Kas ir amonjaka saldēšanas sistēma?

Kas ir amonjaka saldēšanas sistēma?

Amonjaka saldēšanas sistēma ir rūpnieciska saldēšanas sistēma, kurā kā aukstumaģentu izmanto amonjaku (NH₃). Tajā tiek izmantots princips, ka amonjaks iztvaikošanas laikā absorbē lielu siltuma daudzumu, lai nodrošinātu dzesēšanu rūpnieciskās ražošanas procesos, kuriem nepieciešama zema temperatūra (piemēram, pārtikas sasaldēšana, dzesēšana, ķīmiskā ražošana, ledus sporta norises vietas utt.).

Pateicoties augstajai efektivitātei, ekonomiskajam raksturam un tam, ka tas nebojā ozona slāni (ODP = 0), amonjaks ir vēlamais aukstumaģents liela mēroga rūpniecisko un komerciālo saldēšanas iekārtu jomā.

Galvenais darbības princips (vienpakāpes kompresijas saldēšanas cikls)

Amonjaka dzesēšanas sistēmas darbība notiek pēc pamata tvaika kompresijas dzesēšanas cikla, kas galvenokārt sastāv no četriem procesiem:

Saspiešana: Kompresors iesūc amonjaka tvaikus zemā temperatūrā un zemā spiedienā un saspiež, augstā temperatūrā un spiedienā pārvēršoties pārkarsētā tvaikā.

Kondensācija: Amonjaka tvaiki augstā temperatūrā un spiedienā nonāk kondensatorā, kur tos atdzesē ar atdzesējošu ūdeni vai gaisu, atbrīvojot siltumu un kondensējoties augsta spiediena, normālas temperatūras amonjaka šķidrumā.

Droseļvārsts: Augstspiediena amonjaka šķidrums iziet cauri droseļvārstam (piemēram, izplešanās vārstam), un spiediens strauji pazeminās. Daļa šķidruma iztvaiko, pārvēršoties zemas temperatūras un zema spiediena tvaika un šķidruma maisījumā.

Iztvaikošana: Zemas temperatūras amonjaks nonāk iztvaikotājā (piemēram, dzesēšanas ventilatorā vai siltummainī), absorbē siltumu no atdzesētās telpas (aukstuma uzglabāšanas) un pilnībā iztvaiko, veidojot zemas temperatūras un spiediena tvaiku. Pēc tam šo tvaiku kompresors atkārtoti apstrādā, un cikls tiek pabeigts.

Vienkārša analoģija: tāpat kā cilvēka ķermenis svīst, lai atvēsinātos, sviedriem (amonjaka šķīdumam) iztvaikojot, tie absorbē siltumu no ādas (atdzesētās daļas), padarot ādu vēsu.

Galvenās sastāvdaļas

Kompresors: Sistēmas "sirds". Izplatītākie veidi ir virzuļkompresori, skrūves kompresori un centrbēdzes kompresori. Skrūvkompresori ir visplašāk izmantotie mūsdienu vidēja un liela izmēra sistēmās, pateicoties to augstajai efektivitātei un elastīgajai jaudas regulēšanai.

Kondensators: Sistēmas "siltummainis". Tas noņem siltumu no saspiestās amonjaka gāzes. To iedala ūdens dzesēšanas tipā (augsta efektivitāte, nepieciešams dzesēšanas tornis) un iztvaikošanas dzesēšanas tipā (ūdeni taupošs, plaši izmantots).

Droseļvārsts: piemēram, izplešanās vārsts, pludiņa vārsts. Tas kontrolē amonjaka šķidruma plūsmas ātrumu un spiedienu, kas nonāk iztvaicētājā.

Iztvaicētājs: Sistēmas "aukstās izejas gals". Uzstādīts aukstuma uzglabāšanas vai pārstrādes zonā, amonjaks iztvaiko un absorbē siltumu sevī. Izplatītākie veidi ir gaisa dzesētāji (ar piespiedu konvekciju) un spirālveida caurules (ar dabisko konvekciju).

Šķidruma uzglabāšanas tvertne: Uzglabā amonjaka šķidrumu pēc kondensācijas, līdzsvarojot sistēmas piegādi un pieprasījumu.

Eļļas separators un eļļas savācējs: atdala un savāc kompresora izplūdes gāzēs izvadīto smēreļļu, nodrošinot sistēmas efektīvu darbību.

Gāzes-šķidruma separators: aizsargā kompresoru, novēršot neiztvaikojuša amonjaka šķidruma iekļūšanu un "šķidruma trieciena" izraisīšanu.

Vadības sistēma: Mūsdienu sistēmu "smadzenes". Tajā ietilpst PLC, sensori, izpildmehānismi utt., un tā ir atbildīga par automātiskas vadības, drošības aizsardzības un enerģijas regulēšanas nodrošināšanu.

Galvenie sistēmu veidi

Tiešās izplešanās sistēma: Amonjaks tiek tieši iztvaicēts iztvaicētājā, lai panāktu dzesēšanu. Tai ir visaugstākā efektivitāte, taču tai nepieciešama ārkārtīgi stingra cauruļu blīvēšana, un tās izmantošana ir samazinājusies.

Netiešā dzesēšanas sistēma:

Amonjaka/sālsūdens sistēma: vispirms amonjaks atdzesē sālsūdeni (piemēram, kalcija hlorīda šķīdumu), un pēc tam zemas temperatūras sālsūdens ar sūkni tiek nogādāts katrā dzesēšanas punktā. Drošības attālums ir liels, bet energoefektivitāte ir relatīvi zema.

Amonjaka/oglekļa dioksīda kaskādes sistēma: pašreizējā galvenā tendence un virziens. Amonjaks ciklā darbojas augstās temperatūras posmā, kondensējot oglekļa dioksīdu; oglekļa dioksīds darbojas zemās temperatūras posmā, iztvaicējot dzesēšanai. Apvienojot amonjaka augsto efektivitāti un oglekļa dioksīda drošību (netoksisks zemā temperatūrā un mērenā spiedienā), tas ir vēlamais risinājums liela mēroga saldēšanas un saldēšanas iekārtām.

Gravitācijas šķidruma padeves sistēma: tā piegādā šķidrumu iztvaicētājam, izmantojot šķidruma kolonnas statisko spiedienu. Tā ir stabila un uzticama, taču tai nepieciešams liels amonjaka injekcijas daudzums, un to bieži novēro vecākās sistēmās.

Šķidruma sūkņa padeves sistēma: sūkni izmanto, lai piespiedu kārtā nogādātu zemspiediena amonjaka šķidrumu iztvaicētājā. Tam ir augsta siltumapmaiņas efektivitāte un vienmērīga šķidruma padeve, un to plaši izmanto.

Izceļot priekšrocības

Augsta efektivitāte un enerģijas taupīšana: amonjaka latentā siltuma vērtība ir augsta, un tas patērē mazāk elektroenerģijas uz vienu dzesēšanas jaudas vienību, kā rezultātā ekspluatācijas izmaksas ir zemas.

Vides aizsardzība: ODP = 0, GWP = 0 (globālās sasilšanas potenciāls), tas ir dabiski videi draudzīgs aukstumaģents.

Ekonomika: Zema cena, viegli pieejama.

Lieliska siltuma pārneses veiktspēja: augsta siltumapmaiņas efektivitāte ar metāla caurules sienu.

Vienkārša noplūdes noteikšana: Tam ir spēcīga, asa smaka, un pat neliela noplūde var tikt konstatēta.

Izaicinājumi un drošības apsvērumi (ārkārtīgi svarīgi!)

Amonjaks ir toksisks (2. klase) un viegli uzliesmojošs (B2L klase), tāpēc drošība ir galvenais princips projektēšanā, uzstādīšanā un ekspluatācijā.

Toksicitāte: Noplūde var izraisīt nopietnus bojājumus cilvēku acīm un elpošanas sistēmai. Augsta koncentrācija var būt letāla.

Uzliesmojamība: Kad koncentrācija gaisā sasniedz 15% līdz 28%, tā var eksplodēt, nonākot saskarē ar liesmu.

Drošības pasākumi:

Datortelpas izolācija: Galvenais aprīkojums, piemēram, kompresori un šķidrumu uzglabāšanas tvertnes, jānovieto atsevišķā, labi vēdināmā datortelpā.

Noplūžu noteikšana un trauksmes signalizācija: Jāuzstāda amonjaka koncentrācijas detektori un tie jāsavieno ar avārijas ventilācijas un sprinkleru sistēmām.

Aizsarglīdzekļi: Datortelpā jānodrošina avārijas aprīkojums, piemēram, gāzmaskas, aizsargbrilles un aizsargtērps.

Drošības vārsts un spiediena samazināšanas vārsts: Spiediena tvertnēm jābūt aprīkotām ar drošības vārstiem, un spiediena samazināšanas caurulēm jābūt novadītām uz drošu zonu ārpus telpām.

Stingri noteikumi: Projektēšanai un būvniecībai jāatbilst obligātajiem standartiem, piemēram, "Aukstuma uzglabāšanas projektēšanas kodeksam" (GB50072) un valsts izdotajām "Amonjaka saldēšanas sistēmu uzstādīšanas būvniecības un pieņemšanas specifikācijām".

Profesionāla darbība: Operatoriem ir jābūt atbilstošiem sertifikātiem un regulāri jāapmeklē drošības apmācība.

Galvenās pielietojuma jomas

Pārtikas rūpniecība: gaļas, jūras velšu, augļu un dārzeņu sasaldēšana un atdzesēšana; piena produktu pārstrāde; alus darīšana.

Ķīmiskā inženierija un farmācija: procesu dzesēšana, zemas temperatūras reakcijas, gāzu sašķidrināšana.

Loģistika un noliktavu pakalpojumi: Liela mēroga aukstuma ķēdes loģistikas centri, augstas temperatūras aukstuma noliktavas.

Ledus un sniega norises vietas: mākslīgā ledus halle, slēpošanas kūrorts.

Citi: centrālā gaisa kondicionēšana (zonas dzesēšana), militārā pētniecība un attīstība utt.

Attīstības tendences

Amonjaka samazināšana un miniaturizācija: Optimizējot konstrukciju (piemēram, izmantojot plākšņu siltummaiņus) un izmantojot aukstumaģentus, piemēram, oglekļa dioksīdu, kaskādes sistēmā, amonjaka daudzums sistēmā tiek samazināts, paplašinot tās pielietojumu gandrīz komerciālās zonās, piemēram, lielveikalos un pārtikas veikalos.

Automatizācija un intelekts: Plaša PLC un lietu interneta tehnoloģiju izmantošana, lai nodrošinātu attālinātu uzraudzību, kļūmju diagnostiku, energoefektivitātes pārvaldību un paredzamo apkopi.

Sistēmas integrācijas optimizācija: Veicināt efektīvu skrūvkompresoru un siltuma atgūšanas tehnoloģiju (kondensācijas siltuma atgūšana karstā ūdens ražošanai), uzlabojot kopējo energoefektivitāti.

Drošības standarti nepārtraukti uzlabojas: noteikumi un standarti kļūst arvien stingrāki, virzoties uz drošākiem un uzticamākiem dizainiem un tehnoloģiskiem pielietojumiem.

Kopsavilkums

Amonjaka saldēšanas sistēma ir rūpnieciskās saldēšanas mugurkauls, kas ar izcilu energoefektivitāti un videi draudzīgām īpašībām nodrošina atbalstu plašajai aukstuma ķēdei un pamatrūpniecībai. Tomēr tās ievērojamākā īpašība ir "efektivitāte un riski pastāv līdzās". Mūsdienu amonjaka saldēšanas tehnoloģiju attīstība virzās uz "lielāku drošību, lielāku videi draudzīgumu un lielāku intelektu", un jo īpaši amonjaka/CO2 kaskādes sistēma kļūst par atzītu zelta standartu nozarē.