DIPLOMSKI RAD Rashladni Sistemi Na Brodu

1

UVOD

Tehnološki razvoj brodova umnogome mijenja uslove rada i života pomoraca. Savremeni brodovi ne mogu se zamisliti bez brodskog rashladnog uređaja koji pridonosi udobnom boravku posade na brodu i omogućava učuvanje životnih namirnica. Rashladni uređaj neophodan je za transport lako pokvarljivog tereta i neizostavan je dio opreme brodova specijalne namjene. Razvitak rashladne tehnike veoma je značajan za napredak i za egzistenciju savremenog broda.

2

1. PRIMJENA RASHLADNIH SISTEMA NA BRODU 1.1 PREGLED RAZVITKA RASHLADNE TEHNIKE NA BRODU

Primjenu tehnike hlađenja na brodu možemo ubrojiti među značajna dostignuća. Potkraj osamnaestog i početkom devetnaestog vijeka zabi1ježen je uspješan pokušaj prevoza nekih životnih namirnica brodom na kraćoj udaljenosti. Za hlađenje je upotrebljen usitnjeni led. 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 ribe ili div1jači, odnosno odmah nakon berbe voća i povrća. Dokazano je da se namirnice na putu od proizvođača do potrošača moraju neprekidno hladiti na odredenoj temperaturi koja zavisi od vrste namirnica. Zapaženo je da se na brodu ne mogu usitnjenim ledom očuvati lako pokvarljivi tereti, jer nije moguće duže vrijeme održati stalnu temperaturu.

Prekretnica u razvitku sistema hlađenja na brodu bio je pronalazak prve rashladne mašine na vazduh. Njime su prvi put na vještački način predmeti ohlađeni ispod temperature okoline.

Kirkova konstrukcija rashladnog postrojenja na vazduh, iz 1862. godine, usavršena je petnaest godina poslije i osposobljena za korištenje na kopnu.

Prekretnica u razvitku rashladne tehnike na brodu započela je tek krajem XIX vijeka. Tada su konstruisani razni prigušivači pare i ispitano je mnogo hemikalija koje su trebale zamijeniti vazduh kao rashladno sredstvo.

Najčešće su upotrebljavana ova sredstva za hlađenje: amonijak, sumpor-dioksid, metil-hlorid i spojevi ugljovodika. U sledećim decenijama unaprijeđeno je oblikovanje brodskih rashladnih sistema i način njihova rada. Sredstva za hlađenje imaju opasna svojstva: neka su otrovna, neka zapaljiva, a neka mogu djelovati samo pri vrlo visokim pritiscima. U to vrijeme moglo se utvrditi da je optimalno sredstvo za hlađenje na brodu amonijak.

Thomas Midgely i njegovi saradnici sintetizirali su dihlordifluormetan 1928. g. i pokazali da nije zapaljiv i da je otrovan samo ako je ljudski organizam iz1ožen koncentracijama duže vrijeme. Tim otkrićem omogućen je razvitak industrije rashladnih

3

sredstava s fluorisanim ugljospojevima, to je pridonijelo rasprostranjenosti tehnike hlađenja i klimatizacije na brodu.

1.2. ZNAČENJE I PRIMJENA TEHNIKE HLAĐENJA NA BRODU

Prevoz prehrambenih artikala željeznicom i automobilima postaje skup. Brod je u prednosti pred bilo kojim drugim prevoznim sredstvom jer na cijenu koštanja prevoza prehrambenih artikala utiče vrijeme prijevoza te manja energetska potrošnja po količini tereta.

Danas svi brodovi imaju ugrađen rashladni uređaj za očuvanje životnih namirnica za boravak posade na brodu. Trajnost prehrambenih proizvoda na brodu ograničena je zbog:

♣ fizičkih promjena, npr. isparavanja vode, gubitka arome i onih sastojaka koji daju ukus

♣ hemijskih i biohemijskih promjena, npr. procesa sazrijevanja, hidrolize, vrenja i oksidacije

♣ djelovanja mikroorganizama, npr. glijivica, bakterija, kvasca i dr.

Sve se te promjene sprečavaju niskom temperaturom i dobro izabranom relativnom vlažnošću te strujanjem ravnomjerno rashlađenog vazduha.

Savremeni je brod danas nemoguće zamisliti bez uređaja za klimatizaciju na stambenim prostorijama i klimatizaciju kontrolne prostorije strojarnice, ako ona postoji. Uređaj sadržava centralnu klima-jedinicu i sistem za distribuciju kondicioniranog vazduha. U klima-jedinici se grijanjem, hlađenjem i ov1aživanjem mješavine svježeg i recirkuliranog vazduha automatski regulišu temperatura i vlažnost u stambenim prostorijama.

Gašenje požara na teretnim brodovima izvodi se velikim brojem boca CO2. Sistem s jednim rezervoarom CO2 jednostavniji je, održava se na odgovarajućem pritisku rashladnim uređajem. Ovaj je sistem u razvitku, ali ima veliku budućnost.

Brodovi za prevoz kontejnera osim klimatizacije i mogućnosti očuvanja i životnih namirnica imaju i priključak za prevoz rashladnih kontejnera. U savremenoj gradnji broda razlikujemo posebno izgrađene kontejnerske brodove za prevoz rashladnog tereta.

U nizu teškoća brodogradnje pojavljuje se i teškoća prevoza tečnog gasa morskim putem na veće geografske udaljenosti. Za takav prevoz grade se dva tipa broda: LNG (za tečni prirodni gas) i LPG (za tečni vještački gas). Za ove brodove specijalizovane za

4

prevoz kondenzovanog gasa postoje specifični parametri za čuvanje gasa u tečnom stanju tokom transporta, pri ukrcaju na brod i iskrcaju s broda. Prema tipu broda ugrađuju se različiti rashladni sistemi, uz odgovarajuću izolaciju.

Može se kazati da nema savremenog broda bez rashladnih uređaja. Veličina rashladnog sistema na brodu i tip zavise od veličine broda i tipa broda, što ćemo prikazati u sledećim poglavljima.

5

2. PARNA KOMPRESORSKA RASHLADNA MAŠINA

Uspostavi se da radna tečnost isparava u isparivaču na određenoj niskoj temperaturi. Toplota potrebna za isparavanje oduzima se okolini i na taj je način hladi. Rashladno sredstvo pri normalnom pritisku 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 2.1).

Slika 2.1. Šema parnog rashladnog uređaja s kompresorom i ekspanzionim

cilindrom i radni ciklus u T,s dijagramu

Odvođenje toplote od kondenzatora u kojem se radni medij kondenzuje i dovođenje toplote isparivaču u kojem radni medij isparava odvija se pri stalnom pritisku (p, p0) i pri stalnim temperaturama (T, T0). Zato je teoretski moguće ovakvim mašinama i zadanim temperaturama ostvariti ciklus obratan Carnotovom.

Parne rashladne mašine u prednosti su jer ne prekoračuju zadane temperature, a to je osnovno rashladno načelo.

Kompresorska mašina usisava iz isparivača mokru paru stanja 1 pri pritisku po i komprimira je na kondenzatorski pritisak p.

Izvršeni rad za izentropsku kompresiju od stanja 1 do stanja 2 iznosi

lk = i2 - i1 (2-1)

gdje je i (kJ/kg) specifična entalpija radnog medija. Para se u kondenzatoru kondezuje pri pritisku zasićenja p, koji odgovara temperaturi rashladne vode, a toplota koju 1 kg rashladnog fluida stvori u kondenzatoru iznosi

6

qk = i2 - i3 = r (2-2)

Medij koji se tako kondezuje u stanje 3 dovodi se ekspanzionom cilindru, gdje adijabatski ekspandira do stanja 4, pri čemu jedan dio kondezata ispari. U ekspanzionom cilindru dobiva se rad:

qo= i3 - i4 (2-3)

Stanje 4 u isparivaču jeste pritisak zasićenja p0. Od stanja 4 do stanja 1 odvija se isparavanje u isparivaču i oduzima se toplota hlađenom tijelu. Za jedan kilogram rashladnog medija količina toplote između dva stanja mokre pare iznosi

q0= i1 - i4 = r0(x1 - x4) (2-4)

gdje je r i r0 [kJ/kg] toplota kondenzacije i isparavanja rashladnog medija na pritiscima p i p0 a veličine x1 i x4 daju sadržaj mokre pare.

Potreban rad za pogon mašine iznosi

l= lk - le = (i2 - i1) - (i3 - i4) = i2 - i1 - i3 + i4 = (i2 - i3) - (i1 - i4) =

= qk - q0 [kJ/kg] (2-5)

Ovdje je ve1ičina le vrlo malena u odnosu na veličinu lk, pa ukupan rad više nije jednak razlici dviju velikih radova kao kod vazdušne rashladne mašine. To je druga velika prednost parne rashladne mašine pred vazdušnom rashladnom mašinom.

Ako je koeficijent hlađenja (rashladni množitelj) izražen jednačinom

0

0

0

00

TTT

qqq

lq

K −=

−==ε (2-6)

tada stanja 2 i 3 ne moraju ležati na graničnim krivama, ali cijeli ciklus mora biti u području vlažne pare. Iz izraza za qo uobičajno je da toplota rashladnog medija veća ako se stanje 4 i stanje 1 nalaze bliže graničnim krivama. Znači da je rashladni množitelj zavisan od temperatura T i T0. Da bi se povećao rashladni učinak svakog kilograma protočnog medija, mora se težiti što potpunijem iskorištenju zasićenog područja.

Kako je toplota isparavanja rashladnog medija velika, to je i rashladni učinak (Qo) jednog kilograma medija velik, pa je i protok rashladnog fluida (Gs) kroz mašinu (stroj) određen izrazom

0

0

qQGs =

skg (2-7)

znatno manji nego kod vazdušnih rashladnih mašina. To je treća velika prednost parnih rashladnih mašina.

7

2.1. PARNA RASHLADNA MAŠINA S REGULATORSKIM VENTILOM

Rad ekspanzijonog cilindra vrlo je malen, tako da bi se skoro sav potrošio na mehaničke gubitke u samom ekspanzijonom cilindru. Danas se odustalo od upotrebe ekspanzijonog cilindra u rashladnim mašinama. Ekspanzioni cilindar zamjenjuje se regulatorskim ventilom.

Procesi u isparivaču, kompresoru i kodenzatoru biće isti kao u mašinama s ekspanzionim cilindrom, dok se proces u regulatorskom ventilu razlikuje od procesa u ekspanzionom cilindru.

U regulatorskom ventilu prigušuje se rashladni medij. Proces prigušivanja odvija se po liniji konstantne entalpije i = konst. (vidi sliku 2.2.) i prikazan je na dijagramu linijom od tačke 3 do tačke 5. Iz dijagrama je vidljivo da je rashladni učinak uređaja s ekspanzionim cilindrom veći (prikazan je površinom pravougaonika ograničenog tačkama 4, 7, 10 i 1). U sistemima s regulatorskim ventilom tačka 5 1eži desno od tačke 4, tj. manji je rashladni učinak (prikazan je površinom pravougaonika ograničenog tačkama 5, 8, 10 i 1).

Upoređujući ove dvije površine, uočavamo da je rashladni učinak regulatorskog ventila manji za površinu određenu tačkama 4, 7, 8 i 5. Troši više rada za istu površinu, a prikazan je dvostrukom linijom u T,s dijagramu. Višak utrošenog rada posljedica je nepovratnosti procesa prigušivanja regulatorskog ventila. Iz uslova i3 = i5 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 tačka 5 više skreće udesno. Po1ožaj tačke 5 određuje se ve1ičinom toplote isparavanja radnog medija i temperaturnom razlikom T-T0. Što je manja toplota isparavanja (r), a veća temperaturna razlika (T-T0) to će tačka 5 biti više zakrenuta udesno. Svaki radni medij ima svoju entalpiju pri nekom temperaturnom stanju. Ako je entalpija radnog medija uz iste uslove veća i utrošeni je rad veći.

8

Slika 2.2. Šema parnog rashladnog uređaja s regulatorskim ventilom i

radni ciklus u T,s i p,i dijagramu

Za ve1ičinu gubitka toplote zbog prigušivanja bitna je blizina ciklusa kritičnoj tački. Što je temperatura kondenzacije b1iže kritičnoj tački to je gubitak toplote zbog prigušivanja veći. Ovaj se gubitak povećava i ako snizimo temperaturu isparavanja.

Bez obzira na prethodne zaključke o većem učinku ekspanzionog 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 regulatorskog ventila, pa je i regulacija procesa regulatorskim ventilom znatno jednostavnija.

2.2. SUVO USISAVANJE

U prethodnom izlaganju objašnjeno je da je na izlazu iz isparivača odnosno na ulazu u kompresor, para radnog medija u v1ažnom stanju. Jedini nepovratan proces s vlažnim usisavanjem jest prigušivanje. Zato je ovaj ciklus sa vlažnim usisavanjem dosta blizak ciklusu Carnot.

9

Iako je ovaj ciklus teoretski povoljan, više se ne primjenjuje iz s1edećih razloga:

♣ Zidovi radnog prostora kompresora topli su od prethodnog sabijanja gasa, pa se usisana hladna i vlažna para zagrijava i isparava. Posljedica je povećanje zapremine gasa.

♣ Zbog gore navedenog cilindri moraju biti veći.

♣ Uočava se energetski i zapreminski gubitak.

♣ Postoji opasnost od udara tečnosti.

Zbog ovih razloga odustalo se od v1ažnog usisavanja. U procesu suvog usisavanja tečni rashladni medij potpuno ispari u isparivaču, a kompresor usisava suvo zasićenu paru ili čak malo pregrijanu.

U preplavljenim isparivačima, čija je zapremina gotovo potpuno ispunjena tečnošću, iza isparivača se postavlja odvajač tečnosti. U brodogradnji se takav sistem primjenjuje kad je radni fluid amonijak, ali se u novogradnjama od njega odustalo.

Na slici 2.3. iznad isparivača smješten je odje1jivač tečnosti.

Naglim smanjenjem brzine protoka i promjenom pravca kretanja v1ažne pare iz isparivača dolazi do odvajanja tečnosti. Zbog svoje težine kapljice padaju na dno odvajača, a kompresor usisava suvu paru.

Na slici 2.4. prikazan je T,s dijagramom kružni ciklus sa suvim usisavanjem. Tim ciklusom dobiva se veći rashladni učinak, ali je potreban veći rad kompresora. Koeficijent dobave kompresora veći je pri suvom usisavanju.

2.3. P, I DIJAGRAM

Proračun i analiza radnog procesa parnih kompresorskih rashladnih mašina mogu se obaviti grafički ili ana1itički. U ana1itičkom proračunu koriste se termodinamičke jednačine i tablice. Taj je način pri1ično s1ožen. Za analizu proračuna radnog procesa možemo se koristiti T,s ili p,i dijagramom.

U T,s dijagramu pregledno je prikazana razmjena toplote pri izvođenju povratnih radnih procesa. Međutim, za praktične proračune taj dijagram nije praktičan već se upotrebljava log p,i dijagram po Mollieru. Da bi dijagram bio pregledniji, na ordinatu se nanosi log p,i a na apscisu entalpija i.

Na slici 2.5. prikazani su dijagrami log p,i i T,s. Cijelo područje podijeljeno je na dva dijela: lijevo od grane krive (x = 0) područje je tečnosti, između graničnih krivih je

10

zasićeno područje, a desno od granične linije (x = 1) područje je pregrijane pare. Iz p,i dijagrama može se, za odgovarajuće rashladne medije, preslikati T,s dijagram, i obratno.

Slika 2.3. Šematski prikaz suvog usisavanja s odvajačem tečnosti

Na slici 2.5. prikazan je teoretski ciklus parnih kompresorskih rashladnih mašina: kada rade prema ciklusu Carnot (1, 2, 3 i 4), kada rade prema ciklusu regulatorskog ventila i vlažnog usisavanja (1, 2, 3 i 4’) i kada rade prema ciklusu s prigušnim ventilom i suvim usisavanjem (1’, 2’, 3 i 4’).

Slika 2.4. Kružni ciklus sa suvim usisavanjem

11

2.4. POTHLAĐIVANJE TEČNOG MEDIJA

Da bi se povećao koeficijent hlađenja, u sistemu se ugrađuje pothlađivanje radnog medija. Isto može biti ostvareno u kondenzatoru, ako je temperatura vode za kondenzaciju rashladnog medija niža od temperature kondenzacije. Ako je kondezator protusmjerno izveden, dobro odabranom površinom kondenzatora može se pothladiti tečni medij na že1jenu temperaturu.

Slika 2.5. Rashladni ciklus u p,i i T,s-dijagramu

Na slici 2.6. vidljivo je da se zbog pothlađivanja tečnosti u kondenzatoru iz tačke 3 dolazi u tačku 3’. Temperaturna razlika smanjena je (Tph - T0), čime se postiže rashladni učinak veći za ∆ q0. To pothlađivanje može biti izvedeno i u posebnim izmjenjivačima toplote. Temperatura pothlađivanja u kondenzatoru T - Tph kreće se od 1°C do 3°C, a razlika temperature kondenzacije i temperature ulazne vode (T - Twl) kreće se od 5°C do 7°C.

Slika 2.6. Ciklus sa suvim usisavanjem i pothlađivanje u kondenzatoru: a) dijagram T,s i

b) p,i dijagram

12

Na brodovima se u rashladnim skladištima i u sk1adištima životnih namirnica postavljaju dugi cjevovodi, od isparivača do kompresora. Iako je cjevovod izolovan, na dugom putu neminovno dolazi do hlađenja gasa iz suvo zasićenog stanja u zasićeno stanje. Da tečnost rashladnog medija ne bi dospjela u kompresor, gdje može izazvati udar tečnosti, u usisnom vodu ispred kompresora a u cjevovodu ispred regulatorskog ventila ugrađuje se poth1ađivač. Na slici 2.7. šematski je prikazan takav sistem.

Slika 2.7. Šema jednostepene parno-kompresorske rashladne mašine s poth1ađivanem

Ovdje se pothlađuje tečnost ispred regulatorskog ventila, od tačke 3’ do tačke 4 i ujedno dolazi do pregrijavanja, od tačke 6 do tačke 1.

Regenerativni ciklus u dijagramu T,s i p,i prikazan je na slici 2.8. određen je tačkama 1, 2, 2”, 3, 4, 5, 6 i 1. Udaljenost između tačke 3 i tačke 3’ prikazuje pothlađivanje u kondenzatoru pri p = konst.; od tačke 3’ do tačke 4 dopunsko je pothlađivanje tečnosti parom koja izlazi iz isparivača pri p = konst.; od tačke 6 do tačke 1 pregrijana para preuzima toplotu koju joj je u poth1ađivaču predao tečni rashladni medij pri p0 = konst.

Slika 2.8. Regenerativni cikius u T,s i log p,i dijagramu

13

lz slike 2.8. proizilazi ciklus bez dodatnog pothlađivača određen tačkama 6, 2’, 2”, 3, 3’, 5’ i 6, gdje je q0'

, = i6 - i5, = površini ograničene tačkama 5’, 6, 11 i 10, a rad

Lk, = i2

, - i6 i

,

,0

kLq

=ε (2.8)

Ugradnjom poth1ađivača tečnosti se medij pothladio i dao toplotu qph = i3, - i4 =

površini ograničenom tačkama 3’, 4, 7 i 8, para je preuzela toplotu u poth1ađivaču qph = i1 - i6 = površini i ograničenoj tačkama 6, 1, 12 i 11. Iz toga slijedi da je predana toplota jednaka primljenoj, i3

, - i4 = i1 - i6.

Ve1ičina ovog pothlađivača zavisi od temperature usisnog gasa u kompresoru te temperature i pritiska gasa u kondenzatoru, odnosno od maksimalne temperature rashladne morske vode za kondenzator. Zavisno od sniženja temperature tečnog gasa ispred regulatorskog ventila povećava se rashladni učinak koji u ciklusu iznosi ∆ q0 = i5'- i5 = i3' - i4 = površini ograničenoj tačkama 5, 5’, 10 i 9 = qph (i3' = i5' i i4 = i5) Odavde se može napisati regenerativni ciklus q0 = q0' + ∆ q0 = i6 - i5 = površini koja je ograničena tačkama 5, 6, 11 i 9. Ujedno zaključujemo da se pregrijavanjem pare povećava rad kompresora za ∆L = (i2 - i1) - (i2' - i6) = površini koja je ograničena tačkama 1, 2, 2’ i 6. Rad kompresora u tom bi s1učaju bio Lk = Lk

' + ∆L = i2— i1 = površini ograničenoj tačkama 1, 2, 2”, 3, 13, 6 i 1.

Teoretski koeficijent rashladnog djelovanja u ovom ciklusu pothlađivanja bio bi:

∆+

∆+

=

∆+

∆+

=∆+∆+

==

'

0

0

'

0

0

0000

1

'1

1

'1

'''

kk

kkkp

LL

qq

LL

qq

lq

Llqq

Lq εε (2.9)

Proizilazi da je pε > ε , i to kada je '0

0

kLL

qq ∆

>∆

Ovo zavisi od toga 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 ε p>ε . Na slici 2.8. teoretski je odabrana tačka 6, prikazuje suvo zasićeno stanje rashladnog fluida iza isparivača, ali njezino stvarno stanje može biti u zasićenom, suvo zasićenom ili pregrijanom stanju uz relativno malu temperaturnu razliku.

14

2.5. VIŠESTEPENA KOMPRESIJA

Zbog niskih temperatura isparavanja, u isparivaču dolazi do povećanja razlike između pritiska kondenzacije i pritiska isparavanja (p/p0), a u tom s1učaju raste stepen kompresije. Kao posledica dolazi do s1edećeg:

♣ snižava se kapacitet rashladnih mašina zbog smanjenja koeficijenta dobave i zbog gubitka prigušivanja u regulatorskom ventilu

♣ uvećava se potrebna snaga, jer raste adijabatski rad između usisa i kondenzacije T i T0, a smanjuje se indikatorski stepen korisnog djelovanja kompresora η i

♣ povećava se temperatura rashladnog sredstva na kraju kompresije, što znatno pogoršava podmazivanje kompresora, smanjuje viskoznost ulja, a može doći do koksiranja ili do samozapaljenja ulja za podmazivanje.

Iz navedenog proizilazi da je neekonomično, a u pojedinim s1učajevima i nemoguće ugraditi jednostepeni kompresor.

Da bismo odstranili te nedostatke, razmatramo odnos pritisaka. Ako je stepen

kompresije 0p

p > 9, umjesto jednostepene primjenjuje se višestepena kompresija.

Kad je temperatura isparavanja t0≈ -(30—55)°C, primjenjuje se dvostepeni rashladni ciklus, a ako je temperatura isparavanja t0≈ -(60—85)°C, primjenjuje se trostepeni rashladni ciklus.

Na slici 2.9. prikazana je šema mašine za dvostepenu kompresiju.

Slika 2.9. Dvostepena kompresija s međuhlađenjem

15

Suvo zasićena para niskog pritiska (Kp NT) usisavana je iz isparivača u kompresor i sabijana od pritiska p0 do međupritiska pm. Para pritiska pm i temperature T2 odlazi u međuhladnjak (MH) gdje se djelovanjem rashladne vode ohladi na temperaturu T3' i pritisak pm. Idealno bi bilo hlađenje gasa do temperature T3 i sabijanje u kompresoru do temperature T4 i pritiska p, što zavisi od rashladne vode. Teoretski je na brodu moguće ohladiti gas do temperature pothlađivanja (Tph) ako je međuhladnjak hlađen istim gasom. Iz međuhladnjaka paru usisava kompresor visokog pritiska (Kp VT) i sabija je do konačnog pritiska p i temperature T4. U kondenzatoru (Kd) para radnog medija kondenzuje se i pothlađuje na temperaturu T7. Sa stanjem 7 tečni rashladni medij odlazi na regulatorski ventil gdje se prigušuje od pritiska p na pritisak p0 pri čemu se temperatura spusti od T7 na T0. Sa stanjem pritiska p0 i temperature T0 rashladni fluid ulazi u isparivač i daje rashladni učinak.

U poređenju s jednostepenom kompresijom uštedjeli smo na radu, što je prikazano površinom ograničenom tačkama 2, 3, 4 i 2’ u T,s dijagramu. Najviša temperatura kompresije poslije drugog stepena jest temperatura T4, koja je niža od temperature T2' koju bismo dobili kompresijom u jednom stepenu, što je veoma važno za povoljan rad kompresora i cjelokupnog sistema.

Kod mašina koje rade sa ovakvim ciklusom kroz svaki stepen kompresora prolazi ista količina rashladnog medija. Odnos pritiska kompresije za sve stepene kompresije je isti.

Za dvostepeni kompresor biće

0pp

pp m

m

= pa je 0pppm ⋅= [bar], (2.10)

gdje je p0 usisni pritisak kompreora niskog pritiska, pm usisni pritisak kompresora visokog pritiska, p konačni pritisak kompresora visokog pritiska.

Tim se uslovima osigurava podjednak stepen kompresije za oba kompresora, što ima za posljedicu minimalno utrošen rad za kompresiju uz maksimalan koeficijent rashladnog djelovanja.

Toplota hlađenja višestepene kompresije ne mijenja se i za cikius na slici 2.9, iznosi

q0 = i1 - i8 [kJ/kg] (2-11)

Utrošeni rad u prvom stepenu i u drugom stepenu kompresora jest

LNT = i2 - i1 [kJ/kg] (2-12)

16

LVT = i4 - i3 [kJ/kg] (2-13)

L = LNT + LVT (i2 - i1) + (i4 - i3) [kJ/kg] (2-14)

pa možemo staviti da je i1 = i0".

Koeficijent rashladnog djelovanja iznosi

( ) ( )3412

8''

00

iiiiii

Lq

−+−−

==ε (2.15)

Iz jednačine proizilazi da je ovaj koeficijent bolji nego koeficijent rashladnog djelovanja pri sabijanju u jednom stepenu.

Na slici 2.10. prikazano je drugo rešenje dvostepene rashladne mašine s pothlađivanjem te s miješanjem i hlađenjem u međustepenu. Takav sistem namijenjen je brodskim rashladnim uređajima u kojima se ne može, zbog niske temperature, upotrijebiti jednostepena kompresija.

U većini s1učajeva ugrađuje se jedan kompresor s više cilindara, u kojem postoje sistem niskog i visokog pritiska. Drugi stepen usisava ko1ičinu medija iz prvog stepena i dodatnu ko1ičinu medija. Ta se količina regulatorskim ventilom dovodi u međustepeni izmjenjivač toplote. Miješanjem vrućeg gasa iz prvog stepena i hladnog gasa iza regulatorskog ventila dobijemo smješu hladnog gasa za drugi stepen. Ko1ičina medija (x) koja ekspandira preko regulatorskog ventila dobija se iz odnosa usisavanja medija u prvom i drugom stepenu 3:1. Ako se radi o kompresoru s osam cilindara, šest je cilindara za prvi, a dva su za drugi stepen, pa je u ovom s1učaju odnos 6:2.

Zapremina usisa u prvom sttepenu:

VI teo = G1 υ 1" [m3] (2-16)

Zapremina usisa u drugom stepenu:

VII teo = (G1 + Gx) υ m [m3] (2-17)

17

Slika 2.10. Dvostepena kompresija s pothlađivanjem te miješanjem i hlađenjem u međustepeu

( ) 3"

1

11 =+

=mxIIteo

Iteo

GGG

VV

υυ (2.18)

xGGx =

1

xGGx ⋅= 1 (2.19)

Sređivanjem jednačina dobija se

13

"1 −=m

xυυ (2.20)

gdje je "υ [m3/kg] specifična zapremina suvo zasićane pare u prvom stepenu, G1 [kg/s] protok suvo zasićne pare u prvom stepenu, Gx [kg] protok koji ekspandira preko regulatorskog ventila (3-5), υ m [m3/kg] specifična zapremina suvo zasićene pare na usisu drugog stepena.

Na slici 2.11. prikazan je radni ciklus ovog sistema T,s i p,i dijagramom.

Kompresor niskog pritiska (KNT) usisava radni medij iz isparivača pri čemu suvo zasićeni gas prolazi kroz poth1ađivač u kojem se pregrije (od tačke 1 do tačke 1'). U kompresoru niskog pritiska sabija se gas (od tačke 1' do tačke 1") visoke temperature u međustepeni izmjenjivač toplote. U tom se izmjenjivaču gas miješa s hladnim gasom koji dolazi iz regulatorskog ventila. Ohlađen (od tačke 1" do tačke 2) i težinski veći za ve1ičinu x gas se usisava u drugi stepen. Iz drugog stepena gas se sabija (od tačke 2 do tačke 2') i pod stalnim pritiskom (p) ulazi u kondenzator morske vode.

18

Slika 2.11. Prikaz radog ciklusa T,s i p,i-dijagramom

Pod uticajem rashladne vode gas se kondenzuje pri stalnom pritisku p (od tačke 2’ do tačke 3). Jedan dio tečnog medija (x) ide na regulatorski ventil, ispred međustepenog izmjenjivača toplote i ekspandira hladan gas iz prvog stepena (od tačke 3 do tačke 5).

Drugi dio tečnosti medija ide preko međustepenog izmjenjivača toplote u kojem se pothlađuje (od tačke 3 do to 3’). U poth1ađivaču se dobije konačna temperatura pothlađene tečnosti (od tačke 3’ do to 3”).

U regulatorskom ventilu proces prigušivanja odvija se po liniji stalne entalpije (od to 3” do to 4; i = konst.) do pritiska isparavanja (p0). U isparivaču se rashladni medij isparava, što oduzima toplotu prostoru koji se hladi (od tačke 4 do tačke 1).

19

3. RASHLADNA SREDSTVA I NJIHOVA PRIMJENA U RASHLADNOJ TEHNICI NA BRODU

3.1. UOPŠTENO

Rashladna sredstva jesu fluidi koji se upotrebljavaju u rashladnoj tehnici. Razvitkom rashladne tehnike nekad korišćeni fluidi danas se smatraju neprimjenljivima.

U prvim kompresorskim rashladnim uređajima 60-ih i 70-ih godina 19. vijeka bio je upotrebljivan etileter (C4H10O) koji je zbog svojih eksplozivnih i narkotičnih svojstava kasnije odbačen. Zatim su se koristili dimetileterom (C2H6O), ali je i on vrlo brzo bio van praktične primjene. Carre i Linde primjenjuju amonijak, Linde ugljen-dioksid, a Pictet sumpor-dioksid.

Plank 1911. godine pred1aže azotni oksid (N2O) kao fluid za vrlo niske temperature, a 1916. godine prvi put upotrebljava se i etan. U tom se razdoblju također pomišlja na upotrebu drugih čistih ugljovodika kao što su: etilen, propan i izobutan. Od 1920. godine sve se više koristi hlorometan (CH3Cl). Na brodskim rashladnim postrojenjima upotrebljavao se ugljen-dioksid i amonijak.

Veliki preokret u rashladnoj tehnici izazvala je primjena fluida nazvanih freonima. Freoni su tržišni naziv za čitavu familiju rashladnih fluida. Svi su halogenski supstitucijski derivati parafinskih ugljovodonika metana (CH4) i etana (C2H6). Supstitucija se sprovodi tako da se određeni broj atoma vodonika zamijeni odgovarajućim brojem atoma fluora (F), hlora (Cl) ili broma (Br).

Na taj je način dobiveno više tečnosti za hlađenje čija se svojstva mijenjaju zavisno od hemijskog sastava. Što je veći broj atoma vodonika supstituiran, to su freoni manje zapaljivi. Ako je veći broj atoma vodonika zamijenjen atomima fluora, veća je stabilnost spoja. Otrovnost freona manja je ako je veći broj atoma vodonika zamijenjen atomima hlora.

Opšta formula parafina jest CkH2k+2. Zamjenom atoma vodonika (H) atomima fluora (F) i hlora (Cl) dobiva se jednačina čija je opšta formula CkH1C1n.

Prema međunarodnim standardima prvo slovo u oznaci jest “R”, a iza njega slijede brojevi, odnosno slova određenim redom. Osnovna su tri broja sledećeg značenja:

20

♣ prvi broj označava broj atoma ugljenika (C) umanjen za 1,

♣ drugi broj označava broj atoma vodonika (H) uvećan za 1,

♣ treći broj označava broj atoma fluora (F).

Broj atoma hlora dobiva se iz opšte formule ukupnog broja atoma vezanih za ugljenik.

Ako spoj sadrži i atome broma, onda se to označava dodatnim slovom "B" i brojem koji označava broj atoma broma.

Izomeri (ista molekularna a različita strukturna formula, različita hemijska i fizička svojstva) dobiveni na bazi etana označavaju se kao i odgovarajući freoni, a poslije broja dodaju se slova (a, b, c...).

Azeotropne smješe označavaju se brojevima od 500 do 600. Brojevima od 600 do 700 označavaju se proizvodnim redom raznih organski spojevi koji se mogu koristiti kao rashladni fluidi (npr. etiletar je R 610). Neorganski spojevi koji se koriste kao rashladni fluidi označavaju se brojevima većim od 700, s tim da drugi dva broja pokazuju molekularnu masu fluida (npr. vodonik, H2 je R 702; amonijak, NH3 je R 717; voda, H2O je R 718; ugljen-dioksid, CO2 je R 744 i sumpor SO2 je R 764).

3.2. SVOJSTVA RASHLADNIH SREDSTAVA

Prema stepenu moguće opasnosti od fiziološkog djelovanja na čovjeka rashladna sredstva dijele se u tri osnovne grupe:

♣ nezapaljiva rashladna sredstva, bez toksičnog djelovanja ili slabijega toksičnog djelovanja;

♣ otrovna i zapaljiva sredstva za rashlađivanje koja imaju nižu granicu za paljivosti pri zapreminskoj koncentraciji para rashladnog sredstva u vazduhu od 3,5 % i više;

♣ eksplozivna i zapaljiva sredstva za rashlađivanje koja imaju nižu granicu zapaljivosti pri zapreminskoj koncentraciji para rashladnog sredstva u vazduhu manjoj od 3,5 %.

Upotrebu sredstava za rashlađivanje iz grupe III. u principu dopušta se samo za rashladne sisteme brodova koji prevoze gasove u tečnom stanju koji se koriste i kao sredstvo za rashlađivanje.

U tablici 3.1. dat je pregled rashladnih sredstava koja se najčešće koniste u brodogradnji, njihovi fizički podaci i grupe kojima pripadaju.

21

Da bi rashladno sredstvo odabrali za brod, potrebno je da zadovolji sledeće zahtjeve:

♣ 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.

♣ 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 neupotrebljivim dajući im miris. Posebno se zabranjuje upotreba otrovnih ili štetnih fluida za klimatizaciju brodskih nastambi.

♣ Da su pritisci kondenzacije i isparavanja fluida pogodni za rad na brodu, tj. da pritisak kondenzacije bude što niži a pritisak isparavanja što viši. Ako je visok pritisak kondenzacije, otežano je brtvljenje i povećava se opasnost od slučaja eksplozije. Nizak pritisak isparavanja (niži od atmosferskog) otežava brtvljenje instalacije zbog čega se propušta vazduh u sistem. Sa vazduhom prodire i vlaga, što negativno djeluje na instalaciju. Ako je za posmatrani sistem na brodu razlika visokog i niskog pritiska manja, bolji je koeficijent dobave kompresora. Što je veća razlika pritiska kondenzacije i pritiska isparavanja, to su stijenke cjevovoda i posuda pod većim pritiskom, a kompresor mora zadovoljavati taj odnos pritisaka, što sve poskupljuje instalaciju sistema.

♣ Toplota isparavanja rashladnog fluida treba biti što veća jer onda i količina fluida u protoku kroz instalaciju je manja, pa je potrebna manja količina rashladne vode.

♣ Specifična toplota tečnog rashladnog fluida treba biti što manja, jer je time slabiji uticaj prigušivanja.

♣ Potreban rad kompresije pare rashladnog fluida treba biti što manji.

♣ Kritična temperatura rashladnog fluida treba biti što viša u odnosu na temperaturu kondenzacije da bi se para mogla kondenzovati u kondenzatoru.

♣ Specifična zapreminska rashladna sposobnost rashladnog fluida treba biti što veća jer su tada dimenzije kompresora, cjevovoda i cjelokupne instalacije manje.

♣ Koeficijent provođenja kroz fluid i koeficijent prelaza toplote između fluida i metalnih zidova izmjenjivača toplote trebaju biti što veći da bi izmjenjivači bili što manji.

♣ Temperatura zamrzavanja rashladnog fluida mora biti niža od najniže temperature koja može nastati u sistemu.

♣ Manji viskozitet rashladnog fluida u tečnom i u parnom stanju smanjuje gubitke pritiska u sistemu, a i poboljšava prolaz toplote.

♣ Rashladni fluid ne smije korozivno djelovati na metale i zaptivne materijale od kojih je sagrađena instalacija niti ih smije rastvarati.

♣ Rashladni fluid ne smije ulaziti ni u kakve hemijske spojeve s uljem za podmazivanje.

♣ Mora se dobro miješati s uljem, radi podmazivanja cilindara i mora biti raz1ičite specifične gustoće da bi se lakše odvajalo ulje u separatoru.

22

♣ Rashladni fluid treba imati stabilan hemijski sastav pod svim pritiscima i pri svim temperaturama koje mogu nastati u instalaciji.

♣ S gledišta praktične instalacije, teži se jeftinom rashladnom fluidu, koji se jednostavno nabavlja i čiji je nadzor propuštanja efikasan i jeftin.

Danas se na brodovima u rashladnoj tehnici najviše upotrebljavaju sledeća rashladna sredstva:

♣ R 12 (freon 12)

♣ R 22 (freon 22)

♣ R 502 (freon 502)

♣ R 717 (amonijak).

Tablica 3.1 Fizikalni podaci po grupama rashladnih srestava

Pri izboru sistema hlađenja na brodu potrebno je utvrditi dobre i loše strane rashladnih sredstava te razmotriti pogodnost korišćenja odabranog fluida u datim uslovima.

3.3. UTICAJ NEKIH RASHLADNIH SRESTAVA NA OKOLINU

Atmosfera Zemljine lopte veoma je važna za život na Zemlji. Atmosfera je složena od mnoštva slojeva koji nas čuvaju od Sunčeve radiacije i sprečavaju distribuciju topline sa Zemije u svemir.

Grupa Znak Hemijska formula

Eksponent adijabate

Toplota isparavanja

pri 1.013[bar]

oC

Moleku-lska

težina

Tačka ključanja

pri 1.013[bar]

oC

Tempe-ratura

oC

Kritična tempe- ratura

oC

Kriticni pritisak

bar

Spec. top. (cp) pri 1.013

[bar] kJ/kg

Spc. težina

tečnosti na oC

kg/l

Spec. toplota gasova na oC kJ/kgK

I R 12 CF2Cl2 1,15 166 120,92 -29,8 -158 112 40,1 0,85 1,33 0,65 R 22 CHF2Cl 1,19 235 86,48 -40,8 -160 96 49,3 1,09 1,22 0,72 R 502 CHF2 Cl+ 1,135 170 C2F5Cl 116,6 -45,6 -160 82,7 41,2 1,28 0,56 0,69

azeotropna mješavina R22+R115

II R 117 NH3 amonijak 1,31 1368 17,0,32 -33,3 -77,9 132 113 4,44 0,682 2,68

III R290 C3H8 propan

R1270 C3H6 propilen

23

Atmosfera je u današnje vrijeme iz1ožena promjenama koje će uticati na život na Zemlji.

Ozon (O3) je gas koji se nalazi u atmosferi. Ondje se stvara i, naravno, uništava. Na visini od 15-30 kilometara od Zemlje on stvara omotač koji ublažuje našu klimu i štiti nas od Sunčeve radiacije. Ispuštanje industrijskog otpada i drugi procesi u atmosferi ubrzavaju rastvaranje ozona i tako remete prirodan tok 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 posmatranja iz kojih se zaključuje da je “ozonska rupa” uzrokovana hlorom otpuštenim iz hemijskih jedinjenja nazvanih hlorofluor-karbonima ili skraćeno "CFC".

Rashladna sredstva koja se danas upotrebljavaju u brodogradnji, kao R 12, R 22 i R 502, sadrže veću količinu “CFC”. Hlorofluor-karbone upotrebljavamo i u pjeni kao materijal za izolaciju, kao posrednika u izrađivanju polimera, i dr. “CFC” plinovi u rashladnim sredstvima sadržana su u malom postotku, no to je dovoljno da se postavi pitanje upotrebe 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 hlorovi atomi napadaju ozon i uništavaju ga. To znači da hlorov atom razbija molekul ozona a da se pritom sam ne uništi. Čak 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 gasova.

Istraživanja mnogih proizvođača odredila su hidrofluorkarbone, “HFC” i hidrohlorfluor-karbone, ‘HCFC” kao vodeće supstance protiv “CFC” mješavina.

“HFC” mješavine ne sadrže klorove atome, te je njihov potencijal zagađivanja nula.

U “HFC” mješavine dodavanje hidrogena (vodonika) "CFC" strukturi dopušta osipanje praktično svih atoma hlora u niskoj atmosferi prije nego što stignu do ozonskog omotača. Zbog tog osipanja hlorova atoma na nižim visinama “HCFC” imaju mnogo manji potencijal zagađivanja od 2 %-10 % “CFC”-ovog potencijala. Vodonik koji se nalazi u “HFC” i “HCFC” mješavinama utiče na mješavine tako da su manje stabilne od “CFC” mješavine te im je znatno smanjen vijek atmosferskog trajanja (2 g.-25 g., za razliku od “CFC”-a čiji je vijek 100 g. i više).

24

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 sistem hlađenja upotrebom amonijaka.

25

4. KONSTRUKTIVNA REŠENJA RASHLADNIH KOMPRESORA

4.1. UOPŠTENO O KOMPRESORIMA

Kompresor je najsloženiji i najskuplji dio u rashladnom sistemu na brodu. Siguran rad sistema najviše zavisi od solidnog rešenja i dobrom odabiru kompresora.

U sklopu rashladnog sistema kompresori imaju zadatak da usisavaju gasove rashladnog fluida i sabija ih na veći pritisak.

U rashladnoj tehnici uglavnom se koriste četri vrste kompresora:

♣ klipni

♣ vijčani

♣ rotacioni i

♣ turbokompresorski.

Optimalni uslovi funkcionisanja rashladnog sistema na brodu ostvaruju se što nižim pritiskom isparavanja za svaku rashladnu jedinicu, imajući u vidu radnu temperaturu koja je potrebna u odgovarajućoj prostoriji.

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 b1iži potrebnom. Ako u sistem ima više kompresora, moraju biti istog tipa. Jedan kompresor, kondenzator i rashladna pumpa morske vode moraju biti spojeni kao rezerva.

Za odabiranje tipa kompresora postoji veliki broj uslova, a osnovni su:

♣ radni uslovi u kojima će postrojenje raditi

♣ pouzdanost

♣ investicijski troškovi i

♣ troškovi održavanja

Tokom eksploatacije često se mijenjaju klimatski uslovi a sa njima i kapacitet rashladnog sistema. Uređaji moraju biti sposobni za zadovo1javajući rad pod različtim opterećenjima u najnepovoljnijim uslovima.

26

Poznavanje uslova rada broda za prevoz rashladnog tereta najvažniji je faktor za pravilan izbor tipa kompresora i izbor kompletnog sistema.

Pouzdanost u velikoj mjeri zavisi od dobro odabranog tipa kompresora i od uslova rada sistema. Sistem na brodu mora besprekorno raditi dugo vremena.

Da bi se postigao optimum ekonomičnosti vrlo je važna pouzdanost i uslovi rada u kojima će sistem raditi, jer je na brodu uticaj troškova servisiranja na ukupne troškove veći nego kod drugih postrojenja.

Na brodu je teško uporediti investicijske troškove s obzirom na tip kompresora. U području nižih kapaciteta na brodu se danas ugrađuju klipni kompresori. U području srednjih kapaciteta mogu se upotrebiti klipni vijčani ili rotacioni kompresori. Za ovu usporedbu važni su uslovi rada, odnos pritisaka pod kojima će sistem raditi, ve1ičina postrojenja te uslovi održavanja. Na brodu investicijski troškovi nisu toliko značajni da bi bili od1učujući faktor pri izboru tipa kompresora.

U novije se vrijeme u brodove za prevoz rashladnog tereta nastoje ugraditi vijčani kompresori. Jedan je od razloga je taj što su ti kompresori manje osjetljivi na hidrau1ični udar od klipnih.

Rotacioni kompresori i turbokompresori vrlo se rijetko ugrađuju na brodu zbog specifičnih uslova tokom korišćenja broda.

Kompresore također možemo podijeliti prema:

♣ vrsti rashladnog fluida (kompresori za amonijak, freon i dr.)

♣ stepenu sabijanja (jednostepeni, dvostepeni i višestepeni)

♣ broju cilindara (jednoci1indrični i višecilindrični)

♣ po1ožaju osi cilindra (okomiti, vodoravni, zvjezdasti, u obliku slova "V" i dr.)

♣ po1ožaju radnih zapremina (jednoradni i dvoradni)

♣ broju okretaja (sporohodni do 500 °/min, srednjohodni od 500 do 1000 °/min, brzohodni — više od 1000 °/min)

♣ stepenu hermetičnosti (otvoreni, po1uhermetični i hermetični)

♣ rashladnom kapacitetu

♣ načinu regulacije

♣ načinu hlađenja

♣ pogonu

♣ konstrukciji kartera i cilindara i dr.

27

4.2. KLIPNI KOMPRESORI

Klipni 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 to su:

♣ kompaktna konstrukcija, zapreminski mala i što lakša

♣ pouzdan i jednostavan sistem nadzora

♣ sigurnost pri radu pri velikim termičkim i dinamičkim opterećenjima

♣ vrlo elastitčna regulacija kapaciteta

♣ pristup svim važnim dijelovima (zbog izmjene)

♣ mogućnost normalnog rada pri dopuštenim brodskim vibracijama i pri promjeni nagiba tokom plovidbe

♣ odobrenje registra prema kojem se brod gradi. 1 — donja mrtva tačka (DMT), 2 — otvaranje potisnog ventila, 3 — gornja mrtva tačka (GMT), 4 — otvaranje usisnog ventila, 5 — cilindarska glava, 6 — usisni ventil, 7 — potisni ventil, 8 — usisni cjevovod, 9 — potisni cjevovod, 10 — cilindar, 11 — klip, 12 — klipnjača, 13 — koljenasta osovina.

Slika 4.1. Šema i p,V dijagram kompresora sa štetnim prostorom

28

Da bi se udovoljilo tim uslovima, ugrađuju se brzohodni kompresori (do 1750 °/min) ugaonog rasporeda cilindara. Takav raspored cilindara omogućuje bolje uravnoteženje inercijalnih sila te zauzima manji prostor pri remontu. Kompresor se na brodu ugrađuje tako da se njegova osa poklapa s glavnom osom broda, da bi se smanjila amplituda valjanja te da bi djelotvornije cirkulisalo ulje za podmazivanje.

Slika 4.1.b. Izotermna, politropska i adijabatska kompresija

Na slici 4.1. prikazani su: stvarni, teoretski p,V dijagrami jednostepenog kompresora, odnosno jednog stepena višestepenog kompresora. Stvarni p,V dijagram pritiska gasa u cilindru kompresora naziva se indikatorskim p,V dijagramom. U tački 1 stvarnog dijagrama u cilindru izrneđu klipa i poklopca nalazi se zatvoreni radni medij zapremine V1. Kreće li se klip od DMT prema GMT, radni medij ne može izlaziti iz cilindra a pritisak raste po politropi (tačka 1' do tačke 2'). U tački 2’ počinje se otvarati neki zaporni organ, na primjer automatski tlačni ventil. Istiskivanje iz cilindra prikazano je krivuljom 2’-3’. Pri tom se istiskivanju konačna zapremina cilindra V2

' na kraju kompresije smanjuje na zapreminu Vc. Zapremina Vc naziva se štetnim prostorom. U tački 3 došao je klip u gornju mrtvu tačku, GMT te se mora vratiti prema DMT. Zbog toga se radni medij zatvoren u zapreminu Vc, pod pritiskom p2 počne širiti pri čemu se njegov pritisak snizuje. U tom času automatski potisni ventil prekida vezu cilindra i potisnog voda, pa se širi samo radni medij zatvoren u prostoru između klipa i poklopca, u zapreminu Vc tj. onaj u štetnom prostoru. Krivulja od tačke 3’ do tačke 4’ označava politropsku ekspanziju koja se događa prema jednačini nn VpVp '' 4433 =

Pošto se pritisak u cilindru spustio sa p2 na p1, a taj je nešto niži od pritiska okoline (p0), otvara se usisni ventil u tački 4’. Zbog podpritiska ∆pu = p0 - p1 koji je u

29

cilindru, usisava se radni medij u cilindar kompresora, što je prikazano tačkama 4’- 1’. U to 1’ ponovo počinje kompresija.

Teoretski p,V dijagram stvarnog kompresora (kompresora sa štetnim prostorom) može se opisati izotermom (tačka 1 do tačke 2) pri sabijanju da bi se utrošio manji rad. Izentropa tokom ekspanzije prikazana je tačkama 3-4. Da bi se najveći dio hoda klipa iz GMT ka DMT utrošio na proces usisavanja, tokom ekspanzije izentropa leži ispod izoterme, dok je tokom sabijanja obrnuto. Izobara (tačke 2-3 i tačke 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. Tokom procesa usisavanja i potiskivanja postoji odstupanje od teoretskog zbog postojanja strujnih otpora, složenih termo-gasovitih pojava u usisno-potisnoj strani cjevovoda i cilindru te zbog oscilatornog kretanja ventila. Procesi sabijanja i ekspanzije kod stvarnog procesa teku uz promjenljiv intenzitet prijenosa toplote, tako da stvarne linije kompresije 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 (tačke 1-2-3-4), može se odrediti kao razlika rada:

aditt LLLLL −=−= 4,6,5,3,41,4,6,5,3,2,1 (4-1)

4.2.1. VIŠESTEPENA KOMPRESIJA

Poređenjem rada pri izotermskoj, politropskoj i izentropskoj kompresiji zaključujemo da se najmanji rad utroši pri izotermskoj kompresiji, te da je efektivna potrebna snaga (Pe) za pogon kompresora veća što je izotermski stepen djelovanja (ηit) manji. Izotermski stepen djelovanja pada povećanjem odnosa pritisaka p2/p1 . Zbog toga će za postizanje visokih kompresija neke određene količine radnog medija trebati utrošiti više rada (L), odnosno energije, što je veći odnos pritisaka p2 i p1.

To se vidi na slici 4.2. na kojoj je p,V dijagramom prikazana jednostepena kompresija od pritiska p1 do pritiska p3 > p2 i dvostepena kompresija od pritiska p1 do pritiska p2, pa zatim od pritiska p2 do pritiska p3.

30

Slika 4.2. p,V dijagram dvostepenog kompresora

U jednostepenoj kompresiji adijabatska kompresija teče od tačke 1 do tačke 2'", a izotermska od tačke 1 do tačke 3". Površina omeđena tačkama na dijagramu prikazuje višak potrebnog rada ako se kompresija odvija adijabatski umjasto izotermski, od pritiska p1 na pritisak p3.

Ako kompresija teče u dva stepena, od pritiska p1 do pritiska p2 pa se u tački 2’ radni medij temperature t’ ohladi u rashladniku izvan cilindra na početnu temperaturu t1, dobiva se pred početak kompresije u drugom stepenu stanje to 2”, pa u drugom stepenu kompresija teče po adijabati od tačke 2” do tačke 3’. Time se u drugom dijelu uštedi rad predstavljen površinom omeđenom tačkama 2"-3'-2"'-2'.

Budući da će krivulja kompresije u oba stepena kompresije zapravo teći prema povučenoj politropi od tačke 1 do tačke 2IV, odnosno od tačke 1 do tačke 2 i od tačke 2” do tačke 3, ušteda u prvom stepenu bit će prikazana tačkama 1-2-2’, a u drugom tačkama 2-2”-3-2IV. Obje uštede smanjuju snagu potrebnu za pogon kompresora. Koliki će se povišeni pritisak odabrati u pojedinim stepenima zavisi od dopuštenog porasta temperature radnog medija u cilindru na kraju kompresije prema izrazu

nn

ppTT

1

1

212

−

= [K] (4-2)

Temperatura na kraju kompresije ograničena je za svaki pojedini medij da bi se smanjila opasnost od eksplozije para ulja za podmazivanje cilindra kompresora i da bi se povećala trajnost pločica i opruge potisnih ventila kompresora.

31

5. UREĐAJI ZA REGULACIJU I UPRAVLJANJE

5.1. FAKTORI KOJI UTIČU NA UPRAVLJANJE I REGULACIJU

Projektovani rashladni uređaj na brodu u većini slučajeva održava određeni rashladni učinak u nepromjenljivim rashladnim uslovima i u promjenljivim uslovima okoline i rashladne vode.

U takvim uslovima moguće je sa dosta velikom tačnošću predvidjeti radne uslove rashladnog sistema. Tokom upravljanja sistemom regulacije sistema mogu se tačno odrediti temperature i pritisci za normalan rad, a također se mogu predvidjeti posljedice odstupanja od potrebnih radnih parametara.

Brodski rashladni uređaji, kao što je rečeno rade u različitim uslovima, od +12,5 do -25 °C, pri različitim atmosferskim prilikama, zavisno od kretanja broda i njegovom položaju.

Za rad u tako različitim uslovima na brodu vrlo su važni faktori protoka, upravljanja i regulacije.

Da bismo prikazali faktore koji utiču na rad sistema i da bismo uočili osnovne promjene u ponašanju cijeloga rashladnog kompleksa, potrebno je poznavati cjevovode, brtve, prirubničke spojeve, regulatorske uređaje i uprav1jačke uređaje.

5.2. CJEVOVODI I SPOJEVI

Među cjevovodima koji se koriste u rashladnim sistemima na brodu razlikuju se topli i hladni krugovi, zavisno od temperature.

Topli cjevovod obuhvata rashladni cjevovod visokog pritiska od kompresora do termostatsko-ekspanzionog ventila. Svakako, takav cjevovod nije izolovan. Za cjevovod normalnog presjeka, do 20 mm, primjenjuju se redovno bakarne cijevi, dok se za veće presjeke primjenjuju če1ične bešavne cijevi. Isti se cjevovodi ugrađuju za cjevovod niske temperature od termostatsko-ekspanzionog ventila do usisa kompresora.

Od isparivača do kompresora cjevovod je većinom izolovan, a ako je sistem građen od čeličnog cjevovoda s vanjske strane treba biti na toplo pocinčan. Zbog

32

promjene temperature (bilo da sistem radi ili ne) i zbog vanjskih uslova, vlaga penetrira ispod izolacije te stvara led na površini cjevovoda kada sistem radi. Led se otapa kada sistem miruje i na taj način na površini cjevovoda stvara koroziju.

Pri izradi cjevovoda posebnu pažnju treba posvetiti vlagi i čistoći unutrašnjih površina cjevovoda. Cjevovod za rashladna skladišta tereta izrađen je u proizvodnoj hali i testiran. Nakon testa se pregleda i čisti s unutrašnje strane, a potom sve otvore treba zatvoriti čepovima da bi se spriječilo zagađivanje, prodor nečistoća ili vlage. Neizolovane cijevi se ne smiju voditi kroz posebno tople prostore, blizu izduvnih cjevovoda, parnih cijevi ili kotlova. Cijevi moraju biti spojene varenjem, a bakrene lemljenjem. Spojevi prirubnicama, a vijčani spojevi trebaju se izbjegavati koliko god je moguće. Ako postoje takvi spojevi moraju biti pristupačni osoblju za nadzor. Spojevi cjevovoda s kompresorima ili drugi ravni cjevovodi moraju biti spojeni s fleksibilnim cjevovodom zbog proširenja (dilatacije) cjevovoda, koja nastaje usljed razlike temperatura, i zbog ublaživanja vibracija koje brod proizvodi. Sve cijevi rashladnog sistema moraju biti zaštićene a posebno bakrene. Nosači cjevovoda trebaju dopuštati linearno proširivanje (dilataciju) cjevovoda. Sve spajane površine trebaju biti pažljivo pregledane i nakon testa na brodu označene posebnom bojom zbog nadzora tokom upotrebe.

Cjevovod mora biti varen ili lemljen s velikom pažnjom. Elektroda ili žica koja se upotrebljava za varenje čeličnih cijevi treba biti odabrana tako da odgovara materijalu od kojeg je cijev napravljena. Za cjevovod kroz kojega protiče rashladni medij freon upotrebljavaju se elektrode od nelegiranog ugljeničnog člelika s približno 0,15 % C odgovarajuće čvrstoće. Za lemljenje se upotrebljava fosforni bakar sa 94 % Cu, 6 % P. Za spojeve mesing-ščelik ili bakar-čelik upotrebljava se mesingana žica i to sa 60 % Cu, 39,7 % Zn, 0,3 % Si. Djelovi podvrgnuti usisnim temperaturama trebaju biti povezani srebrnim lemom sastava 15 % Cu, 16 % Zn, 50 % Ag, 19 % Cd. Prikladno sredstvo za lemljenje je borax ili borna kiselina. Lako topljiv fosforni bakar može se također upotrebiti bez sredstva za bolje spajanje. Bakrene cijevi treba savijati oprugom ili posebnom napravom za savijanje. Cijevi zbog savijanja ne smiju biti punjene pijeskom, jer ostavljaju nečistoću.

Čelični se cjevovod savija mašinama za savijanje, a za veće se presjeke upotrebljavaju vareni lukovi. Prije instalacije na brodu cijev mora biti čista i izduvana s unutrašnje strane. Sve su cijevi standardne i moraju biti odobrene od registra prema kojem je brod izgrađen.

Cjevovod rashladnog medija može se proračunati na sledeći način

qQV =

. [m3/h] (5.1)

33

gdje je .

V — protok gasa [m3/h], Q — potrebna toplota iz rashladnih skladišta [kJ/h] q — zapreminski rashladni kapacitet [kJ/m3], F — površina presjeka usisnog cjevovoda [m2], d — prečnik cjevovoda [m], w — brzina usisnih gasova [m/s].

Vrijedi jednačina

wFV ⋅=.

; 4

2πdF = ; wVd

.2

4=

π ili (5.2)

πwVd

.4

= [m] (5.3)

Cjevovod tečnosti može se prikazati s1edećim izrazom

4' 2

.πd

wvG

wVF =

⋅== ili

vGvdπ

'4= [m] (5.4)

gdje je .

V — protok tečnosti [m3/h], G — protok mase tečnosti [m3/h], v — specifična zapremina tečnosti [m3/kg], w — brzina tečnosti [m/s].

Medij Gas

Tečnost Tečnost i gas Usis Potis

Freon 12 Vrlo veliki sistem

12 - 18 18 - 22 0,8 - 1,5 0,5 - 1

Srednji sistem 7 - 12 10 - 15

Mali sistem 4 - 9 8 - 11

Freon 22 18 - 20 21 - 24 1 - 1,8 0,6 - 1,3

Amonijak 15 - 20 20 - 25 0,5 - 2 0,8 - 1,4

Tablica 5.1 Brzina protoka u cjevovodu (m/s)

Tablica 5.1. prikazuje brzinu protoka rashladnog medija u cjevovodima. Protok tečnosti i gasa kroz cijevi za posljedicu uvijek ima trenje, a time i snižavanje pritiska. Sniženje pritiska određuje se prema jednačini

2

2w

dLp ⋅⋅

=∆ρλ [Pa] (5.5)

34

gdje je p∆ — sniženje pritiska [Pa], λ — koeficijent trenja, L — dužina cijevi [m], d — unutrašnji prečnik cijevi [m], ρ — gustina tečnosti [kg/m3], w — brzina medija [m/s].

Rashladni sistem tokom rada mora biti potpuno nepropustan. Najveće su poteškoće propuštanje cijevnih spojeva na brtvama u području usisnog pritiska, pa je bitan odabir materijala za brtvljenje. Materijal za brtvljenje treba biti malo elastičan, ne smije se topiti, tj. ne smije mijenjati sastav i oblik, ne bi se smio širiti ili skupljati pod uticajem toplote, hladnoće, ulja, vode, vazduha i rashladnog medija u tečnom ili gasovitom agregatnom stanju. Materijal za brtve zavisi od rashladnog medija, a mogu se koristiti metalne brtve od bakra ili aluminijuma.

5.3. VENTILI

5.3.1. RUČNI ZAPORNI VENTILI

Cjevovodom se ostvaruje veza između svih djelova rashladnog sistema. Ručni zaporni ventili nalaze se na svim djelovima rashladnog sistema: na usisnom, potisnom a ponekad i zaobilaznom cjevovodu. Zaporni se ventil ugrađuje radi rukovanja sistemom razvođenja rashladnog medija, popravki pojedinih djelova u sistemu, zamjene dehidratora ili dopune rashladnog medija. Upotrebljavaju se u parnom ili tečnom vodu. Konstrukcijske izvedbe u raznim su varijantama, a mogu biti livene ili varene, te ravni i ugaoni ventili. Na brodu se većinom kao rashladno sredstvo upotrebljavaju freoni, a oni vrlo lako ističu i kroz najmanje pore. Zato je upotreba ručnih zapornih ventila vrlo značajna. Mogu biti izrađeni sa šupernicom, bez šupernice, vretena brtvljenog membranom, na kraju vretena može biti učvršćen točkić za otvaranje i zatvaranje ventila ili se na kraju vreteno pokriva kapom koja se navrne na poklopac ventila u kojem je vođica vretena. Kada je potrebno otvoriti ili zatvoriti ventil, kapa se skine pa se vreteno okrene posebnim ključem ili četvrtastim otvorom na gornjem dijelu kape.

35

Slika 5.1. Ravni zaporni ventil

Na slici 5.1. prikazan je ravni zaporni ventil s kapom i šupernicom. Vreteno ventila treba uvijek biti u jednom od krajnjih po1ožaja kako bi ventil bio potpuno otvoren ili potpuno zatvoren, čime se postiže dobra hermetičnost.

5.3.2. NEPOVRATNI VENTIL

U rashladnim prostorima u kojima se stvaraju raz1ičite temperature ekspanzije postoje i različiti pritisci isparavanja. Takvi su prostori u rashladnim sistemima za brodske namirnice, gdje postoji više rashladnih prostora raz1ičitih temperatura (prostor za meso -20 °C, prostor za vino +15 °C), odnosno raz1ičitih režima. Da bi se spriječio prolaz rashladnog sredstva iz toplog isparivača u hladniji, iza hladnijeg se isparivača ugrađuju nepovratni ventili.

36

Slika 5.2. Nepovratni ventil

Na slici 5.2. prikazan je nepovratni ventil koji se može spojiti na cjevovod. Ventil se sastoji od tijela ventila, klipa koji naliježe na sjedište djelovanjem opruge a otvara se djelovanjem struje rashladnog medija. Može biti ugrađen u potisnom vodu između kompresora i kondenzatora, kad je predviđeno automatsko zaustavljanje kompresora i puštanje kompresora u rad. Na taj način nepovratni ventil ne dopušta da se rashladno sredstvo vraća iz potisnog cjevovoda u kompresor.

Pri montaži je potrebno obratiti pažnju na smjer protoka, koji je označen na kućištu ventila. Može se ugrađivati u proizvoljnom položaju.

5.3.3. REGULATORSKI VENTIL

Na brodu je sistem tereta i namirnica uglavnom opremljen ručnim regulatorskim ventilom. Upotrebljava se samo u izuzetnim prilikama, i to u slučaju kvara automatske regulacije. U rashladni sistemu namirnica ugrađuje se kao pomoćni regulatorski element u obilaznom vodu magnetskog i termostatsko-ekspanzionog ventila.

Funkcija bilo kojeg tipa ručnog regulatorskog ventila jest da propušta onoliko rashladnog fluida iz kondenzatora u isparivač koliko se u kondenzatoru kondenzuje i da održava ravnotežu između dijela visokog i dijela niskog pritiska.

37

Ako regulatorski ventil ne propušta pravilno tečni freon, kondenzator će se napuniti a isparivač biti poluprazan. Ako regulatorski ventil propušta suviše tečnog freona, kondenzator će ostati bez tečnosti i kroz ventil će početi prolaziti gas, zbog čega će se smanjiti kapacitet instalacije. Za različite uslove rada predviđeni su različiti tipovi ventila.

Ručni regulatorski (ekspanzioni) ventil prikazan je na slici 5.3, a sastoji se od kućišta livenog že1jeza s pregradom 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 omogućeno tačno regulisanje protoka. Za freonske fluide ručica ventila uglavnom je skinuta, a na njezino je mjesto postavljena kapa ventila, zbog brtvljenja sistema.

Slika 5.3. lgličasti zaporni ventili

Pri sniženju pritiska u sistemu odnosno pri prestanku rada kompresora, strujanje rashladnog medija od kondenzatora preko regulatorskog ventila ka isparivaču mora potpuno prestati. Stoga nije preporučeno dirati regulatorski ventil, već je bolje upotrebiti zaporni ventil koji je uvijek ugrađen neposredno ispod regulatorskog ventila. Čvrsto pritezanje tog ventila nije preporučeno jer se igličasti ventil može izob1ičiti. Ig1ičasti je ventil konstruktivno s1ičan zapornom ventilu, samo što on omogućava fino regulisanje protoka jer ima konusni tanjir. Loša je osobina tih ventila to što bez obzira na temperaturne uslove rashladnog prostora ventil propušta uvijek jednake količine rashladnog medija, koje zavise od razlike pritisaka kondenzacije i isparavanja, tj. od temperature tečnog fluida ispred regulatorskog ventila. Taj nedostatak ventila može uzrokovati pregrijavanje kompresora ili nepoželjne udare tečnosti.

38

Regulatorski ventili upotrebljavaju se i u sistemu za održavanje stalnog nivoa tečnosti u preplavljenim isparivačima. Na slici 5.4. prikazan je takav ventil. Sličan je sistemu regulacije i na odvajaču ulja iza klipnog kompresora.

Slika 5.4. Šema odvajača ulja

5.4. REGULACIJA KAPACITETA RASHLADNOG SREDSTVA

U isparivaču se dovodi regulisana količina rashladnog sredstva, zavisno od rashladnog kapaciteta, odnosno od temperature rashladnog prostora. Kapacitet rashladnog sredstva u isparivaču reguliše se pomoću raznih regulatorskih ventila. Tokom korištenja rashladnog uređaja na brodu gotovo nikad toplotno opterećenje nije jednako projektovanom kapacitetu hlađenja skladišta. Rashladni kapacitet se mijenja zavisno od po1ožaja broda, temperature kondenzacije i uskladištenom prevoznom teretu. Ako rashladni kapacitet uređaja postane veći od toplotnog opterećenja, a radna zapremina kompresora ostane ista, snižava se i temperatura isparavanja, pa i temperatura hlađenja tereta. Rashladni uređaj prelazi u novi radni režim sa sniženom temperaturom isparavanja, pa i kondenzacije, jer se smanjuje i toplotno opterećenje kondenzatora. Rashladni kapacitet uređaja smanjuje se dok se ne izjednači s toplotnim opterećenjem uređaja. U isparivač može doći veća ili manja ko1ičina rashladnog fluida. Da bi se regulisala približno tačna količina rashladnog fluida u isparivaču, koriste se ekspanzioni ventili.

39

5.4.1. AUTOMATSKI EKSPANZIONI VENTIL

Ovaj tip ekspanzionog ventila koristi se za održavanje stalnog pritiska u isparivaču nezavisno od pregrijanja para rashladnog medija i učinku isparivača.

Na slici 5.5. šematski je prikazan način rada ekspanzionog ventila. Na ulaznoj strani ventila ugrađen je fin mrežasti filter kao zaštita protiv nečistoće, da bi ventil sigurno radio. U mlaznici se prigušuje pritisak rashladnog medija koji izlazi iz ventila. Mlaznica ventila pritvara se, odnosno otvara opnom koja mehaničkom vezom mijenja položaj tijela igle u odnosu na mlaznicu. Ventil se namiješta regulacijom opruge pomoću regulatorskog vijka. Zavrtanjem ili odvrtanjem regulatorskog vijka može se povećati ili smanjiti stepen pregrijanosti rashladnog medija na izlazu iz isparivača. Smanjenje pregrijavanja gasa može uzrokovati prodiranje tečnog rashladnog medija u kompresor, a povećanem pregrijavanja u isparivaču dolazi manje tečnosti, što uzrokuje nedovoljnu iskorištenost isparivača.

Slika 5.5. Automatski ekspanzioni ventil

5.4.2. TERMOSTATSKO-EKSPANZIONI VENTIL

Termostatsko-ekspanzioni ventili u brodogradnji se najviše upotrebljavaju za regulaciju svih kapaciteta isparivača. Iako se taj ventil zove termostatsko-ekspanzioni, on je automatski upravljan djelovanjem temperature. Tim je ventilom omogućeno da cijela površina isparivača bude aktivna i nezavisna od pritiska u isparivaču.

Na slici 5.6.a. prikazana je šema termostatsko-ekspanzionog ventila s izjednačenim unutrašnjim pritiskom, dok je na slici 5.6.b. presjek ventila. Ventil djeluje

40

vrlo jednostavno. Bulb s odgovarajućom ko1ičinom gasa ili tečnosti za punjenje pričvršćen je čvrsto za usisni vod iza isparivača. Bulb najispravnije radi ako je vodoravno postavljen uz gornji dio cijevi usisa.

Kapilarna cijev prenosi promjene temperature na opnu koja preko vođice djeluje na iglu ventila. Iz slike 5.6.a. vidljivo je da na donju stranu opne djeluje priisak na ulazu u isparivač. Tako se izjednači unutrašnji pritisak na opnu. Pritisak na gornjoj strani opne određen je temperaturom iza isparivača tj. temperaturom usisne linije koja nastoji regulisati ventil. Donja strana opne prilagođena je i pritisku opruge preko vođice, koji nastoji zatvoriti ventil. Dok radi ventil održava razliku između pritiska u bulbu i cijevnoj kapilari i pritiska stalne veličine u isparivaču. Tako je gas koji napušta isparivač uvijek na višoj temperaturi od temperature isparavanja, tj. pregrijan je. Normalno podešavanje pregrijavanja kreće se od 5 do 7 °C.

a i c - prikaz djelovanja pritiska isparavanja

b - ekspanzioni ventil s djelovima

S1ika 5.6. Ekspanzioni ventil

41

Pri većem snižavanju pritiska u isparivaču koriste se ventili za izjednačavanje vanjskog pritiska, jer bi inače pregrijavanje bilo preveliko. Na slici 5.6.c. prikazan je termostatski ventil s vanjskim priključkom za izjednačavanje. Prostor ispod opne povezan je s krajnjom tačkom isparivača čime se pritisak izjednačava. Isparivač i ekspanzioni ventil čine regulatorski krug koji u pogonu mora dati utvrđenu veličinu pri svakom regulisanom stanju. Kada kompresor ne radi, pritisak u isparivaču naglo raste a ekspanzioni se ventil zatvara. Kao što je rečeno, termo-ekspanzioni ventili izgrađuju se s unutrašnjim i vanjskim izjednačenjem pritiska. Svi veći brodovi imaju rashladne prostore namirnica i prostore klimatizacije, pa prema tome imaju oba tipa termostatskog ventila.

Na slici 5.7. prikazan je jedan od načina djelovanja navedenih ventila.

Na slici 5.7.a. prikazan je ventil s unutrašnjim izjednačavanjem pritiska. Kapilara cijev i bulb napunjeni su sa R 12. Oko isparivača struji vazduh temperature oko -5 °C. Da bi se održala ta temperatura vazduha, potrebna je temperatura isparavanja rashladnog medija u isparivaču od -15 °C. Ako se u sistemu upotrebljava rashladni medij R 12, za temperaturu isparavanja od -15 °C odgovara pritisak od 1,826 bara.

Slika 5.7. Ekspanzioni ventil s izjednačavanjem pritiska

Medij R 12 struji kroz serpentine isparivača i isparava oduzimajući toplotu vazduhu, odnosno hlađenoj sredini. U presjeku u tačkama a—a rashladni fluid potpuno isparava u suvo zasićenu paru pritiska 1,826 bara i temperature -15 °C. Pri daljem kretanju para rashladnog fluida kroz cijevi rashladni će se fluid pregrijavati (tačke b—b). Pregrijavanjem dostiže temperaturu -10 °C pri istom pritisku, tj. pregrijavanje gasa iznosi 5 °C. Ako je bulb kapilare pravilno postavljen, on će preko toplotnog spoja imati približno istu temperaturu: -10 °C. Zbog takve temperature u bulbu, na kapilari, odnosno na opni nastat će pritisak od 2,191 bara koji odgovara temperaturi zasićenja. Znači da je opna podvrgnuta pritisku od 2,191 bara. Tim pritiskom nastoji otvoriti ventil, dok s druge

42

strane na opnu djeluje pritisak od 1,826 bara kojim se ventil zatvara. Ako je pritisak u opruzi uzet kao razlika tih pritisaka, iznosit će 2,191 - 1,826 = 0,365 bara, pa će biti uspostavljena ravnoteža. Razlika pritisaka na opni zavisi od temperature pregrijavanja pare na izlazu iz isparivača. Povećavanjem pregrijavanja pare termoregulatorski će se vijak otvoriti više, povećavajući protok medija u isparivač. Ako se toplotno opterećenje isparivača smanjuje, količina tečnog medija u isparivač raste, zasićenje tečnosti sve se više približava izlazu iz isparivača, a posljedica je smanjenje pregrijavanja. Tada se temperature, odnosno pritisci u bulbu, kapilari i opni smanjuju, ventil se postepeno počinje zatvarati, time smanjuje dobavu rashladnog medija u isparivač.

Promjena pritiska u bulbu, kapilari i opni određena je razlikom temperature pregrijane pare na izlazu iz isparivača odnosno temperaturom isparavanja medija u isparivaču. Ve1ičina otvaranja termostatsko-ekspanzionog ventila zavisi od razlike pritisaka s obje strane opne. Gas koji napušta isparivač uvijek je na temperaturi višoj od temperature isparavanja, to znači da je pregrijan.

Da ne bi došlo do prevelikog pregrijavanja, kojeg uzrokuje veliko sniženje pritiska u isparivaču, ugrađuje se termostatski ventil s vanjskim vodom za izjednačavanje, kao što je prikazano na slici 5.7.b.

U istim uslovima: temperatura isparavanja - 15 °C i pritisak 1,826 bara, zbog velike dužine cijevi u isparivaču ne može se zanemariti sniženje pritiska. Pretpostavimo da je sniženje pritiska između tačaka a—a 0,196 bara. Pritisak opruge i pritisak iza ventila isti su kao i u prethodnom primjeru. Mijenja se samo pritisak isparavanja koji je na kraju isparivača niži zbog snižena pritiska u cjevovodu, a iznosi 1,63 bar, što odgovara temperaturi isparavanja -18 °C. Na putu od tačaka a—a do b—b u presjeku freon će se pregrijati za 5 °C, a njegovi će parametari na izlazu biće: temperatura -13 °C i pritisak od 1,63 bara. Sada bulb, kapilara i opna imaju pri dobrom toplotnom spoju temperaturu približno -13 °C i odgovarajući pritisak na opnu od 1,966 bara. S druge strane opne pritisak iznosi 1,63 bara uz pritisak opruge 0,365 bara, što daje ukupni pritisak 1,63 + 0,365 = 1,996 bara. Bez obzira na pregrijavanje od 5 °C termostatsko-ekspanzioni ventil biće zatvoren jer na opni prema dolje djeluje pritisak od 1,966 bara, koji je manji od pritiska koji djeluje na drugoj strani opne. Da bi se ventil otvorio, mora doći do promjene pregrijavanja pare na izlazu iz isparivača i to za 8 °C (18 °C - 10 °C = 8 °C) umjesto za 5 °C kao onda kad je sniženje pritiska bilo zanemarljivo.

Rasčlanjujući ta dva primjera možemo zak1jučiti da isparivač većeg hidrauličnog otpora i istog pregrijavanja stvara manju razliku pritisaka na opni i zato se ventil manje otvara. Potreban rad isparivača može se postići smanjenjenjem otpora, to nije uvijek mogće jer mu se smanjuje rashladna površina.

Ispitivanja su pokazala da kod isparivača čiji hidraulični otpor prelazi od 0,15 do 0,2 bara treba primijeniti termostatsko-ekspanzioni ventil s vanjskim izjednačavanjem.

43

Na slici 5.7.b. prikazan je takav ventil. Pritisak se izjednačuje pomoću kompenzacionog spoja koji spaja kraj isparivača s termostatsko-ekspanzionim ventilom i to sa strane opruge. Cijev za izjednačenje treba biti spojena u neposrednoj blizini iza bulba. Prostor ispod opne razdvojen je brtvenicom od prolaza tečnog medija. Sada ispod opne djeluje pritisak iza isparivača a on je 1,826 - 0,196 = 1,63 bara plus pritisak opruge 0,365 bara, što daje ukupni tiak 1,63 + 0,365 = 1,995 bara i odgovara temperaturi kod bulba otprilike -12,4 °C. U tom slučaju pregrijavanje će biti 18 - 12,4 = 5,6 °C. Pritisak opruge koja određuje veličinu pregrijavanja može se prilagoditi nazubljenim vijkom za podešavanje na strani ventila. Okrećući taj vijak povećavamo napon opruge kojim se ventil zatvara zbog većeg pregrijavanja. Okrećući vijak na drugu stranu smanjujemo napon opruge a time i pregrijavanje. Ako je ventil previše zatvoren, u isparivaču će nastati veliko pregrijavanje. Obrnuto, ako je ventil previše otvoren, u isparivaču neće biti dovoljno isparavanje, pa može doći do zasićenja, što je loše za kompresor. Naročito je opasno kada kompresor prestane raditi. Tada se isparivač može napuniti tečnim medijem koji može izazvati hidraulične udare kada kompresor ponovno počne raditi.

Termostatsko-ekspanzioni ventili redovno su fabrički regulisani i ne zahtijevaju dodatno podešavanje . Ventil se sam reguliše preko bulba, pa zato treba obratiti pažnju na montažu bulba. Ispravno je bulb ugraditi u vodoravam položaj uz gornji dio usisne cijevi. Na slici 5.8. bulb je montiran na kraj cjevovoda, ispred vanjskog voda za izjednačavanje.

Slika 5.8. prikazuje način ugradnje termostatsko-ekspanzionog ventila i razvodnika kod višestrukog ubrizgavanja rashladnog sredstva u isparivač. Da bismo postigli ravnomjerno raspoređivanje rashladnog medija, u nizu cjevovoda isparivača ugrađuje se razvodnik rashladnog medija koji razvodi smješu tečnosti i para koje dolaze iz termostatsko-ekspanzionog ventila preko cijevi manjeg prečnika na rashladne cijevi. Zbog pojedinčnognog strujnog otpora, te cijevi moraju imati istu dužinu i isti prečnik. Razvodnik se montira uvijek okomito, jer u suprotnorn ne bi ravnomjerno razvodio rashladni medij.

44

Slika 5.8. Razdjelnik freona

5.4.3. REGULACIJA PLOVKOM

Razlikujemo dvije vrste ventila zavisno od mjesta ugradnje: ventile niskog pritiska s plovkom i ventile visokog pritiska s plovkom.

Ventil niskog pritiska s plovkom u isparivaču osigurava isparavanje uvijek jednake količine rashladnog medija koja se namješta na određenu visinu. U isparivaču se nivo tečnosti mijenja zavisno od opterećenja. Ako je rashladno opterećenje veće nivo tečnosti se počinje spuštati, spušta se plovak i preko prenosnog mehanizma otvara ventil za dovod veće količine tečnog medija dok se nivo u isparivaču ne podigne do određene visine koja pritvara ventil preko prenosnog mehanizma. Ventil s plovkom stalno drži postavljen nivo tečnosti u isparivaču. Regulacijom ventila upravlja plovak. Ventil visokog pritiska s plovkom na strani visokog pritiska održava stalan nivo tečnosti u skupljaču tečnog medija iza kondenzatora. Primjenjuje se u uređajima većeg kapaciteta s jednim isparivačem.

Ti se ventili upotrebljavaju gotovo isključivo za amonijačne rashladne medije. Za freonske medije ventil niskog pritiska se može upotrijebiti za poplavljene isparivače. Kako se na brodu u novije vrijeme ne upotrebljava amonijak kao rashladni medij, vrlo se rijetko ugrađuje poplavljeni isparivač zbog vrlo čestog valjanja broda, pa se u isparivač ne ugrađuje ni regulacija plovkom.

45

5.4.4. UREĐAJ ZA NADZOR UKLJUČIVANJA I ISKLJUČIVANJA

Da bi se mogao nadzirati i regulisati stepen kapaciteta u stepenastom radu kompresora, tj. uključivanje i isključivane kompresora, potrebni su uređaji za nadzor, regulatori. Veza regulatora s magnetskim ventilom služi za isključenje i uključenje isparivača. Ti uređaji u rashladnoj tehnici mogu pos1užiti za niz upravljačkih naredbi. Dijelimo ih na temperaturne prekidače ‘TERMOSTATE’ i prekidače pritiska, “PRESOSTATE”.

5.4.4.1. TERMOSTAT (TEMPERATURNI PREKIDAČ)

Termostat je instrument za uključivanje i isključivanje uređaja, zavisno od temperature. Čim temperatura nije u predviđenim granicama, on reaguje. Zavisno od temperature termostat prekida i zatvara strujni krug, dakle električni je prekidač. Svaki se termostat izrađuje s određenim opsegom rada koji je dat u katalogu proizvođača. U praksi termostati mogu biti primjenjivani za djelovanje na optičke signale ili akustičke signale, magnetske ventile, ventile klipnih kompresora, elektromotore kompresora, konstante električnih grijača. Prema namjeni dijelimo ih na prostorne, isparivačke i tekućinske termostate.

Prostorni se termostat upotrebljava za održavanje i regulaciju temperatura u rashladnim komorama. Kapilarna cijev s bulbom napunjena je posebnim medijem. Kapilarna cijev svojim pritiskom djeluje na metalni mijeh, koji preko mehanizma daje impulse na kontaktni sistem. Bulb se postavija u komori na mjestima koja odgovaraju traženim uslovima. Takvi tipovi termostata mogu biti bez kapilarnih cijevi i bulba, a njihova je namjena uglavnom za stambene prostorije.

Isparivački se termostati upotrebljavaju uglavnom na brodu u rashladnim prostorima namirnica te u nekim rashladnim prostorima tereta.

Na slici 5.9. prikazan je rad isparivača termostata. Ugrađuje se ispred automatskog termostatskog ekspanzionog ventila. Kapilarna cijev termostatskog ventila s bulbom nalazi se u rashladnom prostoru.

46

Slika 5.9. Šema rada isparivačkog termostata

Bulb senzora treba postaviti na odgovarajuće mjesto u struji vazduha koji protiče prostorijom. Također je važno da ne bude postavljen odmah iza ventilatora ili blizu vrata. Željene temperature ukopčavanja i iskopčavanja termostata regulišemo na samom termostatu pomoću termometra koji se većinom skupa s termostatom nalazi izvan rashladne prostorije. Temperaturu ukopčavanja i iskopčavanja reguliše 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 temperatura nastoji održati nepromjenljivom. Na slici 5.10. prikazan je i alarmni termostat koji alarmira kada se temperatura spusti ispod dopuštenih granica.

Slika 5.10. Termostat "Danfoss"

47

Tekućinski se termostat koristi za regulaciju temperatura raznih tečnosti. Senzor koji nadzire temperaturu ugrađen je tako da ostvaruje dobar spoj s tečnošću te na taj način osigurava njezinu potrebnu temperaturu.

Konstrukcija termostata prikazana je na slici 5.10. Ispod kućišta nalazi se kapilarna cijev ispunjena tečnošću niske tačke ključanja. Porastom temperature u kapilarnoj cijevi nastaje porast pritiska koji okomito prema gore rasteže talasastu cijev. Taj se pokret prenosi na osovinu. Suprotno djeluje sila opruge koja osovinu nastoji pokrenuti prema dolje. Kada je temperatura dovoljno visoka, prevladava sila u kapilarnoj cijevi preko kontaktnog mehanizma uključuje se sklopka (gornja tačka sklopke). Ako se temperatura snizuje, prevladava sila opruge i novim preklapanjem kontaktnog mehanizma ponovno se uspostavlja prethodno stanje (donja tačka sklopke). Sklopka termostata može biti tako izvedena da se na gornjoj tački otvara a na donjoj zatvara, i obrnuto. Termostat može imati i ručnu sklopku koja preko prenosnika djeluje na električnu sklopku. Ta sklopka ima tri položaja: isključeno—automatski—trajno uk1jučeno. U položaju "isključeno" električna je sklopka isključena. U polo "auto" sklopka je slobodno pokretljiva, a u položaju "trajno" sklopka je uključena. Senzor, tj. spirala termostata s kapilarom mjerno je mjesto kapilarnog sistema koje djeluje na uključivanje i isk1jučivanje. Senzor se zato mora nalaziti na mjestu čija se temperatura želi nadgledati. Isto vrijedi i za termostate koji imaju senzore 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 senzor nalazi u “mrtvom uglu prostorije”) termostat se ne može uključiti. Budući da je sistem kapilarne cijevi hermetički zatvoren sredstvom punjenja, tačke ukopčavanja i iskopčavanja određuju se silom opruge, a područje temperature podešavamo ručno dugmetom, odnosno napetošću opruge.

Slika 5.11. Dijelovi termostata "Danfoss"

48

Na slici 5.11. prikazana je principijelna šema jednog termostatskog uređaja.

Zbog povišenja temperature u rashladnoj komori pritisak para freona u temperaturnom senzoru smještenom u toj komori raste, pa se pritom mijeh skupija a vreteno podiže. Zbog toga se trokraka poluga okreće oko osovinice, savladavajući 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 pritiska u jednokraku polugu i zakreće je skupa s kontaktnom p1očom oko osovinice s brijegom. Na određenom razmaku permanentni magnet naglo privlači kontaktnu p1oču pa se električni kontakti spoje. Na taj se način zatvori strujni krug s elektromagnetnim ventilom koji se otvara i propušta rashladno sredstvo u ekspanzioni ventil isparivača rashladne komore (vidi sliku 5.11.).

Pri sniženju temperature u rashladnoj komori pritisak se u termo-čauri smanjuje, mijeh se širi i trokraka se poluga pod djelovanjem opruge zakreće u smjeru okretanja kazaljke na satu. Izdanak se pomiče u desno i time izaziva pomicanje kontaktne p1oče u prvobitni po1ožaj, to jest e1ektrični se kontakti razdvajaju, strujni se krug prekida, pa elektromagnetni ventil zatvara rashladnom sredstvu prolaz u isparivač.

Temperatura isk1jučenja namješta se regulatorskim vijkom, a razlika temperatura uk1jučenja i isk1jučenja (diferencija) namješta se okretanjem brijega pomoću regulatorskog vijka za diferencijalno podešavanje.

Na primjer, postavimo li na skali, koja s1uži za namještanje donje temperature u rashladnoj komori, kazaljku na +3 °C a na skali za razliku postavimo kazaljku na +2 °C, termostat će isključiti napajanje elektromagnetnog ventila kad temperatura u rashladnoj komori bude +3 °C a uk1jučiti pri temperaturi od +5 °C.

Razlika između temperatura isključenja i uk1jučenja potrebna je jer često uk1jučivanje i isključivanje šteti električnim kontaktima, elektromotoru kompresora, kao i mehanizmu kompresora.

5.4.4.2. PRESOSTAT (POTISNI PREKIDAČ)

Presostati su električni prekidači koji otvaraju ili zatvaraju e1ektrični krug, zavisno od pritiska. Rad presostata s1ičan je opisanom radu termostata. Umjesto kapilarne cijevi i senzora mijeh je direktno vezan za prostor čiji pritisak reguliše, preko kapilarne cijevi. U rashladnoj se tehnici upotrebljavaju presostati niskog pritiska, presostati visokog pritiska te diferencijalni presostati.

49

Presostat niskog pritiska ugrađuje se na usisnom cjevovodu kompresora. Reaguje na pritisak usisavanja. Kada se temperatura dovoljno snizi, odnosno kad se pritisak u usisnom cjevovodu snizi na vrijednost manju od potrebne, presostat će isk1jučiti strujni krug. Čim pritisak poraste na određenu vrijednost, presostat će ponovno uk1jučiti strujni krug. Na tom se principu može uključiti, odnosno isk1jučiti rad elektromotora kormpresora, ili preko nekog regulatorskog sistema uticati na rad pojedinih cilindara u kompresoru.

Presostat visokog pritiska ugrađen je na potisnom cjevovodu kompresora i osigurava kompresor i uređaje od previsokih pritisaka. Ako se pritisak povisi iznad dopuštene vrijednosti, presostat isk1jučuje kompresor iz pogona. Na slici 5.12. dat je šematski prikaz presostata. Ulazni prik1jučak spojen je na usisnu, odnosno potisnu stranu kompresorskog cjevovoda. Zbog promjene pritiska mijeh se širi ili skuplja, te preko mehanizma uključuje ili isk1jučuje kontakte. Pomoću regulatorskog dugmeta regulišemo glavnu oprugu, odnosno regulatorski pritisak u mijehu. Razliku pritisaka regulišemo navrtkom.

Diferencijalni presostati jesu pritiskom upravljani e1ektrični prekidači koji otvaraju ili zatvaraju e1ektrični krug zavisno od promjene diferencijalnog pritiska na oba metalna mijeha koji djeluju jedan suprotno drugom. Mogu biti ugrađeni na strani ventila na kompresoru (usisno-potisni cjevovod).

Slika 5.12. Presostat

50

Slika 5.13. Diferencijalni presostat

Na slici 5.13. prikazan je diferencijalni presostat koji može biti postavljen kao zaštita kompresora od sniženja pritiska podmazivanja.

Pri normalnom radu sila pritiska ulja na mijehu višeg pritiska (p1) nadjačava silu opruge i pritiska u kućištu kompresora (p2). Zbog toga jednokraka poluga dolazi u gornji kraj graničnog oslonca, pa ugaona poluga s oprugom zatvara električne kontakte.

Ako se pritisak ulja u kompresoru spusti ispod dopuštene granice, narušava se ravnoteža izmedu pritisaka p2 i p1. U tom slučaju sila pritiska u kućištu kompresora i sila opruge potiskuju jednokraku polugu, pa se električni kontakti otvaraju a kompresor zaustavlja.

Za uključivanje kompresora postoji obilazni električni vod koji omogućava pokretanje pogonskog elektromotora, iako su kontakti u diferencijalnom presostatu otvoreni, jer još nije postignut dovoljan pritisak ulja za podmazivanje.

Potrebna razlika pritisaka (p1 i p2) reguliše se pomicanjem k1izača s klizaljkom. Klizač ima navoj, pa ostaje u že1jenom položaju na skali.

Potiskivanjem opruge k1izača povećava se potrebna razlika pritisaka, a smanjenjem napetosti opruge ta se razlika smanjuje. Na slici 5.13.b. prikazana je ugradnja diferencijalnog presostata koji se ugrađuje na usisno-potisnom cjevovodu rashladnog sistema.

51

5.5. REGULATORI U RASHLADNOM SISTEMU

Regulatori u rashladnom sistemu regulatorski su ventili koji stalno rade. Svrha je tih regulatora da ograniče pritisak, odnosno temperaturu u isparivaču, tj. da spriječe njihovo spuštanje ispod određene granice. Primjenjuju se u rashladnom sistemu s jednim rashladnim prostorom ili s više rashladnih prostora s mogućnošću postizanja raz1ičitih temperatura isparavanja u isparivaču. Služe za održavanje pritiska isparavanja u toplijim prostorijama višim od usisnog pritiska na kompresoru. Ti se regulatori ugrađuju između isparivača i kompresora, a mogu biti:

♣ regulatori stalnog pritiska

♣ regulatori temperature

♣ regulatori kapaciteta

♣ startni regulatori.

5.5.1. REGULATOR STALNOG PRITISKA

Za male kapacitete koriste se uglavnom neposredni regulatori, kao što je prikazano na slici 5.14. Čim se prekorači namješteni pritisak na isparivaču, odnosno na usisu regulatora, pritisak postane veći od protupritiska regulatorske opruge, tanjir ventila počinje se otvarati. Time se oslobađa presjek protoka u tolikoj mjeri da pritisak isparivača zadrži stalnu veličinu i ne spušta se ispod vrijednosti koju možemo namjestiti regulatorskim vijkom, čak ni kad se smanjuje opterećenje isparivača.

Slika 5.14. Regulator konstantnog pritiska

52

Za tačno namještanje pritiska na regulatoru ugrađuje se manometar koji ima igličasti zaporni ventil. Ako se pritisak počne spuštati, pritisak opruge smanjuje prolaz ispod tanjira ventila, što uzrokuje sniženje kompresorskog pritisak. Na taj se način uspostavlja ravnoteža između kapaciteta kompresora i kapaciteta isparivača.

Taj se regulatorski ventil ugrađuje u sistem s više isparivača koji rade na raz1ičitim temperaturama isparavanja. Tada se u usisni vod svih isparivača, osim onog koji radi na najnižoj temperaturi isparavanja, ugrađuje ovaj ventil. Na brodu se primjenjuje u sistemu namirnica.

Na slici 5.15. prikazana je šema ugradnje ovog ventila. Namješta se prema manometru, ali tek nakon što je postignuta željena temperatura rashladne komore. Na slici se vidi ventil tipa IVA (Danfoss) ugrađen u sistem s dva isparivača raz1ičitih temperatura isparavanja koji su vezani na zajednički kompresor.

Slika 5.15. Šema spajanja regulatora konstantnog pritiska u

rashladnom sistemu

Za veće kapacitete protoka pretežno se koristi glavni ventil upravljan pilot-ventilom. Kao servo-sila za pokretanje upravljačkog klipa u glavnom ventilu s1uži sniženje pritiska rashladnog sredstva pri prelazu preko pilotskog prik1jučka. Upravljačka opna podiže se od sjedišta ako pritisak isparavnja postane viši od pritiska regulatorske opruge, oslobađajući veći prolaz fluida kroz glavni ventil. Regulacija pilot-ventilom može se postići na više načina. Pilot-ventil može biti: ručni zaporni ventil, termostatsko-ekspanzoni ili magnetski ventil upravljan pomoću termostata.

Na slici 5.16. prikazan je sistem regulacije glavnog ventila pomoću ručnog regulatorskog pilot-ventila. Pritisak isparavanja iz isparivača reguliše se pomoću vakum-metra na pritisak i pilot-ventila. Pritisak se reguliše nakon postizanja željene temperature isparivača. Kada je upravljački (pilot-ventil) otvoren, pritisak se prenosi na gornju stranu servo-cilindra, što dovodi do otvaranja glavnog ventila. Kad se upravlja ventil zatvori,

53

pritisak se iznad servo-cilindra snižava kroz otvor za izjednačavanje, što dovodi do zatvaranja glavnog ventila.

Slika 5.16. Šema regulacije

5.5.2. REGULATORI TEMPERATURE

Ugrađuju se u usisnom vodu između isparivača i kompresora. U tom slučaju regulatoska je ve1ičina temperatura medija koji izlazi iz isparivača. Postoje sistemi u kojima se može regulisati temperatura vazduha ili rasoline. Bulb regulatora temperature jest davač kojega regulator temperature podešava svojim širenjem, odnosno skupljanjem punjača i tako reaguje na izvršni element. Stalnim prigušivanjem pri prekoračenju namještene temperature, temperatura isparavanja u isparivač raste, a regulator temperature odgovarajuće će regulisati usis na kompresoru. Takav se sistem primjenjuje u rashladnim sistemima malih kapaciteta.

Na slici 5.17.a. prikazan je regulator temperature za rashladni sistem, a na slici 5.17.b. šematski je prikazana primjena regulatora temperature.

54

a-presjek regulatora temperature

b-šemacki spoj regulatora temperature

Slika 5.17. Regulatorski ventil

5.5.3. REGULATOR KAPACITETA

Regulator kapaciteta je ventil koji se postavlja na cijev koja spaja potisni i usisni vod kompresora. Koristi se u sistemima koji nemaju mogućnost regulacije kapaciteta, a kod kojih se rashladno opterećenje procesa mijenja. U takvim instalacijama može se u jednom času pojaviti potreba za samo manjim dijelom kapaciteta kojim kompresor raspolaže. Ako se kapacitet nikako ne može smanjiti, pritisak će na usisnoj strani kompresora pasti, pa će zbog toga temperatura isparavanja biti niska a presostat niskog pritiska uključivat će i isk1jučivat kompresor. Regulator kapaciteta to sprečava na taj način što se otvara kada se pritisak na usisnoj strani spusti ispod određene vrijednosti, i ispusti dio gasa iz potisne strane u usisni vod.

Na slici 5.18.a. prikazan je ventil za regulaciju kapaciteta. Okretanjem vretena nadesno, regulator se otvara povišenim usisnim pritiskom.

Na slici 5.18.b. prikazana je šema instalacija s ventilom za regulaciju kapaciteta.

Što se više smanjuje pritisak u usisnom vodu, sve se više otvara regulator i sve manje gasa dolazi iz isparivača prema kompresoru. Ovaj regulator nije namijenjen održavanju stalnog pritiska usisavanja, odnosno isparavanja. On isključivo služi za smanjenje kapaciteta kompresora i sprečavanju da pri naglom sniženju pritiska u karteru dođe do usisa ulja iz njega.

55

a — ventil za regulaciju kapaciteta,

b — shema spoja regulacijskog ventila

Slika 5.18. Regulatorski ventil

5.5.4. STARTNI REGULATOR

Regulatorska je ve1ičina nadpritisak rashladnog sredstva na ulazu u kompresor. Opterećenje kompresora pri uključivanju treba adekvatno smanjiti, bilo smanjenjem radne zapremine (isk1jučivanjem 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 sistema u rad pritisak se u vodi isparivača povisuje, pa je regulatorski ventil za rasterećenje zatvoren. Zbog rada kompresora pritisak će se u usisnom vodu brzo sniziti, pa će se postepeno otvarati startni regulator. On radi na namještenu usisnu vrijednost i na taj način sprečava moguće preopterećenje pogonskog motora kompresora koje bi moglo nastati zbog pothlađivanja rashladnog sredstva poslije dužeg prekida rada sistema.

56

5.6. REGULACIJA RASHLADNE VODE

Da bi se kondenzator neprestalno održavao na projektovanom pritisku, odnosno temperaturi, ugrađuju se regulatori protoka rashladne vode. Tokom upotrebe brodskog rashladnog sistema, u različitim geografskim područjima temperatura morske vode znatno se mijenja. U projektovanju se većinom računa na temperature mora od 5 do 32 °C.

Pritisak i temperatura kondenzacije rashladnog sredstva zavise od količine protoka i temperature morske vode. Rashladna voda može biti prilagođena na pritisak i tempera-turu kondenzacije, pa regulatore dijelimo na:

♣ presostatske vodoregulatorske ventile

♣ termostatske vodoregulatorske ventile.

5.6.1. PRESOSTATSKI REGULATORSKI VENTILI ZA VODU

Pritisak kondenzacije zavisi od temperature morske vode i od njezina protoka kroz kondenzator. Pri niskom kondenzatorskom pritisku utrošak snage kompresora biće manji, a rashladni učinak veći. Istovremeno se mora utvrditi najniži pritisak kondenzacije zbog normalne dobave termoregulatorskog ventila, jet bi se pri većem sniženju pritiska narušio režim rada sistema. Ako se koristi rashladno sredstvo R 12, tada se ne smije dopustiti da se kondenzatorski pritisak (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 pritisak rashladnog sredstva biće suviše nizak, a tečno rashladno sredstvo treba biti raspoređeno u isparivače različitih pritisaka isparavanja. Ako isparivač koji ima visoki pritisak isparavanja (isparivači u relativno toploj prostoriji, npr. za skladištenje banana, naranandža, jabuka i dr.) primi premalo rashladnog sredstva, dat će slab rashladni učinak. Tome je uzrok razlika pritiska u tečnom vodu rashladnog sredstva, koja zavisi od pritiska kondenzacije. Površina kondenzatora projektovana je na maksimalno opterećenje pri visokoj temperaturi morske vode (+32 °C). Zato se regulacija pritiska kondenzacije u principu svodi na njegov porast pri malim opterećenjima kondenzatora i niskoj temperaturi morske vode. Zato treba upotrijebiti regulatorske ventile protoka rashladne vode koji se ugrađuju na istom cjevovodu, što povezuje potisni vod kompresora iza odjeljivača ulja s gornjom stranom kondenzatora.

57

Na slici 5.19. 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, tako da na mijeh djeluje pritisak kondenzatora. Mijeh je povezan s ventilskim vretenom na kojega s gornje strane djeluje sila s opruge koja se namješta regulatorskim vijkom.

Maksimalni protok vode uslovljen je pritiskom vode, otporom u kondenzatoru te otporom kroz regulator vode. Kapilarna je cijev spojena na kondenzator na strani rashladnog medija. Pritisak kondenzacije rashladnog medija (koji pulsira), prenosi se preko kapilarne cijevi na gornju potisnu polugu koja je vezana na izvršni organ u obliku klipa koji na gornjoj i donjoj strani klizi u ci1indričnim vođicama. Propuštanje morske vode kroz vođice osigurava se posebnim brtvama. Srednji dio izrađen je kao ventilni zatvarač s ugrađenom brtvom. U zatvorenom položaju ventila brtva naliježe na sjedište ventila. Sili otvaranja ventila suprotstavlja se opruga koja se namješta pomoću regulatorskog vijka, čiji prednapon određuje početak i kraj otvaranja, a time i pritisak u kondenzatoru.

Slika 5.19. Presostat

58

5.6.2. TERMOSTATSKI VENTIL ZA REGULACIJU VODE

Temperatura kondenzacije rashladnog sredstva može se regulisati pomoću termostatskog vodoregulatorskog ventila. Na slici 5.20. prikazana je konstrukcija jednog tipa ventila koji reguliše protok vode u zavisnosti temperature kondenzacije. Bulb kapilarne cijevi obično se montira u samom kondenzatoru ili na izlaznoj cijevi rashladnog sredstva iz kondenzatora i tako, zavisno od temperature kondenzacije, reguliše protok vode.

Ventil se postavlja na ulaznom cjevovodu rashladne vode u kondenzator. Porastom temperature kondenzacije sila pritiska na mijehu raste, sabija oprugu i povećava otpor za protok vode. Pri sniženju temperature kondenzacije sila opruge savladava silu na mijehu i pritvara otvor. Pri zaustavljanju rada instalacije temperatura kondenzacije raste, pa sila opruge potpuno savladava silu pritiska na mijeh, pa potpuno zatvori protok vode.

Slični ventili, uz razne konstrukcione izmjene, primjenjuju se i u drugim slučajevima kad se voda ili neka druga tečnost na brodu grije ili hladi.

59

Slika 5.20. Termostatski vodoregulatorski ventil

6. AUTOMATIZACIJA I REGULACIJA RASHLADNOG SISTEMA NA BRODU

6.1. UVOD

Automatizacijom nazivamo sve mjere kojima se smanjuje udio ljudskog rada, zapravo zamjenjuje umni rad čovjeka u upravljanju radnim procesom. Pojam auto- matizacije povezan je s pojmom automat. Automati su tehnički uređaji koji samostalno obavljaju koristan rad prema čovjekovoj zamisli. To je relativno novije područje nauke i tehnike, koje se počelo naglo razvijati nakon drugog svjetskog rata.

Imperativ je našeg vremena povećanje korisnosti 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.

60

Automatsko upravljanje rashladnim sistemima ili njihovim djelovima sastoji se u održavanju ravnoteže stanja između uslova koje stvara rashladna instalacija i vanjskih uslova. Na brodu se vanjski uslovi 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, ekonomičnošću i funkcionalnošću sistema. Djelovi automatike mjere ve1ičine i daju impuls za preduzimanje protumjera. Gotovo svi rashladni sistemi imaju neke djelove auto- matizacije. Kod potpuno automatizovanih rashladnih uređaja svi su procesi regulacije automatski. Čovjek nadzire i povremeno pregledava uređaje. Prednosti automatike višestruki su i omogućavaju:

♣ siguran rad uređaja

♣ olakšan nadzor

♣ bolje preventivno održavanje

♣ povećanje produktivnosti rada jer se ne mora stalno pratiti rad postrojenja

♣ djelotvornije korištenje uređaja

♣ tačnije održavanje potrebnih parametara

♣ djelotvornije korištenje uređaja

♣ pravovremeno otkrivanje i uklanjanje kvarova

♣ povećanje trajnosti rashladnog sistema zbog poboljšanja uslova rada

♣ neprestalno praćenje promjena rada pomoću instrumenata za registraciju

♣ produžen vijek trajanja sistema.

Automatizacija se ostvaruje uređajima za automatizaciju, koji obavljaju funkciju signalizacije, nadzora, zaštite, upravljanja i regulacije.

Zadatak djelova automatizacije jest da održavaju stalnima sljedeće veličine ili da ih mijenjaju prema zadanom zakonu. Veličine su:

♣ temperatura objekta koji se hladi

♣ vlažnost vazduha u rashladnjm komorama

♣ kapacitet kompresora

♣ pritisak kondezacije u kondezatoru

♣ rad isparivača

♣ temperatura usisnog medija ili pritisak usisnog medija

♣ tipični parametri ulja za podmazivanje kompresora i

♣ vrijednosti regulisanja parametara u rashladnom sistemu.

61

Rashladni se sistemi automatiziraju djelimično ili potpuno. U djelomično automatizovanim rashladnim sistemima automatski se regulišu pojedine faze radnog procesa, ali pritom posada mora neprekidno nadgledavati proces.

U potpuno automatizovanim brodskim rashladnim sistemima svi se procesi automatski regulišu, a posada koja je zadužena za taj sistem samo povremeno nadzire proces. Automatizacija u rashladnim sistemima obuhva regulaciju, nadzor, signalizaciju i zaštitu.

6.2. 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 reguliše i regulator obrazuju krug regulacije koji se sastoji od djelova koji djeluju jedan na drugi. Automatski regulatori razlikuju se prema namjeni, korištenju energije i na djelovanje na objekat.

Namjena regulatora određuje se regulacijskom veličinom pa razlikujemo regulator pritiska, regulator temperature, regulator razine. Prema korištenju energije za pomicanje regulacijskog organa, regulatori mogu biti neposrednog i posrednog djelovanja. Kod regulatora neposrednog djelovanja regulacijski (izvršni) organ premješta se na račun energije koja se razvija neposredno iz osjetljivog (mjernog) dijela regulatora. Kod regulatora posrednog djelovanja za premještanje regulacijskog organa koristi se energija vanjskog uzročnika.

Osjetljivi dio djeluje na regulacijski organ preko upravljačkog dijela, pojačivača i izvršnog organa.

U rashladnoj tehnici obično se primjenjuju regulatori posrednog djelovanja koji koriste električnu energiju ili energiju para rashladnog sredstva pod pritiskom. Osim toga koriste se pneumatski regulatori kod kojih je dovod zraka izvršnom organu regulatora ostvaren pomoću komprimiranog vazduha. Prema načinu djelovanja na objekt regulatori mogu biti pozicijskog i neprekidnog djelovanja. Kod pozicijskih regulatora pri neprekidnim izmjenama regulacijskih veličina regulacijski organ može zauzimati samo nekoliko određenih položaja, a kod dvopozicijskih regulatora dva krajnja položaja "uključeno" i "isk1jučeno", odnosno "otvoreno" i "zatvoreno". U rashladnoj tehnici najviše se koriste dvopozicijski releji koji se primjenjuju za automatsko upravljanje, nadzor, signalizaciju, zaštitu i regulaciju.

Kod regulatora neprekidno se mijenja regulacijska veličina, što je posljedica neprekidnog mijenjanja položaja regulacijskih organa. U času uravnoteženja regulacijski

62

organ može zauzimati bilo koji položaj izmedu dviju krajnosti. Zbog toga ti regulatori imaju tzv. zonu neosjetljivosti, tj. područje odstupanje regulacijske veličine od zadanih vrijednosti a da se pritom regulacijski organi ne pomiču.

Regulatore prema značaju dijelimo na kontinualne (analogne) i diskontinualne (impulsno digitalne), a prema završetku prijelaza pojave regulatora dijelimo ih na proporcionalne (statičke) i astatičke.

Kod proporcionalnih regulatora svakom otklonu regulacijskih veličina odgovara određeno (srazmjerno) pomicanje regulacijskog organa. Najviša vrijednost regulacijske veličine postiže se pri najmanjem otvaranju regulacijskih organa, tj. pri najmanjem opterećenju. Izmjena regulacijskih veličina neophodna je za pomicanje regulacijskog organa iz jednog krajnjeg položaja u drugi, a naziva se neravnomjernošću regulatora.

Kod astatičkih regulatora zadane vrijednosti regulacijskih ve1ičina nisu povezane s određenim položajem regulacijskih organa. Astatički regulatori neprekidnog djelovanja podržavaju stalnu vrijednost regulacijske veličine pri bilo kojem optećenju objekta ili odstupaju od zadane vrijednosti izazivajući odstupanje regulacijskog organa sve dok se ne ustanovi zadana vrijednost veličine.

U regulacijske pokazatelje mogu se uvrstiti: tačnost, stabilnost i brzina odziva.

Tačnost regulacije odnosi se na odstupanje regulisane veličine u stacionarnom stanju. Ovaj pokazatelj zavisi od kvaliteta opreme i izboru vrste regulacijskog djelovanja regulatora. Na brodu se u rashladnoj tehnici regulatori najčešće upotrebljavaju u regulaciji temperature tereta, koja tokom prevoza može varirati za ± 0,1 °C.

Stabilnost je sposobnost nekog regulacijskog sistema da se nakon prestanka djelovanja smetnje vrati u prvobitno stanje. Sistemi se dijele na stabilne, nestabilne te sisteme na granici stabilnosti. Brodske rashladne sisteme uvrštavamo u stabilne, pa moramo predvidjeti odgovarajuću regulaciju.

Brzina odziva zavisi od toga u kojem je dijelu rashladnog sistema ugrađen regulator i koju veličinu reguliše. Veličine automatske regulacije u rashladnim sistemima na brodu obuhvataju sljedeće veličine:

♣ temperaturu u rashladnoj komori

♣ vlažnost vazduha u rashladnim komorama

♣ temperaturu i pritisak isparavanja u isparivaču

♣ temperaturu i pritisak u usisnom vodu

♣ pritisak i temperaturu kondenzacije

♣ odleđivanje isparivača (defrosting)

63

♣ kapacitet kompresora i

♣ temperaturu rashladne vode.

6.2.1. AUTOMATSKI NADZOR

Automatski nadzor služi za mjerenje bitnih veličina i njihovo zapisivanje.

Za efikasno korištenje rashladnih uređaja srednjeg i velikog kapaciteta koriste se instrumenti za mjerenje i zapisivanje jedne ili nekoliko sljedećih veličina: temperature i v1ažnosti vazduha u rashladnoj komori, pritisak usisavanja i potiskivanja, temperature usisavanja i potiskivanja, ko1ičine protoka rashladnog sredstva, i dr.

Na brodovima s velikim brojem rashladnih komora, u kojima se održavaju različite temperature i različite v1ažnosti vazduha, otežano je uzimanje podataka o prethodno spomenutim veličinama jer zahtjeva mnogo vremena i velika je obaveza osoblju koje pos1užuje rashladni uređaj. Za bilježenje podataka na takvom brodu primjenjuju se logometri koji uspjevaju bilježiti sve potrebne podatke.

Današnji logometri, osim temperature, pritiska i amperaže raznih motora, mogu signalizirati potisni i usisni pritisak rashladnog sredstva odgovarajućim temperaturama zasićenja. U savremene konstrukcije uk1jučena je i električna pisaća mašina koja automatski otkucava sve primljene podatke.

6.2.2. AUTOMATSKA SIGNALIZACIJA

Za signalizaciju kvarova najčešće se primjenjuju signalne lampe crvene boje s odgovarajućim natpisima. Zvučna signalizacija kvarova uređena je tako da se posebnim uređajima za priključivanje može isključiti kada počne raditi uredaji za zaštitu od kvarova, kako ne bi smetala pri uklanjanju neispravnosti. Za zvučnu signalizaciju upotrebljava se obična električna sirena. Tako se npr. u relejima nivo nakon isključenja sirena pali posebna lampa. U rashladnim uređajima s velikim brojem automatskih releja za zaštitu i signalizaciju ponekad se primjenjuje opšti signalni alarm.

U automatiziranim rashladnim uređajima koji imaju razgranat sistem također se primjenjuje izvršna signalizacija, koja pokazuje kako reaguju uređaji u određenom trenutku.

64

6.2.3. AUTOMATSKA ZAŠTITA

Automatska zaštita prekida rad sistema u slučaju većih (opasnih) poremećaja i na taj način sprečava neželjene posljedice kvarova. Automatika zaštićuje uređaje od: hidrauličnoh udara, nedopuštenog povišenja pritiska, povišenja temperature cilindara kompresora i nedopuštenog povišenja temperature elektromotora. Hidraulični udar izazvan je dolaskom tečnog rashladnog sredstva u kompresor. Ako tečnost ne uspije proći kroz ventile kompresora, doći će do povišenog pritiska tokom kompresije, što može dovesti do oštećenja kompresora. Da se spriječi havarija, kompresor se zaštićuje alarmnom signalizacijom za zaštitu od hidrauličnog udara. Na odvajaču (separatoru) tečnosti ugradi se relej nivoa koji signalizira pojavu tečnosti rashladnog sredstva i njegov ulaz u isparivač. Čim se signal pojavi, mora se prekinuti dovod tačnosti u isparivač. Ako nivo tečnosti u odvajaču (separatoru) i dalje raste, drugi signal upozorava na moguć ulazak tekućine u usisni vod i sam kompresor. Tada se mora pritvoriti usisni zaporni ventil kompresora. U gornjem dijelu odvajača (separatora) tečnosti postavlja se drugi relej koji zaustavlja kompresor. Nakon uklanjanja neispravnosti u uređaju kompresor se ručno ponovno pokreće.

Nedopušteno povišenje pritiska 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 pritisaka potiskivanja i usisavanja. Razlika tih pritisaka zavisi od tipa kompresora i rashladnom sredstvu sistema. Sigurnosni ventili propuštaju rashladno sredstvo i iz potisnog u usisni vod kompresora.

Temperatura cilindara kompresora povisuje se obično zbog nedostatka podmazivanja, nedostatka rashladne vode za hlađenje kompresora, kvara na ventilima i ulaska zraka u kompresor.

Za zaštitu se mogu koristiti releji temperature (termostat) koji se postavlja na potisni 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 toga se primjenjuju automatski uređaji koji nadziru rad pumpe za ulje i dobavu rashladne vode. U te se uređaje ubrajaju relej pritiska (presostat) i relej protoka.

65

Nedopušteno povišenje temperature elektromotora pri preopterećenju može dovesti do proboja izolacije namotaja.

Pri preopterećenju elektromotora kompresora, preopterećenje ili u slučaju prekida jedne faze kod trofaznih motora, povećava se jačina struje koja protiče kroz namotaje, što može uzrokovati probijanje izolacije i oštećenje elektromotora.

Za zaštitu od nedopuštenog povišenja temperature namotaja služi električni toplotni relej koji zaustavlja elektromotor pri povećanju jačine struje.

6.3. OPIS ZADATKA REGULACIJE RAZLIČITIH RASHLADNIH UREĐAJA

Brodovi-hladnjače koji prevoze hlađene terete (voće, povrće, meso, ribu) ili brodovi s rashladnim sistemom za prijevoz tečnog gasa zahtijevaju održavanje temperature tereta, odnosno održavanje optimalnima potrebne parametre u skladištima tereta. Potrebno je potpuno automatizirati regulaciju rashladnih sistema i upravljanje njihovim radom da bi se održalo ravnotežno stanje između uslova koje stvara rashladno postrojenje, potrebnih parametara za očuvanje tereta tokom prevoza te vanjskog uslova koji se stalno mijenja promjenom položaja broda. Pojam "automatika rashladnog tereta" označava cjelokupnost tehniničkih uređaja namijenjenih automatskom nadzoru brodskog rashladnog procesa i upravljanju njime, a to su: mjerni uređaji, upravljački uređaji i računarski centri. U savremenim uslovima automatizovani sistem upravljanja brodskog rashladnog procesa nema ujednačen karakter, pa se nivo kompleksne automatizacije ostvaruje korištenjem i usklađivanjem podsistema raznih proizvođača u svijetu prema uslovima brodovlasnika i registru broda.

Veliki napredak mikroelektronske tehnologije doveo je do razvitka integralnih kola i proizvodnje mikrokompjuterskih sistema koji su proširili područje primjene automatizacije na brodovima.

Kompjuterski se sistem u osnovi sastoji od sklopovske opreme (eng. 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 kompjuterskog sistema jest programska oprema (eng. software). To su kompjuterski programi koji se sastoje od niza naredbi koje osiguravaju željene radnje uređaja. Funkcije se dodjeljuju uređaju prema tehnološkim algoritmima - zakonitostima.

66

Za programsku opremu softwarea vezan je problem optimalizacije pojedinih djelova procesa koji se automatizuju.

Kompjuter 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 kompjuter povezan s okolinom.

Što će kompjuter raditi, određeno je radnim programom pod čijim se nadzorom obrađuju podaci, dok program sistema nadgleda rad individualnih dijelova sistema.

Brodovi-hladnjače grade se nekoliko posljednjih godina. Uglavnom su opremljeni kompjuterskim sistemima smještenim u kontrolnoj kabini strojarnice, koja je ujedno i nadzorna kabina rashladnog tereta.

6.3.1. REGULACIJA PROCESA

Regulacija procesa održava kružni tok rashladnog sredstva i optimalnu iskoristivost sastavnih djelova (komponenti) rashladnog sistema.

Da bismo sagledali pojedine funkcije regulacije, na slici 6.1. prikazan je fizikalni kružni proces P,I dijagramom.

Na slici je vidljivo da regulacija procesa obuhvaća:

♣ regulaciju stalnog (konstantnog) pritiska kondenzata rashladnog sredstva u kondenzatoru

♣ regulaciju isparavanja rashladnog sredstva u isparivaču

♣ regulaciju kapaciteta isparivača.

Kapacitet isparivača zavisi od više uslova, a da bismo ih sve zadovoljili potrebno je uspješno riješiti regulaciju usisnog pritiska i regulaciju potpunog usisa kompresora.

U isparivaču rashladno sredstvo oduzima toplotu vazduhu ili rasolini pri željenim temperaturama koje su zapravo niske. Kompresor usisava rashladno sredstvo, sabija ga, te postiže visoki nivo temperature. Iz kompresora se pregrijano rashladno sredstvo potiskuje u kondenzator gdje mu se oduzima toplota pomoću vode ili zraka sve do kondenzovanja rashladnog sredstva.

Na slici 6.1. vidljivo je da se razlika pritisaka kondenzatora i isparivača postiže pomoću kompresora, a održava pomoću prigušnog ventila. Za regulaciju procesa, moglo bi se zaključiti iz dijagrama, potreban je samo regulatorski ventil za održavanje razlike pritisaka ( Pk, P0)

67

Slika 6.1. Shema rashladnog kružnog procesa u p,i-dijagramu

6.3.2. REGULACIJA KAPACITETA RASHLADNOG SISTEMA

Da bi se postigao kapacitet nekog rashladnog sistema, kompresor mora usisavati, odnosno potiskivati određenu (potrebnu) količinu rashladnog sredstva. U stvarnosti, to je određen pogonski uslov. Da bi se taj uslov ostvario, potrebno je osigurati:

♣ uk1jučivnje, pokretanje i zaustavljanje kompresorske jedinice

♣ regulisanje kapaciteta kompresora zavisno od tipa kompresora (klipne kompresore isključivanjem klipova, vijčane kompresore promjenom usisne veličine od 10 do 100 %)

♣ regulisanje usisnog pritiska u određenim područjima sistema.

Na rentabilnost rashladnog sistema na brodu posebno utiče izbor regulacije kapaciteta sistema zbog naglašenih promjenljivih uslova okoline broda i rashladnog tereta.

Prethodno je naglašeno da rashladni sistemi i uređaji na brodu imaju kapacitet dovoljan 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 prevoz banana, odnosno 0 °C za prevoz ohlađenog tereta i voća. U tom su slučaju rashladni uređaji predimenzionisani. Zbog toga je vrlo važan izbor svih uređaja u sistemu i izbor njihove regulacije. Tokom projektovanja savremenog broda za prevoz rashlađenog tereta upoređuju se vijčani i klipni kompresori, a ugrađuju se oni koji imaju veću prednost. U sistemu može biti više kompresora koji mogu raditi zasebno (individualno) i zajedno (paralelno).

U potpuno automatizovanim uređajima, upravljanim kompjuterom, može se dobiti optimalna kombinacija rada više kompresora.

68

6.4. REGULACIJA SISTEMA UREĐAJA

Kao što je već rečeno razlikujemo dva sistema:

♣ rashladni sistem s direktnom ekspanzijom

♣ rashladni sistem s posrednom ekspanzijom.

Na zahtjev brodovlasnika, odnosno na sugestiju brodograditelja ugrađuje se jedan od ta dva sistema. Oba su detaljno obrađena u prethodnim poglavijima.

6.4.1. REGULACIJA RASHLADNIH URAĐAJA SA NEPOSREDNIM ISPARAVANJEM

Zbog energetskih razloga ovaj je sistem 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 6.2. prikazan je pojednostavljen sistem s direktnom ekspanzijom s pojedinim funkcijama regulacije:

♣ nadzor temperature prostora za ukrcavanje,

♣ nadzor usisnog pritiska kompresora,

♣ kapacitet kompresora,

♣ nadzor usisno-potisnog protoka rashladnog sredstva,

♣ nadzor kondenzacije zavisno od protoka vode,

♣ nadzor odmrzavanja rashladnika zraka (defrosting) i grijanje prostora u slučaju potrebe za ukrcaj,

♣ regulacija i nadzor protoka vazduha pomoću promjene broja okretaja ventilatora,

♣ dovod svježeg vazduha (ventilatorima, regulatorskim klapnama, izmjenjivačem toplote).

6.4.1.1. TEMPERATURA RASHLADNOG PROSTORA

Temperatura prostora mjeri se na nekoliko mjesta u rashladnoj prostoriji, te tako pokazuje kvalitet rashladnog procesa u rashladnoj prostoriji. Temperatura treba biti nepromjenljiva s tačnošću regulisanja manjom od 0,15 °C u temperaturnom podru od +40 do -25 °C. Apsolutna vrijednost regulisanja treba biti u području od + 10 do + 15 °C.

69

Temperatura prostora reguliše se na istu gornju graničnu vrijednost kao i temperatura povratnog vazduha. Temperatura potisnog vazduha regulisana je varijabla koju treba održavati na određenoj vrijednosti koju je zadao operater. Uobičajeni naziv “Šok temperatura” označava zadanu temperaturu potisnog vazduha koja se primjenjuje tokom faze ohlađivanja. Vremenski je ograničena a zavisi od vrste tereta.

Da bi se postigla i održala že1jena temperatura rashladnog prostora, mora se stalno regulisati temperatura dovodnog vazduha. To se obavlja promjenom isparavanja rashladnog sredstva u isparivaču čime se direktno djeluje na temperaturu vazduha koji oplakuje isparivač. Temperaturu dovodnog zraka možemo regulisati:

♣ regulacionim ventilom koji se postavija na izlaznom vodu iz isparivača prema kompresoru

♣ ekspanzionim ventilom rashladnog sredstva koji istovremeno reguliše potrebno pregrijavanje usisnog gasa na kompresor

♣ uk1jučivanjem jednog grijača kružnog protoka pri isk1jučenom rashladnom uređaju za prevoz, tzv. "toplo ukrcavanje" (od + 15 do +40 °C).

6.4.1.2. REGULACIJA KAPACITETA KOMPRESORA

Da bi se postigla optimalna regulacija kapaciteta kompresora potrebno je ostvariti s1jedeće:

♣ zavisno od opterećenja isparivača optimizirati usisni pritisak

♣ regulisati automatsko uključivanje i isključivanje kompresora

♣ regulisati sekvencno upravljanje zbog optimiranja kompresora

♣ optimalizirati zapreminski odnos u vijčanim kompresorima.

Na slici 6.2. vidljivo je da funkcionalnost regulacije kapaciteta kompresora zavisi od regulacije usisnog voda rashladnog sistema. Kapacitet rashladnog sredstva direktno zavisi od isparivača, odnosno od pritiska ili temperature na usisnom vodu. Zavisno od tipa kompresora (klipni ili vijčani), regulacijom kapaciteta upravlja se kompjuterski.

Kompjutersko upravljani uređaji obično sadrže signale koji pokazuju uključenje kompresora u spoj s energetikom broda, odnosno isk1jučenje kompresora iz energetike broda.

70

Slika 6.2. Regulacija rashladnog sistema direktne ekspanzije

6.4.1.3. REGULACIJA ISPARAVANJA RASHLADNOG SRESTVA U ISPARIVAČU

Da bi isparivač zadovoljio postavljene uslove isparavanja, potrebna mu je odgovarajuća količina rashladnog sredstva pri uslovljenoj temperaturi isparavanja. Regulacija zadane vrijednosti isparavanja zavisi od opterećenja isparivača te o predanoj temperaturi pregrijavanja rashladnog sredstva. Područje regulacije zavisi od tipa kompresora (vijčani ili klipni). Kod vijčanih kompresora regulacija se kreće od 10 do 100% i nezavisna je od pritiska kondenzacije i pritiska isparavanja. Takva mogućnost regulacije pridonosi redukciji, odnosno optimalizaciji kapaciteta ili snage kompresora.

Danas se najviše koriste termostatsko-ekspanzioni ventili. Za besprekoran rad takvih ventila vrlo je važno ugraditi odgovarajući ventil. Različita opterećenja zahtijevaju različite presjeke mlaznici, a to je razlog što u procesu imamo raz1ičite ventile koji mogu raditi usporedo ili u sprezi. U novije vrijeme koriste se elektro motorni ventili fine regulacije. Elektronsko-kompjuterski upravljani regulacioni ventil može istovremeno preuzeti regulaciju temperature vazduha. Na slici 6.3. prikazana je mogućnost upravljanja jednim od mogućih sistema s elektronskom regulacijom ekspanzije rashladnog sredstva zavisno od temperatura ekspanzije, usisa sa i potisnog vazduha iza isparivača. Sva četiri parametra regulišu i nadziru kompjuteri.

71

Slika 6.3. Regulacija ekspanzije

6.4.1.4. REGULISANJE PRITISKA I TEMPERATURE KONDENZACIJE

Za stabilan i siguran rad rashladnog sistema osnovni je uslov održavanje stalnog pritiska (temperature) rashladnog sredstva u kondenzatoru. Da bismo taj uslov u potpunosti ostvarili, potrebno je odgovarajuće regulisati rashladnu morsku vodu. Time smanjujemo loš uticaj na ostale krugove regulacije i optimiramo radne procese rashladnog postrojenja koje je dimenzionisano na visoke temperature morske vode. Temperatura ulazne morske vode za kondenzator reguliše se na određenu zadanu vrijednost. Trosmjerni regulatorski ventil djeluje kao razvodnik. Sistem regulacije sastoji se od trosmjernog regulatorskog ventila, kondenzatorom sa senzorom temperature (pritiska) te pumpe morske vode s cjevovodom.

U novije se doba velika pažnja posvećuje regulaciji pumpe morske vode i to regulacijom broja okretaja motora, prespajanjem polova ili pretvaračem frekvencije. Taj sistem ima izvjesnih prednosti:

♣ redukcijom broja okretaja produžen je vijek trajanja pumpe i cjevovoda

♣ štedi pogonsku energiju

♣ pridonosi lakšem održavanju (otpada regulatorski ventil morske vode).

6.4.1.5. REGULACIJA ODMRZAVANJA ISPARIVAČA (DEFROSTING) I GRIJANJE PROSTORA TERETA

Ovom regulacijom moguće je s1jedeće:

♣ zagrijavanje prostora tereta

♣ regulacija temperature transporta (preko +15 °C)

72

♣ regulacija automatskog odmrzavanja isparivača (defrosting)

♣ predgrijanje svježeg vazduha pri prijevozu voća.

U praksi su izvedene i druge mogućnosti kao što je odmrzavanje isparivača toplim potisnim gasom iz kompresora, pri čemu isparivač s1uži kao kondenzator. Drugi način odmrzavanja isparivača jest odmrzavanje električnim grijačima.

Na slici 6.2. prikazan je sistem s kružnim tokom tople rasoline u kojemu treba regulisati:

♣ ko1ičinu tople rasoline za regulaciju temperature prostora

♣ temperaturu rasoline pri izlazu vazduha iz isparivača

♣ razdoblje odmrzavanja (defrosting).

6.4.1.6. REGULACIJA PROTOKA VAZDUHA ZAVISNO OD BROJA OKRETAJA VENTILATORA

Rashladni tereti koji se prevoze brodom moraju imati protok vazduha koji omogućuje:

♣ optimalan prelaz toplote sa vazduha na teret

♣ optimalnu iskoristivost rashladnika vazduha (isparivača)

♣ dobar protok vazduha s obzirom na stvaranje CO2

U prethodnim poglavljima prikazan je protok i recirkulacija vazduha. Vidljivo je da na snagu potrebnu za rad ventilatora rashladnog tereta odlazi velik dio utrošene snage, pa ventilatore treba optimalizirati prema uslovima tereta na brodu. Do danas se broj okretaja ventilatora obično regulisao prespajanjem polova motora ili rotirajućim pretvaračem frekvencije. U budućnosti će regulaciju ventilatora preuzeti statički pretvarač frekvencije. Treba naglasiti da će u budućnosti regulaciju kružnog i opticajnog vazduha preuzeti kompjuteri. Time će preuzeti i regulaciju temperaturne razlike između temperature vazduha i tereta te temperature isparivača (ulaz-izlaz), kao i automatsku regulaciju CO2 u rashladnim prostorima.

6.4.1.7. REGULACIJA DOVODA SVJEŽEG VAZDUHA

Tokom transporta voća povećava se sadržaj CO2 u rashladnom prostoru, to negativno utiče na teret. Zato je sadržaj CO2 potrebno održati na što nižem postotku. Da bi se taj uslov ispunio, potrebno je neprestano obnavljati jedan dio vazduha rashladnog

73

prostora okolnim vazduhom. Mora postojati mogućnost regulisanja ko1ičine svježeg vazduha i mogućnost usmjeravanja vazduha preko isparivača.

Na slici 6.4. vidljivo je da svaki rashladni prostor ima instaliran dovod i odvod vazduha. Svaki rashladni prostor ima regu1irajuće klapne za dovod svježeg i odvod zagađenog vazduha. Upravljanje je kompjutersko, posebno za svaki prostor. U s1učaju prevoza tereta s dubokim hlađenjem, klapne za svježi vazduh ostaju zatvorene. Zbog energetske uštede algoritam u kompjuterskom programu omogućava da se za isparavanje rashladnog prostora koristi temperatura vanjskog vazduha noću ili ujutro.

Slika 6.4. Regulacija dovoda svježeg vazduha

6.4.2. REGULACIJA RASHLADNOG UREĐAJA SA POSREDNIM HLAĐENJEM

Veći rashladni sistemi u brodogradnji izvedeni su s posrednim hlađenjem. U prethodnim poglavljima govoreno je o dobrim i lošim osobinama tog sistema. Može se naglasiti da je regulacija sistema s posrednim hlađenjem jednostavnija zbog tromosti sistema rasoline.

Da bi regulacija sistema bila prikazana što vjernije, na slici 6.5. takav je rashladni sistem podijeljen u skupove za regulaciju.

Slika 6.5. prikazuje principijelnu izvedbu rashladnog sistema i uređaja s rasolinom. Rasolina se hladi rashladnim sredstvom na zadanu temperaturu. Ohlađena rasolina dovodi se prostornim izmjenjivačima toplote, koje oplakuje vazduh iz prostora. Takav je sistem jednostavniji za regulaciju i održavanje.

74

Na slici 6.5. vidljivo je da je sistem podijeljen u podsisteme radi automatske regulacije. Svaki podsistem ima neke specifičnosti koje je potrebno posebno obraditi.

Slika 6.5. Regulacija indirektnog rashladnog sistema

6.4.2.1. REGULACIJA TEMPERATURE PROSTORA TERETA

Zahtjevi su isti kao pod tačkom 6.4.1.1.

Temperatura rashladnog prostora promjenljiva je i zavisi od vrste sk1adišnog tereta. Temperatura vazduha reguliše se promjenom površinske temperature rashladnika. To se postiže pomoću trosmjernog regulatorskog ventila koji propušta veću ili manju ko1ičinu rasoline kroz rashladnik vazduha. Izvedba toga ventila može biti s električnim ili pneumatskim pogonom i tada se može ručno regulisati. U slučaju rada na vrlo niskim temperaturama može doći do zaglavljivanja šupernice. Da bi se to spriječilo ventilu se ugrađuje električni grijač vretena ili se, u mnogim slučajevima, šupernica puni glicerinom.

Na slici 6.6. vidljivo je da je trosmjerni regulatorski ventil konstruisan s regulacijskim konusom koji logaritamskom funkcijom nadoknađuje kapacitet izmjenjivača toplote i tako linearno reguliše kapacitet dobave.

75

Slika 6.6. Prikaz krivulje regulacije rashladnog vazduha i regulacionog ventila

6.4.2.2. SPREGA RASHLADNIKA VAZDUHA S KRUŽNIM SISTEMOM TEMPERATURE UREĐAJA RASOLINE

Zbog potreba broda 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 tempe ratura (0 °C).

Osnove za optimalizaciju rasoline jesu sljedeća stanja:

♣ svaki regulacioni ventil rasoline ima optimalno područje namještanja koje se, prema iskustvu, nalazi izmedu 60 i 80 % podizanja ventila

♣ rashladni kapacitet rashladnika vazduha određen je temperaturom i protokom rasoline, pa ako je protok rasoline veći, temperatura rasoline može biti niža

♣ optimiranje rasoline preuzima rashladno skladište u sistemu rasoline koje zahtijeva najnižu temperaturu rasoline.

Ako u sistemu postoji kompjuter, on odabire po1ožaj regulacionog ventila koji je najviše otvoren.

6.4.2.3. OPTIMIZIRANJE TEMPERATURE RASOLINE

Temperatura rasoline reguliše se mijenjanjem kapaciteta kompresora. Za svaki kompresor ugrađuje se po jedan odgovarajući regulator s odvojenim uređajem za zadavanje temperature. Regulator se većinom ugrađuje u kontrolnoj kabini strojarnice.

76

Operater pomoću odgovarajućih radnja u kompjuter unosi podatke o načinu hlađenja pojedinih rashladnih prostora za teret.

Optimiranje temperature rasoline sprovodi se vrlo polako da bi se izbjeglo naglo mijenjanje kapaciteta kompresora. Taj proces može trajati nekoliko sati. Do nedavno su se zadane vrijednosti rasoline regulisale ručno. U budućnosti će se te zadane vrijednosti regulisati i određivati kompjuterski. Za ve1ičinu regulacije koristit će se položaj regulacionog ventila. U sistemu je vrlo važan parametar ulazno-izlazna temperatura rasoline u izmjenjivaču toplote.

6.4.2.4. REGULISANJE TEMPERATURE PROTOKA RASOLINE

Kroz rashladnike vazduha može proticati rasolina temperature -25 °C (zamrzavanje) i 0 °C (hlađenje). Kad je za sistem rasoline od -25 °C potreban mali rashladni kapacitet može se hladna rasolina iz sistema temperature -25 °C kroz cjevovod za miješanje ubrizgati u sistem temperature 0 °C. Prednost tog sistema je očigledna jer u slučaju potrebe malog kapaciteta za sistem rasoline od 0 °C nije potrebno staviti u pogon dodatni kompresor.

Na slici 6.7. vidljiv je način regulacije.

Slika 6.7. 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).

Kompjuterom se može optimizirati temperatura rasoline i to automatskom promjenom kapaciteta kompresora ili regulisanjem pumpe rasoline. Sistem rasoline sastoji se od dvosmjernog regulacionog ventila, dva sistema rasoline, njihovih cjevovoda i primarnog elementa regulacije.

77

6.4.2.5. REGULACIJA TOPLE RASOLINE

Kada je potrebno zagrijavanje rashladnog prostora, upotrebljava se regulacija posebnog sistema tople rasoline. Ovaj kružni tok također služi za odleđivanje (defrosting) rashladnika vazduha.

Temperatura tople rasoline već je određena, ali je treba održavati na što nižoj temperaturi zbog opasnosti od korozije.

Grijač rasoline može biti parni ili e1ektrični. Ako je parni, tada temperatura rasoline reguliše termostatom na izlaznoj strani zagrijača. Za električni grijač rasoline predviđa se ugradnja stepenastog ukopčavanja i iskopčavanja.

78

LITERATURA: 1. Martinović D., BRODSKI RASHLADNI UREĐAJI, Zagreb 1994. 2. Vujović L., BRODSKE POMOĆNE MAŠINE I UREĐAJI, Kotor 1997. 3. Popović N., predavanja iz predmeta BRODSKE POMOĆNE MAŠINE I UREĐAJI,

Kotor 1995. 4. Instruction book, COMPRESSORS AND CONDENSING UNITS, Carrier

corporation 1978.

79

SADRŽAJ: Uvod ..................................................................................................................................... 1 1. Primjena rashladnih sistema na brodu ............................................................................. 2

1.1 Pregled razvitka rashladne tehnike na brodu ............................................................. 2 1.2. Značenje i primjena tehnike hlađenja na brodu ........................................................ 3

2. Parna kompresorska rashladna mašina ............................................................................ 5 2.1. Parna rashladna mašina s regulatorskim ventilom .................................................... 7 2.2. Suvo usisavanje ......................................................................................................... 8 2.3. P, i dijagram .............................................................................................................. 9 2.4. Pothlađivanje tečnog medija ................................................................................... 11 2.5. Višestepena kompresija .......................................................................................... 14

3. Rashladna sredstva i njihova primjena u rashladnoj tehnici na brodu .......................... 19 3.1. Uopšteno ................................................................................................................. 19 3.2. Svojstva rashladnih sredstava ................................................................................. 20 3.3. Uticaj nekih rashladnih srestava na okolinu ........................................................... 22

4. Konstruktivna rešenja rashladnih kompresora ............................................................... 25 4.1. Uopšno o kompresorima ......................................................................................... 25 4.2. klipni kompresori .................................................................................................... 27

4.2.1. višestepena kompresija .................................................................................... 29 5. Uređaji za regulaciju i upravljanje ................................................................................. 31

5.1. Faktori koji utiču na upravljanje i regulaciju .......................................................... 31 5.2. Cjevovodi i spojevi ................................................................................................. 31 5.3. Ventili ..................................................................................................................... 34

5.3.1. Ručni zaporni ventili ........................................................................................ 34 5.3.2. Nepovratni ventil ............................................................................................. 35 5.3.3. Regulatorski ventil ........................................................................................... 36

5.4. Regulacija kapaciteta rashladnog sredstva .............................................................. 38 5.4.1. Automatski ekspanzioni ventil ......................................................................... 39 5.4.2. Termostatsko-ekspanzioni ventil ..................................................................... 39 5.4.3. Regulacija plovkom ......................................................................................... 44 5.4.4. Uređaj za nadzor uk1jučivanja i isključivanja ................................................. 45

5.4.4.1. Termostat (temperaturni prekidač) ........................................................... 45 5.4.4.2. Presostat (potisni prekidač) ....................................................................... 48

5.5. Regulatori u rashladnom sistemu ............................................................................ 51 5.5.1. Regulator stalnog pritiska ................................................................................ 51

80

5.5.2. Regulatori temperature..................................................................................... 53

5.5.3. Regulator kapaciteta ......................................................................................... 54

5.5.4. Startni regulator ............................................................................................... 55

5.6. Regulacija rashladne vode ...................................................................................... 56

5.6.1. Presostatski regulatorski ventili za vodu.......................................................... 56

5.6.2. Termostatski ventil za regulaciju vode ............................................................ 58

6. Automatizacija i reulacija rashladnog sistema na brodu ................................................ 59

6.1. Uvod ........................................................................................................................ 59

6.2. Regulacija ............................................................................................................... 61

6.2.1. Automatski nadzor ........................................................................................... 63

6.2.2. Automatska signalizacija ................................................................................. 63

6.2.3. Automatska zaštita ........................................................................................... 64

6.3. Opis zadatka regulacije različitih rashladnih uređaja ............................................. 65

6.3.1. Regulacija procesa ........................................................................................... 66

6.3.2. Regulacija kapaciteta rashladnog sistema ........................................................ 67

6.4. Regulacija sistema uređaja ...................................................................................... 68

6.4.1. Regulacija rashladnih urađaja sa neposrednim isparavanjem .......................... 68

6.4.1.1. Temperatura rashladnog prostora ............................................................. 68

6.4.1.2. Regulacija kapaciteta kompresora ............................................................ 69

6.4.1.3. Regulacija isparavanja rashladnog srestva u isparivaču ........................... 70

6.4.1.4. Regulisanje pritiska i temperature kondenzacije ...................................... 71

6.4.1.5. Regulacija odmrzavanja isparivača (defrosting) i grijanje prostora tereta 71

6.4.1.6. Regulacija protoka vazduha zavisno od broja okretaja ventilatora .......... 72

6.4.1.7. Regulacija dovoda svježeg vazduha ......................................................... 72

6.4.2. Regulacija rashladnog uređaja sa posrednim hlađenjem ................................. 73

6.4.2.1. Regulacija temperature prostora tereta ..................................................... 74

6.4.2.2. Sprega rashladnika vazduha s kružnim sistemom temperature uređaja rasoline ................................................................................................................... 75

6.4.2.3. Optimiziranje temperature rasoline ........................................................... 75

6.4.2.4. Regulisanje temperature protoka rasoline ................................................. 76

6.4.2.5. Regulacija tople rasoline ........................................................................... 77

Literatura: ........................................................................................................................... 78