Тема 2.2 Холодильное оборудование

 

Цель: Изучить применение искусственного охлаждения в предприятиях пищевой промышленности, торговли; способы получения искусственного холода; устройство и принцип действия паровой компрессионной холодильной машины; свойства холодильных агентов, ответить на контрольные ситуационные вопросы, тесты.

 

Содержание

2.2.1 Значение использования искусственного охлаждения в предприятиях пищевой промышленности и торговли.

2.2.2 Сущность естественного и искусственного охлаждении я, способы получения искусственного холода.

2.2.3 Термодинамические основы получения холода.

2.2.4 Холодильные агенты и теплоносители, требования предъявляемые к ним, свойства их.

2.2.5 Устройство и принцип действия паровой компрессионной холодильной машины.

2.2.6 Назначение, классификация, устройство торгового холодильного оборудования.

2.2.7 Устройство, температурные режимы холодильных камер.

2.2.8 Выводы по теме «Холодильное оборудование».

2.2.9 Тесты по теме «Холодильное оборудование».

2.2.10 Ситуационные вопросы по теме «Холодильное оборудование».

2.2.11 Контрольные вопросы по теме «Холодильное оборудование».

 

2.2.1 Значение использования искусственного охлаждения в предприятиях пищевой промышленности и торговли.

Первые промышленные холодильные машины появились в середине XIX века. Первоначально искусственное охлаждение широко применялось при заготовке и транспортировке пищевых продуктов. Бурный технический прогресс ХХ столетия привел к использованию искусственного холода в различных технологических процессах.

Охлаждение и замораживание пищевых продуктов, их длительное хранение и транспортировка, создание искусственного микроклимата в закрытых помещениях, низкотемпературная закалка металла, замораживание водоносных грунтов для строительных работ, химическая технология, микробиология, медицина – далеко не полный перечень областей применения искусственного холода.

Особенно широкое применение нашли холодильные установки в отраслях, связанных с производством, хранением и транспортировкой продуктов питания.

Растущие потребности в холодильном оборудовании вызваны ростом охлажденных и замороженных продуктов.

Охлажденных продуктов привозят намного больше, чем замороженных. В большинстве развитых стран потребление охлажденных продуктов (по массе) в 10 раз больше, чем замороженных, несмотря на то, что стоимость первых в 5 раз выше, чем вторых. Особенно возрастает спрос на охлажденные продукты, готовые к употреблению.

Годовое потребление замороженных пищевых продуктов в западноевропейских странах – от 18 до 23 кг, в США – 55 кг на душу населения. Общее потребление замороженных пищевых продуктов возросло с 17,8 млн.т. до 30млн.т.

Хранение пищевых продуктов при низких температурах позволяет длительное время сохранять их первоначальное качество, питательность и внешний вид, увеличить длительность хранения, расширить ассортимент. В этой связи большое значение приобретает создание непрерывной холодильной цепи, призванной обеспечивать хранение продуктов в условиях низких температур на всем пути их продвижения от производства до потребления.

Под непрерывной холодильной цепью понимают совокупность холодильников различных типов и организацию взаимной связи между ними с помощью холодильного транспорта.

Холодильник – это промышленное предприятие (или его цех), в помещениях которого с помощью холодильной установки поддерживают определенные режимы, необходимые для обработки и хранения скоропортящихся продуктов. Отдельные типы холодильников являются, таким образом, звеньями непрерывной холодильной цепи.

В соответствии с этим различают следующие типы холодильников:

1. Заготовительные холодильники предназначены для заготовки продукции в сельской местности либо непосредственно в полевых условиях. Они имеют холодильные установки большой мощности. Вместимость камер хранения в таких холодильниках меньше вместимости камер охлаждения. К заготовительным холодильникам относят и станции предварительного охлаждения, преимущественно передвижные.

2. Производственные холодильники являются частью пищевых предприятий: мясо- и птицекомбинатов, молочных и консервных комбинатов. Почти вся вырабатываемая продукция подвергается холодильной обработке, поэтому производственные холодильники оборудуют мощными устройствами для охлаждения и замораживания.

3. Распределительные (базисные) холодильники предназначены для равномерного обеспечения городов и промышленных центров сезонными продуктами питания в течение всего года, а также для создания резервного запаса продуктов. Эти холодильники характеризуются большой вместимостью камер хранения и малой производительностью устройств для охлаждения и размораживания. В этом случае, если на распределительных холодильниках есть производственные цехи для фасования масла, производства мороженого, твердой углекислоты, полуфабрикатов и т.д. Такие предприятия называют хладокомбинатами.

4. Перевалочные холодильники предназначены для временного хранения продуктов при передаче их с одного звена холодильной цепи на другое. Для этих холодильников характерен большой фронт грузовых работ.

5. Торговое холодильное оборудование используется для кратко-временного хранения продуктов в торговой сети, ресторанах, кафе. Эти холодильники малой вместимости. В одной камере допускается хранить продукты различных видов.

6. Бытовые холодильники служат для кратковременного хранения продуктов в домашних условиях и для производства небольшого количества льда. Они являются последним звеном непрерывной холодильной цепи.

7. Транспортные холодильники предназначены для создания необходимых низкотемпературных условий перевозки продуктов на разнообразных средствах транспорта. Различают железнодорожный, водный, автомобильный и авиационный холодильный транспорт, а также холодильные контейнеры. Все эти виды холодильных устройств являются связывающими элементами между отдельными звеньями непрерывной холодильной цепи.

В целях успешного осуществления продовольственной программы Украины необходимо обеспечить комплексное развитие холодильного хозяйства, расширить применение искусственного холода при обработке и хранении продукции. При этом большое внимание необходимо уделить дальнейшему развитию торговли и общественного питания, внедрению современного торгового холодильного оборудования для оснащения магазинов. В этой связи необходимо:

- использовать серийно выпускаемые изделия с централизованным холодоснабжением;

- совершенствовать специальное секционное открытое оборудование с централизованным холодоснабжением;

- совершенствовать торговое холодильное оборудование для продажи товаров из контейнеров;

- в новом холодильном оборудовании, при реконструкции низкотемпературных холодильных систем необходимо внедрять озонобезопасные хладагенты R-507; R-404А; R-134А.

 

2.2.2 Сущность естественного и искусственного охлаждении я, способы получения искусственного холода.

Физическая природа тепла и холода одинакова, разница состоит только в скорости движения молекул и атомов. В более нагретом теле скорость движения больше, чем в менее нагретом. При подводе к телу тепла движение возрастаем, при отнятии тепла уменьшается. Таким образом, тепловая энергии 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, 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 используется скрытая теплота, поглощаемая телами при изменении их агрегатного состояния.

Существует несколько способов получения искусственного холода. Самый простой из них – охлаждение при помощи льда, таяние которого сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Если теплопритоки извне малы, а теплопередающая поверхность льда относительно велика, то температуру в помещении можно понизить почти до 0˚С. Практически в помещении, охлаждаемом льдом, температуру воздуха удается поддерживать лишь на уровне 5 -8 ˚С.

При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния – плавление. Холодопроизводительность, или охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 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 ºС), 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.

Льдосоляное охлаждение производится с применением дробленного 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 разрушения кристаллических решеток льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором тепла 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 ее таяния – криогидратной точкой. Криогидратная точка для льдосоляной смеси с поваренной солью (Н₂О – NaCl) – 21,2 ºС при концентрации соли в растворе 23,1 % по отношению к общему весу смеси, что примерно равно 30 кг соли на 100 кг льда. При дальнейшем повышении концентрации соли происходит не понижение, а повышение температуры таяния льдосоляной смеси (рис. 2.4).

 

 

 

 

Рисунок 2.4 - Зависимость температуры затвердевания раствора от концентрации соли в воде.

 

Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероторы – наглухо запаянные формы заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероторы используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок – холодильников и т.д.

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 – 78,9ºС, теплота сублимации 574,6 кДж/кг.

Сухой лед обладает следующими преимуществами по сравнению с водным:

- можно получать более низкую температуру;

- охлаждающее действие 1кг сухого льда почти в два 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. Получают сухой лед искусственным путем на углекислотных заводах, хранят его в специальных контейнерах с усиленной теплоизоляцией.

Получение искусственного холода с помощью льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда, его доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.

Термоэлектрическое охлаждение основано на эффекте Пельтье (открыт Жаном Пельтье в 1834 г.), сущность которого заключается в том, что под влиянием проходящего электрического тока по цепи из 2 разных проводников или полупроводников на спаях появляются разные температуры (рис. 2.5). Если температура холодного спая ниже температуры окружающей среды, то его можно использовать как охладитель. Значительную разность температур на спаях дают пары, составленные из полупроводников, изготовленных из соединений висмута, сурьмы, селена с добавлением небольшого количества присадок.

 

 

 

Рисунок 2.5 - Принципиальная схема термоэлектрического охлаждения.

 

Преимущество термоэлектрического охлаждения – отсутствие движущихся частей, рабочего тела, бесшумность, надежность и долговечность работы, недостаток – большой расход электроэнергии. Термоэлектрические охладительные устройства используются в некоторых типах холодильных шкафов и охлаждаемых баров.

Учитывая недостатки всех вышеизложенных способов охлаждения, 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.

Широкое применение машинного охлаждения в торговле объясняется рядом его эксплуатационных свойств и экономических преимуществ: автоматическое поддержание постоянной температуры хранения в зависимости от вида продуктов, высокий удельный вес использования полезной емкости для охлаждения, незначительные затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт, удобство использования и санитарной обработки.

Комплекс механизмов и аппаратов, осуществляющих холодильный цикл, называется холодильной машиной. На предприятиях торговли используются компрессионные холодильные машины, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии.

 

2.2.3 Термодинамические основы получения холода.

В основе получения холода лежат два закона термодинамики.

Первый закон – тепло превращается в работу, а работа в тепло (например, в компрессоре работа превращается в тепло).

Второй закон – тепло не может переходить от холодного тела к теплому без затраты работы извне (в холодильных машинах работа затрачивается компрессором).

При получении холода из охлаждаемой среды поглощается тепло, при этом происходит изменение агрегатного состояния вещества.

Плавление – переход тела из твердого состояния в жидкое при подводе к нему необходимого количества тепла. Это тепло вызывает повышение температуры твердого тела до температуры плавления, которая остается постоянной пока все кристаллическое вещество не расплавится.

Теплота плавления – количество тепла, поглощаемое 1кг твердого тела при переходе его в жидкое состояние.

Сублимация – переход тела из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.

Теплота сублимации – количество тепла, поглощаемого 1кг твердого тела при переходе его в газообразное при постоянной температуре этого перехода.

Парообразование – переход жидкого тела в парообразное (газообразное) состояние при подводе тепла.

Тепла парообразования – количество тепла, поглощаемое 1кг жидкого тела при постоянной температуре перехода его в парообразное состояние.

Испарение – медленное газообразование, происходящее в воздушной среде только со свободной, открытой поверхности жидкости при любых ее температурах.

Кипение – парообразование, происходящее после повышения температуры жидкости до температуры кипения, сопровождается парообразованием во всем объеме.

Температура кипения зависит от физических свойств жидкости и определяется давлением паров над ней. С понижением давления паров понижается и температура кипения жидкости.

При отводе тепла от физических тел происходят следующие изменения агрегатного состояния вещества: отвердевание (замерзание) – переход жидкости в твердое состояние с выделением соответствующей при той же постоянной температуре, при которой плавится твердое тело.

Конденсация – переход паров в жидкое состояние при постоянной температуре, зависящей от давления паров, и сопровождающийся выделением соответствующей теплоты конденсации – сжижения.

Пар – газ при температуре ниже критической, близкие к состоянию насыщения, т.е. к переходу в жидкость.

Насыщенный пар находится в равновесии с кипящей жидкостью, и давление его зависит от температуры кипения.

Сухой пар – насыщенный пар при полном переходе частиц жидкости в парообразное состояние.

Влажный пар – смесь сухого пара и капелек жидкости.

Перегретый пар – пар, температура которого выше температуры насыщенного пара при том же давлении.

Давление – сила, действующая на единицу поверхности.

Абсолютное давление – отсчитывается от нуля давления, т.е. от абсолютного вакуума.

Избыточное давление – определяется показаниями манометра, дает разность между абсолютным давлением газа (пара) и внешним давлением по барометру.

Влажный воздух – смесь сухого воздуха и водяных паров.

Абсолютная влажность воздуха – весовое количество водяных паров, содержащихся в 1м³ влажного воздуха, определяется удельным весом водяных паров.

Относительная влажность воздуха – отношение удельного веса водяных паров во влажном воздухе к удельному весу водяных паров, насыщающих воздух при той же температуре.

Влагосодержание – вес водяных паров, содержащихся во влажном воздухе, отнесенный к 1кг сухого воздуха.

Точка росы – температура, при которой содержащиеся в воздухе водяные пары полностью насыщают его. При дальнейшем понижении температуры водяные пары конденсируются в виде росы, а при температуре ниже 0^оС – в виде инея.

В холодильных машинах совершается обратный круговой процесс, цикл. Цикл – процесс, при котором система из некоторого начального состояния после ряда изменений возвращается в то же состояние. Обратный процесс допускает возможность возвращения системы в первоначальное состояние.

 

2.2.4 Холодильные агенты и теплоносители, требования предъявляемые к ним, свойства их.

Холодильные агенты – 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.

Было установлено, что хлорсодержащие хладагенты, достигая стратосферы, разлагаются там ультрафиолетовыми лучами и высвобождают хлор, быстро реагирующий с озоном, разрушая таким образом озоновый слой.

В 1995 г. в Вене была принята Конвенция о защите озонового слоя. К ней присоединились 127 государств. В 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол о постепенном сокращении, а затем 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-12 B1, R-13 B1, R-114 B2. В 90-х годах текст протокола был ужесточен путем введения ограничений не только на производство, но и на торговлю, экспорт и импорт любой холодильной техники, содержащей озоноразрушающие вещества.

В настоящий момент установлены следующие сроки запрета производства и применения озоноразрушающих хладагентов:

- R-11, R-12, R-502 – полное прекращение производства 1 января 1996г.

- R-22 – отнесен к группе соединений, имеющих меньшую экологическую опасность. Он должен быть практически полностью исключен из рынка хладагентов в 2020 г.

Для замены R-12, R-502 и R-22 основными производителями химической продукции были разработаны и выпускаются переходные (с содержанием хлорфторуглеродов) и озонобезопасные (состоящие только из фторуглеродов) смеси хладагентов (табл. 2.1 и табл. 2.2).

На предприятиях торговли в настоящее время используются холодильные машины работающие на хладагентах R22, R134а и в перспективе на R717 (аммиаке).

 

Таблица 2.1 - Переходные (сервисные хладагенты)

Заменяемые хладагенты	Классификация ASHRAE	Cостав
R 12	R-401A	R22/152a/124
	R-401B	R22/152a/124
	R-406A	R22/600a/142в
	R-409A	R22/124/142в
	R-409B	R22/124/142в
R 502	R-22
	R-402A	R22/125/290
	R-402B	R22/125/290
	R-403A	R22/218/290
	R-403B	R22/218/290

 

Таблица 2.2 - Свободные от хлора HFC

Заменяемые хладагенты	Классификация ASHRAE	Cостав
R 12	R 134 A
R-22	R 407 C	R32/125/134a
R 502	R 404 A	R143a/125/134a

 

R22 (CHF₂Cl) – бесцветный газ, обладающий положительными физико-химическими, физиологическими и др. свойствами.

Коэффициент теплоотдачи R-22 на 30% выше, чем R12. При замене R12 на R22 холодопроизводительность компрессора при том же температурном режиме увеличивается на 60%, а удельный расход электроэнергии уменьшается на 6% благодаря меньшим дроссельным потерям в компрессоре. Широко применяется R22 в низкотемпературных холодильных установках и установках кондиционирования воздуха.

R134а (CF₃CFH₂) – нетоксичен и неогнеопасен, но при соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. В целом R134а по энергетическим характеристикам проигрывает R-12. Ввиду значительного значения потенциала глобального потепления R134а рекомендуется применять в герметичных холодильных системах. В тоже время озоносберегающий потенциал R134а близок к 0. Применение R134а вместо R22 потребует существенных изменений в размерах оборудования (большой диаметр труб теплообменных устройств, увеличение размеров компрессора). Все это должно привести к значительному увеличению стоимости холодильного оборудования. Таким образом 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 у производителей холодильного оборудования.

R 717 (NH₃ - аммиак) используется уже много лет в крупных промышленных холодильных установках. Аммиак не обладает озоноразрушающей способностью и не увеличивает парниковый эффект. Энергетическая эффективность использования R717 в холодильном оборудовании столь же высока, как и при применении R22. Кроме того R717 обладает низкой стоимостью, производство его доступно, проблемы его воспламеняемости и токсичности сегодня разрешимы, что делает его привлекательным для производителей холодильного оборудования.

Холодоносители – жидкость, служащая промежуточными посредниками для отвода тепла от охлаждаемой среды. К ним относится: вода, водные растворы солей, спирты, этилен гликоля и др.

К холодоносителям предъявляются следующие требования: низкие температуры замерзания, хорошие термодинамические свойства, негорючесть, взрывобезопасность, нетоксичность, отсутствие корродирующего воздействия на металлы.

 

2.2.5 Устройство и принцип действия паровой компрессионной холодильной машины.

Холодильные машины предназначены для понижения температуры окружающей среды и непрерывности поддержания заданной низкой температуры. Тепло, отнимаемое от охлаждаемого объекта, воспринимается холодильным агентом и передается им окружающей среде. Принципиальная схема машинного охлаждения представлена на рис. 2.6.

Тепло от объекта Q₀, например, от воздуха камеры хранения мороженых продуктов, при низкой температуре t₀ передается рабочему веществу холодильной машины. Далее в процессе сжатия паров холодильного агента затрачивается работа L, в результате чего повышается температура рабочего вещества, и тепло, отнятое от охлаждаемого объекта, вместе с теплом, эквивалентным затраченной работе (Q₀+L), передается окружающей среде, например воздуху или воде, поступающей на конденсатор, имеющей более высокую температуру t.

При этом холодильный агент (рабочее вещество), циркулирующее в холодильной машине, совершает обратный круговой процесс – холодильный цикл.

Для осуществления этого цикла затрачивается работа L. Общее количество тепла, передаваемого в окружающую среду с температурой t, в соответствии с законом сохранения энергии составляет

Q=Q₀+L, Вт (2.4)

 

Равенство (1) называется уравнением энергетического (теплового) баланса паровой компрессионной холодильной машины.

Количество тепла, отводимое в единицу времени от охлаждаемого объекта, называется холодопроизводительностью установки.

Тепло, отводимое от охлаждаемого объекта одним килограммом холодильного агента, т.е. тепло q₀, называется его удельной холодопроизводительностью.

Дж/кг (2.5)

 

где Q₀ – холодопроизводительность установок, Вт;

G – количество хладона, циркулирующего в системе, кг/с.

Эффективность работы холодильной машины оценивается холодильным коэффициентом e, представляющим собой отношение холодопроизводительности установки Q₀ к затраченной работе L.

 

или (2.6)

 

Наиболее экономично (e=3¸5) работают компрессионные холодильные машины при температурах кипения от -15° до +5°С. Поэтому они широко применяются для получения умеренного холода, в частности в торговом холодильном оборудовании. При снижении температуры кипения холодильный коэффициент резко уменьшается.

 

 

Рисунок 2.6 - Принципиальная схема машинного охлаждения:

1 - окружающая среда, воспринимающая тепло;

2 - холодильная машина; 3 - объект охлаждения

 

Компрессионная холодильная машина (рис. 2.7, 2.8) состоит из следующих основных узлов: испарителя, компрессора, конденсатора, ресивера, фильтра-осушителя, 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 привидятся 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.

 

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема холодильной машины

 

1 – компрессор, 2 – конденсатор, 3 – ресивер, 4 – теплообменник,

5 – фильтр-осушитель, 6 – терморегулирующий вентиль, 7 – испаритель,

8 – запорные вентили

 

 

Рисунок 2.8 – Схема холодильной установки в условных обозначениях

 

1 – компрессор, 2 – конденсатор, 3 – ресивер, 4 – теплообменник,

5 – фильтр-осушитель, 6 – терморегулирующий вентиль, 7 – испаритель,

8 – запорные вентили

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 хладагента 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. При недостаточном заполнении испарителя жидкостью часть поверхности его не используется, что ведет к нарушению нормального режима работы машины и 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 автоматический 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) 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, сжимаются 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 включенном 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 включения 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.

При включении машины 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. Через несколько секунд после остановки машины давление в термобаллоне и испарителе сравнивается и игольчатый клапан терморегулирующего вентиля закрывается.

 

2.2.6 Назначение, классификация, устройство торгового холодильного оборудования.

Сохранение качества скоропортящихся пищевых продуктов на предприятиях торговли осуществляется в стационарных холодильных камерах и в торговом холодильном оборудовании, в которых поддерживается необходимый температурно-влажностный режим.

К торговому холодильному оборудованию относятся малые охлаждаемые устройства, предназначенные для кратковременного хранения, демонстрации и продажи предварительно охлажденных или замороженных скоропортящихся пищевых продуктов.

К ТХО относятся: сборные холодильные камеры (КХ), холодильные шкафы (ШХ), охлаждаемые витрины (ВХ), прилавки (ПХ), прилавки-витрины (ПВХ).

Для охлаждения оборудования используются автоматизированные агрегаты малой холодопроизводительности в комплекте с испарителем, обычно в виде змеевика, размещаемого внутри охлаждаемого объекта.

Торговое холодильное оборудование классифицируется по следующим признакам:

1. По назначению:

а) холодильные камеры (КХ);

б) шкафы холодильные (ШХ);

в) прилавки холодильные (ПХ);

г) прилавки-витрины (ПВ);

д) витрины (ВХ).

2. По температурному режиму:

а) среднетемпературные (С);

б) низкотемпературные (Н).

3. По расположению холодильного агрегата:

а) холодильный агрегат встроенный в охлаждаемое оборудование (1);

б) холодильный агрегат расположен вне ТХО (2).

4. По способу исполнения:

а) в обычном исполнении (максимальная температура окружающего воздуха 32 градуса);

б