Физическая природа тепла и холода одинакова, разница состоит только в скорости движения молекул и атоме. В более нагретом теле скорость движения больше, чем менее нагретом. При подводе к телу тепла движение возрастает, при отнятии тепла уменьшается. Таким образом тепловая энергия есть внутренняя энергия движения молекул и атомов.
Охлаждение тела - это отвод от него тепла, сопровождаемый понижением температуры. Самый простой способ охлаждения - теплообмен между охлаждаемым телом и окружающей средой - наружным воздухом, речной морской водой, почвой. Но этим способом, даже при самом совершенном теплообмене, температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Такое охлаждение называется естественным. Охлаждение тела ниже температуры окружающей среды называется искусственным. Для него используют главным образом скрытую теплоту, поглощаемую телами при изменении их агрегатного состояния.
Количество тепла или холода измеряется калориями или килограмм-калориями (килокалория). Калория - это количество тепла, необходимое для нагрева 1 г воды на 1 при нормальном атмосферном давлении, килокалория - для нагрева 1 кг воды на 1С при тех же условиях.
Существуют несколько способов получения искусственного холода. Самый простой из них - охлаждение при помощи льда или снега, таяние которых сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Если теплопритоки извне малы, а теплопередающая поверхность льда или снега относительно велика, то температуру в помещении можно понизить почти до 0°С. Практически в помещении, охлаждаемом льдом или снегом, температуру воздуха удается поддерживать лишь на уровне 5-8°С. При ледяном охлаждении используют водный лед или твердую углекислоту (сухой лед).
При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния - плавление (таяние). Холодопроизводительность, или охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 кДж/кг. Теплоемкость льда равна 2,1 кДж/кг градус.
Водный лед применяется для охлаждения и сезонного хранения продовольственных товаров, овощей, фруктов в климатических зонах с продолжительным холодным периодом, где в естественных условиях в зимний период его легко можно заготовить.
Водный лед в качестве охлаждающего средства применяется в специальных ледниках и на ледяных складах. Ледники бывают с нижней загрузкой льда (ледник-погреб) и с боковой - карманного типа.
Ледяное охлаждение имеет существенные недостатки: температура хранения ограничена температурой таяния льда (обычно температура воздуха на ледяных складах 5- 8°С), в ледник необходимо закладывать количество льда, достаточное на весь период хранения, и добавлять по мере необходимости; значительные затраты труда на заготовку и хранение водного льда; большие размеры помещения для льда, превышающие примерно в 3 раза размеры помещения для продуктов; значительные затраты труда на соблюдение необходимых требований, предъявляемых к хранению пищевых продуктов и отводу талой воды.
Лъдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Благодаря добавлению соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается ниже. Это объясняется тем, что добавление соли вызывает ослабление молекулярного сцепления и разрушение кристаллических решеток льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором теплоты от окружающей среды, в результате чего окружающий воздух охлаждается и температура его понижается. С повышением содержания соли в льдосоляной смеси температура плавления ее понижается. Раствор соли с самой низкой температурой таяния называется эвтектическим, а температура его таяния - криогидратной точкой. Криогидратная точка для льдосоляной смеси с поваренной солью -21,2°С, при концентрации соли в растворе 23,1% по отношению к общей массе смеси, что примерно равно 30 кг соли па 100 кг льда. При дальнейшей концентрации соли происходит не понижение температуры таяния льдосоляной смеси, а повышение температуры таяния (при 25%-ной концентрации соли в растворе к общей массе температура таяния повышается до -8°С).
При замораживании водного раствора поваренной соли в концентрации, соответствующей криогидратной точке, получается однородная смесь кристаллов льда и соли, которая называется эвтектическим твердым раствором.
Температура плавления эвтектического твердого раствора поваренной соли -21,2°С, а теплота плавления - 236 кДж/кг. Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероты - наглухо запаяннные формы - заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероты используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок-холодильников и т. д. В торговле льдосоляное охлаждение широко применялось до массового выпуска оборудования с машинным способом охлаждения.
Охлаждение сухим льдом основано на свойстве твердой углекислоты сублимировать, т. е. при поглощении тепла переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Физические свойства сухого льда следующие температура сублимации при атмосферном давлении - 78,9°С, теплота сублимации 574,6 кДж/кг.
Сухой лед обладает следующими преимуществами по сравнению с водным:
Можно получать более низкую температуру;
Охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда:
При охлаждении не возникает сырости, кроме того, при сублимации сухого льда образуется газообразная углекислота, которая является консервирующим средством, способствующим лучшему сохранению продуктов.
Сухой лед применяется для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженого, замороженных фруктов и овощей.
Искусственного охлаждения можно достигнуть также, если смешать лед или снег с разведенными кислотами Например, смесь из 7 частей снега или льда и 4 частей разведенной азотной кислоты имеет температуру -35°С. Низкую температуру можно получить и растворением солей в разведенных кислотах. Так, если 5 частей азотнокислого аммония и 6 частей сернокислого натрия растворить в 4 частях разведенной азотной кислоты, то смесь будет иметь температуру -40°С.
Получение искусственного холода с помощью снега или льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.
В последнее время в связи с энергетическим кризисом, загрязнением окружающей среды все более актуальной становится проблема использования для холодильной обработки пищевых продуктов нетрадиционных экологически безопасных методов получения холода. Наиболее перспективным из них является криогенный метод на базе жидкого и газообразного азота с применением безмашинной проточной системы хладоснабжения, предусматривающей одноразовое использование криоагента.
Перспективность данного метода хладоснабжения возрастает в связи с открытием в России больших запасов (340 млрд. м 3) подземных высокоазотных газов. Себестоимость очищенного азота на порядок ниже, чем азота, полученного с помощью метода разделения воздуха.
Безмашинные проточные системы азотного охлаждения имеют значительные преимущества: очень надежны в эксплуатации и имеют высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества и внешнего вида продукта, а также минимальные потери его массы за счет усушки.
Особо следует отметить экологическую чистоту таких систем (в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).
Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.
Машинное охлаждение - способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния хладагента, кипения его при низких температурах с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования
Для последующей конденсации паров хладагента требуется предварительное повышение их давления и температуры.
В основу машинного способа охлаждения может быть положено также адиабатическое (без подвода и отвода тепла) расширение сжатого газа. При расширении сжатого газа температура его значительно понижается, так как внешняя работа в этом случае совершается за счет внутренней энергии газа. На этом принципе основана работа воздушных холодильных машин.
Охлаждение путем расширения сжатого газа, в частности воздуха, отлично от всех способов охлаждения. Воздух при этом не меняет своего агрегатного состояния, как лед, смеси и хладон, он только нагревается, воспринимая теплоту окружающей среды (от охлаждаемого тела).
Широкое применение машинного охлаждения в торговле объясняется рядом его эксплуатационных свойств и экономических преимуществ. Стабильный и легко регулируемый температурный режим, автоматическое действие холодильной машины без больших затрат труда на техническое обслуживание, лучшие санитарно-гигиенические условия хранения продуктов, компактность и общая экономичность определяют целесообразность применения машинного охлаждения.
На предприятиях оптовой и розничной торговли используют в основном паровые холодильные машины, действие которых основано на кипении при низких температурах специальных рабочих веществ - хладагентов Паровые холодильные машины подразделяют на компрессионные, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии, и абсорбционные, в которых пары хладагента поглощаются абсорбентом.
Устройство и принцип действия компрессионной холодильной машины. Компрессионная холодильная машина (рис. 3.1) состоит из следующих основных узлов: испарителя, компрессора, конденсатора, ресивера, фильтра, терморегулирующего вентиля. Автоматическое действие машины обеспечивается терморегулирующим вентилем и регулятором давления. К вспомогательным аппаратам, способствующим повышению экономичности и надежности работы машины, относятся: ресивер, фильтр, теплообменник, осушитель. Машина приводится в действие электродвигателем.
Испаритель - охлаждающая батарея, которая поглощает тепло окружающей среды за счет кипящего в ней при низкой температуре хладагента. В зависимости от вида охлаждаемой среды различают испарители для охлаждения жидкости и воздуха.
Рис. Схема устройства компрессионной холодильной машины:
1 - компрессор; 2 - конденсатор; 3 - ресивер; 4 - фильтр; 5 -
терморегулирующий вентиль; 6 - испаритель; 7 - охлаждаемая
камера; 8 - электродвигатель; 9 - магнитный пускатель; 10 -
кнопочный вклю чатель; 11 - реле давления
Компрессор предназначен для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания их в перегретом состоянии в конденсатор. В малых холодильных машинах применяют поршневые и ротационные компрессоры, причем наибольшее распространение получили поршневые.
Конденсатор - теплообменный аппарат, служащий для сжижения паров хладагента путем их охлаждения. По виду охлаждающей среды конденсаторы выпускают с водяным и воздушным охлаждением. Конденсаторы с принудительным движением воздуха имеют вертикально расположенные плоские змеевики из медных или стальных оребренных труб Естественное воздушное охлаждение применяется только в холодильных машинах бытовых электрохолодильников Конденсаторы с водяным охлаждением бывают кожухозмеевиковые и кожухотрубные.
Ресивер - резервуар, служащий для сбора жидкого хладагента с целью обеспечения его равномерного поступления к терморегулирующему вентилю и в испаритель В малых хладоновых машинах ресивер предназначен для сбора хладагента во время ремонта машины.
Фильтр состоит из медных или латунных сеток и суконных прокладок. Он служит для очистки системы и хлад агента от механических загрязнений, образовавшихся в результате недостаточной очистки их при изготовлении монтаже и ремонте. Фильтры бывают жидкостные и паровые. Жидкостный фильтр устанавливается после ресивера перед терморегулирующим вентилем, паровой - на всасывающей линии компрессора.
Для предотвращения попадания ржавчины и механических частиц в цилиндры малых фреоновых холодильных машин, во всасывающую полость компрессора вставляют фильтр в виде стаканчика из латунной сетки.
Терморегулирующий вентиль обеспечивает равномерное поступление хладона в испаритель, распыляет жидкий хладагент, тем самым понижает давление конденсации до давления испарения.
От правильной регулировки терморегулирующего вентиля во многом зависит экономичность работы холодильном машины. Избыток жидкого хладона в испарителе вследствие влажного хода компрессора может привести к возникновению гидравлического удара. При недостаточном заполнении испарителя жидкостью часть поверхности его не используется, что ведет к нарушению нормального режима работы машины и понижению температуры испарения хладагента.
Регулятор давления состоит из прессостата (регулятора низкого давления) и маноконтроллера (выключателя высокого давления). Для регулировки температурного режима в определенных пределах необходимо, чтобы холодопроизводительность холодильной машины всегда превышала приток тепла к ней. Поэтому в нормальных условиях нет необходимости в непрерывной работе холодильной машины.
Периодическое включение холодильной машины осуществляется прессостатом автоматически. Требуемый температурный режим достигается путем регулирования продолжительности перерывов работы холодильной машины. Маноконтроллер служит для защиты от чрезмерного повышения давления в линии нагнетания. При повышении давления в конденсаторе свыше 10 атм. (норма - 6-8 атм.) он размыкает цепь катушки магнитного пускателя, питание электродвигателя отключается и холодильная машина останавливается.
Работа холодильной машины происходит следующим образом. Легкоиспаряющаяся жидкость (хладон-12) поступает через терморегулирующий вентиль в испаритель. Попадая в условия низкого давления, она кипит, превращаясь в пар, и при этом отбирает тепло у воздуха, окружающего испаритель.
Из испарителя пары хладона отсасываются компрессором, сжижаются и в перегретом от сжатия состоянии нагнетаются в конденсатор. В охлаждаемом водой или воздухом конденсаторе они превращаются в жидкость. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси (песок, окалина и др.).
Очищенный от примеси хладон, проходя через узкое (отверстие терморегулирующего вентиля, дросселируется (мнется), распыляется и при резком снижении давления и температуры поступает в испаритель, после чего цикл повторяется.
Рабочий цикл холодильной машины с учетом взаимодействия приборов автоматики состоит в следующем. При выключенном электродвигателе контакты реле давления разомкнуты, терморегулирующий вентиль не пропускает жидкий хладон из конденсатора в испаритель, так как игла до конца вошла в седловину и плотно закрыла проходное сечение. В испарителе в это время продолжается процесс кипения оставшегося после выключения машины жидкого хладагента. От притока внешнего тепла температура испарителя постепенно повышается и, следовательно, давление скопившихся в нем паров возрастает. Давление в испарителе будет расти до тех пор, пока прессостат реле давления не замкнет контакты и машина не вступит в работу.
С включением машины в работу начинается отсос перегретых паров из испарителя в компрессор. Это влечет за собой повышение температуры и давления в чувствительном патроне терморегулирующего вентиля, вследствие чего игольчатый клапан открывает проходное отверстие. Жидкий хладагент, интенсивно кипя, устремляется в трубы испарителя. Кипение сопровождается значительным понижением температуры парожидкостной смеси, в результате чего охлаждаются стенки испарителя, окружающий его воздух и скоропортящиеся продукты.
Понижение температуры окружающей среды снижает величину теплопритока, Кипение становится менее интенсивным, сокращается количество пара, падает давление в испарителе до предела, при котором реле давления размыкает контакты и машина останавливается. К моменту выключения машины уменьшается подача жидкого хладагента в испаритель, поскольку избыток поступившего в него хладагента ведет к снижению температуры выходящих паров и к автоматическому прикрытию игольчатого клапана терморегулирующего вентиля. Через несколько секунд после остановки машины давление в термобаллоне и испарителе окончательно сравнивается и игольчатый клапан закрывается.
Хладагенты. Хладагенты - это рабочие вещества паровых холодильных машин, с помощью которых обеспечивается получение низких температур. Наиболее распространенные из них - хладон и аммиак.
При выборе хладагента руководствуются его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими и физиологическими свойствами. Важное значение имеет также его стоимость и доступность. Хладагенты не должны быть ядовиты, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.
Хладон-12 (R-12) имеет химическую формулу CHF 2 C1 2 (дифтордихлорметан). Он представляет собой газообразное бесцветное вещество со слабым специфическим запахом, который начинает ощущаться при объемном содержании его паров в воздухе свыше 20%. Хладон-12 обладает хорошими термодинамическими свойствами
Хладон-22 (R-22), или дифтормонохлорметан (CHF 2 C1), так же как и хладон-12, обладает хорошими термодинамическими и эксплуатационными свойствами. Отличается он более низкой температурой кипения и более высокой теплотой парообразования. Объемная холодопроизводительность хладона-22 примерно в 1,6 раза больше, чем хладона-12.
Аммиак (NH 3) - бесцветный газ с удушливым сильным характерным запахом. Аммиак имеет достаточно высокую объемную холодопроизводительность. Производство его основано главным образом на методе соединения водорода с азотом при высоком давлении с наличием катализатора. Аммиак применяют и для получения низких температур (до -70°С) при глубоком вакууме. Теплота парообразования, теплоемкость и коэффициент теплопроводности у аммиака выше, а вязкость жидкости меньше, чем у хладонов. Поэтому он имеет высокий коэффициент теплоотдачи. Стоимость аммиака невысока по сравнению с другими хладагентами
Как известно, некоторые хладагенты обладают озоноразрушающей способностью, что не может не тревожить международную общественность
Способность хлорсодержащих хладагентов вызывать этот процесс называется озоноразрушающим потенциалом - ОРП (рис 3 2)
Рис. Озоноразрушающий потенциал
Способность различных веществ вызывать процессы глобального потепления называется потенциалом глобального потепления - ПГП (рис 3.3)
Рис. Потенциал глобального потепления
Продолжительность жизни хладагентов в атмосфере также очень важный фактор Это показатель времени, в течение которого различные вещества сохраняются в атмосфере и могут влиять на окружающую среду Иными словами, чем дольше химикат или хладон сохраняется в атмосфере, тем он менее экологически безопасен (рис 3 4)
Рис. Срок жизни хладагентов в атмосфере
В 1985 г. в Вене была принята Конвенция о защите озонового слоя. К ней присоединились 127 государств, включая Россию и страны СНГ.
В 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол о постепенном сокращении, а затем и о полном прекращении в 2030 г. выпуска озоноразрушающих хладагентов. К опасным группам были отнесены хладоны R-11, R-12, R-113, R-114, R-115, R-12B1, R-13B1, R-114B2. В 90-х гг. текст протокола был ужесточен путем введения ограничений не только на производство, но и на торговлю, экспорт и импорт любой холодильной техники, содержащей озоноразрушающие вещества.
Российская Федерация приняла на себя обязательства, вытекающие из Монреальского протокола об охране озонового слоя. Согласно принятым решениям, R-502 запрещен к производству с 1 января 1996 г. Для R-22 установлены более отдаленные сроки - сокращение производства и использования с 2005 г. и полный запрет начиная с 2020 г.
Для замены R-502 и R-22 основными мировыми производителями химической продукции были разработаны и выпускаются переходные (с содержанием хлорфторуглеводородов) и озонобезопасные (состоящие только из фторуглеводородов) смеси хладагентов.
К переходным хладагентам относятся R-402, R-403B и R-408A, которые могут использоваться в действующем оборудовании. Большая часть этих новых рабочих веществ появилась сегодня на российском рынке.
Озонобезопасные хладагенты R-507, R-404A, R-134A можно рекомендовать как для работы в новом оборудовании, так и для реконструкции низкотемпературных холодильных систем. Они разработаны для замены R-22 в действующем и выпускающему в настоящее время оборудовании.
Для производителей все более трудным становится рациональный подбор хладагента применительно к конкретному объекту. Поэтому проблема использования в качестве хладагентов природных веществ, и в первую очередь аммиака, наиболее актуальна сейчас у производителей холодильного оборудования.
Аммиачные холодильные установки эксплуатируются уже около 120 лет. В России подавляющая часть потребности в холоде для стационарных холодильников обеспечивается именно аммиачными холодильными установками.
В 90-х гг. и в Западной Европе значительно расширилось использование аммиака, поскольку он:
Не разрушает озоновый слой,
Не оказывает прямого воздействия на глобальный тепловой эффект;
Обладает отличными термодинамическими свойствами;
Имеет высокий коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации;
Имеет высокую энергетическую эффективность в холодильном цикле;
Обладает низкой стоимостью, производство его доступно, проблемы его воспламеняемости и токсичности сегодня разрешимы, что делает его привлекательным для производителей холодильного оборудования.
Холодильные машины и агрегаты. Холодильная машина представляет собой совокупность механизмов, аппаратов и приборов, последовательно соединенных в систему производства искусственного холода. Компактные, конструктивные объединения отдельных или всех элементов холодильной машины называют холодильным агрегатом.
По виду применяемого хладагента различают аммиачные и хладоновые холодильные агрегаты. По конструктивным особенностям компрессоров агрегаты подразделяют на открытые и герметичные, а конденсаторов - с воздушным и водяным охлаждением.
В зависимости от состава входящих в них элементов холодильные агрегаты бывают компрессорные, компpeccopно-конденсаторные, испарительно-регулирующие, испарительно-конденсаторные и комплексные агрегаты. На предприятиях торговли применяют компресорно-конденсаторные агрегаты и при охлаждении с помощью теплоносителя - испарительно-регулирующие агрегаты.
Компрессорно-конденсаторный агрегат состоит из компрессора, конденсатора (воздушного или водяного охлаждения), электродвигателя, приборов автоматики и вспомогательных аппаратов (ресиверы, осушители, теплообменники и др.). Испарителъно-регулирующий агрегат - это конструктивное соединение испарителя, вспомогательной аппаратуры, регулирующей станции и приборов автоматики. Комплексные агрегаты включают все элементы холодильной машины.
Холодильные машины поставляют отдельно и в комплекте с торговым холодильным оборудованием. В комплект оборудования входит встроенная испарительная батарея и вмонтированный или отдельно упакованный холодильный агрегат. Если агрегат предназначен для установки вне оборудования, в его комплект должны входить монтажные медные трубки.
Для охлаждения сборных камер, шкафов, прилавков и витрин применяют хладоновые холодильные агрегаты холодопроизводительностью до 3 тыс. ккал/ч. Это в основном компрессорно-конденсаторные агрегаты, pa6oтающие на хладоне-12 и хладоне-22. В зависимости от расположения электродвигателя и способа передачи механической энергии различают агрегаты открытого типа, а также герметичные.
В агрегаты открытого типа электродвигатель монтируется отдельно от компрессора, а передача механической энергии осуществляется шкиво-ременным механизмом.
Герметичные холодильные агрегаты являются наиболее перспективными. Герметичность системы достигается за счет применения сварного кожуха, сокращения количества разъемных соединений и использования термостата вместо реле давления. По сравнению с агрегатами открытого типа герметичные обладают значительными преимуществами.
За счет объединения электродвигателя и компрессора в узел с единым эксцентриковым валом отпала потребность в Передаточном механизме. Это позволило сократить массу и размеры компрессора и агрегата, увеличить скорость вращения вала до 3 тыс. об/мин.
В герметичном агрегате благодаря сокращению количества разъемных соединений, отсутствию сальников уменьшилась утечка хладона, что позволило сократить его рабочий запас в системе. Снизился и эксплуатационный расход хладагента, так как отпала необходимость в периодической дозаправке машин.
Охлаждение обмотки электродвигателя потоком всасываемых паров хладона позволило повысить нагрузку на электродвигатель, снизить его параметры, мощность, габaриты и массу. Например, при равной холодопроизводительности номинальная мощность электродвигателя герметичного агрегата на 40% меньше, чем агрегата открытого типа. В связи с этим значительно снижается расход электроэнергии.
Герметичные агрегаты обладают важным для магазинов, особенно торговых залов, качеством - относительно невысокий уровень издаваемого шума. Снижение размеров агрегатов позволяет рациональнее использовать складскую торговую площадь, а также емкость торгового холодильного оборудования.
Назначение и принцип действия отдельных элементов герметичных машин несколько отличается от машин открытого типа. Автоматическое управление работой герметичной холодильной машины осуществляется не прессостатом реле давления), а термостатом (реле температуры). Защита электродвигателя от перегрева и конденсатора от избыточного давления обеспечивается тепловым реле компрессора.
Ниже дается характеристика основных узлов холодильных машин.
Холодильные агрегаты ACL 88TN (рис 35) и АСР 12TN выполненные на базе лицензионных компрессоров фирмы Electrolux, имеют небольшие размеры и низкий уровень шума. Предназначены они для установки в торговое холодильное оборудование как отечественного, так и импортного производства.
Рис. Холодильный агрегат ACL 88TN
Холодильные агрегаты ВС 4000 (2) и ВН 2000 (2) - агрегаты с компрессорами спирального типа фирмы Copeland (рис 36).
Применение компрессора спирального типа значительно повысило надежность изделия как по сравнению с герметичными поршневыми, так и с компрессорами открытого типа Спиральный компрессор не имеет клапанов и при правильной эксплуатации не может заклиниться.
Холодильный агрегат ВН 2000 (2) применяется в низкотемпературных камерах объемом 12-14 м, где может обеспечить температуру до -18 С.
Холодильный агрегат ВС 4000 (2) предназначен для охлаждения среднетемпературных камер объемом 24-30 м 3 Технические характеристики холодильных агрегатов приведены в табл.
Рис. Холодильный агрегат ВС 4000 (2)
Компрессорно-конденсаторные установки серий SM MX с герметичным и полугерметичным компрессором рис 3 7), имеющим внутреннюю защиту электродвигателя, электрическим щитом управления, защищенным от воздействия внешней среды, могут устанавливаться вне помещения, на улице.
Технические характеристики холодильных агрегатов
| ВН 2000(2) | BC 4000(2) | ACI 88 IN | ACP12TN | |
| Хладагент | R22 | R22 | R22 | R22 |
| Диапазон температур кипения хладагента, °С | -45 -15 | -25 -5 | -25 -5 | -25 -5 |
| Температура окружающей среды, °С | +5 +45 | +5 +45 | +5 +45 | +5 +45 |
| Холодопроизводительность при температуре кипения хладагента 15°С (для ВН 2000(2) при -35°С) и температуре окружающего воздуха 20°С, Вт | 2010 | 4360 | 600 | 800 |
| Компрессор | ZF09K4E Сореland | ZS21K4E Сореland | L88TN Electrolux | P12TN Electrolux |
| Электродвигатель напряжение, В. частота вращения об/мин | 380 3000 | 380 3000 | 220 3000 | 220 3000 |
| Габариты, мм | 860x560x610 | 860x560x610 | 440x380x255 | 440x380x255 |
| Maccа, кг | 90 | 90 | 30 | 30 |
Смонтированы в звукоизолирующем корпусе из оцинкованной стали. Техника серии SM и MX создает и поддерживает температуру от 5 до -30 С.
Установки эффективно работают в холодильных камерах на торговых предприятиях, а также широко применяются для охлаждения складских помещении.
Моноблок (рис 3 8) представляет собой единый блок, включающий в себя герметичный компрессор, воздушный конденсатор, воздухоохладитель и электронную панель управления. Моноблок устанавливают на сборных холодильных камерах с толщиной стены не более 120 мм, монтируя его в отверстие панели камеры на стене или потолке.
Рис. Компрессорно-конденсаторная установка
Рис 3 8. Моноблок
Сплит-система (рис. 3.9) - это полностью укомплектованное холодильное оборудование, состоящее из двух раздельных частей Применяется для охлаждения стационарных холодильных камер.
Рис. Сплит-система
Система автоматики обеспечивает в холодильной камере поддержание требуемой температуры, защиту от аварийных режимов и периодическое оттаивание воздухоохладителя.
Все оборудование поставляется с мониторами защиты, контролирующими напряжение питающей электросети.
Работает от сети с напряжением 220 или 380 В, сохраняет холод при температуре окружающего воздуха до 45°С,
Крупнейшим в мире производителем компрессоров холодопроизводительностью от 1 до 173 кВт для торгового холодильного оборудования, кондиционирования воздуха, тепловых насосов является фирма "Копланд" ("Copeland").
Герметичные поршневые компрессоры "Копланд" moизводятся по спецификациям, обеспечивающим их применение в любом климатическом поясе земного шара, что достигается благодаря широкому диапазону рабочих напряжений электродвигателей. Эти компрессоры производятся для работы на сертифицированных хладагентах и высококачественных смазочных маслах известных мировых фирм в высокотемпературном (выше 0°С), среднетемпературном (от 0°С до -15°С) и низкотемпературном (от -15°С до - 20°С) режимах.
С внедрением герметичных компрессоров появилась и новая гамма компрессорно-конденсаторных агрегатов с воздушным охлаждением. Эта новая номенклатура, привлекающая многими своими характеристиками, как стандартными, так и вводимыми по просьбе заказчиков, предназначена для работы с экологически безопасными хладагентами R-22 и R-134A. Она обладает широким диапазоном производительности и высоким энергетическим КПД. Все агрегаты [имеют бесшумный и плавный ход.
Предлагаются две основные гаммы агрегатов. Гамма HAN с обычным размером конденсатора применяется в целях обеспечения:
Режима стандартного хранения, когда температура закладываемого продукта не более чем на 10°С выше установленной в хранилище температуры;
Компактности и низкой стоимости;
Эксплуатации в условиях нормальной температуры окружающей среды.
Гамма HAL с более мощным конденсатором применяется, когда:
Величина нагрузки на агрегат часто и резко меняется во времени (при периодической загрузке одновременно больших количеств продукта или необходимости быстрого охлаждения продуктов, например, молока);
Необходимо достичь высокого энергетического КПД, что обеспечивает низкие эксплуатационные расходы;
Работа предстоит в условиях повышенной температуры окружающей среды.
Бессалъниковые холодильные компрессоры "Копланд" объединяют в себе последние конструкторские разработки преимуществами новейших хладагентов. Бессальниковые компрессоры имеют высокую производительность, длительный срок службы и широкий диапазон применения (высоко-, средне- и низкотемпературный режим эксплуатации).
Модели DLH, D6C, Discus, а также двухступенчатые компрессоры имеют устройства подключения дифференциального механического реле давления масла или электронный датчик системы защиты по давлению масла Sentronic.
Все бессальниковые компрессоры способны к прямому пуску. Возможна комплектация также электродвигателями с переключением электрической цепи со "звезды" на "треугольник" при пуске или с использованием части обмотки для уменьшения пускового тока. Для оптимальных условий пуска без нагрузки может устанавливаться специальное устройство на всех моделях Discus, а также на моделях DLH.
Каждый компрессор снабжен устройством защиты электродвигателя. В однофазных электродвигателях установлено термореле защиты от перегрузки. В трехфазных электродвигателях в обмотку двигателя встроены терморезисторы.
Оборудование для регулирования холодопроизводительности может применяться для всех одноступенчатых 3-, 4-, 6- и 8-цилиндровых компрессоров. Для компрессоров D3D разработана система изменения нагрузки Moduload с особо низким потреблением электроэнергии.
Для работы в сверхнизком диапазоне температур следует применять модели Discus с системой Demand Cooling, позволяющей регулировать температуру нагнетания компрессора путем впрыска в него небольших количеств жидкого хладагента. Благодаря системе Demand Cooling одноступенчатый компрессор становится хорошей альтернативой двухступенчатому. В случае, когда температура кипения хладагента в зависимости от потребности должна заметно изменяться (например, от -50°С до -20°С), более экономически эффективной становится система Demand Cooling.
Фирма "Копланд" выпускает также спаренные (TWIN) компрессоры. Спаренные компрессоры применяются для всех двухступенчатых и Discus моделей, кроме тех, в которых имеется система Demand Cooling. Основные преимущества спаренных компрессоров: двойная холодопроизводительность, пониженная 50%-ная модуляция холодопроизводительности и высокий КПД даже при частичной нагрузке.
На базе большинства моделей бессальниковых компрессоров выпускаются компрессорно-конденсаторные агрегаты воздушного охлаждения. Они поставляются заправленными маслом, полностью укомплектованными средствами автоматики и готовыми к работе. Дополнительно по желанию заказчика в них можно установить: подогреватели картера, регулятор скорости вращения вентилятора (для регулирования температуры конденсации), защитный кожух для наружной установки, различные модификации ресивера по величине емкости.
Согласованно-спиральный компрессор "Копланд" является одним из наиболее совершенных герметичных компрессоров, применяющихся для кондиционирования воздуха, работы в режиме среднетемпературного охлаждения и теплового насоса. Диапазон рабочих температур кипения спирального компрессора - от положительных до -20°С.
По сравнению с поршневыми герметичными или бессальниковыми спиральные компрессоры имеют такие существенные преимущества, как:
Высокая надежность и повышенный срок службы благодаря меньшему числу деталей, обеспечивающих сжатие хладагента;
Устойчивость к перегрузкам;
Низкий уровень шума вследствие отсутствия клапанов и возвратно-поступательного движения деталей, а также высокой степени согласованности движения деталей благодаря запатентованному принципу "Compliance";
Более высокий коэффициент подачи хладагента в связи с отсутствием "мертвого" пространства;
Низкий уровень вибрации вследствие плавного, непрерывного сжатия;
Повышенная производительность, стабильность работы компрессора при попадании в зону сжатия механических примесей, продуктов износа или жидкого хладагента;
Малые пусковой момент и пусковые токи (пуск без нагрузки), для однофазных моделей нет необходимости в пусковом оборудовании;
Компактность и малый вес.
Холодильный коэффициент спирального компрессора при работе в стандартном европейском режиме кондиционирования воздуха достигает значения 3,37 Вт против 2,75- 2,95 Вт у поршневого герметичного аналога.
На рынке оборудования появился низкотемпературный спиральный компрессор типа Glacier, эффективно и надежно работающий при больших перепадах давления Он может работать на хладонах R-22, R-404A, R-507, R-134A при температурах кипения до -45°С.
Компрессоры "Копланд" всех типов поставляются заправленными минеральным маслом для работы R-22 или полиэфирным маслом для работы на озонобезопасных хладонах либо на R-22.
Спиральные компрессоры (рис. 3.10) предназначены для применения в кондиционерах промышленных, торговых и административных зданий.
На рынке климатического оборудования особым спросом пользуется продукция фирмы Maneurop. Ее компрессоры марки Performer, благодаря низкому уровню шума и высокой степени надежности, удовлетворяют все требования эксплуатации и запросы потребителя.
Установив компрессоры попарно, по три или четыре в ряд можно достичь производительности системы охлаждения до 180 кВт.
Отличительным признаком компрессоров марки Performer является наличие подвижного контакта между спиралями, который при помощи двух запатентованных плавающих уплотнений обеспечивает совершенную осевую герметичность и уменьшает напряжение и деформацию.
Высокая точность и современные машинные технологии обработки доказывают, что простая пленка масла - это то, что необходимо для точного уплотнения торцов спирали, уменьшения контакта между движущимися частями, сведения к минимуму трения между ними, увеличения объемной производительности и уменьшения вибрации, что гарантирует высокие эксплуатационные качества компрессора и удлиняет срок его службы.
Рис. Спиральный компрессор Performer фирмы Maneurop
Достоинствами спиральных компрессоров марки Регformer являются:
Более высокая эффективность. Контролируемые вращающиеся части с плавающими уплотнениями и усовершенствованной геометрией спиралей;
Минимальный уровень шума. Эффективная система балансировки компрессора и защита его от вибрации;
Повышенная надежность. Удлиненный срок службы из-за отсутствия трения между спиралями и охлаждение двигателя всасываемым хладагентом;
Простота установки. В большинстве моделей в качестве стандартного варианта подсоединения используются штуцеры под пайку твердым припоем или патрубки с накидной гайкой. Устройства защиты от обратного вращения, так же как и защиты самого электродвигателя, являются составной частью конструкции. Никаких дополнительных приспособлений при установке компрессора не требуется;
Большой запас масла и больший объем заправляемого хладагента, чем у большинства других компрессоров, более длительный срок эксплуатации.
Фирменный цвет окраски компрессоров синий.
Фирма Danfoss Maneurop работает над расширением диапазона мощности с 3,5 до 25 л.с. и внедряет новые хладагенты. В дополнение к разработкам в части использования озонобезопасных хладагентов R-407C и R-134A и в целях борьбы за чистоту окружающей среды фирма Danfoss Maneurop начала использовать хладагент R-410A в компрессорах мощностью от 3,5 до 6,5 л.с.
Выносное и централизованное хладоснабжение
Традиционная схема хладоснабжения торговых предприятий выполняется на основе отдельных блоков, т. е. на каждого потребителя работает отдельная холодильная установка.
Но оснащение магазинов холодильным оборудованием со встроенными компрессорами оборачивается дополнительными затратами на установку кондиционеров для отвода теплопритоков в торговые залы от встроенных агрегатов.
Теплопритоки в торговые залы от встроенных в оборудование холодильных агрегатов приводят к снижению товарооборота и росту непредусмотренных расходов.
Некомфортные для покупателя условия (высокая температура в торговом зале и высокий уровень шума, неприятные посторонние запахи) приводят к тому, что он спешит покинуть магазин, что ведет к уменьшению товарооборота;
Некомфортные для продавцов и обслуживающего персонала условия приводят к снижению качества обслуживания, следовательно, падает имидж предприятия и уменьшается товарооборот;
Срок службы встроенных агрегатов в 2-3 раза ниже, чем при использовании систем выносного хладоснабжения и в 4-6 раз ниже, чем при использовании централей, вследствие чего растут производственные затраты на обслуживание и замену оборудования;
Работа компрессорного оборудования в экстремальных условиях с предельно высокой температурой и давлением конденсации становится причиной частых выходов из строя оборудования, а это ведет к убыткам от порчи продуктов;
Дополнительные расходы на кондиционирование увеличивают на 20-30% общие расходы предприятия на энергопотребление.
Намного эффективнее системы хладоснабжения, обслуживающие нескольких потребителей, - выносное и централизованное хладоснабжение.
Выносное хладоснабжение представляет собой систему хладоснабжения на базе автономных компрессорно-конденсаторных агрегатов, располагаемых в машинном отделении, изолированном от торговых помещений. При этом каждый агрегат может обеспечивать холодом несколько потребителей.
Централизованное хладоснабжение (централь) является разновидностью выносной системы хладоснабжения. Представляет собой многокомпрессорный блок с единым микропроцессорным управлением, как правило, на базе полугерметичных поршневых или спиральных компрессоров. Для среднетемпературных и низкотемпературных потребителей используются два раздельных контура.
В настоящее время такие установки получили наибольшее распространение в крупных продовольственных магазинах и супермаркетах.
| Гипермаркет (торговый центр) | Супермаркет | Минимаркет | |
| Общая холодопроизводительность, кВт | |||
| в том числе: по среднетемпературным потребителям (-10 °С) | |||
| по низкотемпературным потребителям (-15 °С) | |||
| Централь | Централь/ компрессорно-конденсаторные агрегаты | Компрессорно-конденсаторные агрегаты |
|
| Средний срок службы, лет |
При использовании системы централизованного хладоснабжения существенно снижаются не только эксплуатационные затраты, но зачастую и капитальные. И чем больше потребителей холода, тем выгоднее применять централизованное хладоснабжение.
Установка центрального хладоснабжения позволяет использовать теплоту конденсации для нужд отопления и подогрева технической воды.
В зависимости от холодопроизводительности и требований к ее регулированию она имеет от 2 до 6 компрессоров, включенных параллельно и имеющих общие системы нагнетания и всасывания. Такой компрессионный блок, изолированный от торговых и вспомогательных помещений, обеспечивает холодом 20-25 конечных потребителей, соединенных с ним хладомагистралями.
Кроме того, подобные системы проектируются с необходимым запасом мощности, что позволяет проводить плановoe обслуживание и экстренный ремонт любого холодильного агрегата без потерь хладоснабжения оборудования. Раньше такие системы выпускались в основном производителями престижных и дорогостоящих торговых марок. В настоящее время центральный холод доступен более широкому кругу потребителей.
Различают среднетемпературные и низкотемпературные установки централизованных систем с суммарной холодопроизводительностью до 80 кВт. Эти системы позволят рождать "бесшовную" линию витрин и до минимума снизить уровень шума в торговом зале.
Схему централизованного хладоснабжения см. на рис.
Для охлаждения воды или рассола, а также для непосредственного охлаждения воздуха в практике кондиционирования используют естественные и искусственные источники холода.
Естественными источниками холода могут быть артезианская вода, вода горных рек и лед. К искусственным источникам относят парокомпрессионные, пароводяные и воздушные холодильные машины. В установках кондиционирования чаще других применяют парокомпрессионные машины.
Охлаждение и осушение воздуха часто происходит при начальной температуре воды 8-10°. Воду при такой температуре можно получить из артезианских источников. В горных районах температура речной воды обычно не превышает 5°. В случае применения артезианской воды или из горной реки необходимо непрерывно менять такую воду по мере повышения ее температуры. Холодная вода в таких установках непосредственно из сети или с подкачкой насосом подается в кондиционер, где она нагревается, а затем сбрасывается в водосток или используется для производственных нужд.
Применение артезианской воды в некоторых случаях имеет известные экономические преимущества по сравнению с искусственными источниками холода. Если для отведения нагретой воды в водоем необходимы водостоки большой протяженности, целесообразность использования артезианской воды следует установить путем технико-экономических сравнений.
Одним из недостатков артезианской воды как источника холода является довольно высокая ее температура, не позволяющая в ряде случаев обеспечить необходимое осушение обрабатываемого воздуха.
Лед в качестве источника холода можно применять для небольших установок кондиционирования воздуха. При этом качество льда должно удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям.
Искусственные источники холода в отличие от естественных имеют преимущество в том, что не требуется пополнять в них охлаждающую среду.
Процессы, протекающие в парокомпрессионных холодильных машинах, связаны с изменением агрегатного состояния холодильного агента, циркулирующего в системе.
Если давление понизить до 0,007 бар, то вода начнет кипеть при температуре всего 4 °C — таковы ее свойства. В этом случае достаточно было бы подвести к чайнику теплоноситель с температурой, например, 10 °C, и с помощью этого теплоносителя вода в чайнике закипела бы, как от пламени газовой горелки, а теплоноситель бы этот охладился, например, до температуры 7 °C, подобно тому, как охлаждаются под кипящим чайником продукты сгорания газа. Теплоноситель, охлажденный от 10 до 7 °C, называют холодоносителем, и его можно с успехом использовать, например, в системах кондиционирования.
В испарителе же АБХМ происходят именно такие процессы. В качестве холодильного агента в этой машине используются не фреоны, а как в чайнике — обыкновенная вода, которая кипит в испарителе, давление внутри которого близко к абсолютному вакууму.
Вместе с тем, холодильная машина должна быть все же несколько сложнее чайника. Вакуум из испари теля исчезнет, как только из воды начнет образовываться пар. Чтобы этого не произошло, пар нужно удалять. В обычных компрессорных холодильных машинах пар, образующийся при кипении холодильных агентов, отсасывают компрессором. Теоретически можно было бы отсосать компрессором и водяной пар, но практически эту задачу решить сложно, потому что удельный объем водяного пара при низком давлении очень велик, и потребовался бы компрессор чрезмерно большого размера. На этом идея водяной холодильной машины могла бы уйти в область фантастики, если бы не было открыто такое вещество, как раствор бромистого лития в воде. Особенностью этого раствора является его способность жадно поглощать (по-научному — «абсорбировать») водяной пар. Если в одном объеме с испарителем распылять концентрированный раствор бромистого лития, называемый абсорбентом, то вакуум в этом объеме сохранится, поскольку пар перейдет в раствор. Правда, абсорбент очень скоро потеряет свою способность поглощать, тепло будет передано оборотной воде, циркулирующей через змеевик абсорбера, и отведено в атмосферу через градирню.
Слабый раствор из абсорбера А насосом 3 подается в генератор Г, через трубки которого циркулирует теплоноситель от источника тепла Т. Под воздействием этого тепла пар из слабого раствора испарится и через жалюзи устремится (показано стрелкой) в пространство охлаждаемого оборотной водой конденсатора К, на трубках которого пар сконденсируется, конденсат возвратится в испаритель И, а частично обезвоженный (концентрированный) раствор бромистого лития возвратится в абсорбер. Концентрация соли в растворе понижается, и вместе с этим ухудшается абсорбционная его способность. Чтобы поддерживать абсорбционную способность раствора на постоянном высоком уровне, нужно лишний пар из него выпарить. А для выпаривания нет более подходя щей энергии, чем тепловая.
Изобретение: в холодильной технике. Сущность изобретения: холод получают путем сжатия и расширения хладагента на основе фтора. В качестве хладагента используют неорганические гексафториды или их смеси.
Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в газовых энергохолодильных машинах и тепловых насосах, содержащих компрессор и детандер, преимущественно, турбинного или центробежного типа. Из уровня техники известен способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере (см. авт. св. СССР N 169543, кл. F 25 B 11/00, 1965; авт. св. СССР N 183773, кл. F 25 B 9/00, 1966; авт.св. СССР N 1433193, кл. F 25 B 9/00, 1990, авт.св. СССР N 1778468, кл. F 25 B 9/00, 1992 или патент Великобритании N 2174792, кл. F 4 H 1986). При этом в качестве газообразного хладагента используются воздух, азот, водород, гелий, ксенон, фреоны или смеси газов, как, например, в авт.св. СССР N 565052, кл. F 25 B 9/00, 1977; авт.св. СССР N 802348, кл. F 25 B 9/00,1981. Наиболее близким из известных к изобретению является способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере (см. авт.св. СССР N 473740, кл. F 25 B 11/00, 1975), в котором в качестве хладагента используется смесь газов на основе соединений фтора, содержащая октафторциклобутан ФС-318 (C 4 F 8) и дифторхлорметан Ф-22 (CHClF 2). Однако, данный хладагент оказывает экологически неблагоприятное воздействие на озоновый слой. Изобретение направлено на расширение выбора газообразных хладагентов для энергохолодильных машин или тепловых насосов с высокой теплоемкостью, обеспечивающих повышение хладопроизводительность и снижение массогабаритных параметров турбомашин, используемых в качестве компрессора и расширителя (детандера) при преимущественно получении холода. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента на основе соединений фтора в турбокомпрессоре и расширения в турбодетандере в качестве хладагента используются неорганические гексофториды или их смесь. Использование тяжелых неорганических гексофторидов в качестве хладагента при расширении выбора рабочей среды для обеспечения различных режимных параметров холодильной машины или теплового насоса позволяет увеличить холодопроизводительность в силу их высокой теплоемкости и плотности и снизить габариты турбокомпрессора и турбодетандера за свет возможности работы при невысоких оборотах ротора. При реализации способа независимо от схемного выполнения конкретной холодильной установки или теплового насоса по рабочему контуру циркулирует в газообразном состоянии неорганический гексофторид, например XeF 6 ; WF 6 ; MoF 6 ; UF 6 , или смесь указанных газов. Конкретный вид соединения гексофторида при этом определяется в зависимости от оптимального сочетания требуемых режимных параметров с теплофизическими свойствами хладагента расчетным путем.
Формула изобретения
Способ получения холода в холодильной установке путем сжатия газообразного хладагента на основе соединений фтора и его расширения, отличающийся тем, что в качестве хладагента использованы неорганические гексафториды XeF 6 , WF 6 , MoF 6 , UF 6 или их смеси.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области холодильной техники, в частности, к турбокомпрессорным установкам и может быть использовано для охлаждения или замораживания различной продукции, как в стационарных условиях, так и на транспортных средствах, например, на судах
Изобретение относится к технике компремирования газов, а более конкретно к компрессорами для сжатия паров хладагента и газов, с высокими конечными температурами конца сжатия, и предназначенными для работы в составе промышленных компрессорных цехов во всех областях использования искусственного холода и компремирования воздуха и других газов
Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к способам охлаждения (установкам для их осуществления и распределительным коллекторам таких установок), при которых различные продукты или изделия, находящиеся в замкнутом объеме охлаждают с помощью криогенной жидкости, подаваемой в данный объем, нагреваемой, испаряемой и образующей с газовой средой, находящейся в этом объеме различные циркуляционные контуры, омывающие помещенные в объеме продукты или изделия
-> 13.04.2011 - Способы получения холода и характеристики источников охлаждения
Получение холода сводится к уменьшению содержания тепла в твердом теле, жидкости или газе. Охлаждение - это процесс отнятия тепла, приводящий к понижению температуры или изменению агрегатного состояния физического тела. Различают естественное и искусственное охлаждение.
Естественное охлаждение — это отвод тепла от охлаждаемого тела в окружающую среду. При этом способе температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Это самый простой способ охлаждения без затраты энергии.
Искусственное охлаждение — это охлаждение тела ниже температуры окружающей среды. Для искусственного охлаждения применяют холодильныр машины или холодильные установки. При этом способе охлаждения необходимо затратить энергию.
Существует несколько способов получения искусственного холода. Самый простой — охлаждение с помощью льда или снега. Ледяное охлаждение имеет существенный недостаток — температура охлаждения ограничена температурой таяния льда. В качестве охладителей используют водный лед, льдосоляные смеси, сухой лед и жидкие холодильные агенты (хладоны и аммиак).
Льдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Из-за добавления соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается. Охлаждение сухим льдом основано на действии твердого диоксида углерода — при поглощении тепла сухой лед переходит из твердого состояния в газообразное. С помощью сухого льда можно получить более низкую температуру, чем при использовании водного льда: охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда, при охлаждении не возникает сырости, выделяемый газообразный диоксид углерода обладает консервирующими свойствами, способствует лучшему сохранению продуктов. Сухой лед применяется при перевозках замороженных продуктов, охлаждении фасованного мороженого, хранении
Наиболее распространенным и удобным при эксплуатации является машинное охлаждение. По сравнению с другими видами охлаждения машинное охлаждение обладает следующими преимуществами:
- возможностью создания низкой температуры в широких пределах;
- автоматизацией процесса охлаждения;
- доступностью эксплуатации и технического обслуживания и др.
Машинное охлаждение получило в торговле наибольшее распространение в связи с рядом достоинств:
- автоматическим поддержанием постоянной температуры хранения в зависимости от вида продуктов;
- рациональным использованием полезной емкости для охлаждения продуктов, удобством обслуживания;
- высокой экономичностью и возможностью создания необходимых санитарно-гигиенических условий хранения продуктов.
В основу машинного охлаждения положено свойство некоторых веществ кипеть при низкой температуре, поглощая при этом большое количество теплоты из окружающей среды. Такие вещества называют холодильными агентами (хладагентами).
Хладагенты — это рабочие вещества паровых холодильных машин, с помощью которых обеспечивается получение низких температур. Хладагенты должны иметь высокую теплоту парообразования, низкую температуру кипения, высокую теплопроводность. Вместе с тем хладагенты не должны быть взрывоопасными, легко воспламеняющимися, ядовитыми. Важное значение имеет стоимость хладагентов. Наиболее отвечающим этим требованиям являются хладон 12, хладон 22 и аммиак. Хладон поступает в торговые предприятия в металлических баллонах, окрашенных в алюминиевый цвет и имеющих условную маркировку R12 или .
Работа паровой компрессионной холодильной машины.Стандартный цикл.
Цикл паровой компрессионной холодильной машины - это термодинамический процесс, в котором жидкий хладагент испаряется, сжимается и конденсируется в непрерывном цикле для охлаждения камеры или пространства.
Термодинамический цикл - это два или больше связанных процесса, которые в конечном счете возвращают рабочую жидкость к начальному состоянию.Цикл связанных процессов системы машинного охлаждения называют циклом паровой компрессионной холодильной машины. Простой цикл паровой компрессионной холодильной машины.
Простой цикл паровой компрессионной холодильной машины состоит из четырех основных процессов: расширение, испарение, сжатие и конденсация. В данных процессах давление, температура и состояние хладагента меняются. В каждом отдельном процессе свойства хладагента меняются. Но в конце последнего процесса хладагент возвращается в начальное состояние с теми же качествами, которые у него были в начале первого процесса, и образуется цикл. Компоненты для выполнения данных процессов представлены в предыдущем разделе.
Для понимания цикла паровой компрессионной холодильной машины необходимо сначала рассмотреть каждый процесс отдельно. При понимании отдельных процессов можно проанализировать их относительно других процессов, которые составляют цикл. Необходимо понимать взаимосвязь процессов, так как изменения в одном процессе вызывают соответствующие изменения в других, которые составляют цикл паровой компрессионной холодильной машины.
Хладагент в ресивере находится в жидком и газообразном состояниях при высокой температуре и давлении. В течение цикла жидкий хладагент переходит в жидкостный трубопровод, а затем в регулятор расхода хладагента.
Хладагент у входного отверстия регулятора расхода находится в жидком состоянии при высокой температуре и давлении. При проходе хладагента через маленькое отверстие клапана или капиллярной трубки его давление уменьшается до давления испарителя. Снижение давления хладагента производит соответствующее уменьшение температуры насыщения жидкого хладагента. В результате часть хладагента закипает и понижает температуру остальной жидкости. Парожидкостная смесь выходит из регулятора расхода хладагента и попадает в испаритель.
Хладагент у входного отверстия испарителя — это прохладная парожидкостная смесь с низкой температурой и давлением. Остальная жидкость испаряется при температуре насыщения, соответственно давлению в испарителе. Испаряющаяся жидкость поглощает скрытую теплоту в камере. Пар на выходе из испарителя немного перегрет, чтобы предотвратить попадание жидкости в компрессор.
Хладагент у входного отверстия компрессора — это перегретый пар при более низкой температуре и давлении. Компрессор вызывает движение хладагента благодаря зоне низкого давления в цилиндрах при всасывании. Так как давление в цилиндре ниже, чем давление пара в испарителе, хладагент поступает через всасывающий трубопровод в компрессор благодаря разнице давлений. Во всасывающем трубопроводе пар поглощает теплоту из окружающей среды, что еще более увеличивает его перегрев. При сжатии температура и давление пара увеличиваются, и нагретый пар под давлением выбрасывается в нагнетательный трубопровод.
Хладагент у входного отверстия конденсатора - это перегретый пар при высокой температуре и давлении. Так как температура окружающей среды конденсатора ниже, чем температура насыщения пара, хладагент конденсируется. Таким образом, скрытая теплота парообразования, поглощенная в испарителе, передается наружу из камеры. К тому времени, когда хладагент достигает нижней части конденсатора, он отдает достаточно сухой и скрытой теплоты, конденсируется и становится немного холоднее. Жидкость выходит из конденсатора и поступает к ресиверу в том же состоянии, в котором вышла из него. Цикл заканчивается.1
