Принцип работы плиточной скороморозильной заморозки
Плиточная скороморозильное установка – сложное и дорогостоящее оборудование, покупка которого – долгосрочная инвестиция. Правильный выбор оборудования, его производительности, надежность, удобство эксплуатации, ремонтопригодность определяют отдачу вложенных инвестиций. В настоящей статье приводится описание принципов работы плиточного скороморозильного оборудования и варианты различных технических решений.
Контактная плиточная заморозка – один из наиболее эффективных способов заморозки, поскольку непосредственный контакт испарителя и замораживаемого продукта обеспечивают максимальную интенсивность теплообмена и максимальную скорость заморозки. Процесс заморозки осуществляется следующим образом: продукт укладывается в поддоны (блок-формы), а поддоны размещают между плитами, наполненными хладоносителем. Для улучшения контакта с плитами и, как следствие, повышения эффективности установки замораживаемый продукт подпрессовывают.
Рис.1 Схема плиточной станции
Если источник холодоснабжения (компрессорный блок) и скороморозильный испарительный аппарат находятся на значительном удалении, то в системе иногда применяется промежуточный хладоноситель – рассолы, гликолевые растворы. Использование промежуточного хладоносителя влечет за собой дополнительные потери. Такая схема оправдана при использовании, например, на судовых скороморозильных аппаратах, холодоснабжение которых обеспечивается центральной судовой холодильной станцией. Береговые скороморозильные установки в большинстве случаев используют непосредственное испарение хладагента (фреона или аммиака) в плитах.
Схемы с непосредственным испарением разделяются на затопленные и схемы с перегревом.При использовании схемы с перегревом весь хладагент, подающийся на плиты, при прохождении через скороморозильный аппарат испаряется. Безопасная работа компрессора в таких установках зависит от перегрева – разности между температурой кипения и температурой пара на входе в компрессор. Величина перегрева задается различными регулирующими приборами. Точность настройки определяет надежность работы системы, при этом на установку значения перегрева влияют следующие противоположные факторы: чем выше значение перегрева, тем более безопасной становиться работа компрессора, но ниже эффективность работы испарителя. Схематично процесс испарения в плитах и различные значения перегрева представлены на рисунке 2.
Рис. 2 Распределение температуры по длине плиты (условно).
А) Малый перегрев; Б) Большой перегрев.
Кроме того, при значительных колебаниях тепловой нагрузки величина перегрева сильно колеблется и часто становиться нулевой, т.е. компрессор подвергается опасности гидравлического удара. Для защиты от гидроударов после испарителя необходимо устанавливать отделитель жидкости. Для обеспечения полной защиты компрессора от гидроудара емкость отделителя жидкости должна быть не менее всего объема хладагента, заполняющего плиточный испаритель.
В схеме с затопленным испарителем, как видно из названия, весь внутренний объем заполнен жидким хладагентом. При такой схеме в плитах скороморозильного аппарата испаряется только часть хладагента. Жидкий неиспарившийся хладагент обеспечивает более высокий коэффициент теплопередачи и процесс теплообмена (заморозки) протекает более интенсивно. Кроме того, в испарителе отсутствует зона, в которой не протекает процесс кипения (зона перегрева) и следовательно интенсивность отбора тепла на порядок хуже чем в зоне где происходит кипение. По сравнению со схемой с перегревом при одинаковой площади поверхности испарителя интенсивность теплообмена для затопленной схемы на 10%…30% выше. Иными словами, при одинаковой геометрии плиточного испарителя и одинаковой холодопроизводительности компрессора можно заморозить на 10%…30% больше продукции. При этом важное значение для скорости заморозки имеет коэффициент кратности циркуляции или просто – кратность циркуляции. Кратность циркуляции – это соотношение массы испарившегося газа к массе жидкости перекачиваемой в системе за единицу времени.
Подача жидкого хладагента на плиты испарителя производится из емкости (циркуляционного ресивера ) с помощью насоса. Существует два принципиально разных типа насосов, которые нашли широкое применение в плиточных скороморозильных агрегатах. К первому типу относятся струйные насосы, более известные как инжекторы. Ко второму типу относятся центробежные насосы – насосы в привычном понимании (далее насосы).
Инжектор – прибор, обеспечивающий подачу струи хладагента из циркуляционного ресивера в плиты скороморозильного аппарата за счет смешения потоков подаваемой и подающей жидкости. Принципиальная схема установки, работающей с инжектором, представлена на рис.3
Рис. 3. Принципиальная схема установки с инжектором.
1-компрессор, 2-конденсатор, 3-линейный ресивер (область высокого давления), 4-инжектор, 5- плиточный агрегат, 6-циркуляционный ресивер (область низкого давления).
При инжекторной подаче хладагента в плиты кратность циркуляции, скорость потока жидкости зависят от большого числа переменных факторов ( давления конденсации, давления всасывания, качества изготовления самого инжектора, потерь давления в системе и др., многие из которых в разные моменты времени имеют различные значения. В инжекторной схеме не рекомендуется снижение давления конденсации, что в свою очередь не позволяет оптимизировать такой параметр как энергозатраты на единицу замороженной продукции, а также увеличить производительность компрессора.
При использовании центробежного насоса многие из перечисленных факторов практически не оказывают никакого влияния на объемную подачу хладагента в плиты. Объемная подача и соответственно интенсивность теплообмена и скорость заморозки продукта определяются характеристиками насоса. Для достижения заявленного времени замораживания в плиточных скороморозильных аппаратах производители рекомендуют обеспечить кратность циркуляции 5:1 … 4:1 для фреона R22 и 7:1 для аммиака.
Рис. 4. Принципиальная схема установки с циркуляционным насосом.
1-компрессор, 2-конденсатор, 3-линейный ресивер ( область высокого давления), 4-дросселирующий вентиль, 5-насос, 6- плиточный агрегат, 7-циркуляционный ресивер(область низкого давления).
Равномерная подача хладагента в плиты с помощью насоса исключает образование застойных зон и обеспечивает интенсивный теплоотвод от замороженного продукта. Использование насоса для циркуляции хладагента по сравнению с безнасосной схемой позволяют получать одинаковые температуры кипения в плитах независимо от их расположения по высоте и соответственно одинаковые температуры в замороженных блоках независимо от того, в какой части (внизу или наверху) плиточного испарителя находился замораживаемый блок.
Высокая скорость движения хладагента в плитах, обеспечиваемая насосом, позволяет избегать «замасливания» – накопления масла в испарителе и снижения интенсивности теплообмена (уменьшения скорости замораживания). Использование насосно-циркуляционной схемы в скороморозильных аппаратах оправдано для средних и больших производительностей (от 10 тонн в сутки).
Для установок большой производительности оптимальным является использование вынесенного компрессорного блока. Отдельно стоящий компрессорный блок обладает целым рядом достоинств:
- он не подвергается вредному воздействию агрессивных сред ( воды, рассолов, крови и д.т.);
- доступ к оборудованию легко ограничить только специально обученным квалифицированным персоналом;
- шум и дополнительное тепло вынесены за пределы технологического рабочего помещения;
- технический персонал большую часть времени, требующегося для проведения регламентных работ может не находиться в технологическом помещении ( соблюдение санитарных норм) и его пребывание ограничено рамками зоны компрессорного блока и конденсатора и маслоохладителя;
- Компоновка такого агрегата как правило не ограничена задачей вписывания в определенные небольшие габариты и расположение отдельных узлов и элементов может быть таким, как это требуется для удобства контроля, обслуживания установки и даже замены отдельных узлов.
К недостаткам можно отнести необходимость проведения относительно сложного и длительного ( до нескольких недель) процесса монтажа и пусконаладки, часто в очень трудных условия. Однако при грамотном проведении пусконаладочных работ и наладке оборудования эксплутационные преимущества компенсируют все первоначальные трудности и затраты.
Плиточные агрегаты с производительностью 10 тонн в сутки и более большинство производителей рекомендуют оснащать холодильной станцией, работающей по насосно-циркуляционной схеме, которая позволяет легко организовать холодоснабжение нескольких плиточных агрегатов, работающих параллельно.
Часто в компрессорном блоке при холодоснабжении нескольких плиточных аппаратов используется центральная станция, состоящая из нескольких компрессоров. Она позволяет обеспечить:
- большую холодопроизводительность (увеличение холодопроизводительности кратно числу компрессоров);
- обеспечить высокую степень надежности всего холодильного комплекса ( при выходе из строя одного из компрессоров общая холодопроизводительность оставшихся обеспечит работу всех плиточников);
- оптимальное соотношение цена-производительность.
Для организации оттайки плиточных агрегатов распространение получили 2 способа: оттайка горячими парами и оттайка водой. Оттайка водой часто применяется при работе с горизонтальными плиточными агрегатами. Это наиболее простой способ, при котором одновременно производится и санитарная ( гигиеническая ) обработка плиточного шкафа. При оттайке горячими парами – пары подаются в верхнюю часть плиточного шкафа и выдавливают холодную жидкость через трубку расположенную в нижней части шкафа. Кроме самой оттайки ( снятия снеговой шубы с наружной поверхности плит и коллекторов, прочищаются внутренние каналы плит от масла и других загрязнений.
Жидкость из плиточного испарителя сливается в циркуляционный ресивер. Для быстрого проведения оттайки рекомендуется иметь хотя бы 3 испарителя, кроме того оттайку можно проводить одновременно только в одном из трех при двух работающих шкафах. При такой конфигурации среднее время оттайки составляет 10…20 мин. Давление в циркуляционном ресивере и соответственно температура незначительно ( на 0,10…0,18 bar) увеличивается, но при таком времени оттайки это практически не сказывается на времени заморозки продукции.
Вы будете приятно удивлены ценами на печи хлебопекарные.
Коринф занимается прямыми поставками машин для печенья, ротационных печей Polin Италия и прочего оборудования.
