Парокомпрессорная холодильная машина. Устройство и принцип действия

17. Способы охлаждения, увлажнения и воздухораспределения в камерах холодильников.Применяют две основные с и с т е м ы о х л а ж д е н и я камер хранения: непосредственное и рассольное.При непосредственном охлаждении жидкий хладагент поступает в батареи, размещенные в камерах, и испаряется в них, что обеспечивает охлаждение окружающего воздуха. Такая система проста,экономична, однако она имеет недостаток — в результате нарушения герметичности батарей или подводящих труб пары хладагентамогут лопасть в камеру и вызвать ожоги хранящихся плодов и овощей. При слабом повреждении на их поверхности образуются коричневые и черновато-бурые пятна небольших размеров, при болеесильном повреждении ткани размягчаются.

Накапливающийся в камере аммиак не вызывает коррозии металлического оборудования, но, если содержание его в воздухе превышает 11 %, может произойти взрыв. При накоплении в камере более 20 % фреона начинает ощущаться специфический запах этого газа. Фреон невзрывоопасен, но при значительных концентрациях он разъедает резину и вызывает повреждение оборудования и уплотнительных прокладок. При рассольном охлаждении испаритель холодильной установки помешается в емкость с промежуточным хладоносителем — раствором хлорида кальция или этиленгликолем. Холодный рассол подается насосом в охлаждающие батареи, размещенные в камерах холодильника. Система хладоносителя имеет большую емкость, поэтому приходится останавливать работу компрессора для осмотра, ремонта. Для устройства рассольного охлаждения требуется больше труб, поэтому оно дороже. Кроме того, при этом способе тратится

больше энергии, чем при непосредственном охлаждении. В рассмотренных системах охлаждения батареи размещают настенах, потолке камеры и между штабелями продукции. При этом в небольших камерах заданная температура поддерживается во всех зонах. В крупных камерах применяют периодическое перемешивание воздуха вентилятором для выравнивания температуры во всех зонах. Обычно устанавливают кратность циркуляции воздуха в камере 8... 10 объемов в час. Эффективно применение специальных воздухоохладителей, закрепляемых на полу камеры на постаментах или подвешиваемых к потолку. Воздухоохладитель представляет собой сблокированные в общем кожухе испаритель холодильной установки увлажнитель воздуха и вентилятор (рис. 15). Воздух забирается вентилятором из камеры, увлажняется, затем охлаждается испарителем и возвращается в камеру. Применяют смешанную систему охлаждения камер холодильников. При этом воздухоохладители обеспечивают интенсивное охлаждение продукции после загрузки осенью, а пристенные батареи ограничивают приток внешнеготепла в камеру и способствуют поддержанию выравненной температуры. В камерах холодильников из-за конденсации и вымораживания воды на охлаждающих элементах воздух теряет влагу, что приводит к высоким потерям массы продукции. Устранить этот недостаток позволяет применение кожухового охлаждения, или воздушной рубашки. В камерах холодильника трудно поддерживать оптимальную влажность воздуха, так как вода постоянно вымораживается на охлаждающих элементах в виде «шубы». Некоторая сухость воздуха приводит к более высоким потерям от испарения воды из продукции. Снизить эти потери можно путем увлажнения воздуха в камерах (разбрызгиванием воды, при помощи увлажнителей) и путем размещения плодов и овощей в затаренном виде (в плотных ящиках, коробках, в полиэтиленовых пакетах, в ящиках или контейнерах, выстланных изнутри пленкой).

Повысить влажность воздуха в камерах можно при помощи пароувлажнителей УВП-1. Широко применяют увлажнение воздуха с использованием механических распылителей воды ЛН-1 А. Распылитель на кольцах подвешивают к потолку камеры и подводят к нему трубопровод с водой. В корпусе распылителя при помощи поплавкового регулятора поддерживается постоянный уровень воды.

В распылитель вставлен конус с диском, вращаемый электродвигателем. Конус подает воду на быстровращающийся диск, который отбрасывает ее на круглый распылитель и превращает в водяную пыль. Вентилятором, установленным на одной оси с электродвигателем, распыленная вода подается в камеру и увлажняет

воздух. Производительность ротационного увлажнителя до 6 л воды в час. в камере площадью 300 м2 устанавливают два увлажнителя, они работают при ручном или автоматическом управлении. Точность регулировки автоматического контроля составляет 2 %. Для крупных камер создан более мощный дисковый увлажнитель воздуха МАГ-3 производительностью 30 л воды в час. При отсутствии увлажнителей для стабилизации влажности воздуха в проходе камер.

18. Способы герметизации и контроля герметичности камер холодильников для хранения в РГС.Г е р м е т и ч н а я г а з о и з о л я ц и я к а м е р — одна изважных отличительных особенностей холодильников с РГС. Без

надежной герметизации создать и поддерживать определенный состав газовой среды на постоянном уровне невозможно. Для герметизации камер используют различные приемы и материалы. Газоизоляционные материалы должны быть непроницаемыми для диоксида углерода и кислорода, устойчивыми к коррозии, микроорганизмам, механическим повреждениям, быть дешевыми и удобными при проведении газоизоляционных работ, не

Должны иметь запаха. Распространенный способ герметизации - монтаж изнутри камеры сплошного (стены, пол, потолок) металлического покрытия, сваренного из стальных оцинкованных листов толщиной 1,0...1,5 мм. На такое металлическое покрытие камер с обеих сторон наносят слой битума, чтобы защитить металл от коррозии.

Газоизоляция из сварных стальных листов надежна, но дорога. Испытывают и применяют и другие системы, материалы. Разработаны панели из пористого пластика пенополистирола. К ним с внешней стороны приклеивают путем горячего прессования гофрированный алюминий толщиной §0 мкм, который снаружи защищен слоем специального, устойчивого к коррозии лака. После монтажа панелей стыки промазывают газонепроницаемой мастикой. Для герметизации стыков панелей используют также специальный состав на основе эпоксидной смолы и битумно-латексной эмульсии.

Для газоизоляции и герметизации камер применяют панели на основе полиуретанового утеплителя, облицованного гофрированным алюминием. В последние годы панели вместо алюминия покрывают листом полиэфирного стеклопластика с нанесенным на него слоем синтетического желатина, что обеспечивает полную газонепроницаемость и отсутствие конденсата влаги на стенах и перекрытии камеры. В качестве газоизолирующих материалов используют также эпоксидные смолы, газонепроницаемые краски, битумные мастики с каучуком.

Особенно тщательно выполняют газоизоляцию стыков в зонах стены — потолок и стены — пол камер. Так, для надежной газоизоляции стыка стены — пол делают по всему периметру камеры желоб глубиной до 20 см, который затем заливают газонепроницаемой гибкой асфальтовой мастикой. Потолочные углы и места ввода и вывода технологических и контрольных трубопроводов также тщательно герметизируют, заделывая стыки и щели газонепроницаемой мастикой и самоклеящейся лентой.

19. Технические средства для создания регулируемой газовой среды в камерах холодильников.При хранении плодов и овощей применяют следующие тригруппы газовых сред:

нормальные —сумма концентраций О2 и СО2 равна 21 %, как и в нормальной атмосфере. Однако соотношение между этими газами изменено в пользу СО2 (по сравнению с воздухом). Обычно используют газовые смеси с концентрацией СО2 5...10 % и О2 11... 16 %; остальные 79 % приходятся на азот;

субнормальные— сумма концентраций О2 и СО2 составляет менее 21%. Для многих сортов яблок наиболее подходящей оказалась газовая среда с концентрацией СО2 5 % и О2 3 %; остающийся объем занимает азот. Соотношение газов следует уточнять применительно к каждому виду продукции, сорту и району выращивания;

газовые среды, полностью освобожденные от СО2, с пониженным, обычно до 2...3 %, содержанием О2. Газовые среды этого типа состоят из азота с минимальным содержанием О2, необходимым для поддержания нормального дыхательного обмена плодов и овощей.

Используют два метода создания газовых сред: пассивный, при котором для изменения состава атмосферы в закрытых емкостях или камерах используется дыхание самих объектов хранения; активный, при котором в закрытые емкости или камеры с помещенными в них объектами хранения подается газовая смесь заданного состава, подготовленная с помощью специальных агрегатов и установок.

В первом случае необходимый состав атмосферы создается не сразу, а через 0,5..1,0 мес после начала хранения в зависимости от интенсивности дыхания плодов и овощей. Так, в камере с высокой степенью герметизации при хранении яблок среднесуточный прирост концентрации диоксида углерода и снижение концентрации кислорода составляют около 0,5 %. Эта группа методов отличается

относительной простотой и не требует специального оборудования, но сроки хранения продлеваются незначительно. Во втором случае нужный состав атмосферы может быть создан сразу или через несколько дней после начала хранения, но при этом используется сложная и дорогая аппаратура.

Из пассивных способов создания газовых сред наиболее простым является применение герметичной упаковки плодов и овощей в полиэтиленовую пленку. Внутри таких упаковок в результате дыхания продукции создается повышенная концентрация СО2 и пониженная — О2.

20. Применение полимерных материалов при хранении плодоовощной продукции.Способ хранения в упаковках из полимерных пленок следуетприменять лишь для сортое, устойчивых к повышенным концентрациям СО2. Из сортов яблок, выращиваемых в нашей стране, этоПепин шафранный, Ренет шампанский, Ренет Симиренко, Бойкен. Эти сорта выдерживают концентрацию СО2 на уровне 5...6 %-.Такой неустойчивый к повышенным концентрациям СО2 сорт яблок, как Антоновка обыкновенная, не рекомендуется хранить в упакованном виде. Помимо сортовых особенностей на устойчивостьплодов к повышенным концентрациям СО2 влияют их физиологическое состояние и степень зрелости к моменту уборки.

Проницаемость пленочных полимерных материалов зависит от их толщины. При толщине полиэтиленовой пленки 30...60 мкм в пакетах вместимостью 3..5 кг создается благоприятная для длительного хранения атмосфера. Кроме того, в таких упаковках почти полностью исключаются потери от испарения влаги из объектов

хранения. При этой толщине полиэтиленовой пленки в герметичных упаковках обычно накапливается не более 4...5 % СО2, такая концентрация допустима для устойчивых видов и сортов плодов и овощей. Полиэтиленовая пленка большей толщины, например 100...200 мкм, почти непроницаема для газов, при герметичной упаковке в нее продукции постепенно создается газовая среда с настолько высоким содержанием СО2, что начинается нарушение дыхательного газообмена и вообще обмена веществ. При этом возникают физиологические расстройства в виде различного рода потемнений ткани и результат хранения оказывается неудовлетворительным. При использовании полимерной пленки большой толщины необходимый состав газовой среды внутри упаковки создается лишь при перфорации (в пленке должно быть некоторое количество отверстий для сообщения с внешней средой). При этом важное значение имеет правильное расположение таких отверстий. Чем ниже они расположены, тем интенсивнее газообмен между атмосферой внутри упаковки и наружным воздухом. Указанная закономерность относится в первую очередь к СО2, который тяжелее воздуха.

Газообмен между герметично упакованными в полимерные пленки плодами и овощами и внешней средой зависит от площади поверхности упаковки, приходящейся на единицу массы упакованной продукции. Чем меньше экземпляров продукции приходится на единицу площади поверхности упаковки, тем полнее газообмен с внешней средой. Упаковка единичных экземпляров плодов и овощей наиболее приемлема для оптимального газообмена. Модификация такого рода упаковки — нанесение восковых или гидрофобных покрытий на каждый экземпляр продукции. Эти покрытия становятся дополнительной мембраной, препятствующей испарению влаги и газообмену с внутренними тканями плодов и овощей. Во внутренних зонах экземпляров продукции создается измененный состав газовой среды — повышенная концентрация СО2 и пониженная — О2, Это снижает интенсивность дыхания и процессов обмена веществ и повышает сохраняемость продукции.

В практике хранения плодов и овощей нашла применение упаковка в тонкую полиэтиленовую пленку (20...30 мкм) штучных экземпляров продукции, обычно от 5 до 10 плодов. Рукав полиэтиленовой пленки указанной толщины, герметизированный термосвариванием с одного торца, заполняют плодами и герметизируют с другого торца либо термосвариванием, либо с помощью зажима. После этого в результате дыхания продукции в упаковке создается разрежение, пленка обтягивает отдельные экземпляры, как бы прилипает к их поверхности.

Еще больший эффект получается при одновременном откачивании из упаковки воздуха. Так можно хранить яблоки, груши, огурцы, морковь, редис — продукцию, обладающую достаточной механической прочностью.

Положительное действие вакуумирования объясняется созданием измененного состава газовой среды, близкого к рекомендуемому для хранения плодов и овощей в условиях РГС. Так как в нормальной атмосфере содержится 21 % О2, то при вакуумировании на 50 662 Па создается концентрация О2 в упаковке около 10 %, на

25 314 Па — 5, на 20 265 Па — 4 %. Таким образом достигается концентрация О2, благоприятная для хранения плодов и овощей. Концентрация СО2 при вакуумировании оказывается исчезающе малой. При столь малой концентрации О, в герметичной упаковке дыхание объектов хранения и, следовательно, накопление СО2 предельно подавлены. Однако для того чтобы накопление этого газа не превысило пределов, опасных возникновением физиологических расстройств и связанного с этим потемнения тканей, толщина пленки не должна превышать 50...60 мкм.

Широко применяют вкладыши из полиэтиленовой пленки в жесткую тару для хранения плодов и овощей (ящики, контейнеры), открытые сверху, т. е. сообщающиеся в верхней части с наружной атмосферой. При хранении яблок, корнеплодов, огурцов, зеленных овощей ящики выстилают полиэтиленовой пленкой. Верхнюю часть либо оставляют открытой, либо закрывают свободными концами пленки внахлест. Эта технология позволяет создать благоприятные условия для хранения плодов и овощей. В таких емкостях быстро создается и удерживается на постоянном уровне высокая влажность среды, близкая к полному насыщению даже при интенсивной вентиляции хранилищ. Если в хранилище поддерживается постоянная темпера тура, то выпадения конденсата влаги в упаковке не наблюдается. В этих емкостях создается газовая среда, несколько обогащенная диоксидом углерода и обедненная кислородом. В нижней части емкостей концентрация СО2, который тяжелее воздуха, бывает равной 1.. .3 %, в верхней части состав газовой среды близок к нормальному. Кроме того, упаковка из полиэтиленовой пленки защищает продукцию от механических повреждений и ограничивает перенос спор фитопатогенных микроорганизмов из одной единицы упаковки в другую. Вследствие этого существенно сокращаются как потери массы, так и отходы из-за фитопатогенной порчи.

Герметичные упаковки из полиэтиленовой пленки для хранения плодов и овощей имеют недостаток — если толщина пленки велика (более 100 мкм), то возникает опасность накопления повышенных концентраций СО2 и недопустимого снижения концентрации О2, что может вызвать расстройство дыхания и вследствие этого различного рода потемнения и некрозы объектов хранения. Для повышения проницаемости таких упаковок для СО2 и О2 в одной из их боковых стенок часть пленки заменяют «окном» из силиконовой резины. Проницаемость этого материала при обычном давлении и 15 °С для СО2 в 200, для О2 в 140, для N2 в 220 раз выше, чем полиэтиленовой пленки толщиной 50 мкм.

В упаковках с силиконовой вставкой (газообменником) накапливающийся диоксид углерода быстрее диффундирует наружу, а потребляемый на дыхание кислород — внутрь емкости. Подбирая размер силиконовых мембран, в герметичных упаковках создают и поддерживают в течение всего периода хранения оптимальный состав газовой среды.

Серийно выпускают газоселективные мембраны, обладающие избирательной проницаемостью для диоксида углерода и кислорода. Площадь мембран должна составлять в расчете на 1 кг: для яблок и груш 4... 8 см2 (в зависимости от сорта параметр необходимо уточнять), для моркови 8... 10 для кочанной капусты 10...12, для петрушки и сельдерея 18...20 см2.

Для хранения плодов и овощей широко применяют крупногабаритные полиэтиленовые контейнеры с вклеенным силиконовым газообменником. Размеры основания контейнера равны размерам стандартного поддона, на котором размещают контейнер. Внутрь контейнера (при спущенных боковых стенках) устанавливают еще один поддон и на него ящики с плодами, чаще всего с яблоками. Наиболее распространен контейнер, вмещающий 600...800 кг яблок. После установки ящиков боковые стенки поднимают и горловину получившегося полиэтиленового мешка-контейнера затягивают резиновым жгутом. Контейнер изготавливают из полиэтиленовой пленки толщиной 150...200 мкм, площадь газообменника должна составлять 0,6 м2 на 1 т плодов. Недостаток этого контейнера состоит в том, что жесткая тара помещается внутрь и не защищает полиэтилен от механических повреждений снаружи. Кроме того, сама тара может повредить контейнер изнутри. Более удобен в эксплуатации полиэтиленовый

контейнер с силиконовой мембраной, вставляемый в жесткий каркас типового контейнера, который защищает полиэтилен от механических повреждений и, кроме того, позволяет выполнять все погрузочно-разгрузочные операции точно так же, как с типовым.

21. Технические средства механизации погрузочно-разгрузочных работ в хранилищах и холодильниках.Механизация загрузки и выгрузки продукции. В хранилищах и холодильниках способы размещения продукции и механизация погрузо-разгрузочных работ взаимосвязаны, они должны соответствовать возможностям серийных машин и механизмов.

Система механизмов, используемых при загрузке картофеля и овощей, зависит от вида продукции и от особенностей хранилища. В сооружениях для картофеля, свеклы и брюквы, размещаемых слоем высотой до 4...5 м, целесообразно применять загрузчик ТЗК-30, а в хранилищах для моркови, лука, капусты, которые хранят слоем до 2,8 м, — систему транспортеров СТХ-30. Расстояние от верха насыпи продукции до перекрытия должно составлять не менее 0,8 м.

Выгружают картофель и овощи из закромных хранилищ при помощи системы транспортеров ТХБ-20. Оператор самоходной машины КМХ-01 подводит ее к открытому закрому и опускает роторный подборщик в массу картофеля или корнеплодов. Ролики подборщика подбирают продукцию и подают ее на систему установленных транспортеров, с которых она попадает в транспортное средство. Ширина рабочего захвата КМХ-01 составляет 50 см, производительность всей системы ТХБ-20 — 15 т/ч.

Из хранилищ навального типа продукцию выгружают при помощи загрузчика ТЗК-30, на котором вместо приемного бункера устанавливают транспортер-подборщик ТПК-ЗОА. Ширина приемной части подборщика 80 см. Во время работы подборщика звездочки подают картофель или овощи на транспортер, с него они попадают на подъемный лопастный транспортер ТЗК-30, а затем на транспортер-стрелу и в транспортное средство. Производительность 30 т/ч. При навальном хранении можно выгружать продукцию и при помощи системы транспортеров ТХБ-20. Поврежденных экземпляров при работе обеих систем механизмов бывает 0,5... 1,2 %.

Картофель, корнеплоды, лук можно выгружать из хранилища при помощи ленточных транспортеров, которые устанавливают в распределительном вентиляционном канале под полом закрома. Закромный способ хранения картофеля и овощей нерационален из-за наличия в хранилище проезда и неполного использования объема сооружения. При этом недостаточно эффективно применяются средства механизации, производительность труда в процессе загрузки и выгрузки продукции низкая, так как много времени тратится на разборку и сборку передних стенок закромов. В связи с этим закромный способ в основном используют для хранения семенного картофеля и маточников овощных культур, когда необходимо сохранить раздельно несколько сортов. Перспективным является секционный способ хранения, при котором хранилище разделено на автономные секции вместимостью 500...700 т с навальным способом размещения продукции. В таких секциях эффективно используются средства механизации и можно размещать разные сорта картофеля и овощей, маточники овощных культур.

Полностью механизировать все процессы загрузки и выгрузки плодов и овощей в хранилищах и холодильниках позволяет применение жесткой тары и штабелеукладчиков-погрузчиков. При этом используют контейнеры разной конструкции, вмещающие 200...800 кг, деревянные ящики на 25...35 кг, лотки на 10...15 кг. К таре всех видов предъявляют следующие требования: она должна иметь стандартные размеры и обладать достаточной механической прочностью. Контейнеры должны выдерживать нагрузки при размещении в штабеле высотой до 8 м, ящики — в штабеле высотой З...5м. Ящики помещают на стандартные поддоны размерами 800 х 1200 мм, а сформированные грузовые пакеты устанавливают в

штабель по 4...5 ярусов в высоту. Для размещения продукции в малопрочной таре (лотки, картонные коробки) используют специальные стоечные поддоны с жесткими металлическими стойками по углам, которые принимают на себя нагрузки от вышестоящих в штабеле грузовых пакетов.

Пакетный способ размещения плодов и овощей на хранение имеет недостатки: ящики с продукцией укладывают на поддон в поле или в саду вручную, так как механизировать можно только погрузку и разгрузку уже готовых пакетов; при перевозке ящики сдвигаются с места, и в хранилище или холодильнике их нужно поправлять на поддоне или перекладывать на другой поддон; ящики менее прочны, чем контейнеры, и высота размещения их в камере ограниченна. Более перспективно применение контейнеров. Так, при хранении яблок в контейнерах вместимость холодильника увеличивается на 20 % по сравнению с использованием ящиков. Контейнеры и поддоны с установленными ящиками можно перемещать аккумуляторными электропогрузчиками с вилочным захватом. Применяют преимущественно электропогрузчики 4004А, ЭП-103-2 грузоподъемностью 750 кг, они маневренны, бесшумны, обеспечивают быструю загрузку камер, не требуют применения ручного труда. Используют также электроштабелеры ЭШВ-186.

Распространение тарного способа размещения картофеля и овощей сдерживается прежде всего из-за того, что стоимость тары остается высокой (стоимость контейнеров составляет 60...70 % стоимости хранилища). Для дешевых видов продукции это значительно увеличивает затраты на хранение. Кроме того, для комплексной механизации при уборке и тарном размещении необходимо достаточное количество погрузчиков и подъемников одновременно в хранилищах и в поле. К тому же при тарном хранении иногда не удается выдержать технологические требования (например, предупредить отпотевание картофеля в верхнем ярусе контейнеров труднее, чем при активном вентилировании сплошного слоя клубней одинаковой высоты).