Сущность процессов охлаждения и замораживания продуктов (стр. 4 )

Вода - занимает примерно 68 % от всего объема используемых теплоносителей.

Несмотря на хорошие теплофизические свойства, низкую стоимость, негорючесть, экологическую и токсикологическую безопасность воды, ее эксплуатация связана с рядом проблем. К числу этих проблем относятся: *высокая коррозионная активность по отношению к металлам (в первую очередь к черным сталям); *Склонность к соле и накипеобразованию. Недостаток: высокая Тзамерзания, поэтому вместо воды применяются водные р-ры солей или рассолы.

Для снижения коррозионной активности и осадко(соле)образования, а также для повышения стабильности теплофизических свойств, в вышеупомянутые водные растворы вводятся целевые добавки. В результате получаются антифризы - жидкости для системы отопления. Качество антифризов зависит от сочетания и эффективности набора целевых добавок.

Водный раствор хлористого кальция используется когда температура теплоносителя должна быть не ниже -18С. В последнее время распространение получили теплоносители на основе ацетата и формиата калия.

Гликоли – безцветная жидкость, вязкая, сладковатая. Пропиленгликоль применяется для охлаждения пива, вина, молока и других жидкостей. Охлаждение осуществляется методом принудительной циркуляции, как правило, 30% водного раствора пропиленгликоля по змеевикам. Преимуществом пропиленгликоля перед водой, этиленгликолем и раствором солей в воде заключается в том, что из-за не токсичности пропиленгликоля продукт можно применять даже после небольших утечек пропиленгликоля через неплотности системы. Присутствие 0,25% пропиленгликоля не влияет на вкус. Концентрация пропиленгликоля 30% позволяет довести температуру охладителя до -12,8С; вода же позволяет понизить температуру лишь до 1,1С. Пропиленгликоль автоматически смазывает элементы охлаждающей системы. Использование пропиленгликоля в качестве теплоносителя позволяет обезопасить жилище, людей и животных по вторичным признакам техногенных катастроф и факторов (пожар, землетрясение, авария и нарушение правил эксплуатации теплоснабжения), продлевает срок службы системы индивидуального теплоснабжения из-за низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля и не замерзания при низкой температуре.

Применение в системах кондиционирования и вентиляции пропиленгликоля дает неоспоримые преимущества, т. к. температура застывания чистого продукта: от -60 до -77С. При испарении воды из теплоносителя система в безопасности в то время как этиленгликоль замерзает при 13С. Водные растворы с концентрацией пропиленгликоля 60% замерзают при температуре около -70С.

Более низкие температуры замерзания имеют спирты: этиловый (-117С), пропиловый (-127), метиловый (-98С).все спирты применяются в герметичных системах.

14. холодильные машины. Классификация.

Холодильная машина - категория тепловых машин, которые, поглощая энергию, имеют своей целью изъятие тепла от тел с низкой температурой и передачу его телам с более высокой температурой.

С позиций термодинамики - это машина, осуществляющая перенос теплоты с низкого температурного уровня на более высокий с целью охлаждения, и содержащая минимально необходимое число элементов (четыре) для осуществления холодильного цикла.

Классификация холодильных машин

Холодильные машины различают:

по способу получения холода — компрессионные и абсорбционные;

по холодильному агенту — фреоновые, аммиачные и др.;

по холодопроизводительности — малые, средние и крупные. В бытовых холодильниках устанавливают самые малые (мелкие) холодильные машины.

Компрессионные холодильные машины отличаются также друг от друга степенью герметизации. В бытовых холодильниках уже много лет применяют исключительно герметичные холодильные машины, или, как их называют, герметичные холодильные агрегаты. В таких агрегатах отсутствуют какие-либо разъемные соединения наружных частей. Все отдельные узлы соединены снаружи сваркой или пайкой.

Абсорбционные холодильные машины бывают непрерывного и периодического действия. Машины непрерывного действия, в свою очередь, разделяют на насосные и безнасосные. Безнасосные машины называются абсорбционно-диффузионными.

В бытовых холодильниках абсорбционного типа используют исключительно абсорбционно-диффузионные машины (агрегаты).

Цикл одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины.  рис. 4.1; 4.2

Одноступенчатые холодильные машины используют для понижения температуры до -25-30С.

цикл одноступенчатой парокомпрессионной машины может быть представлен в виде четырех последовательных процессов.....

Процесс 1-2. Выходя из испарителя И пары хладагента сжимаются компрессором КМ под давлением Р0 до давления Рн. В процессе сжатия температура хладагента так же повышается от Т0  до Тсж. Для сжатия хладагента затрачивается работа Lсж.

Процесс 2-3. В конденсаторе Кд от сжатого хладагента отводится теплота и хладагент из состояния перегретого пара (т.2) переходит в состояние насыщенной жидкости.

Процесс 3-4. Жидкий хладагент поступает в дроссельный вентиль ДрВ  где при дросселировании происходит понижение давление хладагента от Рн до Р0. При этом температура хладагента так же понижается от Тсж до Т0 .

После дросселирования хладагент находится в виде смеси жидкости и пара. Этот процесс осуществляется без совершения внешней работы.

Процесс 4-1. Теплота охлаждаемой среды в испарителе И подводится к хладагенту и жидкий хладагент превращается в пар. И далее цикл повторяется.

15. Цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.

В современных фреоновых холодильных машинах используется цикл с регенерацией теплоты. Жидкий хладагент в данном теплообменнике РТО переохлаждается перед дроссельным вентелем ДрВ (рис 4,3 и 4,4), а парообразный хладегент выходящий из испарителя перегревается перед всасыванием в компрессор.

Понижение температуры жидкого хладагента приводит к увеличению жидкости после дросселирования и соответственно увеличению холодопроизводительности машин.

Перегрев паров хладагента повышает безопасность работы холод. машины т. к. исключает возможность работы компрессора влажным паром.

Перегрев и переохлаждение осуществляется между потоками хладагента в спец. теплообменном аппарате, регенеративном теплообменнике. При этом кол-во теплоты отводимое от жидкого хладагента равно кол-ву теплоты подведенного к парообразному хладагенту  Q отведенное = i3-i3’ Q подведенное = i1-i1’

Соответственно увеличивается удельная массовая холодопроизводительность цикла и др. удельные массовые показатели холодильной машины.

16. Цикл двухступенчатой холодильной машины с неполным и

полным промежуточным охлаждением.

При температурах кипения хладагента от -30С до -50С применяют холодильные машины двуступенчатого сжатия с неполным  и полным промежуточным охлаждением (рис 4,5 и 4,7).

Понижение Ткипения хладагента к увеличению степени сжатия в компрессоре и изменению температуры хладагента в конце сжатия.

Температура в конце сжатия не может превышать 160С. поэтому процесс сжатия разбивают на 2. И сжатый в первой ступени х-т охлаждает перед сжатием второй ступени.

В цикле с неполным промежуточным охлаждением, охлаждение х-та после сжатия в компрессоре нижней ступени КМ11 осуществл. в промежуточном охладителе ПО (рис.4,5).

Использование полного промежуточного охлаждения (рис 4,7) позволяет установить в одной холодильной машине два испарителя Ин и  Ив по разных температурных условиях: при понижении температуры кипения хладагента в промежуточном сосуде Пс в котором хладагент после нижней ступени сжатия пропускается через слой жидкого хладагента. Жидкий х-т в этом сосуде частично испаряется и обеспечивает охлаждение парообразного хладагента до состояния сухого насыщенного пара. Часть жидкого х-та из промежуточного сосуда может отводиться в дополнительный испаритель Ив.

17. Каскадные холодильные машины

Ее отличия от многоступенчатой явл то что она сост из 2 или 3 одноступенчатых машин работающих на разных хладагентах.

  Наиболее проста холодильная машина сост из 2-х одноступенчатых включенных последовательно и обьеденненых одним общим теплообменным аппаратом КДИ (РИС. 4.9).

  Нижняя ступень каскада работающая на хладагенте высокого давления R12. Это означает что низкая  t кипения достигается при относительно высоком давлении.

Верхняя ступень каскада работает на хладагенте R22 применяемом в одноступенчатых машинах. В исплорителе нижней ступени и хладагент кипит за счет теплоты отведенный от охлаждаемой среды. Параобразный хладагент копресора нижней ступени КМ снижается и подается в испарителе конденсатор КДИ, для нижней ступени он явл конденсатором в кот происходит конденсация хладагента нижнего каскада.

  Теплота конденсации отводится к их кипящему хладагента верхнего каскада. С конденсированной конденсаторе испорителя хладагента нижнего каскада дросируется в регулирующем вентиле ДРВм и вновь поступает в испоритель.

Верхняя ступень каскада также представляет собой одноступенчатую холодильную машину но хладагент верхней ступени кипит в конденсаторе испорителя КДИ за счет подводимой к нему теплоты конденсации нижнего каскада.

  Поры хладагента сжимаются компрессором верхнего каскада. Конденсируется в конденсаторе КД верхнего каскада и после дроселирования дросель ДРВ  подается в конденсатор испоритель КДИ.

18. Абсорбционные холодильные машины

Абсорбционные холодильные машины относятся к теплоиспользующим так как их работа осущ при затрате тепловой энергии. Рабочим телом служит раствор состоящий из 2-х компонентов аммиаком и воды. При одинаковом давлении эти компоненты имеют различные t кипения. Компонент с более низкой t кипения подается хладагентом (аммиак) с более высокой абсорбентом.  В абсорбционной машине совмещается прямой и обратный цикл (РИС. 4.11)

  Хладагент кипит в испорителе за счет теплоты отведенной их охлаждаемого обьема холодильной камеры.

  Параобразный хладагент интенсивно поглощается в абсорбере слабым водным аммиачным раствором, поглощение сопровождается выделением теплоты кот отводится в охлаждаемую воду или среду.

  Насыщенный аммиаком раствор из абсорбента Аб  насосом H подается в кипятильный генератор НП кот нагревается от внешнего источника Qнп. При этом из раствора выпаривается чистый хладагент аммиак. Парообразный хладагент с высоким давлением РК подается в конденсатор НД и при  отводе теплоты конденсации Qк переходит в жидкое состояние. Жидкий хладагент дросселируется в вентиле РИ при этом давление его понижается от РН до РО и поступает в испаритель. По этой схеме работают холодильные машины большой холодопроизводительности используемый на крупных предприятиях питаниях, торговли, гостиницах.