The Laboratory of Refrigeration Systems is one of the main subdivisions of VNIHI

Abstract

The activities of the laboratory of refrigeration systems of VNIHI coincided practically with the beginning of work in 1931 of the mechanical sector, of which it was a part. At its origins were such luminaries-refrigerators as Professor V.E. Tsydzik, a young engineer Sh.N. Kobulashvili, who became later director of the Institute, the future Doctor of Technical Sciences, Professor A.A. Gogolin, a well-known specialist A. M. Gorbunov and many other specialists. For many years, the laboratory was headed by Cand. tech. Sciences V.V. Lavrov.

Full Text

Деятельность лаборатории систем холодоснабжения ВНИХИ совпала практически с началом работы в 1931 г. механического сектора, частью которого она являлась. У истоков его стояли такие корифеи-холодильщики, как профессор В.Е.Цыдзик, молодой инженер Ш.Н.Кобулашвили, ставший впоследствии директором института, будущий доктор технических наук, профессор А.А.Гоголин, известный специалист А. М. Горбунов и многие другие специалисты. В течение долгих лет лабораторией руководила канд. техн. наук В.В.Лаврова.

С расширением сферы работ лаборатории эволюционировало и ее наименование: «холодильных машин и аппаратов», «охлаждающих систем», «систем холодоснабжения».

В соответствии с общими задачами механического сектора работы проводились по следующим направлениям.

Исследование основного холодильного оборудования, выпускавшегося с 1933 по 1941 г.: испарителей (горизонтальных кожухотрубных и типа Линде), конденсаторов различных типов (элементных, вертикальных кожухотрубных, оросительных), отечественных аммиачных центробежных насосов и компрессоров (в том числе типа ВП), разработанных с участием ВНИХИ. Уже в то время выполнялись работы по повышению надежности клапанов горизонтальных компрессоров. Полученные результаты легли в основу рекомендации по совершенствованию конструкций холодильного оборудования и были использованы при составлении первых отечественных «Правил испытаний компрессорных холодильных машин» (ВНИТОХ, 1937).

Стенд для испытаний теплоооменных аппаратов

Совершенствование схем холодильных установок. Для этого были созданы: градация поплавковых регулирующих вентилей высокого давления (ПРВ), электромагнитные вентили, термостаты, дистанционный электромагнитный указатель уровня жидкого аммиака с подачей сигнала на щит управления, воздухоотделитель, поводившие существенно повысить эффективность холодильных систем, особенно низкотемпературных.

Исследование и совершенствование теплообменных и гидравлических характеристик камерного холодильного оборудования: батарей различной конструкции при работе на рассоле и аммиаке, воздухоохладителей, в том числе низкотемпературных. До сих пор остается актуальной диссертационная работа по влагопереносу с поверхности мороженых продуктов к охлаждающим устройствам и с учетом факто ров, определяющих его интенсивность в процессе хранения продуктов, которую осуществил сотрудник лаборатории В.И.Шестов. До этого подобных испытаний не проводилось. В.И.Шестов погиб во время войны.

Исследование устройств различного типа для охлаждения воды, используемой в конденсаторах холодильных установок. Результаты многочисленных исследований А.А.Гоголина по данному направлению вошли в доктор скую диссертацию и монографию «Об ратное охлаждение воды», а также в «Рекомендации по расчету эффективности охлаждения воды в форсуночных прудах и различных градирнях».

Полученные при испытаниях холодильного оборудования результаты нашли отражение в капитальном труде В.Е.Цыдзика «Холодильные машины и аппараты».

Так в институте складывалась школа холодильщиков высокого уровня.

Одним из направлений деятельности механического сектора в предвоенные годы было создание и испытание опытных образцов торговых холодильных шкафов Т-120, ТМ-66, ТМ-140 и прилавков ПМ-30, а также исследования используемых в них малых холодильных машин.

Великая отечественная война 1941 - 1945 гг. затормозила проведение во ВНИХИ исследований по холодильной тематике.

Стенд для одновременного испытания 100 компрессоров

В первые послевоенные годы сотрудники хладотехнических лабораторий института совместно со специалистами Гипрохолода занимались проектированием систем холодоснабжения, необходимых для реконструированных холодильников. Работа проводилась в рамках задания «Оказание технической помощи промышленности по восстановлению холодильников в освобожденных районах».

Одним из направлений деятельности лаборатории в этот период было создание рациональной системы охлаждения камер, обеспечивающей нормальную работу при переводе с ранее принятой температуры хранения -12 °C на более низкую темпера туру -18 ПС. Лабораторией были разработаны «Мероприятия по переводу действующих холодильников на пониженный температурный режим».

Поскольку применяемое в то время холодильное оборудование (прежде всего теплообменные аппараты) было малоэффективно, институтом совместно с Гипрохолодом было предложено для обеспечения в камерах низких температур использовать вместо рас сольной аммиачную насосно-циркуляционную систему непосредственного охлаждения. Принципиальные вопросы эксплуатации насосно-циркуляционных систем отрабатывались при испытании опытной системы, смонтированной на Тульском холодильнике. В ходе их были выявлены основные достоинства и недостатки системы, определена расчетом минимальная кратность циркуляции аммиака, обеспечивающая достаточное питание батарей и т. д.

Однако сложность реализации насосно-циркуляционных систем состояла в отсутствии необходимого холодильного оборудования: надежных компрессоров, особенно двухступенчатых, аммиачных насосов, ресиверов большой вместимости, конденсаторов, обеспечивающих малый расход воды, воздухоохладителей, эффективных маслоотделителей и др.

Лаборатория вместе с другим и подразделениями института, которые выделились из нее в 50-60-е годы, уделяла большое внимание автоматизации холодильных установок.

На предприятиях широко использовались разработанные во ВНИХИ приборы и устройства. Были выпущены «Рекомендации по проектированию автоматизированных холодильных установок».

Институт, как правило, не занимается конструированием основного холодильного оборудования. Согласно функциям, определенным вышестоящими организациями, он выступал и продолжает выступать в роли заказчика перед заводами, изготовляющими и поставляющими холодильное оборудование для предприятий пищевой промышленности. На основе обобщения опыта эксплуатации холодильного оборудования на предприятиях, а также с учетом результатов экспериментальных исследований лаборатория разрабатывала исходные требования на создание новых образцов оборудования и всегда участвовала в их испытаниях, в том числе приемочных.

Располагая хорошо оснащенной для послевоенного времени экспериментальной базой и высококвалифицированными научными кадрами, лаборатория в течение многих лет принимала самое непосредственное участие в совершенствовании холодильных компрессоров.

В 1947-1949 гг. были проведены экспериментальные исследования и довод ка первого послевоенного аммиачного компрессора 4АУ-15, сконструированного ЦКБ ХМ и изготовленного московским заводом «Компрессор». Позднее были испытаны блок картерные компрессоры 4АУ40 (4АУ-8) при 960 и 1500 об/мин. Серийное изготовление их началось на Краснодарском компрессорном заводе, а затем было передано Черкесскому заводу холодильного машиностроения. Одновременно проводились испытания турбокомпрессорного холодильного агрегата на R11 и на R12. Однако с 1961 г. работы по турбо компрессорному направлению сосредоточились во ВНИИхолодмаше.

По итогам испытаний в конце 60-х годов ВНИИхолодмашем была разработана 3-я градация поршневых аммиачных компрессоров АВ100, АУ200 и АУУ400, имеющих объемные и энергетические показатели на уровне лучших мировых образцов поршневых компрессоров того времени. В результате исследований компрессоров данной градации с использованием электронных индикаторов была создана конструкция клапанов типа «Домик», обеспечившая увеличение сроков службы и снижение потерь давления. Для изготовления пластин клапанов использовались отечественные материалы. Конструкция признана изобретением (автор В.К.Лемешко).

На стенде лаборатории были исследованы отечественные ротационные многопластинчатые компрессоры типов РАБ и РБ. Для определения их внутренней степе ни сжатия впервые было проведено индицирование.

Была разработана, испытана и внедрена в серийное производство насосно-циркуляционная система смазки этих компрессоров.

Ротационные компрессоры в дальнейшем серийно выпускались на Сумском заводе химического машиностроения. Они получили применение в качестве бустер-компрессоров в аммиачных двухступенчатых холодильных установках на холодильных предприятиях страны.

Лаборатория стояла во главе внедрения в отрасли винтовых холодильных компрессоров производства завода «Кюльаутомат» (ГДР). В результате испытаний опытных образцов винтовых компрессоров S3-900 и 2FMS3- 2500 были разработаны рекомендации по уменьшению шума и изменению ре жима работы маслоохладителя.

В 1994 г. лаборатория совместно с ВНИИхолодмашем проводила стендовые испытания разработанного им головного образца винтового комп рессорного агрегата, изготовленного нижегородским заводом «Двигатель революции» по отечественной технологии и с применением отечественных приборов автоматики. Особенность агрегата - обеспечение плавного разгруженного пуска, автоматическое регулирование холодопроизводительности и внутренней степени сжатия.

В 60-е годы в связи с переходом на компрессоры с повышенным числом оборотов возросли требования к смазочным маслам. Совместно с ВНИИ нефтеперерабатывающей промышленности, московским заводом «Компрессор», ВНИИхолодмашем были разработаны исходные требования к маслам, на основании которых Орский нефтеперерабатывающий завод изготовил опытные партии нескольких видов масел: ХА-30, ХА-23 и ХА-34. В результате испытаний компрессоров на этих маслах были даны рекомендации по их производству и определены диапазоны рационального использования.

Лаборатории приходилось заниматься и вопросами очистки и регенерации холодильных масел с целью их повторного использования.

В условиях постоянного дефицита в промышленности стальных бесшовных и медных труб перед машиностроительными заводами стояла задача интенсификации теплообменных аппаратов. Для ее решения лабораторией совместно с московским заводом «Компрессор», Коростеньхиммашем, ВНИИхолодмашем и ЛТИХП были выполнены тепловые и гидравлические исследования аммиачных (ИТГ, КТГ) и фреоновых (ИТР, КТР) испарителей и конденсаторов, а также аммиачных аппаратов панельного (ИП) и пакетно-панельного (КП) типов, к серийному производству которых должны были приступить отечественные заводы.

На созданных в лаборатории специальных стендах впервые были про ведены совместно с ЛТИХП исследования на R12, R22 и R502 плотного пучка труб испарителей, позволившие определить их реальные характеристики и выдать рекомендации промышленности по их конструированию и рациональным режимам эксплуатации.

Для сглаживания пиковых тепловых нагрузок на пищевых предприятиях лабораторией был создан на базе панельного испарителя московского за вода «Компрессор» опытный образец аккумулятора холода, который после испытаний был рекомендован к изготовлению. Позже Коростеньхиммашем на основе такого же панельного испарителя (производство которого было передано ему с московского завода «Компрессор») был создан аккумулятор холода 2АКХ-160 с устройством для автоматического контроля толщины льда. В результате производственных испытаний с участием лаборатории на Черкизовском гормолзаводе аккумулятор был рекомендован к серийному выпуску.

В 80-х годах для удовлетворения потребности предприятий пищевой промышленности в аммиачных испарите лях и конденсаторах, которая обеспечивалась машиностроительными заводами, находящимися в ведении Минхиммаша, не более чем на 50 %, лаборатория совместно с ВНИИхолодмашем приняла участие в разработке испарительных ИК-125 и воздушных Я10- ФКБ конденсаторов, а также в организации их серийного изготовления на Харьковском экспериментальном механическом заводе, Болоховском опытном ремонтно-механическом за воде Минмясомолпрома СССР Лабораторией были подготовлены «Рекомендации по расчету и подбору испарительных конденсаторов». В настоящее время связь с заводами, изготовляющими испарительные и воз душные конденсаторы, продолжается.

При участии лаборатории проводились испытания воздухоохладителей ВОП, ВОГ, созданных лабораторией конструирования холодильного оборудования ВНИХИ, и фреоновых воздухоохладителей площадью поверхности 40 и 80 м2 разработанных ВНИИхолодмашем для специальных установок.

На протяжении ряда лет лаборатория занималась проблемой использования водного льда для охлаждения и хранения пищевых продуктов. Особое значение она имела в 50-60-х годах для низовых молочных заводов. Логическим завершением работы в этом направлении стало создание льдогенераторов блочного и чешуйчатого льда на базе аммиачных и фреоновых холодильных установок.

В целях повышения энергетической эффективности аммиачных холодильных систем были проведены комплексные исследования, направленные в основном на уменьшение их загрязнения маслом, уносимым из компрессоров. В результате были разработаны мероприятия по улучшению работы механических и барботажных маслоотделителей и специально для насосноциркуляционных систем созданы маслоотделители - гидроциклоны, серийный выпуск которых был освоен Опытным заводом ВНИХИ. Чертежи гидроциклона были переданы на московский завод «Компрессор».

Совместно с лабораторией конструирования холодильного оборудования для повышения эффективности систем охлаждения был предложен автоматический воздухоотделитель Я10- ЕВО. После испытаний на Нижегородском молкомбинате он был рекомендован к серийному изготовлению на Страшенском заводе холодильного машиностроения.

Сотрудники лаборатории активно участвовали в разработке научно-технической документации и всех изданий «Правил устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок». По заданию вышестоящих организаций лабораторией выпускались теоретически обоснованные нормы расхода электроэнергии, воды, аммиака при работе холодильных установок. Совместно с технологическими лабораториями института были составлены нормы расхода холода на холодильную обработку продукции.

В числе других подразделений института лаборатория участвовала в разработке «Мероприятий по повышению безопасности эксплуатации холодильных установок предприятий мясной и молочной промышленности», «Рекомендаций по проектированию холодильных установок мясной и молочной промышленности», «Рекомендаций по применению испари тельных конденсаторов», «Рекомендаций по экономии воды при работе холодильных установок» и других доку ментов, направленных на повышение эффективности эксплуатации.

В настоящее время лаборатория кроме своей основной научно-исследовательской деятельности оказывает помощь предприятиям, где эксплуатируются аммиачные холодильные установки, в лицензировании их работы, про водит экспертизу безопасности объектов, осуществляет их проектирование, определяет категорию взрывоопасности технологических блоков аммиачной холодильной установки, составляет паспорта на холодильные установки, трубопроводы и отдельное оборудование и т. д. (лицензии Госгортехнадзора № 11П-2000/3597 и № 110-2000/3601 от 11.10.95 г.).

В последние годы в связи с ростом импорта холодильного оборудования лаборатория давала на основе экспертизы и испытаний заключения о возможности его применения на отечественных предприятиях.

В рамках созданной в институте и аккредитованной Госстандартом России в качестве независимой и технически компетентной испытательной лаборатории (аттестат аккредитации № РОСС V. 0001.21ТН04) сотрудники получили право на сертификацию аммиачных и фреоновых компрессоров, агрегатов, тепло обменного оборудования, насосов для перекачивания хладагента, холодильных шкафов, камер, прилавков, скороморозильных аппаратов, предохранительных клапанов, а также сигнализаторов и анализаторов газов. Лаборатория уже имеет опыт работы в этом направлении.

В заключение с благодарностью следует отметить тех, кто многие годы успешно трудился в лаборатории, содействуя развитию научных исследований: М.Ф.Балашова, М.Л. Биек, В.А.Бобков, Я.Л.Вайнштейн, Б. С.Вейнберг, И.М.Гиндлин, А.А.Гоголин, А.М.Горбунов, Р.Б. Иванова, Ш.Н.Кобулашвили, А.В.Коробов, Н.Г.Креймер, В.В.Лаврова, В.К.Лемешко, А.А. Масленников, Н.М.Медникова, А. В. Немцев, Ю.Г.Нестеров, В.П.Пытченко, С. А. Рубинов, Ф. И. Рудометкин, Ю.Я.Сенягин, Б.Л.Цирлин, В. И. Шестов, Н.В.Яковлев.