Разновидности холодильных машин

Холодильные машины используются для охлаждения и поддержания на постоянном уровне низких темпе­ратур. Эффективность их работы оценивается в за­висимости от вырабатываемой холодопроизводительности, измеряемой в ваттах или киловаттах. Рабочим веществом паровых холодильных машин является хладагент.

По виду затрачиваемой энергии все холодильные маши­ны можно подразделить на четыре типа: пароэжекторные, абсорбционные, парокомпрессионные и термоэлектриче­ские. Принцип действия аппаратов первых трех типов основан на том, что рабочее вещество (хладагент) совершает холодильный цикл, в процессе которого тепло от источника низкой температуры переносится к имеющей более высокую температуру окру­жающей среде. В паровых машинах хладагенты во время ци­кла кипят при низких температурах, периодически меняя свое агрегатное состояние, переходя из жидкости в пар и об­ратно. В термоэлектрических же установках перенос тепла происходит под воздействием потока электронов на атомы. В зависимости от типа холодильной машины в каждой из них применяется свой хладагент: в абсорбционных -водные растворы аммиака и бромистого лития, в пароэжек-торных — водяной пар, в парокомпрессионных — хладоны.

В этих машинах, состоящих из эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и теплорегулирующего вентиля, в качестве источника энергии ис­пользуется водяной пар. Поскольку хладагентом является вода, темпера­тура в холодильном объеме не может быть ниже 0°С.

Принцип действия холодильной машины состоит в эжекции пара из испарителя. Под эжекцией подразумевается процесс смешения двух сред - пара и воды, при котором одна из них, находясь под давлением, воздей­ствует на другую и, увлекая за собой, выталкивает ее в необходимом на­правлении. В пароэжекторной установке пар поступает в сопло эжектора, где он расширяется, в результате чего в испарителе создается пониженное давление. Здесь же за счет частичного испарения происходит охлаждение подаваемой воды, а пар, отсосанный из испарителя, поступает в конденса­тор, где переходит в жидкое состояние, отдавая тепло охлаждающей среде.

Основные преимущества данного типа холодильных машин состоят в высокой надежности, отсутствии движущихся узлов (упрощаются об­служивание и ремонт) и токсичных рабочих веществ.

Пароэжекторные установки нашли применение на некоторых промы­шленных производствах, но в категории торговое холодильное оборудование для предприятий торговли и питания встречаются довольно редко.

Более широкое распространение получили абсорбционные холо­дильные машины, состоящие из конденсатора, испарителя, дроссельного вентиля, абсорбера, насоса, редукционного клапана и парогенератора (кипятильника), вырабатывающего тепло, расходуемое на изменение аг­регатного состояния хладагента, в роли которого чаще всего выступает аммиак. Абсорбционные насосные установки, чья холодопроизводитель-ность может доходить до 100 киловатт, выгодно использовать там, где высока плата за электроэнергию, но зато в избытке имеются дешевая теп­ловая энергия и вода.

В процессе работы абсорбционной машины в испарителе происходит испарение хладагента за счет теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела. Образующийся при этом пар из испарителя попадает в абсорбер, где взаи­модействует с абсорбирующей жидкостью (водой), поглощающей находя­щийся в паровой фазе хладагент. Далее полученная концентрированная смесь поступает в насос, где ее давление повышается, а затем перекачивает­ся в кипятильник, который подводит к ней тепло. Большая часть хладаген­та, представляющего собой перегретый пар высокого давления, проходит через конденсатор. Оставшийся абсорбент охлаждается и возвращается в абсорбер через редукционный клапан для повторения холодильного цикла. Холодильные витрины и морозильные лари - самые распостраненые примеры с данным агрегатом.

• бесшумность работы из-за отсутствия компрессоров,

• более долгий срок службы по сравнению с компрессионными уста­новками.

• высокое энергопотребление,

• малая холодопроизводительность.

Сегодня абсорбционные, а тем более пароэжекторные установки до­вольно редко можно найти на кухнях ресторанов или в торговых залах магазинов. Гораздо более широкое применение нашли парокомпрессионщые холодильные машины, в которых по замкнутой траектории циркули­рует ограниченное количество хладагента, переходящего из одного агре­гатного состояния в другое при периодически меняющихся значениях температуры и давления.

Основными конструктивными элементами таких машин являются компрессор, испаритель, конденсатор, ресивер, фильтр-осушитель и тер-морегулирующий вентиль, соединенные трубопроводами и представля­ющие собой замкнутую герметичную систему. Кроме этих основных уз­лов холодильная машина, приводимая в действие электродвигателем, оснащена приборами автоматики и пускозащитной электроаппаратурой, способствующими повышению экономичности и надежности работы.

В компрессионных холодильных системах охлаждение производится за счет поглощения тепла при кипении (испарении) при пониженном дав­лении и низкой температуре хладагента в специальном теплообменнике, называемом испарителем. Жидкий хладагент, поступая в раскаленный ис-тритель, моментально вскипает, при этом сильно охлаждая его стенки.

Необходимая для кипения теплота отбирается от охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается. Пары хладагента, образовав­шиеся в результате его кипения, попадают из испарителя по специальному трубопроводу во всасывающую трубку компрессора. Откачивая из испари­теля газообразный хладагент, компрессор нагнетает его под высоким дав­лением в специальный теплообменник — конденсатор. Повышенное давле­ние на выходе работающего компрессора толкает газообразный хладагент в конденсатор, где происходит изменение его фазового состояния — газ превращается в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается пе­редачей большого количества тепла потоку воздуха или жидкости. При сжатии газ сильно нагревается, но конструкция конденсатора позволяет эффективно рассеивать это тепло в окружающем воздухе. Газообразный хладагент, находящийся в конденсаторе под высоким давлением, охлажда­ясь, постепенно переходит из газообразного состояния в жидкое. Данная жидкость, стекая по трубам конденсатора, скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси. Затем очищенный хладагент через узкое отверстие терморегули-рующего вентиля распыляется и возвращается в испаритель для повторно­го испарения, продолжая свое непрерывное движение и замыкая цикл ра­боты машины. При этом очень важно, чтобы в испарителе жидкость пол­ностью перешла в парообразное состояние. Если в компрессор попадут даже мелкие капли жидкого хладагента, он может быть поврежден.