Промышленные холодильные установки

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТСЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ
Контрольнаяработа
По предмету:Техника и технология
Тема:«Промышленные холодильные установки»
Бологое, 2009 г.

Введение
Под искусственным холодомв технике понимают получение температуры ниже, чем в окружающей среде, иподдержание такой температуры в технологических процессах или помещениях.Источником искусственного холода служат холодильные машины и установки,представляющие собой аппараты и трубопроводы с замкнутым циклом движенияспециальных веществ – рабочих тел, изменяющих свое агрегатное состояние впроцессе получения холода.
Мысль о примененииискусственного холода была высказана еще М.В. Ломоносовым в его труде «Размышления о причине тепла и холода». Однакопрактически искусственный холод научились получать только в 19 столетии.
Первым потребителемискусственного холода стала пищевая промышленность. С помощью холодильных машинстали замораживать и хранить мясо, рыбу и другие скоропортящиеся пищевыепродукты.
Бурный техническийпрогресс 20 столетия, развитие современных отраслей промышленности привели киспользованию искусственного холода в большом количестве технологическихпроцессов. Сейчас почти нет отраслей народного хозяйства, не применяющих холод.
Длительное хранениепищевых продуктов, создание искусственного микроклимата в закрытых помещениях(кондиционирование), низкотемпературная закалка металла, замораживаниеводоносных грунтов для строительных работ, химическая технология, медицина –вот далеко не полный перечень применения искусственного холода.
Ряд физических,химических и других процессов при низких температурах протекает по-иному, чемпри обычных, а многие современные химические продукты без искусственного холодабыло бы просто невозможно получить.
Химическая промышленностьвышла на первое место по масштабам применения искусственного холода.Современная химия революционирует производство не меньше, чем это сделали всвое время паровая машина и электрический двигатель. Немалую роль в развитиихимической промышленности сыграли прогресс холодильной техники и возможностьиспользования огромных количеств холода.
Искусственное охлаждениевходит как необходимое звено в большое количество процессов химическойтехнологии. С помощью холода сжижают и разделяют газы, очищают нефть от твердыхкомпонентов, выделяют соли из растворов, получают аммиачные удобрения,производят многие виды пластмасс и др.

1. Физические основыполучения искусственного холода
1.1 Основы теплоотдачи
Передача внутреннейэнергии в виде теплоты от одних тел к другим или от одних молекул другиммолекулам того же тела называется теплопередачей. Теплота передается всегда оттел более нагретых к менее нагретым под действием разности температур. Взависимости от состояния тел (твердые, жидкие или газообразные), а также от ихвзаимного расположения существуют три способа передачи тепла: теплопроводность,конвекция и лучеиспускание.
В твердых телах теплотапередается без механического перемещения частиц вещества, за счет передачиэнергии движения соседним молекулам и называется теплопроводностью. Тепловаяэнергия молекул более нагретого участка вещества передается соседним, болеехолодным. Это можно наблюдать, например, при нагреве одного конца куска меднойпроволоки над пламенем спиртовки. Этот вид теплообмена происходит до тех пор,пока температура во всех участках тела не уравняется.
Способность различныхвеществ проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности,измеряемым в Вт/(м К).
В жидкостях и газахпередача тепловой энергии от нагретых слоев к холодным происходит за счетконвекции, т.е. в результате перемещения частиц вещества в объеме. Этопроисходит потому, что холодные газ или жидкость тяжелее теплых. Нагретые слоивсегда выталкиваются вверх, а их место занимают холодные. Учитывая процессконвекции, отопительные батареи устанавливаются по возможности ниже, аохлаждающие батареи холодильников в верхней части помещений.
Передача тепла вжидкостях и газах путем естественного перемещения холодных слоев вниз, а теплыхвверх называется естественной конвекцией. Перемещение газов при естественнойконвекции происходит с небольшой скоростью. Поэтому в холодильной технике частоприменяется принудительная конвекция, когда рядом с охлаждающей батареей устанавливаетсявентилятор. Такие батареи называются воздухоохладителями. С их помощьюохлаждение происходит в несколько раз быстрее и перепад температур по высоте вохлаждаемых помещениях устанавливается минимальным: в пределах 1 – 2 ' С.
Способ передачи теплалучеиспусканием называют еще температурным излучением, так как в основном всенагретые тела излучают тепло в виде инфракрасных лучей. Чем больше телонагрето, тем больше лучистой энергии оно излучает. Лучистая энергия можетпередаваться на огромном расстоянии. Лучепоглощение различных тел зависит отокраски и состояния их поверхности. Темные поверхности поглощают почти всюлучистую энергию, которая на них падает, и при этом нагреваются, белые почтиполностью отражают, прозрачные пропускают через себя, почти не нагреваясь.
В холодильной техникеприходится иметь дело в основном с двумя видами передачи тепла –теплопроводностью и конвекцией.
Обмен тепла междуповерхностью тела и окружающей средой называется теплоотдачей.
Интенсивность теплообменамежду поверхностью тела и окружающей его жидкостью, паром или газомхарактеризуется коэффициентом теплоотдачи, измеряемым в Вт/(м2 К).
Теплоотдача одного и тогоже вещества может быть различной. Например, нагретый брусок стали очень быстроохлаждается в воде, медленнее в масле и еще медленнее на воздухе, даже еслитемпературы воды, масла и воздуха одинаковы. Теплоотдача зависит от того, какиетеплопередающие тела соприкасаются и как быстро тепло отводится от нагретоготела.
На величину коэффициентатеплоотдачи влияют разность температур между поверхностью тела и окружающейсреды и физические свойства обеих сред.
В технике приходитсяиметь дело со сложными процессами теплообмена, например, с передачей тепла отодной среды к другой через разделяющую стенку. Количество проходящего черезстенку тепла зависит от целого ряда факторов: величины площади поверхности,толщины и коэффициента теплопроводности материала стенки, времени, в течениекоторого поддерживается разность температур с обеих сторон стенки, скоростидвижения и теплофизических свойств сред с обеих сторон стенки и разноститемператур. Количественной характеристикой сложного процесса теплообмена черезразделяющую стенку служит коэффициент теплопередачи, на величину котороговлияют коэффициент теплоотдачи от теплой среды разделяющей стенке, толщина итеплопроводность стенки, коэффициент теплоотдачи от стенки холодной среде.Коэффициент теплопередачи также измеряется в Вт/(м2 К).
Зная поверхностьтеплопередачи, разность температур по обе стороны разделяющей стенки и коэффициенттеплопередачи, можно определить общее количество тепла, прошедшее через стенкув единицу времени: Q = F k (t1 – t2) Вт.
1.2 Фазовые изменениявеществ
Существуют три агрегатныхсостояния вещества: газообразное, жидкое и твердое. Переходы веществ из одногоагрегатного состояния в другое называются фазовыми изменениями.
В процессе полученияискусственного холода фазовые изменения веществ, происходящие с поглощением иливыделением тепла, находят широкое применение.
Количество тепла, котороеможет поглотить 1 кг рабочего тела холодильной машины, называетсяхолодопроизводительностью рабочего тела. Единицами измеренияхолодопроизводительности являются Дж/кг или кал/кг.
Изменения агрегатногосостояния вещества сопровождаются выделением или поглощением теплоты в связи свнутренней работой по перегруппировке молекул. Так как агрегатное состояниевещества изменяется при постоянной температуре, зависящей от физических свойстви условий перехода вещества из одного состояния в другое, то выделяемая илипоглощаемая теплота называется скрытой.
Переход твердого тела вжидкое состояние при определенной температуре называется плавлением. Количествотепла, необходимое для превращения 1 кг твердого вещества при постояннойтемпературе в жидкое состояние, называется скрытой теплотой плавления илипросто теплотой плавления.
Когда тело при постояннойтемпературе переходит из жидкого состояния в твердое, выделяется такое жеколичество тепла.
Температура плавления принормальном давлении называется точкой плавления. Для льда точка плавления равна0 ' С.
Повышение давления приплавлении обычно затрудняет изменение агрегатного состояния и вызываетповышение температуры перехода в жидкое состояние.
Температура плавления изатвердевания водных растворов солей зависит от рода соли и концентрации ее врастворе. Наиболее низкая температура плавления и затвердевания раствораопределяется криогидратной точкой.
Превращение твердых телсразу в пар, минуя жидкую фазу, называется сублимацией. Количество тепла,необходимое для перехода 1 кг твердого вещества в пар при постоянном давлении итемпературе, называется теплотой сублимации. Твердая углекислота приатмосферном давлении переходит в газообразное состояние при – 78 ' С.
Кипением называетсяпроцесс превращения жидкости в пар, происходящий по всему объему жидкости.Подобно тому, как температура льда во весь период его таяния осталасьнеизменной, температура жидкости, нагретой до точки кипения, остается постоянной,пока она вся не выкипит.
Количество тепла,необходимое для превращения 1 кг жидкости, доведенной до температуры кипения, впар, называется удельной теплотой парообразования или теплотой кипения.
Теплота парообразованиярасходуется на преодоление сил взаимного притяжения молекул жидкости и отрыв ихот кипящей массы.
Испарением называетсяпроцесс превращения в пар жидкости, не достигшей точки кипения. Испарениепроисходит не по всему объему жидкости, а только на поверхности.
Процесс, обратныйкипению, называется конденсацией. Конденсация протекает при постояннойтемпературе и сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования.
Во время кипения и приконденсации над поверхностью жидкости находится насыщенный пар.
Плотность и давлениенасыщенного пара в присутствии жидкости не изменяется при изменении его объема,при условии, что температура жидкости и пара остается неизменной. Насыщенныйпар всегда находится в динамическом равновесии с жидкостью.
Давление насыщенного парадля каждой жидкости изменяется только с изменением температуры: чем вышетемпература, тем больше давление.
Насыщенный пар может бытьсухим и влажным. Сухой насыщенный пар получается при полном испарении всейжидкости. Влажный пар – смесь сухого насыщенного пара с мельчайшими капелькамижидкости, находящимися в нем во взвешенном состоянии.

1.3 Понятие о холодильномцикле
Термодинамическиепроцессы, в результате которых рабочее тело, проходя последовательно различныепревращения, возвращается снова в первоначальное состояние, называютсязамкнутыми процессами или циклами.
В системах координат, поосям которых откладываются параметры состояния (p – v; T – s; p – i), такие процессы изображенызамкнутыми контурами. За начало и конец цикла может быть принята любая еготочка, но обычно за начало цикла принимают начало подвода теплоты к рабочемутелу.
Различают прямые иобратные термодинамические циклы. Прямые циклы – это циклы тепловых двигателей.В них рабочее тело переносит тепло от нагретого источника к холодному, совершаяпри этом полезную работу за счет своего расширения (например, в паровой илигазовой турбине).
В графиках прямых цикловлиния расширения всегда расположена выше линии сжатия, а сам цикл совершаетсяпо часовой стрелке.
Назначение холодильныхмашин – отбирать тепло от охлаждаемого объекта и возвращать его более теплойокружающей среде.
Холодильная машинапредставляет собой замкнутую систему, внутри которой циркулируется рабочеетело, называемое холодильным агентом или хладагентом.
Чтобы перенести тепло,необходимо затратить внешнюю энергию на сжатие хладагента. Работа сжатия вхолодильных машинах всегда больше работы расширения. Линия сжатия на графикаххолодильных циклов располагается выше линии расширения, а сам цикл совершаетсяпротив часовой стрелки. Поэтому такие циклы называют обратными или холодильнымициклами.
Для эффективной работыхолодильной машины не безразлично, из каких процессов состоит совершающийся вней обратный цикл. Стремятся создать такие циклы, в которых получение холодапроисходит с минимальной затратой внешней энергии.
Наиболее совершеннымхолодильным циклом является обратный цикл Карло, получивший свое название поимени французского инженера, который предложил и исследовал его в середине 19века. Этот цикл состоит из двух изотермических (4-1 и 2-3) и двух адиабатных(1-2 и 3-4) процессов.
В изотермическом процессе(4-1) к холодильному агенту подводится тепло от охлаждаемой среды, при этомтемпература остается постоянной. Точка 1 характеризует состояние паровхладагента, температура которых соответствует температуре охлаждаемой среды. Впроцессе адиабатного сжатия (1-2), протекающего без теплообмена с окружающейсредой, температура и давление паров хладагента возрастают до значений, прикоторых начинается конденсация их в жидкость. Это состояние характеризуется награфике точкой 2. На этот процесс затрачивается работа. Процесс конденсациипротекает при постоянной температуре Тк и сопровождается выделением скрытойтеплоты парообразования, которая отводится в окружающую среду. Точка 3 награфике характеризует состояние, при котором процесс конденсации заканчиваетсяи пары холодильного агента полностью переходят в жидкое состояние.
В адиабатном процессерасширения (3-4) холодильный агент понижает свою температуру от температуры Ткдо температуры охлаждаемого объекта То. Приэтой температуре начинается процесс испарения жидкого хладагента, которыйпротекает при постоянной температуре То исопровождается поглощением скрытой теплоты парообразования (4-1).
Площадь заштрихованного прямоугольника1-2-3-4 изображает внешнюю работу l, которую надо затратить для передачи тепла (q0) 1 кг хладагента от охлаждаемого объекта теплой окружающей среде. Отведенное тепло (q0) выражается площадью прямоугольника а-1-4-б.
Цикл Карно являетсяидеальным циклом. Он предполагает, что температура охлаждаемой среды То не понижается, а температура окружающей среды Тк неповышается. Кроме того, в этом процессе предполагается отсутствие разноститемператур между источниками тепла и холодильным агентом, т.е. То, является температурой кипения холодильного агента иохлаждаемого объекта, а Тк – температура конденсации холодильного агента иокружающей среды.
Практически температураохлаждаемого объекта всегда должна быть выше температуры кипения холодильногоагента. Тогда тепло от охлаждаемого объекта самопроизвольно перейдет к болеехолодному холодильному агенту в процессе 4-1. Температура окружающей среды,т.е. воздуха или воды, должна быть ниже температуры сжатых паров холодильногоагента, тогда произойдет охлаждение и конденсация паров.
Исследования показали,что не существует других холодильных циклов, в которых работа, затраченная напередачу тепла от холодного источника к теплому, была бы меньше, чем в циклеКарно.
Действительные, реальныециклы холодильных машин отличаются от теоретического цикла Карно. Однако присоздании холодильных машин стремятся к тому, чтобы совершающийся в них цикл какможно больше приближается к циклу Карно.
1.3 Одноступенчатаяпаровая компрессионная холодильная машина
Машины, в которыхвыработка холода производится за счет кипения жидкости с последующим сжатиемобразовавшихся паров в компрессоре, называются паровыми компрессионнымимашинами.
Паровая компрессионнаяхолодильная машина состоит из четырех основных узлов: испарителя 2, компрессора1, конденсатора 4 и регулирующего вентиля 3, соединенных между собойтрубопроводами в замкнутую герметичную систему, в которой циркулируетхолодильный агент.
Испаритель служит длякипения в нем холодильного агента, благодаря чему отбирается тепло отохлаждаемого объекта.
Компрессор служит дляотсасывания паров из испарителя, что обеспечивает низкое давление кипящегохолодильного агента, и для сжатия паров до такого высокого давления, прикотором они могут сжижаться в конденсаторе.
В конденсаторе перегретыепосле сжатия в компрессоре пары сначала охлаждаются до температуры конденсации,а затем отдают скрытую теплоту парообразования, после чего насыщенные парыпревращаются в жидкость.
Регулирующий вентильдросселирует жидкий холодильный агент от давления конденсации до давлениякипения в испарителе и регулирует подачу холодильного агента в испаритель.
В испаритель надоподавать столько жидкости в единицу времени, сколько успевает ее выкипеть и ввиде паров отсасывается компрессором.
Благодаря затрате энергиина привод компрессора, холодильный агент, циркулируя по системе и меняя своеагрегатное состояние, отбирает тепло от охлаждаемого объекта и передает егоохлаждающей воде в конденсаторе. Все тепло, забираемое в охлаждаемом объеме (Q0), и тепло, которое получают пары холодильного агента присжатии в компрессоре (Qе ), передается охлаждающей водеконденсатора (Qк).
Qк = Q0 + Qе –это равенство называется тепловым балансом паровой компрессионной холодильноймашины.
1.4 Многоступенчатаяпаровая компрессионная машина
В тех случаях, когда впаровой компрессионной машине должна быть достигнута сравнительно низкаятемпература, а также, когда охлаждающая конденсатор среда имеют температурусвыше 30' С и выше, компрессор должен работать со значительной степенью сжатия.
Высокая степень сжатияприводит к снижению производительности компрессора за счет уменьшения подачисвежего хладагента в цилиндр из-за расширения паров, оставшихся в нем отпредыдущего сжатия, образования нагара в цилиндрах из-за высокой температурысжатия, а также из-за глубокого дросселирования жидкого хладагента.
Чтобы повыситьэкономичность холодильных машин такого типа, при степени сжатия, равной восьмии более, применяют двухступенчатое сжатие и двухступенчатое дросселирование.
В двухступенчатойхолодильной машине можно получить одну или две температуры испарения, чтопозволяет снабжать потребителей холодом двух параметров.
Цикл холодильной машины сдвухступенчатым сжатием характеризуется последовательным сжатием паров вцилиндре низкого давления ЦНД и цилиндре высокого давления ЦВД с промежуточнымохлаждением паров водой и за счет кипения хладагента.
Рабочий цикл совершаетсяв следующем порядке: сухие пары, образовавшиеся в испарителе низкого давления F, засасываются цилиндром компрессоранизкого давления В. После сжатия до промежуточного давления перегретые газысначала охлаждаются при том же давлении водой в водяном охладителе G, а затем, за счет испарения частихладагента в особом аппарате – промежуточном сосуде Д.
После этого цилиндрвысокого давления А засасывает:
Охлажденный насыщенныйпар из ЦНД;
Пар, образовавшийся впромежуточном испарителе Е;
Пар, образовавшийся впромежуточном сосуде Д при первом дросселировании. Тепло этого пара пошло наснятие температуры перегрева паров, поступивших из ЦНД.
Смесь паров сжимается вЦВД, перегретые пары охлаждаются и переходят в жидкое состояние в конденсатореС. Затем жидкость переохлаждается в конденсаторе С и дросселируется. Проходячерез промежуточный сосуд, жидкость разделяется на два потока: идет виспаритель промежуточного давления и через регулирующий вентиль или клапан виспаритель НД. Образовавшиеся из этих потоков пары хладагента послепромежуточного сосуда засасываются в ЦВД.
Многоступенчатое сжатиеможет быть осуществлено системой отдельно работающих холодильных машин –каскадом. В каскадных схемах испаритель высшей ступени служит одновременноконденсатором низшей ступени. В нижней ветви каскада, как правило, используетсярабочее тело с очень низкой температурой замерзания, а в верхних ветвях – сболее высокой.

2. Холодильные агенты ипромежуточные хладоносители
2.1 Требования,предъявляемые к холодильным агентам
Как ранее отмечалось,рабочие тела холодильных машин носят название холодильных агентов или хладагентов.Для осуществления рабочего процесса в холодильной машине может бытьиспользована любая жидкость, при испарении которой от охлаждаемой среды можноотвести необходимое количество тепла с понижением температуры до заданныхпределов. Однако от того, какой хладагент применен в холодильной установке,зависят конструкция ее машин и теплообменной аппаратуры, вес, габариты и др.
Практически в качествехладагентов применяются вещества, имеющие сравнительно низкую температурукипения.
Требования, предъявляемыек хладагентам, можно свести в четыре группы:
1. термодинамические. Кним относятся температура и давление испарения, температура и давлениеконденсации, теплота испарения, удельная холодопроизводительность, температуразамерзания.
Температура испарения хладагентав рабочем режиме должна быть по возможности такой, чтобы давление в испарителепревышало атмосферное. Это позволяет избежать вакуума в аппаратах и связанногос ним проникновения воздуха в систему, ухудшающего работу холодильной машины.
Температура конденсациидолжна быть такой, чтобы давление конденсации не превышало 10 / 20 кгс/см2, таккак более высокое давление требует более громоздкой аппаратуры.
Теплота испаренияхладагента и определяемая ею холодопроизводительность должна быть как можно большей.Чем больше теплота парообразования 1 кг хладагента, тем меньше хладагентадолжно циркулировать в системе.
Холодопроизводительностьединицы объема хладагента тоже должна быть как можно большей. Чем она выше, темменьшие размере имеют машины и аппаратура холодильной установки и тем меньшезатраты энергии на циркуляцию хладагента.
2. физико-химические. Кним относятся: плотность, вязкость, коэффициент теплопроводности, химическаястойкость при контакте с металлами, влагой.
Желательно, чтобыплотность и вязкость хладагентов были небольшими, это уменьшает расходы энергиина их циркуляцию. Они должны быть устойчивыми к растворению маслами. Этоуменьшает унос масла из компрессоров и способствует лучшей сохранности смазки.
Хладагенты не должнывызывать коррозию материалов, из которых изготовлены аппараты холодильныхустановок, хорошо растворять влагу во избежание ее вымерзания на сторонеиспарения и обладать достаточной химической стойкостью.
3. Физиологические.Хладагенты должны быть безвредными для обслуживающего персонала, легкообнаруживаться при утечках, не портить продукцию тех производств, где ониприменяются.
4. экономические.Хладагенты должны быть доступны и дешевы.
Развитие холодильнойтехники привело к необходимости специализации холодильных агентов по типамкомпрессорных машин, зонам температур кипения (высокотемпературные, умеренногохолода, низкотемпературные), числу ступеней (одно- и двухступенчатые,каскадные).
Одним из наиболеераспространенных холодильных агентов является аммиак. Однако в современныххолодильных машинах все большее применение находят фреоны – холодильные агенты,получаемые из метана, этана и пропана путем замещения атомов водорода на атомыфтора и хлора.
Крупные холодильныеустановки химической и нефтеперерабатывающей промышленности являютсяпотребителями большого количества холодильных агентов, поэтому в качествехладагентов выгодно использовать продукты, вырабатываемые на данном предприятииили используемые на нем в виде исходного сырья.
2.2 Свойства важнейшиххолодильных агентов
Аммиак. Получаетсясинтетическим путем из водорода и азота воздуха. Относится к сжиженным газам.По термодинамическим свойствам, дешевизне и доступности является одним излучших хладагентов.
Давление испаренияаммиака в диапазоне рабочих температур от -40 до 0 С колеблется от 0,8 до 4,4кгс/см2, а давление конденсации не превышает 13-14 кгс/см2.
Холодопроизводительность 1 м3 паров аммиака выше, чем у других хладагентов. С понижением температуры кипения объемнаяхолодопроизводительность аммиака падает.
Основной недостатокаммиака – высокая токсичность. При любых концентрациях он вызывает сильноераздражение дыхательных путей, глаз, пищевода.
Аммиак коррозируетцветные металлы: цинк, медь и ее сплавы, поэтому в аммиачных холодильныхстанциях запрещается применять изделия из этих материалов. Масло в аммиакепочти не растворяется, зато в одном объеме воды можно растворить более 1000объемов аммиака.
Благодаря резкому запахуможно легко определить даже незначительные утечки аммиака. Места утечкиопределяют индикаторами: бумажкой, пропитанной фенолфталеином, или тканью,пропитанной фенолротом.
Для определениясодержания аммиака в воздухе рабочих помещений холодильных станций используютпереносные универсальные газоанализаторы типа УГ-2, показывающие содержаниеаммиака, начиная с 30 мг/м3 воздуха.
Транспортируют аммиак вбаллонах и железнодорожных цисцирнах.
Фреон-12 –дифтордихлорметан получил, благодаря своей безопасности и относительнойбезвредности, широкое распространение. Следует, однако, помнить, что в отличииот аммиачных паров, пары фреона тяжелее воздуха и при утечках скапливаются внижних зонах рабочих помещений, которые должны быть оборудованы вытяжнойвентиляцией.
Фреон-12 не имеетспецифического запаха, поэтому для обнаружения его утечек применяют галоидныегорелки. При утечке фреона пламя приобретает зеленоватый цвет. Иногда дляобнаружения утечек устанавливают автоматические газоанализаторы, которыеотбирают контрольные пробы воздуха.
При температуре 400 С ивыше фреоны разлагаются с образованием фтористого и хлористого водорода ичастично фосгена – крайне ядовитого вещества, поэтому курение и пользованиеоткрытым огнем в помещении запрещается.
Меньше чем у аммиакадавление конденсации позволяет изготовить поршневые компрессоры на фреоне-12 сдиаметром цилиндра в 1,3 раза большим, чем у аммиачных. Температура перегревапаров на нагнетании у фреона-12 не превышает 70 С, поэтому компрессоры иногдане снабжают охлаждающими рубашками.
Вода во фреоне нерастворяется. Поэтому перед заправкой фреона в холодильные машины их тщательносушат. Влага, попавшая в систему с фреоном, будем замерзать в испарителях ирегулирующих вентилях.
Фреоны отличаются крайнейлетучестью, они проникают даже через поры обыкновенного чугуна. Уплотнениефреоновых систем и высокое качество соединений фреоновых установок – основнаязадача эксплуатационного и монтажного персонала.
Фреон-22 –дифтормонохлорметан находит распространение в установках с температурамикипения -60 – 80 С, в которых применение аммиака невозможно. Он наиболееперспективен и как заменитель аммиака в зоне температур от 0 до -60 С, потомучто по своим термодинамическим свойствам не уступает аммиаку.
Этилен применяется вкачестве хладагента в турбокомпрессорных агрегатах для получения температур до-100 С. Температура конденсации этилена при атмосферном давлении – 103,6 С.Температура замерзания – 169 С. В воде этилен почти не растворим. Горюч, своздухом образует взрывоопасные смеси. Этилен является сырьем для получениямногих химических продуктов: полиэтилена, дихлорэтана, этилового спирта,поэтому его применяют в виде хладагента, как правило, там, где онвырабатывается.
Пропан получается изпопутных газов, выделяемых при добыче нефти. В отличие от этилена, являющегосянепредельным углеводородом, склонным к полимеризации, пропан плохо вступает вхимические реакции. Применяется в качестве хладагента в установках по получениюэтилена и пропилена, на заводах синтетического каучука и др. В связи с большей,чем у этилена, транспортабельностью может применяться как хладагент в любыхместах.
Применяется втурбоагрегатах для достижения температур до -50 С.
В табл. 1 Приложенияприведены некоторые свойства важнейших холодильных агентов, в табл. 2 –давление насыщенных паров аммиака, фреона-12, фреона-22 и фреона-142 приразличных температурах, в табл. 3 – объемная холодопроизводительность аммиака ифреона-12.

2.3 Промежуточныехладоносители
В холодильной техникепромежуточные хладоносители применяют в случаях, когда охлаждениенепосредственным испарением хладагента по различным причинам нежелательно.
Хладоносители должныиметь низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокуютеплоемкость, быть недорогими, безвредными и безопасными, не коррозировать металлы.Почти всем этим требованиям удовлетворяет вода.
Охлажденная вода вогромных количествах применяется на многих промышленных предприятиях. В зимнийпериод машины, предназначенные для охлаждения воды, останавливают, а в системуподают прямоточную холодную воду. Однако высокая температура замерзанияограничивает область ее применения.
Наибольшеераспространение в качестве хладоносителей получили растворы хлористого натрия ихлористого кальция, называемые рассолами. Недостатком рассолов является ихкоррозионное воздействие на металлы, которое резко усиливается при контактерассола с воздухом.
Для уменьшения насыщениярассолов воздухом применяют закрытые системы рассольного охлаждения, а дляослабления коррозии в рассолы добавляют вещества, замедляющие процесс коррозии.
Свойства рассоловприведены в табл. 4 Приложения.
Плотность растворовопределяется ареометром или взвешиванием одного литра раствора.
В зоне температур до -15С применяют раствор хлористого натрия, до -45 С – хлористого кальция.
Для низких температуриспользуют также водный раствор этиленгликоля (антифриз).
Этиленгликоль –бесцветная жидкость, не обладающая запахом. Температуры замерзания ее водныхрастворов указаны в табл. 5 Приложения.
Антикоррозионной добавкойпри применении этиленгликоля служит триэтаноламинфосфат.
Благодаря низкойтемпературе замерзания (-96 С) и низкой вязкости широкое распространение впоследнее время в качестве хладоносителя получил метиленхлорид, или как егоназывают в холодильной технике – фреон-30. Эксплуатация его в ряде заводовпоказала, что при тщательной осушке системы он является эффективнымнизкотемпературным хладоносителем. При его применении сальники насосов должныбыть изготовлены из специальных материалов.
Кроме того, в качествехладоносителей применяют этиловый спирт, толуол и другие органические веществас низкой температурой замерзания.

3. Холодильные машины иагрегаты
3.1 Типы холодильныхмашин, системы охлаждения
Типы холодильных машин.Холодильные машины по принципу получения холода делятся на две группы: работаодной из них связана с затратой механической энергии, другой – с затратойтепла.
К первой группе относятсянаиболее распространенные в современной технике компрессионные холодильныемашины, ко второй – абсорбционные и пароэжекторные.
Принцип работыкомпрессионных машин основан на сжатии хладагентов компрессором для ихконденсации, в абсорбционных машинах хладагенты поглощаются особыми веществами– абсорбентами с последующим их выпариванием при более высоком давлении,соответствующем давлению конденсации.
В пароэжекторной водянойхолодильной машине испарение воды происходит при низком давлении, создаваемомструйным аппаратом – паровым эжектором.
Для получения холодаприменяют также газовые холодильные машины, роль хладагента в которых выполняетвоздух. Такие машины входят в состав установок по получению азота, кислорода иаргона из воздуха.
Холодильной установкойназывается объединение холодильной машины с другими элементами, осуществляющимипроцессы распределения и потребления холода.
Для получения холодаиногда используются машины с незамкнутым циклом, т.е. без возвратаиспарившегося хладагента, например, установки для получения твердойуглекислоты.
Наиболее эффективныйспособ непрерывного охлаждения связан с процессами кипения жидкого хладагента иего последующей конденсацией в паровых холодильных машинах.
Системы охлаждения. Азависимости от условий использования холода, температурного уровня,конструктивных возможностей и назначения аппаратов, потребляющих холод, а такжеот требований техники безопасности, применяют систему охлаждения: спромежуточным хладоносителем или непосредственного испарения.
В системе с промежуточнымхладоносителем вода, раствор солей или жидкость с низкой температуройзамерзания охлаждается в испарителе холодильной машины и по трубопроводамциркуляционным насосам подаются к местам потребления холода.
Такие системы используютпри передаче холода на значительные расстояния, при разветвленной сети, а такжев случаях, когда контакт хладагента с охлаждаемой средой опасен.
В системе с промежуточнымхладоносителем процесс теплопередачи происходит дважды: от охлаждаемой среды кхладоносителю и от него в испарителе – к хладагенту, поэтому холодильнаяустановка должна работать с более низкой температурой, чем в системе без промежуточногохладоносителя. Лишь при этом условии будет достигнут необходимый температурныйперепад между охлаждаемой средой и хладоносителем.
На циркуляциюхладоносителя, помимо этого, затрачивается энергия, расходуемая насосом.
Все это увеличивает вес истоимость оборудования холодильной установки, вызывает необходимостьизготовления и монтажа оборудования для приготовления, хранения, охлаждения ициркуляции хладоносителя.
В системахнепосредственного испарения холодильный агент кипит в аппаратах, потребляющиххолод. Эти системы применяются в холодильных установках всех диапазонов,особенно при низких температурах охлаждения, когда выбор хладоносителязатруднен. В этих установках тепло сразу передается от охлаждаемой среды кхладагенту. Отпадает необходимость поддержания двойного температурногоперепада. Становятся излишними громоздкие системы приготовления и циркуляциихладоносителя. Установки непосредственного испарения экономичнее систем схладоносителем, однако им также присущи недостатки:
— отсутствие способностиаккумулировать холод;
— усложнение конструкцииаппаратов потребителей холода;
— необходимость разводкибольшого количества хладагента, зачастую более взрывоопасного и токсичного, чемхладоноситель, большая опасность его утечки в помещения, где находятсяпотребители холода;
— трудность регулированияподачи хладагента к потребителям с колеблющимся притоком тепла.
Кроме того, системынепосредственного испарения нецелесообразно применять при подаче холода изкрупных холодильных установок на большие расстояния; при заполненииразветвленных систем дорогостоящими хладагентами; при большом влиянии давлениястолба жидкого хладагента на температуру его кипения; в установкахкондиционирования воздуха при использовании токсичных хладагентов.
По мере усовершенствованияспособов автоматического регулирования подачи хладагента, оснащенияпромышленности машинами, защищенными от гидравлических ударов, и перехода набезопасные хладагенты, системы непосредственного испарения, как болееэкономичные, будут вытеснять системы с промежуточным хладоносителем.
В установкахкондиционирования воздуха на мясо- и рыбохолодильниках пользуются системойвоздушного охлаждения. Здесь воздух, подаваемый в помещения, предварительноохлаждается в специальных аппаратах – воздухоохладителях, т.е. он по существуявляется промежуточным хладоносителем.
Тепловой насос. В любойхолодильной машине при затрате подведенной извне работы тепло передается отхолодного испарителя к теплому конденсатору.
Подбирая хладагенты,имеющие высокие температуры конденсации, или уменьшая подачу воды наконденсатор, можно получить такую температуру охлаждающей воды послеконденсатора, которая позволит использовать ее для отопления зданий, горячеговодоснабжения и т.д. Такая машина будет работать в режиме теплового насоса,т.е. будет передавать тепло от холодного испарителя к горячему теплоносителю.
Тепловые насосы могутиспользоваться для установок сезонного отопления и охлаждения зданий. Вкачестве хладагента применяются фреон-12, фреон-142 и фреон-11.
Комбинированноепроизводство тепла и холода позволяет использовать одни и те же установки для конденсированиявоздуха – летом и для отопления помещений с подачей тепла или холода накондиционеры – зимой.
Тепловые насосы позволяютиспользовать тепло низкого потенциала, применение которого для других целейпрактически невозможно.
Вода с температурой 30-40С, нагретая за счет снятия тепла в химических или металлургическихпроизводствах, подается на конденсаторы холодильной установки, работающей врежиме теплового насоса, где нагревается до температуры 60-70 С и используетсядля горячего водоснабжения.
3.2 Холодильные агрегаты
Для упрощения монтажа иэксплуатации отдельные элементы холодильных машин: компрессоры, конденсаторы,испарители, вспомогательная аппаратура, щиты управления конструктивнообъединяют и выпускают в виде готовых агрегатов на общей раме или связанныхопорах.
В состав агрегата можетвойти вся холодильная машина или часть ее элементов.
Холодильные агрегаты, какправило, компактны, отличаются наименьшей протяженностью трубопроводов, удобныв эксплуатации.
При агрегатированиихолодильных машин наиболее сложные и ответственные операции – сборкукомпрессора с электродвигателем, герметизацию и осушку системы, установкуприборов автоматики осуществляют в специально оборудованных сборочных цехах, укомплектованныхвысококвалифицированным персоналом и современными средствами техническогоконтроля.
Элементы холодильныхмашин объединяют в агрегаты в различных сочетаниях:
— компрессорные агрегаты,состоящие из компрессора и двигателя, смонтированных на общей раме. Такиеагрегаты применяются как в стационарных холодильных установках, так и втранспортных, где трудно обеспечить необходимую жесткость фундамента подкомпрессор и двигатель;
— компрессорно-конденсаторные агрегаты, которые включают компрессор ссоответствующей арматурой, двигатель, конденсатор, а также частьвспомогательных аппаратов (маслоотделитель) и щит управления с наборомконтрольно-измерительных приборов;
— испарительно-регулирующие агрегаты, применяемые обычно во фреоновых холодильныхмашинах, собирают на общей раме из испарителя, ресивера, теплообменника ирегулирующей станции с соответствующими вентилями и контрольно-измерительнымиприборами. Такие агрегаты в соединении с компрессорно-конденсаторным агрегатомобразуют холодильную машину;
— испарительно-конденсаторные агрегаты, в которых горизонтальные кожухотрубныеиспарители и конденсаторы располагают на общей раме, один над другим. На той жераме монтируют теплообменник, фильтр, запорную арматуру и щит для приборовавтоматики.
Испарительно-конденсаторныеагрегаты крупных турбохолодильных машин дополняют еще и промежуточным баком, вкотором осуществляется процесс дросселирования хладагента.
Аппаратные агрегаты могутсостоять и из других элементов: конденсатора с ресивером и т.д.
Комплексные холодильныеагрегаты включают все элементы машины, необходимые для осуществления полногохолодильного цикла. Они состоят из компрессора, конденсатора, испарителя,вспомогательной аппаратуры и приборов автоматики, соединенных трубопроводами взамкнутую единую систему.
К конструкциямхолодильных агрегатов предъявляются следующие требования:
 - компактность;
— удобство демонтажа иремонта смежных элементов и узлов;
— одностороннееобслуживание – вентили, смотровые стекла, обращены в одну сторону;
— отсутствие выступающихза габариты агрегата деталей, неудобных при упаковке и перевозке;
— целесообразность ипростота монтажной схемы агрегата, минимальное количество запорной арматуры идостаточная оснащенность средствами контроля, управления и защиты.
Холодильные агрегаты имашины различают: аммиачные, фреоновые, абсорбционные водоаммиачные ипароэжекторные.

4. Эксплуатацияхолодильных установок
4.1 Общие требования изадачи эксплуатации
Машины и аппаратыхолодильных установок размещают так, чтобы обеспечивалось их нормальноеобслуживание и ремонт.
Обслуживание холодильнойустановки заключается в подготовке ее к работе, пуске, регулировании подачихладагента в испарительную систему, уходе за холодильной установкой во время работы,установке и выключении машин и аппаратов, соблюдении правил техникибезопасности, поддержании в чистоте и исправности машин и рабочих помещений, атакже заполнении необходимой отчетной документации.
Вступление на дежурствосменного персонала начинается с проверки записей в журнале работы холодильнойстанции, а заканчивается контролем температур в основных точках холодильногоцикла и проверкой работы оборудования холодильной станции.
Обе смены – сдающая ипринимающая – расписываются о сдаче и приеме смены в журнале.
Дежурные периодическипроверяют количество и плотность рассола, подачу воды на конденсаторы,исправность аварийной вентиляции, наличие необходимых запасных частей,материалов и инструмента, средств личной защиты. Особое внимание должно быть уделенопроверке состояния трущихся частей компрессоров и насосов, работы маслянойсистемы.
Для удобстваобслуживающего персонала на трубопроводах охлаждающей воды устанавливаютсмотровые фонари или другие приборы, позволяющие следить за протоком воды.
В различных местаххолодильной установки устраивают также гнезда для приборов, требующих как дляпостоянного контроля за работой установки, так и для периодических испытаний.Манометры, термометры и другие измерительные приборы устанавливаются так, чтобыпри пуске установки они находились в поле зрения машиниста и его помощника.
Автоматическуюрегулирующую арматуру обычно дублируют ручной. Это позволяет продолжатьвыработку холода при выходе из строя части приборов автоматическогорегулирования.
Средние и крупныехолодильные установки, в основном, работают с ручной системой пуска.Техническая эксплуатация их достаточно сложна и требует от обслуживающегоперсонала глубоких знаний физических основ получения холода, устройства машин,аппаратов и правил обращения с ними.
Для облегчения работыперсонала в машинных отделениях холодильных станций вывешивают схемытрубопроводов, планы расположения оборудования, сведения об основных параметраххолодильных установок.
С целью ориентацииобслуживающего персонала в разветвленных схемах трубопроводов их окрашивают вусловные цвета. Чаще всего применяют следующую окраску:
— для трубопроводовхладагента: нагнетательных – красный цвет, жидкостных – желтый, всасывающих –синий;
— для трубопроводоврассола: напорных – зеленый, обратных – коричневый;
— для трубопроводов воды:напорных – голубой, обратных – фиолетовый.
При наличии несколькихпараметров холода на окрашенные трубопроводы наносят еще и условные кольца,показывающие, к какой машине относится данный трубопровод.
Эффективная и надежнаяработа любой холодильной установки зависит не только от хорошего техническогосостояния оборудования, но и от грамотной его эксплуатации. Непосредственноенаблюдение за работой оборудования ведут машинисты, их помощники, аппаратчики,дежурные слесари и электрики.
Основная их задача –поддержание заданных параметров работы холодильных машин с наименьшим расходомэнергии и эксплуатационных материалов и строгим выполнением правил техникибезопасности.
Для успешного выполнениязадач, стоящих перед эксплуатационным персоналом, необходимы:
— высокое качество иисправность оборудования;
— обеспеченностьконтрольно-измерительными приборами;
— наличие запасныхчастей, инструмента и ремонтных приспособлений;
— наличие хладагента,хладоносителя, воды, смазочных масел;
— правильное заполнениесистем хладагентом и хладоносителем;
— отсутствие загрязненийна поверхностях теплопередачи;
— своевременнаяпрофилактика и проведение ремонтов;
— высокая квалификацияобслуживающего персонала.
Эксплуатация холодильных установокрегламентируется специальными инструкциями. Несоблюдение их может привести кнарушению технологического процесса у потребителей холода и повышению расходаэнергии на получение холода.
Последовательностьотдельных операций при пуске и остановке и порядок обслуживания зависят отконструктивных и эксплуатационных особенностей холодильной установки, которыеобязательно должны быть отражены в инструкции по обслуживанию.
К эксплуатациипромышленных холодильных установок допускаются лица, достигшие восемнадцатилетнеговозраста, прошедшие медицинское освидетельствование и имеющие удостоверение обокончании обучения избранной специальности.
Обслуживающий персоналдолжен хорошо знать и строго соблюдать правила и инструкции по эксплуатации иремонту оборудования и приборов холодильных станций. Машинные отделенияхолодильных станций являются рабочим местом машиниста и его помощника. Насосныеи аппаратные отделения обслуживают аппаратчики, подчиненные машинисту исогласующие с ним все свои действия.
Персонал холодильныхстанций ежегодно сдает экзамены квалификационной комиссии. Результаты экзаменовоформляют протоколом. Лицам, сдавшим эти экзамены, выдают специальныеудостоверения.

5. Ремонт оборудованияхолодильных установок
5.1 Задачи и виды ремонта
Длительность и надежностьработы оборудования зависят от правильной организации профилактического осмотраи ремонта машин и аппаратов.
В процессе работыотдельные узлы и детали оборудования изнашиваются. Это приводит к ухудшениюработы, снижению прочности и нарушению герметичности оборудования.Первоначальное качество поверхностей сопрягаемых деталей ухудшается. Из-заобразования рисок, вмятин, задиров масляная пленка разрывается, что в своюочередь вызывает повышенный износ деталей. Все это снижает безопасность иэффективность работы установок.
Основными видами износаявляются механический, химический и тепловой.
Причиной механическогоизноса являются трение и удары, плохая смазка и грязь.
Химический износ восновном происходит из-за коррозии. В результате снижается прочность игерметичность оборудования.
Тепловой износ являетсяследствием воздействия на детали высоких или резко изменяющихся температур.Поломки клапанных пластин, поршневых колец, трещины в цилиндрах возникают чащевсего по этим причинам.
Нельзя допускать работуоборудования с износом сверх предельного, так как это приведет к большомуобъему ремонтно-восстановительных работ или к выходу его из строя на длительныйсрок.
Основной задачей ремонтаявляется восстановление рабочих параметров изношенных деталей и узлов.Своевременный и тщательный ремонт позволяет в течение длительного временисохранять производительность, прочность и безопасность работы оборудования. Приремонте машин стремятся прежде всего восстановить первоначальные зазоры всочленениях и чистоту поверхностей с тем, чтобы надежно обеспечить жидкостноетрение. Ремонт аппаратуры сводится, в основном, к очистке поверхностей,проведению антикоррозионных работ и устранению неплотностей в соединениях.
Основой организацииремонта является система планово-предупредительных ремонтов ППР, проводимых позаранее составленным графикам. Такая система обеспечивает непрерывноеподдержание оборудования в работоспособном состоянии.
На крупных и средниххолодильных установках в зависимости от объема работ производят текущий,средний и капитальный ремонт.
В понятие текущий ремонтвходит планово-предупредительный (профилактический) осмотр оборудования исравнительно небольшой по объему ремонт, позволяющий обеспечить работу этогооборудования в последующий межремонтный период.
Для каждого вида ремонтав соответствии с инструкциями заводов-поставщиков оборудования и ведомственныминормативами составляют графики ППР, в которых определяются межремонтныепериоды, сроки и объемы ремонтных работ, ответственные за проведение ремонта, атакже порядок приемки отремонтированного оборудования в эксплуатацию.
Профилактический осмотрнепрерывно действующего холодильного оборудования производится 1 раз в месяцвне зависимости от состояния оборудования. Во время осмотра производитсяплановая остановка части оборудования холодильной станции, во время которойпроверяют наиболее уязвимые детали компрессоров, насосов, мешалок. Оборудованиечастично разбирают и проверяют состояние узлов и деталей, доступ к которым приработе машин затруднен. Обнаруженные неисправности устраняют, очищают ипромывают отдельные узлы, проверяют и регулируют зазоры, проверяют крепления ит.д. Продолжительность остановок не превышает 12 ч.
Не все перечисленныеработы выполняют при каждом профилактическом осмотре. Некоторые из них, еслипри осмотре не обнаружены неисправности, осуществляют только при каждом третьемосмотре, т.е. примерно 1 раз в квартал.
При проведениипрофилактических осмотров составляют ведомости дефектов, служащие документомдля подготовки и проведения последующих ремонтов.
Средний ремонт проводитсяпримерно один раз в год, преимущественно в холодное время года, когда тепловыенагрузки на холодильную установку снижаются.
На химических,нефтеперерабатывающих и металлургических предприятиях средние ремонтыхолодильных установок приурочивают к остановке производств, обслуживаемых этойустановкой.
Если в ходе текущегоремонта выполняют неотложные работы, предупреждающие аварийный износ, то задачасреднего ремонта – устранение всех дефектов, обеспечение работоспособностиоборудования на длительный срок.
При текущем ремонтезазоры регулируют, меняя регулировочные прокладки. При среднем же ремонте, еслиуменьшение толщины прокладок не обеспечит компенсацию естественного износа наближайшие два года, проводят перезаливку подшипников.
Продолжительностьсреднего ремонта зависит от размеров оборудования, его состояния,подготовленности к ремонту, квалификации персонала и т.д.
Срои проведения ремонтамогут быть значительно сокращены, а его качество повышено за счет примененияузлового метода ремонта, при котором отдельные узлы машин готовят заранее и впроцессе ремонта ими заменяют дефектные.
Модернизацияоборудования, проводимая во время среднего ремонта, позволяет повысить егодолговечность и надежность в работе, увеличить выработку холода, снизитьэнергетические затраты.
Капитальный ремонт – наибольшийпо объему вид планово-предупредительного ремонта. После него должна бытьвосстановлена работоспособность всех узлов и деталей и их паспортнаяхарактеристика. Проведению капитального ремонта также предшествуют осмотрыоборудования, проводимые при текущем и среднем ремонтах. Интервалы междукапитальными ремонтами составляют 3-4 года.
Возросшая культураэксплуатации холодильных установок, автоматизация систем смазки ирегулирования, высококачественное проведение текущих и средних ремонтовпозволили довести периоды между капитальными ремонтами холодильногооборудования крупных современных предприятий до 8-10 лет.
При техническомперевооружении предприятий вместо очередного капитального ремонта заменяютустаревшее и малоэффективное оборудование на новое, более производительное.

Практическая часть
Контрольное задание № 1
«Определение абсолютногобазового показателя трудоемкости изготовления бытовой техники».
В основе конструированияи изготовления бытовой техники лежит принцип экономичности, которыйопределяется снижением стоимости проектных работ и производственных затрат.
Положительный результатдостигается использованием эффективных технических решений, современныхматериалов и технологий. Одним из параметров, который определяет экономичностьпроизводства, является трудоемкость изготовления бытовой техники,характеризуемая сравнением абсолютного базового показателя нового образца саналогом.
Исходные данные:
1. Рабочий параметрбытового холодильника – холодопроизводительность – 150 Вт.
2. массахолодильника – 60 кг.
Решение:
1. Основнойтехнический параметр образца, кг/Вт:
Рт = m / Р q
Рт = 60 / 150 = 0,4
2. Коэффициентсложности конструкции:
К сл = Ра / Рт, где
Ра = 0,45 кг / Вт – основной технический параметр аналога.
К сл = 0,45 / 0,4 = 1,125
3. Коэффициентснижения трудоемкости изготовления проектируемого образца:
К ст = (100 / (100 + Кпт)) t, где
t = 2 года – срок проектирования;
К пт = 10 % — ростпроизводительности труда;
К ст = (100 / (100 + 10)2 = 0,826
4. Абсолютныйбазовый показатель трудоемкости изготовления, нормо-час:
Т бп = Та * К сл * К ст,где
Т а = 220 нормо-час –трудоемкость изготовления аналога.
Т бп = 220 * 1,125 *0,826 = 204,435
Выводы: Трудоемкость изготовленияспроектированного холодильника понизилась в 0,929 раз (Т бп / Та).
холодильный агент установка

Контрольное задание № 2
«Оценка экономическихпоказателей надежности (долговечности) нового образца бытовой техники поинформации о параметрах аналога».
Надежность являетсясложным параметром, который включает в себя в зависимости от условийэксплуатации изделия такие показатели как безотказность, долговечность, ремонтопригодностьи сохраняемость. Надежность определяет продолжительность функционирования ихарактеризует наработку и ресурс бытовой техники. Наработка естьпродолжительность или объем выполненной работы.
Ресурс есть наработка отначала эксплуатации до наступления предельного состояния, при которомдальнейшая эксплуатация техники опасна и недопустима. Зная ресурс,устанавливают срок службы техники, срок безотказной наработки, а такжекалендарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие недостигнет предельного состояния с вероятностью, выраженной в процентах,называемой гамма-процентным сроком службы.
При наличии экономическиххарактеристик техники и параметров надежности вычисляют экономическиепоказатели надежности, которые определяют затраты средств для обеспечениязаданной надежности техники в эксплуатации.
Исходные данные:
Стоимость бытовойтехники, руб. – 7000.
Решение:
1. годовой фондрабочего времени, ч.:
tр = Кп d t, где
d = 365 дней – число дней в году;
t = 24 часа – продолжительность работыбытовой техники за сутки,
Кп = 0,85 – коэффициент,учитывающий простои на профилактику и т.п.
tр = 0,85 * 365 * 24 = 7446 ч.
2. Число сервисныхобслуживаний по замене узлов (деталей), выявленных в процессе диагностики:
а = tр Т / tу, где
Т = 12 лет – срок службыхолодильника;
tу = 35000 ч. – установленнаябезотказная выработка.
а = 7446 * 12 / 35000 =2,552
3. Затраты средствна замену деталей (узлов), выработавших ресурс, руб.:
Цз = а Цд, где
Цд = 0,02 Ц – стоимостьресурсных деталей, руб.
Цз = 2,552 * 0,02 * 7000= 357,28 руб.
4. Затраты средств,обусловленные сервисным (техническим) обслуживанием, руб.:
Цс = а tс zс зс, где

zс = 2 чел. – число персонала,занятого сервисным обслуживанием;
tс = 1,5 ч продолжительностьсервисного обслуживания;
зс = 20 руб./час. –средняя часовая заработная плата обслуживающего персонала.
Цс = 2,552 * 1,5 * 2 * 20= 153,12 руб.
5. Суммарные затратыза срок службы, обусловленные факторами долговечности узлов, руб.:
Цд = Цз + Цс
Цд = 357,28 + 153,12 =510,4 руб.
6. Экономическийпоказатель долговечности, руб./руб.:
Д = Цд / Ц.
Д = 510,4 / 7000 = 0,072
Выводы: Обеспечение заданной долговечностихолодильника потребует дополнительных затрат равных величине 0,072 рублей.
Контрольное задание № 3
«Оценка интегральныхпоказателей качества нового образца бытовой техники».
Интегральный показателькачества спроектированной техники определяется с учетом экономическогопоказателя долговечности.
Качество изделияпредставляет собой относительную характеристику, основанную на сравнениизначений показателей качества оцениваемой техники с базовыми значениямисоответствующих показателей аналога.
Одним из важныхэкономических показателей является интегральный показатель качества изделия,отражающий соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации и суммарныезатраты на создание и эксплуатацию бытовой техники. Чем больше значениеинтегрального показателя качества изделия, тем выше полезный эффект, получаемыйна каждый рубль затрат. Чаще всего фактор долговечности нового образца техникив условиях эксплуатации снижает интегральный показатель качества из-заувеличения эксплуатационных расходов на обеспечение заданной надежности.
Решение:
1. Продолжительностьостановок на плановое сервисное обслуживание, ч.:
Тс = а tс
Тс = 2,552 * 1,5 = 3,828
2. Продолжительностьостановок на экстренное сервисное обслуживание, ч.:
Тэ = tр tв / tн,где
tв = 2 – среднее время восстановленияотказа,
tн = 55000 ч – средняя наработка наотказ.
Тэ = 7446 * 2 / 55000 =0,27 ч
3. Продолжительностьпрофилактических осмотров техники в течение года, ч.:

Тп = tр t0 / ∆ t, где
t0 = 0,02 tв – продолжительность осмотра, ч.
∆ t = 0,03 tр – периоды между осмотрами, ч.
Тп = 7446 * 0,02 * 2 /0,03 * 7446 = 1,333
4. Коэффициенттехнического использования:
Кти = 1 – (( Тс + Тэ +Тп) / tр)
Кти = 1 – (( 3,828 + 0,27+ 1,333) / 7446 = 1 – 0,0007 = 0,9993
5. Параметрфункционирования бытовой техники:
В натуральном измерении Qн = ŋт Кти Рq tр, где ŋт = 0,85 – коэффициент полезного действия, то
Qн = 0,85 * 0,9993 * 150 * 7446 =948700,44 Вт ч/год,
В стоимостном измерении Q = Qн Цэ /1000, где Цэ = 0,15 руб/кВт ч – стоимость единицыэлектроэнергии.
Q = 948700,44 * 0,15 / 1000 = 142,3руб./год.
6. Годоваязаработная плата операторов сервисного обслуживания, руб./год:
А = zс зс tс d
А = 2 * 20 * 1,5 * 365 =21900 руб./год.
7. Затраты нареновацию техники, руб./год.
М = Ц / Т
М = 7000 / 12 = 583,33руб./год
8. Затраты,обусловленные фактором долговечности, руб./год:
З = М Д
З = 583,33 * 0,072 = 42руб./год
9. Затраты наэлектропотребление, руб./год:
Е = Рс tр Цэ Кти, где
Рс = 1,5 кВт ч/ сутки –суточный расход электроэнергии.
Е = 1,5 * 7446 * 0,15 *0,9993 = 1674,18 руб./год.
10. Интегральныйпоказатель качества техники, Вт ч/руб.:
а) без учетадолговечности
Ик = Qн / ( А + М + Е)
Ик = 948700,44 / (21900 +583,33 + 1674,18) = 948700,44 / 24157,51 = 39,27
б) с учетом долговечности
Икд = Qн / ( А + М + Е + З)
Икд = 948700,44 /(24157,51 + 42) = 948700,44 / 24199,51 = 39,2
Выводы: Влияние фактора долговечности напараметр функционирования машины с учетом эксплуатационных затрат. Фактордолговечности в условиях эксплуатации снизил интегральный показатель в 1,002раза (Ик / Икд) из-за увеличения эксплуатационных расходов на обеспечениезаданной надежности техники.
Контрольное задание № 4
«Оценка интегральногопоказателя эффективности нового образца бытовой техники».
Интегральный показательэффективности определяется с учетом интегрального показателя качества новогообразца техники.
Интегральный показательэффективности является комплексным показателем, который отражает соотношениесуммарного полезного эффекта в стоимостном измерении при долговечной,безотказной эксплуатации и суммарных затрат на создание и эксплуатацию бытовойтехники.
Используя интегральныепоказатели эффективности, можно оценить влияние факторов надежности на затратыза период эксплуатации техники.
Исходные данные:
Стоимость материалов иоборудования, Цм – 400 руб.
 
Решение:
1. Экономическийпоказатель безотказности, руб./руб.:
Б = 1 / Ц ( tр Т/tн) (tн zн Зв + Цв), где
Zн = 2 – число вспомогательныхрабочих,
Зв = 0,8 3с d – средняя годовая заработная платавспомогательных рабочих, руб./год,
Цв = 0,02 Ц – стоимостьматериалов.

Б = 1 / 7000 ( 7446 * 12/ 55000) (55000 * 2 * 0,8 * 20 * 365 + 0,02 * 7000) = 1 / 7000 * 1,62 (642400000 + 140) = 148818,42
2. Экономическийпоказатель надежности, руб./руб.:
Н = Д + Б
Н = 0,072 + 148818,42 =148818,492
3. Затраты,обусловленные факторами надежности, руб./год:
Зн = М Н,
Зн = 583,33 * 148818,492= 86810290,9
4. Затраты наисходные материалы и оборудование, руб./год:
И = Ки Цм, где
Ки = 3 шт./год –количество вспомогательных материалов.
И = 3 * 400 = 1200
5. Суммарные затратына функционирование холодильника, руб./год:
а) без учета факторанадежности Э = А + М + Е + И,
Э = 21900 + 583,33 +1674,18 + 1200 = 25357,51
б) с учетом факторанадежности Эн = Э + Зн
Эн = 25357,51 +86810290,9 = 86835648,41

6. Интегральныйпоказатель эффективности техники:
а) без учета факторанадежности Иэ = Q / Кти Э,
Иэ = 142,3 / 0,9993 *25357,51 = 142,3 / 25339,76 = 0,0056
б) с учетом факторанадежности Иэн = Q / Эн,
И эн = 142,3 /86835648,41 = 0,0000016
Выводы: С учетом фактора надежности затратыпри эксплуатации нового образца техники, как правило, увеличиваются в 610229,43раз (Эи / Э) и составляют 86835506,11 руб./год (Эн – Э). Интегральныйпоказатель эффективности техники при этом уменьшается.

Список литературы
1. Ю.И. Фримштейн«Промышленные холодильные установки», М, 1987 г.
2. Гладкевич В.В.«Техника и технология современных производств», СПб, 1999 г.
3. С.С. Червяков«Основы холодильного дела», М, 1990 г.