Принцип действия холодильной установки. Пособие по холодильному оборудованию. Примеры холодильных установок
Четкое представление об устройстве и о процессах, происходящих внутри холодильного агрегата, помогает продлить срок службы оборудования. Понять принцип работы холодильника несложно. В любой модели он заключается в образовании холодной среды путем поглощения тепла во внутренней части объекта и его последующего выноса за пределы прибора.
Все о том, как работают холодильники с разным принципом действия, вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем об особенностях устройства и связанных с ним правилах эксплуатации. Наши советы помогут защитить холодильные машины от преждевременных поломок, а вас избавят от необходимости ремонтировать.
Холодильное оборудование используется во многих сферах деятельности. Без него не обойтись в быту и невозможно представить полноценную работу производственных цехов на предприятиях, торговых площадок, заведений общественного питания.
В зависимости от целевого предназначения и области применения различают несколько основных типов приборов: абсорбционные, вихревые, термоэлектрические и компрессорные.
Компрессорный тип наиболее распространен, поэтому его подробно рассмотрим более подробно в следующем разделе. Сейчас же давайте обозначим основные различия между всеми 4-мя конструкциями.
Функционирование абсорбционной техники
В системе установок абсорбционного типа циркулируют два вещества – хладагент и абсорбент. Функции хладагента обычно выполняет аммиак, реже – ацетилен, метанол, фреон, раствор бромистого лития.
Абсорбент представляет собой жидкость, которая обладает достаточной поглотительной способностью. Это может быть серная кислота, вода и др.
Вся работа оборудования построена на принципе абсорбции, подразумевающем поглощение одного вещества другим. Конструкция состоит из нескольких ведущих узлов – испарителя, абсорбера, конденсатора, регулирующих вентилей, генератора, насоса
Элементы системы соединены трубками, с помощью которых образуется единый замкнутый контур. Охлаждение камер происходит за счет тепловой энергии.
Процесс осуществляется следующим образом:
- холодильный агент, растворенный в жидкости, проникает в испаритель;
- из концентрированного раствора выделяются кипящие при 33 градусах пары аммиака, охлаждающие объект;
- вещество переходит в абсорбер, где снова поглощается абсорбентом;
- насос перекачивает раствор в генератор, обогреваемый определенным источником тепла;
- вещество закипает и выделяемые аммиачные пары уходят в конденсатор;
- хладагент остывает и преобразовывается в жидкость;
- рабочее тело проходит сквозь регулирующий вентиль, сжимается и отправляется в испаритель.
В результате аммиак, циркулирующий в замкнутом контуре, забирает тепло из охлаждаемой камеры, поступая в испаритель. И отдает его во внешнюю среду, находясь в конденсаторе. Циклы воспроизводятся безостановочно.
Так как агрегат нельзя выключить, он не очень-то экономен и отличается повышенным расходом энергии. Если такое оборудование выходит из строя, отремонтировать его, скорее всего, не получится.
Зависимость абсорбционных приборов от перепадов напряжения, тока и других параметров электросети минимальна. Компактные размеры позволяют с легкостью устанавливать их на любом удобном участке
В конструкции приспособлений нет громоздких движущихся и трущихся элементов, поэтому у них низкий уровень шума. Устройства актуальны для зданий, электрическая сеть которых подвергается постоянным пиковым нагрузкам, и мест, где отсутствует постоянное электроснабжение.
Принцип абсорбции реализуется в промышленных холодильных установках, небольших холодильниках для автомобилей и офисных помещений. Иногда он встречается в отдельных бытовых моделях, функционирующих на природном газу.
Принцип действия термоэлектрических моделей
Снижение температуры в камере термоэлектрического холодильника достигается с помощью специальной системы, которая выкачивает тепло согласно эффекту Пельтье. Он подразумевает поглощение теплоты в области соединения двух разных проводников в момент прохождения через нее электротока.
Конструкция холодильников состоит из термоэлектрических элементов в форме куба, изготовленных из металлов. Они объединяются одной электрической схемой. Вместе с передвижением тока из одного элемента в другой перемещается и тепло.
Алюминиевая пластина поглощает его из внутреннего отсека, а затем передает кубическим рабочим деталям, которые, в свою очередь, выполняют перенаправление к стабилизатору. Там благодаря вентилятору, оно выбрасывается наружу. По такому принципу работают переносные и сумки с охлаждающим эффектом.
В большинстве моделей термоэлектрических холодильных приборов при переключении полярности питания можно получать не только холод, но и тепло – до 60 градусов Цельсия. Эта функция применяется для подогрева продуктов
Данное оборудование используется в кемпинге, в сфере обустройства легковых автомобилей, яхт и моторных лодок, часто ставится на дачах и в других местах, где можно обеспечить устройство электропитанием с напряжением в сети 12 В.
В термоэлектрических изделиях предусмотрен специальный аварийный механизм, который отключает их в случае перегрева рабочих деталей или отказа системы вентиляции.
К преимуществам подобного метода работы относятся высокая надежность и довольно низкий уровень шума при эксплуатации приборов. В числе недостатков – дороговизна, чувствительность к внешним температурам.
Особенности оборудования на вихревых охладителях
В приборах этой категории присутствует компрессор. Он сжимает воздух, который в дальнейшем расширяется в установленных блоках вихревых охладителей. Объект охлаждается вследствие резкого расширения сжатого воздуха.
Вихревые приспособления долговечные и безопасные: они не нуждаются в электричестве, не имеют движущихся элементов, не содержат опасных химических составов во внутренней системе конструкции
Широкого распространения метод вихревых охладителей не получил, а ограничился лишь тестовыми образцами. Это объясняется большим расходом воздуха, очень шумной работой и относительно низкой холодопроизводительностью. Иногда устройства применяют на промышленных предприятиях.
Обзор компрессорной техники
Компрессорные холодильники – наиболее распространенный тип оборудования в быту. Они есть почти в каждом доме - потребляют не слишком много энергоресурсов и безопасны в эксплуатации. Самые удачные модели надежных производителей служат своим владельцам более 10 лет. Рассмотрим их строение и принципы, по которым они работают.
Особенности внутреннего устройства
Классический бытовой холодильник – это вертикально ориентированный шкаф, оснащенный одной или двумя дверцами. Его корпус изготавливается из жесткой листовой стали толщиной около 0,6 мм либо прочного пластика, облегчающего вес несущей конструкции.
Для качественной герметизации изделия применяют пасту с высоким содержанием хлорвиниловой смолы. Поверхность грунтуется и покрывается качественной эмалью из краскопультов. В производстве внутренних металлических отделений задействуют так называемый способ штамповки, пластиковые шкафы делают по методу вакуумного формования.
Двери прибора состоят из стальных листов. По краям вставляется плотный резиновый уплотнитель, не пропускающий внешний воздух. В некоторые модификации встраивают магнитные затворы
Между внутренней и наружной стенкой изделия обязательно прокладывают слой теплоизоляции, который защищает камеру от тепла, пытающегося проникнуть из окружающей среды, и предотвращают потерю образующегося внутри холода. Для этих целей хорошо подходит минеральный или стеклянный войлок, пенополистирол, пенополиуретан.
Внутреннее пространство традиционно подразделяется на две функциональные зоны: холодильную и морозильную.
По форме компоновки различают:
- одно-;
- двух-;
- многокамерные приборы.
В отдельный вид выделены , включающие две, три или четыре камеры.
Однокамерные агрегаты снабжены одной дверью. В верхней части оборудования размещен морозильный отсек с собственной дверцей с откидным или открывающимся механизмом, в нижней – холодильный отдел с регулируемыми по высоте полками.
В камерах устанавливается осветительная аппаратура со светодиодом или обычной лампой накаливания для того, чтобы видеть, что, собственно, в холодильнике лежит.
Приборы, сделанные по типу «бок о бок», гораздо объемнее и шире собратьев. Оба отсека в них занимают пространство по всей высоте оборудования. Они расположены параллельно друг другу
В двухкамерных агрегатах внутренние шкафы изолированы и отделены каждый своей дверью. Расположение отделов в них может быть европейским и азиатским. Первый вариант предполагает нижнюю компоновку морозильной камеры, второй – верхнюю.
Составляющие элементы конструкции
Холодильные установки компрессорного типа не производят холод. Они охлаждают объект, вбирая внутреннее тепло и переправляя его наружу.
Процедура образования холода протекает с участием следующих узлов:
- охладительный агент;
- конденсатор;
- испарительный радиатор;
- компрессорный аппарат;
- терморегулирующий вентиль.
В роли хладагента, которым заполняют систему холодильника, выступают различные марки фреона – смеси газов с высоким уровнем текучести и довольно низкими показателями температуры кипения/испарения. Смесь передвигается по замкнутому контуру, перенося тепло по различным участкам цикла.
В большинстве случаев в качестве рабочего элемента для домашних холодильных машин производители применяют Фреон 12. Этот бесцветный газ с едва ощутимым специфическим запахом не ядовит для человека и не влияет на вкус и свойства продуктов, хранящихся в камерах
Компрессор – центральная часть конструкции любого холодильника. Это инверторный или линейный агрегат, провоцирующий принудительную циркуляцию газа в системе, нагнетая давление. Проще говоря, сжимает пары фреона и заставляет их двигаться в нужном направлении.
Техника может быть оснащена одним или двумя компрессорами. Вибрации, возникающие при работе, поглощает внешняя либо внутренняя подвеска. В моделях с парой компрессоров за каждую камеру отвечает отдельное устройство.
Классификацией компрессоров предусмотрено два подтипа:
- Динамический . Вынуждает хладагент передвигаться за счет силы движения лопастей центробежного или осевого вентилятора. Имеет простое строение, но из-за низкого КПД и быстрого износа под действием крутящего момента в бытовом оборудовании используется редко.
- Объемный . Сжимает рабочее тело при помощи специального механического устройства, которое запускается электродвигателем. Бывает поршневым и роторным. В основном в холодильниках устанавливаются именно такие компрессоры.
Поршневой аппарат представлен в виде электромотора с вертикальным валом, заключенного в цельный металлический кожух. Когда пусковое реле подсоединяет питание, он активизирует коленчатый вал, а поршень, закрепленный на нем, начинает двигаться.
К работе подключается система открывающихся и закрывающихся клапанов. В итоге фреоновые пары вытягиваются из испарителя и нагнетаются в конденсатор.
При поломках поршневого компрессора ремонт возможен только при условии применения специализированного профессионального оборудования. Любая разборка в бытовой обстановке чревата потерей герметичности и невозможностью дальнейшей эксплуатации
В роторных механизмах необходимое давление поддерживается двумя роторами, движущимися навстречу друг другу. Фреон попадает в верхний карман, расположенный в начале валов, сжимается и выходит через нижнее отверстие небольшого диаметра. Для уменьшения трения в пространство между валами вводится масло.
Конденсаторы выполняются в виде решетки-змеевика, которую закрепляют на задней либо боковой стенке оборудования.
Они имеют разную конструкцию, но всегда отвечают за одну задачу: охлаждение горячих газовых паров до заданных значений температуры путем конденсации вещества и рассеивания тепла в помещении. Бывают щитовыми или ребристо-трубчатыми.
Испаритель состоит из тонкого алюминиевого трубопровода, спаянных стальных пластинок. Он контактирует с внутренними отсеками холодильника, эффективно отводит поглощенное тепло из прибора и существенно понижает температуру в шкафах
Терморегулирующий вентиль нужен для того, чтобы поддерживать давление рабочего тела на определенном уровне. Крупные узлы агрегата связывают между собой системой трубок, образующих герметичное замкнутое кольцо.
Последовательность рабочего цикла
Оптимальная температура для долговременного хранения провизии в компрессионных приборах создается в ходе рабочих циклов, осуществляющихся один за другим.
Протекают они следующим образом:
- при подключении аппарата к электросети запускается компрессор, сжимающий пары фреона, синхронно повышая их давление и температуру;
- под силой действия избыточного давления горячее рабочее тело, находящееся в газовом агрегатном состоянии, попадает в емкость конденсатора;
- передвигаясь по длинной металлической трубке, пар выбрасывает накопленное тепло во внешнюю среду, плавно остывает до комнатных температурных значений и превращается в жидкость;
- жидкое рабочее тело проходит через фильтр-осушитель, поглощающий лишнюю влагу;
- хладагент проникает сквозь узкую капиллярную трубку, на выходе из которой снижается его давление;
- вещество остывает и преобразовывается в газ;
- охлажденный пар добирается до испарителя и, проходя по его каналам, забирает тепло из внутренних отделений холодильного агрегата;
- температура фреона повышается, и он опять отправляется в компрессор.
Если говорить простыми словами о том, как работает компрессорный холодильник, то процесс выглядит так: компрессор перегоняет хладагент по замкнутому кругу. Фреон, в свою очередь, меняет агрегатное состояние благодаря специальным приспособлениям, собирает тепло внутри и переносит его наружу.
Рабочий цикл в системе повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты температурные значения, заданные системными программами, и возобновляется вновь, когда фиксируется их повышение
После охлаждения до нужных параметров терморегулятор останавливает мотор, размыкая электрическую цепь.
Когда температура в камерах начинает повышаться, контакты замыкаются вновь, а электродвигатель компрессора приводится в действие . Именно поэтому в процессе работы холодильника постоянно то появляется, то опять затихает гул мотора.
В эксплуатации оборудования нет ничего сложного: оно функционирует в автоматическом режиме круглосуточно. Единственное, что необходимо сделать при первом включении и периодически корректировать в процессе работы, – установить оптимальный в конкретных обстоятельствах температурный режим.
Нужная температура задается . В электромеханической системе значения выставляются на глаз или с учетом рекомендаций, указанных в инструкции производителя. При этом следует брать во внимание тип и количество продуктов, хранящихся в холодильнике.
Ручка регулятора, как правило, представляет собой круглый механизм с несколькими делениями, либо, в моделях посовременнее и подороже, управление можно осуществлять с помощью сенсорной панели.
Для того чтобы оценить степень заморозки, специалисты советуют поначалу поставить регулятор в среднее положение, а спустя некоторое время при необходимости подкрутить его вправо или влево
Каждая отметка на такой ручке соответствует определенному температурному режиму: чем больше деление, тем ниже температура. Электронный блок же позволяет задать температуру с максимальной точностью до 1 градуса с помощью поворотного регулятора или кнопок.
Например, установить в морозильном отсеке значение -14 градусов. Все введенные параметры будут отображаться на цифровом дисплее.
Чтобы максимально продлить жизнь домашнему холодильнику, следует не только разбираться в его устройстве, но и грамотно за ним ухаживать. Отсутствие должного сервиса и неправильная эксплуатация может привести к быстрому изнашиванию важных деталей и неполноценному функционированию.
Избежать нежелательных последствий можно, придерживаясь ряда правил:
- Регулярно чистить конденсатор от грязи, пыли и паутины в моделях с открытой металлической решеткой на задней стенке. Для этого нужно использовать обычную слегка увлажненную тряпку или пылесос с маленькой насадкой.
- Правильно установить технику . Следить за тем, чтобы расстояние между конденсатором и стеной комнаты было не меньше 10 см. Такая мера поможет обеспечить беспрепятственную циркуляцию воздушных масс.
- Своевременно размораживать , не допуская образования чрезмерного слоя снега на стенках камер. При этом для устранения ледовых корок запрещено пускать в ход ножи и другие острые предметы, которые могут легко повредить и вывести из строя испаритель.
Также нужно учитывать, что холодильник нельзя ставить рядом с нагревательными приборами и в местах, где возможен прямой контакт с солнечными лучами. Избыточное влияние внешнего тепла плохо сказывается на работе основных узлов и общей производительности прибора.
Для чистки фрагментов изделия, выполненных из нержавеющей стали, подходят только специальные средства, рекомендованные производителем в инструкции к прибору
Если планируется перевозка с места на место, то лучше всего транспортировать оборудование в грузовом автомобиле с высоким фургоном, фиксируя его в строго вертикальном положении.
Таким образом, можно предотвратить поломки, вытекание масла из компрессора, попадающего непосредственно в контур циркуляции охлаждающего агента.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Как работает холодильный агрегат:
Видео #2. Подробное разъяснение устройства компрессионных холодильников:
Видео #3. Информация о работе абсорбционных машин:
Пока холодильное оборудование исправно работает, потребители редко интересуются его устройством. Однако этими знаниями не стоит пренебрегать. Они очень ценны, поскольку позволяют быстро определить причину поломки и обнаружить проблемное место, предотвратив серьезные неисправности.
Оставляйте, пожалуйста, комментарии, размещайте тематические фотоснимки, задавайте вопросы по теме статьи в расположенном ниже блоке. Расскажите о том, как разбирались в устройстве собственного холодильника. Поделитесь, как на практике применили знания о конструкции холодильной машины.
Рефрижерация - это процесс, при котором температура помещения снижается ниже температуры наружного воздуха.
Кондиционирование воздуха - это регулирование температуры и влажности в помещении с одновременным осуществлением фильтрации воздуха, циркуляции и частичной его замены в помещении.
Вентиляция - это циркуляция и замена воздуха в помещении без изменения его температуры. За исключением специальных процессов, таких как замораживание рыбы, воздух обычно используется как промежуточное рабочее тело, передающее теплоту. Поэтому для осуществления рефрижерации, кондиционирования и вентиляции применяют вентиляторы и воздухопроводы. Три названные выше процесса тесно связаны между собой и совместно обеспечивают заданный микроклимат для людей, машин и груза.
Для снижения температуры в грузовых трюмах и в провизионных кладовых при рефрижерации применяют систему охлаждения работа которой обеспечивается холодильной машиной. Отобранная теплота передается другому телу - холодильному агенту при низкой температуре. Охлаждение воздуха при кондиционировании представляет собой аналогичный процесс.
В простейших схемах холодильных установок передача теплоты осуществляется дважды: сначала в испарителе, где холодильный агент, имеющий низкую температуру, отбирая теплоту от охлаждаемой среды, снижает ее температуру, затем в конденсаторе, где холодильный агент охлаждается, отдавая теплоту воздуху или воде. В наиболее распространенных схемах морских рефрижераторных установок (рис. 1) осуществляется паровой компрессионный цикл. В компрессоре давление пара холодильного агента повышается и соответственно повышается его температура.
Рис. 1. Схема паровой компрессорной холодильной установки: 1 - испаритель; 2 - термочувствительный баллон; 3 - компрессор; 4 - маслоотделитель; 5 - конденсатор; 6 - осушитель; 7 - трубопровод для масла; 8 - регулирующий вентиль; 9 - терморегулирующий вентиль.
Этот горячий пар, имеющий повышенное давление, нагнетается в конденсатор, где в зависимости от условий применения установки пар охлаждается воздухом или водой. Ввиду того что этот процесс осуществляется при повышенном давлении, пар полностью конденсируется. Жидкий холодильный агент направляется по трубопроводу к регулирующему вентилю, который регулирует подачу жидкого холодительного агента в испаритель, где поддерживается низкое давление. Воздух из охлаждаемого помещения или кондиционируемый воздух проходит через испаритель, вызывает кипение жидкого холодильного агента и сам, отдавая теплоту, при этом охлаждается. Подача холодильного агента в испаритель должна быть отрегулирована так, чтобы в испарителе весь жидкий холодильный агент выкипел, а пар слегка перегрелся перед тем, как он снова поступит при низком давлении в компрессор для последующего сжатия. Таким образом, теплота, которая была передана отвоздуха к испарителю, переносится холодильным агентом по системе до тех пор, пока не достигнет конденсатора, где она будет передана наружному воздуху или воде. В установках, где применяется конденсатор с воздушным охлаждением, как, например, в малой провизионной холодильной установке, должна быть предусмотрена вентиляция для отвода теплоты, выделенной в конденсаторе. Конденсаторы с водяным охлаждением с этой целью прокачивают пресной или забортной водой. Пресная вода применяется в тех случаях, когда и другие механизмы машинного отделения охлаждаются пресной водой, которая затем охлаждается забортной водой в централизованном водоохладителе. В этом случае из-за более высокой температуры воды, охлаждающей конденсатор, температура выходящей из конденсатора воды будет выше, чем при охлаждении конденсатора непосредственно забортной водой.
Холодильные агенты и хладоносители. Охлаждающие рабочие тела делятся в основном на первичные - холодильные агенты и вторичные - хладоносители.
Холодильный агент под воздействием компрессора циркулирует через конденсатор и испарительную систему. Холодильный агент должен обладать определенными свойствами, отвечающими предъявленным требованиям, например кипеть при низкой температуре и избыточном давлении и конденсироваться при температуре, близкой к температуре забортной воды, и умеренном давлении. Холодильный агент также должен быть нетоксичен, взрывобезопасен, негорюч, не вызывать коррозии. Некоторые холодильные агенты имеют низкую критическую температуру, т. е. температуру, выше которой пар холодильного агента не конденсируется. Это один из недостатков холодильных агентов, в частности углекислоты, которая применялась много лет на судах. Вследствие низкой критической температуры углекислоты значительно затруднялась эксплуатация судов с углекислотными холодильными установками в широтах с высокими температурами забортной воды и из-за этого приходилось использовать дополнительные охлаждающие конденсатор системы. Кроме того, к недостаткам углекислоты относится очень высокое давление, при котором система работает, что в свою очередь приводит к увеличению массы машины в целом. После углекислоты в качестве холодильных агентов определенное распространение имели хлористый метил и аммиак. В настоящее время хлористый метил на судах не применяется из-за его взрывоопасности. Аммиак имеет некоторое применение до сих пор, но ввиду высокой токсичности при его использовании необходимы специальные вентиляционные системы. Современные холодильные агенты - это соединения фторированного углеводорода, имеющие различные формулы, за исключением холодильного агента R502 (всоответствии с международным стандартом (MС) НСО 817 - для обозначения холодильных агентов применяется условное обозначение холодильного агента, которое состоит из символа R (refrigerant) и определяющего числа. В связи с этим при переводе введено обозначение холодильных агентов R.) , который представляет собой азеотропную (с фиксированной точкой кипения) смесь (специфическая смесь различных веществ, обладающая свойствами, отличными от свойств каждого вещества в отдельности. ) холодильных агентов R22 и R115. Эти холодильные агенты известны под названием фреоны (Согласно ГОСТ 19212 - 73 (изменение 1) для фреона установлено название хладон ), а каждый из них имеет определяющее число.
Холодильный агент R11 имеет очень низкое рабочее давление, для получения значительного охлаждающего эффекта необходима интенсивная циркуляция агента в системе. Преимущество этого агента особенно проявляется при использовании в установках кондиционирования воздуха, поскольку для воздуха требуются относительно малые затраты мощности.
Первым из фреонов, после того как они были открыты и стали доступны, получил широкое практическое применение фреон R12. К его недостаткам относится низкое (ниже атмосферного) давление кипения, в результате чего из-за любых неплотностей в системе появляется подсос в систему воздуха и влаги.
В настоящее время наиболее распространенным холодильным агентом является R22, благодаря которому обеспечивается охлаждение на достаточно низком температурном уровне при избыточном давлении кипения. Это позволяет получить некоторый выигрыш в объеме цилиндров компрессора установки и другие преимущества. Объем, описываемый поршнем компрессора, работающего на фреоне R22, составляет примерно 60% по сравнению с описываемым объемом поршня компрессора, работающего на фреоне R12 при тех же условиях.
Примерно такой же выигрыш получается при применении фреона R502. Кроме того, из-за более низкой температуры нагнетания компрессора уменьшается вероятность коксования смазочного масла и поломки нагнетательных клапанов.
Все названные холодильные агенты не вызывают коррозии и могут применяться в герметических и бессальниковых компрессорах. В меньшей степени воздействует на лаки и пластические материалы применяемый в электродвигателях и компрессорах холодильный агент R502. В настоящее время этот перспективный холодильный агент стоит еще достаточно дорого и поэтому не получил широкого применения.
Хладоносители применяются в крупных установках кондиционирования воздуха и в холодильных установках, охлаждающих грузы. В этом случае через испаритель циркулирует хладоноситель, который затем направляется в помещение, подлежащее охлаждению. Хладоноситель применяется тогда, когда установка велика и разветвлена, для того чтобы исключить необходимость в циркуляции в системе большого количества дорогостоящего холодильного агента, который имеет очень высокую проникающую способность, т. е. может проникать через малейшие неплотности, поэтому очень существенно свести к минимуму число соединений трубопроводов в системе. Для установок кондиционирования воздуха обычным хладоносителем является пресная вода, которая может иметь добавку раствора гликоля.
Наиболее распространенным хладоносителем в больших рефрижераторных установках является рассол - водный раствор хлористого кальция, к которому для уменьшения коррозии добавляют ингибиторы.
Процесс охлаждения в холодильной машине основан на физическом явлении поглощения тепла при кипении () жидкости. Температура кипения жидкости зависит от физической природы жидкости и от давления окружающей" среды. Чем выше давление, тем выше температура жидкости и, наоборот, чем ниже давление, тем при более низкой температуре жидкость закипает и испаряется. При одинаковых условиях разные жидкости имеют разные температуры кипения, так, например, при нормальном атмосферном давлении вода закипает при температуре +100°С, этиловый спирт +78°С, R-22 минус 40,8°С, фреон R-502 минус 45,6°С, фреон R-407 минус 43,56°С, жидкий азот минус 174°С.
Жидкий фреон, являющийся в настоящее время основным хладагентом холодильной машины, находящийся в открытом сосуде при нормальном атмосферном давлении, немедленно вскипает. При этом происходит интенсивное поглощение тепла из окружающей среды, сосуд покрывается инеем из-за конденсации и замораживания паров воды из окружающего воздуха. Процесс кипения жидкого фреона будет продолжаться до тех пор, пока весь фреон не перейдет в газообразное состояние, либо давление над жидким фреоном не возрастет до определенного уровня и при этом не прекратится процесс испарения его из жидкой фазы.
Аналогичный процесс кипения хладагента происходит в холодильной машине, с той лишь разницей, что кипение хладагента происходит не в открытом сосуде, а в специальном, герметичном узле- теплообменнике, который носит название - . При этом кипящий в трубках испарителя хладагент активно поглощает тепло от материала трубок испарителя. В свою очередь материал трубок испарителя омывается жидкостью или воздухом и как результат процесса происходит охлаждение жидкости или воздуха.
Для того, чтобы процесс кипения хладагента в испарителе происходил непрерывно, необходимо постоянно из испарителя удалять газообразный и «подливать» жидкий хладагент.
Для отвода выделяемого тепла используется алюминиевый теплообменник с оребренной поверхностью, называемый конденсатором. Для удаления паров хладагента из испарителя и создания необходимого для конденсации давления используется специальный насос - компрессор.
Элементом холодильной установки является также регулятор потока хладагента, так называемая дроссилирующая . Все элементы холодильной машины соединяются трубопроводом в последовательную цепь, обеспечивая тем самым замкнутую систему.
Принцип работы холодильных установок. Видео
Охлаждение подразделяется на естественное и искусственное. На первое энергия не тратится. Причем температура объекта стремится к температуре окружающего воздуха. Искусственное охлаждение представляет собой снижение температуры объекта до уровня ниже такого же показателя среды. Для такого охлаждения нужны холодильные машины или устройства. Обычно они применяются в промышленности для достижения нужных условий хранения, течения химических реакций, безопасности. Тепловые и холодильные машины очень широко применяются и в быту. Их принцип работы базируется на явлениях сублимации и конденсации.
Охлаждение льдом
Это самый доступный и простой вид охлаждения. Особенно удобен он в районах, где есть возможность накопления естественного льда.
В качестве средства охлаждения лед используется в процессе заготовки и хранения рыбы, при краткосрочном хранении овощной продукции, транспортировке пищевых продуктов в охлажденном виде. Лед применяется в погребах и ледниках. В таком оборудовании очень важна теплоизоляция. В стационарных ледниках стены гидро- и теплоизолированы. Они рассчитаны на температурный диапазон +5...+8°С.
Льдосоляное охлаждение
Льдосоляной метод охлаждения позволяет достичь поддержки еще более низких температурных условий в объеме, подвергаемом охлаждению. Совместное использование льда и соли дает возможность снизить температуру, при которой лед тает. Таков принцип. Принцип холодильной машины.
Для этой цели смешивается лед и хлористый натрий. В зависимости от концентрации соли температура льда колеблется от -1,8 до -21,2°С.
До минимума температура плавления доходит, если соли в смеси 23%. В этом случае лед не тает при минимальном показателе.
Сухой лед служит для поддержания низких температур в процессе хранения фруктов, мороженого, овощей, полуфабрикатов. Так называют твердое состояние углекислоты. При атмосферном давлении и нагреве она из твердой становится газообразной, пропуская фазу жидкости. Производительность холода у сухого льда вдвое больше, чем у водяного. Когда происходит сублимация сухого льда, получается углекислый газ, который, помимо всего прочего, выполняет консервирующие функции, способствуя сохраннности продуктов.
Методы охлаждения с использованием льда имеют и ряд недостатков, ограничивающих их применение. В связи с этим главным методом генерации холода становится машинное охлаждение.
Искусственное охлаждение
Машинное охлаждение представляет собой производство холода, которое производят холодильные машины и установки. У этого способа есть несколько достоинств:
- в автоматическом режиме сохраняется неизменный уровень температуры, различный для разных групп продуктов;
- оптимально задействовано охлаждаемое пространство;
- удобно эксплуатировать охлаждаемые помещения;
- небольшие затраты на техобслуживание.
Как работает
Принцип работы холодильной машины таков. Безусловно, человеку, который только лишь пользуется холодильной машиной или разыскивает ее, совсем не обязательно глубоко и всесторонне разбираться в работе холодильных машин. При этом знание основополагающих принципов работы таких установок будет совсем не лишним. Эта информация способна оказать помощь в осознанном выборе оборудования и облегчит беседу с профессионалами при выборе холодильного оборудования.
Также важно разбираться, как происходит работа холодильной машины. В ситуациях, когда холодильное оборудование отказывает и требуется вызов специалиста, имеет смысл вникнуть в принцип действия подобных машин. Ведь понимание объяснений специалиста о том, что нужна замена или ремонт какой-либо детали холодильной машины, позволит не потерять лишних денег.
Главный принцип работы холодильной машины - отвод тепла от объекта, подвергаемого охлаждению, и его перенос к другому объекту. Важно понимание того, что нагревание или сжатие объекта сопровождается передачей ему энергии, а охлаждение и расширение отбирает энергию. На этом основана передача тепла.
Для переноса тепла холодильные машины используют хладагенты - специальные вещества, отнимающие теплоту у объекта охлаждения в ходе кипения и расширения при постоянной температуре. В дальнейшем после сжатия энергия передается охлаждающей среде посредством конденсации.
Назначение отдельных узлов
Компрессором холодильной машины обеспечивается кругооборот хладагента в системе, его кипение в испарителе с нагнетанием в блок конденсатора.
Он призван отсасывать хладагент фреон в газообразном состоянии из испарителей, и, сжимая, нагнетать в конденсатор, где он превращается в жидкость. Затем фреон в жидком состоянии накапливается в ресивере. Этот узел оборудован входными и выходными запорными вентилями. Дальнейший путь хладагента - из ресивера в фильтр-осушитель. Здесь остатки влаги и примеси удаляются и поступают в испаритель.
В испарителе хладагент достигает кипения, что отбирает теплоту у охлаждаемого объекта. Далее хладагент уже в газообразном состоянии попадает из испарителя в компрессор, очищаясь через фильтр от загрязнений. Далее рабочий цикл агрегата повторяется, это и есть принцип. Принцип холодильной машины.
Холодильный агрегат
Объединение совокупности деталей и узлов холодильной машины на едином каркасе принято называть холодильным агрегатом. Совмещение узлов холодильной машины производителем делает удобнее монтаж, и происходит он быстрее.
Холодопроизводительность таких агрегатов - параметр, представляющий собой количество тепла, отнимаемое у среды, подвергаемой охлаждению за один час. При различных режимах работы производительность холода варьируется в широком диапазоне. Когда растет температура конденсации и понижается градус испарения, производительность уменьшается.
Хладагенты
Холодильные машины, используемые в торговых организациях, в роли хладагентов используют хладон или фреон, а для заморозки в промышленных масштабах - аммиак.
Хладон представляет собой тяжелый газ без цвета и со слабым запахом, ощутимым, лишь когда его концентрация в воздухе достигает 20%. Газ не горюч и не взрывчат. В хладоне хорошо растворимы смазочные масла. При больших температурах они составляют с ним однородную смесь. Хладон не влияет на вкусовые качества, аромат и цвет продуктов.
В холодильных установках с хладоном не должно быть более 0,006% массы влаги. Иначе она замерзает в тонких трубках, препятствуя работе холодильной машины. Из-за высокой текучести газа нужна хорошая герметизация агрегатов.
Аммиак - бесцветный резко пахнущий газ, опасный для человеческого организма. Его допустимое содержание в воздухе — 0,02 мг/л. Когда концентрация доходит до 16%, возможен взрыв. При содержании газа свыше 11% и открытом пламени рядом начинается горение.
, и какие процессы происходят во время её работы. Для конечного потребителя холодильного оборудования, человека, которому необходим искусственный холод на его предприятии, будь это хранение или заморозка продукции, кондиционирование помещения или , воды и т.д., не обязательно детально знать и понимать теорию фазовых превращений в холодильном оборудовании. Но основные знания в этой сфере помогут ему в правильном и поставщика.Холодильная машина предназначена для забора тепла (энергии) от охлаждаемого тела. Но по закону сохранения энергии, тепло просто так никуда не исчезнет, следовательно, взятую энергию необходимо перенести (отдать).
Процесс охлаждения основан на физическом яв лении поглощения тепла при кипении (испарении) жидкости (жидкого хладагента). предназначен для отсасывания газа из испарителя и сжатия, нагнетания его в конденсатор. При сжатии и нагревании паров хладагента мы сообщаем им энергию (или тепло), охлаждая и расширяя, мы отбираем энергию. Это основной принцип, на основе которого происходит перенос тепла и работает холодильная установка. В холодильном оборудовании для переноса тепла применяют хладагенты.
Холодильный компрессор 1 отсасывает газообразный хладагент (фреон) из (теплообменник или возду-хоохладитель) 3, сжимает его и нагнетает в 2 (воздушный или водяной). В конденсаторе 2 хладагент конденсируется (охлаждается потоком воздуха от вентилятора или потоком воды) и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора 2 жид-кий хладагент (фреон) попадает в ресивер 4, где происходит его накопление. Также ресивер необходим для постоянного поддержания необходимого уровня хладагента. Ресивер оснащен запорными вентилями 19 на входе и выходе. Из ресивера хладагент поступает в фильтр-осушитель 9, где происходит удаление остатков влаги, приме-сей и загрязнений, после этого проходит через смотровое стекло с индикатором влажности 12, соленоид-ный вентиль 7 и дросселируется терморегулирующим вентилем 17 в испаритель 3.
Терморегулирующий вентиль применяется для регулирования подачи хладагента в испаритель
В испарителе хладагент кипит, забирая тепло от объекта охлаждения. Пары хладагента из испа-рителя через фильтр на всасывающей магистрали 11, где происходит очис-тка их от загрязнений, и отделитель жидкости 5 поступают в компрессор 1. Затем цикл работы холо-дильной машины повторяется.
Отделитель жидкости 5 предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор.
Для обеспечения гарантированного возврата масла в картер компрес-сора на выходе из компрессора устанавливаться маслоотделитель 6. При этом масло через запорный вентиль 24, фильтр 10 и смотровое стекло 13 по линии возврата масла поступает в компрессор.
Виброизоляторы 25, 26 на всасывающей и нагнетательной магистралях обес-печивают гашение вибраций при работе компрессора и препятствуют их распространению по холо-дильному контуру.
Компрессор оснащён картерным нагревателем 21 и двумя запорными вентилями 20.
Картерный нагреватель 21 необходим для выпаривания хладагента из масла, предотвращения конденсации хладагента в картере компрессора во время его стоянки и поддержания необходи-мой температуры масла.
В холодильных машинах с полугерметичными , у которых в системе смазки используется масляный насос, применяется реле контроля давления масла 18. Это реле предназначено для аварийного отключения компрессора в случае снижения давления масла в системе смазки.
В случае установки агрегата на улице он должен быть допол-нительно укомплектован гидравлическим регулятором давления конденсации, для обеспечения стабильной работы в зимних условиях и поддержания необходимого давления конденсации в холодное время года.
Реле высокого давления 14 управляют включением/выключением вентиляторов конденсатора, для поддержания необходимого давления конденсации.
Реле низкого давления 15 управляет включением/выключением компрессора.
Аварийное реле высокого и низкого давлений 16 предназначено для аварийного отключения компрессора в случае пониженного или повышенного давления.
