Сущность процессов охлаждения и замораживания продуктов (стр. 3 )

Основными элементами холодильной машины реализующей данный цикл явл.: компрессор КМ, конденсатор КД, испаритель И, дросселирующее устройство – дроссель ДрВ.

Кипящий в испарителе хладагент отводится на всасывание в КМ. В КМ пары хладагента сжимаются, давление газообразного хладагента повышается. При высоком давлении парообразный хладагент переводится в жидкое состояние путем отвода теплоты конденсации в окружающую среду или охлаждающую жидкость.

Превращение парообразного хладагента наз. конденсацией, а устройство которое это реализует – конденсатор.

Затем жидкий хладагент поступает в дросселирующий вентиль, где давление его понижается. Понижение давления сопровождается понижение температуры кипения хладагента. В процессе кипения хладагент отводит теплоту от охлаждаемого объема в специальном теплообменном аппарате – испарителе.

Образующиеся в процессе кипения пары хладагента отводятся на всасывание в компрессор. Цикл замкнулся.

Работа холодильной машины по замкнутому циклу позволяет многократно использовать одно и тоже количество хладагента, последовательно превращая его в пар и жидкость и при этом отводить требуемое количество теплоты с низкого температурного уровня (холодильные камеры) на более высокий (охлаждающая среда).

10. Хладагенты. Требования, виды, достоинства и недостатки.

Хладагенты - являются рабочим телом, которое участвует  в обратном термодинамическом цикле осуществляя передачу теплоты от менее нагретого тела (продукта) к более нагретому (окр. среда). В качестве первого хладагента использовалась вода.  В 1834 была создана первая парокомпрессионная машина, работающая на диэтиловом эфире. А в 1863 году создана машина на этиловом эфире.

К  хладагентам предъявляются требования, которые можно разделить на следующие группы: 1. Термодинамические: * низкая температура кипения при параметрическом давлении. * невысокое давление конденсации * большая объемная холодопроизводительность * большое значение коэффициента теплопроводности * небольшая плотность * невысокая вязкость. 2. Эксплуатационные требования:  * химическая совместимость с холодильными маслами и конструкционными материалами * растворимость в воде *негорючесть и невзрывоопасность *незначительная текучесть *наличие запаха (для обнаружения утечек) 3. Экономические *невысокая цена *возможность организации товарного производства и доставки по месту требования 4.экологические * озонобезопасность, т. е. низкое значение потенциала истощения озона * низкое значение потенциала глобального потепления * негорючесть и не токсичность.

В природе не существует х-та отвечающего всем требованиям с учетом условий работы машины.  Получили распространение 3 х-та: аммиак, углекислый газ и диоксид серы.

В конце 20-х годов 20 столетия были фторуглеводородные х-ты с хорошими термодинамическими свойствами, которые начали выпускаться. В 1931 году под торговой маркой «Фреон11»  и «Фреон12» , а позже под торговой маркой «Фреон22».

За 50 лет существования фреонов их концентрация в атмосфере выросла, они стали отрицательно воздействовать на озоновый слой земли и парниковый эффект.

Применявшийся повсеместно до 1995 года хладагент R12 был признан одним из самых опасных, поскольку он наиболее негативно воздействует на озоновый слой планеты и способствует его разрушению. R12 использовался не только в обычном холодильном оборудовании, но и в автомобильных холодильных установках, системах климат-контроля и кондиционерах. После того как в 1987 году в соответствии с программой ООН, направленной на охрану окружающей среды, был введен в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», на замену опасным хладагентам R22 и R12 приняты R134a, R410A и R407.

Их вредное влияние на озоновый слой оценивается по величинам потенциалов, значение которых начинается от 0 – безопасных, а заканчивается 13 – разрушающим озон.

Например, хладагенты R134a и R407 имеют потенциал, равный нулю; а R22 имеет потенциал 0,05 , R12 – 1.0.

Внедрение безопасных для озонового слоя хладагентов позволило снизить негативное влияние на верхний слой атмосферы, однако данная проблема еще не решена полностью, поскольку безопасного хладагента с оптимальными термодинамическими свойствами еще не существует.

11. Классификация хладагентов, характеристика, свойства. Традиционные хладагенты(вода, аммиак, хладоны R-12, R.22).

Существует 3 типа фторуглеводородных х-тов:

1. хлорфторуглеводороды (хфу) с высокой озоноразрушающей активностью R 12,12,113.

2. гидро-хфу с низкой озон. активностью R22,123,124,141,142.

3.полностью озонобезопасные гидрофторуглеводороды (гфу) R144а, 404а и др. они не содержат хлора, не разрушают озоновый слой и имеют низкий период жизни в атмосфере.

К традиционнымотносят такие х-ты как вода, аммиак, хладон R12, хладон R22.

Аммиак – один из лучших хладагентов, обладает хорошими термодинамическими характеристиками, применяется в холодильных установках до -70С. Безцветный газ с резким запахом, легче воздуха, темпер. кипения при барометрическом давлении -33,3С, практически не растворим в масле и очень интенсивно поглощается водой, нейтрален к черным металлам, но в присутствии влаги разъедает цинк и медь, оказывает вредное действие на человека, раздражает слизи оболочки, вызывает ожоги. При определенной концентрации в воздухе (16-27%) в присутствии открытого пламени взрывоопасен.

Фреон R12 – наиболее распространенный х-т в холодильных установках, агрегатах промышленного и бытового значения. Температура кипения при барометрическом давлении -29С, безопасен, не токсичен, но при температуре выше 330С разлагается с образованием высокотоксичного фтористого водорода, хлористого водорода.  При концентрации более 30% вызывает удушение. Неограниченно растворим в масле и практически не растворим в воде, нейтрален ко всем металлам, обладает способностью протекать в микротрещины, при смеси с маслом проникает в зазоры м/д трущимися деталями и снижает трение и износ.

Хладон R22 –используется для получения температуры до -40С в первой ступени холодильных машин, и до -60С во второй ступени в промышленных и бытовых кондиционерах, применяется также как компонент смеси хладагентов.

Хладагент R11- фтортрихлорметан, тяжелый газ, относится к группе хлорфторуглеродов.  Для организма человека хладагент R11 безвреден, он невзрывоопасен, неограниченно растворяется в минеральном масле. В воде нерастворим. Обезвоженный хладагент нейтрален ко всем металлам, за исключением сплавов, содержащих более 20% магния.  Объемная холодопроизводительность R11 мала.  При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксических продуктов. Используется как:  • хладагент в турбокомпрессорных агрегатах низкого давления,  • пропеллент (в смеси с дифтордихлорметаном),  • порообразователь при получении пенопластов,  • растворитель.

Температура кипения 23,65С

Хладагент R14 - бесцветный газ со слабым запахом тетрахлорметана.  Тетрафторметан является самым простым из фторуглеродов. Oбладает высокой химической стойкостью. При соприкосновении с пламенем разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Негорючий газ. Термическое разложение при времени контакта 1—10 с в трубке из никеля Н-1 начинается при температуре 910°С.  Применяют хладагент для получения температуры от -120 до -150 С. Температура кипения 128,0С.

12. Смеси хладагентов. Альтернативные хладагенты.

В 1950 г. для систем кондиционирования получен азеотропный смесевой хладагент R500, по холодопроизводительности превосходящий R12. В состав R500 вошли хладагенты R12 и R152a, где R152a оказался первым, не содержащим хлор.  Технология смешения хладагентов привела к появлению в 1952 г. смесевого хладагента R502, заменившего R22 в низкотемпературных холодильных установках. Это позволило снизить повышенные температуры нагнетания в компрессорах, характерные для R22. В дальнейшем для получения очень низких температур были разработаны хладагенты R13, R503 и R13B1.  Начиная с 60-х годов хладагенты R12, R22 и R502 являлись одними из основных хладагентов в промышленных и торговых средне - и низкотемпературных холодильных установках, бытовых холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах.

Используются 2 группы смесей хладагентов: неазеотропные и азеотропные.

Неазеотропные - имеют различный состав жидкой и паровой фазы. В процессе хладагента в испарителе при постоянном давлении Ткипения возрастает. Серия х-тов 400.

Азеотропные – отличаются тем что состав жидкой и паровой фаз в процессе кипения остается неизменным, Ткипения при пост. давлении не изменяется, смеси ведут себя как однокомпонентное в-во, серия 500.

Также с производственным номером внутри серии есть альтернативные хладагенты – экологически не вредные, не разрушающие озоновый слой.

В настоящее время существует большое количество холодильных машин, работающих на запрещенных хладагентах, т. к. работоспособность этих машин позволяет их эксплуатировать, то срок их службы можно продлить заменив существующие х-ты на альтернативные.

К сервисным смесям относят R404а, который заменяют R502.

R502 - это азеотропная смесь хладагентов R22 и R115.  Относится к группе гидрохлорфторуглеродов.  Данный фреон невзрывоопасен, негорюч, малотоксичен и химически инертен к металлам.  При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями компоненты хладона 502 разлагаются с образованием высокотоксичных продуктов.

R502 - это низкотемпературный хладагент с высокими холодильными качествами, дающий снижение расхода электроэнергии на 10-15% в сравнении с R12 и R22. Главным образом используется в холодильных витринах, низкотемпературных холодильниках и компрессорах.  Заменители хладагента R502: R407a, R507.

13. Теплоносители. Классификация, свойства применение.

Теплоноситель — жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии. На практике чаще всего применяют воду (в виде газа или жидкости), глицерин, нефтяные масла, расплавы металлов (Sn, Pb, Na, К), воздух, азот (в том числе жидкий), фреоны и др.

Теплоносители можно разделить на 3 группы: *вода и рассолы *антифризы *спирты.