Холодильная машина

  • Холодильная машина

Холодильна машина з точки зору фізики

Холодильна машина - пристрій, що служить для відводу теплоти від охолоджуваного тіла при температурі нижчій, ніж температура навколишнього середовища. Процеси, що відбуваються в холодильних машинах, є окремим випадком термодинамічних процесів, т. е. таких, в яких відбувається послідовна зміна параметрів стану робочої речовини: температури, тиску, питомого об'єму, ентальпії.

Холодильні машини працюють за принципом теплового насоса - віднімають теплоту від охолоджуваного тіла і з витратою енергії (механічної, теплової і т. д.) передають її охолоджуючому середовищу (зазвичай воді або навколишньому повітрю), що має більш високу температуру, ніж охолоджуване тіло.

Холодильні машини використовуються для отримання температур від 10 ° С до -150 ° С. Область нижчих температур відноситься до кріогенної техніки. Робота холодильної машини характеризується їх холодопроизводительностью.

Перші холодильні машини з'явилися в середині XIX в. Одна з найстаріших 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 парокомпресійна машина, яка 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 парокомпрессионну холодильну машину, яка поклала початок холодильному машинобудуванню.

В основі роботи холодильників лежить холодильний цикл. Простий паровий цикл механічної холодильної машини реалізується за допомогою чотирьох елементів, що утворюють замкнутий контур циркуляції, - компресора, конденсатора, дросельного вентиля і випарника або охолоджувача (рис. 1). Пара з випарника надходить у компресор і стискується, 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 решти опускається до рівноважної температури насичення (тепло рідини витрачається на її перетворення в пару).

Процес дроселювання іноді називають внутрішнім охолодженням або самоохолодженням, оскільки в цьому процесі температура рідкого холодоагенту знижується до потрібного рівня. Таким чином, з дросельного вентиля виходять насичена рідина і насичена пара. Насичена пара не може ефективно відводити тепло, тому вона перепускается повз випарника і подається прямо на вхід компресора. Між дроселем і випарником встановлений сепаратор, в якому пар і рідина поділяються.




Рис. 1. Схема холодильного циклу.


Принцип дії компресійних холодильних машин

Компресійні холодильники - найбільш поширені і універсальні. Основними складовими частинами такого холодильника є:

  1. - компресор, який одержує енергію від електричної мережі;
  2. - конденсатор, що знаходиться зовні холодильника;
  3. - випарник, що знаходиться всередині холодильника;
  4. - терморегулювальний розширювальний вентиль, ТРВ, що є дросселюющим пристроєм;
  5. - холодоагент, що циркулює в системі - це речовина з певними фізичними характеристиками.

До всіх елементів холодильної машини ставиться вимога високої герметичності. Залежно від виду холодильного компресора компресійні машини підрозділяються на поршневі, турбокомпресорні, ротаційні і гвинтові.

Холодоагент під тиском через дросселюющим отвір (капіляр або ТРВ) надходить у випарник, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається випаровування 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 остигає, віддаючи тепло в 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 в випарнику під впливом низького тиску закипає і переходить в газоподібний, поглинаючи тепло.

Терморегулюючий вентиль (ТРВ) необхідний для створення необхідної різниці тиску між конденсатором і випарником, при якій відбувається цикл теплопередачі. Він дозволяє правильно (найбільш повно) заповнювати внутрішній обсяг випарника скипіла холодоагентом. Пропускний перетин ТРВ змінюється в міру зниження теплового навантаження на випарник, при зниженні температури в камері кількість циркулюючого хладагента зменшується. Капіляр - це аналог ТРВ. Він не змінює своє перетин, а дроселює певну кількість холодоагенту, залежне від тиску на вході і виході капіляра, його діаметра і типу холодоагенту.

Зазвичай також присутній теплообмінник, який вирівнює температуру на виході з конденсатора і з випарника. В результаті до дроселя надходить вже охолоджений холодоагент, який потім ще сильніше охолоджується в випарнику, в той час як холодоагент, що надійшов з конденсатора підігрівається, перш ніж вступити 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, усмоктуване компресором, і переохолоджують рідина перед дроселюванням. З цієї ж причини для отримання температур нижче -30 ° С використовують багатоступінчасті або каскадні холодильні машини.

У багатоступеневих холодильних машин стиснення пари виробляється послідовно в декілька рівнів з охолодженням його між окремими ступенями. При цьому в двоступеневих холодильних машинах отримують температуру кипіння холодоагенту до -80 ° С.

У каскадних холодильних машинах, що представляють собою кілька послідовно включених холодильних машин, які працюють на різних, найбільш придатних за своїми термодинамічних властивостях для заданих температурних умов хладагентах, отримують температуру кипіння до -150 ° С.

15.09.2021 19:28:37
0
1156

Коментарі:

Увага: HTML символи заборонені!
Я прочитав Договір публічної оферти і згоден з вимогами

Рекомендовані статті

Саморобна холодильна камера

Саморобна холодильна камера

Вже багато написано про переваги готових заводських збірно-розбірних холодильних камер. Але якщо все ж холодильну камеру необхідно зробити своїми руками?У цій статті ми розповімо саме про цей варіант облаштування приміщення - холодильної кімнаті.Холодильна камера або холодильна кімната своїми руками - це цілком реальний кейс, який під силу будь-якій людині, яка зробила ремонт в своїй квартирі само..

15.09.2021
0
1311
Зберігання на підприємствах харчування

Зберігання на підприємствах харчування

  Складські приміщення підприємств громадського харчування служать для приймання надходять від постачальників продуктів, сировини і напівфабрикатів, їх короткострокового зберігання і відпустки. Складські приміщення можуть розміщуватися в окремих приміщеннях, а також на перших, цокольних і підвальних поверхах. Вони повинні мати зручний зв'язок з виробничими приміщеннями. Компонування складськ..

15.09.2021
0
1546
Промислове холодильне обладнання

Промислове холодильне обладнання

Промислове холодильне обладнання - чим воно відрізняється від побутового?Двадцять років наша компанія продає обладнання для підприємств харчування: кафе, їдалень, ресторанів. І двадцять років виникає ця суперечка:Наш клієнт - партнер - покупець обладнання думає про себе або вголос: "Чому я повинен переплачувати за промислове / професійне обладнання? Я візьму у тещі на дачі стару плиту і холодильни..

15.09.2021
0
457