Koja se instalacija koristi za dobivanje umjetne hladnoće. Toplinska pumpa - toplina iz hladnoće

Kompresor rashladne jedinice su glavni potrošači električne energije u poduzećima za preradu i skladištenje kvarljivih proizvoda prehrambeni proizvodi, što zahtijeva pronalaženje rezervi za uštedu energetskih resursa. Budući da većinu teritorija naše zemlje karakteriziraju duge zime s niskim temperaturama zraka, vrlo obećavajući smjer uštede energetskih resursa je široka uporaba prirodne hladnoće. Zabilježimo neke upute za korištenje prirodne hladnoće.

Najjednostavniji i najčešći način je izravni dovod hladnog zraka u komore za hlađenje ili skladištenje hrane kada je vanjska temperatura zraka jednaka ili niža od one koja je potrebna u komorama. Na vanjskim stijenkama napravljene su rupe za usisavanje zraka pomoću ventilatora i ispuštanje kroz nepovratni ventil (slika 94). Zrak se u komori distribuira kroz zračni kanal s podesivim prozorima, koji se automatski zatvaraju klapnama kada se ventilator zaustavi. Temperaturu u komori održava dvopoložajni temperaturni prekidač kojim se uključuje ili isključuje ventilator. Prilikom stavljanja nezapakiranih proizvoda u komoru potrebno je na usisu ventilatora ugraditi filtre za pročišćavanje zraka od prašine i mikroorganizama (npr. LAIK SP-6/15 ili LAIK SP-6/15A). Utvrđeno je da se u prostorima s relativnom vlagom zraka od 85% i više, u komorama s nezapakiranim proizvodima, može koristiti vanjski zrak bez ovlaživanja. U drugim slučajevima predviđen je sustav ovlaživanja zraka. S obzirom na sezonski karakter korištenja prirodnog hlađenja, preporučljivo je kombinirati opremu za prirodno i umjetno hlađenje u komorama. Pri radu s umjetnim hlađenjem ljeti, otvori u ogradama zatvaraju se toplinski izoliranim otvorima. Za glavna područja masovnog uzgoja krumpira i povrća, razdoblje skladištenja podudara se s razdobljem stabilnog stajanja. niske temperature vanjski zrak. U tom smislu, metoda skladištenja proizvoda u rasutom stanju u uvjetima aktivne ventilacije uz korištenje prirodne hladnoće postaje široko rasprostranjena. Vanjski zrak dovodi se ventilatorom u zračni kanal promjenjivog presjeka koji se nalazi ispod perforiranog poda skladišta (Sl. 95). Dovedeni zrak se ovlažuje, prolazi kroz proizvode odozdo prema gore i uklanja se iz skladišta kroz deflektor. Ventilator i ovlaživač zraka automatski se uključuju signalom senzora diferenciranih regulatora temperature pri vanjskoj temperaturi zraka od 2 ... 3 ° C ispod temperature koju ima masa proizvoda. Ovlaživanje zraka provodi se vodenom parom ili vodenim raspršivačem. Optimalne vrijednosti vlažnosti zraka prije ulaska u proizvod su 90% ili više, a specifična potrošnja zraka po 1 toni proizvoda veća je od 100 m 3 / h.

U mliječnoj industriji hlađenje rashladnog sredstva pomoću vanjskih izmjenjivača topline ili u rashladnim tornjevima također je široko rasprostranjeno. Kao izmjenjivači topline možete koristiti standardne hladnjake zraka visok stupanj peraje i snažni ventilatori (na primjer, VOG-230) instalirani na otvorenom (na krovu kompresorske radionice). S obzirom na ograničeno vrijeme rada izmjenjivača topline koji koriste prirodnu hladnoću, opća shema cirkulacija rashladne tekućine (voda, slana otopina) mora biti mobilna i imati prebacivanje na temelju različitih načina rada: hlađenje rashladne tekućine samo vanjskim izmjenjivačima topline; timski rad vanjske jedinice i isparivači rashladne jedinice; hlađenje rashladnog sredstva samo u isparivačima rashladnog uređaja. NA zimsko vrijeme ledena voda može se dobiti u rashladnim tornjevima uz potpuno ili djelomično isključenje rashladne opreme. Na sl. 96 prikazuje dijagram spajanja rashladnog tornja za hlađenje rashladnog sredstva, koji radi u tri načina: akumulacija hladnoće noću, krug cirkulacije rashladnog sredstva (rashladni toranj - spremnik - pumpa); hlađenje tehnološka oprema akumulirana hladnoća i pothlađivanje rashladnog sredstva u rashladnom tornju; hlađenje rashladne tekućine u isparivaču. Parametar kojim se odabire jedna ili druga metoda hlađenja je temperatura rashladne tekućine koja ulazi u tehnološki uređaj.

Standardni rashladni tornjevi tipa GPV koriste se za proizvodnju vode temperature 1…4°C pri vanjskoj temperaturi zraka od –5°C i nižoj. Nedostatak filmskih rashladnih tornjeva je stvaranje leda na konstrukcijskim elementima, što dovodi do naglog smanjenja količine cirkulirajućeg zraka i. porast temperature ohlađene vode. Ovaj nedostatak je otklonjen u instalaciji Y10-OU0 za prirodno hlađenje optočne vode zimi. Omogućuje hlađenje vode od 10 do 5±1°C pri temperaturi okoline od -5°C i niže. Tijekom ljetnog razdoblja instalacija obavlja funkcije rashladnog tornja u sustavu cirkulacijske vode. Za povremeno odleđivanje predviđen je sustav odleđivanja. Rashladni toranj se montira na otvorenom prostoru sa slobodnim odvodom od sabirne jame do akumulacijskog bloka, a visinska razlika između odvodne cijevi sabirne jame i razine vode u akumulacijskom bloku iznosi najmanje 1 m.
Posebno se ističe metoda akumulacije zimske hladnoće smrzavanjem hrpa leda, koja omogućuje značajan dio ljetnog vremena bez hlađenja strojeva, čime se štede energenti, maziva i produljuje radni vijek opreme.
Još jedna rezerva za uštedu električne energije zbog prirodne hladnoće je korištenje zračni kondenzatori, koji se mogu koristiti kao predkondenzatori u kombinaciji s cijevnim i evaporativnim kondenzatorima. Zimi zračni predkondenzatori mogu preuzeti cjelokupno toplinsko opterećenje jedinice, dok temperatura kondenzacije može biti proizvoljno niska, što dovodi do uštede električne energije za proizvodnju hladnoće. Korištenje prirodne hladnoće za hlađenje nepresušan je izvor učinkovitih tehničkih rješenja, a kombinacijom dviju ili više vrsta slobodnog hlađenja mogu se postići prilično visoki tehnički i ekonomski pokazatelji.

U našoj se mašti sam koncept "toplinske fizike" obično povezuje s proizvodnjom topline, učinkovitošću izgaranja goriva i proizvodnjom energije. Jasno je da je za stanovnike Sibira toplina važnija od hladnoće. Ipak, proizvodnja hladnoće također je jedan od hitnih zadataka za znanstvenike koji rade u području toplinske fizike. I ono najistaknutije - za proizvodnju hladnoće, predlažu privlačenje iste topline!

Zašto je potrebno proizvoditi hladnoću, mislim da mnogi od nas razumiju. Hladnoća je potrebna za skladištenje proizvoda, za stvaranje povoljne mikroklime u prostorijama, za određene proizvodne procese. Svatko od nas ima hladnjak u kući, sve normalne javne zgrade opremljene su klima uređajima. Zamislite kafić, trgovinu, hotel ili poslovni centar bez klima uređaja i shvatit ćete da sustav hlađenja nije ništa manje važan od sustava grijanja, čak i kada je u pitanju Sibir. Zimi nam je, naravno, potrebna toplina. Na ljeto? I ljeto na našim prostorima ponekad obara rekorde po toplini. A o južnim zemljama nema se što govoriti.

Ukratko, moderni parametri udobnosti i potreba za skladištenjem hrane na neki način zahtijevaju proizvodnju hladnoće. I moram reći da se iz godine u godinu potreba za umjetnom hladnoćom povećava kako u Rusiji tako iu inozemstvu.

Kako se proizvodi hladnoća? Do danas postoje dvije glavne vrste rashladnih strojeva - rashladni strojevi s kompresijom pare i apsorpcijski strojevi s litijevim bromidom. Prvi tip nam je dobro poznat - tako su raspoređeni naši kućni hladnjaci koji se napajaju iz mreže. Rad takvih strojeva temelji se na promjeni agregacijskog stanja rashladnog sredstva - freona (freona) - pod utjecajem mehaničke energije. Za transformaciju električna energija u mehaničkoj se, kao što znamo, koriste kompresori.

Što se tiče rashladnih strojeva drugog tipa, njihov se rad temelji na kemijskoj interakciji tvari radnog para - apsorbenta i rashladnog sredstva, te promjeni agregatnog stanja rashladnog sredstva pod utjecajem toplinske energije. Drugim riječima, za svoj rad takvi strojevi koriste toplinu.

I ovdje se upravo približavamo najvažnijoj točki u vezi s rashladnim strojevima drugog tipa. Dakle, ako u prvom slučaju trebamo potrošiti električnu energiju za proizvodnju hladnoće, onda u drugom slučaju možemo sasvim iskoristiti "višak" topline, koja pod drugim okolnostima vrlo često leti u dimnjak (doslovno). Naravno, kao izvori grijanja za takve strojeve mogu poslužiti i obični energenti - plin ili loživo ulje, ali para iz kotlovnica, međuizvodi iz termoelektrana, topla voda, dimni plinovi ili otpadna para iz industrije također se mogu koristiti s moć i glavno. Drugim riječima, toplina koja se emitira u atmosferu, zahvaljujući apsorpcijskim strojevima, sasvim je pogodna za proizvodnju hladnoće. Odnosno, u ovom slučaju nema potrebe trošiti dragocjene energente - dovoljno je oprezno koristiti "višak" topline, kojeg ima posebno mnogo ljeti, kada ima smisla hladiti prostore.

Nepotrebno je reći da je ekonomija jedan od ključne prednosti apsorpcijski rashladni strojevi s litijevim bromidom prije kompresije pare. Kao što razumijemo, u uvjetima stalnog rasta tarifa električne energije, to postaje posebno važno.

Druga važna prednost je ekološka prihvatljivost povezana s odsutnošću freona (freona), čija je uporaba ograničena u mnogim zemljama u skladu s Montrealskim i Kyoto protokolom. Strojevi s litijevim bromidom ne podliježu takvim ograničenjima. Ovdje upotrijebljena kao apsorbent, vodena otopina litijeva bromida je nehlapljiva i netoksična te spada u tvari niske opasnosti.

Još jedna prednost odnosi se na nisku razinu buke tijekom rada robota. Također možete spomenuti jednostavnost održavanja, dugi vijek trajanja i sigurnost od požara i eksplozije.

Zbog ovih prednosti, takvi strojevi mogu pronaći široku primjenu kako u svakodnevnom životu tako iu ekonomska aktivnost. Raspon njihove primjene je prilično širok - od metalurških poduzeća, nuklearnih elektrana, petrokemijskih postrojenja - do staklenika, stambene zgrade, trgovački centri i druge javne zgrade u kojima je potrebno stvoriti ugodnu mikroklimu. I što je najvažnije (ponovno naglašavamo), ova udobnost se može postići s minimalni trošak struja!

Razvijaju li se takvi strojevi kod nas? Da, razvijaju se! Čak i proizvode. Upravo takav uzorak, koji su razvili stručnjaci s Instituta za toplinsku fiziku Sibirskog ogranka Ruske akademije znanosti, proizvodi se u regiji Kemerovo. Štoviše, važno je napomenuti da domaći automobili imaju neke prednosti u usporedbi sa stranim. Na primjer, oni se, kako kažu, "prilagođavaju" određenom potrošaču. Naši stručnjaci koriste sustav fleksibilnog dizajna i sastavljaju na licu mjesta. Štoviše, kupcima mogu ponuditi stroj vrlo velike snage - do 5,3 MW. Osim toga, s obzirom na složenu stvarnost, programeri su osigurali - posebno za hitne slučajeve - dupliciranje automatski sustav upravljanje ručnim sustavom (pomoću "gumbića").

Međutim, ovaj individualni pristup otkrio je i svoje slabosti. Govorimo o tržišnoj utakmici sa stranim serijskim uzorcima (koji dolaze uglavnom iz Kine). Dakle, strani proizvođači, "štampajući" takve strojeve na transportnoj traci, mogu pribjeći dampingu. A ako govorimo o Kinezima, onda oni općenito mogu računati na državnu potporu, provodeći osvajanje rusko tržište. Država našim proizvođačima neće pomoći (i neće).

Dakle, za sada ne govorimo o masovnoj proizvodnji domaćih automobila. To je, naravno, samo u planu. Stoga trenutno (što je vrlo važno) stručnjaci IT SB RAS usavršavaju svoje dijete, prilagođavajući se potrebama svakog potrošača što je više moguće. Možda postoji plus u ovom individualnom pristupu. Moguće je da će takva "ručna montaža" jednog dana postati pokazatelj Visoka kvaliteta i bit će visoko cijenjen na tržištu.

-> 13.04.2011. - Metode dobivanja hladnoće i karakteristike rashladnih izvora

Hlađenje se svodi na smanjenje udjela topline u krutini, tekućini ili plinu. Hlađenje je proces oduzimanja topline koji dovodi do sniženja temperature ili promjene agregatnog stanja fizičkog tijela. Razlikujemo prirodno i umjetno hlađenje.

Prirodno hlađenje je odvođenje topline od ohlađenog tijela u okolinu. Ovom metodom temperatura ohlađenog tijela može se smanjiti samo na temperaturu okoline. Ovo je najlakši način hlađenja bez trošenja energije.

umjetno hlađenje je hlađenje tijela ispod temperature okoline. Za umjetno hlađenje koriste se rashladni strojevi ili rashladni uređaji. Ovaj način hlađenja zahtijeva energiju.

Postoji nekoliko načina za dobivanje umjetne hladnoće. Najjednostavnije je hlađenje ledom ili snijegom. Hlađenje ledom ima značajan nedostatak - temperatura hlađenja ograničena je temperaturom taljenja leda. Kao rashlađivači koriste se vodeni led, mješavine leda i soli, suhi led i tekuća rashladna sredstva (freoni i amonijak).

Hlađenje ledom i solju provodi se pomoću zdrobljenog vodenog leda i soli. Zbog dodatka soli povećava se brzina topljenja leda i snižava se temperatura topljenja leda. Hlađenje suhim ledom temelji se na djelovanju krutog ugljičnog dioksida – kada se apsorbira toplina, suhi led prelazi iz krutog u plinovito stanje. Korištenjem suhog leda možete postići nižu temperaturu nego korištenjem vodenog leda: rashladni učinak 1 kg suhog leda gotovo je 2 puta veći od učinka 1 kg vodenog leda, tijekom hlađenja ne dolazi do vlage, oslobađa se ugljični dioksid svojstva konzervansa, pridonosi boljem očuvanju proizvoda. Suhi led koristi se za transport smrznutih proizvoda, hlađenje pakiranog sladoleda, skladištenje

Najčešći i najprikladniji u radu je hlađenje stroja. U usporedbi s drugim vrstama hlađenja, strojno hlađenje ima sljedeće prednosti:

• mogućnost stvaranja niske temperature u širokom rasponu;
• automatizacija procesa hlađenja;
• dostupnost rada i održavanja itd.

Hlađenje strojeva postalo je najraširenije u trgovini zbog niza prednosti:

• automatsko održavanje stalne temperature skladištenja ovisno o vrsti proizvoda;
• racionalno korištenje korisnog kapaciteta za hlađenje proizvoda, jednostavnost održavanja;
• visoka profitabilnost i mogućnost stvaranja potrebnih sanitarnih i higijenskih uvjeta za skladištenje proizvoda.

Strojno hlađenje temelji se na svojstvu nekih tvari da ključaju na niskoj temperaturi, a pritom apsorbiraju veliku količinu topline iz okoline. Takve tvari nazivaju se rashladne tvari (rashladne tvari).

Rashladna sredstva- To su radne tvari parnih rashladnih strojeva uz pomoć kojih se postižu niske temperature. Rashladna sredstva moraju imati visoku toplinu isparavanja, nisko vrelište, visoku toplinsku vodljivost. U isto vrijeme, rashladna sredstva ne smiju biti eksplozivna, zapaljiva ili otrovna. Trošak rashladnih sredstava je važan. Za ove zahtjeve najprikladniji su freon 12, freon 22 i amonijak. Freon ulazi u trgovačka poduzeća metalni cilindri, obojen u boji aluminija i ima uvjetnu oznaku R12 ili .

Rad parnog kompresijskog rashladnog stroja Standardni ciklus.

Ciklus hladnjaka s kompresijom pare je termodinamički proces u kojem tekuće rashladno sredstvo isparava, komprimira se i kondenzira u kontinuiranom ciklusu kako bi ohladilo komoru ili prostor.

Termodinamički ciklus- to su dva ili više povezanih procesa koji u konačnici radnu tekućinu vraćaju u početno stanje Ciklus povezanih procesa strojnog rashladnog sustava naziva se ciklusom parokompresijskog rashladnog stroja. Jednostavan ciklus rashladnog uređaja s kompresijom pare.

Jednostavan ciklus rashladnog uređaja s kompresijom pare sastoji se od četiri osnovna procesa: ekspanzije, isparavanja, kompresije i kondenzacije. U tim se procesima mijenjaju tlak, temperatura i stanje rashladnog sredstva. U svakom pojedinom procesu mijenjaju se svojstva rashladnog sredstva. No, na kraju posljednjeg procesa, rashladno sredstvo se vraća u svoje početno stanje s istim kvalitetama koje je imalo na početku prvog procesa i formira se ciklus. Komponente za izvođenje ovih procesa predstavljene su u prethodnom odjeljku.

Kako bismo razumjeli ciklus rashladnog uređaja s kompresijom pare, potrebno je prvo razmotriti svaki proces zasebno. Razumijevanjem pojedinačnih procesa moguće ih je analizirati u odnosu na druge procese koji čine ciklus. Potrebno je razumjeti međusobni odnos procesa, budući da promjene u jednom procesu uzrokuju odgovarajuće promjene u drugima koji čine ciklus parnog kompresijskog rashladnog uređaja.

Rashladno sredstvo u spremniku je u tekućem i plinovitom stanju pri visoka temperatura i pritisak. Tijekom ciklusa, tekuće rashladno sredstvo prelazi u tekući vod, a zatim u regulator protoka rashladnog sredstva.

Rashladno sredstvo na ulazu regulatora protoka je u tekućem stanju pri visokoj temperaturi i tlaku. Kako rashladno sredstvo prolazi kroz mali otvor na ventilu ili kapilarnoj cijevi, njegov tlak se smanjuje na tlak isparivača. Smanjenje tlaka rashladnog sredstva dovodi do odgovarajućeg smanjenja temperature zasićenja tekućeg rashladnog sredstva. Kao rezultat, dio rashladnog sredstva proključa i snizi temperaturu ostatka tekućine. Smjesa para-tekućina izlazi iz regulatora protoka rashladnog sredstva i ulazi u isparivač.

Rashladno sredstvo na ulazu u isparivač To je hladna smjesa pare i tekućine niske temperature i tlaka. Ostatak tekućine isparava na temperaturi zasićenja, koja odgovara tlaku u isparivaču. Tekućina koja isparava apsorbira latentnu toplinu u komori. Para koja izlazi iz isparivača lagano se pregrijava kako bi se spriječio ulazak tekućine u kompresor.

Rashladno sredstvo na ulazu u kompresor je pregrijana para na nižoj temperaturi i tlaku. Kompresor uzrokuje kretanje rashladnog sredstva zbog zone niskog tlaka u cilindrima tijekom usisavanja. Budući da je tlak u cilindru niži od tlaka pare u isparivaču, rashladno sredstvo teče kroz usisni vod do kompresora zbog razlike u tlaku. U usisnoj cijevi para preuzima toplinu iz okoline, što dodatno povećava njezino pregrijavanje. Tijekom kompresije temperatura i tlak pare rastu, a zagrijana para pod tlakom se izbacuje u tlačni cjevovod.

Rashladno sredstvo na ulazu u kondenzator To je pregrijana para na visokoj temperaturi i tlaku. Budući da je temperatura okoline kondenzatora niža od temperature zasićenja pare, rashladno sredstvo se kondenzira. Tako se latentna toplina isparavanja apsorbirana u isparivaču prenosi na vanjski dio komore. Dok rashladno sredstvo dosegne dno kondenzatora, otpustilo je dovoljno suhe i latentne topline da se kondenzira i postane malo hladnije. Tekućina napušta kondenzator i ulazi u prijemnik u istom stanju u kojem je iz njega izašla. Ciklus završava.1

Izvršite 5 zadataka

Fizička priroda topline i hladnoće je ista, razlika je samo u brzini kretanja molekula i atoma. Kod toplijeg tijela brzina kretanja je veća nego kod manje zagrijanog. Kada se tijelo dovodi toplinom, kretanje se povećava, kada se toplina odvodi, smanjuje se. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Termalna energija je unutarnja energija gibanja molekula i atoma.

Hlađenje tijela - je uklanjanje topline iz njega, popraćeno smanjenjem temperature. Najjednostavniji način hlađenja je izmjena topline između ohlađenog tijela i okoline – vanjskog zraka, riječne i morske vode, tla. Ali na taj način, čak i uz najsavršeniju izmjenu topline, temperatura ohlađenog tijela može se smanjiti samo na temperaturu okoline. Takvo se hlađenje naziva prirodnim. Hlađenje tijela ispod temperature okoline nazivamo umjetnim. Vrijedno je reći da za to koriste uglavnom latentnu toplinu koju apsorbiraju tijela kada se mijenja njihovo agregatno stanje.

Količina topline ili hladnoće mjeri se u kalorijama ili kilogram-kalorijama (kilokalorija). Kalorija je količina topline neophodna za zagrijavanje 1 g vode za 1°C pri normalnom atmosferskom tlaku, a kilokalorija je za zagrijavanje 1 kg vode za 1°C pod istim uvjetima.

Postoji nekoliko načina za dobivanje umjetne hladnoće. Najjednostavniji je hlađenje ledom ili snijegom,čije je topljenje popraćeno

progutao prilično veliki broj toplina. Ako su dotoci topline izvana mali, a površina prijenosa topline leda ili snijega relativno velika, tada se temperatura u prostoriji može spustiti gotovo do 0°C. U praksi se u prostoriji hlađenoj ledom ili snijegom temperatura zraka može održavati samo na razini od 5-8 "C. Kod hlađenja ledom koristi se vodeni led ili kruti ugljikov dioksid (suhi led).

Na hlađenje vodenim ledom dolazi do promjene njegovog agregatnog stanja – taljenja (taljenja). Kapacitet hlađenja ili kapacitet hlađenja čistog vodenog leda obično se naziva specifičnom toplinom taljenja. Jednaka je 335 kJ/kᴦ. Toplinski kapacitet leda je 2,1 kJ/kg stupnja.

Vodeni led se koristi za hlađenje i sezonsko skladištenje prehrambenih proizvoda, povrća, voća u klimatskim zonama s dugim hladnim razdobljem, gdje se lako može pripremiti u prirodnim uvjetima zimi.

Vodeni led se koristi kao rashladno sredstvo u posebnim ledenjacima iu skladištima leda. Ledenjaci dolaze s punjenjem leda na dnu (glečer-podrum) i s bočnim - džepnim tipom.

Hlađenje ledom ima značajne nedostatke: temperatura skladištenja je ograničena temperaturom topljenja leda (obično je temperatura zraka u skladištima leda 5-8 "C), izuzetno je važno staviti dovoljno leda u ledenjak, dovoljno za cijelo razdoblje skladištenja, a dodajte ga jer je iznimno važan; značajni troškovi rada za pripremu i skladištenje vodenog leda; velike dimenzije ledenice, otprilike 3 puta veće od prostorije za hranu; značajni troškovi rada koje treba ispuniti potrebne zahtjeve potrebno za skladištenje prehrambenih proizvoda i uklanjanje otopljene vode.

Hlađenje ledom i solju napravljen od mrvljenog vodenog leda i soli. Zahvaljujući dodatku soli

brzina taljenja leda raste, a temperatura taljenja leda pada niže. To je zato što dodavanje soli uzrokuje slabljenje molekularne kohezije i uništavanje kristalne rešetke leda. Otapanje smjese leda i soli odvija se oduzimanjem topline iz okoline, uslijed čega se okolni zrak hladi i njegova temperatura opada. S povećanjem udjela soli u mješavini leda i soli smanjuje se njezino talište. Otopina soli s najnižim talištem naziva se eutektika, a njezino talište kriohidratna točka. Točka kriohidratacije za smjesu led-sol s kuhinjskom soli je -21,2 "C pri koncentraciji soli u otopini od 23,1% u odnosu na ukupnu masu smjese, što je približno jednako 30 kg soli na 100 kg Daljnjim koncentriranjem soli ne dolazi do sniženja temperature taljenja smjese led-sol, a do povećanja temperature taljenja (pri 25% koncentracije soli u otopini u odnosu na ukupnu masu, temperatura tališta raste do - 8°C).

Smrzavanje Vodena otopina soli u koncentraciji koja odgovara kriohidratnoj točki, dobiva se homogena smjesa kristala leda i soli, koja se obično naziva eutektička čvrsta otopina.

Talište eutektičke krute otopine natrijeva klorida je -21,2°C, a toplina taljenja je 236 kJ/kᴦ. Eutektička otopina koristi se za hlađenje nultorusa. Da biste to učinili, eutektička otopina kuhinjske soli ulijeva se u nule - čvrsto zatvorene oblike - i one se zamrzavaju. Smrznuta zrna se koriste za hlađenje pultova, ormara, hladnjaka itd. U trgovini Le, hlađenje prije soli bilo je široko korišteno prije masovne proizvodnje opreme za strojno hlađenje.

Hlađenje suhim ledom temelji se na svojstvu krutog ugljičnog dioksida da sublimira, tj. nakon apsorpcije topline

prijeći iz krutog stanja u plinovito stanje, zaobilazeći tekuće stanje. Fizička svojstva suhog leda su sljedeća: temperatura sublimacije pri atmosferskom tlaku - 78,9 "C; toplina sublimacije 574,6 kJ / kᴦ.

Suhi led ima sljedeće prednosti u odnosu na vodeni led:

* možete dobiti nižu temperaturu;

* učinak hlađenja 1 kg suhog leda je gotovo 2 puta veći od učinka 1 kg vodenog leda;

* pri hlađenju ne dolazi do vlage, osim toga pri sublimaciji suhog leda nastaje plinovita ugljična kiselina koja je konzervans koji doprinosi boljem očuvanju proizvoda.

Suhi led koristi se za transport smrznutih proizvoda, hlađenje pakiranog sladoleda, smrznutog voća i povrća.

Umjetno hlađenje može se postići i miješanjem leda ili snijega s razrijeđenim kiselinama. Na primjer, mješavina od 7 dijelova snijega ili leda i 4 dijela razrijeđene dušične kiseline ima temperaturu od -35°C. Niska temperatura može se postići i otapanjem soli u razrijeđenim kiselinama. Dakle, ako se 5 dijelova amonijevog nitrata i 6 dijelova natrijevog sulfata otopi u 4 dijela razrijeđene dušične kiseline, tada će smjesa imati temperaturu od -40 ° C.

Dobivanje umjetne hladnoće uz pomoć snijega ili leda, kao i uz pomoć rashladnih smjesa, ima značajne nedostatke: složenost procesa žetve leda ili snijega, njihovu isporuku, poteškoće automatske kontrole, ograničene temperaturne mogućnosti.

NA novije vrijeme U vezi s energetskom krizom, zagađenjem okoliša, problem korištenja netradicionalnih ekološki prihvatljivih metoda dobivanja hladnoće za rashladnu obradu prehrambenih proizvoda postaje sve hitniji. najviše obećava

od kojih je kriogena metoda na bazi tekućeg i plinovitog dušika sa korištenje protočnog rashladnog sustava bez stroja, koji omogućuje jednokratnu upotrebu krioagensa.

Izgledi ove metode opskrbe hladnoćom povećavaju se zbog otkrića u Rusiji velikih rezervi (340 milijardi ml) podzemnih plinova s ​​visokim sadržajem dušika. Cijena pročišćenog dušika je red veličine niža od cijene dušika dobivenog metodom odvajanja zraka.

Protočni sustavi hlađenja dušikom bez stroja imaju značajne prednosti: vrlo su pouzdani u radu i imaju visoku stopu smrzavanja, što osigurava gotovo potpuno očuvanje kvalitete i izgled proizvoda, kao i minimalni gubitak njegove mase uslijed skupljanja.

Posebno treba istaknuti ekološku čistoću takvih sustava (zemljina atmosfera sadrži do 78% plinovitog dušika).

Najčešći i operativni način hlađenja je strojno hlađenje.

Hlađenje stroja- metoda dobivanja hladnoće promjenom agregatnog stanja rashladnog sredstva, njegovim vrenjem na niskim temperaturama uz oduzimanje topline isparavanja, što je za to izuzetno važno, iz ohlađenog tijela ili medija.

Za naknadnu kondenzaciju para rashladnog sredstva potrebno je prethodno povećanje njihovog tlaka i temperature.

Metoda hlađenja stroja također se može temeljiti na adijabatskom (bez dovođenja i odvođenja topline) širenju stlačenog plina. Kada se komprimirani plin širi, njegova temperatura značajno pada, budući da se vanjski rad u ovom slučaju izvodi na račun unutarnje energije plina. Ovo načelo temelji se na radu hladnjaka zraka.

Hlađenje ekspanzijom komprimiranog plina, posebice zraka, razlikuje se od svih metoda hlađenja. Istodobno, zrak ne mijenja svoje agregatno stanje, poput leda, smjesa i freona, samo se zagrijava, percipirajući toplinu okoline (od ohlađenog tijela).

Široka uporaba hlađenja strojeva u trgovini objašnjava se nizom njegovih radnih svojstava i ekonomskih prednosti. Stabilni i lako podesivi temperaturni uvjeti, automatski rad rashladnog stroja bez puno truda za održavanje, najbolji higijenski uvjeti skladištenja proizvoda, kompaktnost i ukupna ekonomičnost određuju svrsishodnost korištenja strojnog hlađenja.

Na veliko i maloprodaja uglavnom se koriste parni rashladni strojevi čije se djelovanje temelji na vrenju na niskim temperaturama posebnih radnih tvari – rashladnih sredstava. Parni rashladni strojevi dijele se na kompresijske, kod kojih se para rashladnog sredstva komprimira u kompresoru uz utrošak mehaničke energije, i apsorpcijske, kod kojih se pare rashladnog sredstva apsorbiraju pomoću apsorbenta.

Uređaj i princip rada kompresijskog rashladnog stroja. Kompresijski rashladni stroj (slika 3.1) sastoji se od sljedećih osnovnih jedinica: isparivač, kompresor, kondenzator, prijemnik, filter, termostatski ventil. Automatski rad stroja osiguravaju termostatski ekspanzijski ventil i regulator tlaka. Pomoćni uređaji koji pridonose poboljšanju učinkovitosti i pouzdanosti stroja uključuju: prijemnik, filter, izmjenjivač topline, sušač. Stroj pokreće elektromotor.

Isparivač - rashladna baterija, koja apsorbira toplinu okoline zbog vrenja u njoj

pri niskoj temperaturi rashladnog sredstva. Ovisno o vrsti hlađenog medija isparivače razlikujemo za rashladnu tekućinu i zrak.

Kompresor je dizajniran da usisava pare rashladnog sredstva iz isparivača, komprimira ih i u pregrijanom stanju ubrizgava u kondenzator. U malim rashladnim strojevima koriste se klipni i rotacijski kompresori, a najviše se koriste klipni kompresori.

Kondenzator - izmjenjivač topline koji se koristi za smanjenje para rashladnog sredstva njihovim hlađenjem. Po vrsti

Kondenzatori rashladnih medija proizvode se vodenim i zračnim hlađenjem. Kondenzatori s prisilnim zrakom imaju okomito postavljene ravne zavojnice izrađene od bakrenih ili čeličnih rebrastih cijevi. Prirodno zračno hlađenje koristi se samo u rashladnim strojevima kućnih električnih hladnjaka. Vodeno hlađeni kondenzatori su ljuskasti i cijevni.

Prijamnik - spremnik koji se koristi za prikupljanje tekućeg rashladnog sredstva kako bi se osigurao njegov ravnomjeran protok do termostatskog ekspanzijskog ventila i do isparivača. U malim rashladnim strojevima, prijemnik je dizajniran za prikupljanje rashladnog sredstva tijekom popravaka stroja.

filtar sastoji se od bakrenih ili mjedenih mreža i platnenih jastučića. Služi za čišćenje sustava i rashladnog sredstva od mehaničkih nečistoća koje nastaju zbog njihovog nedovoljnog čišćenja tijekom proizvodnje, montaže i popravka. Filteri su tekući i parni. Tekući filtar je ugrađen nakon prijemnika ispred ekspanzionog ventila, parni filtar je ugrađen na usisnom vodu kompresora.

Kako bi se spriječio ulazak hrđe i mehaničkih čestica u cilindre malih freonskih rashladnih strojeva, u usisnu šupljinu kompresora umetnut je filtar u obliku mjedene mrežaste čašice.

ekspanzijski ventil osigurava ravnomjeran protok freona u isparivač, raspršuje tekuće rashladno sredstvo, čime se tlak kondenzacije snižava na tlak isparavanja.

Učinkovitost rashladnog stroja uvelike ovisi o ispravnom podešavanju ekspanzionog ventila. Višak tekućeg rashladnog sredstva u isparivaču zbog mokrog rada kompresora može dovesti do vodenog udara. U slučaju nedovoljnog punjenja isparivača tekućinom, dio njegove površine se ne koristi, što dovodi do kršenja normalnog načina rada.

stroja i snižavanje temperature isparavanja rashladnog sredstva.

regulator pritiska sastoji se od presostata (niskotlačni regulator) i manokontrolera (visokotlačni prekidač). Za podešavanje temperaturnog režima u određenim granicama izuzetno je važno da rashladni kapacitet rashladnog stroja uvijek premašuje dotok topline u njega. Iz tog razloga, u normalnim uvjetima, nema potrebe za kontinuiranim radom rashladnog uređaja.

Periodično uključivanje rashladnog stroja vrši se automatski pomoću tlačne sklopke. Potreban temperaturni režim postiže se reguliranjem trajanja pauza u radu rashladnog stroja. Manokontroler služi za zaštitu od pretjeranog povećanja tlaka u tlačnom vodu. Kada tlak u kondenzatoru poraste iznad 10 atm (norma je 6-8 atm), otvara se krug zavojnice magnetskog pokretača, elektromotor se isključuje i rashladni stroj se zaustavlja.

Rad rashladnog stroja je sljedeći. Tekućina koja lako isparava (HFC-12) ulazi kroz ekspanzijski ventil u isparivač. Kada je u uvjetima niskog tlaka, vrije, pretvarajući se u paru i pritom oduzima toplinu iz zraka koji okružuje isparivač.

Iz isparivača, freonske pare se usisavaju pomoću kompresora, pretvaraju se u tekućinu i u pregrijanom stanju od kompresije ubrizgavaju se u kondenzator. U kondenzatoru hlađenom vodom ili zrakom pretvaraju se u tekućinu. Tekuće rashladno sredstvo teče niz cijevi kondenzatora i nakuplja se u prijemniku, odakle pod pritiskom prolazi kroz filter, gdje se zadržavaju mehaničke nečistoće (pijesak, kamenac * itd.).

Rashladno sredstvo pročišćeno od nečistoća, prolazeći kroz uski otvor termostatskog ventila, prigušuje se (zgužvano), raspršuje se i uz nagli pad tlaka i

temperatura ulazi u isparivač, nakon čega se ciklus ponavlja.

Radni ciklus rashladnog stroja, uzimajući u obzir interakciju uređaja za automatizaciju, je sljedeći. Kada je elektromotor isključen, kontakti tlačne sklopke su otvoreni, termostatski ventil ne dopušta tekući freon da prođe iz kondenzatora u isparivač, jer je igla potpuno ušla u sedlo i čvrsto zatvorila područje protoka. U isparivaču se u ovom trenutku nastavlja proces vrenja tekućeg rashladnog sredstva preostalog nakon isključivanja stroja. Od dotoka vanjske topline, temperatura isparivača postupno raste i, posljedično, raste tlak para nakupljenih u njemu. Tlak u isparivaču će se povećavati sve dok presostat ne zatvori kontakte i stroj ne počne raditi.

Uključivanjem stroja u rad počinje usisavanje pregrijanih para iz isparivača u kompresor. To povlači za sobom povećanje temperature i tlaka u senzorskom ulošku termostatskog ekspanzionog ventila, uslijed čega igličasti ventil otvara otvor. Tekuće rashladno sredstvo, brzo ključajući, juri u cijevi isparivača. Vrenje je popraćeno značajnim smanjenjem temperature smjese pare i tekućine, zbog čega se hlade stijenke isparivača, okolni zrak i kvarljivi proizvodi.

Smanjenje temperature okoline smanjuje količinu dobivene topline. Vrenje postaje manje intenzivno, količina pare se smanjuje, tlak u isparivaču pada do granice na kojoj presostat otvara kontakte i stroj se zaustavlja. Dok se stroj isključi, dovod tekućeg rashladnog sredstva u isparivač se smanjuje, jer višak rashladnog sredstva koji ulazi u njega dovodi do smanjenja temperature izlaznih para i do automatskog zatvaranja igličastog ventila za ekspanziju. ventil. Nekoliko sekundi nakon što se stroj zaustavi, tlak u žarulji i isparivaču

konačno se uspoređuje i igličasti ventil se zatvara.

Rashladna sredstva. Rashladna sredstva su radne tvari parnih rashladnih strojeva, uz pomoć kojih se postižu niske temperature. Najčešći od njih su freon i amonijak.

Pri izboru rashladnog sredstva vode se njegovim termodinamičkim, termofizičkim, fizikalno-kemijskim i fiziološkim svojstvima. Njegova cijena i dostupnost također su važni. Rashladna sredstva ne smiju biti otrovna, ne smiju izazvati gušenje i iritaciju sluznice očiju, nosa i dišni put osoba.

Freon-12 (R-12) ima kemijsku formulu CHF 2 C1 2 (difluorodiklormetan). To je plinovita bezbojna tvar s blagim specifičnim mirisom, koji se počinje osjećati kada je volumni sadržaj njegovih para u zraku veći od 20%. Freon-12 ima dobra termodinamička svojstva.

Freon-22 (R-22), ili difluoromonoklorometan (CHF 2 C1), kao i freon-12, ima dobru termodinamičku i operativna svojstva. Ima niže vrelište i višu toplinu isparavanja. Volumetrijski kapacitet hlađenja freona-22 približno je 1,6 puta veći od freona-12.

amonijak (NH3) To je bezbojni plin zagušljivog jakog karakterističnog mirisa. Amonijak ima prilično visok volumetrijski kapacitet hlađenja. Njegova proizvodnja temelji se uglavnom na metodi spajanja vodika s dušikom tijekom visokotlačni s katalizatorom. Amonijak se također koristi za postizanje niskih temperatura (do -70°C) pod visokim vakuumom. Toplina isparavanja, toplinski kapacitet i toplinska vodljivost amonijaka su veći, a viskoznost tekućine manja od freona. Iz tog razloga ima visok koeficijent prijenosa topline. Jedna stotina-

Vrijednost amonijaka je niska u usporedbi s drugim rashladnim tekućinama

agenti.

Kao što znate, neki rashladni fluidi imaju potencijal oštećivanja ozona, što ne može nego uznemiriti međunarodnu zajednicu.

Sposobnost kloriranih rashladnih sredstava da uzrokuju ovaj proces nazvao potencijal oštećenja ozona- RRP (slika 3.2).

R~403BR^t04A R-22 R-134A R-12 R-502

Riža. 3.3. Potencijal globalnog zatopljenja

Riža. 3.2. Potencijal oštećenja ozonskog omotača

Životni vijek rashladnih sredstava u atmosferi također je vrlo važan faktor. Ovo je mjera vremena tijekom kojeg različite tvari ostaju u atmosferi i mogu utjecati na okoliš. Drugim riječima, što duže kemikalija ili freon ostaju u atmosferi, to su manje ekološki prihvatljivi (slika 3.4).

80-60- 40-20-0

To je odvođenje topline s ohlađenog tijela u okolinu. Ovom metodom temperatura ohlađenog tijela može se smanjiti samo na temperaturu okoline. Ovo je najlakše metoda hlađenja bez rasipanja energije.

umjetno hlađenje je hlađenje tijela ispod temperature okoline. Za umjetno hlađenje koriste se rashladni strojevi ili rashladni uređaji. pri čemu metoda hlađenja treba utrošiti energiju.

Postoji nekoliko načina da se dobije umjetna hladnoća. Najjednostavnije je hlađenje ledom ili snijegom. Hlađenje ledom ima značajan nedostatak - temperatura hlađenja ograničena je temperaturom topljenja leda. Kao rashlađivači koriste se vodeni led, mješavine leda i soli, suhi led i tekuća rashladna sredstva (freoni i amonijak).

Hlađenje ledom i solju napravljen od mrvljenog vodenog leda i soli. Zbog dodatka soli povećava se brzina topljenja leda i snižava se temperatura topljenja leda. Hlađenje suhim ledom temelji se na djelovanju krutog ugljičnog dioksida – kada se apsorbira toplina, suhi led prelazi iz krutog u plinovito stanje. Korištenjem suhog leda možete postići nižu temperaturu nego korištenjem vodenog leda: rashladni učinak 1 kg suhog leda gotovo je 2 puta veći od učinka 1 kg vodenog leda, tijekom hlađenja ne dolazi do vlage, oslobađa se ugljični dioksid svojstva konzervansa, pridonosi boljem očuvanju proizvoda. Suhi led koristi se u transportu smrznutih proizvoda, hlađenju pakiranog sladoleda, skladištenju smrznutog voća i povrća.

Najčešći i najprikladniji u radu je hlađenje stroja. U usporedbi s ostalima, strojno hlađenje ima sljedeće prednosti:

• mogućnost stvaranja niske temperature u širokom rasponu;
• automatizacija procesa hlađenja;
• dostupnost rada i održavanja itd.

Osnova hlađenje stroja pretpostavlja se svojstvo pojedinih tvari da vriju na niskoj temperaturi, pritom apsorbirajući veliku količinu topline iz okoline. Takve tvari nazivaju se rashladna sredstva ().

Rashladna sredstva- to su radne tvari parnih rashladnih strojeva, uz pomoć kojih se postižu niske temperature. Rashladna sredstva moraju imati visoku toplinu isparavanja, nisko vrelište, visoku toplinsku vodljivost. U isto vrijeme, rashladna sredstva ne smiju biti eksplozivna, zapaljiva ili otrovna. Trošak rashladnih sredstava je važan. Za ove zahtjeve najprikladniji su freon 12, freon 22 i amonijak. Freon ulazi u trgovačka poduzeća u metalnim cilindrima, obojanim aluminijskom bojom i označenim R12 ili R22.