МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
МІНІСТЕРСТВО АГЕНТСТВО ПО ОСВІТІ
Санкт-Петербурзький ДЕРЖАВНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ СЕРВІСУ І ЕКОНОМІКИ
Контрольна робота
По предмету: Техніка та технологія
Тема: В«Промислові холодильні установкиВ»
Бологоє, 2009 р.
Введення
Під штучним холодом в техніці розуміють отримання температури нижче, ніж у навколишньому середовищі, і підтримання такої температури в технологічних процесах або приміщеннях. Джерелом штучного холоду служать холодильні машини і установки, представляють собою апарати і трубопроводи із замкнутим циклом руху спеціальних речовин - робочих тіл, що змінюють свій агрегатний стан в процесі отримання холоду.
Думка про застосування штучного холоду була висловлена ​​ще М.В. Ломоносовим в його праці В«Роздуми про причину тепла і холодуВ». Однак практично штучний холод навчилися отримувати тільки в 19 сторіччі.
Першим споживачем штучного холоду стала харчова промисловість. За допомогою холодильних машин стали заморожувати і зберігати м'ясо, рибу та інші швидкопсувні харчові продукти.
Бурхливий технічний прогрес 20 століття, розвиток сучасних галузей промисловості призвели до використанню штучного холоду у великій кількості технологічних процесів. Зараз майже немає галузей народного господарства, які не застосовують холод.
Тривале зберігання харчових продуктів, створення штучного мікроклімату в закритих приміщеннях (Кондиціонування), низькотемпературна гарт металу, заморожування водоносних грунтів для будівельних робіт, хімічна технологія, медицина - ось далеко не повний перелік застосування штучного холоду.
Ряд фізичних, хімічних та інших процесів при низьких температурах протікає по-іншому, ніж при звичайних, а багато сучасних хімічні продукти без штучного холоду було б просто неможливо отримати.
Хімічна промисловість вийшла на перше місце за масштабами застосування штучного холоду. Сучасна хімія революціонірует виробництво не менше, ніж це зробили в Свого часу парова машина і електричний двигун. Чималу роль у розвитку хімічної промисловості зіграли прогрес холодильної техніки і можливість використання величезних кількостей холоду.
Штучне охолодження входить як необхідна ланка в велику кількість процесів хімічної технології. За допомогою холоду зріджують і розділяють гази, очищають нафту від твердих компонентів, виділяють солі з розчинів, отримують аміачні добрива, виробляють багато видів пластмас і ін
1. Фізичні основи одержання штучного холоду
1.1 Основи тепловіддачі
Передача внутрішньої енергії у вигляді теплоти від одних тіл до інших або від одних молекул іншим молекулам того ж тіла називається теплопередачею. Теплота передається завжди від тел більш нагрітих до менш нагрітих під дією різниці температур. В Залежно від стану тіл (тверді, рідкі або газоподібні), а також від їх взаємного розташування існують три способи передачі тепла: теплопровідність, конвекція і випромінювання.
У твердих тілах теплота передається без механічного переміщення частинок речовини, за рахунок передачі енергії руху сусіднім молекулам і називається теплопровідністю. Теплова енергія молекул більш нагрітого ділянки речовини передається сусіднім, більш холодним. Це можна спостерігати, наприклад, при нагріванні одного кінця шматка мідного дроту над полум'ям спиртівки. Цей вид теплообміну відбувається до тих пір, поки температура у всіх ділянках тіла не зрівняється.
Здатність різних речовин проводити тепло характеризується коефіцієнтом теплопровідності, вимірюваним у Вт/(м К).
У рідинах і газах передача теплової енергії від нагрітих шарів до холодних відбувається за рахунок конвекції, тобто в результаті переміщення частинок речовини в обсязі. Це відбувається тому, що холодні газ або рідина важче теплих. Нагріті шари завжди виштовхуються вгору, а їх місце займають холодні. Враховуючи процес конвекції, опалювальні батареї встановлюються по можливості нижче, а охолоджуючі батареї холодильників у верхній частині приміщень.
Передача тепла в рідинах і газах шляхом природного переміщення холодних шарів вниз, а теплих вгору називається природною конвекцією. Переміщення газів при природній конвекції відбувається з невеликою швидкістю. Тому в холодильній техніці часто застосовується примусова конвекція, коли поруч з охолоджуючою батареєю встановлюється вентилятор. Такі батареї називаються повітроохолоджувачі. З їх допомогою охолодження відбувається в кілька разів швидше і перепад температур по висоті в охолоджуваних приміщеннях встановлюється мінімальним: у межах 1 - 2 'С.
Спосіб передачі тепла випромінюванням називають ще температурним випромінюванням, так як в основному всі нагріті тіла випромінюють тепло у вигляді інфрачервоних променів. Чим більше тіло підігрітий, тим більше променистої енергії воно випромінює. Промениста енергія може передаватися на величезній відстані. Лучепоглощеніе різних тіл залежить від забарвлення і стану їх поверхні. Темні поверхні поглинають майже всю променисту енергію, яка на них падає, і при цьому нагріваються, білі майже повністю відображають, прозорі пропускають через себе, майже не нагріваючись.
У холодильній техніці доводиться мати справу в основному з двома видами передачі тепла - теплопровідністю і конвекцією.
Обмін тепла між поверхнею тіла і навколишнім середовищем називається тепловіддачею.
Інтенсивність теплообміну між поверхнею тіла і навколишнім його рідиною, парою або газом характеризується коефіцієнтом тепловіддачі, вимірюваним у Вт/(м2 К).
Тепловіддача одного і того ж речовини може бути різною. Наприклад, нагріте брусок стали дуже швидко охолоджується у воді, повільніше в маслі і ще повільніше на повітрі, навіть якщо температури води, масла і повітря однакові. Тепловіддача залежить від того, які теплопередавальні тіла стикаються і як швидко тепло відводиться від нагрітого тіла.
На величину коефіцієнта тепловіддачі впливають різниця температур між поверхнею тіла і навколишнім середовища та фізичні властивості обох середовищ.
У техніці доводиться мати справу зі складними процесами теплообміну, наприклад, з передачею тепла від одного середовища до іншого через розділяє стінку. Кількість проходить через стінку тепла залежить від цілого ряду чинників: величини площі поверхні, товщини та коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінки, часу, протягом якого підтримується різниця температур з обох сторін стінки, швидкості руху і теплофізичних властивостей середовищ з обох сторін стінки і різниці температур. Кількісною характеристикою складного процесу теплообміну через розділяє стінку служить коефіцієнт теплопередачі, на величину якого впливають коефіцієнт тепловіддачі від теплої середовища розділяє стінці, товщина і теплопровідність стінки, коефіцієнт тепловіддачі від стінки холодної середовищі. Коефіцієнт теплопередачі також вимірюється в Вт/(м2 К).
Знаючи поверхню теплопередачі, різниця температур по обидві сторони розділяє стінки і коефіцієнт теплопередачі, можна визначити загальну кількість тепла, що пройшло через стінку в одиницю часу: Q = F k (t1 - t2) Вт
1.2 Фазові зміни речовин
Існують три агрегатних стану речовини: газоподібне, рідке і тверде. Переходи речовин з одного агрегатного стану в інше називаються фазовими змінами.
У процесі отримання штучного холоду фазові зміни речовин, що відбуваються з поглинанням або виділенням тепла, знаходять широке застосування.
Кількість тепла, яке може поглинути 1 кг робочого тіла холодильної машини, називається холодопродуктивністю робочого тіла. Одиницями вимірювання холодопродуктивності є Дж/кг або кал/кг.
Зміни агрегатного стану речовини супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти у зв'язку з внутрішньою роботою по перегрупуванню молекул. ...
