Сущность процессов охлаждения и замораживания продуктов (стр. 6 )

В спиральном компрессоре нет всасывающего и нагнетательного клапанов, поэтому поток пара через компрессор непрерывный. Это устраняет большую часть пульсации пара, потерь потока и шума, как у систем с клапанами. Разделение местоположений всасывания и нагнетания существенно уменьшает теплопередачу между парами, повышая коэффициент подачи. Коэффициент подачи компрессора повышается далее, так как нет мертвого объема. Энергетический КПД спирального компрессора относительно высокий, при предельной нагрузке почти как у поршневых и винтовых компрессоров. КПД при частичной нагрузке на 10-20 % выше, чем у поршневых компрессоров. Так как в большинстве случаев устройство работает при частичной нагрузке, спиральный компрессор очень хорошо экономит энергию.

Для наибольшей производительности необходимо эффективно контролировать внутренние перетечки. Утечка может произойти в промежутках между спиралями в местах контакта с противоположными основаниями. Также утечки обычны в местах контакта самих спиралей при образовании камер. Утечка с краю можно контролировать, используя эластичную спираль, и отрегулировать давление нагнетания так, чтобы спирали были плотно прижаты друг к другу во время работы устройства. Утечка между выступами контролируют с помощью очень точно изготовленных спиралей и держателя, который плотно прижимает движущуюся спираль к неподвижной. Преимущество такого устройства заключается в том, что эластичность позволяет компрессору работать с жидкостями и посторонними веществами. Спирали разделяются, если в них попадает жидкость или загрязнение. Это повышает долговечность компрессора, устраняя потребность в отделителе жидкости во всасывающем трубопроводе или нагревателе картера. Эластичность компенсирует износ, поэтому компрессор не теряет производительность. Спирали отделяются друг от друга, когда устройство выключено, чтобы устройство начинало работать без нагрузки.

Как и винтовой компрессор, спиральный компрессор — это устройство с постоянным отношением объемов, которое работает при пиковой производительности, если отношение давлений системы равно внутреннему отношению давлений. Внутренняя степень сжатия спирального компрессора зависит от количества оборотов и местоположения нагнетательного отверстия. Хотя потери производительности увеличиваются всякий раз, когда отношения давлений не равны, это небольшие потери при работе в нормальных условиях.

25. Теплообменные аппараты.

Теплообменные аппараты предназначены для передачи теплоты от одной среды (газа, жидкости) к другой. Передача теплоты может осуществляться через разделительную поверхность или при посредственном контакте рабочих сред.

В состав обязательных компонентов паровых холодильных машин входят 2 теплообменных аппарата: испаритель и конденсатор.

Кол-во передаваемой теплоты зависит от размера теплопередающей поверхности, разности температур и коэффициента теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи численно равен кол-ву теплоту, передаваемой в единицу времени от одной среды другой через поверхность площадью 1 кв. м. при разности температур м/д средами в 1 калорию.

Коэффициент зависит от:

-интенсивности теплообмена

-термического сопротивления теплопередающей поверхности

-скорости движения среды

-изменение фазового состояния среды

Теплопередающие поверхности изготавливают из теплопроводных материалов с высоким значением коэффициента теплопроводности. В процессе эксплуатации теплообменные аппараты могут покрываться масляной пленкой со стороны хладагента, водным камнем или прочими загрязнениями, которые увеличивают термическое сопротивление теплопередающей поверхности, препятствуя теплообмену между средами.

Виды теплообменных поверхностей. По конструкции м. б. выполнена в виде гладкого канала(рис. 6.1.) изготовленного в виде трубки круглого, овального, прямоугольного сечения или образованного из 2х панелей, металлических сваренных листов. В качестве материала труб применяют теплопроводные материалы: медь, медно-аллюминиевые сплавы, иногда из тонколистовой стали. Для повышения коэффициента теплопередачи используют оребрение поверхности, т. е. увеличение поверхности снаружи или внутри панелей. Оребренные трубы собирают в секции - плоские змеевики. (рис. 6.2.)

26. Теплообменные аппараты. Классификация по принципу действия.

По принципу действия теплообменные аппараты действуют рекуперативные, регенеративные и смесительные (контактные).

В рекуперативных аппаратах горячая и холодная среды разделены герметичной перегородкой, которая выполняет функции теплопередающей поверхности (рис. 6.6.а)

Теплопередающая поверхность может быть выполнена в виде канала в регенеративных теплообменных аппаратах, горячие и холодные среды омывают одну и ту же поверхность теплообмена попеременно.

Для увеличения аккумулирующей способности теплообменной поверхности её изготавливают из гофрированной металлической ленты или  металлической сетки.

В смесительных теплообменных аппаратах передача теплоты от горячей среды к холодной осуществляется путем непосредственного прикосновения сред и их смешения.

Контактный теплообмен сопровождается массообменном. В качестве смешивающих сред используются различные жидкости.

В составе парокомпрессионных холодильных машин используют основные и вспомогательные теплообменные аппараты. К основным относятся конденсаторы, испарители и конденсаторы-испарители. Для каскадных холодильных машин.

К вспомогательным относятся регенеративные теплообменники, пароохладители и др.

В абсорбционных холодильных машинах используют смесительные теплообменные аппараты, в которых происходит тепло - и массообмен между хладагентом и абсорбентом.

27. Испарители. Классификация, устройство.

В испарителе жидкий хладагент кипит и превращается в парообразное состояние отводя теплоту.

Испарители подразделяют по виду охлаждаемой среды: - для охлаждения газовых сред

-для охлаждения жидких хладоносителей - для охлаждения твердых тел, продуктов  - испарители и конденсаторы в каскадных холодильных машинах

В зависимости от условия движения охлаждаемой среды: - с естественной циркуляцией охлаждаемой среды - с принудительной циркуляцией - для охлаждения неподвижных сред

-контактное охлаждение (замораживание продукта)

По способу организации движения: - с естественной циркуляцией хладагента (под действием разности давления), - с принудительной циркуляцией (с помощью циркуляционного насоса)

Чаще всего средой для охлаждения является воздух (универсальный теплоноситель). Конструктивно испаритель отличается видом каналов, в которых течет и кипит хладагент, профилем теплообменной поверхности и организацией течения воздуха.

Листотрубные испарители применяют в бытовых холодильниках. Изготавливают их из 2х листов имеющих штампованные каналы с помощью сварки (рис. 6.7.). Собранному испарителю придается огромная форма.

Гладкотрубные испарители представляют собой змеевики из труб, которые изготавливают в виде настенных батарей (рис. 6.9.). Их применяют для охлаждения продуктов.

Ребристые испарители широко применяют в торговом холодильном оборудовании. Их изготавливают из медных труб с оребрением из алюминиевой ленты (рис. 6.10)

Ребристый испаритель, снабженный вентилятором для принудительной циркуляции воздуха получил название воздухоохладителя. Коэффициент теплопередачи такого теплообменного аппарата выше, чем у ребристого испарителя.

Для охлаждения воды чаще используют кожухо-трубные испарители с кипением хладагента внутри труб. Теплообменная поверхность выполнена в виде труб с внутренним оребрением.

28. Конденсаторы. Классификация, устройство

К теплообменным аппаратам относятся конденсаторы. В конденсаторе сжатые в компрессоре пары холодильного агента охлаждаются, сжижаются, и образующаяся при этом жидкость незначительно переохлаждается.

Делятся на 4 группы: - с воздушным охлаждением, - с водяным охлаждением, - с водовоздушным, - с охлаждением кипящим хладагентом

По характеру движения охлаждающей среды конденсаторы делятся на группы:

-с естественной циркуляцией охлаждаемой среды, - с принудительным движением охлаждаемой среды, - с орошением охлажденной жидкостью

В зависимости от поверхности, на которой протекают процессы конденсации конденсаторы делятся на:, - с конденсацией хладагента на наружной поверхности труб, - внутри труб

Бытовые холодильники и торговое холодильное оборудование оснащаются холодильными машинами с воздушным охлаждением конденсатора (естественным). Наибольшее распространение получили конденсаторы с проволочными ребрами. (рис. 6.14).

Конструкция конденсатора с водяным охлаждением выполняется в виде кожухозмеевиковых аппаратов, внутри кожуха размещены оребренные трубки для передачи теплоты от хладагента к охлаждающей воде.  Конструкция конденсатора воздушного охлаждения используется с компрессорами, выполненными на одной раме. Секции объединены в корпус, к которому крепится диффузор вентилятора. (рис. 6.15).

29. Регенеративные теплообменники. Устройство, принцип действия, применение.

Используют  в циклах с внутренней регенерацией теплоты. Они обеспечивают переохлаждение жидкого хладагента после конденсатора и перегрев парообразного хладагента на всасывание в компрессор.

В холодильных машинах холодопроизводительностью от 500 до 2000Вт  применяют регенеративные теплообменники типа «труба в трубе». В них жидкий хладагент течет по внутренней трубе, а холодные пары хладагента из испарителя в межтрубном пространстве.

Они могут быть линейной конструкции (рис. 6.22) или свернуты в спираль (рис.6.23)

В холодильных установках производительностью выше 3500 КВт применяют теплообменники, выполненные в виде стальной трубы, закрытой с обеих сторон внутри которой закреплен змеевик (рис. 6.24)

Жидкий хладагент течет внутри змеевика, а парообразный хладагент из испарителя по межтрубному пространству (противотоком).

30. Системы автоматического регулирования.

Назначение, применение в холодильном оборудовании.

Современная теория автоматического регулирования является основной частью теории управления. Система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и элементов управления, которые воздействуют на объект при изменении одной или нескольких регулируемых переменных. Под влиянием входных сигналов (управления или возмущения), изменяются регулируемые переменные. Цель же регулирования заключается в формировании таких законов, при которых выходные регулируемые переменные мало отличались бы от требуемых значений. Решение данной задачи во многих случаях осложняется наличием случайных возмущений (помех). При этом необходимо выбирать такой закон регулирования, при котором сигналы управления проходили бы через систему с малыми искажениями, а сигналы шума практически не пропускались.