Холодильные аппараты

      Одновременно  исследования продвигались и в ином направлении. И в Старом и в  Новом свете пытались использовать другой принцип - охлаждение жидкости при интенсивном испарении. Ещё в древней Индии сосуды для охлаждения жидкости оборачивались мокрой тканью и выставлялись на ветер. Влага, испаряясь на ветру, понижала температуру в сосуде. Но достичь значительного результата столь примитивным способом было невозможно. Потому и было предложено испарять не воду, а эфир, причем делать это при низком давлении, что позволило уменьшить температуру кипения вещества. Конструкторы придумали специальное устройство - компрессор который нагнетал давление. Эфир становился жидким. По специальным трубкам он под давлением перетекал в испаритель холодильной камеры. Там давление падало, жидкость закипала и испарялась, охлаждая окружающий воздух, а вернее, поглощая тепло. Став газом и вобрав в себя тепло, эфир вновь поступал в компрессор, и все повторялось сначала… Впрочем, повторяется и по сей день. Ведь по такому принципу работают большинство современных агрегатов [21, с. 52].

      Первая  действующая компрессионная холодильная  машина была запущена в Австралии  Джеймсом Хариссоном и имела сногсшибательный успех. Ведь на Зеленом континенте, в отличие от Европы и Америки, не было своего льда. Доставлять айсберги из Антарктиды в то время было проблематично, а лёд, привезённый из Америки, по стоимости получался золотым.

      Промышленные  установки быстро завоевали весь мир. Они использовались в пивоварнях, в мясоперерабатывающей отрасли, при производстве мороженого. Тогда же появились первые корабли-рефрижераторы и рефрижераторные вагоны.

      Но  до создания бытового холодильника было ещё далеко. Домохозяйки по-прежнему пользовались ящиками со льдом, айсмены по-прежнему развозили лёд по кухням в своих повозках.

      В 1908 году в Париже прошел Первый Международный  конгресс по холоду. Мудрейшие мужи планеты долго заседали, произносили  пламенные речи. И вынесли решение  благоприятствовать делу освоения холодильных машин для домашних и мелкопромышленных нужд: «Имея в виду блага и выгоды, которые могут принести земледелию, торговле и промышленности всех стран развитие холодильного дела, конгресс просит общественные власти всех стран облегчить устройство холодильных приспособлений в домашнем, сельском и мелком промышленном хозяйстве, в частности, ограничить до возможного минимума регламентацию и формальности относительно пользования холодильными машинами» [16, с. 44].

      В настоящее время холодильная техника широко используется во многих отраслях пищевой промышленности, при переработке нефти и газа, в сельском хозяйстве, строительстве, медицине, торговле, быту. Многие современные технологические процессы производства продукции невозможно представить без  применения искусственного холода.

      Низкотемпературная  обработка является обязательным технологическим  процессом при переработке большинства  пищевых продуктов.   

      На  современных предприятиях работают различные системы холодоснабжения. От их эффективности зависит себестоимость выпускаемой продукции, так как холодильные установки являются достаточно энергоемкими. На некоторых пищевых предприятиях потребление электроэнергии холодильной установкой составляет 50-60 %  электропотребления всего предприятия.

      Потребление электроэнергии системами холодоснабжения  зависит от состояния холодильного оборудования, от качества изоляционных конструкций охлаждаемых помещений  и технологических аппаратов, от профессионального уровня эксплуатации оборудования и т.д.

      Эксплуатация старого морально и физически изношенного оборудования ведет к большим энергетическим потерям и повышению потребления электроэнергии на предприятии.

      В связи с этим важно провести анализ существующих систем холодоснабжения  промышленных предприятий и обозначить пути повышения их  энергетической эффективности.

      Особый  интерес представляет анализ состояния  существующего холодильного оборудования пищевых предприятий. Анализ проведен отдельно по основному и вспомогательному оборудованию. Основное холодильное оборудование рассматривалось по отдельности (компрессоры, конденсаторы, испарители). Все вспомогательное оборудование обобщено в одну группу (отделители жидкости, маслоотделители, ресиверы и т.д.).

      Компрессоры (поршневые винтовые, ротационные  и др.)

      Длительность  эксплуатации холодильных компрессоров на 12,1 % предприятиях составляет более 30 лет со степенью износа 100 %. Имеются  даже действующие компрессоры выпуска 1963 года, которые выработали двойной  срок службы. Компрессоры  со сроком эксплуатации от 20 до 30 лет и степенью износа так же 100 % эксплуатируются на 45,5 % предприятий. Общее количество компрессоров со стопроцентным износом составляет 57,6 %. На 30,3 % предприятий срок эксплуатации компрессоров равен от 10 до 20 лет со средней степенью износа 60%. И только на 12,1 % предприятий холодильные компрессоры работают до 10 лет, их степень износа составляет в среднем 20% [24, с. 110].

      Испарители (испарители для охлаждения жидкостей, камерные батареи, воздухоохладители)

      На 7,1 % предприятий пищевой промышленности эксплуатируются испарители более 30 лет со степенью износа 100 %. Срок службы 39,5 % испарителей составляет от 20 до 30 лет со степенью износа 100 %. Таким образом, общее количество испарителей со стопроцентным износом составляет 46,6 %. От 10 до 20 лет работают 41,8 % испарителей со средней степенью износа 60 %. Относительно новых испарителей со сроком эксплуатации до 10 лет и средней степенью износа 20 % насчитывается 11,6 % от всех испарителей [41, с. 89-90].

      Конденсаторы (водяные, водо-воздушные, воздушные)

      20 % всех конденсаторов предприятий  эксплуатируются более 30 лет и  имеют износ 100 %. Из них есть  экземпляры 1959 года выпуска, которые  функционируют уже 47 лет. От 20 до 30 лет работает 34,3 % конденсаторов  со степенью износа 100 %. Общее количество конденсаторов со стопроцентным износом составляет 54,3 %. Срок службы от 10 до 20 лет составляет у 34,3 % конденсаторов со средней степенью износа 60 %.  Более новых конденсаторов со сроком эксплуатации до 10 лет насчитывается 11,4 % со средней степенью износа 20 % [24, с. 118].

        Вспомогательное оборудование.

      На 3,8 % предприятий вспомогательное  оборудование эксплуатируется более 30 лет со степенью износа 100 %. 53,8 % предприятий  имеют срок эксплуатации вспомогательного холодильного оборудования от 20 до 30 лет со средней степенью износа 100 %. Общее количество вспомогательного холодильного оборудования со стопроцентным износом составляет 57,8 %. От 10 до 20 лет работают 30,9 % вспомогательного оборудования. Со сроком эксплуатации до 10 лет насчитывается 11,4 % со средней степенью износа 20%.

      Из  анализа состояния холодильного оборудования видно, что 50-60 % всего  основного и вспомогательного оборудования имеют износ 100 %. Относительно новое  холодильное оборудование составляет только 10-15 %. 

      Эксплуатация  изношенного холодильного оборудования ведет к существенному перерасходу  энергетических ресурсов на предприятии.

      Основной  составляющей энергосбережения на пищевых  предприятиях является замена физически  изношенного и морально устаревшего  холодильного оборудования. Проведенные расчеты показали, что установка нового современного высокоэффективного холодильного оборудования, вместо существующего старого оборудования, окупится в течении 5-6 лет [12, с. 29].

      Компрессорные и холодильные машины - важные виды продукции машиностроения. Они применяются во многих отраслях народного хозяйства: химической, нефтяной, газовой и машиностроительной, на транспорте, в металлургии, геологии, строительстве, агропромышленном комплексе, а также - в новых перспективных направлениях техники и технологии, в частности, в космонавтике, робототехнике, производстве искусственного топлива и др. Сердцем любой холодильной и криогенной установки является компрессор. От эффективности и надежности его работы зависят КПД и долговечность компрессорной и холодильной установки в целом.

      В настоящее время в России и  в странах СНГ эксплуатируется  свыше 500 тысяч промышленных компрессоров, которые вместе с вентиляторами  и насосами потребляют около 20% вырабатываемой в стране электроэнергии. Производством и ремонтом компрессоров занято свыше 1 млн. человек. В связи с этим вопросы повышения технического уровня компрессоров и холодильных установок, в частности, их эффективности и надежности, имеют важное народнохозяйственное значение и поэтому являются основными в деятельности многих научно-исследовательских и конструкторско-технологических организаций, а также промышленных предприятий отрасли холодильного и компрессорного машиностроения.

      Вследствие  распада бывшего СССР в России и странах СНГ централизованное управление этой отраслью стало невозможным, экономические и научно-технические связи между предприятиями-изготовителями и проектными организациями ослабли либо прекратились вообще. Многочисленные заказчики компрессорного и холодильного оборудования, как в России, так и странах СНГ, которые испытывают острую потребность в их приобретении, не имеют средств для заказа, а тем более для финансирования поисковых НИР и ОКР. Крупные заказы на поставку большого числа машин одной номенклатуры, кроме компрессоров для передвижных компрессорных станций, холодильных установок, газопроводов и некоторых других производств, связанных прежде всего с агропромышленным комплексом и бытовой техникой, ушли в прошлое. Сегодня заводы-изготовители находятся в постоянном поиске заказов на компрессоры различных параметров и назначений, что требует пересмотра принципов конструирования этих машин. Становится основным принцип "заказчик всегда прав", по которому уже много лет работают иностранные фирмы.

      Одновременно  необходимо отметить рост кризисных явлений даже в ведущих западных странах (например, в США, Германии, Японии), что сильно обостряет конкуренцию на международном рынке  холодильного оборудования. Несмотря на это, на мировом рынке отмечается некоторый рост потребности  в холодильном оборудовании, например, в винтовых и центробежных компрессорах, появляется потребность в компрессорах на новые, более высокие параметры. Большая часть парка компрессорного и холодильного оборудования в России и СНГ морально и физически изношена, требует в значительной части замены или модернизации. Поэтому в настоящее время более актуальной становится задача по ремонту и модернизации компрессорного и холодильного оборудования, в особенности крупного эксплуатируемого оборудования. При этом заказчик, как правило, выдвигает требования по частичному изменению параметров компрессора или установки в целом, с одновременным повышением критериев по надежности, безопасности, экономичности и экологичности.

      Холодильная промышленность обеспечивала и сейчас может обеспечивать формирование, хранение государственных резервов и ресурсов для поставок спецпотребителям. Одновременно эта система является одним из ключевых стабилизирующих звеньев формирующейся рыночной инфраструктуры агропромышленного комплекса страны.

      Согласно  прогнозам Международного института  Холода, в будущем крупнотоннажное  холодильное консервирование скоропортящихся  продуктов не имеет альтернативы.

      Сложившаяся на протяжении многих десятилетий система  хладокомбинатов России всегда рассматривалась государством как стратегически важная отрасль для обеспечения продовольственной безопасности страны и стабилизации потребительского рынка. При этом хладокомбинаты Росмясомолторга успешно справлялись с решением таких задач, как формирование, хранение государственных резервов и ресурсов для поставок корпоративным потребителям, а также в районы Крайнего Севера.

      В последние годы в России наметились позитивные сдвиги в развитии холодильной  промышленности. Созданы новые производства холодильного оборудования для предприятий торговли и общественного питания, техники быстрого замораживания, сборочные цеха холодильных машин, производства отдельных комплектующих изделий, наметился существенный прирост выпуска быстрозамороженной продукции.

      Вместе  с тем, на большинстве хладокомбинатов используется морально и физически устаревшее оборудование с большим содержанием аммиака, не отвечающее современным требованиям промышленной безопасности. Неудовлетворительными темпами идет реконструкция устаревших холодильных систем и внедрение новых скороморозильных отечественных установок.

      Большое количество техники на российских хладокомбинатах  нуждается в замене. Другим важным моментом является то, что техника  должна быть современной. Особого внимания заслуживает тот факт, что иностранные фирмы, сумевшие вовремя обосноваться на российском рынке, в какой-то мере повлияли на всплеск активности со стороны отечественных специалистов, многие из которых предпочитают импортное оборудование российскому. Актуальность этой проблемы будет возрастать вместе с ростом производства, усилением конкуренции [35, с. 67].

      В настоящее время главными направлениями  развития холодильной отрасли являются:

      - создание и внедрение технологий, обеспечивающих условия для высокого качества хранения продуктов;