Сущность процессов охлаждения и замораживания продуктов (стр. 5 )

19. Насосные и безнасосные системы охлаждения.

Холодильная машина, состоящая из четырех основных элементов (компрессора, конденсатора, дросселирующего устройства), является составной частью холодильной установки. В неё помимо холодильной машины входит объект охлаждения, вспомогательные устройства, средства автоматического регулирования.

В безнасосных системах испаритель или воздухоохладитель заполняется хладагентом под действием разности давлений конденсации и кипения. В насосных системах для подачи хладагента в испарителе используется специальный насос жидкого хладагента.

Безнасосные системы непосредственного охлаждения нашли наибольшее распространение в торговом холодильном оборудовании и холодильных установках продуктовых камер предприятий общественного питания и торговли. Эти системы несложные по конструкции и просты в эксплуатации.

Примером холодильной установки с безнасосной системой непосредственного охлаждения может служить полностью автоматизированная холодильная машина с герметичным компрессором (рис. 7.2). Холодильные машины данного типа используются в торговом холодильном оборудовании – холодильных шкафах, охлаждаемых прилавках, витринах, в охлаждаемых торговых автоматах.

В состав холодильной машины входят компрессор-конденсаторный агрегат и объект охлаждения с установленным в нем испарителем 2. Для заполнения испарителя хладагентом применяется терморегулирующий вентиль 1. Температурный режим в объекте охлаждения поддерживается с помощью реле температуры ТР. При повышении температуры в объекте охлаждения реле ТР посредством магнитного пускателя МП включает электродвигатель компрессора 3. Как только температура в охлаждаемом объеме понизится ниже установленного уровня, ТР  и МП остановят двигатель компрессора.

Недостатком безнасосных систем непосредственного охлаждения является ограниченное расстояние от компрессорно-конденсаторного агрегата до испарителей или воздухоохладителей в камерах. Предельная длина трубопроводов не должна превышать 10 м.

На крупных холодильниках применяются насосные системы непосредственного охлаждения, основу которых составляют холодильные машины, работающие на аммиаке.

По способу размещения оборудования системы охлаждения подразделяются на централизованные и децентрализованные.

В децентрализованной системе охлаждения каждый объект охлаждения оснащается автономной, полностью автоматизированной холодильной машиной.

В централизованной системе охлаждения всё агрегатированное оборудование размещается в общем машинном отделении, соединенном изолированными трубопроводами, установленными в холодильных камерах.

Концентрация оборудования в общем помещении облегчает его обслуживание и контроль за работой.

Крупные магазины типа Универсам используют централизованную систему холодоснабжения, в которой все компрессорно-конденсаторные агрегаты собраны в одном машинном отделении за пределами торгового зала. Недостатком системы является фиксированное расположение охлаждаемого оборудования в торговом зале и невозможность его перемещения без демонтажа холодильных коммуникация.

20. Системы охлаждения с промежуточным теплоносителем.

Для стационарных холодильников небольшой емкости, транспортных систем (железнодорожных, водного транспорта) используют охлаждающие системы с промежуточным теплоносителем.

Отвод теплоты из охлаждаемого помещения осуществляется последовательно: сначала к промежуточному теплоносителю в охлаждающих батареях, затем от промежуточного теплоносителя к хладагенту в испарителе холодильной машины. В качестве промежуточного теплоносителя используется вода (для положительных температур), водные растворы хлоридов и кальция, этиленгликолей, пропиленгликоля.

В зависимости от конструкции различают системы охлаждения с открытым и закрытым испарителем.

В системе охлаждения с открытым испарителем (рис. 7.4) охлажденный теплоноситель из бака 4 насосом 1 подается в охлаждающие батареи, установленные в камерах охлаждения. В процессе отвода теплоты из камер охлаждения теплоноситель подогревается и поступает в бак 4 испарителя.

Теплоноситель в баке охлаждается при отводе теплоты к кипящему в трубах испарителя 5 хладагенту.

Испарители данного типа допускают образование твёрдой фазы теплоносителя на трубах, что используется в качестве аккумулятора теплоты при неравномерной тепловой нагрузке на систему охлаждения.

Контакт теплоносителя с металлическими элементами системы охлаждения в присутствии атмосферного воздуха приводит к усиленной коррозии, требует замены труб через пять лет.

Системы охлаждения с закрытыми испарителями (рис. 7.5)чаще применяются в многоэтажных холодильниках. Теплоноситель насосом 1 прокачивается через испаритель 2 холодильной машины и подается в охлаждающие батареи 3, установленные в камерах охлаждения. Теплоноситель после охлаждающих батарей собирается в коллектор и по обратному трубопроводу 5 подается на всасывание в насос 1. Объем теплоносителя существенно зависит от его температуры. Для компенсации изменения объема предназначен расширительный бак 4, соединенный компенсационным трубопроводом 6 с дренажной системой.

Достоинством системы охлаждения с закрытым испарителем является меньшая величина коррозии, меньшие затраты энергии на привод насоса, постоянный состав теплоносителя в контуре системы.

21. Компрессоры. Назначение. Классификация. Принцип действия (индикаторная диаграмма рабочего процесса) поршневого компрессора.

Компрессоры предназначены для поддержания в испарителе низкого давления пара хладагента, сжатие паров до давления конденсации и нагнетания их в конденсаторах.

По принципу действия компрессоры бывают: Поршневые; Ротоцеонные; Спиральные; Винтовые; Центробежные.

По хладопроизводительности: Малые до1 КВт Средние 12-90 КВт Большие >90 КВт

В холодильном оборудовании предприятий общественного питания и торговли в основном применяют компрессоры малой и средней хладопроизводимости.

Чащ всего торговое холодильное оборудование оснащают поршневыми, ротоцеонными и спиральными компрессорами.

Принцип действия поршневого компрессора:

Заключается в повышении давления хладагента при изменении (уменьшении) объема.

Процессы в рабочем объеме изображаются на индикаторной диаграмме.

При перемещении поршня от нижней мертвой точки (мертвая точка-это точка, в которой поршень останавливается и двигается вниз или вверх) давление в рабочем объеме повышается (процессы 1-2) от давления кипения Р0 до давления конденсации Рк. Затем открывается нагнетательный клапан и сжатый хладагент из рабочего объема нагнетается в конденсатор (процесс 2-3)

Процесс нагнетание заканчивается, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Здесь поршень останавливается и изменяет направление движения в сторону нижней мертвой точки. Но, так как между поршнем и крышкой цилиндра существует зазор, то в нем остается сжатый хладагент. При движении поршня в сторону нижней мертвой точки этот хладагент расширяется (процесс 3-4) и только в точке 4 открывается всасывающий клапан (процесс 4-1) и хладагент из испарителя поступает в рабочую полость цилиндра.

Производство идеального (без потерь) компрессора зависит от d цилиндра, хода поршня, количества цилиндров и частоты вращения вала (привода) компрессора.

В действительности компрессор имеет потери и его производительность меньше идеальной.

22. Классификация, устройство, применение поршневых компрессоров.

В торговом оборудовании используют поршневые компрессоры, отличающиеся по степени герметичности: Открытые (сальниковые), Полугерметичные (бессальниковые), Герметичные

Открытые.: Приводной конец вала выведен за пределы корпуса. Для предотвращения утечки из картера (корпуса) в месте выхода вала предусмотрено спецальное уплотнительное устройство-сальник. Вращение вала компрессора осуществляется от электродвигателя.

Выпускаются компрессоры для работы в стационарных и транспортных холодильных установках. Работают они на хладагентах R22, R502, R142 (рис. 5.2)

Полугерметичные.: Электродвигатель размещен в общем с картером компрессора корпусе.

Эти компрессоры предназначены для работы в составе автоматизированных стационарных и транспортных холодильных установках, а также в системах кондиционирования воздуха, в качестве рабочего тела компрессора применяется хладагент R22 (рисунок 5.3)

Герметичные.: Электродвигатель и компрессор помещены в герметичный сварной корпус, который в процессе эксплуатации не подлежит разборке (рис. 5.4)

Преимуществом герметичных компрессоров является надежность в работе, меньшая масса и габариты по сравнению с сальниковыми и бессальниковыми компрессорами. По температурному режиму герметичные компрессоры различают: Высокотемпературные ( с номинальной температурой хладагента +5 градусов Цельсия); Среднетемпературные (-15)

Низкотемпературные (-35). Герметичные поршневые компрессоры выпускают с электродвигателем трехфазного и однофазного переменного тока.

23. Ротационные компрессоры. Устройство, принцип действия, применение.

(рис. 5.5)

Относят к установкам объемного действия. Повышение давления осуществляется при уменьшении объема рабочей полости. Она образуется в зазоре между неподвижным цилиндром и катящемся внутри цилиндра ротором. В положении а рабочая полость заполнена хладагентом при температуре кипения и ротором отсекается от линии всасывания. При дальнейшем движении ротора (б. в) полость сжатия уменьшается, а давление хладагента повышается. При достижении в рабочей полости давления нагнетания (положение г) открывается нагнетательный клапан, происходит выталкивание хладагента в линию нагнетания. Одновременно смежная рабочая полость заполняется хладагентом из линии всасывания. Ротационные компрессоры изготавливают в герметичном исполнении. Применяют их в холодильных машинах, кондиционерах, тепловых насосах, работают на среднетемпературных и высокотемпературных режимах.

24) Спиральные компрессоры

У спиральных компрессоров универсальное устройство, которое позволяет использовать их почти в любом случае. Это объемный ротационный компрессор используемый в автомобильном, бытовом и коммерческом охлаждениее воздуха и высокотемпературных насосе. Спиральные компрессоры бывают разливной мощности от 3,5 до 53 кВт.

Верхняя спираль неподвижна, а нижнюю двигатель вращает вокруг точки неподвижной спирали. Пар поступает в спираль, когда по периметру образуется отверстие. При повороте спирали объем между движущейся и неподвижной спиралями постепенно уменьшается, сжимая пар. При уменьшении объема пар продвигается к центру спирали, где расположено нагнетательное отверстие. При выходе пара из нагнетательного отверстия цикл сжатия заканчивается.