Процеси та устаткування для холодильної обробки харчових продуктів, торговельне устаткування (стр. 5 )

Теплопередаюча поверхня (F) випарників (повітроохолоджувачів) визначається за формулою:

, м2

де – теплоприплив у камеру, Вт;

k – розрахунковий коефіцієнт теплопередачі камерного обладнання, Вт/(м2×К);

– розрахункова різниця температур між повітрям камери й холодильним агентом, оС.

Для пристінних батарей і оребрених труб приймають:

k = 3,5...4,5Вт/(м2×К) = 14...16 оС.

Для повітроохолоджувачів:

k = 12...14 Вт/(м2×К) = 9...11 оС.

Кількість випарників (повітроохолоджувачів):

,

де f – поверхня випарника (повітроохолоджувача).

f для випарників прийняти 10, 12,5, 18 м2.

f для повітроохолоджувачів прийняти 6,5 або 9,6 м2.

Дані розрахунку занести в таблицю 4.2.

Таблиця 4.2 - Результати розрахунку теплопередаючої поверхні випарників (повітроохолоджувачів)

№ варіанта	Теплоприплив у камеру Qкам, Вт	k, Вт/(м2×К)	, оС	F, м2	f, м2	Кількість випарників (повітроохолоджувачів)
nр	nф

Виводи за результатами розрахунку.

Тести до роботи №4

Питання 1

До теплообмінних апаратів відносяться:

а. мастилоохолоджувачі;

б. конденсатори;

в. повітроохолоджувачі.

Питання 2

Між якими вузлами холодильної машини встановлюється випарник?

а. ТРВ і компресором;

б. компресором і конденсатором;

в. компресором і ТРВ.

Питання 3

Як подається холодильний агент у випарник затопленого типу?

а. знизу

б. зверху;

в. у середину.

Питання 4

Як подається холодильний агент у випарник сухого типу?

а. знизу

б. зверху;

в. у середину.

Питання 5

Між якими вузлами холодильної машини встановлюється конденсатор?

а. ТРВ і компресором;

б. компресором і ТРВ;

в. випарником і компресором.

Питання 6

У яких холодильних машинах застосовуються регенеративні теплообмінники?

а. хладонових;

б. аміачних;

в. повітряних.

Питання 7

Конденсатор призначений для:

а. кипіння холодильного агента;

б. конденсації холодильного агента;

в. стиску пари холодильного агента.

Питання 8

Випарник призначений для:

а. кипіння холодильного агента;

б. конденсації холодильного агента;

в. стиску пари холодильного агента.

Питання 9

Конденсатори з вільним рухом повітря застосовуються:

а. у торговельному холодильному обладнанні;

б. побутових холодильних приладах;

в. стаціонарних холодильниках.

Питання 10

У кришках водяних конденсаторів застосовуються перегородки для:

а. утримання води;

б. багатоходового руху води;

в. розподілу води.

Питання 11

Яка з перерахованих формул призначена для визначення теплового навантаження конденсатора?

а. ;

б. ;

в. .

Питання 12

Яка з перерахованих формул призначена для визначення теплового навантаження на випарник?

а. ;

б. ;

в. .

Зміст звіту

1. Привести класифікацію теплообмінних апаратів, описати конструкцію їх.

2. Виконати розрахункове завдання, зробити висновки за результатами розрахунку.

3. Письмово відповісти на тести.

Робота №5

ХОЛОДИЛЬНІ АГРЕГАТИ

Ціль роботи: Вивчити призначення й область застосування холодильних агрегатів встановлених у лабораторії. Скласти принципову схему холодильної машини, використовуючи умовні позначки.

Обладнання: холодильні агрегати в лабораторіях кафедри.

Порядок проведення роботи

1. Вивчити призначення, область застосування холодильних агрегатів, встановлених у лабораторіях кафедри.

2. Використовуючи умовні графічні позначення елементів холодильних машин, скласти принципову схему хладонової одноступінчастої холодильної машини (тип холодильної машини визначає викладач).

3. Використовуючи відомі класифікації компресорів, випарників, конденсаторів, визначити основні позиції класифікації закріпленої холодильної машини.

4. Вивчити призначення, конструктивні особливості, принципи роботи приладів автоматики холодильних машин.

5. Відповісти на тести.

6. Скласти звіт з виконаної роботи.

Методичні вказівки щодо проведення роботи

Холодильний агрегат - об'єднання на одній рамі всіх або основних частин холодильної машини. Поєднують холодильні агрегати в різних сполученнях: компресорні агрегати, апаратні, комплексні, компресорно-конденсаторні.

У компресорних агрегатах на загальній твердій рамі об'єднані компресор і електродвигун. Застосовують такі агрегати в транспортних холодильних установках.

Апаратні агрегати застосовують у холодильних установках з розсільною системою охолодження. Агрегатування здійснюють із різних апаратів і приладів холодильної машини. Наприклад, випарно-регулюючі, випарно-конденсаторні та ін.

Комплексні холодильні агрегати включають всі елементи холодильної машини, їх застосовують у побутових холодильних приладах, невеликих кондиціонерах, в автоматах для охолодження питної води. У торгівлі й ресторанному господарстві використовують компресорно-конденсаторні агрегати, які на одній твердій рамі поєднують компресор, конденсатор, електродвигун, ресивер, фільтр, прилади автоматики. У торговельному холодильному обладнанні найбільш широко застосовують герметичні агрегати з поршневими компресорами, з поршневими екранованими компресорами й з ротаційними. Працюють агрегати при температурі навколишнього повітря від 5 до 45оС, а в діапазоні температур кипіння від -25 до -10оС (середньотемпературні) і від -40 до -25оС (низькотемпературні).

У торгівлі й ресторанному господарстві використовуються компресорно-конденсаторні агрегати, які поєднують компресор, конденсатор, електродвигун, ресивер, фільтр прилади автоматики. У торговельному холодильному обладнанні найбільш широке застосування одержали герметичні компресорно-конденсаторні агрегати типу ВР, ВН, ВВ, безсальникові й агрегати відкритого типу.

Герметичні холодильні агрегати випускаються трьох типів: з поршневим компресором, екранованим і ротаційним. Холодильний агрегат складається з уніфікованих вузлів і деталей: герметичного компресора (ФГН, ФГ, ФГП); ребристотрубного конденсатора з вентилятором; електродвигуна; ресивера; приладів автоматики й сполучних трубопроводів. У комплект агрегатів входить теплове реле для захисту електродвигуна від перевантаження й щити електроустаткування з пусковими й захисними приладами. Застосовують агрегати з екранованим електродвигуном (ВР).

В агрегатах відкритого типу компресор і електродвигун змонтовані на площадці, що приварена зверху до ресивера, ресивер установлений на рамі. Всі елементи: компресор, конденсатор, ресивер з'єднані в схему. На картері компресора закріплено реле тиску. Конденсатор має дифузор, у якому встановлений вентилятор для нагнітання повітря.

Теоретичний матеріал вивчити по темі 5 «Холодильні агрегати».

Стабільна робота холодильної установки забезпечується регулюванням наступних основних параметрів: оптимальне заповнення випарників холодильним агентом; підтримка в заданих межах температури в охолоджуваному обсязі, тиску кипіння й конденсації холодильного агента; регулювання продуктивності компресора. Всі ці параметри забезпечують прилади автоматики.

Терморегулювальні вентилі (ТРВ) призначені для дроселювання холодильного агента, що подається у випарник, залежно від перегріву пари холодильного агента в усмоктувальній лінії й регулювання подачі рідкого холодильного агента.

Реле температури призначено для регулювання температури в охолоджуваному об'єкті.

Реле низького тиску (РНТ) призначено для двопозиційного регулювання тиску холодильного агента у випарнику й захисту компресора від зниженого тиску холодильного агента на лінії усмоктування.

Реле високого тиску (РВТ) - для захисту компресора від підвищеного тиску холодильного агента на лінії нагнітання.

Реле тиску випускають у шкальному й безшкальному варіантах, в одноблоковому й двоблоковому виконанні.

РНТ - використовують для регулювання по тиску кипіння, відповідно температура повітря в малих холодильних камерах і ТХО регулюється за методом пуску й зупинки компресора, працюючи за принципом двопозиційного регулювання.

Для підтримки постійного тиску конденсації, регулювання витрати води, що прохолоджує конденсатор, застосовується водорегулювальний вентиль.

Соленоїдні вентилі призначені для автоматичного закривання проходу в трубопроводах холодильного агента, теплоносія, води; рівня рідини в судинах, а також для автоматичного захисту холодильних установок.

Реле часу в малих холодильних установках застосовується переважно для примусового видалення інею з випарників (відтаювання).

Застосовують також комбіновані прилади, об'єднані в загальному корпусі, наприклад, реле часу й реле температури. Реле часу дає сигнал до початку, реле температури - до закінчення відтаювання.

Терморегулювальні вентилі (ТРВ) призначені для автоматичної подачі у випарник такої кількості холодоагенту, що забезпечує оптимальну величину перегріву на усмоктуванні компресора. Плавне регулювання відкриття клапана ТРВ відбувається за рахунок зміни перегріву пари в усмоктувальному трубопроводі.

Вибір марки ТРВ здійснюється залежно від виду холодоагенту й холодопродуктивності установки. Числа перед буквами в позначенні ТРВ означають холодоагент, а після букв - пропускну здатність приладу, що відповідає холодопродуктивності. Базова конструкція характеризується загальним корпусом і однаковим внутрішнім пристроєм.

Принцип дії ТРВ. Холодоагент надходить із лінійного ресивера під клапан ТРВ, розташованого в безпосередній близькості від випарника. Після дроселювання в клапані холодоагент подається у випарник (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 - Схема ТРВ і його підключення:

1 - капілярна трубка, 2 - мембрана, 3 - зрівняльна трубка, 4 - термобалончик,

5 - усмоктувальний трубопровід, 6 - випарник, 7 - клапан приладу, 8 - гвинт регулювання перегріву, 9 - пружина, 10 - сальник, 11 - шток

Ступінь відкриття клапана ТРВ залежить від величини перегріву пари в усмоктувальному трубопроводі.

Температура перегрітої пари, що перебуває в усмоктувальному трубопроводі, вище температури кипіння. Цю ж температуру має термобалончик, що заповнений парорідинною сумішшю, а не перегрітою парою; тиск у ньому встановлюється вище тиску кипіння. Воно й впливає на мембрану зверху. Клапан ТРВ відкривається тоді, коли є різниця тисків.

При відсутності перегріву, коли в усмоктувальному трубопроводі має місце волога пара, температура й тиск у випарнику, в усмоктувальному трубопроводі й у термобалончику приладу однакові. Тиск на мембрану зверху й знизу рівний. Клапан ТРВ закритий зусиллям пружини.

Зі зменшенням подачі рідкого холодоагенту у випарник пара в усмоктувальному трубопроводі перегрівається. При цьому тиск в усмоктувальному трубопроводі залишається рівним тиску кипіння. Цей тиск передається в підмембранну порожнина ТРВ через зрівняльну трубку. Тиск на мембрану вгорі залежить від температури холодоагенту в термобалончику, що визначає ступінь відкриття ТРВ.

Оскільки ТРВ є приладом плавного регулювання, відкриття його клапана при сталому режимі роботи відбувається в певному положенні. При зупинці компресора клапан ТРВ закривається, тому що перегрів пари при цьому відсутній.

Прилад установлюють перед входом у випарник з таким розрахунком, щоб стрілка на корпусі була спрямована по ходу холодоагенту.

Термобалончик встановлюють на виході з випарника, на верхній частині горизонтальної ділянки трубопроводу, щоб виключити вплив мастила, що проходить по його нижній стороні. При наявності в сухопарнику або усмоктувальному трубопроводі гільзи можна вставити термобалончик у неї, попередньо заповнивши сумішшю із двох об'ємних частин алюмінієвої пудри й однієї частини мастила.

Зрівняльна лінія повинна бути підключена до усмоктувального трубопроводу після місця кріплення термобалончика. Якщо зрівняльна трубка приєднана до усмоктувального трубопроводу до місця кріплення термобалончика, останній при негерметичності сальників ТРВ сприймає температуру вологої пари, прикриває клапан ТРВ, що приводить до недоліку холодоагенту у випарнику. ТРВ поставляються настроєними на мінімальний перегрів. При необхідності гвинтом можна регулювати цю величину в межах 2...8оС.

Електронні регулюючі вентилі. До сучасних холодильних машин пред'являються вимоги зниження енергетичних витрат, більш точного температурного контролю, збільшеного робочого діапазону й ряду додаткових функцій, таких як: дистанційне керування й діагностика. Цим вимогам відповідають електронні регулюючі вентилі (ЕРВ). Вони можуть задовольнити всі перераховані потреби. Поява нових холодоагентів вимагає виготовлення механічних ТРВ із відповідними заправленнями термобалонів. При роботі з електронними РВ такої проблеми не існує.

Переваги ЕРВ із кроковим двигуном: герметичність конструкції, робота від крокового двигуна; короткий час відкриття й закриття; високі точність регулювання й висока надійність; для закриття рідинної лінії немає необхідності використовувати соленоїдний вентиль, висока лінійна пропускна здатність; широкий діапазон продуктивності; постійне регулювання масової витрати холодоагенту; пряме з'єднання двигуна й засувки вентиля підвищує надійність приладу. ЕРВ можна використовувати з будь-якими холодоагентами.

ЕРВ складається із двох основних вузлів: вентиля й двигуна. Кроковий двигун розташований у верхній частині конструкції й з'єднаний прямо із засувкою (рис. 5.2). Двигун, також як і в компресорі, обмивається холодоагентом і мастилом, тому конструкційні матеріали, використовувані для виготовлення двигуна ЕРВ, такі ж, як і для електродвигунів компресорів. Корпус двигуна в робочій частині вентиля повністю герметичні, з'єднані за допомогою зварювання, між ними відсутні прокладки, крім можливості витоків.

Рисунок 5.2 - Схема електронного регулюючого вентиля:

а - вентиль закритий, б - вентиль відкритий

Реле температури призначено для регулювання температури в охолоджуваному об'єкті шляхом включення й вимикання виконавчого механізму (наприклад, соленоїдного вентиля перед ТРВ) або пуску й зупинки компресора. Розрізняють манометричні, біметалічні й напівпровідникові реле температури.

Манометричні реле температури одержали найбільше поширення. Вони застосовуються для підтримки заданої температури охолоджуваних об'єктів і захисту компресора від перевищення верхньої межі температури нагнітання.

Принцип дії приладів заснований на зміні тиску парорідинної суміші хладона в термосистемі приладу (рис 5.3) залежно від зміни температури термобалона. При підвищенні температури термобалона тиск хладона зростає й, впливаючи через капілярну трубку на сильфон, стискає його. Штовхач сильфона впливає на основний важіль, прагнучи повернути його за годинниковою стрілкою. Цьому перешкоджає стисла пружина уставки, що впливає на важіль зверху. При повороті основного важеля за годинниковою стрілкою його плече впливає на систему важелів контактної групи й замикає контакт для включення компресора в роботу. Зусилля стиску пружини уставки регулюється гвинтом-задатчиком. Настроювання приладу контролюється по положенню стрілки шкали уставки. Чим сильніше стисла пружина уставки (стрілка встановлена в нижній частині шкали), тим більший тиск потрібно з боку сильфона для повороту основного важеля за годинниковою стрілкою. Отже, замикання контактів приладу буде відбуватися при більшій температурі контрольованого об'єкта.

Рисунок 5.3 - Принципова схема реле температури:

1 - пружина диференціала; 2 - задатчик диференціала; 4 - шкала уставки; 5 - задатчик уставки; 6 - плече основного важеля; 7 - рухливий контакт; 9 - вісь основного важеля;

10 - термобалончик; 11 - капілярна трубка; 12 - сильфон; 13 - корпус сильфона;

14 - штовхач сильфона; 15 - основний важіль; 16 - основна пружина уставки; 17 - упор вилки диференціала; 18 - качана диференціала

Вузол диференціала призначений для установки гвинтом-задатчиком диференціала певної різниці температур прямого спрацьовування приладу (контакт при цьому розмикається) і зворотного спрацьовування (замикання контактів).

Корпус приладу встановлюють поза охолоджуваним об'єктом або середовищем. Закріплюють вертикально з підведенням електропроводки знизу. Термобалончик закріплюють: в охолоджуваній камері - на кронштейні капіляром нагору, вертикально, на максимальному видаленні від охолоджених або нагрівальних приладів; при контролі температури холодоносія - у спеціальній гільзі, заповненої мастилом для поліпшення теплообміну.

Реле тиску. Характеристики реле тиску. Залежно від призначення розрізняють реле низького й високого тиску.

Реле низького тиску. Пряме спрацьовування цього реле (розмикання контакту) відбувається при зниженні контрольованого тиску до величини, установленої на шкалі уставки. Зворотне спрацьовування (замикання контакту) відбувається при підвищенні контрольованого тиску на величину настроювання диференціала.

Реле високого тиску. Пряме спрацьовування реле високого тиску (розмикання контакту) відбувається при збільшенні контрольованого тиску до величини, установленої на шкалі уставки. Зворотне спрацьовування (замикання контакту) буває при зниженні контрольованого тиску на величину настроювання диференціала.

Двоблокове реле тиску. Прилад містить у собі вузли низького й високого тиску (рис.5.4). Вузол низького тиску влаштований і працює аналогічно одноблоковому реле низького тиску.

Рисунок 5.4 - Схема двоблокового реле тиску:

1 - сильфон низького тиску, 2 - основний важіль низького тиску, 3 - качани диференціала,

4 - пружина диференціала, 5 - гвинт-задатчик диференціала, 6 - шкала диференціала,

7 - шкала уставки низького тиску, 8 - пружина уставки низького тиску, 9 - гвинт-задатчик уставки низького тиску, 10 - плече основного важеля вузла низького тиску,

11 - мікроперемикач, 12 - гвинт-задатчик уставки високого тиску, 13 - пружина уставки високого тиску, 14 - шкала уставки високого тиску, 15 - двоплечий важіль, 16 - сильфон високого тиску, 17 - гвинт заводського настроювання, 18 – допоміжна пружина,

О1 – О2 – осі обертання

Вузол високого тиску має нерегульований диференціал. При впливі на сильфон високого тиску двуплечий важіль вузла високого тиску повертається проти годинникової стрілки й відсуває від кнопки мікроперемикача плече важеля низького тиску. Основний важіль вузла низького тиску може залишатися в піднятому положенні, а його плече буде відсунуто від мікроперемикача пружиною заводського настроювання.

При зниженні високого тиску двуплечий важіль переміщається за годинниковою стрілкою й перестає перешкоджати замиканню контакту плечем вузла низького тиску.

Реле контролю змащення призначені для автоматичного захисту компресорів і компресорних агрегатів від зниження різниці тисків у системі змащення; контролю різниці тисків, створюваної насосами холодоагентів і автоматичного захисту від роботи в кавітаційному режимі.

Тести до роботи № 5

Питання 1

Які холодильні агрегати застосовуються в ТХО?

а. компресорні;

б. апаратні;

в. компресорно-конденсаторні.

Питання 2

Які холодильні агрегати застосовуються в холодильних апаратах?

а. герметичні;

б. відкриті;

в. безсальникові.

Питання 3

У чому складається призначення терморегулювального вентиля?

а. для примусового видалення інею з випарників;

б. дроселювання холодильного агента;

в. регулювання тиску.

Питання 4

Якою системою регулюється температура в ТХО?

а. однопозиційної;

б. двопозиційної;

в. трипозиційної.

Питання 5

Чим здійснюється автоматичний захист від надмірного підвищення тиску нагнітання?

а. датчиком низького тиску;

б. датчиком високого тиску;

в. датчиком температури.

Питання 6

Чим здійснюється регулювання холодопродуктивності холодильних машин ТХО?

а. реле низького тиску;

б. реле високого тиску;

в. соленоїдним вентилем.

Питання 7

Чим здійснюється захист компресора від зниженого тиску холодильного агента?

а. реле високого тиску;

б. реле низького тиску;

в. датчик рівня рідкого холодильного агента.

Питання 8

Який тип агрегату застосовують у транспортних холодильних установках?

а. компресорно-конденсаторні;

б. компресорні;

в. апаратні.

Питання 9

Який тип агрегату застосовують у невеликих кондиціонерах?

а. компресорні;

б. апаратні;

в. комплексні.

Питання 10

Який тип агрегату застосовують в автоматах для охолодження питної води?

а. компресорно-конденсаторні;