Зміст
Введення
Холодильна машина
Принцип дії компресійних холодильних машин
Принцип дії абсорбційних холодильних машин
Принцип дії пароежекторних холодильних машин
Принцип дії холодильних машин на вихрових охолоджувачах
Принцип дії термоелектричних холодильних машин
Введення
Холодильна техніка - це наукова дисципліна і галузь техніки, що охоплює методи отримання та використання низьких температур (холоду) для виробництва та зберігання харчових продуктів.
Використання холодильної техніки дозволяє зберігати властивості харчових продуктів, а також отримувати харчові продукти з новими властивостями.
Без холодильної техніки неможливо забезпечити зростаюче населення якісними продуктами харчування. В процесі виробництва і збільшення обсягів реалізації харчових продуктів важлива роль холодильної техніки, яка дозволяє:
- створювати запаси швидкопсувних харчових продуктів в широкому асортименті;
- збільшувати тривалість зберігання заморожених харчових продуктів;
- продавати харчові продукти сезонного виробництва рівномірно протягом року;
- знижувати товарні втрати при зберіганні та транспортуванні продовольчих товарів;
- впроваджувати прогресивні методи надання послуг населенню підприємствами торгівлі та громадського харчування.
Холодильна машина
Холодильна машина - пристрій, що служить для відведення теплоти від охолоджуваного тіла при температурі нижчій, ніж температура навколишнього середовища. Процеси, відбуваються в холодильних машинах, є окремим випадком термодинамічних процесів, тобто таких, в яких відбувається послідовна зміна параметрів стану робочого речовини: температури, тиску, питомої обсягу, ентальпії. Холодильні машини працюють за принципом теплового насоса - віднімають теплоту від охолоджуваного тіла і з витратою енергії (механічною, теплової і т. д.) передають її охолоджуючої середовищі (зазвичай воді або навколишньому повітрю), що має більш високу температуру, ніж охолоджуване тіло. Холодильні машини використовуються для отримання температур від 10 В° С до -150 В° С. Область більш низьких температур відноситься до кріогенної техніки. Робота холодильної машини характеризується їх холодопродуктивністю.
Перші холодильна машина з'явилися в середині XIX в. Одна з найстарших холодильних машин - абсорбційна. Її винахід і конструктивне оформлення пов'язане з іменами Дж. Леслі (Великобританія, 1810), Ф. Карре (Франція, 1850) і Ф. Віндхаузена (Німеччина, 1878). Перша парокомпрессионниє машина, що працювала на ефірі, побудована Дж. Перкінс (Великобританія, 1834). Пізніше були створені аналогічні машини з використанням в якості холодоагенту метилового ефіру і сірчистого ангідриду. У 1874 К. Лінде (Німеччина) побудував аміачну парокомпрессионниє холодильну машину, яка поклала початок холодильному машинобудуванню.
В основі роботи холодильників лежить холодильний цикл. Простий парової цикл механічної холодильної машини реалізується за допомогою чотирьох елементів, утворюючих замкнуте холодильний контур, - компресора, конденсатора, дросельного вентиля і випарника або охолоджувача (рис. 1). Пара з випарника надходить у компресор і стискається, внаслідок чого його температура підвищується. Після виходу з компресора пар, що має високі температуру і тиск, надходить в конденсатор, де охолоджується і конденсується. У деяких конденсаторах використовується режим переохолодження, тобто подальше охолодження сконденсировавшейся рідини нижче її температури кипіння. З конденсатора рідина проходить через дросельний вентиль. Оскільки температура кипіння (Насичення) для даного тиску виявляється нижче температури рідини, починається її інтенсивне кипіння; при цьому частина рідини випаровується, а температура залишилася частини опускається до рівноважної температури насичення (Тепло рідини витрачається на її перетворення в пар). Процес дроселювання іноді називають внутрішнім охолодженням або самоохолодження, оскільки в цьому процесі температура рідкого хладагента знижується до потрібного рівня. Таким чином, з дросельного вентиля виходять насичена рідина і насичена пара. Насичена пара не може ефективно відводити тепло, тому він перепускается повз випарника і подається прямо на вхід компресора. Між дроселем і випарником встановлений сепаратор, в якому пар і рідина розділяються.
Рис. 1. Схема холодильного циклу.
Принцип дії компресійних холодильних машин
Компресійні холодильники - найбільш поширені і універсальні. Основними складовими частинами такого холодильника є:
- компресор, одержує енергію від електричної мережі;
- конденсатор, знаходиться зовні холодильника;
- випарник, знаходиться всередині холодильника;
- терморегулюючий розширювальний вентиль, ТРВ, що є дросселирующим пристроєм;
- холодоагент, що циркулює у системі речовина з певними фізичними характеристиками.
До всім елементам холодильної машини пред'являється вимога високої герметичності. В залежності від виду холодильного компресора компресійні машини підрозділяються на поршневі, турбокомпресорних, ротаційні і гвинтові.
Хладагент під тиском через дроселюючий отвір (капіляр або ТРВ) надходить в випарник, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається випар рідини і перетворення її в пару. При цьому холодоагент віднімає тепло у внутрішніх стінок випарника, за рахунок чого відбувається охолодження внутрішнього простору холодильника.
Компресор засмоктує з випарника холодоагент у вигляді пари, стискає його, за рахунок чого температура холодоагенту підвищується й виштовхує в конденсатор.
В конденсаторі, нагрітий у результаті стиску холодоагент охолоджується, віддаючи тепло під зовнішнє середовище, і конденсується, тобто перетворюється в рідину. Процес повторюється знову.
Таким чином, в конденсаторі холодоагент під впливом високого тиску конденсується і переходить в рідкий стан, виділяючи тепло, а у випарнику під впливом низького тиску скипає і переходить у газоподібний, поглинаючи тепло.
Терморегулірующий вентиль (ТРВ) необхідний для створення необхідної різниці тисків між конденсатором і випарником, при якій відбувається цикл теплопередачі. Він дозволяє правильно (найбільш повно) заповнювати внутрішній об'єм випарника скипіла холодоагентом. Пропускне перетин ТРВ змінюється в міру зниження теплового навантаження на випарник, при пониженні температури в камері кількість циркулюючого хладагента зменшується. Капіляр - це аналог ТРВ. Він не змінює Свого перетин, а дросселирующего певну кількість холодоагенту, залежне від тиску на вході і виході капіляра, його діаметра і типу хладагента.
Зазвичай також присутня теплообмінник, вирівнюючий температуру на виході з конденсатора і з випарника. У результаті до дроселя надходить вже охолоджений холодоагент, який потім ще сильніше охолоджується у випарнику, в той час як холодоагент, що надійшов з конденсатора підігрівається, перш ніж надійти в компресор і конденсатор. Це дозволяє збільшити ефективність холодильника.
При досягненні необхідної температури температурний датчик розмикає електричний ланцюг і компресор зупиняється. При підвищенні температури (за рахунок зовнішніх факторів) датчик знову включає компресор.
Для підвищення економічної ефективності холодильної машини (зниження витрат енергії на одиницю забраного від охолоджуваного тіла кількості теплоти) іноді перегрівають пар, всмоктуване компресором, і переохолоджують рідина перед дроселюванням. З цієї ж причини для здобуття температур нижче -30 В° С використовують багатоступінчасті або каскадні холодильні машини.
В багатоступінчастих холодильних машин стиснення пари виробляється послідовно в декілька рівнів з охолоджуванням його між окремими рівням...
