti, pa je kompresor rasterećen za one cilindre koji imaju prisilno otvorene usisne ventile. Na brodu je uobičajena praksa ugradnje kompresora tipa "V" ili "W", a njihovo rasterećenje većinom se izvodi u parovima, tj. istodobno se rasterećuju oba cilindra u jednom bloku. Cilindri u jednom od blokova nemaju uređaj za smanjenje kapaciteta, tako da kompresor počinje rad jednim parom nerasterećenih cilindara. Prema tome, će- tverocilindrični kompresor ima uređaj za smanjenje kapaciteta na jednom od dva bloka. Takav kompresor može raditi sa 100 % ili 50 % kapaciteta. Šesterocilindrični kompresor ima uređaj za smanjenje kapaciteta na dva bloka, što znači da može raditi punim kapacitetom, s dvije trećine kapaciteta ili s jednom trećinom kapaciteta. Osmerocilindrični kompresor na taj način može raditi s 25 %, 50 %, 75 % i 100 % svog kapaciteta. Ako je potrebno na svim se cilindrima može ugraditi uređaj za smanjenje kapaciteta, tako da se svi cilindri mogu rasteretiti na početku rada. Uređaji za smanjenje kapaciteta na kompresorima za brod mogu biti s ručnom ili automatskom komandom. Ručni komandni uređaj za smanjenje kapaciteta na kompresoru izbjegava se u brodskom sustavu, ali ga neki stariji brodovi imaju. Uređaj radi na sljedeći način. Pomoću hvatača uređaja prisilno se otvara usisni ventil. Na ovaj se način uključuju i isključuju iz rada pojedini cilindri.

Slika 5.16. Mehanizam za prisilno otvaranje usisnog ventila

slike.

Slika 5.17. prikazuje ručni mehanizam koji pokreće vodilicu hvatača sa prethodne

Donji dio ručnog pokretačkog vretena proširen je i tlačen oprugom. Ručicom se može okretati za 180°. Na slici 5.18. prikazan je podignuti ventil i ventil u normalnom radu.

Pokretanjem ručice nadolje, odnosno njezinim okretanjem za 180°, opterećuje se, odnosno rasterećuje dotični cilindar kompresora. Vidljivo je da se preko određenog mehanizma usisni ventil odvaja od svog sjedišta. Automatski uređaj za smanjenje kapaciteta prikazan je na slici 5.19. Na slici je vidljivo da je pokretačka poluga koja prolazi kroz ventilsku ploču s donje strane spojena sa stapom koji se kreće u cilindru. Između ventilske ploče i stapa postavljena je opruga. Kada ispod stapa u cilindru nema tlaka, opruga drži stap u donjem položaju, pa će cilindar kompresora povezan s tim sustavom biti rasterećen. Dovodom ulja pod tlakom ispod cilindra svladava se sila opruge i podiže stap, odnosno ventilska ploča usisnog ventila. Na taj je način cilindar kompresora opteVENTllSK A

VODILICA POKRETAČKE POLUGE „0"- PRSTEN OPRUGA POKRETAČKA POIUSA »RETEH O P0DI2A Č

Slika 5.17. Ručni uređaj za regulaciju kapaciteta (Izvor: 42)

Slika 5.18. Prikaz ventila u radnom i neradnom položaju (Izvor: 42): a) podignuti ventil, b) nepodignuti ventil (normalni pad) POKRETAČKA POLUC-A VE4TILSK A

,.0 " " PRSTEN DPRU3A

CILIND AR BRTVA

VODILIC A

ULJ A

Slika 5.19. Automatski uređaj za regulaciju kapaciteta (Izvor: 42)

rećen, tj, ista količina plina tlači se i usisava u jednom ili više cilindara. Nestankom tlaka ulja ispod stapa opruga ponovno vrača stap u prvobitni položaj. Vodilica nije spojena sa stapom, pa se može ručno pokretati, a može se i ustanoviti da li je stap u gornjem ili donjem položaju, da li je ventil otvoren ili zatvoren. Ulje pod tlakom dolazi preko magnetskog (solenoid) ventila iz sustava za podmazivanje kompresora. Otvoren magnetski ventil omogućava protok ulja prema uređaju za smanjenje kapaciteta, a zatvoreni magnetski ventil obustavlja protok ulja prema uređaju za smanjenje kapaciteta. Na slici 5.20. prikazan je rad magnetskog ventila.

POKRETAČK A POLUGA OPRUGA - -

U SLIJEDEĆI* STAP

11JE NA JRECAJ1 ZA 5MAKJENJE KAPAC'TETA

UUE 30 KOMPRESO RA

Slika 5.20. Prikaz rada elektromagnetskog ventila i automatske regulacije kapaciteta kompresora

JLA 2 ULJ A

Ovaj je ventil montiran većinom izravno, na tlačnu stranu ulja od kompresora. Ulaz ulja vezan je s izlaznim uljem iz crpke ulja za podmazivanje kompresora. Kada magnetski ventil nema struje, igla će zatvarati donji otvor za povratak ulja u karter (kao što je prikazano na slici 5.20.). Ulje pod tlakom ulazi kroz otvor u stapu i kroz dijagonalni otvor igle dolazi u prostor ispod stapa te kroz otvor prema uređaju za smanjenje kapaciteta. Kada magnetski ventil dobije struju, igla i stap se podižu, zatvarajući protok ulja prema uređaju za smanjenje kapaciteta a otvarajući protok ulja u karteru. Kompresor će se rasteretiti. Magnetski ventil dobiva impuls od presostata niskog tlaka. Temperatura je u pojedinim rashladnim prostorima na brodu automatski nadzirana. Kada temperatura u rashladnim prostorima dostigne željenu vrijednost, regulacija na tlačnom vodu prigušuje ili potpuno zatvara protok rashladnog medija u dotičnom isparivaču. Zbog toga će padati tlak u usisnom cjevovodu kompresora. Kada tlak padne do veličine na koju je reguliran presostat niskog tlaka, presostat reagira na magnetski ventil koji propušta protok ulja i otvara dotičniusisni ventil na kompresoru. Regulacija kapaciteta na taj se način može izvesti na kompresorima s više cilindara. Kod četverocilindričnog i šesterocilindričnog kompresora isključuju se po dva cilindra, jer su u blokove većinom ugrađena po dva cilindra. Pri pokretanju kompresora većih kapaciteta potrebno je ugraditi uređaj za rasterećenje kompresora zbog smanjenja okretnog momenta. Osim toga se pri upućivanju na stapovima kompresora i ležajevima kompresora pojavljuje osjetno opterećenje prije nego se tlak ulja u sustavu uravnoteži. Rasterećenjem rashladnog sustava i njegovom regulacijom upravlja se pomoću tlaka iz sustava za podmazivanje kompresora, kao što je prikazano na slici 5.21.

1 - crpka ulja, 10 - vodilica, 2 — usisni filtar, 11 - podizač. 3 — regulacijski ventil 12 - regulacijski stap, 4 — brtvenica, 13 - opruga, 5 — diferencijalni presostat. 14 - zatezna opruga, 6 — diferencijalni pokazivač tlaka, 15 - nosač podizača. 7 — magnetski ventil, 16 - prsten, 8 — razvodnik, 17 - tlačno vreteno, 9 — cilindar rasterećenja, 18 - regulator kapaciteta. Slika 5.21. Shema sustava za podmazivanje i regulaciju rashladnog sustava kompresora tvrtke Sabroe (Izvor: 40)

Crpka podmazivanja usisava ulje preko usisnog filtra koji se nalazi u karteru kompresora i tlači ga u brtvenicu na koljeničastoj osovini, koja djeluje kao tlačna komora sustava ulja. Tlak se regulira prigušivan]em viška ulja koje se vraća u karter kompresora preko regulacijskog ventila opterećenog oprugom. Tlak ulja nadzire se na diferencijalnom pokazivaču koji je spojen na diferencijalni presostat i usisni tlak kompresora, a granična se vrijednost postavlja na diferencijalnom presostatu. Ulje kojim se regulira rashladni učinak napaja se preko razvodnika do cilindra za rasterećenje. Oko svakog para košuljica cilindra nalazi se okvir vodilice kojeg vode dva para poluga. Okvir vodilice spojen je na regulacijski stap na koji djeluje opruga. Kada regulacijski stap nije izložen tlaku ulja za podmazivanje, opruga potisne stap i cijeli okvir krene udesno. Zatezna opruga svojim djelovanjem povlači polugu oko na- glavka u smjeru kazaljke na satu. Zbog toga gornji dio poluge pokreće prsten, a tlačno vreteno potiskuje usisni ventil i drži pločicu ventila u otvorenom položaju. Kada poraste tlak ulja u sustavu za podmazivanje, tlak ulja na stap svlada djelovanje opruge. Vodilica okvira pomakne se ulijevo, pa zbog toga poluga krene u smjeru suprotnom od smjera kazaljke na satu. Male tlačne opruge smještene na vretenu pločicu ventila pritišću nadolje tako da usisni ventil može raditi normalno. Tijekom rada kompresora, a ovisno o potrebnom kapacitetu u rashladnim skladištima, može se regulatorom kapaciteta isključiti tlak ulja na nekom od stapova kompresora, te na taj način regulirati kapacitet kompresora. Kapacitet nadzora kompresora povezan je s usisnim tlakom. Promjenom kapaciteta isparivača mijenja se usisni tlak kompresora, a veza od usisnog tlaka do nadzora kapaciteta može bili: hidraulična, pneumatska, elektronska, električna sa servo-uređajem ili električna s izravnim nadzorom. Kada kompresor ne radi, ne radi ni crpka ulja koja je večinom ugrađena na bregastoj osovini kompresora, znači nema tlaka ulja u razvodniku. Opruga potiskuje stap, usisni ventili su otvoreni, što znači da kompresor počinje radom bez opterećenja, što je bitno za kompresore većeg kapaciteta i većeg broja okretaja. Nakon vrlo kratkog vremena kompresor dobije neprekidan broj okretaja, a crpka ulja koja je izravno vezana s bregastom osovinom daje regulirani tlak ulja. Tlak ulja djeluje na razvodnik preko nadzora kapaciteta i na regulirani stap, koji pokretanjem mehanizma stavlja ventile u normalni položaj, odnosno stavlja kompresor pod opterećenje. Automatsko rasterećenje osigurava automatsku regulaciju kapaciteta višecilindričnih kompresora tako da isključuje jedan ili više cilindara u nekim stupnjevima, a čime se tlak isparavanja održava stalnim. Automatsko rasterećenje ovisi o broju cilindara, a ti rasterećivači osiguravaju regulaciju kapaciteta sve do četiri stupnja, što je maksimum. Na slici 5.22. prikazano je rasterećenje klipnog kompresora s do 12 cilindara. 5.2.8. Podmazivanje stapnih kompresora Da bi se omogućio ispravan i dugotrajan rad kompresora, posebnu pozornost treba obratiti na sustav podmazivanja. Manje kompresore umjerenog broja okretaja obično podmazujemo bućkanjem. Na velikoj šaci stapaice postavlja se produžetak u obliku žlice koja pri svakom obrtu koljenaste osovine zahvaća ulje iz kartera i razbacuje ga do otvora iznad ležišta i do cilindra. Ulje na taj način dopire između dijelova koji nisu u međusobnom relativnom kretanju. Ostali tipovi kompresora ] 1 Brodski rashladni uređaji

Broj cilindara

d]

k o pc c i t e t ko m p r e so r a V .

®--------------------------0---------------------------
LD ©-----------------------©-------------®--------------® CI] ©-------------------------©------------©------------©-------------(oj rri ©—©—0----------------------------------------@-------------------0

m ©---------©----©----©—© Hol

©--------©--------©--------©-----------------( CM

tjH ©-------------------------©------------©-----------©--------------(0 Slika 5.22. Mogućnost regulacije kompresije

najčešće sc podmazuju cirkularno-tlačno. Za protok ulja pod tlakom obično služe zupčaste crpke koje su izravno povezane na glavnu osovinu kompresora. Crpka ulja preko usisnog filtra usisava ulje iz kartera i tlači ga preko preljevnog ventila i koljenaste osovine na ležajeve, a manji dio odlazi u sustav za regulaciju kapaciteta kompresora kroz koljenastu osovinu. Ulje prolazi sustavom kanala i podmazuje glavne ležajeve i ležaj ojnice te odlazi do prednjeg ležaja i brlvenice. Većinom se na izlazu iz brtvenice nalazi vreteno za regulaciju tlaka ulja. Na svim je brodskim kompresorima nadzorno staklo za nadzor razine ulja u karteru. Neki tipovi kompresora imaju ugrađene grijače ulja u karteru. Pri normalnom je pogonu temperatura ulja u karteru za otprilike 30 °C viša od temperature okoline kompresora (zraka u strojarnici). Ulje u karteru hladnije od 40 °C pri normalnom radu ukazuje da u sustavu ima previše ulja ili da se iz sustava u kompresor vraća izvjesna količina ukapljenog rashladnog sredstva. Previsoka temperatura pregrijane pare na usisu u kompresor povisuje temperaturu ulja u karteru na više od 70 °C. Temperature treba sniziti uklanjanjem njihovih uzroka.

5.3. Vijčani kompresori Putovi razvitka suvremenih rashladnih sustava na brodu vode do sve češće primjene vijčanih kompresora. Prednost im je u jednostavnoj izvedbi, smanjenim dimenzijama i maloj težini. Vijčani kompresor nema sustav ventila, znači nema usisnog ventila ni štetnog prostora, povoljnija je promjena volumetrijskog stupnja korisnosti s obzirom na (p^'p) u odnosu prema klipnim kompresorima. Ove kompresore svrstavamo u kompresore zapreminskog djelovanja, u koje još ubrajamo klipne i rotacijske kompresore, jer sc porast tlaka rashladnog medija ostvaruje iz kompresijskog omjera tlakova ra i, prema tome, nepromjenljivog.

ovisnog o geometrijskim izmjerama roto-

1 2 3

— rotor, 4 — tlačna strana, — kućište, 5 — regulator kapaciteta — usis, Slika 5.23. Vijčani kompresor

Ka slici 5.23. prikazani su glavni dijelovi vijčanog kompresora: dva rotora spiralnog profila zatvoreni u kućište od lijevanog željeza na kojem se nalaze otvori za ulaz i izlaz medija i klip regulatora kapaciteta. Pi

Vijčani kompresori postižu kompresijske omjere — = 3 ako rade bez unuPi

trašnjeg podmazivanja, odnosno omjer — = 8 - 9 uz unutrašnje podmazivanje i P\

hlađenje rotora uljem. Pri dvokratnom tlačenju moguć je omjer tlakova do 12. Tijekom razvitka vijčani kompresori izrađivali su se raznih oblika profila pera, tzv. glavnog rotora (muškog ili pogonskog) i žljebova, tzv. pomoćnog rotora (ženskog ili progonjenog) kao i s različitim brojem pera i žljebova. Poprečni presjeci obaju rotora nalikuju zupčanicima, pa se umjesto o peru i žljebovima može govoriti o zubima muškoga i ženskoga rotora. Zajednička značajka svih profila zubi muškog rotora jest konkavni oblik, a zajednička odlika zubi ženskog rotora jest konveksni oblik. Najnoviji su rotori nesimetričnih oblika zubi da bi se postiglo što bolje zaptivanje na mjestu zahvata. Broj zubi muškog i ženskog rotora različit je. Najčešće su odnosi broja zubi muškoga i ženskoga rotora vijčanih kompresora 3:4. tj. 3 zuba muškoga prema 4 zuba ženskoga rotora; 4:6, tj. 4 zuba muškoga prema 6 zubi ženskog rotora i 6:8, tj. 6 zubi muškoga prema 8 zubi ženskog rotora. Ako je broj zubi veći, rotori su čvršći i kompresor je pogodniji za više tlakove, ali pri istom vanjskom promjeru rotora ima manju radnu zapremninu.

Pri okretanju rotori se međusobno zahvaćaju poput zupčanika. Mehaničko je trošenje neznatno, jer se samo oko 15 % ukupnog momenta prenosi s pogonskog rotora na gonjeni. Smanjenje kapaciteta postiže se regulacijskim ventilom koji je smješten ispod rotora. Vijčani kompresor jest kompresor s pozitivnim istiskivanjem, a njegov rad teče u tri odredene faze: usisavanje, tlačenje i istiskivanje. Faze teku neprekidno dok vijci rotiraju. Na slici 5.24. prikazan je način rada vijčanog kompresora.

1 usis

Razvodni rotor

R adni rotot

2 kompresija

1 2 3

— usisavanje, - kompresija,

3 istiskivanu

— istiskivanje

Slika 5.24. Princip rada vijčanih kompresora

Uslijed okretanja rotora plin prolazi kroz otvor za usis i popunjava prostor među zubima. Zračnost medu zubima povećava se okretanjem rotora, tj. pomicanjem zahvata prema izlaznoj strani. Kada zračnost dostigne maksimum, usisni se otvor zatvara čime završava faza usisavanja za količinu plina koja je ušla u kompresor. Daljnjim okretanjem rotora točka dodira pomiče se prema izlaznoj strani. Zračnost medu zubima smanjuje se i počinje kompresija, tj. povećava se tlačenje. U određenom položaju rotora komprimirani plin dolazi u dodir s izlaznim otvorom i počinje faza istiskivanja. To se nastavlja sve dok se prostor između zubiju potpuno ne isprazni, tj. dok se zračnost potpuno ne eliminira. Vijčani kompresori mogu raditi na svim uobičajenim rashladnim fluidima visokog tlaka. Ipak se u brodskim instalacijama najviše upotrebljavaju freoni R 22 i R 12, jer imaju mnoge tehničke prednosti, a posebno zbog niske cijene i lakog opskrbljivanja. Prednosti su vijčanog kompresora: neosjetljivost na promjenu opterećenja, šire područje rada, rad bez vibracija, kapacitet im se neprestano regulira, lako servi- siranje i održavanje. S obzirom da vijčani kompresori rade na načelu pozitivnog potiskivanja, oni su, suprotno od turbokompresora, stabilni u radu čak i kad radni tlak jako oscilira. Pri padu temperature isparavanja kapacitet vijčanog kompresora manje pada nego kapacitet stapnog kompresora, zbog toga što nema usisnih ventila ni mrtvog (štetnog) prostora.

Zbog navedenih prednosti vijčani je kompresor prikladan za upotrebu na brodskim sustavima, gdje je često potrebno da se temperatura hlađenih prostoraodržava između +15 i -30 °C istim postrojenjem u širokom rasponu klimatskih prilika. Ulje se izravno uštrcava u kompresijsku komoru vijčanih kompresora. Temperatura ulja može se regulirati. Osim što brtvi zračnost između rotora, ulje izjednačava temperaturu rotora i djelotvorno snižava izlaznu temperaturu na dopuštenu razinu, čak i pri većim omjerima kompresije. U prostorijama tereta mogu se održavati temperature od — 30 °C jednostepenom kompresijom, što rad postrojenja čini jednostavnim. Velika je prednost vijčanog kompresora rad bez vibracija. Nema izmjeničnog gibanja već se samo okreću dinamički izbalansirani rotori. Prigušni učinak uštrca- vanja ulja pridonosi mirnom radu kompresora. Šum pogonskog motora praktički je jači od onoga kojeg stvara sam kompresor. Ručna ili automatska regulacija kapaciteta postiže se hidraulički upravljanim kliznim zasunom. Kad je taj u zatvorenom položaju, kompresor radi punim kapacitetom. Kada se zasun aksijalno pomiče prema otvorenom položaju, učinkovita se radna dužina rotora smanjuje, što uzrokuje postupno smanjenje kapacitcta. Zasun se automatski otvara prije početka rada kompresora da bi se omogućio početak bez opterećenja. Zasun može biti upravljan na više načina: hidraulično, električno i ručno, uz postojanje povratne veze. Mogućnost je promjene kapaciteta u širokom području od 100 % do manje od 10 %. Na slici 5.25. prikazana je regulacija vijčanog kompresora. Zbog čestog smanjenja kapaciteta kompresora može se upotrijebiti uređaj za automatsko ograničc-

POL OŽAJ

ZA SUNA

PRI

D JEL OMIČNOM

POL OŽAJ ZA SUNA PRI MINIMALNOM SMANJENOM KAPACITETU

KAPACITETU

Slika 5.25. Regulacija rashladnog kapaciteta vijčanog kompresora

nje snage motora. To se često izvodi u kompresorima koji su uglavnom namijenjeni sistemima niskih temperatura. U takvim se slučajevima može upotrijebiti manji motor, bez ikakve opasnosti od preopterečenja. Vijčani se kompresori lako održavaju. Zbog uštrcavanja ulja rotori nisu u izravnom međusobnom dodiru. Predmet trošenja jedino su odrivni kuglični ležajevi rotora i igličasti ležajevi uljne crpke. Nazočnost tekućine može ugroziti kompresor za vrijeme početka ili tijekom rada. On se zaustavlja ako je nazočna veća količina tekućine, bez ikakvih posljedica. U ostalim tipovima kompresora uobičajene su posljedice lomovi čiji su popravci skupi. Navedene osobine i odsutnost dijelova koji se troše, npr. ventila, omogućavaju manju učestalost pregleda. Lloyd's Register of Shipping dopušta razmak između pregleda vijčanog kompresora do 15 000 sati rada. 5.3.1. Sustav podmazivanja vijčanih kompresora Rashladni vijčani kompresori rade ubrizgavanjem ulja u radni prostor, što u odnosu prema "suhim" vijčanim kompresorima ima prednosti u primjeni u rashladnim uređajima. Suhi ili suhopokretni vijčani kompresori rade bez ikakva ulja. Rotori im se u svom kućištu okreću bešumno, a rotor se pokreće pomoću prijenosa koji radi istom brzinom, što omogućuje bešumnost okretanja obaju rotora. Suhi vijčani kompresori upotrebljavaju se u kemijskoj i petrokemijskoj industriji a koriste se za komprimiranje amonijaka, butana, butadiena, ugljik-dioksida, ugljik-mo- noksida, elana, dušika, frcona, zemnog plina i drugog. Kod "vlažnog" tipa vijčanih kompresora ulje se pri radu kompresora neprekidno ubrizgava pod tlakom kroz nekoliko otvora postavljenih obično u zidu zasuna za regulaciju kapaciteta. Tlak i cirkulaciju ulja osigurava uljna crpka, koja također potiskuje ulje u ležište kompresora i u zaptivke kompresora. Ubrizgavanjem ulja u radni prostor kompresora znatno se smanjuju gubici nastali protjecanjem ulja i zbog manjeg broja okretanja kompresora. Zazori između rotora i kućišta mogu biti veći nego kod "suhih" kompresora, što snižava troškove izrade. Budući da je za okretanje pomoćnog rotora potreban mali moment obrta, on dobiva pogon od glavnog rotora preko zahvata, zahvaljujući dobrom podmazivanju, praktično bez habanja, što također pojeftinjuje kompresor. Ubrizgano ulje hladi paru rashladnog fluida tijekom procesa sabijanja, pa ti kompresori mogu svladati u jednom stupnju sabijanja razlike tlakova i do 9 bara pri svakom stupnju bez opasnog povišenja temperature na kraju procesa sabijanja. U mnogim slučajevima kada se za sabijanje klipnim kompresorima mora primijeniti dvostepeno zbijanje, vijčanim kompresorima možemo svladati razliku tlakova u jednom stupnju. Količina ulja ubrizganog u radni prostor ne smije biti veća od 20 % u odnosu prema količini frcona, zbog rastvorljivosti freona u ulju. Za kompresore snage 200-250 kW količina ubrizganog ulja iznosi 160 l/min. Uljni sustav kompresora dio je sustava hlađenja. Ulje ima nekoliko zadaća: podmazivanje, brtvljcnje i regulacija kapaciteta. U kompresorskoj jedinici prikazana je shema protoka ulja (si. 26). Kompre- sorska jedinica sastoji se od uljnog odvajača, hladnjaka ulja i uljnog filtra. Ulje prolazi kroz fini uljni filtar prije nego što se razdijeli na različita mjesta za podmazivanje i brtvijenje, kao što su: radijalni ležajevi, aksijalni ležajevi, pogonski zupčanici i brtva osovine. Ulje se dalje ubrizgava u kompresijski prostor, gdje se miješa s

fluidom i apsorbira toplinu rashladnog medija. Konačno, kad se ulje rasprši u freonu, istiskuje se kroz potisni otvor i s freonom odlazi u uljni odvajač gdje se odvaja od freona i kroz hladnjak vraća u kompresor. Odvajači ulja sprečavaju nakupljanje ulja i njegovo taloženje u kondenzatorima i isparivačima. Ulje loše provodi toplinu i ometa njezin prijelaz u izmjenjivačima topline. Djelovanje odvajanja ulja iz pare rashladnog fluida ostvaruje se naglom promjenom smjera i brzine strujanja pare i ulja. Zbog centrifugalne sile čestice ulja, zbog veće gustoće od pare rashladnog fluida, padaju na dno odvajača. Freon 12 i metil klorid otapaju se u ulju prilično dobro. Sumpor-dioksid i freon 22 umjereno se otapaju, a amonijak je jedino sredstvo za hlađenje koje se teško otapa u ulju. Sredstva koja se umjereno dobro otapaju ili se lako otapaju u ulju imaju sklonost prema tjeranju ulja kroz cijeli sustav. Primjena odvajača ulja obvezatna je u instalacijama koje rade s rashladnim fluidima koji se ne rastvaraju u ulju ili se samo ograničeno rastvaraju (npr. NH3, R 502, R 22), dok je poželjna u instalacijama s rashladnim fluidima koji se potpuno rastvaraju u uljima (npr. R 12, metil klorid). Hlađenje ulja može biti provedeno na tri načina: - vodom hlađeni hladnjak ulja, što je i najbolji način - rashladnim medijem hlađen hladnjak ulja, što se upotrebljava ondje gdje nema dostatno vode - ubrizgavanje rashladnog sredstva.

5.4. Rotacijski kompresori Ovi se tipovi kompresora ne primjenjuju u rashladnoj tehnici na brodu, jer su prikladni za velike radne volumene kod malih razlika tlaka. Na slici 5.27. prikazan je rotacijski kompresor s okretnim kotrljajućim klipom. Tlačenje se provodi pomoću klipa ekscentrično postavljenog na vratilu, tj. njegovim kotrljanjem po unutrašnjem zidu cilindra. Usisna se strana odvaja od tlačne jednim pritiskivačem ili djelovanjem više pritiskivača u cilindru. Primjenjuju se većinom kao hermetični kompresori. Posebna je teškoća obrada dijelova tog kompresora. Pri korištenju i održavanju nužna je besprijekorna čistoća rashladnog sustava. Na slici 5.28. prikazan je rotacijski kompresor s lamelama. Njegova je vodoravna središnjica postavljena ekscentrično u odnosu prema središnjici cilindra. Rotor na svom obodu ima izvedene izdužene kanale u koje su umetnute lamele. Lamele su u utorima radijalno pomične. Okretanjem rotora lamele se zbog djelovanja centrifugalne sile nastoje udaljili iz žlijeba rotora, pa tako uzrokuju brtvljcnje između cilindra i rotora. S usisne se strane prostor medu lamelama popunjava parama rashladnog medija, pa na daljnjem putu prema tlačnoj strani laj prostor postaje sve manji. Kako se zahvaćena količina pare nalazi u hermetički zatvorenom prostoru koji se na svom putu prema strani sve više smanjuje, dolazi do porasta tlaka u Ulis tlačnoj medulamelarnom prostoru. Na taj su način pare rashladnog medija Pokr«tn povišenog tlaka tlačene iz cilindra u kondenzator, odnosno u meduhladnjak. i Volumen usisavanja prostora između dviju lamela, ako je 1 dužina lamele a z broj zatvo ro lamela, iznosi č Tlak Nepovra t ventil

V=l

bi

KućiJt e

(5-61) Rotor

Slika 5.27. Kompresor s ekscentričnim rotorom

Slika 5.28. Kompresor s ekscentričnim rotorom i lamelama

Stonj« Z.Pj.T, D — dijametar cilindra, a i b - lamele

D■n e [m3] — 2e - die S aekscentričnost, 2«pfi n«>i p rostor no . — 1 debljina poeot ku'.»i.T| SO MMTO O St lamele, an)«

Brojem obrtaja u sekundi (n) dobiva se teoretski prostor u obliku .D ■ n V = n ■ z ■ Vz = nzl ---------2e - d2e

= 2nel { D K 6z)

(5-62)

-

m3 Kada lamela b dode do mjesta II. na kućištu, zapremina Vz smanjuje se na vrijednost nula. Tlačenje traje tako dugo dok lamela a ne dode do mjesta I. Po mogućnosti to mjesto treba tako 4ežati da tlak u komori bude jednak konačnom tlaku sabijanja pk, jer inače, zbog izravnavanja tlakova, nastaju gubici. Između točaka I. i II. istiskuje se plin. Slika 5.28.a. prikazuje shemu rotacijskog kompresora s lamelama, a slika 5.28.b. teorijski p,V dijagram istog kompresora. Rotacijski kompresori uravnoteženiji su nego klipni, jer nemaju dijelove koji obavljaju alternativno pravocrtno kretanje. Zahvaljujući tome i zbog nepostojanja usisnih ventila, oni dopuštaju veći broj obrtaja i neposredno vezivanje s elektromotorom. Gabariti rotacijskih kompresora mali su, a manja je i zapremnina Štetnog prostora. Međutim, mehanički koeficijent korisnog djelovanja rotacijskih kompresora relativno je nizak zbog zaptivanja. Nepovoljnost se sastoji u tome što lamele ne smiju tlačiti na svoje vodilice, jer bi se brzo istrošile. Lopatice moraju dodirivali velike površine i trenjem između tih površina zaptivati. Ako bi trenje, odnosno zaptivanje između tih površina bilo manje, i gubici na trenje bili bi manji, ah se istodobno pogoršava koeficijent dobave. Stupanj sabijanja rashladnog sredstva u rotacijskim kompresorima znatno je manji nego stupanj sabijanja u klipnim kompresorima.

5.5. Turbokompresori Turbokompresor je usavršeniji tip rotacijskog kompresora. Stupanj djelovanja ne nadmašuje klipne kompresore, a prednosti su uočljive u velikim rashladnim kapacitetima i relativno malim krajnjim tlakovima. Stoga se ne primjenjuju u brodogradnji. Zbijanje fluida u turbokompresoru temelji se na stvaranju centrifugalne sile nastale brzinom okretaja rotora te na pretvaranju kinetičke energije u potencijalnu. U kućištu kompresora nalazi se rotor s radnim lopaticama kojih može bili više redova. Broj redova lopatica ovisi o razlici tlaka koju se želi postići. Svakom redu pokretnih lopatica pripada po jedan red nepokretnih statorskih lopatica. Na slici 5.29. prikazan je turbokompresor s dijagramom brzine i tlaka. Na slici je vidljivo da je visina lopatice u svakom sljedećem redu različita. Najveća je u prvom redu, na usisnoj strani, a postupno se smanjuje do posljednjeg

reda koji na tlačnoj strani kompresora ima najmanju lopaticu. Svaki stupanj ima jedan red rotorskih lopatica i jedan red statorskih lopatica. Slika 5.29. Turbokompresor

Ti kompresori djeluju kao strujni strojevi u kojima se energetsko stanje pare rashladnog Duida mijenja tako što se pri strujanju pare u kanalima između lopatica radnog kola ili rotora povećava kinetička energija pare. Djelovanjem centrifugalnih sila povećava se i tlak pare. Strujanjem u predjelu rotorskih lopatica, plin dobiva veću brzinu i veći tlak, da bi se zatim prestrujavanjem usmjerivača (statorske lopatice) brzina znatno smanjila, ali s povećanjem tlaka. Napuštajući prvi stupanj statorskih lopatica s povećanjem tlaka, plin je usmjeren na manji promjer i ulazi u sljedeći stupanj rotora. U sljedećem stupnju ponavlja se ciklus s povećanjem brzine i porastom tlaka. Tako prestrujavanje plina preko nekoliko stupnjeva u turbokompresoru na izlazu iz posljednjeg stupnja uzrokuje porast tlaka rashladnog medija. Turbokompresori dobro su uravnoteženi i rade velikim brojem okretaja i perifernim brzinama. Rashladna sredstva za turbokompresore moraju odgovarati sljedećim zahtjevima: — da imaju veliku molekularnu masu, jer se povećanjem molekularne mase rashladnog sredstva smanjuje broj stupnjeva sabijanja; — da imaju veliku rashladnu sposobnost koja osigurava veliki učin rashladnog sredstva pri relativno malom rashladnom kapacitetu kompresora. Takvo se postrojenje ugrađuje većinom u kemijskoj industriji, kazalištima, velikim robnim kućama i dr. Ovisno o konstrukciji ti su kompresori slični parnoj reakcijskoj turbini, samo što imaju obratan smjer djelovanja.

6. Ostali sastavni dijelovi rashladnog sustava na brodu

6.1. Općenito Osim kompresora kao osnovnog dijela rashladnog uređaja na brodu, po redu ugradnje, rashladni uređaj se sastoji od: odvajala ulja, kondenzatora, resivera, sušila tekućine, isparivača, pothlađivaća, armatura i cjevovoda. Uloga je tih uređaja da osiguraju nesmetan rad i

ispravnost rashladnog sustava na brodu, te da smanje potrošnju energije potrebne za pogon sustava. Ti sastavni dijelovi rashladnog sustava utječu na ekonomičnost rada, jer bi be.; biVo tverooguće rv\ci,ov težim r&da.

6.2. Odvajao ulja Zadaća je odvajača ulja da odvaja kapljice ulja koje se odvode parom rashladnog medija iz kartera kompresora i tako sprečava strujanje kapljica ulja kroz rashladni sustav. Načelo odvajanja kapljica ulja temelji se na činjenici da ulje ima znatno veću gustoću od rashladnog plina, pa se zakretanjem plinske struje mogu iscentrifugirati kapljice ulja. Centrifugiranjem smjese plina i ulja može se postići odvajanje ulja na tri osnovna načina: — udarom strujne smjese o zid — rotacijskim kretanjem strujne smjese. U praksi se upotrebljavaju sva tri načina, a često se i kombiniraju. Slika 6.1. prikazuje ođvajač ulja koji je kombinacija prvog i drugog načina odvajanja ulja. Da bi se ulje dobro odvojilo brzinu para rashladnog fluida u odvajaču treba smanjiti na manje od 1 m/sec. Zbog toga volumen odvajača (Vo) treba biti Vo = (2 - 3) Vn, gdje je Vn — radni volumen prethodnog stupnja. Odvajač ulja ugrađuje se u tlačnom cjevovodu ispred kondenzatora, tako da se smanji odlazak ulja u kondenzator, ekspanzijski ventil i evaporator. Ulje koje dospije do kondenzatora hvata se za stijenke cijevi. Time se smanjuje učinak kondenzatora. Isto bi se dogodilo kad bi ulje s rashladnim medijem doSlo u ispa- rivač: učinak isparivača bio bi znatno manji, tj. smanjio bi se koeficijent prolaza topline, pa bi rad dijelova za automatsku regulaciju bio otežan. Osim toga, razina ulja u karteru kompresora snizila bi se, Sto bi moglo uvjetovati nedostatno podmazivanje kompresora. Sto- ga se u svaki rashladni sustav na brodu ugrađuje odva- jač ulja. ViSe je proizvođača, a na slici 6.2. Slika 6.1. Odvajač ulja prikazan je odvajač ulja tvrtke "Danfoss" koji se često koristi u brodskim rashladnim uređajima. Pregrijana para rashladnog medija ulazi u odje- Ijivač ulja kroz priključak i prolazi oko uljnog spremnika kroz prostor koji je ispunjen gustom mrežom. Pri prolazu kroz taj prostor smanjuje se brzina strujanja pare. Kapljice ulja odvajaju se od rashladnog medija zadržavajući se na povrSini mrežice. Odvojeno ulje nakuplja se kroz otvore na pregradi u spremniku, dok pare rashladnog medija kroz

otvor struje prema kondenzatoru. Kada se razina ulja u odjeljivaču povisi, plovak koji jc s nosačem povezan igličastim ventilom otvara ventil i propuSla odvojeno ulje kroz odvod ka karteru

— usisni priključak, 6 — nosač plovka, — uljni prostor, 7 - igličasti ventil, — pregrada, 8 — priključak za ulje, — mrežni filtar, 9 — tlačni priključak — plovak, Slika 6.2. Odjeljivač ulja tvrtke "Danfoss"

kompresora. Zbog otjecanja ulja dolazi do spuštanja plovka i zatvaranja ventila. Zagrijavanjem ulja koje se nalazi u spremniku vrućim parama rashladnog fluida smanjuje se količina rastvorenog rashladnog medija u ulju.

6.3. Kondenzator

— — — — — — — — —

Kondenzator je uređaj u kojem se mijenja agregatno stanje rashladnog sredstva. Kompresor usisava pare medija iz isparivača i tlači ih u kondenzator u koji treba odvesti svu toplinu koju je medij prikupio u isparivaču. Toj toplini treba još dodati količinu topline jednako vrijednoj radnji koja je utrošena na tlačenje plina u kompresoru. Dakle, svu tu toplinu u kondenzatoru treba predati rashladnoj vodi ili zraku, ovisno o vrsti kondenzatora, da bi došlo do ukapljivanja pregrijanih para rashladnog medija. Brzina kondenzacije usklađena je s brzinom isparavanja medija u isparivaču, tj. pogon mora raditi u uravnoteženom stanju. Dobro odvođenje topline i brza kondenzacija para postiže se: većom brzinom strujanja rashladne vode — dobrim oplakivanjem stijenki kondenzatora, s jedne sirane rashladnim medijem a s druge rashladnom vodom osiguranjem protiv ulaska zraka u sustav brzim odvođenjem kondenzata. Zahtjevi koji se postavljaju za rad kondenzatora na brodu jesu: visoki toplinski učinak bezopasnost u pogonu ekonomičnost jednostavnost konstrukcije mala težina i jednostavno rukovanje niska cijena održavanja. Pri kondenzaciji rashladnog fluida u kondenzatoru se predaje toplina (vodi ili zraku) koja se sastoji od topline hlađenja (Q 0) što se u isparivaču oduzima od hlađenog prostora, te topline koja odgovara indiciranoj snazi ( N j ) kompresora. Potrebnu količinu topline kondenzacije možemo izraziti jednadžbom Qk = Qo + "i • (6-1)

Ta otpadna količina topline mogla bi se na brodu korisno uporabiti. Iz osnovne jednadžbe za prolaz topline određuje se rashladna površina kondenzatora, koja glasi Qk = F ■ k ■ to [W], (6-2) odakle slijedi = ft ^ ^ gdje je F — površina kondenzatora [m 2], Qk — količina odvedene topline u kondenF

rw

zatoru [W], k — ukupni koeficijent prolaza topline — 2— , At — srednja logarimK tamska razlika temperature između rashladne vode (zraka) i rashladnog fluida [°C]. Na slici 6.3. prikazan je sustav kondenzacije rashladnog fluida. Na slici a) prikazan je proces u i,log p dijagramu. Toplina koja se odvede od rashladnog fluida

a — prikaz kondenzacije u Ig p.i dijagrama, b - prikaz temperatura u kondenzatoru, c — razmjena topline u kondenzatoru Slika 6.3. Tijek temperatura vodom hlađenog kondenzatora

u kondenzatoru (Qk) posredstvom medija za hlađenje (voda ili zrak), može se izračunati na osnovi termodinamičkog ciklusa. Ako znamo protok rashladnog fluida (G), specifičnu entalpiju pregrijane pare (i 2) kojom fluid izlazi iz kompresora, odnosno ulazi u kondenzator, te entalpiju pothladenog fluida na izlazu iz kondenzatora (i3"), možemo napisati Qk = G- (f2 - i3") [W], (6-4) Pri proračunu ove topline i uvidu slike 6.3.a. i 6.3.b. vidljivo je da se površina dijeli u tri zone: 1. hlađenje pregrijane pare i odvođenje topline, G (i2 - ;2 ); 2. kondenzacija rashladnog fluida i odvođenje topline, G ■ r = G (iT - iy); 3. pothlađivanje i odvođenje topline, G (iy - iy). U svakoj je zoni koeficijent prolaza topline drugačiji. Na osnovi iznesenoga možemo napisati Qk = G[ (¿2 - i2.) + r + (iy - ¿3-)] [W]. (6-5) Na slici 6.3.c. prikazan je dio kondenzatorske cijevi koja se može nalaziti u bilo kojoj zoni kondenzatora. S jedne strane cijevi struji rashladni fluid brzinom Wp, koeficijenta prijelaza topline od toplog rashladnog medija na stijenku alt te temperature rashladnog medija tp. S druge sirane cijevi prolazi fluid za hlađenje (voda ih zrak) brzinom W w te koeficijentom prijelaza topline a2 i temperaturom tw. Ti su mediji razdvojeni debljinom stjenke

cijevi (<52) te koeficijentom provođenja topline (A-,) kroz materijal od kojeg su cijevi kondenzatora izrađene. U procesu eksploatacije površine preko kojih se izmjenjuju topline budu onečišćene. S one sirane cijevi kojom struji rashladni medij može se nataložiti film ulja (<5j) iz kartera kompresora. S one strane cijevi kojom prolazi voda za hlađenje kondenzatora stvara se kamenac i naslage soli ili školjki iz mora (t5 3). Ukupni koeficijent prolaza topline ovisi o nekoliko veličina, a može se izračunati iz izraza

_L a¡

+ +

A2 A3 a2

h

W mK

+

h + ±

(6-6)

Debljina naslaga (<5, i č3) i njihove koeficijente provođenja topline (A, i A3) vrlo je teško proračunati, zato se koeficijent prolaza topline izračunava bez ovih veličina. Na kraju proračuna površina kondenzata poveća se za od 10 do 15 %, koliko bi približno iznosio otpor nečistoće koji se nije uračunao. U praksi, ako se poslije izvjesnog vremena korištenja kondenzator neispravno radi, znači da u njemu ima previše naslaga nečistoće, pa ga treba očistiti. Koeficijenti prijelaza topline a, i a2 ovise o brzini strujanja rashladne vode i načinu strujanja rashladne vode, promjeru cijevi i njihovu rasporedu, samom mediju, temperaturnoj razlici i dr. Te se veličine izračunavaju pokusno dobivenim formulama na osnovi teorija sličnosti. Srednja logaritamska razlika temperatura između nositelja i prijemnika topline izračunava se prema jednadžbi At' - At"

7)

Ai =----rc],

(6-

ln — At gdje je At' = tp" - tw'

['C],

(6-8)

At" = tp' - tw" [°C], (6-9) pri čemu je tp' — temperatura medija na ulazu u kondenzator [°C], tp" — temperatura medija na izlazu iz kondenzatora [°C], tw' — temperatura morske vode na ulazu u kondenzator [°C], tw" — temperatura morske vode na izlazu iz kondenzatora [°C]. U praksi se pri projektiranju računa da je temperatura rashladnog medija cijelom površinom kondenzatora jednaka temperaturi kondenzacije. Temperatura kondenzacije (tp") obično je za 3-4 °C viša od izlazne temperature rashladne vode, tp = tw* + (od 3 do 4 °C). U prvoj etapi hlade se pregrijane pare rashladnog medija do temperature kondenzacije (t_) Ta faza traje vrlo kratko, a za nju je potrebno otprilike 3 % kapaciteta kondenzatora. Zato se vrlo Često u proračunu usklađuje l" = t p — tw", a na izračunatu se površinu kondenzatora doda 3 %. Rashladna se voda zagrije pri prolazu kroz kondenzator za 2 do 5 °C, tj. tw" = tw' + (2 do 5 °C). Temperatura pothladivanja obično je za 1 do 2 °C niža od temperature kondenzacije. Maksimalna brzina protoka morske vode u cijevima kondenzata iznosi 2,5 m/sec. Protok morske vode kroz kondenzator određuje se prema jednadžbi

gdje je C [J/kg K] specifična toplina, a p [kg/m3] gustoća morske vode. Iz rashladne površine može se odrediti duljina cjevovoda pomoću izraza F= L

D

■

JZ

■ L • z [m3],

=Tir-z <*-12> gdje je d [m] promjer cjevovoda, a z broj cijevi kondenzatora.

(6-11)

— — — -

Prema konstrukciji i načinu rada razlikujemo sljedeće izvedbe kondenzatora: atmosferski protustrujni protustrujni sa snopom cijevi bubnjasti ili protočni evaporalivni hlađeni zrakom. Na brodu ima dostatno morske vode za hlađenje kondenzatora, pa se može reći da se upotrebljava samo vodoravni bubnjasti izmjenjivač topline. Na slici 6.4. prikazan je vodoravni kondenzator s cijevima u plaštu. Plašt je izrađen zavarivanjem, od čeličnog lima (Č. 1202). Na oba kraja plašta nalaze se cijevne ploče u koje su uvaljane cijevi snopa. Na obje strane postavljeni su poklopci s cijevnim pločama. Rashladni fluid kondenzira se unutar plašta na vanjskoj površini cijevi. Voda prolazi kroz cijevni snop oduzimajući toplinu rashladnom fluidu koji kondenzira. Da bi se postigla dobra izmjena topline u poklopcu su ugrađene pregrade, čime je omogućeno duže zadržavanje vode, tj. da voda prođe kroz kondenzator kroz više prolaza. Na shemi sa slike 6.4.b. prikazan je jedan od načina podjele djelovanja kondenzatora. Na slici 6.4.c. prikazani su dijelovi korozivnih čepova i njihovi položaji. Namjena je tih čepova zaštita kondenzatora od elektrolitičkog djelovanja, pa je vrlo važno nadzirati ih i zamijeniti kad je to potrebno. Čepovi su ugrađeni na poklopcu, a poklopci su vezani vijcima za plašt kondenzatora, pa se mogu lako skinuti radi čišćenja unutrašnjosti cijevi od kamenca i nečistoće. Cijevi kondenzatora na brodu proizvode se od materijala koji je otporan na morsku vodu.

Poklapa:

{to ;rwfraćama}

i.a.o ploio

a — presjek kondenzatora, b — protok plina i rashladne vode, c prikaz cink protektora Slika 6.4. Kondenzator

»,U I .or.no 20

l,

»ui.it. 1

L ~^Brlv e Ciîrno

Ovi tipovi kondenzatora prikladni su za ugradnju na brodu, jer zbog svoje konstrukcije zauzimaju malo prostora. Nastoji se da se rashladna površina kondenzatora što prije oslobodi kondenzata i time omogući hlađenje novih para koje stalno pristižu iz kompresora. Stoga se ugrađuju automatski regulatori protoka vode, tako da kondenzata bude maksimalno do 1/3 dijametra kondenzatora. To se na brodu nadzire praktički, doticajem ruke i kondenzata osjeti se toplinski prijelaz iz zasićenog stanja u kapljevito stanje. Da bi se korozija u cjevovodu smanjila na minimum, bitno je da se brzina protoka vode održava u određenim granicama. Za nadzor te brzine na ulaznoj i izlaznoj strani kondenzatora ugrađuju se manometri. Na tim manometrima očitavamo maksimalno i minimalno sniženje tlaka u kondenzatoru.

6.4. Skupljač rashladnog sredstva (resiver)

— — — — —

Sakupljač tekućeg rashladnog sredstva nalazi se ispod kondenzatora. To je cilindrična čelična posuda koja može biti vodoravna ili okomito ugrađena. Služi za prihvat i akumulaciju kondenziranog rashladnog medija. Brodski rashladni sustavi rade u području temperatura od +12 do —25 "C, pa jc i protok u isparivačima rashladnog sustava različit. Skupljač nadoknađuje neravnomjernu dobavu rashladnog fluida u isparivačima. U skupljaču se može čuvati rezerva rashladnog medija radi nadoknade gubitaka, ili može primiti rashladni medij ako dođe do remonta ih prepunjenja sustava. Skupljač je obvezatno opskrbljen nivokaznim staklom koje služi za nadzor sadržaja tekućeg medija u posudi. Nivokaz je uvijek postavljen na vidljivom mjestu da se bez poteškoća može nadzirati razina tekućine. Dimenzioniran je tako da može u 2/3 svoga sadržaja preuzeti cijelu količinu rashladnog medija iz sustava. Skupljač tekućine ima više priključaka: ulaz tekućeg medija iz kondenzatora izlaz medija prema isparivačima priključak za odzračivanje sigurnosni ventil manometar. Na slici 6.5. prikazan je skupljač rashladnog medija s priključcima. Iz kondenzatora se može izravno ići u skupljač zaobilaznim vodom, odnosno u sustavu

-nivokazno ^ staklo

sakupljaj rashladnog sredstva

izlazni

uporni rentil Slika 6.5. Sakupljač

177

12 Brodski rashladni uređajise

može zatvoriti ulazni zaporni i zaobilazni ventil a otvoriti izlazni zaporni ventil te sustav nadopuniti ili puniti iz skupljača. Odzračni zaporni ventil spojen je s kondenzatorom zbog neprekidnog protoka iz kondenzatora u skupljač. Sigurnosni ventil spojen je sa zajedničkim sigurnosnim vodom koji ide u atmosferu izvan broda ili u usisni cjevovod sustava. Nivokaz služi za nadzor razine tekućine u skupljaču. Ako je nivokaz sa staklom, oba su kraja spojena s posudom preko zapornih ventila koji služe za sprečavanje gubitka medija (ako se slomi staklo).

6.5. Sušilu rashladnog sredstva Vlaga u rashladnom sustavu može prouzročiti koroziju materijala i blokiranje pojedinih dijelova za regulaciju. Vlaga može ući u rashladni sustav s rashladnim sredstvom, uljem ili zrakom. Da bi se smanjio utjecaj vlage, u rashladni se sustav ugrađuje sušilo. U sušilu se nalazi sredstvo koje upija vlagu i kiseline. Najpoznatije je sredstvo silicij-dioksid (SiOJ, silikagel koji se pri uporabi ne raspada. Sredstvo za sušenje treba držati u odgovarajućoj ambalaži kako bi se spriječio prilaz vlage. Ako je sredstvo već upilo vlagu, može se reaktivirati četverosatnim grijanjem pri 170-300 °C. Ne preporučuje se reaktiviranje sredstva za sušenje koje je već bilo u rashladnom sustavu, jer je njegova sposobnost sušenja smanjena zbog ulja koje prekriva veće ili manje dijelove površine sredstva. Sušilo na slici 6.6. ugrađuje se u potisni vod iza skupljača tekućeg rashladnog sredstva, tako da rashladno sredstvo prolazi u smjeru strelice.

\ riic

opr uga

— poklopac, - opruga, — žičana mreža,

3 4

— silikagel, — metalno sito

Slika 6.6. Sušilac rashladnog sredstva

Tekuće rashladno sredstvo prolazi najprije kroz metalno sito, a zatim kroz silikagel. Nakon toga rashladno sredstvo prolazi kroz guste žičane mreže između kojih se nalazi filtar. To znači da je to sušilo ujedno i filtar. Opruga koja se jednim krajem upire o poklopac a drugim u žičanu mrežu osigurava cjelovitost unutrašnjih dijelova.

Na tom se sušilu može zamijeniti silikagel i filc te očistiti sito i žičane mreže. Da bi se to učinilo, treba zatvoriti zaporne ventile ispred i iza sušila. Ventil na ulazu najprije se zatvori kako bi kompresor radio još nekoliko minuta i isisao ras-hladno sredstvo iz sušila, a nakon toga se zatvara zaporni ventil iza sušila. Kompletno sušilo odvaja se od cjevovoda otpuštanjem cijevnih matica na ulaznom i izlaznom priključku. Unutrašnji dijelovi sušila vade se nakon skidanja poklopca. Sušilo rashladnog sredstva učinkovito je za manje količine vlage. Za veće količine vlage u rashladnom sustavu potrebno je sustav vakuumirati i sušili. Za male kapacitete rashladnog sustava, kao što je manji provijant, ugrađuje se po jedno sušilo. Kada su na brodu rashladna skladišta, većinom se ugrađuju dva sušila. Jedan radi a drugi je rezerva, tako da rashladni sustav neprekidno radi. Na slici 6.7. prikazan je takav sustav. Na toj je slici vidljiv odušnik zraka. Kada se zamijeni element sušila (silikagel ili dehidrirani aluminij-oksid), mora se otvoriti odušnik zraka sve dok kroz njega nc prođe rashladni medij. Na sušilima se nalazi priključak za punjenje i nadopunjavanje rashladnog medija. Pretpostavlja se da u boci za punjenje može biti vlage koju odmah treba odstraniti u sušilu. Apsorber se dobije u obliku granulata veličine 2-3 mm. Sušilo rashladnog medija služi i kao filtar jer se u njemu nalazi filtar debljine 0,1 mm, obložen fileom. Vidokazno staklo nalazi se iza sušila a kroz njega se nadzire strujanje rashladnog medija. Nazočnost mjehurića plina u tekućini dok sustav radi pokazuje nam da je u sustavu premalo rashladnog sredstva, što uzrokuje smaSlika 6.7. Dvojni sušilac njenje rashladnog učinka. Mjehurići se mogu pojaviti i zbog nazočnosti zraka ili zbog nekog prigušivanja. Vidokazno staklo ugrađuje se iza sušila, i može mijenjati boju ovisno o količini vlage u rashladnom mediju.

6.6. Isparivač (hladnjak) Isparivač je uređaj u kojem rashladni medij isparava zbog topline oduzete od rashlađivane sredine (zraka, rasoline ili vode). Rashladni medij u isparivaču isparava oduzimajući toplinu okolini, te joj snizuje temperaturu, ovisno o veličini tlaka nakon prolaza kroz regulacijski ventil. Vidljivo je da je riječ o izmjenjivaču topline obrnutog procesa od onog u kondenzatoru. U kondenzatoru se toplina odvodi rashladnom mediju, a u isparivaču se dovodi toplina za isparavanje rashladnog medija. Isparivač je zatvorena posuda u kojoj se pomoću kompresora i regulacijskog ventila na umjetni način mogu ostvarili promjenljivi tlakovi a time i različite temperature isparavanja. Kako je već rečeno, pojedini tehnički plinovi (koje upotrebljavamo kao rashladne medije) imaju osobinu da pri normalnom tlaku isparavaju na niskim temperaturama (amonijak NH3 isparava na -35,35 °C, freon 12 (CF2C12) na -29,8 °C i freon 22 CHF2CL) na -40,8 °C). Koristeći tu osobinu nekih plinova, u isparivaču se proizvodi hladnoća na umjetni način.

Promjenom tlaka u isparivaču mijenja se temperatura isparavanja rashladnog medija, što znači da okoliš možemo hladiti na željenu temperaturu ovisno o robi koju podvrgavamo procesu hlađenja. Razne vrste isparivača dijele se: — prema mediju kojeg hladimo (isparivač za hlađenje zraka, za hlađenje plinova i hlađenje raznih tekućina) — prema postupku hlađenja (hlađenje, zamrzavanje) — prema vrsti izrade (cijev u cijev, s rebrastim cijevima, snopom cijevi i dr.) — prema načinu isparavanja (suhi, polupreplavljeni i preplavljeni). Suhi isparivač izrađen je u obliku jedne cijevne zmije ili više njih, a isparavanje se odvija u prinudnom prostoru. Rashladnog sredstva dovodi se samo toliko koliko može ispariti pri protjecanju. Na slici 6.8. prikazan je pulsirajući način reguliranja tekućine u isparivaču pomoću termoekspanzijskog ventila kojeg regulira kapilarni bulb, koji se smješta na izlaznoj cijevi isparivača. Pravilnim ugrađivanjem, mjerenjem i reguliranjem termoekspanzijskog ventila, omogućava se siguran rad isparivača. Takva regulacija isparivača ubrzava kretanje rashladnog medija kroz cjevovod, pa je olakšan povratak ulja u sustav. Na brodovima se uglavnom ugrađuju takvi tipovi isparivača.

KAPILARNA CIJEV

TEKUĆINA

ISPARIVAČ

PREMA PREMA KOMPR! KOMPRESORU

Slika 6.8. Prikaz regulacije Isparavanja

Polupreplavljeni isparivač ima kraću cijevnu zmiju nego suhi, a složen je u više usporednih sekcija. Sve sekcije na gornjem kraju ulaze u zajednički kolektor u kojem sc brzina strujanja medija smanjuje. Tekuće kapljice padaju na dno i poslupno isparavaju. Ovakav sustav osigurava potpuno isparavanje tekućeg medija. Prijelaz topline nešto je veći a sniženje tlaka manje nego u suhim isparivačima. Isparivač je stalno napunjen dijelom tekućeg medija do stanovite visine. Takvi se isparivači koriste kao hladnjaci zraka velikog rashladnog učinka. U preplavljenom isparivaču nalazi se tolika količina rashladnog sredstva da su površine za razmjenu na strani rashladnog sredstva stalno u tekućem rashladnom sredstvu. Rashladni medij u isparivač dolazi silom gravitacije ili pomoću crpke. Ovdje je bolji koeficijent prijelaza topline nego u suhom isparavanju. Usisna je regulacija često problematična, jer se kompresor mora zaštititi od udara tekućine odvajačem ili pregrijačem. Kod ovih isparivača posebnu pozornost treba posvetiti odvajanju ulja i njegovu povratku u kompresor. Na slici 6.9. shematski je prikazan način spajanja isparivača i odjeljivača tekućine s cijevnom serpentinom. Regulator s plovkom održava istu razinu u isparivaču i u skupljaču tekućine. Skupljač mora biti dobro termički izoliran da bi se mogla održati mirna razina tekućine. Ta je razina regulacijska veličina za plovak. Kako je ovaj uvjet na brodu vrlo teško postići, takvi se isparivači vrlo rijetko koriste. Nakon skupljača postoji i mogućnost odvajanja ulja od tekućine. Ovisno o načinu korištenja, isparivači na brodu mogu se podijeliti u dvije skupine: — isparivači za hlađenje zraka s prirodnom ili prisilnom cirkulacijom (isparivači s izravnom ekspanzijom)

— isparivači za hlađenje tekućine, vode i rasoline (isparivači s posrednom ekspanzijom).

Danas se u brodogradnji isparivači s prirodnim protokom zraka koriste jedino u pretkomori provijanta. Cjevovod takvog isparivača sastoji se od cjevovoda u snopu ili cijevne zmije, a cijevi mogu biti glatke ili orebrene. Ugrađuju se na stropu ili na stijenkama rashladnog skladišta. Razmjena topline između zraka i rashladnog fluida i raspodjela hladnog zraka u prostoriji ostvarena je u tom slučaju samo prirodnim protokom zraka, prouzrokovanim razlikom specifičnih masa hladnog i toplog zraka. Takav je protok zraka slab, pa je raspodjela hladnog zraka neujednačena i spora. Zbog toga dolazi do neravnomjerne raspodjele temperature zraka u prostoriji, Sto je velik nedostatak, jer je temperatura zraka u blizini isparivača znatno niža od srednje temperature zraka u prostoriji. Na temperaturi iznad 0 °C na brodu takvi se isparivači vrlo rijetko upotrebljavaju. Na slici 6.10. prikazan je isparivač koji se sastoji od isparivača (cijevna serpentina), nosača i tave za odljev vode. Smještaj je jednostavan a isparivač zauzima relativno mah prostor. Na brodu se danas većinom upotrebljavaju isparivači s prisilnim protokom zraka. U rashladnim skladištima na brodu prostorija za hlađenje i isparivač međusobno su povezani kanalima za dovod toplog i povratak ohlađenog zraka. Tim kanalima, a pomoću ugrađenog ventilatora, zrak se dovodi u isparivač, u njemu hladi, pa povratnim kanalom vraća u skladište. Na taj način postiže se ravnomjerna raspodjela temperature zraka u rashladnom skladištu. Osobitu prednost ovakva izvedba isparivača ima pri izmjeni svježeg zraka u rashladnom skladištu. Takav sustav omogućava da se svježi zrak prethodno rashladi pa potom ubaci u prostor. Time izbjegavamo opasnost od izravnog ulaska toplog zraka, što bi moglo prouzročiti kondenzaciju njegove vodene pare na ohlađenim proizvodima i pokvariti teret. Ventilatorom se povećava brzina protoka zraka preko isparivača (u slobodnom presjeku kreće se od 2 do 2,5 m/s), što povoljno utječe na razmjenu topline od isparivača na zrak, zbog čega je isparivač manjih dimenzija.

Slika 6.10. Isparivač

Ovisno o konstrukciji isparivača, cijcvi mogu biti glatke ili orebrene, a zrak se usisava ili potiskuje na isparivaču. Brzina u kanalu zraka izvan ventilatora kreće se od 3 tlo 7 m/s. Koeficijent prijelaza topline ovisi o više činitelja. Osim o brzini protoka kroz isparivač ovisi i o: sustavu isparavanja (suhi ili vlažni), temperaturnoj razlici zraka koja se želi postići, rashladnom mediju, konstruktivnoj izvedbi isparivača (rasporedu i položaju cjevovoda u isparivaču), pravcu zračne struje i dr. Radni medij na ulazu u isparivač prigušuje se pomoću termoekspanzijskog ventila ili ventila s plovkom na strani niskog tlaka, ovisno o tome da li je isparivač suh, p'olupreplavljen ili preplavljen. Na brodu se većinom koristi suho isparavanjc u kojem se termoekspanzijski ventil pokazao vrlo praktičnim i jednostavnim. Prema registru brodova, isparivač u prostorima za prijevoz rashladnog tereta mora bili sagrađen od najmanje dva jednaka isparivača. Svaki mora imati neovisne ulaz i izlaz rashladnog medija da se u slučaju kvara teret može hladiti samo jednim isparivačem. U tom slučaju regulacijski organi čine konstrukcijsku cjelinu s isparivačem i zapornim ventilima. Za sustav hlađenja medija, odnosno sustav isparavanja medija temperature niže od 0 °C predviđa se sustav odledivanja nahvatanog leda (defrosting) sa strane zraka na isparivaču. Odledivati se može morskom vodom, toplim rashladnim plinom iz sustava ili iz električnog grijača. Otopljena se voda odvodi izvan broda ili u poseban tank pomoću tava koje su smještene ispod isparivača. Pregrada između skladišta i isparivača tereta zatvorena je za prolaz ljudi. Tijekom prijevoza rashladnog tereta nije dopušten prilaz teretu sa strane isparivača. Pristup samom isparivaču, termoekspanzijskom ventilu, sustavu odledivanja i ventilatoru mora biti osiguran. Ako je isparivač napravljen od cijevi s lamelama, tada razmak među lamelama mora biti najmanje 16 mm, jer debljina leda na isparivaču ne smije biti veća od 6 mm zbog protoka zraka u samom isparivaču.

ZAŠTITA 1201 AC J€

Za isparivač skladištenog tereta vrlo je važno pravilno projektiranje sustava protoka zraka. U praksi se koristi nekoliko sustava. Svi su kompromis s obzirom na učinkovitost, prostor kojeg zauzimaju i utrošak energije. Na slici 6.11. prikazan je jedan od sustava koji se najviše koristi, bcscijevni sustav. Prvi put je ugrađen 1952. godine na norveški brod "Balao". Dobre su značajke sustava jednostavnost i mali utrošak energije. Zračni rashladnici smješteni su na poprečnoj pregradi. Na vrhu rashladnika nalazi se više ventilatora. Svaki ventilator ima automatsku zaklop- ku koja se zatvara kad se ventilator zaustavi, sprečavajući na taj način kretanje zraka i protok toplog zraka za odleđivanje (defrostiranje) zračnih rashladnika. Zrak puše okomito kroz zračne rashladnike, ulazi u skladište ispod rešetke, prolazi kroz rešetke između tereta prema gore te se iznad tereta vraća u zračne rashladnike kroz otvore na gornjem dijelu pregrade. Pravilnim dimenzioniranjem visine rešetke i otvora u rešetki može se postići dobra raspodjela zraka. Visina rešetke obično iznosi 150-250 mm. Za duge prostorije može biti pogodniji kanalni sustav. Visina rešetke u tom sustavu manja je i iznosi 75-100 mm. I u ovom slučaju zračni su rashladnici ugrađeni na poprečnoj pregradi kao što je prikazano na slici 6.12, tako da zrak prolazi kroz rashladnike na isti način kao i na bescijevnom sustavu. Razlika je u lome što zrak ne prolazi naprijed-natrag ispod rešetaka, već koso, s obzirom na hod s obje strane broda, kroz cijevi za zrak u boku broda. Postoji dodatni cijevni sustav, što uzrokuje veće sniženje tlaka zraka. To donekle povećava potrebnu snagu ventilatora, ali ne mnogo jer će se izvjesni povrat tlaka postići pravilnim smještanjem ventilatora i pravilnim dimenzioniranjem cijevi. la su dva sustava pogodna za sve vrste tereta, kako za zamrznuto meso i ribu, tako i za lako pokvarljivo voće i povrće.

cirkulacije

zraka

Danas se na brodu uglavnom ugrađuju isparivači sa snopovima čeličnih ili bakrenih cijevi s rebrima, koje su međusobno povezane a nakon toga pocinčane (ako su čelične) ili ekspandirane (ako su banane). Rebra se mogu sastojati od metalnih listova već izbijenih otvora kroz koje prolaze cijevi. Rebra mogu biti kružna ili u obliku neprekinute spirale. Uloga je rebara svih oblika povećanje vanjskeIISIS ZRAKApovršine po metru duljine u odnosu prema površini glatkih cijevi, pa se dobiju manji rashladnici za isti učinak, što je vrlo bitno za brod. U svim hladnjacima, osim u najmanjima, ima nekoliko tokova rashladnog medija. Stoga je neophodno iza termostatskog ventila postaviti razvodnik koji će osigurati podjednaku količinu rashladnog medija u svim tokovima. U rashladnim prostorima za skladištenje živežnih namirnica na brodu ugrađuju se isparivači kao što je onaj prikazan na slici 6.13. TL AČNI PRO TOK "'KA

Ovakvi isparivači obično .su postavljeni izravno u prostoriju za hlađenje, a zrak se razvodi bez kanala. Zrak se usisava iz prostorije sa stropa, pa takav tip isparivača mora biti udaljen preko 200 m od stropa i prolaziti kroz cijevno orebreni isparivač preko ventilatora u prostor za hlađenje. Ventilatorom se pokušava dostići ULAZ ZRAKA RASHLADNE KOMCRfc

Slika 6.13. Isparivač s ventilatorom

Sto veći domet izbacivanja hladnog zraka. Ako je prostorija veća, mogu se ugraditi isparivači s više otvora, odnosno više ventilatora koji mogu biti postavljeni pod različitim kutom u odnosu prema centralnoj osi hlađenja, kako bi se hladni zrak što ravnomjernije raspodijelio. Isparivači tog tipa sastoje se od isparivača. termostatskog ventila, uređaja za odleđivanje (defrosting), ventilatora, sabirnika za vodu otopljenu odledivanjem i noseće konstrukcije. Na slici 6.14. prikazan je tip isparivača koji može biti smješten do samog stropa. Topao zrak koji ulazi s donje strane ventilator usisava kroz isparivač i tlači u rashladni prostor. Vidljivo je da odljevna cijev može imati grijač da spriječi zaleđivanje vode tijekom odledivanja isparivača. U sustavu postoji vremenski relej pomoću kojeg se određuje vrijeme odledivanja. Tijekom odledivanja ventilator ne radi, a zaustavljen je i protok rashladnog medija. IZL AZ OHLAĐENOG ZRAKA

Slika 6.14. Isparivač s ventilatorom

U slučaju posrednog isparavanja, a to je vrlo čest slučaj na brodu, kada postoji više rashladnih skladišta i dugi cjevovodi, ugrađuju se isparivači za hlađenje rasoline. Uglavnom se radi o protočnom hlađenju rasoline. Na slici 6.15. prikazan je isparivač sa snopom cijevi i suhim isparavanjem. Rashladni medij koji je ekspandirao u termostatskom ventilu dovodi se u donji dio prednjeg poklopca odakle prostrujava kroz snop cijevi kao mješavina pare i tekućine kroz isparivač. Iz isparivača izlazi isparena tekućina rashladnog medija koja daljnjim tokom prolazi kroz pothlađivač u kojem se para pregrijava, a tekući rashladni medij pothlađuje. Cijevi u kojima isparava rashladni medij čelične su, pocin- čane ili od nekog materijala koji je otporan na rasolinu. Rasolina oplakuje cijevi isparivača a pomoću pregrada zadržava se duže u isparivaču zbog boljeg prijelaza topline. Isparivač i crpke rasoline smještaju se većinom u posebno izoliran prostor ili, ako je isparivač vrlo blizu kondenzatora, mora biti izoliran. Takav sustav ima vrlo malu količinu rashladnog medija. Jedina je

Slika 6.15. Izmjenjivač topline

teškoća čišćenje cjevovoda od nečistoće i kamenaca s one strane s koje ulazi rasolina. Na slici 6.16. prikazan je isparivač u kojem rashladni medij isparava u prostoru omotača cijevi. Ovaj tip isparivača ima dobar prijelaz topline i malo sniženje tlaka. Cijevi kroz koje protječe rasolina vrlo je jednostavno čistiti poslije skidanja poklopca za skretanje vode. Tekućina rashladnog medija dolazi s donje strane isparivača i ekspandira cijelom duljinom isparivača. Cijev ima kalibrirane odvode po duljini, ondje gdje se odvija ekspanzija. Iznad snopa cijevi je slobodan, relativno velik prostor za izdvajanje kapljica tekućine, zbog čega je takav isparivač skup. Nedostatak mu je što se ulje vraća prinudno, pa treba predvidjeti poseban priključak za ispust ulja na dnu isparivača. Danas se na brodu većinom ugrađuju zračni isparivači s prinudnim protokom zraka koju osiguravaju ugrađeni ventilatori. Broj izmjena zraka, tj. brzina protoka zraka kroz isparivač, ovisi o teretu. Za prijevoz banana potrebna je veća a za prijevoz zamrznutog mesa manja količina zraka. Stoga se ugrađuju dvobrzinski ventilatori. Kao što je rečeno, rashladni sustav na brodu projektiran je za prijevoz raznih tereta na temperaturi prijevoza od —20 do +12,5 °C. Iz toga proizlazi da je toplinsko opterećenje isparivača projektirano za navedene uvjete rada, a izračunava se prema jednadžbi A/' - AT Q0=kFAt [W] A/ =-------—, (6-13)

ZA VODU IZLAZ RASOLINE IH VODE ULAZ RASOLINE ILI VOCE PRIKLJUČAK TEKUĆINA IZ . ZA ISPUST (¿^ REGULATORA tL.A 1EKJĆINE ZA REGULATOR

Slika 6.16. Shematski prikaz izmjenjivača topline

LISIS ULAZ PREMA TEKUĆINE 17 KOMPRESO KONDENZATOR RU A

gdje su k — koeficijent prolaza topline isparivača [W/m 2 K], F - rashladna površina isparivača [m2], At - srednja logaritamska razlika temperatura hlađene sredine i isparavajućeg rashladnog medija [°C]. Srednja logaritamska temperatura za isparivač prikazuje se kao što je prikazano na slici 6.17. Vidljivo je da se pri proračunu usvaja stalna temperatura isparavanja u isparivaču, koja ovisi o temperaturi rashladnog skladišta ili temperaturi tereta kojeg prevozimo. Postoji izravno hlađenje zraka isparavanjem rashladnog fluida i posredno hlađenje zraka rasolinom koja se hladi isparavanjem rashladnog fluida. Posredni sustav nema isparivač za hlađenje zraka, nego izmjenjivač topline. Toplinsko opterećenje izmjenjivača topline može se izračunati istim jednadžbama, a razlika je u koeficijentu prolaza topline i logaritamskoj srednjoj temperaturi. Koeficijent prolaza topline (k) ovisi o materijalu cjevovoda, o tome da li je cijev glatka ili orebrena te o koeficijentu prijelaza toplineTEMPER ATURA (a). Koeficijent prijelaza topline ovisi o rashladnom mediju, temperaturi isparavanja i prijelazu topline s cijevi na zrak ili rasolinu. Znači, potrebno je odrediti koeficijente prijelaza toplina sa strane isparivanja rashladnog medija i sa strane zraka ili tekućine koja će zrak hladiti. Toplinsko opterećenje isparivača može se pisati i pomoću poznatog izraza

DULJINE

00 = [W], Slika 6.17. Prutusrajerni izmjenjivač topline(6-14) gdje je m — masa rashladnog medija koji protječe kroz isparivač (kg/s), qu - specifični maseni rashladni učinak rashladnog medija (kJ/kg). Rashladna površina isparivača bit će

F=

k ■ At

=n•z

d n - L [m2].

(6-15)

gdje je n — broj prolaza u isparivaču, z — broj cijevi u jednom prolazu, d — pro mjer cijevi [m], L - dužina cijevi [m]. Brzina strujanja rasoline (wr) većinom se kreće od 1 m/s do 1,5 m/s, pa je protočni volumen rasoline

z vv.

(6-16)

Pr

gdje je mr - masa protočne rasoline [kg/s], pr — gustoća rasoline na srednjoj temperaturi [kg'm3]. Stoga je Qo

ßo

v d2 = m ji m. ili

m

(6-17)

V=

Cr ' Pr -

pri čemu je cr — specifična toplina rasoline [J/kg K], At,. - temperaturna razlika rasoline na ulazu u isparivač i na izlazu iz njega [°C].

6.7. Pothlađivač Da bi se smanjila temperatura rashladnog medija ispod temperature kondenzacije pri tlaku kondenzacije, medij se pothladuje. Pothladivanje može biti u samom kondenzatoru. Takvu izvedbu kondenzatora treba imati na umu pri projektiranju površine kondenzatora. U brodogradnji se rabe pothlađivači za razmjenu topline relativno toplog voda tekućine ispred ekspanzijskih ventila i hladnog usisnog rashladnog medija. Na teretnim brodovima, posebno pri izravnoj ekspanziji, ugrađuju se razni usponski i dugi vodovi na tekućoj i usisnoj strani rashladnog medija. Zbog toga dolazi do sniženja tlaka i zagrijavanja tekućeg i plinovitog medija. Radi povećanja učinka hlađenja ugrađuju se pothlađivači da bi na ekspanzijski ventil došao što više pothlađen rashladni medij. Time se ujedno osigurava da na ekspanzijski ventil dođe medij u tekućem stanju. U suprotnom je moguće da tekućina na svom dugom putu počne isparavati. U pothlađivaču se razmjenjuje toplina i pregrijava para koju usisavaju kompresori. Na taj način u kompresor sigurno neće dolaziti tekući rashladni medij, čime se ublažava udar tekućine i doprinosi očuvanju kompresora, a posebno očuvanju ventila koji su vrlo osjetljivi na udare tekućina. Ima raznih konstrukcija pothla- đivača. Na slici 6.18. prikazan je tip "Danfoss". ULAZ U TEDMOSIAISKO

Slika 6.18. Pothlađivač

Para koja ulazi u pothlađivač ide oko orebrene cijevi. Ondje se para pregrijava i ujedno pothladuje tekućina koja struji kroz cijev. Ugradnja pothlađivača ima niz prednosti, ali može imati i znatnih negativnih posljedica ako je neispravno ugrađen. Na slici 6.19. prikazan je način ispravnog ugrađivanja i način neispravnog ugrađivanja pothlađivača u rashladni sustav. Bitno je da se priključak izlazne pare rashladnog medija izvede tako da osigurava protok ulja prema usisu kompresora, jer bi se u suprotnom ulje zadržavalo u pothlađivaču, pa on ne bi radio i negativno bi djelovao na sustav. Na slici 6.20.a, 6.20.b. i 6.20.C. vidljiv je učinak pothlađivača. Može se pisati da je količina izmijenj'ene topline (Q) Q = G, Cpl (t2 - t x ) = Gx CpA (U - ts) [W]. (6-18) U protoku je masa plina (Gj = G4) ista, dok je specifična toplina Cp4 > Cpj. Stoga je i razlika temperatura tekućine rashladnog medija (t4 — t5) manja od razlike temperatura plina (t2 — t,).

TERMOSFATSKO FKSPAH2IJS«! VENTIL

I 4 KOMPRESOR ^KONOENZATOi .—IZIAZ MORSKE VODE ULAZ MORSKE VOĆE

Slika 6.19. Pravilno spajanje pothlađivača

ISPARIVAČ.

loj p

o) izlaz

ulaz

RASOL INE | | RASOLINE

n Jh

VoTHLADIV TEKUĆIN b AC ULAZ -Iz KCN0EK2A'0RA A ) U KOMPRESOR

a - spoj kompres ora, kondenza tora, isparivač a, p o t h l a đ i v a č a s e k s p a n z i j s k i m v e n t i l o m , b — s p o j i

s p a r i v a č a i p o t h l a đ i v a č a s e k s p a n z i j s k i m v e n t i l o m , c — p r

i k a z r a d a u l o g p , i d i j a g r a m u , d r a d i z m j e n j i v a č a t o p l

i n e Slika 6.20. Shema spajanja ekspanzijs kog ventila

Na slici 6.20.a. vidljivo je da je bulb ekspanzij skog ventila postavlje n na usisnu cijev između isparivač a i pothladiv ača kondenza ta. U takvu položaju bulba ventil radi ispravno. Na slici 6.20. b. prikazan je primjer kada je bulb ekspanzij skog ventila postavlje n na samom pothlađiv aču. Tako se može ugraditi kada isparivač služi za hlađenje rasoline, odnosno

u posredno m hlađenju. Sli ka 6.20.C. prikazuje povećanj e rashladn og kapacitet a (Aq0) koje se može izračunat i prema jednadžb i "kJ (6-19) <^7o = «4 ~ *S = ^

kg

4,5

7.

U r e đ a j i z a r e g u l i r a n j

e i u p r a v l j a n j e

7.1.Či nit elj i ko ji utj eč u na up ra vlj an je i re gu la cij u Pr ojektiran i rashladni uređaj na brodu u većini slučajeva održava određeni rashladni učinak u nepromj enjivim rashladni m uvjetima i u promjenj ivim uvjetima okoline i rashladn e vode.

U takvim je uvjetima moguće dosta velikom točnošću predvidj eti radne uvjete rashladn og sustava. Tijekom upravlja nja sustavo m regulacij e sustava mogu se točno odrediti temperat ure i tlakovi za normala n rad, a također se mogu predvidj eli posljedice odstupan ja od potrebni h radnih parameta ra. Br odski rashladni uređaji, kao što je rečeno, rade u različiti

m uvjetima , od + 12,5 do —25 °C, pri različiti m atmosfer skim prilikam a, ovisno o kretanju broda i njegovu položaju. Za rad u tako različiti m uvjetima na brodu vrlo su važni činitelji protoka, upravlja nja i regulacij e. Da bismo prikazali činitelje koji utječu na rad sustava i da bismo uočili osnovne promjen e u ponašanj u cijeloga rashladn og

komplek sa, potrebno je poznavat i cjevovod e, brtve, prirubnič ke spojeve, regulacij ske uređaje i upravljač ke uređaje.

7.2.Cj ev ov od ii sp oj ev i M eđu cjevovod ima kojima se koristi u rashladni m sustavim a na brodu razlikuju se topli i hladni krugovi, ovisno o temperat uri.

To pli cjevovod obuhvać a rashladni cjevovod visoka tlaka od kompres ora do termostat skoekspanzi jskog ventila. Dakako, takav cjevovod nije izoliran. Za cjevovod normaln og promjera , do 20 mm, primjenj uju se redovito bakrene cijevi, dok se za veće promjere primjenj uju čelične bešavne cijevi. Isti se cjevovod i ugrađuju za cjevovod niske temperat ure od

termostat skoekspanzi jskog ventila do usisa kompresora.

Od isparivač a do kompres ora cjevovod je većinom izoliran, a ako je sustav građen od čeličnog cjevovod a s vanjske strane treba biti na toplo pocinčan . Zbogpro mjene temperat ure (bilo da sustav radi ili ne) i zbog vanjskih uvjeta, vlaga penetrira ispod izolacije te stvara led na površini cjevovod a kada sustav radi. Led se otapa kada sustav miruje i na taj način na površini

cjevovod a stvara koroziju. Pr i izradi cjevovo da posebnu pozorno st treba posvetiti vlagi i čistoći unutrašnjih površina cjevovo da. Cjevovo d za rashladn a skladišta tereta izrađen je u proizvod noj hali i testiran. Nakon testa se pregleda i čisti s unutrašn je strane, a potom sve otvore treba zatvoriti čepovim a da bi se spriječil o zagađiva nje, prodor nečistoć a ili

vlage. Neizolir ane se cijevi ne smiju voditi kroz posebno tople prostore, blizu ispušnih cjevovo da, parnih cijevi ili kotlova. Cijevi moraju biti spojene varenjem, a bakrene lemljenj em. Spojevi prirubni cama i vijčani spojevi trebaju se izbjegavati koliko god je moguće. Ako postoje takvi spojevi moraju biti pristupa čni osoblju za nadzor. Spojevi cjevovo

da s kompres orima ili drugi ravni cjevovo di moraju biti spojeni s fleksibil nim cjevovo dom zbog proširenj a (dilatacij e) cjevovo da, koje nastaje uslijed razlike temperat ure, i zbog ublaživa nja vibracija koje brod proizvodi. Sve cijevi rashladn og sustava moraju biti zaštićen e, a osobito bakrene. Nosači cjevovo da trebaju dopuštat i

linearno proširiva nje (dilatacij u) cjevovo da. Sve spajane površine trebaju biti pozorno pregleda ne i nakon testa na brodu označen e posebnom bojom zbog nadzora tijekom uporabe. Cj evovod mora biti varen ili lemljen s velikom pozorno šću. Elektrod a ili žica koja se upotreblj ava za varenje čeličnih cijevi treba biti odabran a tako da odgovar a materijal u od kojeg je cijev

napravlj ena. Za cjevovo d kroz kojega protječe rashladn i medij freon upotreblj avaju se elektrod e od nelegira nog ugljično g čelika s približno 0,15 % C odgovar ajuće čvrstoće. Za lemljenj e se upotreblj ava fosforni bakar sa 94 % Cu, 6 % P. Za spojeve mesingčelik ili bakarčelik upotreblj ava se mesinga na žica i to sa 60 % Cu, 39,7 % Zn, 0,3 % Si. Dijelovi podvrgn

uti usisnim temperaturama trebaju biti povezani srebrnim lemom sastava 15 % Cu, 16 % Zn, 50 % Ag, 19 % Cd. Prikladn o sredstvo za lemljenj e je borax ili borična kiselina. Lako topljiv fosforni bakar može se također upotrijeb iti bez sredstva za bolje spajanje. Bakrene cijevi treba svijati oprugom ih posebno m napravo m za savijanje . Cijevi zbog svijanja

ne smiju biti punjene pijesko m, jer ostavljaj u nečistoć u. Če lični se cjevovo d svija strojevi ma za svijanje, a za veće se dijametr e upotrebljava ju vareni lukovi. Prije instalacij e na brodu cijev mora biti čista i ispuhana s unutrašn je strane. Sve su cijevi standard ne i moraju biti odobren e od registra prema kojemu je brod izgrađen . Cj evovod

(7-1)

rashladn og medija može se proračun ati na sljedeći način V = [ m 3 / h ] , R gdje je V — protok plina [m3/h], Q— potrebna toplina iz rashladn ih skladišta [kJ/h], q — volumetr ijski rashladn i kapacitet [kJ/m3], F— površina presjeka usisnog cjevovo da [m2], d— dijameta r

cjevovo da [m], w— brzina usisnih plinova [m/s]. Vrijedi jednadžb a

(7-2)

(7-3) Tekućins ki cjevovod može se prikazati sljedeći m izrazom

„ V Gv' d 2 JI ,/4Cv' r F = - =---------------------= —— ili d = V ------------------------[ml,---------------------(7-4) w w 4 jr v J

v7

gdje je K — protok tekućine [m3/h], G — protok mase tekućine [kg/s], v' — specifična zapremn ina tekućina [m3/kg], w — brzina tekućine [m/s]. Tablica 7.1. Brzina protoka u cjevovodu (m/s) Plin

Medij Freon 12

Tekućina

Usis

Potis

Vrlo velik sustav

12-18

18-22

Srednji sustav

7-12

10-15

0,8-1,5

Tekućina i plin 0,5-1

4-9

8-11

Freon 22

Mali sustav

18-20

21-24

Amonijak

15-20

20-25

Ta blica 7.1. prikazuj e brzinu protoka rashladn og medija u cjevovo dima. Protok tekućine i plina kroz cijevi za posljedic u uvijek ima trenje, a time i sniženje tlaka. Sniženje tlaka određuje se prema jednadžb i A p = X [?Sl]

J £2'w2

' (7_5) gdje je Ap — sniženje tlaka [Pa], A — koeficije nt trenja, L — dužina

1-1,8 0,5-2

0,6-1,3 0,8-1,4

cijevi [m], d unutrašn ji promjer cijevi [m],p gustoća tekućine [kg/m3], vv brzina medija [m/s]. R ashladni sustav tijekom rada mora biti potpuno nepropu stan. Najveće su poteškoć e propušta nje cijevnih spojeva na brtvama u području usisnog tlaka, pa je bitan odabir materijal a za brtvljenj e. Materija l za brtvljenj e treba biti malo elastičan, ne

smije se topiti, tj. ne smije mijenjati sastav i oblik, ne bi se smio širiti ili skupljati pod utjecaje m topline, hladnoće , ulja, vode, zraka i rashladn og medija u tekućem ili plinovito m agregatn om stanju. Materija l za brtve ovisi o rashladn om mediju, a mogu se koristiti metalne brtve od bakra ili aluminij a.

7.3. Ventili 7.3.1. Ručni

zaporni ventili Cj evovodo m se ostvaruj e veza između svih dijelova rashladn og sustava. Ručni zaporni ventili nalaze se na svim dijelovi ma rashladn og sustava: na usisnom, tlačnom a ponekad i zaobilaz nom cjevovo du. Zaporni se ventil ugrađuje radi rukovanj a sustavo m razvođe nja rashladn og medija, popravk a pojedini

193

h dijelova u sustavu, zamjene dehidrat ora ili nadopun e rashladn og medija. Upotrebl javaju se u parnom ili tekućem vodu. Konstru kcijske izvedbe u raznim su varijanta ma, a mogu biti lijevane ili varene, te ravni i kutni ventili. Na brodu se većinom kao rashladn o sredstvo upotreblj avaju freoni, a oni vrlo lako istječu i kroz najmanj e pore.

Zato je uporaba ručnih zapornih ventila vrlo značajna . Mogu biti izrađeni sa šupernic om, bez šu13 Brodski rashladni uređaji

Slika 7.1. Ravni zaporni ventil

pernice, vretena brtvljeno g membra nom, na kraju vretena može biti učvršćen kotač za otvaranje i zatvaranj e ventila ili se na kraju vreteno pokriva kapom koja se navrne na poklopac ventila u kojem je vodilica vretena. Kada je potrebno otvoriti ili zatvoriti ventil, kapa se skine pa se vreteno okreće posebni m ključem ili četvrtastim otvorom na

gornjem dijelu kape. Na slici 7.1. prikazan je ravni zaporni ventil s kapom i šupernic om. Vreteno ventila treba uvijek biti u jednom od krajnjih položaja kako bi ventil bio potpuno otvoren ili potpuno zatvoren, čime se postiže dobra hermetič nost. 7.3.2. Nepovrat ni ventil U rashladni m prostori ma u kojima se stvaraju različite

temperat ure ekspanzije postoje i različiti tlakovi isparava nja. Takvi su prostori u rashladni m sustavim a provijant ure broda, gdje postoji više rashladni h prostora različitih temperat ura (prostor za meso -20 °C, prostor za vino +15 °C), odnosno različitih režima. Da bi se spriječio prolaz rashladn og sredstva iz toplog isparivač a u hladniji,

iza hladnijeg se isparivač a ugrađuju nepovrat ni ventili.

N a slici 7.2. prikazan je nepovrat ni ventil koji se može spojiti na cjevovod . Ventil se sastoji od tijela ventila, klipa koji naliježe na sjedište djelovanj em

opruge a otvara se djelovanj em struje rashladn og medija. Može biti ugrađen u potisnom vodu između kompres ora i kondenz atora, kad je predviđe no automats ko zaustavlj anje kompres ora i puštanje kompres ora u rad. Na taj način nepovrat ni ventil ne dopušta da se rashladn o sredstvo vraća iz tlačnog cjevovod a u kompres or.

Pr i montaži je potrebno obratiti pozornos t na smjer protoka, koji je obvezatan i označen na kućištu ventila. Može se ugrađiva ti u proizvolj nom položaju. 7.3.3. Regulacij ski ventil N a brodu je sustav tereta i provijant ure uglavno m opremlje n ručnim regulacijskim ventilom . Upotrebl java se samo u izuzetni m prilikam a, i to u

slučaju kvara automats ke regulacij e. U rashladni sustav provijant ure ugrađuje se kao pomoćni regulacij ski element u obilazno m vodu magnets kog i termostat skoekspanzi jskog ventila. Fu nkcija bilo kojeg tipa ručnog regulacij skog ventila jest da propušta onoliko rashladn og fluida iz kondenz atora u isparivač koliko se u kondenz atoru

kondenzi ra i da održava ravnotež u između dijela visokog i dijela niskog tlaka. A ko regulacij ski ventil ne propušta dostatno tekućeg freona, kondenz ator će se napuniti a isparivač biti polupraz an. Ako regulacij ski ventil propušta suviše tekućeg lreona, kondenz ator će ostati bez tekućine i kroz ventil će početi prolaziti plin. zbog čega će se smanjiti

kapacitet instalacij e. Za različite uvjete rada predviđe ni su različiti tipovi ventila. R učni regulacij ski (ekspanz ijski) ventil prikazan je na slici 7.3, a sastoji se od kućišta iz lijevana željeza s pregrado m između ulazne i izlazne strane. Na toj je pregradi sjedište ventila u koje ulazi igla ventila. Vreteno s iglom ima vrlo fini navoj, tako da je omoguće

no točno reguliran je protoka. Za freonske fluide ručica ventila uglavno m je skinuta, a na njezino je mjesto postavlje na kapa ventila, zbog brtvljenj a sustava.

kućište

S lika 7.3. Igličasti zaporni ventili

Pr i sniženju tlaka u

sustavu, odnosno pri prestank u rada kompres ora, strujanje rashladn og medija od kondenz atora preko regulacij skog ventila k isparivać u mora potpuno prestati. Stoga nije preporuč ljivo dirati regulacij ski ventil, već je bolje upotrijeb iti zaporni ventil koji je uvijek ugrađen neposred no ispod regulacijskog ventila. Čvrsto pritezanj e tog ventila nije preporuč

ljivo jer se igličasti ventil

m ože izobličiti . Igličasti je ventil konstruk cijom sličan zaporno m ventilu, samo što on omoguć ava lino reguliranje protoka jer ima konusni pladanj. Loša je osobina tih ventila to što bez obzira na temperat urne uvjete rashladnog prostora ventil propušta uvijek jednake količine rashladn og medija, koje ovise o

razlici tlaka kondenzacij e i isparava nja, tj. o temperat uri tekućeg fluida ispred regulacij skog ventila. Taj nedostat ak ventila može uzrokov ati pregrijav anje kompres ora ili nepoželj ne udare tekućine. Re gulacijsk i ventili upotreblj avaju se iu sustavu za održava nje stalne razine tekućine u preplavlj enim isparivač ima. Na slici 7.4. prikazan je takav

ventil. Sličan Slika 7.4. Shema odvajača

Je sustav regulacij e i na odvajaču ulja iza klipnog komulja

presora.

7.4. Regula cija kapacit eta rashlad nog sredstv a

U isparivač se dovodi reguliran a količina rashladn og sredstva, ovisno o rashladnom kapacitet u, odnosno o temperat uri rashladn og prostora. Kapacite t rashladnog sredstva u isparivać u regulira se pomoću raznih regulacij skih ventila. Tijekom korištenj a rashladn og uređaja na brodu gotovo nikad toplinsk o optereće nje nije jednako

KAPA VENULA

projektir anom kapacitet u hlađenja skladišta . Rashlad ni kapacitet se mijenja ovisno o položaju broda, temperat uri kondenz acije i uskladišt enom prijevoznom teretu. Ako rashladn i kapacitet uređaja postane veći od toplinsk og opterećenja, a radna zapremn ina kompres ora ostane ista, snižava se i temperat ura isparavanja, pa i temperat ura hlađena

tereta. Rashlad ni uređaj prelazi u novi radni režim sa sniženo m temperat urom isparava nja, pa i kondenz acije, jer se smanjuje itoplinsk o optereće nje kondenz atora. Rashlad ni kapacitet uređaja smanjuje se dok se ne izjednači s toplinski m optereće njem uređaja. U isparivač može doći veća ili manja količina rashladn og fluida. Da bi se reguliral a

približno točna količina rashladnog fluida u isparivač u, koriste se ekspanzi jski ventili. 7.4.1. Automat ski ekspanzi jski ventil O vaj tip ekspanz ijskog ventila koristi se za održava nje stalnog tlaka u isparivaču neovisn o o pregrija nju para rashladn og medija i učinku ispariva ča. N a slici 7.5. shemats ki je prikaza n način

Sliku 7.5. Automatski ekspanzijski ventil

rada ekspanz ijskog ventila. Na ulaznoj strani ventila ugrađen je fin mrežasti filtar kao zaštita protiv nečistoć e, da bi ventil sigurno radio. U sapnici se prigušuj e tlak rashladn og medija koji izlazi iz ventila. Sapnica ventila pritvara se, odnosno otvara opnom koja mehanič kom vezom mijenja položaj tijela pladnja (igle) u odnosu prema sapnici. Ventil

se namješta regulaci jom opruge pomoću regulacijskog vijka. Zavrtanj em ili odvrtanj em regulaci jskog vijka može se povećati ili smanjiti stupanj pregrija nosti rashladnog medija na izlazu iz ispariva ča. Smanjenje pregrija vanja plina može uzrokovati prodiran je tekućeg rashladn og medija u kompre sor, a povećan jem pregri-

javanja u ispariva č dolazi manje tekućine, što uzrokuj e nedostat nu iskorište - nost ispariva ča. 7.4.2. Termosta tskoekspanzi jski ventil T crmosta tskockspanz ijski ventili u brodogr adnji se najviše upotrebl javaju za regulaci ju svih kapacite ta ispariva ča. Iako se taj ventil zove termost atskoekspanzijski,

on je automat ski upravlja n djelova njem tempera ture. Tim je ventilo m omoguć eno da cijela površin a ispariva ča bude aktivna i neovisn a o tlaku u isparivaču. N a slici 7.6.a. prikaza na je shema termost atskoekspanz ijskog ventila s izjednačenim unutraš njim tlakom, dok je na slici 7.6.b. presjek ventila.

Ventil djeluje vrlo jednosta vno. Bulb s odgovar ajućom količino m plina ili tekućine za punjenj e pričvršć en je čvrsto za usisni vod iza ispariva ča. Bulb najispra vnije radi ako je vodoravno postavlj en uz gornji dio cijevi usisa. K apilarna cijev prenosi promjen e tempera ture na opnu koja preko vodice djeluje

na iglu ventila. Iz slike 7.6.a. vidljivo je da na donju stranu opne djeluje tlak na ulazu u ispariva č. Tako se izjednač i unutraš nji tlak na opnu. Tlak na gornjoj strani opne određen je tempera turom iza ispariva ča, tj. tempera turom usisne linije koja nastoji regulirat i ventil. Donja strana opne prilagođ ena je i tlaku opruge

preko vodice, koji nastoji zatvoriti ventil. Dok radi ventil održava razliku između tlaka u bulbu i cijevnoj kapilari i tlaka stalne veličine u ispariva ču. Tako je plin koji napušta ispariva č uvijek na višoj tempera turi od tempera ture isparava nja, tj. pregrija n je. Normal no ugađanj e pregrija vanja kreće se od 5 do 7 °C.

aic— prikaz djelovanja tlaka isparavanja ,b— ekspanzijs ki ventil s dijelovima Slika 7.6. Ekspanzijski ventil

Pr i većem sniženju tlaka u isparivač u koriste se ventili za izjednač

enje vanjskog tlaka, jer bi inače pregrijav anje bilo prevelik o. Na slici 7.6.C. prikazan je termostatski ventil s vanjskim priključk om za izjednač enje. Prostor ispod opne povezan je s krajnjom točkom isparivač a čime se tlak izjednač uje. Isparivač i ekspanzi jski ventil čine regulacij ski krug koji u pogonu mora dati zajamče nu veličinu pri

svakom reguliran om stanju. Kada kompres or ne radi, tlak u isparivač u naglo raste a ekspanzijski se ventil zatvara. Kao što je rečeno, termoeks panzijski ventili izgrađuj u se s unutrašnj im i vanjskim izjednač enjem tlaka. Svi veći brodovi imaju rashladn e prostore provijant ure i prostore klimatiza cije, pa prema tome imaju oba tipa termo-

statskog ventila. Na slici 7.7. prikazan je jedan od načina djelovanj a navedeni h ventila. N a slici 7.7.a. prikazan je ventil s unutrašnj im izjednač enjem tlaka. Kapilara i bulb napunjen i su sa R 12. Oko isparivač a struji zrak temperat ure oko —5 °C. Da bi se održaval a ta temperat ura zraka, potrebna je temperat ura isparava nja rashladnog

medija u isparivač u od — 15 °C. Ako se u sustavu upotreblj ava rashladni medij R 12, za temperat uru isparava nja od -15 °C odgovara tlak od 1,826 bara.

Medij R 12 struji kroz serpenti ne isparivač a i isparava oduzima jući toplinu zraku,

odnosno hlađenoj sredini. U presjeku u točkama a-a rashladn i fluid potpuno isparava u suho zasićenu paru tlaka 1,826 bara i temperat ure —15 °C. Pri daljem kretanju para rashladn og fluida kroz cijevi rashladn i će sc fluid pregrijav ati (točke bb). Pregrija vanjem dostiže temperat uru -10 °C pri istom tlaku, tj. pregrijavanje plina iznosi 5

°C. Ako jc bulb kapilarc pravilno postavlje n, on ćc preko toplinsk og spoja imati približno istu temperat uru: — 10 °C. Zbog takve temperature u bulbu, na kapilari, odnosno na opni nastat će tlak od 2,191 bara koji odgovara temperat uri zasićenj a. Znači da je opna podvrgn uta tlaku od 2,191 bara. Tim tlakom nastoji otvoriti ventil, dok s druge

strane na opnu djeluje tlak od 1,826 bara kojim se ventil zatvara. Ako je tlak u opruzi uzet kao razlika tih tlakova, iznosit će 2,191 — 1,826 = 0,365 bara, pa će biti uspostav ljena ravnotež a. Razlika tlakova na opni ovisi o temperat uri pregrijav anja pare na izlazu iz isparivač a. Povećan jem pregrijav anja pare termoreg ulacijski će se vijak otvoriti

više, povećav ajući protok medija u isparivač . Ako se toplinsk o optereće nje isparivač a smanjuje , količina tekućeg medija u isparivač u raste, zasićenj e tekućine sve se više približav a izlazu iz isparivač a, a posljedic a je smanjenj e pregrijav anja. Tada se temperat ure, odnosno tlakovi u bulbu, kapilari i opni smanjuj u, ventil se

postupn o počinje zatvarati , čime smanjuje dobavu rashladn og medija u isparivač . Pr omjena tlaka u bulbu, kapilari i opni određen a je razlikom temperat ure pregrijan e pare na izlazu iz isparivač a, odnosno temperat urom isparava nja medija u isparivač u. Veličina otvaranj a termosta tskoekspanzi jskog ventila ovisi o razlici tlakova s

obje strane opne. Plin koji napušta isparivač uvijek je na temperat uri višoj od temperat ure isparava nja, što znači da je pregrijan . D a ne bi došlo do prevelik og pregrijav anja, kojeg uzrokuje veliko sniženje tlaka u isparivač u, ugrađuje se termosta tski ventil s vanjski m vodom za izjednač enje, kao što je prikazan

o na slici 7.7.b. U istim uvjetima : temperat ura isparava nja —15 °C i tlak 1,826 bara, zbog velike duljine cijevi u isparivač u ne može se zanemar iti sniženje tlaka. Pretpost avimo da je sniženje tlaka između točaka aa 0,196 bara. Tlak opruge i tlak iza ventila isti su kao u prethodn om primjeru . Mijenja se samo tlak isparava nja koji

je na kraju isparivač a niži zbog sniženja tlaka u cjevovo du, a iznosi 1,63 bar, što odgovar a temperat uri isparava nja —18 °C. Na putu od točaka aa do b-b u presjeku frcon će se pregrijat i za 5 °C, a njegov će paramet ar na izlazu biti temperat ura —13 °C i tlak od 1,63 bara. Sada bulb, kapilara i opna imaju pri dobrom toplinsk

om spoju temperat uru približno —13 °C i odgovar ajući tlak na opnu od 1,966 bara. S druge strane opne tlak iznosi 1,63 bara uz tlak opruge 0,365 bara, što daje sveukup ni tlak 1,63 + 0,365 = 1,996 bara. Bez obzira na pregrijav anje od 5 °C termosta tskoekspanzijski ventil bit će zatvoren jer na opni prema

dolje djeluje tlak od 1,966 bara, koji je manji od tlaka koji djeluje na drugoj strani opne. Da bi se ventil otvorio, mora doći do promjen e pregrijav anja pare na izlazu iz isparivač a i to za 8 °C (18 °C - 10 °C = 8 °C) umjesto za 5 °C kao onda kad je sniženje tlaka bilo zanemariv o. Ra ščlanjuju ći ta dva primjera možemo zaključiti da isparivač

većeg hidrauličkog otpora i istog pregrijav anja stvara manju razliku tlakova na opni i zato se ventil manje otvara. Potreban rad isparivač a može se postići smanjenj em otpora, što nije uvijek moguće, jer mu se smanjuje djelatna rashladn a površina. Isp itivanja su pokazala da u isparivač a čiji hidraulič ki otpor prelazi od 0,15 do 0,2 bara treba

primijeni ti termostat skoekspanzi jski ventil s vanjskim izjednačenjem. Na slici 7.7.b. prikazan je takav ventil. Tlak se izjednač uje pomoću kompenzacijsko g spoja koji spaja kraj isparivač a s termostat skoekspanzi jskim ventilom i to sa strane opruge. Cijev za izjednač enje treba biti spojena u neposred noj blizini iza bulba. Prostor ispod

opne razdvoje n je brtvenic om od prolaza tekućeg medija. Sada ispod opne djeluje tlak iza isparivač a a on je 1,826 — 0,196 = 1,63 bara plus tlak opruge 0,365 bara, što daje ukupni tlak 1,63 + 0365 = 1,995 bara i odgovara temperat uri kod bulba otprilike -12,4 °C. U tom slučaju pregrijav anje će biti 18 — 12,4 = 5,6 °C. Tlak opruge koja određuje veličinu pregrijav anja

može se prilagodi ti nazublje nim vijkom za ugađanje na strani ventila. Okrećući taj vijak povećav amo napon opruge kojim se ventil zatvara zbog većeg pregrijav anja. Okrećući vijak na drugu stranu smanjuje mo napon opruge a time i pregrijav anje. Ako je ventil previše zatvoren, u isparivač u će nastati veliko pregrijav anje. Obrnuto, ako je ventil

previše otvoren, u isparivač u neće biti dostatno isparava nje, pa može doći do zasićenja , što je loše za kompres or. Osobito je opasno kada kompres or prestane raditi. Tada se isparivač može napuniti tekućim medijem koji može izazvati hidraulične udare kada kompres or ponovno počne raditi. Te rmostats koekspanzi jski ventili

redovito su tvornički reguliran i i ne zahtijevaju daljnje ugađanje . Ventil se sam regulira preko bulba, pa zato treba obratiti pozornos t na montažu bulba. Ispravno je bulb ugraditi u vodorav nom položaju, uz gornji dio usisne cijevi. Na slici 7.8. bulb je montiran na kraj cjevovod a, ispred vanjskog voda za izjednač enje. Sli ka 7.8. prikazuje način ugradnje

termostat skoekspanzi jskog ventila i razvodnika kod višestruk og ubrizgav anja rashladn og sredstva u isparivač . Da bismo postigli ravnomj erno raspoređi vanje rashladn og medija, u nizu cjevovod a isparivač a ugrađuje se razvodni k rashladn og medija koji razvodi smjesu tekućine i para koje dolaze iz termostat sko-

ekspanzi jskog ventila preko cijevi manjeg promjera na rashladne cijevi. Zbog pojedina čnog strujnog otpora, te cijevi moraju imati istu duljinu i isti promjer. Razvodn ik se montira uvijek okomito, jer u suprotno m ne bi ravnomjerno razvodio rashladni medij.

a— pravilna ugradnja b— nepraviln a ugradnja Slika 7.8. Razdjelnik freona

7.4.3. Re gulacija plovkom Ra zlikujem o dvije vrste ventila ovisno o mjestu ugradnje : niskotlač ne ventile s plovkom i visokotla čne

ventile s plovkom . Ni skotlačni ventil s plovkom u isparivač u osigurav a isparava nje uvijek jednake količine rashladn og medija koja se namješta na određenu visinu. U isparivač u se razina tekućine mijenja ovisno o optereće nju. Ako je rashladn o optereće nje veće razina tekućine se počinje spuštati, spušta se plovak i preko prijenosn og mehaniz ma

otvara ventil za dovod veće količine tekućeg medija dok se razina u isparivač u ne podigne do odredene visine koja pritvara ventil preko prijenosn og mehaniz ma. Ventil s plovkom stalno drži postavlje nu razinu tekućine u isparivač u. Regulaci jom ventila upravlja plovak. Visokotl ačni ventil s plovkom na visokotla čnoj strani održava stalnu razinu

tekućine u skupljač u tekućeg medija iza kondenz atora. Primjenj uje se u uređajim a većeg kapacitet a s jednim isparivač em. Ti se ventili upotreblj avaju gotovo isključiv o za amonijač ne rashladn e medije. Za freonske medije niskotlač ni se ventil može upotrijeb iti za poplavlje ne isparivač e. Kako se na brodu u novije vrijeme ne upotreblj ava amonijak

kao rashladni medij, vrlo se rijetko ugrađuje poplavlje ni isparivač zbog vrlo čestog valjanja broda, pa se u isparivač ne ugrađuje ni regulacij a plovkom . 7.4.4. Ur eđaj za nadzor uključiva nja i isključiv anja Da bi se mogao nadzirati i regulirati stupanj kapacitet a u stepenast om radu kompres ora, tj. uključiva nje i isključiv anje kompres

ora, potrebni su uređaji za nadzor, regulator i. Veza regulator a s magnets kim ventilom služi za isključen je i uključenje isparivač a. Ti uređaji u rashladn oj tehnici mogu poslužiti za niz upravljač kih naredbi. Dijelimo ih na temperat urne prekidač e, "TERM OSTATE " i prekidač e tlaka. "PRESO STATE". 7.4.4.1. Termosta l (temperat

urni prekidač) Te rmostat je instrume nt za uključiva nje i isključiv anje uređaja, ovisno o temperaturi. Čim temperat ura nije u nadzirani m granicam a, on reagira. Ovisno o temperaturi termostal prekida i zatvara strujni krug, dakle električn i je prekidač. Svaki se termostat izrađuje s određeni m opsegom rada koji je dđn u katalogu proizvođ ača. U

praksi termostat i mogu biti primjenji vani za djelovanj e na optičke signale ili akustičn e signale, magnets ke ventile, ventile klipnih kompres ora, elektrom otore kompres ora, konstant e električn ih grijača. Prema namjeni dijelimo ih na prostorn e, isparivač ke i tekućins ke termostat e. Pr ostorni se termostat upotreblj ava za

održavan je i regulacij u temperat ura u rashladni m komora ma. Kapilara s bulbom napunjen a je posebni m medijem . Kapilara svojim tlakom djeluje na metalni mijeh, koji preko mehaniz ma daje impulse na kontaktn i sustav. Bulb se postavlja u komori na mjestima koja odgovara ju traženim uvjetima . Takvi tipovi termostat a mogu biti bez

kapilara i bulba, a njihova je namjena uglavno m za stamben e prostorij e. Isp arivački se termostat i upotreblj avaju uglavno m na brodu u rashladni m prostorima provijant ure te u nekim rashladni m prostori ma tereta. Na slici 7.9. prikazan je rad isparivač kog termostat a. Ugrađuje se ispred automatskog termostat skog ekspanzi jskog

ventila. Kapilara termostat skog ventila s bulbom nalazi se u rashladn om prostoru.

Slika 7.9. Shema rada isparivačkog termostata

Bulb osjetnik treba postaviti na odgovarajuće mjesto u struji zraka koji protječe prostorijom. Također je važno da ne bude postavljen odmah iza ventilatora ili blizu vrata. Željene temperature ukopčavanja i iskopčavanja termostata reguliramo na samom termostatu pomoću termometra koji se većinom skupa s termostatom nalazi izvan rashladne prostorije. Temperaturu ukopčavanja i iskopčavanja regulira termostat preko magnetskog ventila. Premala razlika temperature uzrokuje često uključivanje i kratko vrijeme rada magnetskog ventila, odnosno kompresora. Velika temperaturna razlika nije dobra za očuvanje rashladnog tereta čija se temKAPIL ARA 1

Slika 7.10. Termostat "Danfoss"

peratura nastoji održati nepromjenjivom. Na slici 7.10. prikazan je i alarmni termostat koji alarmira kada se temperatura spusti ispod dopuštenih granica. Tekućinski se termostat koristi za regulaciju temperatura raznih tekućina. Osjetnik koji nadzire temperaturu ugrađen je tako da ostvaruje dobar spoj s tekućinom te na taj način osigurava njezinu potrebnu temperaturu. Konstrukcija termostata prikazana je na slici 7.10. Ispod kućišta nalazi se kapilarna cijev ispunjena tekućinom niska vrelišta. Porastom temperature u kapilari nastaje porast tlaka koji okomito prema gore rasteže valovitu cijev. Taj se pokret prenosi na osovinu. Suprotno djeluje sila opruge koja osovinu nastoji pokrenuli prema dolje. Kada je temperatura dostatno visoka, prevladava sila u kapilari a preko kontaktnog mehanizma uključuje se sklopka (gornja točka sklopke). Ako se temperatura snizujc, prevladava sila opruge i novim preklapanjem kontaktnog mehanizma ponovno se uspostavlja prijašnje slanje (donja točka sklopke). Sklopka termostata može biti tako izvedena da se na gornjoj točki otvara a na donjoj zatvara, i obrnuto. Termostat može imati i ručnu sklopku koja preko prijenosnika djeluje na električnu sklopku. Ta sklopka ima tri položaja: isključenoautomatski-trajno uključeno. U položaju "isključeno" električna je sklopka isključena. U položaju "auto" sklopka je slobodno pokretljiva, a u položaju "trajno" sklopka je uključena. Osjetnik (ticalo), tj. spirala termostata s kapilarom mjerno je mjesto kapilarnog sustava koje djeluje na uključivanje i isključivanje. Osjetnik se zato mora nalaziti na mjestu čija se temperatura želi nadgledati. Isto vrijedi i za termostate koji imaju ticala za velike površine (za nadzor temperature prostorije). Osim toga treba paziti da na dodirnom mjestu stvarno dođe do promjene temperature okoline u željenom opsegu. Bez promjene temperature (npr. ako se ticalo nalazi u "mrtvom kutu prostorije") termostat se ne može uključiti. Budući da je sustav kapilarne cijevi hermetički zatvoren sredstvom punjenja, ločke ukapčanja i iskapčanja određuju se silom opruge, a područje temperature ugađamo ručno gumbom, odnosno napetošću opruge.

Na slici 7.11. prikazana jeKONTAKTN principijelna shema A PLOtA IZDAN AK termostatskog uređaja. POLUGA $ JEDNOKRAK A PCLUGA povišenja Zbog ^ REGU.ACUSKI VIJAK ' SKAL IZDANKO A

M

jednog

ZA DIFERENCIJALNO PODEŠAVANJE SKALA ZA DIFERENCI JU

temperature u rashladnoj KLIZAČ komori tlak ----JEDNOKRAKA POLUGA OSOVNJCA S KYRGOM ELEKTRIČNI iODIC ELEKTRIČNI KONTAKTI

(

" MIJEH

»ERMANENTNI TROKRAKA MA&Nfcl FOLUGA VRETEN O para freona

u temperaturnom osjetniku smještenom u toj komori raste, pa se pritom mijeh skuplja a Slika 7.11. Dijelovi termostata "Uanfoss' vreteno podiže. Zbog toga se trokraka poluga okreće oko osovinice, svladavajući pritom napetost opruge. U isto vrijeme srednji krak trokrake poluge pomiče polugu s izdankom. Izdanak se u početku slobodno pomiče u prorezu kontaktne ploče, a zatim upire u jednokraku polugu i zakreće je skupa s kontaktnom pločom oko osovinice s kvrgom. Na određenom razmaku permanentni magnet naglo privlači kontaktnu ploču, pa se električni kontakti spoje. Na taj se način zatvori strujni krug s elektromagnetskim ventilom koji se otvara i propušta rashladno sredstvo u ekspanzijski ventil isparivača rashladne komore (vidi sliku 7.11.). Pri sniženju temperature u rashladnoj komori tlak se u termo-čahuri smanjuje, mijeh se širi i trokraka se poluga pod djelovanjem opruge zakreće u smjeru okretanja kazaljke na satu. Izdanak se pomiče udesno i time izaziva pomicanje kontaktne ploče u prvobitni položaj, to jest električni se kontakti razdvajaju, strujni se krug prekida, pa elektromagnetski ventil zatvara rashladnom sredstvu prolaz u isparivač. Temperatura isključenja namješta se regulacijskim vijkom, a razlika temperatura uključenja i isključenja (diferencija) namješta se okretanjem kvrge pomoću regulacijskog vijka za diferencijalno ugađanje. Na primjer, postavimo li na ljestvici, koja služi za namještanje donje temperature u rashladnoj komori, kazaljku na +3 °C a na ljestvici za razliku postavimo kazaljku na +2 °C, termostat će isključiti napajanje elektromagnetskog ventila kad temperatura u rashladnoj komori bude +3 °C a uključiti pri temperaturi od +5 °C. Razlika između temperatura isključenja i uključenja potrebna je jer često uključivanje i isključivanje šteti električnim kontaktima, elektromotoru kompresora, kao i mehanizmu kompresora. TEMPERATUR NI OSJETNIK

7.4.4.2. Presostat (tlačni prekidač) Presostati su električki prekidači koji otvaraju ili zatvaraju električni krug, ovisno o tlaku. Rad presostata sličan je opisanom radu termostata. Umjesto kapilare i osjetnika mijeh je izravno vezan za prostor čiji tlak regulira, preko kapilarne cijevi. U rashladnoj se tehnici upotrebljavaju presostati niskog tlaka, presostati visokog tlaka te diferencijalni presostati. Presostat niskog tlaka ugrađuje se na usisnom cjevovodu kompresora. Reagira na tlak usisavanja. Kada se temperatura dostatno snizi, odnosno kad se tlak u usisnom cjevovodu snizi na vrijednost manju od potrebne, presostat će isključiti strujni krug. Cim tlak poraste na određenu vrijednost, presostat će ponovno uključiti strujni krug. Na tom se načelu može uključiti, odnosno isključiti rad elektromotora kompresora, ili preko nekog regulacijskog sustava utjecati na rad pojedinih cilindara u kompresoru. Presostat visokog tlaka ugrađen je na tlačnom cjevovodu kompresora i osigurava kompresor i uređaje od previsokih tlakova. Ako se tlak povisi iznad dopuštene vrijednosti, presostat isključuje kompresor iz pogona. Na slici 7.12. dan je shematski prikaz presostata. Ulazni priključak spojen je na usisnu, odnosno tlačnu siranu kompresorskog cjevovoda. Zbog promjene tlaka mijeh se širi ili skuplja, te preko mehanizma uključuje ili isključuje kontakte. Pomoću regulacijskog gumba reguliramo glavnu oprugu, odnosno regulacijski tlak u mijehu. Razliku tlakova reguliramo navrtkom. Diferencijalni presostati jesu tlakom upravljani električni prekidači koji otvaraju ili zatvaraju električni krug ovisno o promjeni diferencijalnog tlaka na oba metalna mijeha koji djeluju jedan suprotno drugom. Mogu biti ugrađeni na strani ventila na kompresoru (usisno-tlačni cjevovod).

Glavna

opruga

NAVRTKA 2A PODEŠAVANJE DIFERENCIJE

Slika 7.12. Presostat

b) DIFERENCIJAL NI PRESOSTAT MIJEH NIŽEG TLAKA OPRJG A -ZGLOBNI / OSLONAC _ ______ KONTAKTNA PLOČA ELEKTRIČ NI \ KONTAKTI ^GRANIČNIK KUĆIŠT E

0SL3NAC / l.1- ' *1 P. MljJEH VIŠEG TLAKA

Slika 7.13. Diferencijalni presostat

N a slic i 7.1 3. pri kaz an je dif ere nci jal ni pre sos tat koj i mo že biti pos

JEONOKRA
KOMPRES OR SPREMNI K

tav lje n ka o zaš tita ko mp res ora od sni žen ja tla ka po dm azi va nja . P ri nor ma lno m rad u sila tla ka ulj a na mij eh u viš eg tla ka (p,) na dja

38 2

čav a sil u opr ug e i tla ka u ku ćišt u ko mp res ora (p2 ). Zb og tog a jed no kra ka pol ug a dol azi u gor nji kra j gra nič no g osl on ca, pa kut na

pol ug a s opr ug om zat var a ele ktri čne ko ntak te. A ko se tla k ulj a u ko mp res oru spu sti isp od do puš ten e gra nic e, nar uša va se rav not eža iz me

38 4

đu tla ko va p2 i p,. U to m slu čaj u sila tla ka u ku ćišt u ko mp res ora i sila opr ug e pot isk uju jed no kra ku pol ug u, pa se ele ktri čni ko nta kti otv

ara ju a ko mpre sor zau sta vlj a. Z a ukl juč iva nje ko mp res ora pos toji obi laz ni ele ktri čni vo d koj i om og uć uje po kre tan je po go nsk og ele ktr

38 6

om oto ra, iak o su ko nta kti u dif ere nci jal no m pre sos lat u otv ore ni, jer još nij e pos tig nut dos tat an tla k ulj a za po dm azi va nje . P otr eb

na raz lik a tla ko va (p, i p2) reg ulir a se po mi can je m kli zač a s kli zal jko m. Kli zač im a na voj , pa ost aje u žel jen om pol oža ju na ljes tvi ci.

38 8

T lač enj em opr ug e kli zač a po već ava se pot reb na raz lik a tla ko va, a sm anj enj em na pet ost i opr ug e ta se raz lik a sm anj uje . Na slic i 7.1

3.b . pri kaz ana je ugr ad nja dif eren cij aln og pre sos tat a koj i se ugr ađ uje na usi sno tla čn om cje vo vo du ras hla dn og sus tav a.

39 0

7.5 . Re gul ato ri u ras hla dn om sus tav u

R eg ula tori u ras hla dn om sus tav u rcg ula cijs ki su ve ntil i koj i stal no rad e. Svr ha je tih reg ula tor a da ogr ani če tla k, od nos no te mp era tur

39 2

u u isp ari vač u, tj. da spr ije če nji ho vo spu šta nje isp od odr eđe ne gra nic e. Pri mj enj uju se u ras hla dn om sus tav u s jed ni m ras hla dni m pro sto ro

m ili s viš e ras hla dni h pro sto ra s mo gu ćn ošć u pos tiz anj a raz liči tih te mp era tur a isp ara va nja u isp ari vač u. Slu že za odr žav anj e tla ka

39 4

isp ari vač au top liji m pro sto rija ma viš im od usi sno g tla ka na ko mp res oru . Ti se reg ula tori ugr ađ uju iz me đu isp ari vač a i ko mp res ora , a mo gu

—

—

—

—

biti : reg ulat ori stal nog tlak a reg ulat ori tem per atu re reg ulat ori kap acit eta star tni reg ulat ori. 7.5. 1. Re gul ato r stal nog tlak a Z a ma le ka pac itet e kor

39 6

iste se ugl av no m ne pos red ni reg ula tori , ka o što je pri kaz an o na slic i 7.1 4. Či m se pre kor ači na mj ešt eni tla k na isp ari vač u, od nos no

na usi su reg ula tor a, tla k pos tan e već i od pro tutl aka reg ula cijs ke opr ug e, pla da nj ve ntil a po čin je se otv ara ti. Ti me se osl ob ađa pre sje k

39 8

pro tok a u toli koj mj eri da tla k isp ari vač a zad rža va stal nu vel iči nu i ne spu šta se isp od vrij ed nos ti koj u mo že mo na mj esti ti reg ula cijs ki m

vij ko m, čak ni ka d se sm anj i opt ere ćen je isp ari vač a.

Slik a 7.14 . Reg ulat or kons tant nog tlak a

40 0

Z a toč no na mj ešt anj e tla ka na reg ula tor u ugr ađ uje se ma no me tar koj i im a igli čas ti zap orn i ve ntil . Ak o se tla k po čin je spu štat

i, tla k opr ug e sm anj uje pro laz isp od pla dnj a ve ntil a, što uzr ok uje sni žen je ko mp res ors ko g tla ka. Na taj se nač in usp ost avl ja rav not eža iz

40 2

me đu ka pac itet a ko mp res ora i ka pac itet a isp ari vač a. T aj se rcg ula cijs ki ve ntil u pra ksi naz iva "ist otl ačn im ve ntil om ", a ugr ađ uje se u sus

tav viš e isp ari vač a koj i rad e na raz liči tim te mp era tur am a isp ara va nja . Ta da se u usi sni vo d svi h isp ari vač a, osi m on og koj i rad

40 4

i na naj niž oj te mp era turi isp arav anj a, ugr ađ uje ov aj ve ntil . Na bro du se pri mj enj uje u sus tav u pro vij ant ure . N a slic i 7.1 5. pri kaz

ana je she ma ugr ad nje ist otl ačn og ve ntil a. Na mj ešt a se pre ma ma no me tru, ali tek na ko n što je pos tig nut a žel jen a te mp era tur a ras hla dn

40 6

e ko mo re. Na slic i se vid i ve ntil tip a IV A (D anf oss ) ugr ađe n u sus tav s dv a isp ari vač a raz liči tih te mp era tur a isp ara va nja koj i su vez ani

na zaj ed nič ki ko mp res or.

ISTO TIAC NI VEN TIL

Z a već e kap acit ete pro tok a pre tež no se kor isti gla vni ven til upr

40 8

avlj an pil otven tilo m. Ka o ser vosila za pok reta nje upr avlj ačk og kli pa u gla vno m ven tilu slu ži sni žen je tlak a ras hla dno g sre dst va pri prij ela zu pre ko

pil ots kog pri klj učk a. Up rav ljač ka opn a pod iže se od sje dišt a ako tlak isp ari vač a pos tan e viši od tlak a reg ula cijs ke opr uge , osl oba đaj ući već i pro laz

41 0

flui da kro z gla vni ven til. Re gul acija pil otven tilo m mo že se pos tići na viš e nač ina. Pil otven til mo že biti : ruč ni zapor ni ven til, ter mo stat sko eks

pan zijs ki ili ma gne tski ven til upr avlj an po mo ću termo stat a. a slic i 7.1 6. pri kaz an je sus tav reg ula cije gla vno g ven tila po mo ću ruč nog reg ula cijs kog

N

41 2

pil otven tila. Tla k isp ara van ja iz isp ari vač a reg ulir a se po mo ću vakuu mmet ra na tlak i pil otven tila. Tla k se reg ulir a nak on pos tiza nja želj ene tem pe-

rat ure isp ari vač a. Ka da je upr avlj ačk i (pil otven til) otv ore n, tlak se pre nos i na go rnju stra nu ser vocili ndr a, što dov odi do otv ara nja gla vno g ven tila. Ka

41 4

d se upr avljač ki ven til zat vor i, tlak se izn ad ser vocili ndr a sni zuj c kro z otv or za izje dna čav anj e, što dov odi do zat var anj a gla vno g ven tila.

Slik a 7.16 . She ma regu lacij e

41 6

7.5. 2. Re gul ato ri tem per atu re U gra đuj u se u usi sno m vo du iz me đu isp ari vač a i ko mp res ora . U to m slu čaj u reg ula cijs ka je vel iči na te mp era

tur a me dij a koj i izl azi iz isp ari vač a. Po sto je sus tav i u koj im a se mo že reg ulir ati te mp era tur a zra ka ili ras oli ne. Bu lb reg ula tor a te m-

41 8

per atu re jest da vač koj ega reg ula tor te mp era tur e ug ađa svo jim šir enj em , od nos no sku plj anj em pu nil a i tak o rea gir a na izv ršn i ele me nt. Sta lni

m pri guš iva nje m pri pre kor ače nju na mj ešt ene te mp era tur e te mp era tur a isp ara va nja u isp ari vač u ras te, a reg ula tor te mp era tur e od go var

42 0

aju će će reg ulir ati usi s na ko mp res oru . Ta ka v se sus tav pri mj enj uje u ras hla dni m sus tav im a ma lih ka pac itet a. a slic i 7.1 7.a . pri kaz

N

an je reg ula tor te mp era tur e za ras hla dni sus tav a na slic i 7.1 7.b . she ma tsk i je pri kaz ana pri mj ena reg ula tor a te mp era tur e. DAVAČ

REGULATOR TEMPERATURE

TERMCSTATSKO EK5PANZIJSKI VENTIL

a — presjek regulatora 42temperature, b — shematski spoj regulatora temperature 2

Slika 7.17. Regulator temperature

7.5. 3. Re gul ato r kap acit eta R eg ula tor ka pac itet a ve ntil je koj i se pos tav lja na cij ev koj a spa ja tla čni i usi sni vo d ko mp res ora . Ko

rist i se u sus tav im a koj i ne ma ju mo gu ćn ost reg ula cij e ka pac itet a a ko d koj ih se ras hla dn o opt ere ćen je pro ces a mij enj a. U tak vi m ins

42 4

talac ija ma mo že se u jed no m čas u poj avi ti pot reb a za sa mo ma nji m dij elo m ka pac itet a koj im ko mp res or ras pol aže . Ak o se ka pac itet

nik ak o ne mo že sm anj iti, tla k će na usi sno j str ani ko mp res ora pas ti, pa će zb og tog a te mp era tur a isp ara va nja biti nis ka a pre sos tat nis ko

42 6

g tla ka ukl juč iva t će i isk lju čiv ati ko mp res or. Re gul ato r ka pac itet a to spr eča va na taj nač in što se otv ara ka da se tla k na usi sno j str ani spu

sti isp od odr eđe ne vrij ed nos ti, i isp ust i dio pli na iz tla čne str ane u usi sni vo d. N a slic i 7.1 8.a . pri kaz an je ve ntil za reg ula cij u ka pac itet a.

42 8

Ok ret anj em vre ten a na des no, reg ula tor se otv ara po viš eni m usi sni m tla ko m.

N a slic i 7.1 8.b . pri kaz ana je she ma ins tal aci ja s ve ntil om za reg

ula cij u ka pacit eta. Š to se viš e sm anj uje tla k u usi sno m vo du, sve se viš e otv ara reg ula tor i sve ma nje pli na dol azi iz isp ari vač a pre ma ko mp

209

43 0

res oru . Ov aj reg ula tor nij e na mij enj en odr žav anj u stal no g tla ka usi sav anj a, od nos no isp ara va nja . On isk lju čiv o slu ži za sm anj enj e ka

pac itet a ko mp res ora i spr eča va nju da pri na glo m sni žen ju tla ka u ka rter u do đe do crp lje nja ulj a iz nje ga. 14 Brod ski rashl adni uređ aji

43 2

REGULATOR

a — ventil za regulaciju kapaciteta, b — shema spoja regulacijskog ventila Slika 7.18. Regulacijski ventil

7.5.4. Startni regulator Regulacijska je veličina nadtlak rashladnog sredstva na ulazu u kompresor. Opterećenje kompresora pri uključivanju treba adekvatno smanjili, bilo smanjenjem radne zapremnine (isključivanjem cilindra klipnog kompresora iz rada) ili, ako to nije moguće, smanjenjem protoka rashladnog sredstva kroz kompresor prigušivanjem na usisnom vodu pomoću ovog regulatora. Pri uključivanju sustava u rad tlak se u vodi isparivača povisuje, pa je regulacijski ventil za rasterećenje zatvoren. Zbog rada kompresora ilak će se u usisnom vodu brzo sniziti, pa će se postupno otvarati startni regulator. On radi na namještenu usisnu vrijednost i na taj način sprečava moguće preopterećenje pogonskog motora kompresora koje bi moglo nastati zbog pothladivanja rashladnog sredstva poslije dužeg prekida rada sustava.

7.6. Regulacija rashladne vode Da bi se kondenzator neprestano održavao na projektiranom tlaku, odnosno temperaturi, ugrađuju se regulatori protoka rashladne vode. Tijekom uporabe brodskog rashladnog sustava, u različitim geografskim područjima temperatura morske vode znatno se mijenja. U projektiranju se većinom računa na temperature mora od 5 do 32 °C. Tlak i temperatura kondenzacije rashladnog sredstva ovise o količini protoka i temperaturi morske vode. Rashladna voda može biti ugođena na tlak i temperaturu kondenzacije, pa regulatore dijelimo na: — presostatske vodoregulacijske ventile — termostatske vodoregulacijske ventile.

433

7.6.1. Presostatski regulacijski ventili za vodu Tlak kondenzacije ovisi o temperaturi morske vode i njezinu protoku kroz kondenzator. Pri niskom kondenzatorskom tlaku utrošak snage kompresora bit će manji, a rashladni učinak veći. Istodobno se mora utvrditi najniži tlak kondenzacije zbog normalne dobave termoregulacijskog ventila, jer bi se pri većem sniženju tlaka narušio režim rada sustava. Ako se koristi rashladno sredstvo R 12, tada se ne smije dopustiti da se kondenzatorski tlak (5,5 bara) spusti ispod vrijednosti koja odgovara kondenzatorskoj temperaturi (+25 °C). Kad je rashladna voda hladna, izlaz vode iz kondenzatora treba biti znatno prigušen. Brod-hladnjača ima više rashladnih prostora različitih temperatura ekspanzije. Ako je rashladna voda vrlo hladna, kondenzatorski tlak rashladnog sredstva bit će suviše nizak, a tekućinsko rashladno sredstvo treba biti raspodijeljeno u isparivače različitih tlakova isparavanja. Ako isparivač koji ima visoki tlak isparavanja (isparivači u relativno toploj prostoriji, npr. za skladištenje banana, naranača, jabuka i dr.) primi premalo rashladnog sredstva, dat će slab rashladni učinak. Tome jc uzrok razlika tlaka u tekućinskom vodu rashladnog sredstva, koja ovisi o tlaku kondenzacije. Površina kondenzatora projektirana je na maksimalno opterećenje pri visokoj temperaturi morske vode (+32 °C). Zato se regulacija tlaka kondenzacije u bili svodi na njegov porast pri malim opterećenjima kondenzatora i niskoj temperaturi morske vode. Zato treba upotrijebiti rcgulacijskc ventile protoka rashladne vode koji se ugrađuju na istom cjevovodu, što povezuje tlačni vod kompresora iza odjeljivača ulja s gornjom stranom kondenzatora. Na slici 7.19. prikazan je presostatski regulator rashladne vode. Regulator se postavlja na cjevovodu rashladne vode tako da voda struji kroz ventil u smjeru strelice. Prostor iznad mijeha povezan je tankom cijevi s kondenzatorom, lako da na mijeh djeluje tlak kondenzatora. Mijeh je povezan s ventilskim vretenom na kojega s gornje strane djeluje sila s opruge koja se namješta regulacijskim vijkom. Maksimalni protok vode uvjetovan jc tlakom vode, otporom u kondenzatoru te otporom kroz regulator vode. Kapilarna jc cijev spojena na kondenzator na strani rashladnog medija. Tlak kondenzacije rashladnog medija (koji pulsira), prenosi se preko kapilarne cijevi na gornju tlačnu polugu koja je vezana na izvršni organ u

434

obliku klipa koji na gornjoj i donjoj strani klizi u cilindričnim vodilicama. Propuštanje morske vode kroz vodilice osigurava se posebnim brtvama. Srednji dio izrađen je kao ventilni zatvarač s ugrađenom brtvom. U zatvorenom položaju ventila brtva priliježe na sjedište ventila. Sili otvaranja ventila suprotstavlja se opruga koja se namješta pomoću rcgulacijskog vijka, čiji prednapon određuje početak i kraj otvaranja, a time i tlak u kondenzatoru. 7.6.2. Termostatski ventil za regulaciju vode Temperaturu kondenzacije rashladnog sredstva može se regulirati pomoću termostatskog vodoregulacijskog ventila. Na slici 7.20. prikazana je konstrukcija jednog tipa ventila koji regulira protok vode u ovisnosti o temperaturi kondenzacije. Bulb kapilare obično se montira u samom kondenzatoru ili na izlaznoj cijevi rashladnog sredstva iz kondenzatora i tako, ovisno o temperaturi kondenzacije, regulira protok vode. Ventil se postavlja na ulaznom cjevovodu rashladne vode u kondenzator. Porastom temperature kondenzacije sila tlaka na mijehu raste, sabija oprugu i povećava otpor za protok vode. Pri sniženju temperature kondenzacije sila opruge svladava silu na mijehu i pritvara otvor. Pri zaustavljanju rada instalacije temperatura kondenzacije raste, pa sila opruge potpuno svladava silu tlaka na mijeh, pa potpuno zatvori protok vode. Slični ventili, uz razne konstrukcijske izmjene, primjenjuju se i u drugim slučajevima kad se voda ili neka druga tekućina na brodu grije ili hladi.

435

8. Automatizacija i regulacija rashladnog sustava na brodu regui ac ion i vijak------------oznaka iemperature

gumen a gumeni omoiač servo stapa

gumena briva vodice ventila ■■ mrežica

servo stap

gumena

brtva

gumeni

prste«

gumena mijeh-----------nadjevna košulja

Slika 7.20. Termostatski vodoregulacijski ventil

-

8.1. Uvod

Automatizacijom nazivamo sve mjere kojima se smanjuje udio ljudskog rada, zapravo zamjenjuje umni rad čovjeka u upravljanju radnim procesom. Pojam automatizacije povezan je s pojmom automat. Automati su tehnički uređaji koji samostalno obavljaju koristan rad prema čovjekovoj zamisli. To jc relativno novije područje znanosti i tehnike, koje se počelo naglo razvijati nakon drugoga svjetskog rata. Imperativ jc našeg vremena povećanje učinkovitosti rada uz smanjenje ljudskog rada. Da bi se to postiglo na brodu, primjenjuje se automatizacija i regulacija kojima se omogućava siguran, jeftin i kvalitetan prijevoz ljudi i tereta. Automatsko upravljanje rashladnim sustavima ili njihovim dijelovima sastoji se u održavanju ravnotežnog stanja između uvjeta koje stvara rashladna instalacija i vanjskih uvjeta. Na brodu se vanjski uvjeti stalno mijenjaju i time narušavaju željenu ravnotežu. Uvođenje automatizacije u upravljanje uređajima rashladne tehnike na brodu i njihov nadzor opravdano je nizom prednosti u tehnologiji održavanja, ekonomič- nošću i funkcionalnošću sustava. Dijelovi automatike mjere veličine i daju impuls za poduzimanje protumjera. Gotovo svi rashladni sustavi imaju neke dijelove automatizacije. Kod potpuno automatiziranih rashladnih uređaja svi su procesi regulacije automatski. Čovjek nadzire i povremeno pregledava uređaje. Prednosti automatike višestruki su i omogućuju: siguran rad uređaja olakšan nadzor bolje preventivno održavanje povećanje produktivnosti rada jer se ne mora stalno pratiti rad postrojenja djelotvornije korištenje uređaja točnije održavanje potrebnih parametara

— — —

— — — — — — — —

smanjenje troškova korištenja pravovremeno otkrivanje i uklanjanje kvarova povećanje trajnosti rashladnog sustava zbog poboljšanih uvjeta rada neprestano praćenje promjena rada pomoću instrumenata za registraciju produžen vijek trajanja sustava. Automatizacija se ostvaruje uređajima za automatizaciju, koji obavljaju funkciju signalizacije, nadzora, zaštite, upravljanja i reguliranja. Zadaća dijelova automatizacije jest da održavaju stalnima sljedeće veličine ili da ih mijenjaju prema zadanu zakonu. Veličine su: temperatura objekta koji se hladi vlažnost zraka u rashladnim komorama kapacitet kompresora tlak kondenzacije u kondenzatoru rad isparivača temperatura usisnog medija ili tlak usisnog medija tipični parametri ulja za podmazivanje kompresora i vrijednosti reguliranja parametara u rashladnom sustavu. Rashladni se sustavi automatiziraju djelomično ili potpuno. U djelomično automatiziranim rashladnim sustavima automatski se reguliraju pojedine faze radnog procesa, ali pritom posada mora neprekidno nadgledavati proces. U potpuno automatiziranim brodskim rashladnim sustavima svi se procesi automatski reguliraju, a posada koja je zadužena za laj sustav samo povremeno nadzire proces. Automatizacija u rashladnim sustavima obuhvaća regulaciju, nadzor, signalizaciju i zaštitu.

8.2. Regulacija Automatska regulacija vrlo je složena. Sastoji se od uređaja s povratnom vezom koji služe za izjednačenje upravljajućeg signala i regulacijske veličine, odnosno izlazna veličina djeluje povratno na ulaznu veličinu. Objekt koji se regulira i regulator obrazuju krug regulacije koji se sastoji od dijelova koji djeluju jedan na drugi. Automatski regulatori razlikuju se prema namjeni, korištenju energije i načinu djelovanja na objekt. Namjena regulatora određuje se regulacijskom veličinom, pa razlikujemo regulator tlaka, regulator temperature, regulator razine. Prema korištenju energije za pomicanje regulacijskog organa, regulatori mogu biti neposrednog i posrednog djelovanja. U regulatora neposrednog djelovanja regulacijski (izvršni) organ premješta se na račun energije koja se razvija neposredno iz osjetljivog (mjernog) dijela regulatora. U regulatora posrednog djelovanja za premještanje regulacijskog organa koristi se energija vanjskog uzročnika. Osjetljivi dio djeluje na regulacijski organ preko upravljačkog dijela, poja- čivača i izvršnog dijela. U rashladnoj tehnici obično se primjenjuju regulatori posrednog djelovanja koji koriste električnu energiju ili energiju para rashladnog sredstva pod tlakom. Osim toga koriste se pneumatski regulatori kod kojih je dovod zraka izvršnom organu regulatora ostvaren pomoću komprimiranog zraka. Prema načinu djelovanja na objekt regulatori mogu biti pozicijskog i neprekidnog djelovanja. U pozicijskih regulatora pri neprekidnim izmjenama regulacijskih veličina regulacijski organ može zauzimati samo nekoliko određenih položaja, a kod dvopozicijskih regulatora dva krajnja položaja "uključeno" i "isključeno", odnosno "otvoreno" i "zatvoreno". U rashladnoj tehnici najviše se koriste

— — — — — — — —

dvopozicijski releji koji se primjenjuju za automatsko upravljanje, nadzor, signalizaciju, zaštitu i regulaciju. U regulatora neprekidno se mijenja regulacijska veličina, što je posljedica neprekidnog mijenjanja položaja regulacijskih organa. U času uravnoteženja regulacijski organ može zauzimati bilo koji položaj između dviju krajnosti. Zbog toga ti regulatori imaju tzv. zonu neosjetljivosti, tj. područje otklanjanja regulacijske veličine od zadanih vrijednosti a da se pritom rcgulacijski organi ne pomiču. Regulatore prema značaju dijelimo na kontinuirane (analogne) i diskontinuirane (impulsno digitalne), a prema završetku prijelaza pojave regulatora dijelimo ih na proporcionalne (statičke) i astatičke. U proporcionalnih regulatora svakom otklonu regulacijskih veličina odgovara određeno (razmjerno) premještanje regulacijskog organa. Najviša vrijednost regulacijske veličine postiže se pri najmanjem otvaranju regulacijskih organa, tj. pri najmanjem opterećenju. Izmjena rcgulacijskih veličina neophodna jc za premještanje regulacijskog organa iz jednog krajnjeg položaja u drugi, a naziva se neravno- mjernošću regulatora. U astatičkih regulatora zadane vrijednosti rcgulacijskih veličina nisu povezane s određenim položajem regulacijskih organa. Aslatički regulatori neprekidnog djelovanja podržavaju postojanu vrijednost regulacijske veličine pri bilo kojem opterećenju objekta ili se otklanjaju od zadane vrijednosti izazivajući otklanjanje regulacijskog organa sve dok se ne ustanovi zadana vrijednost veličine. U regulacijske pokazatelje mogu se uvrstili: točnost, stabilnost i brzina odziva. Točnost regulacije odnosi se na odstupanje regulirane veličine u stacionarnom stanju. Ovaj pokazatelj ovisi o kakvoći opreme i izboru vrste regulacijskog djelovanja regulatora. Na brodu se u rashladnoj tehnici regulatori najčešće upotrebljavaju u regulaciji temperature tereta, koja tijekom prijevoza može varirati za ± 0,1 °C. Stabilnost je sposobnost nekog regulacijskog sustava da se nakon prestanka djelovanja smetnje vrati u prvobitno stanje. Sustavi se dijele na stabilne, nestabilne te sustave na granici stabilnosti. Brodske rashladne sustave uvrštavamo u stabilne, pa moramo predvidjeti odgovarajuću regulaciju. Brzina odziva ovisi o tome u kojem je dijelu rashladnog sustava ugrađen regulator i koju veličinu regulira. Veličine automatske regulacije u rashladnim sustavima na brodu obuhvaćaju sljedeće veličine: temperaturu u rashladnoj komori vlažnost zraka u rashladnim komorama temperaturu i tlak isparavanja u isparivaču temperaturu i tlak u usisnom vodu tlak i temperaturu kondenzacije odledivanje isparivača (defrosting) kapacitet kompresora i temperaturu rashladne vode. 8.2.1. Automatski nadzor Automatski nadzor služi za mjerenje bitnih veličina i njihovo zapisivanje. Za učinkovito korištenje rashladnih uređaja srednjeg i velikog kapaciteta koriste se instrumenti za mjerenje i zapisivanje jedne ili nekoliko sljedećih veličina: temperature i vlažnosti zraka u rashladnoj komori, tlak usisavanja i potiskivanja, temperature usisavanja i potiskivanja, količine protočnog rashladnog sredstva, i dr. Na brodovima s velikim brojem rashladnih komora, u kojima se održavaju različite temperature i različite vlažnosti zraka, otežano je uzimanje podataka o prethodno spomenutim veličinama, jer zahtjeva mnogo vremena i velika je obveza osoblju koje

poslužuje rashladni uređaj. Za bilježenje podataka na takvom brodu primjenjuju se logometri koji uspješno bilježe sve potrebne podatke. Današnji logometri, osim temperature, tlaka i amperaže raznih motora, mogu signalizirati potisni i usisni tlak rashladnog sredstva odgovarajućim temperaturama zasićenja. U suvremene konstrukcije uključen je i električni pisaći stroj koji automatski otkucava sve primljene podatke. 8.2.2.

Automatska signalizacija

Za signalizaciju kvarova najčešće se primjenjuju signalne žarulje crvene boje s odgovarajućim natpisima. Zvučna signalizacija kvarova uređena je tako da ju se posebnim uređajima za priključivanje može isključiti kada počnu raditi uređaji za zaštitu od kvarova, kako ne bi smetala pri uklanjanju neispravnosti. Za zvučnu signalizaciju upotrebljava se obična električna sirena. Tako se npr. u relejima razina nakon isključenja sirena pali posebna žarulja. U rashladnim uređajima s velikim brojem automatskih releja za zaštitu i signalizaciju ponekad se primjenjuje opći signalni alarm. U automatiziranim rashladnim uređajima koji imaju razgranat sustav također se primjenjuje izvršna signalizacija, koja pokazuje kako reagiraju uređaji u određenom trenutku. 8.2.3.

Automatska zaštita

Automatska zaštita prekida rad sustava u slučaju većih (opasnih) poremećaja i na taj način sprečava neželjene posljedice kvarova. Automatika zaštićuje uređaje od: hidrauličnog udara, nedopuštenog povišenja tlaka, povišenja temperature cilindara kompresora i nedopuštenog povišenja temperature elektromotora. Hidraulični udar izazvan je dolaskom tekućeg rashladnog sredstva u kompresor. Ako tekućina ne uspije proći kroz ventile kompresora, doći će do povišenog tlaka tijekom kompresije, što može dovesti do oštećenja kompresora. Da se spriječi havarija, kompresor se zaštićuje alarmnom signalizacijom za zaštitu od hidrauličkog udara. Na odva- jaču (separatoru) tekućine ugradi se relej razine koji signalizira pojavu tekućeg rashladnog sredstva i njegov ulaz u isparivač. Čim se signal pojavi, mora se prekinuti dovod tekućine u isparivač. Ako razina tekućine u odvajaču (separatoru) i dalje raste, drugi signal upozorava na mogućnost ulaza tekućine u usisni vod i sam kompresor. Tada se mora pritvoriti usisni zaporni ventil kompresora. U gornjem dijelu odvajača (separatora) tekućine postavlja se drugi relej koji zaustavlja kompresor. Nakon uklanjanja neispravnosti u uređaju kompresor se ručno ponovno pokreće. Nedopušteno povišenje tlaka izazvano je naglim smanjenjem količine vode ili zraka za hlađenje kondenzatora ili stavljanjem kompresora u rad pri zatvorenom potisnom vodu. Za zaštitu služe sigurnosni ventili postavljeni na potisnoj strani kompresora, između cilindra i zapornog ventila koji se otvara pri tipičnoj razlici tlakova potiskivanja i usisavanja. Razlika tih tlakova ovisi o tipu kompresora i rashladnom sredstvu sustava. Sigurnosni ventili propuštaju rashladno sredstvo i iz potisnog u usisni vod kompresora. Temperatura cilindara kompresora povisuje se obično zbog nedostatnog podmazivanja, nedostatka rashladne vode za hlađenje kompresora, kvara na ventilima i ulaska zraka u kompresor. Zla zaštitu se može koristiti relej temperature (Icrmostat) koji se postavlja na tlačni vod kompresora. Pri povišenju temperature potiskivanja do gornje zadane vrijednosti termostat zaustavlja kompresor. Ako se prekine dovod vode za hlađenje kompresora ili prestane podmazivanje, termostat radi sa zakašnjenjem i ne osigurava zaštitu od kvara.

Zbog loga se primjenjuju automatski uređaji koji nadziru rad crpke za ulje i dobavu rashladne vode. U te se uređaje ubrajaju relej tlaka (presostat) i relej protoka. Nedopušteno povišenje temperature elektromotora pri preopterećenju može dovesti do proboja izolacije namotaja. Pri preopterećenju elektromotora kompresora, preopterećenju ili u slučaju prekida jedne faze kod trofaznih motora, povećava se jačina struje koja protječe kroz namotaje, što može uzrokovati probijanje izolacije i oštećenja elektromotora. Za zaštitu od nedopuštenog povišenja temperature namotaja služi električni toplinski relej koji zaustavlja elektromotor pri povećanju jačine struje.

83. Opis zadaća regulacije različitih rashladnih uređaja Brodovi-hladnjače koji prevoze hlađene terete (voće, povrće, meso, ribu) ili brodovi s rashladnim sustavom za prijevoz ukapljenog plina zahtijevaju održavanje temperature tereta, odnosno održanje optimalnima potrebne parametre u skladištima tereta. Potrebno je potpuno automatizirati regulaciju rashladnih sustava i upravljanje njihovim radom da bi se održalo ravnotežne stanje između uvjeta koje stvara rashladno postrojenje, potrebnih parametara za očuvanje tereta tijekom prijevoza te vanjskog uvjeta koji se stalno mijenja promjenom položaja broda. Pojam "automatika rashladnog tereta" označava cjelokupnost tehničkih uređaja namijenjenih automatskom nadzoru brodskog rashladnog procesa i upravljanju njime, a to su: mjerni uređaji, upravljački uređaji i računarski centri. U suvremenim uvjetima automa- tizirani sustav upravljanja brodskog rashladnog procesa nema ujednačen karakter, pa se razina kompleksne automatizacije ostvaruje korištenjem i usklađivanjem podsustava raznih proizvođača u svijetu prema uvjetima brodovlasnika i registru broda. Veliki napredak mikroelektroničke tehnologije doveo je do razvitka integriranih krugova i proizvodnje mikrokompjutorskih sustava koji su proširili područje primjene automatizacije na brodovima. Kompjutorski se sustav u osnovi sastoji od sklopovske opreme (engl. hardware), dijela sastavljenog od elektronskih sklopova i uređaja, a poistovjećujemo ga s fizičkim uređajem koji obavlja namijenjene mu radnje. Problematiku uređaja čine pogonska energija, napajanje uređaja, pouzdanost rada, praktičnost u rukovanju te mogućnosti održavanja.

Drugi dio kompjutorskog sustava jest programska oprema (engl. software). To su kompjuterski programi koji se sastoje od niza naredbi koje osiguravaju željene radnje uređaja. Funkcije se dodjeljuju uređaju prema tehnološkim algoritmima— zakonitostima. Za programsku opremu softwarea vezan je problem optimalizacije pojedinih dijelova procesa koji se automatiziraju. Kompjutor se sastoji od središnje (centralne) jedinice s nadzornom i aritmetičkom jedinicom, od memorije i ulazno-izlaznih modula koji organiziraju izmjenu podataka s perifernim jedinicama preko kojih je kompjutor povezan s okolinom. Što će kompjutor raditi, odredeno je radnim programom pod čijim se nadzorom obrađuju podaci, dok program sustava nadgleda rad individualnih dijelova sustava. Brodovi-hladnjače grade se nekoliko posljednjih godina. Uglavnom su opremljeni kompjutorskim sustavima smještenim u nadzornoj kabini strojarnice, koja je ujedno i nadzorna kabina rashladnog tereta. 8.3.1. Regulacija procesa Regulacija procesa održava kružni tok rashladnog sredstva i optimalnu iskoristivost sastavnih dijelova (komponenti) rashladnog sustava. Da bismo sagledali pojedine funkcije regulacije, na slici 8.1. prikazan je fizikalni kružni proces P,I dijagramom. Na slici je vidljivo da regulacija procesa obuhvaća: — regulaciju stalnog (konstantnog) tlaka kondenzata rashladnog sredstva u kondenzatoru — regulaciju isparavanja rashladnog sredstva u isparivaču — regulaciju kapaciteta isparivača. Kapacitet isparivača ovisi o više uvjeta, a da bismo ih sve zadovoljili potrebno je uspješno riješiti regulaciju usisnog tlaka i regulaciju potpunog usisa kompresora. U isparivaču rashladno sredstvo oduzima toplinu zraku ili rasolini pri željenim temperaturama koje su zapravo niske. Kompresor usisava rashladno sredstvo, tlači ga, te postiže visoku razinu temperature. Iz kompresora se pregrijano rashladno sredstvo tlači u kondenzator gdje mu se oduzima toplina pomoću vode ili zraka sve do ukapljivanja rashladnog sredstva. Na slici 8.1. vidljivo je da se razlika tlakova kondenzatora i isparivača postiže pomoću kompresora, a održava pomoću prigušnog ventila. Za regulaciju procesa, moglo bi se zaključiti iz dijagrama, potreban je samo regulacijski ventil za održavanje razlike tlakova (Pk, P0). BAR = *C P

RASHLADNA V0> TLAK KONDENZACIJE KOMPRES OR TLAK iSPARAVANJA ______________ZRAK-RASOL-VOBA____________ 1 ENTALPIJA : KJ/kg

Slika 8.1. Shema rashladnog kružnog procesa u p,i-dijagramu

8.3.2. Regulacija kapaciteta rashladnog sustava

Da bi se postigao kapacitet nekog rashladnog sustava, kompresor mora usisavati, odnosno tlačiti odredenu (potrebnu) količinu rashladnog sredstva. U stvarnosti, to je određen pogonski uvjet. Da bi se taj uvjet ostvario, potrebno je osigurati: — uključivanje, pokretanje i zaustavljanje kompresorske jedinice — reguliranje kapaciteta kompresora ovisno o tipu kompresora (stapne kompresore isključivanjem stapova, vijčane kompresore promjenom usisne veličine od 10 do 100 %) — reguliranje usisnog tlaka u određenim područjima sustava. Na rentabilnost rashladnog sustava na brodu posebno utječe izbor regulacije kapaciteta sustava zbog naglašenih promjenljivih uvjeta okoliša, broda i rashladnog tereta. Prethodno je naglašeno da rashladni sustavi i uređaji na brodu imaju kapacitet dostatan za održavanje najniže temperature (-25 °C) u svim prostorima pri vanjskoj temperaturi +40 °C i temperaturi morske vode +32 °C. Također je moguće održavati temperaturu od +12,5 °C za prijevoz banana, odnosno 0 °C za prijevoz ohlađenog tereta i voća. U tom su slučaju rashladni uređaji predimenzionirani. Zbog toga je vrlo važan izbor svih uređaja u sustavu i izbor njihove regulacije. Tijekom projektiranja suvremenog broda za prijevoz rashlađenog tereta uspoređuju se vijčani i stapni kompresori, a ugrađuju se oni koji imaju veću prednost. U sustavu može biti više kompresora koji mogu raditi zasebno (individualno) i usporedo (paralelno). U potpuno automatiziranim uređajima, upravljanim kompjutorom, može se dobiti optimalna kombinacija rada više kompresora.

8.4. Regulacija sustava uređaja Kao što je već rečeno, razlikujemo dva sustava: — rashladni sustav s izravnom ekspanzijom — rashladni sustav s posrednom ekspanzijom. Na zahtjev brodovlasnika, odnosno na sugestiju brodogradilišta, ugrađuje se jedan od ta dva sustava. Oba su detaljno obrađena u prethodnim poglavljima. 8.4.1. Regulacija rashladnih uređaja s izravnim isparavanjem

1. 2. 3. 4. 5.

Zbog energetskih razloga ovaj je sustav u prednosti pred onim s posrednom ekspanzijom, ali ima i vrlo velik nedostatak: skupo održavanje, ako je ugrađen na većim brodovima na kojima su instalirani dugi cjevovodi. Na slici 8.2. prikazan je pojednostavljen sustav s izravnom ekspanzijom s pojedinim funkcijama regulacije: nadzor temperature prostora za ukrcavanje, nadzor usisnog tlaka kompresora, kapacitet kompresora, nadzor usisno-tlačnog protoka rashladnog sredstva, nadzor kondenzacije ovisno o protoku vode, 6. nadzor odmrzavanja rashladnika zraka (defrosting) i grijanje prostora u slučaju potrebe za ukrcaj, 7. regulacija i nadzor protočnog zraka pomoću promjene broja okretaja ventilatora, 8. dovod svježeg zraka (ventilatorima, regulacijskim klapnama, izmjenjivačem topline).

8.4.1.1.

Temperatura rashladnog prostora

Temperatura prostora mjeri se na nekoliko mjesta u rashladnoj prostoriji, te tako pokazuje kakvoću rashladnog procesa u rashladnoj prostoriji. Temperatura treba biti nepromjenjiva s točnošću reguliranja manjom od 0,15 °C u temperaturnom području od +40 do —25 °C. Apsolutna vrijednost reguliranja treba biti u području od +10 do +15 °C. Temperatura prostora regulira se na istu gornju graničnu vrijednost kao i temperatura povratnog zraka. Temperatura tlačnog zraka regulirana je varijabla koju treba održavati na odredenoj vrijednosti koju je zadao operator. Uobičajeni naziv "šok temperatura" označava zadanu temperaturu tlačnog zraka koja se primjenjuje tijekom faze ohlađivanja. Vremenski je ograničena a ovisi o vrsti tereta. Da bi se postigla i održala željena temperatura rashladnog prostora, mora se stalno regulirati temperatura dovodnog zraka. To se obavlja promjenom isparavanja rashladnog sredstva u isparivaču, čime se izravno djeluje na temperaturu zraka koji oplakuje isparivač. Temperaturu dovodnog zraka možemo regulirati: — regulacijskim ventilom koji se postavlja na izlaznom vodu iz isparivača prema kompresoru — ekspanzijskim ventilom rashladnog sredstva koji istodobno regulira potrebno pregrijavanje usisnog plina na kompresor — uključivanjem jednog grijača kružnog protoka pri isključenom rashladnom uređaju za prijevoz, tzv. "toplo ukrcavanje" (od +15 do +40 °C). 8.4.1.2.

— — — —

Reguliranje kapaciteta kompresora

Da bi se postigla optimalna regulacija kapaciteta kompresora potrebno je ostvariti sljedeće: ovisno o opterećenju isparivača optimizirati usisni tlak regulirati automatsko uključivanje i isključivanje kompresora regulirati sekveneno upravljanje zbog optimiranja kompresora optimalizirati volumetarni odnos u vijčanim kompresorima. Na slici 8.2. vidljivo je da funkcionalnost regulacije kapaciteta kompresora ovisi o regulaciji usisnog voda rashladnog sustava. Kapacitet rashladnog sredstva izravno ovisi o isparivaču, odnosno o tlaku ili temperaturi na usisnom vodu. Ovisno o tipu kompresora (stapni ili vijčani), regulacijom kapaciteta upravlja se kompjutorski. Kompjutorsko upravljani uređaji obično sadrže signale koji pokazuju uključenje kompresora u spoj s energetikom broda, odnosno isključenje kompresora iz energetike broda. Regulacija kapaciteta kompresora prikazana je u poglavlju o kompresoru.

M — motor, Tz — temperatura zagrijavanja, TC — temperatura komore, PC — tlak kondenzacije, T — Temperatura usisa, CO — sadržaj ugljičnog dioksida Slika 8.2. Regulacija rashladnog sustava direktne ekspanzije

8.4.1.3. Regulacija isparavanja rashladnog sredstva u isparivaču Da bi isparivač zadovoljio postavljene uvjete isparavanja, potrebna mu je odgovarajuća količina rashladnog sredstva pri uvjetovanoj temperaturi isparavanja. Regulacija zadane vrijednosti isparavanja ovisi o opterećenju isparivača te o predanoj temperaturi pregrijavanja rashladnog sredstva. Područje regulacije ovisi o tipu kompresora (vijčani ili stapni). Kod vijčanih kompresora regulacija se kreće od 10 do 100 % i neovisna je o tlaku kondenzacije i tlaku isparavanja. Takva mogućnost regulacije pridonosi redukciji, odnosno optimalizaciji kapaciteta ili snage kompresora. Danas se najviše rabe termostatsko-ekspanzijski ventili. Za besprijekoran rad takvih ventila vrlo je važno ugraditi odgovarajući ventil. Različita opterećenja zahtijevaju različite presjeke dizni, a to je razlog što u procesu imamo različite ventile koji mogu raditi usporedo ili u sprezi. U novije vrijeme rabe se elektromotorni ventili fine regulacije. Elektronsko-kompjutorski upravljani regulacijski ventil može istodobno preuzeti regulaciju temperature zraka. Na slici 8.3. prikazana je mogućnost upravljanja jednim od izvedbenih sustava s elektronskom regulacijom ekspanzije rashladnog sredstva ovisno o temperaturama ekspanzije, usisa i tlačnog zraka iza isparivača. Sva četiri parametra reguliraju i nadziru kompjutori.

8.4.1.4.

Reguliranje tlaka ili temperature kondenzacije

Za stabilan i siguran rad rashladnog sustava osnovni je uvjet održavanje stalnog tlaka (temperature) rashladnog sredstva u kondenzatoru. Da bismo taj uvjet u potpunosti ostvarili, potrebno je odgovarajuće regulirati rashladnu morsku vodu. Time smanjujemo loš utjecaj na ostale krugove regulacije i optimiramo radne procese rashladnog postrojenja koje je dimenzionirano na visoke temperature morske vode. Temperatura ulazne morske vode za kondenzator regulira se na odredenu zadanu vrijednost. Tropulni regulacijski ventil djeluje kao razvodnik. Sustav regulacije sastoji se od troputnog regulacijskog ventila, kondenzatorom sa senzorom temperature (tlaka) te crpke morske vode s cjevovodom. U novije se doba velika pozornost posvećuje regulaciji crpke morske vode i to regulacijom broja okretaja motora, prekapčanjem polova ili pretvaračem frekvencije. Taj sustav ima izvjesnih prednosti: — redukcijom broja okretaja produžuje vijek trajanja crpke i cjevovoda — štedi pogonsku energiju — pridonosi lakšem održavanju (otpada regulacijski ventil morske vode). 8.4.1.5.

Regulacija odmrzavanja isparivača (defrosting) i grijanje prostora tereta

Ovom regulacijom moguće je sljedeće: zagrijavanje prostora tereta regulacija temperature transporta (preko +15 °C) regulacija automatskog odmrzavanja isparivača (defrosting) predgrijanje svježeg zraka pri prijevozu voća. U praksi su izvedene i druge mogućnosti, kao što je odmrzavanje isparivača toplim tlačnim plinom iz kompresora, pri čemu isparivač služi kao kondenzator. Drugi način odmrzavanja isparivača jest odmrzavanje električnim grijačima. Na slici 8.2. prikazan je sustav s kružnim tokom tople rasoline u kojemu treba regulirati: — količinu tople rasoline za regulaciju temperature prostora — temperaturu rasoline pri izlazu zraka iz isparivača — razdoblje odmrzavanja (defrosting). — — — —

CPU KON TR

SKLA C

U «OMPRESOR IZ -J VENTIL IA KONDENZATORA JBPIZ&AVANJE

Slika 8.3. Regulacija ekspanzije

8.4.1.6.

Regulacija protoka zraka ovisno o broju okretaja ventilatora Rashladni tereti koji se prevoze brodom moraju imati protok zraka koji omogućuje: — optimalan prijelaz topline od zraka na teret — optimalnu iskoristivost rashladnika zraka (isparivača) — dobar protok zraka s obzirom na stvaranje C02. U prethodnim poglavljima prikazan je protok i recirkulacija zraka. Vidljivo je da na snagu potrebnu za rad ventilatora rashladnog tereta odlazi velik dio utroška snage, pa ventilatore treba optimalizirati prema uvjetima tereta na brodu. Do danas se broj okretaja ventilatora obićno regulirao prekapćanjem polova motora ili rotira- jućim pretvaračem frekvencije. U budućnosti će regulaciju ventilatora preuzeti statički pretvarač frekvencije. Treba naglasiti da će u budućnosti regulaciju kružnog i opticajnog zraka preuzeti kompjutori. Time će preuzeti i regulaciju temperaturne razlike između temperature zraka i tereta te temperature isparivača (ulaz-izlaz), kao i automatsku regulaciju C0 2 u rashladnim prostorima. 8.4.1.7.

Regulacija dovoda svježeg zraka Tijekom transporta voća povećava se sadržaj C0 2 u rashladnom prostoru, što negativno utječe na teret. Zato je sadržaj CO, potrebno održavati na što nižem postotku. Da bi se taj uvjet ispunio, potrebno je neprestano obnavljati jedan dio zraka rashladnog prostora okolnim zrakom. Mora postojali mogućnost reguliranja količine svježeg zraka i mogućnost usmjeravanja zraka preko isparivača. Na slici 8.4. vidljivo je da svaki rashladni prostor ima instaliran dovod i odvod zraka. Svaki rashladni prostor ima regulirajuće klapne za dovod svježeg i odvod zagađenog zraka. Upravljanje je kompjutorsko, posebno za svaki prostor. U slučaju prijevoza tereta s dubokim hlađenjem, klapne za svježi zrak ostaju zatvorene. Zbog energetske uštede algoritam u kompjutorskom programu omogućuje da se za isparavanje rashladnog prostora koristi temperatura vanjskog zraka noću ili ujutro.

8.4.2. Regulacija rashladnog uređaja s posrednim hlađenjem Veći rashladni sustavi u brodogradnji izvedeni su s posrednim hlađenjem. U prethodnim poglavljima govoreno je o dobrim i lošim osobinama tog sustava. Može se naglasiti da je regulacija sustava s posrednim hlađenjem jednostavnija zbog tromosti sustava rasolinc. Da bi regulacija sustava bila prikazana što vjernije, na slici 8.5. takav je rashladni sustav podijeljen u skupine za regulaciju. Slika 8.5. prikazuje principijelnu izvedbu rashladnog sustava i uređaja s rasolinom. Rasolina se hladi rashladnim sredstvom na zadanu temperaturu. Ohlađena rasolina dovodi se prostornim izmjenjivačima topline, koje oplakuje zrak iz prostora. Takav je sustav jednostavniji za regulaciju i održavanje. Na slici 8.5. vidljivo je da je sustav podijeljen u podsustave radi automatske regulacije. Svaki podsustav ima neke specifičnosti koje je potrebno posebno obraditi.

T,, - temperatura zraka ispred hladnjaka, T22 — temperatura zraka iza hladnjaka, TP — temperatura prostora, T, — temperatura rasoline ispred isparivača, T, — temperatura rasoline iza isparivača Rk regulacija kapaciteta,

Tu — temperatura usisa plina, TK — temperatura kompresije plina, Py — tlak usisa, PK — tlak kompresije, PR — tlak regulacije

Slika 8.5. Regulacija indirektnog rashladnog sustava

8.4.2.1. Regulacija temperature prostora tereta Zahtjevi su isti kao pod točkom 8.4.1.1. Temperatura rashladnog prostora promjenljiva je i ovisi o vrsti skladišnog tereta. Temperatura zraka regulira se promjenom površinske temperature rashladnika. To se postiže pomoću troputnog regulacijskog ventila koji propušta veću ili manju količinu rasoline kroz rashladnik zraka. Izvedba toga ventila može biti s električnim ili pneumatskim pogonom i tada se može ručno regulirati. U slučaju rada na vrlo niskim temperaturama može doći do zaglavljivanja šuper- nice. Da bi se to spriječilo, ventilu se ugrađuje električni grijač vretena ili se, u mnogim slučajevima, šupernica puni glicerinom. Na slici 8.6. vidljivo je da je troputni regulacijski ventil konstruiran s rcgulacijskim konusom koji logaritamskom funkcijom nadoknađuje kapacitet izmjenjivača topline i tako linearno regulira kapacitet dobave i kapacitet pretvorbe. 8.4.2.2. Sprega rashladnika zraka s kružnim temperature uređaja rasoline

sustavom

Zbog gospodarskog stajališta uvode se tri kruga temperature hladne rasoline: za duboko zamrzavanje ( — 25 °C), za hlađenje voća (0 °C) i krug temperature tople rasoline za grijanje rashladnog prostora i odmrzavanje rashladnika (defrosting). Kad je opterećenje malo, mogu se miješati rasoline niskih (— 25 °C) i visokih temperatura (0 °C). Osnove za optimalizaciju rasoline jesu sljedeća stanja: — svaki regulacijski ventil rasoline ima optimalno područje namještanja koje se, prema iskustvu, nalazi između 60 i 80 % podizanja ventila — rashladni kapacitet rashladnika zraka određen je temperaturom i protokom rasoline, pa ako je protok rasoline veći, temperatura rasoline može biti niža — optimiranje rasoline preuzima rashladno skladište u sustavu rasoline koje zahtijeva najnižu temperaturu rasoline. Ako u sustavu postoji kompjutor, on odabire položaj regulacijskog ventila koji je najviše otvoren. 8.4.2.3.

Optimiranje temperature rasoline

Temperatura rasoline regulira se mijenjanjem kapaciteta kompresora. Za svaki kompresor ugrađuje se po jedan odgovarajući regulator s odvojenim uređajem za zadavanje temperature. Regulator se većinom ugrađuje u nadzornoj kabini strojarnice. Operator pomoću odgovarajućih radnja u kompjutor unosi podatke o načinu hlađenja pojedinih rashladnih prostora za teret. 225

15 Brodski rashladni uređaji

■ ASHLADHI C ZIAKA »C6IH.ACIJSM »EX-TIl I B V>

KAPA C COIAVC Slika 8.6. Prikaz krivulje regulacije rashladnog zraka i regulacijskog ventila

Optimiranje temperature rasoline provodi se vrlo polako da bi se izbjeglo naglo mijenjanje kapaciteta kompresora. Taj proces može trajati nekoliko sati. Donedavno su se zadane vrijednosti rasoline regulirale ručno. U budućnosti će se te zadane vrijednosti regulirati i određivati kompjutorski. Za veličinu regulacije koristit će se položaj regulacijskog ventila. U sustavu je vrlo važan parametar ulazno- -izlazna temperatura rasoline u izmjenjivaču topline. 8.4.2.4. Reguliranje temperature protoka rasoline Kroz rashladnikc zraka može protjecati rasolina temperature -25 °C (zamrzavanje) i 0 °C (hlađenje). Kad je za sustav rasoline od —25 °C potreban mali rashladni kapacitet može se hladna rasolina iz sustava temperature —25 °C kroz cjevovod za miješanje ubrizgati u sustav temperature 0 °C. Prednost tog sustava je očita, jer u slučaju potrebe malog kapaciteta za sustav rasoline od 0 °C nije potrebno staviti u pogon dodatni kompresor. Na slici 8.7. vidljiv TL AK U POVR AT IZ je način regulacije. RASHL ADNIKU ZRAKA

RASHL ADNIKA ZRAKA

2

t - 25"C -15*C-

VENril ZA

O'C-

UBRIZG AVANJE RASOL.

T

Slika 8.7. Shema regulacije rasoline

Regulacija rasoline može biti automatska ili ručna, a početna temperatura mora biti stalna, s najmanjim mogućim odstupanjem temperature (od 0,5 do 1 °C). Kompjutorom se može optimirati temperatura rasoline i to automatskom treguliranjem crpke rasoline. Sustav promjenom kapaciteta kompresora ili rasoline sastoji se od dvosmjernog regulacijskog ventila, dva sustava rasoline, njihovih cjevovoda i primarnog elementa regulacije.

t

8.4.2.5. Regulacija tople rasoline Kada je potrebno zagrijavanje rashladnog prostora, upotrebljava se regulacija posebnog sustava tople rasoline. Ovaj kružni tok također služi za odleđivanje (defrosting) rashladnika zraka. Temperatura tople rasoline već je određena, ali je treba održavati na što nižoj temperaturi zbog opasnosti od korozije.

o'c

Grijač rasoline može biti parni ili električni. Ako je parni, tada temperatura rasoline regulira termostatom na izlaznoj strani zagrijača. Za električni grijač rasoline predviđa se ugradnja stepenastog ukopčavanja i iskopčavanja.

8.5. Izvedba kompjutorskih sustava na brt>dovima za prijevoz rashladnog tereta Automatizacijom brodskog strojnog kompleksa ili kompletnog broda sve se zadaće koje su prije obavijali ljudi mogu sigurno i pouzdano izvesti tehničkim uređajima i napravama. Tehničkim pomagalima kojima danas raspolažemo mogu se pomoću automatizacije obaviti vrlo složene zadaće, kao što su vođenje brodskog sustava bez ljudske posade, navigacija broda, održavanje broda i optimalnih parametara za prijevoz rashladnog tereta. Sve šira primjena mikroelektroničke tehnike i kompjutora povećava djelotvornost brodskih automatiziranih kompleksa. Cilj je poboljšati radnu učinkovitost i pouzdanost plovidbe broda s minimalnim brojem članova posade bez opasnosti da se smanji sigurnost na brodu. Kompjutorizirani sustavi za regulaciju, upravljanje i registraciju podataka mogu biti izvedeni na brodu kao središnji sustavi bez podpostaja ili decentralizirani sustavi s podpostajama. Danas se većinom koristi decentralizirani sustav, jer je u izrazitoj prednosti zbog niske cijene instalacije. 8.5.1. Decentralizirani sustav

— — — —

Decentralizirani sustav prikazan je na slici 8.8. Izveden je s jednom središnjom kompjutorskom jedinicom i podjedinicama koje su komunikacijskim vodom spojene na središnji kompjutor. Sustav se može sastojati od više međusobno povezanih procesnih kompjutora, na primjer: — sustav mjerenja, obrade podataka, signalizacije i zaštite cjelokupnog postrojenja sustav daljinskog upravljanja i regulacije rashladnog postrojenja za teret sustav daljinskog upravljanja, regulacije i zaštite glavnog motora. Na slici 8.8. prikazan je samo rashladni decentralizirani sustav. Vidljivo je da ima dva podsustava: stroj u kojem se obrađuje regulacija podataka i nadzor i skladište s registracijom podataka i regulacijom. Kao što je prikazano, svaki se podsustav može nadgledati i regulirati. 8.5.1.1. Sustav mjerenja, obrade podataka, signalizacije i zaštite Osnovu sustava mjerenja analognih mjernih vrijednosti, signalizaciju graničnih vrijednosti te analogne i binarne signale od određenog broja mjernih točaka koje se nalaze u strojarnici i određenog broja mjernih točaka rashladnog skladišta obrađuje procesni kompjutor s centralnom procesnom jedinicom čija se memorija mjeri u kilobajtima (KByte).

1 at = 1 kp/cm2 = 98 066,5 Pa = 98 066,5 N/m2 = 9,806 65 N/cm2 = 0,980 665 bar

Brodski rashladni uređaji - Martinović.docx

Recommend Documents