Холодильная машина принцип работы: Холодильная машина, краткое описание принципа работы: полезная информация

Принципы работы холодильной машины — Мир Климата и Холода

Основные понятия, связанные с работой холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, хладагент R-410А, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения – 51°С.

Если жидкий хладагент находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине хладагент кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя хладагент активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере хладагента R-410А. Температура конденсации паров хладагента, так же, как и температура кипения, зависит от давления и температуры окружающей среды. Чем выше давление и температура, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров хладагента R-410А при давлении 23,5 bar начинается уже при температуре плюс 40°С. Процесс конденсации паров хладагента, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения хладагента в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно “подливать” в испаритель жидкий хладагент, а в конденсатор постоянно подавать пары хладагента. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка, ТРВ, ЭРВ), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 23,5 bar.

Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

Схема компрессионного цикла охлаждения

Рис. 1. Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер – это та же холодильная машина, предназначенная для тепловой обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация – при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 23,5 bar и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ (хладагент) полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается (примерно в три раза), часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Парожидкостной хладагент кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого “гидравлического удара”, возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки, ТРВ, ЭРВ) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Теоретический и реальный цикл охлаждения.

Риc. 2. Диаграмма давления и теплосодержания

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). На диаграмме (рис. 2) представлена характерная кривая отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть – состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой “критической точке”, где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рис. 3. Изображение теоретического цикла сжатия на диаграмме «Давление и теплосодержание»

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.

Сжатие пара в компрессоре.

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.

Конденсация.

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

Процесс в конденсаторе происходит в три стадии: снятие перегрева (D-E), собственно конденсация (Е-А) и переохлаждение жидкости (А-А`).

Рассмотрим кратко каждый этап.

Снятие перегрева (D-E).

Это первая фаза, происходящая в конденсаторе, и в течение ее температура охлаждаемого пара снижается до температуры насыщения или конденсации. На этом этапе происходит лишь отъем излишнего тепла и не происходит изменение агрегатного состояния хладагента.

На этом участке снимается примерно 10-20% общего теплосъема в конденсаторе.

Конденсация (Е-А).

Температура конденсации охлаждаемого пара и образующейся жидкости сохраняется постоянной на протяжении всей этой фазы. Происходит изменение агрегатного состояния хладагента с переходом насыщенного пара в состояние насыщенной жидкости. На этом участке снимается 60-80% теплосъема.

Переохлаждение жидкости (А-А`).

На этой фазе хладагент, находящийся в жидком состоянии, подвергается дальнейшему охлаждению, в результате чего его температура понижается. Получается переохлажденная жидкость (по отношению к состоянию насыщенной жидкости) без изменения агрегатного состояния.

Переохлаждение хладагента дает значительные энергетические преимущества: при нормальном функционировании понижение температуры хладагента на один градус соответствует повышению мощности холодильной машины примерно на 1% при том же уровне энергопотребления.

Количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Участок D-A` соответствует изменению теплосодержания хладагента в конденсаторе и характеризует количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Регулятор потока (А`-B).

Переохлажденная жидкость с параметрами в точке А` поступает на регулятор потока (капиллярную трубку или терморегулирующий расширительный клапан), где происходит резкое снижение давления. Если давление за регулятором потока становится достаточно низким, то кипение хладагента может происходить непосредственно за регулятором, достигая параметров точки В.

Испарение жидкости в испарителе (В-C).

Смесь жидкости и пара (точка В) поступает в испаритель, где она поглощает тепло от окружающей среды (потока воздуха) и переходит полностью в парообразное состояние (точка С). Процесс идет при постоянной температуре, но с увеличением теплосодержания.

Как уже говорилось выше, парообразный хладагент несколько перегревается на выходе испарителя. Главная задача фазы перегрева (С-С`) – обеспечение полного испарения остающихся капель жидкости, чтобы в компрессор поступал только парообразный хладагент. Для этого требуется повышение площади теплообменной поверхности испарителя на 2-3% на каждые 0,5°С перегрева. Поскольку обычно перегрев соответствуют 5-8°С, то увеличение площади поверхности испарителя может составлять около 20%, что безусловно оправдано, так как увеличивает эффективность охлаждения.

Количество тепла, поглощаемого испарителем.

Участок HB-НС` соответствует изменению теплосодержания хладагента в испарителе и характеризует количество тепла, поглощаемого испарителем.

Реальный цикл охлаждения.

Рис. 4. Изображение цикла реального сжатия на диаграмме «Давление-теплосодержание»
C`L: потеря давления при всасывании
MD: потеря давления при выходе
HDHC`: теоретический термический эквивалент сжатия
HD`HC`: реальный термический эквивалент сжатия
C`D: теоретическое сжатие
LM: реальное сжатие

В действительности в результате потерь давления, возникающих на линии всасывания и нагнетания, а также в клапанах компрессора, цикл охлаждения отображается на диаграмме несколько иным образом (рис. 4).

Из-за потерь давления на входе (участок C`-L) компрессор должен производить всасывание при давлении ниже давления испарения.

С другой стороны, из-за потерь давления на выходе (участок М-D`), компрессор должен сжимать парообразный хладагент до давлений выше давления конденсации.

Необходимость компенсации потерь увеличивает работу сжатия и снижает эффективность цикла.

Помимо потерь давления в трубопроводах и клапанах, на отклонение реального цикла от теоретического влияют также потери в процессе сжатия.

Во-первых, процесс сжатия в компрессоре отличается от адиабатического, поэтому реальная работа сжатия оказывается выше теоретической, что также ведет к энергетическим потерям.

Во-вторых, в компрессоре имеются чисто механические потери, приводящие к увеличению потребной мощности электродвигателя компрессора и увеличению работы сжатия.

В третьих, из-за того, что давление в цилиндре компрессора в конце цикла всасывания всегда ниже давления пара перед компрессором (давления испарения), также уменьшается производительность компрессора. Кроме того, в компрессоре всегда имеется объем, не участвующий в процессе сжатия, например, объем под головкой цилиндра.

Оценка эффективности цикла охлаждения

Эффективность цикла охлаждения обычно оценивается коэффициентом полезного действия или коэффициентом термической (термодинамической) эффективности.

Коэффициент эффективности может быть вычислен как соотношение изменения теплосодержания хладагента в испарителе (НС-НВ) к изменению теплосодержания хладагента в процессе сжатия (НD-НС).

Фактически он представляет собой соотношение холодильной мощности и электрической мощности, потребляемой компрессором.

Причем он не является показателем производительности холодильной машины, а представляет собой сравнительный параметр при оценке эффективности процесса передачи энергии. Так, например, если холодильная машина имеет коэффициент термической эффективности, равный 2,5, то это означает, что на каждую единицу электроэнергии, потребляемую холодильной машиной, производится 2,5 единицы холода.

Принцип работы холодильной машины

Дата публикации: 23.10.2019 16:00

   

   В последние годы производство холода набрало высокие темпы роста. Холодильные машины постоянно модернизируются и дорабатываются. Их повсеместно используют в промышленности, торговле и в бытовых нуждах. Имея холодильную машину на производстве, в магазине, на складе или просто домашний холодильник, мало кто задумывается о принципе его работы. Устройству холодильной машины и будет посвящена эта статья.

   Так из чего же состоит и как работает холодильная машина, разберем по порядку.

   Холодильная машина обычно состоит из трех основных узлов: компрессор, испаритель и конденсатор.

1. Компрессор — это своеобразный насос, который отсасывает пары хладагента из испарителя, сжимает газ и подает его в конденсатор.

2. Конденсатор — это теплообменник (трубный, кожухо-трубный или пластинчатый), в котором пары хладагента конденсируются до жидкого состояния. В процессе конденсации выделяется много тепла которое нужно отводить из системы во внешнюю среду. Для этого используется воздух или жидкость.

3. Испаритель — представляет собой теплообменный агрегат, который поглощает тепло из окружающей среды. Испаритель является тем самым участком системы где и получается необходимый холод. Может, как и конденсатор, быть по-разному устроен (трубный, кожухо-трубный или пластинчатый).

4. Дополнительные приборы учета КИПиА, фильтры и ресивер, запорные вентили.

 

Принцип работы холодильной машины:

    Холодильный (фреоновый) контур установки представляет собой замкнутую герметичную систему, в которой с помощью хладагента (фреона) осуществляется круговой процесс переноса тепла.

   Компрессор всасывает из испарителя и сжимает пары хладагента. Сжатые пары хладагента поступают в конденсатор, где передают тепло проходящему через него охлаждающему воздуху или жидкости, охлаждаются и конденсируются. Из конденсатора хладагент в жидком состоянии попадает в ресивер, а из него по жидкостной магистрали к терморегулирующему вентилю (ТРВ). Проходя через ТРВ, жидкий хладагент дросселируется, превращаясь в парожидкостную смесь с низкой температурой, и попадает в испаритель, где происходит его кипение за счет подвода к нему теплоты от охлаждаемой жидкости или воздуха. Пары хладагента, образующиеся в процессе кипения, поступают вновь в компрессор.

    Ниже представлена принципиальная схема работы холодильного агрегата с подписанным оборудованием и основными узлами.

 

    Процесс носит цикличный и непрерывный характер во время работы холодильной машины.

    В промышленности и быту используются разнообразнейшие вариации исполнения и мощности холодильных машин. Широкий ассортимент различающихся по мощности и исполнению, а так же по наличию дополнительных узлов и приборов КИПиА, постоянно дополняется и усовершенствуется.

    Принцип работы остается неизменным, меняется, в основном, только исполнение. Так же меняются хладагенты, постоянно появляются новые, более экологичные и производитнльные виды хладагентов.

 

Парокомпрессионные холодильные системы: принцип работы и компоненты

Работа парокомпрессионной холодильной системы основывается на нескольких основных принципах. Её способность охлаждать в основном базируется на циркуляции хладагента – рабочего вещества, которое переносит тепло по непрерывный системе трубок. Поскольку тепло постоянно нужно отводить от продуктов и объема, в котором они хранятся к холодной, хладагент может непрерывно двигаться, обеспечивая в холодильнике среду с пониженной температурой. Основными принципами работы холодильника являются:

1. Теплопередача
   Поскольку  тепло постоянно передается от относительно теплых предметов к более холодным, внутренняя среда  холодильника охлаждается благодаря отбору тепла еще более холодной поверхностью испарителя. Испаритель охлаждается хладагентом, который на данном этапе цикла является газом. Отбирая тепло холодильной камеры, хладагент переносит его наружу, продолжая движение по трубке.  В результате температура внутри холодильника падает. Для оптимизации эффекта охлаждения, трубка имеют спиральную форму, что увеличивает ее площадь и возможность теплопередачи.
2. Сжатие и конденсация
   После того, как хладагент проходит через трубки холодильника, он нагревается и, покинув холодильную, поступает в компрессор. Компрессор еще более нагревает хладагент, сжимая газ. Горячий сжатый хладагент затем поступает в охладитель на внешней стороне холодильника — конденсатор. Проходя через конденсатор, хладагент выделяет тепло в окружающий воздух. Когда хладагент полностью проходит через теплообменник конденсатора, его температура падает настолько, что он опять превращается в жидкость.
3. Испарение
   Когда жидкость испаряется, ее температура резко падает. На этом принципе основана работа расширительного клапана, который работает как распылитель спрея. Расширительный клапан распыляет жидкий хладагент на крошечные капельки, которые тут же испаряются, резко понижая свою температуру. После этого хладагент вновь поступает в испаритель, начиная новый цикл охлаждения.

В некоторых коммерческих и промышленных холодильных системах тепло, отбираемое у охлаждаемой камеры и выделяемое компрессором, используется для отопления помещений. Это позволяет сократить расходы на отопление.

Рис. Холодильный цикл парокомпрессионной холодильной машины. Тепло может использоваться для отопления.

Компоненты парокомпрессионного холодильного оборудования

Основными узлами парокомпрессионного холодильного оборудования являются компрессор, испаритель, конденсатор и терморегулирующий вентиль.

Компрессор

Холодопроизводительность холодильника и объёмная производительность компрессора Мощность парокомпрессионной холодильной машины определяется ее холодопроизводительностью — количеством теплоты, которое она отнимает от охлаждаемого объекта за единицу времени. Холодопроизводительность холодильной машины при заданном хладагенте и температурном режиме ее работы пропорциональна объёмной производительности ее компрессора — количеству теплоты, нужному для испарения килограмма хладагента за единицу времени при заданных термодинамическом цикле и температуре кипения и конденсации хладагента.

В парокомпрессионной холодильной машине одним из основных узлов является компрессор. Его задача – сжимать газообразный хладагент, что повышает его температуру, и поддерживать его давление в конденсаторе, что обеспечивает циркуляцию хладагента.

В системе охлаждения компрессор находится между двумя группами трубок – катушками испарителя и конденсатора. В зависимости от конструкции оборудования, компрессор обычно располагается в задней части холодильника или рядом на полу. Когда компрессор включается, шум его работы обычно может быть слышен. Охлаждение в морозильной камере или холодильнике происходит только в том случае, если компрессор работает должным образом.

Работа компрессора контролируется с помощью термостата внутри морозильной камеры. Он заставляет компрессор периодически включаться и выключаться в течение дня. Из-за этого компрессор со временем, может столкнуться с проблемами и выйти из строя, что потребует технического обслуживания. Высокая температура сжимаемого газа может привести к изменению свойств смазки, что также может препятствовать эффективной работе.

 

Конденсатор и испаритель

Если компрессор обеспечивает движение хладагента по холодильному циклу, то конденсатор и испаритель служат для обмена теплом между хладагентом и окружающей средой. О  работе конденсатора и испарителя — вы можете узнать из статьи Теплообменная аппаратура холодильного агрегата — конденсатор и испаритель.

Терморегулирующий (дроссельный) вентиль

Терморегулирующий вентиль (сокращенно ТРВ) регулирует количество хладагента, поступающего из конденсатора в испаритель так, чтобы хладагент полностью превращался в пар в испарителе. Для того чтобы гарантировать, что из испарителя в компрессор не попадут капли жидкости, хладагент не только нагревается до температуры кипения, но и подвергается перегреву до достижения определенной температуры выше температуры насыщения. Температура хладагента на выходе из испарителя контролируется специальным датчиком, который регулирует открытие и закрытие клапана вентиля. Клапан закрыт пружиной, а датчик, выполненный в виде колбы, заполнен газом, аналогичным хладагенту. При увеличении температуры газа в датчике давление в нем растет, и клапан открывается, а при понижении температуры (и, соответственно, давления) – закрывается.

Терморегулирующий вентиль является ключевым элементом холодильного цикла. Чтобы жидкий хладагент мог перейти в газообразную фазу а его температура – упасть, в испарителе должно поддерживаться низкое давление.

Рис. Охлаждаемая камера и холодильный агрегат.

 

Вспомогательная аппаратура

Кроме терморегулирующего вентиля бесперебойная работа холодильных машин обеспечивается ресивером, отделителем жидкости, фильтрами-осушителями, регулятором давления и термостатом. Ресивер является резервуаром, в котором хладагент собирается перед поступлением в терморегулирующий вентиль, и служит для равномерности его подачи. Отделитель жидкости устанавливается перед компрессором для его защиты от попадания капель хладагента. Фильтры-осушители очищают хладагент от загрязнений и предотвращают попадание твердых частиц в компрессор. Паровые фильтры устанавливают на всасывающей линии компрессора, а жидкостные – после ресивера перед терморегулирующим вентилем. Регулятор давления (прессостат) защищает компрессор от низкого давления всасывания и повышенного давления нагнетания. Термостат служит для периодического включения и выключения компрессора. Цифровой дисплей электронного термостата позволяет следить за температурой и текущим состоянием системы.

 

© «Система 4», Киев, 2012

Компрессионная холодильная машина: схема и принцип действия

Предназначение любой холодильной техники это – охлаждение чего либо ниже температуры окружающей среды. Низкие температуры в свою очередь позволяют хранить продукты довольно длительное время, что не маловажно при современных объёмах производства. Для создания и поддержания низких температур используется различное оборудование. Одним из таких устройств служит парокомпрессионная холодильная машина.

Рассмотрим общие свойства и принцип действия, присущий большинству компрессионных холодильных машин.

Данный агрегат предназначен для отвода тепла от охлаждаемого объекта при более высоких температурах окружающей среды. Все происходящие внутри процессы подчиняются законам термодинамики, то есть рабочее вещество изменяет параметры своего состояния последовательно. Принцип работы холодильной машины такой же, как у теплового насоса, а именно происходит отбор тепла от охлаждаемого продукта, при этом затрачивается энергия. Затем отобранное тепло выводится в окружающую среду. Таким образом, холодильные машины могут вырабатывать диапазон температур от плюс десяти до минус ста пятидесяти градусов Цельсия. Параметр, характеризующий выработку холода, называется холодопроизводительностью.

Парокомпрессионные холодильные машины являются универсальными и как следствие самыми распространёнными. Схема компрессионной холодильной машины проста, основополагающие компоненты ее: компрессор, конденсатор, испаритель, ТРВ. Единое требование ко всем элементам компрессионной холодильной машины – повышенная герметичность.

Компрессоры холодильных машин данного типа делятся на:

• ротационные,
• поршневые,
• винтовые,
• центробежные.

Рассмотрим схему и полный цикл парокомпрессионной холодильной машины. Хладагент в жидком состоянии при низком давлении отбирает тепло со стенок внутри испарителя вскипает и превращается в пар. Итог – охлаждение внутреннего объёма холодильника. Далее компрессор всасывает и сжимает хладагент из испарителя, повышая тем самым его давление и температуру, а затем выталкивает в конденсатор. В конденсаторе горячий парообразный хладагент отдаёт тепло во внешнюю среду и конденсируется в жидкость. Терморегулирующий расширительный вентиль отвечает за обеспечение заданной разницы давлений между испарителем и конденсатором.

Как работает холодильник, его устройство и принцип работы

Четкое представление об устройстве и о процессах, происходящих внутри холодильного агрегата, помогает продлить срок службы оборудования. Понять принцип работы холодильника несложно. В любой модели он заключается в образовании холодной среды путем поглощения тепла во внутренней части объекта и его последующего выноса за пределы прибора.

Все о том, как работают холодильники с разным принципом действия, вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем об особенностях устройства и связанных с ним правилах эксплуатации. Наши советы помогут защитить холодильные машины от преждевременных поломок, а вас избавят от необходимости ремонтировать.

Содержание статьи:

Принцип работы основных типов холодильников

Холодильное оборудование используется во многих сферах деятельности. Без него не обойтись в быту и невозможно представить полноценную работу производственных цехов на предприятиях, торговых площадок, заведений общественного питания.

В зависимости от целевого предназначения и области применения различают несколько основных типов приборов: абсорбционные, вихревые, термоэлектрические и компрессорные.

Компрессорный тип наиболее распространен, поэтому его подробно рассмотрим более подробно в следующем разделе. Сейчас же давайте обозначим основные различия между всеми 4-мя конструкциями.

Функционирование абсорбционной техники

В системе установок абсорбционного типа циркулируют два вещества – хладагент и абсорбент. Функции хладагента обычно выполняет аммиак, реже – ацетилен, метанол, фреон, раствор бромистого лития.

Абсорбент представляет собой жидкость, которая обладает достаточной поглотительной способностью. Это может быть серная кислота, вода и др.

Вся работа оборудования построена на принципе абсорбции, подразумевающем поглощение одного вещества другим. Конструкция состоит из нескольких ведущих узлов – испарителя, абсорбера, конденсатора, регулирующих вентилей, генератора, насоса

Элементы системы соединены трубками, с помощью которых образуется единый замкнутый контур. Охлаждение камер происходит за счет тепловой энергии.

Процесс осуществляется следующим образом:

• холодильный агент, растворенный в жидкости, проникает в испаритель;
• из концентрированного раствора выделяются кипящие при 33 градусах пары аммиака, охлаждающие объект;
• вещество переходит в абсорбер, где снова поглощается абсорбентом;
• насос перекачивает раствор в генератор, обогреваемый определенным источником тепла;
• вещество закипает и выделяемые аммиачные пары уходят в конденсатор;
• хладагент остывает и преобразовывается в жидкость;
• рабочее тело проходит сквозь регулирующий вентиль, сжимается и отправляется в испаритель.

В результате аммиак, циркулирующий в замкнутом контуре, забирает тепло из охлаждаемой камеры, поступая в испаритель. И отдает его во внешнюю среду, находясь в конденсаторе. Циклы воспроизводятся безостановочно.

Так как агрегат нельзя выключить, он не очень-то экономен и отличается повышенным расходом энергии. Если такое оборудование выходит из строя, отремонтировать его, скорее всего, не получится.

Зависимость абсорбционных приборов от перепадов напряжения, тока и других параметров электросети минимальна. Компактные размеры позволяют с легкостью устанавливать их на любом удобном участке

В конструкции приспособлений нет громоздких движущихся и трущихся элементов, поэтому у них низкий уровень шума. Устройства актуальны для зданий, электрическая сеть которых подвергается постоянным пиковым нагрузкам, и мест, где отсутствует постоянное электроснабжение.

Принцип абсорбции реализуется в промышленных холодильных установках, небольших холодильниках для автомобилей и офисных помещений. Иногда он встречается в отдельных бытовых моделях, функционирующих на природном газу.

Принцип действия термоэлектрических моделей

Снижение температуры в камере термоэлектрического холодильника достигается с помощью специальной системы, которая выкачивает тепло согласно эффекту Пельтье. Он подразумевает поглощение теплоты в области соединения двух разных проводников в момент прохождения через нее электротока.

Конструкция холодильников состоит из термоэлектрических элементов в форме куба, изготовленных из металлов. Они объединяются одной электрической схемой. Вместе с передвижением тока из одного элемента в другой перемещается и тепло.

Алюминиевая пластина поглощает его из внутреннего отсека, а затем передает кубическим рабочим деталям, которые, в свою очередь, выполняют перенаправление к стабилизатору. Там благодаря вентилятору, оно выбрасывается наружу. По такому принципу работают переносные и сумки с охлаждающим эффектом.

В большинстве моделей термоэлектрических холодильных приборов при переключении полярности питания можно получать не только холод, но и тепло – до 60 градусов Цельсия. Эта функция применяется для подогрева продуктов

Данное оборудование используется в кемпинге, в сфере обустройства легковых автомобилей, яхт и моторных лодок, часто ставится на дачах и в других местах, где можно обеспечить устройство электропитанием с напряжением в сети 12 В.

В термоэлектрических изделиях предусмотрен специальный аварийный механизм, который отключает их в случае перегрева рабочих деталей или отказа системы вентиляции.

К преимуществам подобного метода работы относятся высокая надежность и довольно низкий уровень шума при эксплуатации приборов. В числе недостатков – дороговизна, чувствительность к внешним температурам.

Особенности оборудования на вихревых охладителях

В приборах этой категории присутствует компрессор. Он сжимает воздух, который в дальнейшем расширяется в установленных блоках вихревых охладителей. Объект охлаждается вследствие резкого расширения сжатого воздуха.

Вихревые приспособления долговечные и безопасные: они не нуждаются в электричестве, не имеют движущихся элементов, не содержат опасных химических составов во внутренней системе конструкции

Широкого распространения метод вихревых охладителей не получил, а ограничился лишь тестовыми образцами. Это объясняется большим расходом воздуха, очень шумной работой и относительно низкой холодопроизводительностью. Иногда устройства применяют на промышленных предприятиях.

Обзор компрессорной техники

Компрессорные холодильники – наиболее распространенный тип оборудования в быту. Они есть почти в каждом доме — потребляют не слишком много энергоресурсов и безопасны в эксплуатации. Самые удачные модели надежных производителей служат своим владельцам более 10 лет. Рассмотрим их строение и принципы, по которым они работают.

Особенности внутреннего устройства

Классический бытовой холодильник – это вертикально ориентированный шкаф, оснащенный одной или двумя дверцами. Его корпус изготавливается из жесткой листовой стали толщиной около 0,6 мм либо прочного пластика, облегчающего вес несущей конструкции.

Для качественной герметизации изделия применяют пасту с высоким содержанием хлорвиниловой смолы. Поверхность грунтуется и покрывается качественной эмалью из краскопультов. В производстве внутренних металлических отделений задействуют так называемый способ штамповки, пластиковые шкафы делают по методу вакуумного формования.

Двери прибора состоят из стальных листов. По краям вставляется плотный резиновый уплотнитель, не пропускающий внешний воздух. В некоторые модификации встраивают магнитные затворы

Между внутренней и наружной стенкой изделия обязательно прокладывают слой теплоизоляции, который защищает камеру от тепла, пытающегося проникнуть из окружающей среды, и предотвращают потерю образующегося внутри холода. Для этих целей хорошо подходит минеральный или стеклянный войлок, пенополистирол, пенополиуретан.

Внутреннее пространство традиционно подразделяется на две функциональные зоны: холодильную и морозильную.

По форме компоновки различают:

• одно-;
• двух-;
• многокамерные приборы.

В отдельный вид выделены , включающие две, три или четыре камеры.

Однокамерные агрегаты снабжены одной дверью. В верхней части оборудования размещен морозильный отсек с собственной дверцей с откидным или открывающимся механизмом, в нижней – холодильный отдел с регулируемыми по высоте полками.

В камерах устанавливается осветительная аппаратура со светодиодом или обычной лампой накаливания для того, чтобы видеть, что, собственно, в холодильнике лежит.

Приборы, сделанные по типу «бок о бок», гораздо объемнее и шире собратьев. Оба отсека в них занимают пространство по всей высоте оборудования. Они расположены параллельно друг другу

В двухкамерных агрегатах внутренние шкафы изолированы и отделены каждый своей дверью. Расположение отделов в них может быть европейским и азиатским. Первый вариант предполагает нижнюю компоновку морозильной камеры, второй – верхнюю.

Составляющие элементы конструкции

Холодильные установки компрессорного типа не производят холод. Они охлаждают объект, вбирая внутреннее тепло и переправляя его наружу.

Процедура образования холода протекает с участием следующих узлов:

• охладительный агент;
• конденсатор;
• испарительный радиатор;
• компрессорный аппарат;
• терморегулирующий вентиль.

В роли хладагента, которым заполняют систему холодильника, выступают различные марки фреона – смеси газов с высоким уровнем текучести и довольно низкими показателями температуры кипения/испарения. Смесь передвигается по замкнутому контуру, перенося тепло по различным участкам цикла.

В большинстве случаев в качестве рабочего элемента для домашних холодильных машин производители применяют Фреон 12. Этот бесцветный газ с едва ощутимым специфическим запахом не ядовит для человека и не влияет на вкус и свойства продуктов, хранящихся в камерах

Компрессор – центральная часть конструкции любого холодильника. Это инверторный или линейный агрегат, провоцирующий принудительную циркуляцию газа в системе, нагнетая давление. Проще говоря, сжимает пары фреона и заставляет их двигаться в нужном направлении.

Техника может быть оснащена одним или двумя компрессорами. Вибрации, возникающие при работе, поглощает внешняя либо внутренняя подвеска. В моделях с парой компрессоров за каждую камеру отвечает отдельное устройство.

Классификацией компрессоров предусмотрено два подтипа:

1. Динамический. Вынуждает хладагент передвигаться за счет силы движения лопастей центробежного или осевого вентилятора. Имеет простое строение, но из-за низкого КПД и быстрого износа под действием крутящего момента в бытовом оборудовании используется редко.
2. Объемный. Сжимает рабочее тело при помощи специального механического устройства, которое запускается электродвигателем. Бывает поршневым и роторным. В основном в холодильниках устанавливаются именно такие компрессоры.

Поршневой аппарат представлен в виде электромотора с вертикальным валом, заключенного в цельный металлический кожух. Когда пусковое реле подсоединяет питание, он активизирует коленчатый вал, а поршень, закрепленный на нем, начинает двигаться.

К работе подключается система открывающихся и закрывающихся клапанов. В итоге фреоновые пары вытягиваются из испарителя и нагнетаются в конденсатор.

При поломках поршневого компрессора ремонт возможен только при условии применения специализированного профессионального оборудования. Любая разборка в бытовой обстановке чревата потерей герметичности и невозможностью дальнейшей эксплуатации

В роторных механизмах необходимое давление поддерживается двумя роторами, движущимися навстречу друг другу. Фреон попадает в верхний карман, расположенный в начале валов, сжимается и выходит через нижнее отверстие небольшого диаметра. Для уменьшения трения в пространство между валами вводится масло.

Конденсаторы выполняются в виде решетки-змеевика, которую закрепляют на задней либо боковой стенке оборудования.

Они имеют разную конструкцию, но всегда отвечают за одну задачу: охлаждение горячих газовых паров до заданных значений температуры путем конденсации вещества и рассеивания тепла в помещении. Бывают щитовыми или ребристо-трубчатыми.

Испаритель состоит из тонкого алюминиевого трубопровода, спаянных стальных пластинок. Он контактирует с внутренними отсеками холодильника, эффективно отводит поглощенное тепло из прибора и существенно понижает температуру в шкафах

Терморегулирующий вентиль нужен для того, чтобы поддерживать давление рабочего тела на определенном уровне. Крупные узлы агрегата связывают между собой системой трубок, образующих герметичное замкнутое кольцо.

Последовательность рабочего цикла

Оптимальная температура для долговременного хранения провизии в компрессионных приборах создается в ходе рабочих циклов, осуществляющихся один за другим.

Протекают они следующим образом:

• при подключении аппарата к электросети запускается компрессор, сжимающий пары фреона, синхронно повышая их давление и температуру;
• под силой действия избыточного давления горячее рабочее тело, находящееся в газовом агрегатном состоянии, попадает в емкость конденсатора;
• передвигаясь по длинной металлической трубке, пар выбрасывает накопленное тепло во внешнюю среду, плавно остывает до комнатных температурных значений и превращается в жидкость;
• жидкое рабочее тело проходит через фильтр-осушитель, поглощающий лишнюю влагу;
• хладагент проникает сквозь узкую капиллярную трубку, на выходе из которой снижается его давление;
• вещество остывает и преобразовывается в газ;
• охлажденный пар добирается до испарителя и, проходя по его каналам, забирает тепло из внутренних отделений холодильного агрегата;
• температура фреона повышается, и он опять отправляется в компрессор.

Если говорить простыми словами о том, как работает компрессорный холодильник, то процесс выглядит так: компрессор перегоняет хладагент по замкнутому кругу. Фреон, в свою очередь, меняет агрегатное состояние благодаря специальным приспособлениям, собирает тепло внутри и переносит его наружу.

Рабочий цикл в системе повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты температурные значения, заданные системными программами, и возобновляется вновь, когда фиксируется их повышение

После охлаждения до нужных параметров терморегулятор останавливает мотор, размыкая электрическую цепь.

Когда температура в камерах начинает повышаться, контакты замыкаются вновь, а электродвигатель компрессора приводится в действие . Именно поэтому в процессе работы холодильника постоянно то появляется, то опять затихает гул мотора.

Рекомендации по эксплуатации и уходу

В эксплуатации оборудования нет ничего сложного: оно функционирует в автоматическом режиме круглосуточно. Единственное, что необходимо сделать при первом включении и периодически корректировать в процессе работы, – установить оптимальный в конкретных обстоятельствах температурный режим.

Нужная температура задается . В электромеханической системе значения выставляются на глаз или с учетом рекомендаций, указанных в инструкции производителя. При этом следует брать во внимание тип и количество продуктов, хранящихся в холодильнике.

Ручка регулятора, как правило, представляет собой круглый механизм с несколькими делениями, либо, в моделях посовременнее и подороже, управление можно осуществлять с помощью сенсорной панели.

Для того чтобы оценить степень заморозки, специалисты советуют поначалу поставить регулятор в среднее положение, а спустя некоторое время при необходимости подкрутить его вправо или влево

Каждая отметка на такой ручке соответствует определенному температурному режиму: чем больше деление, тем ниже температура. Электронный блок же позволяет задать температуру с максимальной точностью до 1 градуса с помощью поворотного регулятора или кнопок.

Например, установить в морозильном отсеке значение -14 градусов. Все введенные параметры будут отображаться на цифровом дисплее.

Чтобы максимально продлить жизнь домашнему холодильнику, следует не только разбираться в его устройстве, но и грамотно за ним ухаживать. Отсутствие должного сервиса и неправильная эксплуатация может привести к быстрому изнашиванию важных деталей и неполноценному функционированию.

Избежать нежелательных последствий можно, придерживаясь ряда правил:

1. Регулярно чистить конденсатор от грязи, пыли и паутины в моделях с открытой металлической решеткой на задней стенке. Для этого нужно использовать обычную слегка увлажненную тряпку или пылесос с маленькой насадкой.
2. Правильно установить технику. Следить за тем, чтобы расстояние между конденсатором и стеной комнаты было не меньше 10 см. Такая мера поможет обеспечить беспрепятственную циркуляцию воздушных масс.
3. Своевременно размораживать, не допуская образования чрезмерного слоя снега на стенках камер. При этом для устранения ледовых корок запрещено пускать в ход ножи и другие острые предметы, которые могут легко повредить и вывести из строя испаритель.

Также нужно учитывать, что холодильник нельзя ставить рядом с нагревательными приборами и в местах, где возможен прямой контакт с солнечными лучами. Избыточное влияние внешнего тепла плохо сказывается на работе основных узлов и общей производительности прибора.

Для чистки фрагментов изделия, выполненных из нержавеющей стали, подходят только специальные средства, рекомендованные производителем в инструкции к прибору

Если планируется перевозка с места на место, то лучше всего транспортировать оборудование в грузовом автомобиле с высоким фургоном, фиксируя его в строго вертикальном положении.

Таким образом, можно предотвратить поломки, вытекание масла из компрессора, попадающего непосредственно в контур циркуляции охлаждающего агента.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Как работает холодильный агрегат:

Видео #2. Подробное разъяснение устройства компрессионных холодильников:

Видео #3. Информация о работе абсорбционных машин:

Пока холодильное оборудование исправно работает, потребители редко интересуются его устройством. Однако этими знаниями не стоит пренебрегать. Они очень ценны, поскольку позволяют быстро определить причину поломки и обнаружить проблемное место, предотвратив серьезные неисправности.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, размещайте тематические фотоснимки, задавайте вопросы по теме статьи в расположенном ниже блоке. Расскажите о том, как разбирались в устройстве собственного холодильника. Поделитесь, как на практике применили знания о конструкции холодильной машины.

Холодильные машины — презентация онлайн

1. Холодильные машины

Подготовил:
студент IIІ курса
КазНИТУ имени
К.И.Сатпаева
Караманов Руслан
Германович
Учитель Умышев Д.Р.

2. Понятие холодильной машины

Холодильная машина — устройство,
служащее для отвода теплоты от
охлаждаемого тела при температуре
более низкой, чем температура
окружающей среды. Холодильная машина
используются для получения температур
от 10 °С до —150 °С.
Область более низких температур
относится к криогенной технике.

3. Принцип работы холодильных машин

Холодильные машины работают по принципу
теплового насоса — отнимают теплоту от
охлаждаемого тела и с затратой энергии
(механической, тепловой и т.д.) передают её
охлаждающей среде (обычно воде или
окружающему воздуху), имеющей более
высокую температуру, чем охлаждаемое тело.
Работа холодильных машин характеризуется их
холодопроизводительностью, которая для
современных машин лежит в пределах от
нескольких сотен Вт до нескольких МВт.
В холодильной технике находят применение
несколько систем
парокомпрессионные
абсорбционные пароэжекторные
воздушно-расширительные
Их работа основана на том, что рабочее тело
(холодильный агент) за счёт затраты
внешней работы совершает обратный
круговой термодинамический процесс
(холодильный цикл).
В парокомпрессионных, абсорбционных и
пароэжекторных холодильных машинах для
получения эффекта охлаждения используют
кипение низкокипящих жидкостей.
В воздушно-расширительных холодильных
машинах охлаждение достигается за счёт
расширения сжатого воздуха в детандере.

6. Из истории создания

Первые холодильные машины появились в
середине XIX в. Одна из старейших холодильных
машин — абсорбционная. Её изобретение и
конструктивное оформление связано с именами
Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре
(Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия,
1878).
Первая парокомпрессионная машина,
работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом
(Великобритания, 1834).
Позднее были созданы аналогичные машины с
использованием в качестве хладагента
метилового эфира и сернистого ангидрида.
В 1874 К. Линде (Германия) построил
аммиачную парокомпрессионную Холодильная
машина, которая положила начало
холодильному машиностроению.

7. Парокомпрессионные холодильные машины

Парокомпрессионные холодильные машины —
наиболее распространённые и универсальные
холодильные машины.
Основными элементами машин данного типа являются
испаритель, холодильный компрессор, конденсатор и
терморегулирующий (дроссельный) вентиль — ТРВ,
которые соединены трубопроводом, снабженным
запорной, регулирующей и предохранительной
арматурой. Ко всем элементам холодильной машины
предъявляется требование высокой герметичности.
В зависимости от вида холодильного компрессора
парокомпрессионные машины подразделяются на
поршневые, турбокомпрессорные, ротационные и
винтовые.

8. Схема парокомпрессионной холодильной машины

1 — испаритель; 2 — компрессор; 3 — конденсатор; 4
— теплообменник; 5 — терморегулирующий вентиль.

9. Принцип действия парокомпрессионных ХМ

В парокомпрессионной холодильной машине осуществляется
замкнутый цикл циркуляции хладагента. В испарителе хладагент
кипит (испаряется) при пониженном давлении и низкой
температуре. Необходимая для кипения теплота отнимается от
охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается
(вплоть до температуры кипения хладагента). Образовавшийся пар
отсасывается компрессором, сжимается в нём до давления
конденсации и подаётся в конденсатор, где охлаждается водой или
воздухом. Вследствие отвода теплоты от пара он конденсируется.
Полученный жидкий хладагент через ТРВ, в котором происходит
снижение его температуры и давления, возвращается в испаритель
для повторного испарения, замыкая таким образом цикл работы
машины.
Для
повышения
экономической
эффективности
холодильной машины (снижения затрат энергии на единицу
отнятого от охлаждаемого тела количества теплоты) иногда
перегревают пар, всасываемый компрессором, и переохлаждают
жидкость перед дросселированием. По этой же причине для
получения температур ниже —30 °С используют многоступенчатые
или каскадные холодильные машины.

10. Абсорбционные холодильные машины

Абсорбционная холодильная машина состоит из
кипятильника, конденсатора, испарителя, абсорбера,
насоса и ТРВ.
Рабочим веществом в абсорбционных холодильных
машинах служат растворы двух компонентов (бинарные
растворы) с различными температурами кипения при
одинаковом давлении. Компонент, кипящий при более
низкой температуре, выполняет функцию хладагента;
второй служит абсорбентом (поглотителем).
В области температур от 0 до —45 °С применяются
машины, где рабочим веществом служит водный раствор
аммиака (хладагент — аммиак). При температурах
охлаждения выше 0 °С преимущественно используют
абсорбционные машины, работающие на водном растворе
бромида лития (хладагент — вода).
Применение абсорбционных машин весьма выгодно на
предприятиях, где имеются вторичные энергоресурсы
(отработанный пар, горячая вода, отходящие газы
промышленных печей и т.д.).

11. Схема абсорбционной холодильной машины

1 — испаритель;
2 — абсорбер;
3 — насос;
4 — терморегулирующий
вентиль;
5 — кипятильник;
6 — конденсатор.

12. Принцип работы абсорбционных холодильных машин

В испарителе абсорбционной холодильной машины
происходит испарение хладагента за счёт теплоты,
отнимаемой от охлаждаемого тела.
Образующиеся при этом пары поглощаются в абсорбере.
Полученный концентрированный раствор перекачивается
насосом в кипятильник, где за счёт подвода тепловой
энергии от внешнего источника из него выпаривается
хладагент, а оставшийся раствор вновь возвращается в
абсорбер.
Что касается газообразного хладагента, то он из
кипятильника направляется в конденсатор,
конденсируется там и затем поступает через ТРВ в
испаритель на повторное испарение.

13. Пароэжекторные холодильные машины

Состоит из эжектора, испарителя,
конденсатора, насоса и ТРВ.
Хладагентом служит вода, в
качестве источника энергии
используется пар давлением 0,3—1
Мн./м2 (3—10 кгс/см2)

14. Принцип действия пароэжекторной холодильной машины

Пар поступает в сопло эжектора, где
расширяется.
В результате в эжекторе и, как следствие, в
испарителе машины создаётся пониженное
давление, которому соответствует температура
кипения воды несколько выше 0 °С (обычно
порядка 5 °С).
В испарителе за счёт частичного испарения
происходит охлаждение подаваемой
потребителю холода воды.
Отсосанный из испарителя пар, а также рабочий
пар эжектора поступает в конденсатор, где
переходит в жидкое состояние, отдавая теплоту
охлаждающей среде.
Часть воды из конденсатора подаётся в

15. Схема пароэжекторной холодильной машины

1 — эжектор;
2 — испаритель;
3 — потребитель холода;
4 — насос;
5 — терморегулирующий
вентиль;
6 — конденсатор.

16. Схема работы ХМ

17. Схема работы ХМ

Спасибо
за
внимание!!!

Принцип работы АБХМ | Первый инженер

Принцип работы АБХМ построен на трёх ключевых факторах, которые являются основополагающими для понимания процессов, происходящих внутри чиллера:

1. Раствор бромистого лития имеет свойство поглощать воду. LiBr – это соль, которая является сильным абсорбентом воды. Чем ниже температура раствора и чем выше его концентрация, тем сильнее проявляется его поглощающая способность.
2. Вода при испарении поглощает тепло. Процесс испарения – это эндотермическая реакция, сопровождающаяся поглощением подведенного тепла. Простой пример: при нагреве вода кипит, т.е. испаряется, принимая тепло от огня.
3. Абсорбционная холодильная машина находится под низким давлением (внутри неё вакуум). При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) вода кипит при 100 °С, однако, вода также может кипеть при более низких температурах. В условиях вакуума внутри АБХМ (около 6 мм рт. ст.) вода испаряется даже при 4 °С.

Раствор бромистого лития – это двухкомпонентная смесь хладагента и абсорбента. Вода в нём играет роль хладагента, и именно она обеспечивает функцию охлаждения, в то время как LiBr работает как абсорбент – вещество, осуществляющее функцию транспортировки хладагента из Абсорбера (часть АБХМ с самым низким давлением) в Генератор (часть АБХМ с самым высоким давлением).

На способности хладагента претерпевать фазовые превращения (он постоянно испаряется и конденсируется при низком давлении в разных частях чиллера) и базируется принцип работы АБХМ. Процесс непрерывной абсорбции хладагента раствором бромистого лития позволяет поддерживать в Абсорбере вакуум, сохраняя циркуляцию раствора в корпусе АБХМ.

Таким образом, абсорбционная холодильная машина представляет собой пароконденсационную холодильную установку в противовес традиционным парокомпрессионным холодильным машинам (электрическим чиллерам), основным энергопотребляющим элементом которых является компрессор.

Уравнение теплового баланса АБХМ

Подводимое к Генератору тепло греющего источника (это может быть горячая вода, пар, выхлопные газы или топливо) разогревает раствор LiBr. Поскольку температура кипения бромистого лития много выше точки кипения воды, хладагент испаряется из раствора, превращаясь в пар. Тепло, подведенное с греющим источником, обозначим Q₁.

В Испарителе также производится подвод тепла с охлаждаемой средой. Да, ее температура относительно давления вне АБХМ не обладает значительным потенциалом, однако, в условиях вакуума внутри Испарителя хладагент, разбрызгиваемый на теплообменные трубки, в которых циркулирует охлаждаемая среда, вскипает, забирая часть тепла охлаждаемой среды (обозначим это тепло Q₂) и превращается в водяной пар. Количество тепла, отведённое от охлаждаемой среды, эквивалентно холодопроизводительности чиллера.

Любая система (и абсорбционная холодильная машина не исключение) не может бесконечно воспринимать тепло, его нужно каким-то образом отводить из этой системы. Контур охлаждающей воды (оборотная вода от градирни) позволяет решать эту задачу, сбрасывая отработанное низкопотенциальное тепло Q₃ в атмосферу.

Уравнение теплового баланса АБХМ выглядит следующим образом:

Q₃ = Q₁ + Q₂

Схема потоков АБХМ

Коэффициент трансформации (холодильный коэффициент)

Эффективность работы абсорбционной холодильной машины характеризуется коэффициентом трансформации (COP – coefficient of performance) или холодильным коэффициентом:

COP = Q₁/Q₂

Режимы работы АБХМ

Основной режим работы АБХМ – это режим генерации холода.

Помимо выработки холода существует альтернативный режим работы АБХМ – режим генерации тепла.

Принцип работы холодильника

— как он работает?

Что ищет человек, возвращаясь домой после нескольких часов, проведенных в палящей жаре? Сначала он достает из холодильника бутылку с охлажденной водой и выпивает.

Разве не чудесно, что машина может поддерживать температуру внутри себя очень прохладной, даже если на улице душно?

Холодильник был изобретен в 1740-х годах шотландским ученым Уильямом Калленом. Хотя это не было ничего похожего на современный холодильник, который мы используем сегодня, принцип работы холодильника такой же, как и у того, который мы используем сегодня.

Принцип работы холодильника

Главный принцип работы холодильника заключается в том, что газ или жидкость меняют свою температуру, когда их пропускают через капиллярную трубку или расширительный клапан, которые хранятся отдельно в изолированной системе, где не происходит внешнего теплообмена .

Другой принцип работает в процессе охлаждения . Когда две вещи с разной температурой приближаются друг к другу или находятся в физическом контакте, более горячая поверхность охлаждается, а более холодное тело нагревается. Этот вид явления известен как второй закон термодинамики.

Теперь, когда мы знаем о различных частях холодильника и их работе, давайте посмотрим на детали работы холодильника.

Первичное охлаждение холодильника происходит за счет циркуляции хладагента внутри системы за счет замкнутого цикла переключения состояния хладагента с газа на жидкость, а затем снова с жидкости на газ.

Шаги, по которым это происходит, называются испарением.Испарение всегда оказывает охлаждающее воздействие на окружающую среду. Например, когда вы потеете, а затем садитесь под вентилятор, ваш пот высыхает, и вы начинаете чувствовать холод. Это тоже связано с испарением.

Чтобы начать испарение и изменить состояние хладагента, необходимо снизить давление хладагента. Снижение давления осуществляется путем пропускания его через выпускное отверстие, называемое капиллярной трубкой. Происходящее здесь явление аналогично тому, которое происходит, когда вы наносите аэрозольный продукт, например, лак для волос.

Содержимое аэрозоля — это жидкостная сторона, выпускное отверстие — капиллярная трубка, а открытое пространство — синоним испарителя. Когда мы выпускаем содержимое в зону низкого давления свободного пространства, оно меняет свое состояние с жидкого на газ.

посмотрите это видео, чтобы понять, как работает холодильник.

Чтобы холодильник оставался в рабочем состоянии, этот цикл изменения состояния должен продолжаться. Таким образом, газ снова нужно перевести в жидкое состояние. Превращение может происходить за счет увеличения давления на газ и повышения температуры.Работа компрессора вступает в действие для достижения этого изменения состояния.

Теперь, когда компрессор делает свою работу, газ находится в состоянии высокого давления и тоже очень горячий. Его нужно охладить, что опять же делает конденсатор, установленный на задней стенке холодильника.

Расположение конденсатора очень статистическое, так как конденсатор понижает температуру, а температура повышается. Таким образом, если он открыт сзади, конденсатор будет излучать это тепло в атмосферу и эффективно выполнять свою работу.Теперь, когда газ снова охлаждается, он снова переходит в жидкое состояние.

После этого цикл запускается снова, и благодаря этому холодильник поддерживает желаемую температуру.

Мы видели, как газ внутри холодильника, который мы называем хладагентом, отвечает за охлаждение холодильника. Ранее в качестве хладагента использовался CFC (хлорфторуглерод), но этот газ очень вреден для окружающей среды и непосредственно ответственен за разрушение озонового слоя.Следовательно, этот газ сегодня не используется, и сегодня HFC-134a используется в качестве его заменителя в большинстве холодильников.

Холодильник стал революционным изобретением человечества. Это сделало возможным перемещение продуктов питания из одного места на планете в другое, и сегодня весь пищевой бизнес сильно зависит от холодильников. Принцип охлаждения интересен, и он показывает, как можно изменить мир, просто используя некоторые законы физики.

Компоненты холодильника и их функции

Обычному человеку это определение может показаться очень научным и сложным, и для того, чтобы правильно его понять, нужно знать детальный механизм работы холодильника.Тем не менее, прежде чем узнать рабочий механизм, важно узнать о различных частях холодильника и их задачах.

Компрессор

это — самая важная часть холодильника, и весь охлаждающий механизм зависит от этой части. Компрессор — это устройство, которое распределяет хладагент по системе и нагревает хладагент, оказывая давление на более теплую часть внутреннего контура.

Конденсор

представляет собой набор спиральных трубок, расположенных вместе с внешними ребрами сзади холодильника.Используемый хладагент находится в газообразном состоянии. Работа конденсатора состоит в том, чтобы сжижать этот хладагент, поглощая тепло хладагента и выбрасывая его в окружающую среду. Вот почему вы всегда будете чувствовать поток горячего воздуха, идущий с задней стороны холодильника из конденсатора.

Испаритель

это элемент холодильника, который охлаждает холодильник. Как следует из названия, основная цель испарителя — перевести жидкий хладагент в газообразное состояние за счет испарения.При этом охлаждается окружающая среда, и температура внутри холодильника падает.

Капиллярная трубка

— это очень тонкая трубка, выполняющая роль расширительного клапана. Жидкий хладагент проходит через капиллярную трубку и распределяется в испаритель, где поддерживается среда с низким давлением.

Термостат

Функция термостата — следить за температурой холодильника и включать и выключать компрессор при необходимости.

Хладагент

— это элемент, под которым происходит охлаждение. Он также известен как хладагент и находится в непрерывном цикле изменения своего состояния с жидкости на газ и снова с газа на жидкость.

Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

КОМПРЕССОРЫ

Современные парокомпрессионные системы для комфортного охлаждения и промышленного охлаждения используют один из нескольких типов компрессоров: поршневой, ротационный, винтовой (винтовой), центробежный и спиральный.

В некоторых системах компрессор приводится в действие внешним двигателем (называемым системой с открытым приводом или открытым приводом). Компрессорные системы с открытым приводом легче обслуживать, но использование уплотнения на приводном конце коленчатого вала компрессора может быть источником утечек. В открытых системах привода обычно используются клиновые ремни или гибкие муфты для передачи мощности от двигателя к компрессору.

Вторая основная категория — это герметичная система, в которой двигатель размещается внутри корпуса с компрессором.В герметичных системах двигатель охлаждается парами хладагента, а не внешним воздухом, картер служит впускным коллектором, и впускные клапаны не нужно напрямую подключать к линии всасывания. В герметичных системах меньше проблем с утечками, чем в открытых, поскольку в них нет уплотнения картера. Однако герметичные компрессоры труднее обслуживать, хотя некоторые компоненты, которые могут выйти из строя, обычно размещаются вне корпуса. Эти компоненты соединены с компрессором и двигателем с помощью герметичных устройств.Двигатели в герметичных системах не должны излучать электрическую дугу (поэтому они не могут использовать щетки), поскольку они могут загрязнить хладагент и вызвать перегорание двигателя.

Герметичные системы подразделяются на 1) полностью герметичные или 2) исправные герметичные (полугерметичные). Многие герметичные компрессоры имеют сварной корпус, который не подлежит обслуживанию. В случае выхода из строя мотора или компрессора необходимо заменить весь агрегат.

Полугерметичные системы обычно используются в больших поршневых, центробежных, винтовых и спиральных компрессорах.Корпус в полугерметичной системе скреплен болтами и прокладкой и может быть разобран для основных операций по обслуживанию.

КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента. Большая часть движется с паром под высоким давлением к конденсатору, но головка компрессора также должна избавляться от нежелательного тепла, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур. Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

В герметичных и полугерметичных системах линия всасывания подает поток холодного хладагента к головкам цилиндров.Таким образом, температура и давление всасываемого газа имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры корпуса компрессора. Температура всасываемого газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 65 град. F (18 ° C) для низкотемпературной установки или 90 ° C. F (32 ° C) в высокотемпературной системе. Более горячий газ менее плотен и будет поглощать меньше тепла в компрессоре, поскольку разница температур между двигателем компрессора и всасываемым газом меньше. Устройство отключения по низкому давлению должно защищать двигатель от недостаточного давления в линии всасывания.

Компрессоры с открытым приводом с воздушным охлаждением можно охлаждать, помещая их непосредственно в патрубок вентилятора конденсатора. Альтернативой является использование вентилятора для охлаждения компрессора. В компрессорах с водяным охлаждением могут использоваться головки с рубашкой, позволяющие воде циркулировать через головку.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

В центробежных компрессорах

используются рабочие колеса, которые быстро вращаются и выбрасывают хладагент от центрального впускного отверстия, используя силу, называемую центробежной силой.Центробежная сила использует принцип, который, например, позволяет вам раскачивать заднюю часть головы, не проливая на нее воду. Поскольку каждое рабочее колесо добавляет относительно небольшое давление, несколько рабочих колес часто собираются вместе, чтобы создать необходимое давление на стороне высокого давления (давление нагнетания).

Центробежные компрессоры используются в больших системах, часто в полугерметичных или открытых конфигурациях. Компрессор может работать в системе с положительным давлением всасывания или в вакууме, в зависимости от используемого хладагента и желаемой рабочей температуры испарителя.Большие центробежные системы могут поставляться уже заправленными хладагентом и маслом.

Центробежный компрессор не имеет шатунов, поршней и клапанов; поэтому подшипники вала — единственные места, подверженные износу. Давление на выходе компрессора зависит от плотности газа, диаметра и конструкции рабочего колеса, а также скорости вращения рабочего колеса. Рабочие колеса центробежного компрессора вращаются очень быстро:

Низкая скорость 3600 об / мин

Средняя скорость 9000 об / мин

Высокая скорость выше 9000 об / мин

Питание осуществляется от электродвигателя или паровой турбины.Пар входит в центр рабочего колеса вокруг вала и направляется через лопасти рабочего колеса. Поскольку рабочее колесо ускоряет газ, кинетическая энергия рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию быстро движущегося газа. Когда газ входит в улитку, он сжимается, и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа. Скорость газа, покидающего крыльчатку, чрезвычайно высока.

Впускные лопатки, которые регулируют количество подачи и направление пара хладагента из испарителя, могут регулировать производительность.В больших компрессорах с более чем тремя ступенями впускные лопатки могут отсутствовать.

Обратный поток хладагента в центробежные компрессоры опасен из-за высокой скорости вращения крыльчаток. Во избежание обратного затопления заправка хладагента не должна быть чрезмерной, а перегрев должен быть адекватным. Многие центробежные компрессоры, особенно те, которые работают в вакууме, имеют встроенное устройство продувки, позволяющее удалять нежелательный воздух из системы. Блок продувки представляет собой блок конденсации с компрессором и конденсатором, который забирает пар из самой высокой точки конденсатора и компрессора системы и конденсирует его.Поскольку только хладагент будет конденсироваться под давлением, создаваемым устройством продувки, воздух и другие неконденсирующиеся вещества, которые собираются сверху, можно удалить вручную или автоматически через клапан в атмосферу. Очищенный жидкий хладагент через поплавковый клапан в конденсаторе продувочного агрегата возвращается в основную систему. Если фильтр-осушитель установлен в центробежной системе, его можно разместить в байпасе вокруг поплавкового клапана. Размещение фильтра-осушителя на главном выходе ухудшит работу компрессора.Несмотря на то, что байпас забирает только часть потока жидкости, в конечном итоге он удаляет достаточно влаги из хладагента для регулирования кислотности системы.

КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Рисунок 6-1: Двухступенчатый центробежный компрессор. 1-Вторая ступень регулируемая входная направляющая лопатка. 2-Крыльчатка первой ступени. 3-ступенчатая крыльчатка. 4-двигатель с водяным охлаждением. 5-Основание, масляный бак и насос для смазочного масла. 6-Направляющие лопатки первой ступени и регулировка производительности.7-Лабиринтное уплотнение. 8-перекрестное соединение. Привод с 9 направляющими лопатками. Корпус с 10 спиралями. 11-Подшипник скольжения со смазкой под давлением. Обратите внимание, что выпускное отверстие не показано.

Рисунок 6-2: Герметичный центробежный охладитель жидкости, одноступенчатый компрессор. Использование ГХФУ-22 от 300 до 600 условных тонн; с использованием HFC-134a, от 200 до 530 номинальных тонн. В системе может использоваться R-22 или R-134a, что позволяет при необходимости преобразовывать R-22 в R-134a. Устройство имеет микропроцессор для управления системой. Вид в разрезе, показывающий цикл охлаждения.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара винтовых винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и вытесняют хладагент из всасываемой нижней стороны камеры к концу верхней стороны

.

Рисунок 6-3: Поперечное сечение винтового компрессора.Ротор A-Male. B-Женский ротор. C-цилиндр. Испаренный хладагент входит с одного конца и выходит с другого конца.

Когда газ продвигается вперед, он сжимается в сужающиеся зазоры между лопастями винта, создавая сжимающее действие. Никаких клапанов не требуется, кроме обслуживания на впускном и выпускном отверстиях. Поскольку роторы вращаются непрерывно, вибрация меньше, чем у поршневых компрессоров с камерой охлаждения и кондиционирования воздуха. Винтовые (винтовые) компрессоры изготавливаются в открытом приводе или в герметичном исполнении.

Роторы называются «охватываемыми» для приводного ротора и «охватывающими» для ведомого ротора. Мужской ротор с большим количеством лопастей вращается быстрее, чем женский ротор. Регулирование производительности осуществляется с помощью золотникового клапана, который открывается в камере компрессора и позволяет пару выходить без сжатия. Некоторые агрегаты могут эффективно работать только при 10% номинальной производительности.

Рисунок 6-4: Принцип работы винтового компрессора. Вращающийся ротор сжимает пар.Заполняются межлопастные пространства A-компрессора. B-Начало сжатия. C-Полное сжатие захваченного пара. D-Начало сброса сжатого пара. E-Сжатый пар полностью отводится из межлопастных пространств.

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Поршневой компрессор использует поршень, скользящий внутри цилиндра для сжатия паров хладагента. На рис. 4-29 показан принцип работы поршневого компрессора. На рисунке 4-29A поршень переместился вниз в цилиндре A.Он переместил пары хладагента из линии всасывания через впускной клапан. Оттуда пар хладагента переместился в пространство цилиндра. На рисунке 4-29B поршень переместился вверх. Он сжал испарившийся хладагент в гораздо меньшее пространство (зазор). Сжатый пар выталкивается через выпускной клапан в конденсатор.

Рисунок 6-5: Основная конструкция поршневого компрессора.

В верхней части хода поршень должен приближаться к головке блока цилиндров.Чем меньше зазор, тем большее давление будет создавать ход поршня. Этот зазор может составлять от 0,010 до 0,020 дюйма (от 0,254 до 0,508 мм).

В малых системах может использоваться двухпоршневой компрессор, в то время как в больших промышленных системах используются многоцилиндровые многопоршневые компрессоры. Картер компрессора должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло сжатия. Картеры компрессоров обычно изготавливаются из чугуна и имеют ребра для отвода тепла в воздух или, в некоторых случаях, водяные рубашки для отвода тепла сжатия в воду.В полугерметичных и герметичных компрессорах охлаждение обеспечивается хладагентом из линии всасывания. Поршни в больших поршневых компрессорах имеют отдельные масляные и компрессионные кольца. Масляные кольца, расположенные ниже на поршне, используются для уменьшения количества масла, поступающего в цилиндр из картера. В небольших системах маслосъемные кольца можно не устанавливать, а вместо них использовать масляные канавки для регулирования потока масла. Компрессионные кольца используются для плотного прилегания к стенкам цилиндра, гарантируя, что каждый ход перекачивает как можно больше хладагента.

КАРТЕР И ШАТУНЫ

Рисунок 6-6: Небольшой двухцилиндровый поршневой компрессор с внешним приводом в разрезе. Корпус отлит из легкого сплава. Чугунные гильзы цилиндров постоянно залиты в корпус картера.

В поршневых компрессорах вал картера преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней. Коленчатый вал вращается внутри коренного подшипника, который должен прочно поддерживать коленчатый вал и выдерживать концевые нагрузки, прикладываемые к валу двигателем и шатунами.Точная величина осевого люфта должна быть указана в документации производителя.

Для соединения шатуна с коленчатым валом можно использовать несколько типов рычагов:

1. Обычный шатун, самый распространенный рычаг в коммерческих системах, зажимается до конца.
2. эксцентриковый коленчатый вал имеет центральную круглую бобышку на коленчатом валу для создания движения вверх и вниз. Эта система устраняет необходимость в крышках или болтах на шатуне. Вместо этого цельный конец штока устанавливается на коленчатый вал перед окончательной сборкой.
3. Скотч-вилка не имеет шатуна. Вместо этого в нижней части поршня имеется канавка, которая принимает ход коленчатого вала. Канавка позволяет коленчатому валу перемещаться в боковом направлении и перемещать поршень только вверх и вниз. И скотч, и эксцентрик используются в основном в бытовых и автомобильных системах.

УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

В системах с открытым приводом уплотнение между коленчатым валом и картером является частым источником проблем.Уплотнение подвергается значительным колебаниям давления и должно работать, должно работать и уплотнять независимо от того, вращается ли коленчатый вал или неподвижен. Зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями должен быть точным (до 0,000001 дюйма или 0,0000254 мм), и смазка заполняет этот крошечный зазор. Уплотнение обычно изготавливается из закаленной стали, бронзы, керамики или углерода. Отсутствие сальника коленчатого вала — главное преимущество герметичной конструкции.

Роторное уплотнение — это простое обычное уплотнение, которое вращается на валу во время работы.Пружина в сочетании с внутренним давлением прижимает поверхность уплотнения к неподвижной поверхности уплотнения.

Основным источником проблем с уплотнениями картера является утечка из-за несоосности. При выравнивании вала двигателя относительно вала компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы уплотнение не подвергалось нагрузкам во время работы. Точные допуски, указанные при изготовлении компрессора, должны соблюдаться как в горизонтальном, так и в угловом направлениях. В большинстве случаев уплотнение смазывается масляным насосом компрессора.Убедитесь, что компрессор время от времени запускается во время длительных простоев, чтобы уплотнение оставалось смазанным. Небольшая утечка после запуска, во время которой сухое уплотнение смазывается маслом, может быть нормальным явлением.

Протекающее уплотнение можно обнаружить с помощью детектора утечки хладагента. Чтобы проверить негерметичное уплотнение:

1. Откачайте систему в сторону высокого давления (ресивер или конденсатор).
2. Снимите муфту на конце вала компрессора.
3. Снимите крышку уплотнения и все кольца, удерживающие вращающееся уплотнение на месте.
4. Очистите поверхности колец очень мягкой тканью.
5. Осмотрите уплотнительные поверхности и замените все уплотнение, если видны царапины, царапины или канавки.
6. Соберите систему.
7. Проверьте соосность валов компрессора и двигателя в горизонтальном и угловом направлениях, она должна находиться в пределах допусков, указанных изготовителем, или лучше.
8. Выпустите воздух из компрессора и откройте необходимые клапаны, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
9. Перед запуском производства проверьте, нет ли повторяющейся утечки через уплотнение.

ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

Головки цилиндров компрессора обычно изготавливаются из чугуна и предназначены для удержания прокладок на месте для обеспечения надежного уплотнения между пластиной клапана, блоком цилиндров и головкой. Головки цилиндров должны иметь проходы для впуска всасываемого газа в цилиндр. Головка обычно крепится к блоку винтами с головкой под ключ.

Впускные клапаны предназначены для впуска хладагента во время такта впуска и закрытия во время такта сжатия.Выпускные клапаны закрыты во время такта впуска и открываются в конце такта сжатия. Пластина клапана представляет собой узел, плотно удерживающий оба клапана на месте.

Клапаны

обычно изготавливаются из пружинной стали и предназначены для герметичного уплотнения до тех пор, пока их не откроет насосное действие поршня. Сопрягаемые поверхности клапанов должны быть идеально ровными, а дефекты размером всего 0,001 дюйма (0,0254 мм) могут вызвать недопустимые утечки. В процессе эксплуатации клапан должен открываться примерно на 0,010 дюйма (0,254 мм). Большие отверстия вызовут шум клапана, а отверстия меньшего размера будут препятствовать попаданию и выходу достаточного количества хладагента из цилиндра.

Рабочая температура сильно влияет на срок службы клапанов. Впускные клапаны работают в относительно прохладной среде и имеют постоянную смазку из паров масла. Нагнетательные клапаны — это самый горячий компонент холодильной системы, работающий до 50 градусов. F до 100 град. F горячее, чем нагнетательная линия, поэтому они чаще являются источником проблем, чем впускные клапаны. Нагнетательные клапаны необходимо устанавливать с особой осторожностью. На них обычно скапливаются тяжелые молекулы масла, вызывая накопление углерода и нарушая работу клапана.Нагнетательные клапаны и масло будут повреждены температурой выше 325 град. F до 350 град. F (от 163 до 177 ° C). Как правило, температура нагнетательного трубопровода должна поддерживаться на уровне 225 град. F до 250 град. F. (от 107 до 121 ° C).

Рисунок 6-7: Узел пластины клапана поршневого компрессора.

Нагнетательные клапаны могут иметь разгрузочные пружины, позволяющие им открываться слишком широко, если пробка жидкого хладагента или масла попадает в поршень компрессора из линии всасывания или картера компрессора.

Рисунок 6-8: Коммерческий герметичный поршневой компрессор. Он имеет четыре ряда по два цилиндра в каждом (по четыре шатуна на каждой кривошипно-шатунной передаче) и крепится болтами для облегчения обслуживания.

РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В ротационных компрессорах

используется одна или несколько лопастей для создания сжимающего действия внутри цилиндра. В отличие от поршневого компрессора, поршень не используется. Есть два основных типа роторных компрессоров:

1. Вращающиеся лопасти (лопасти).
2. Отвал стационарный (разделительный блок).

В обоих типах лопасть должна иметь возможность проскальзывать в своем корпусе, чтобы приспособиться к движению ротора, который вращается вне центра цилиндра. Впускные (всасывающие) порты намного больше, чем напорные. Нет необходимости во впускных (всасывающих) или выпускных клапанах; однако желательны обратные клапаны на линии всасывания, чтобы предотвратить попадание масла и паров высокого давления в испаритель, когда компрессор не работает.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТОЧНЫЙ) КОМПРЕССОР

В конструкции с вращающейся лопастью ротор (вал) вращается внутри цилиндра, но центральные оси цилиндра и вала не идентичны. Вращающийся ротор (вал) имеет несколько прецизионных канавок, в которые вставляются скользящие лопатки. Когда вал вращается, эти лопатки прижимаются к цилиндру под действием центробежной силы. Когда газ поступает в компрессор из линии всасывания, лопатки сметают его. Поскольку ротор не отцентрован в цилиндре, пространство, содержащее газ, уменьшается, поскольку лопасти нагнетают газ вокруг цилиндра.Результат — сжатие газа. Когда газ достигает минимального объема и максимального сжатия, он вытесняется из выпускного отверстия. Объем зазора этой системы очень мал, а эффективность сжатия очень высока.

Ротационные пластинчатые компрессоры обычно используются для первой ступени каскадной системы. Пластинчато-роторные компрессоры могут иметь от двух до восьми лопастей; в больших системах больше лезвий. Край лезвия там, где он соприкасается со стенкой цилиндра, должен быть тщательно отшлифован и гладкий, иначе возникнет утечка, что приведет к чрезмерному износу.Лезвие также должно точно входить в паз ротора.

Рисунок 6-9: Роторно-лопастной компрессор. Черные стрелки указывают направление вращения ротора. Красные стрелки указывают поток паров хладагента.

СТАЦИОНАРНЫЙ ЛОПАТНЫЙ (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В системе со стационарными лопастями скользящая лопасть в корпусе цилиндра отделяет пар низкого давления от пара высокого давления. Эксцентриковый вал вращает рабочее колесо в цилиндре.Эта крыльчатка постоянно трется о внешнюю стенку цилиндра. При вращении крыльчатки лопасть улавливает некоторое количество пара. Пар сжимается в все меньшее и меньшее пространство. Повышается давление и температура. Наконец, пар проходит через выпускное отверстие.

Рисунок 6-10: Роторный компрессор. Неподвижная лопасть или разделительный блок контактирует с крыльчаткой.

Рисунок 6-11: Герметичный одинарный роторный компрессор с неподвижными лопастями.

СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

В спиральном компрессоре сжатие выполняется двумя спиральными элементами, вращающейся спиралью и фиксированной спиралью. Один свиток «фиксированный свиток» остается неподвижным. Другая прокрутка, «вращающаяся по орбите», вращается по смещенной круговой траектории вокруг центра фиксированной прокрутки. Это движение создает компрессионные карманы между двумя элементами прокрутки. Всасываемый газ низкого давления задерживается в каждом периферийном кармане по мере его образования; продолжающееся движение вращающейся спирали закрывает карман, объем которого уменьшается по мере того, как карман перемещается к центру прокрутки.Максимальное сжатие достигается, когда выемка достигает центра, где находится выпускное отверстие, и выпускается газ. Во время этого процесса сжатия одновременно формируется несколько карманов.

Рисунок 6-12: Сжатие спирали вызвано взаимодействием вращающейся спирали, сопряженной с неподвижной спиралью. 1-Газ втягивается во внешнее отверстие, когда одна из спиралей движется по орбите. 2-По мере продолжения орбитального движения открытый проход закрывается, и газ направляется к центру спирали.3 — Объем кармана постепенно уменьшается. Это создает все более высокое давление газа. 4-Давление нагнетания достигается в центре кармана. Газ выходит из порта стационарного спирального элемента. 5-В реальной эксплуатации шесть газовых каналов все время находятся на различных стадиях сжатия. Это создает почти непрерывное всасывание и нагнетание.

Рисунок 6-13: Поперечное сечение поршневого компрессора с наклонной шайбой. При вращении приводного вала и наклонной шайбы двусторонний поршень перемещается в цилиндре вперед и назад.

Процесс всасывания из внешней части спирали и выпуск из внутренней части непрерывны. Этот непрерывный процесс обеспечивает очень плавную работу компрессора.

Компрессия — это непрерывный процесс без обычных всасывающих и нагнетательных клапанов. Чтобы компрессор не работал в обратном направлении после отключения питания, обратный клапан расположен непосредственно над нагнетательным патрубком с неподвижной спиралью.

A: Схема спирального компрессора в разрезе.

B: Базовое представление сжатия спирального компрессора. Орбитальная спираль вращается вокруг неподвижной спирали, создавая плавное, постоянное сжатие внутрь к выпускному отверстию в центре.

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

В поршневых компрессорах

обычно используются два типа смазочных систем:

1. Система разбрызгивания использует коленчатый вал для разбрызгивания масла; масло попадает в коренной подшипник по каналам подшипника.Подшипник может быть шумным, потому что эта система создает небольшую масляную подушку.
2. В системе давления масла используется масляный насос, приводимый в действие шестернями в картере; масло нагнетается в каналы в шатунах, коренных подшипниках и поршневых пальцах. Система масляного насоса лучше обеспечивает смазку и бесшумную работу. Насос должен иметь предохранительный клапан для предотвращения возникновения опасного давления в контуре смазки компрессора. Защитный выключатель обычно используется для контроля давления масла и отключения компрессора, если давление масла падает ниже безопасного уровня.

Роторные компрессоры

Требуется масляная пленка на цилиндре, лопастях и роликах. Некоторые машины продвигают масло за счет скольжения; другие используют масляный насос.

Центробежные компрессоры

Работает на высокой скорости и может иметь сложные системы контроля масла, включая насос, маслоотделитель, резервуары для смазки подшипников при разливке, масляный фильтр, предохранительный клапан и маслоохладитель.

Винтовые компрессоры

Требуется масло для охлаждения, уплотнения и бесшумности роторов; они обычно имеют систему принудительной смазки.Насос прямого вытеснения может работать независимо от компрессора, обеспечивая полную смазку при запуске компрессора. Масло отделяется и подается в масляный поддон (резервуар). Охлаждается и доставляется к подшипникам и портам для впрыска в камеру сжатия. Масляный поддон (резервуар) имеет нагреватель для предотвращения разбавления масла хладагентом во время выключения.

Спиральные компрессоры

Требуется охлаждение масла и уплотнение между вращающейся и неподвижной спиралью.Масло подается в спирали центробежным действием через отверстие в валу двигателя и вращающуюся спираль.

В промышленных холодильных установках обычно используются три устройства для контроля масла в системе: маслоотделитель, регулятор уровня масла и масляный резервуар. Другие элементы, такие как масляные фильтры, соленоидные и запорные клапаны, могут потребоваться для завершения системы. Необходимо проводить регулярную проверку масла в системе, чтобы выявить опасную кислотность в масле холодильного компрессора.

Содействие возврату нефти

Масло в системах с прямым расширением или в системах с сухим испарителем должно возвращаться в компрессор потоком хладагента.Скорость в трубках испарителя должна быть достаточной для возврата масла.

Требуется скорость около 700 футов (214 м) в минуту по горизонтальным линиям и около 1500 футов (457 м) в минуту по вертикальным линиям.

Несколько дополнительных мер помогут обеспечить надлежащий возврат масла в компрессор. Наклоните трубопроводы охлаждения к компрессору. Обеспечьте адекватную скорость хладагента во всасывающем трубопроводе, сделав его подходящим по размеру, а не завышенным. Масло с высокой вязкостью (измеренное в условиях испарителя) более устойчиво к возврату потоком хладагента.Масло, которое легко растворяет хладагент, остается более текучим, чем масло без хладагента. Количество хладагента, растворенного в масле, зависит от давления и температуры в различных частях испарителя, а также от природы двух жидкостей.

Возврат масла затруднен в низкотемпературных испарителях, потому что масло становится более вязким при понижении температуры и давления хладагента. Высокая степень сжатия также снижает возврат масла, поскольку всасываемый газ менее плотный.Таким образом, адекватная скорость всасывающего трубопровода особенно важна для низкотемпературных испарителей.

Масло не будет возвращаться в компрессор в затопленном испарителе, поэтому требуется возвратный маслопровод. В некоторых системах к испарителю подключена специальная камера, позволяющая кипятить хладагент из масла перед возвратом масла в компрессор.

ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

Линия нагнетания на стороне высокого давления системы, соединяет компрессор с конденсатором.Линия обычно представляет собой медные трубки, соединенные пайкой. Выделение может содержать; Гаситель вибрации, глушитель, маслоотделитель, клапаны регулирования давления, а также перепускные или сервисные клапаны.

Амортизатор

Как всасывающий, так и нагнетательный трубопроводы передают вибрацию от компрессора к другим компонентам системы охлаждения. Эта вибрация может вызвать нежелательный шум и повреждение трубок хладагента, что приведет к утечкам хладагента.

В небольшой системе с мягкими медными трубками малого диаметра гаситель вибрации может состоять из мотка трубок.Гибкий металлический шланг с внутренним диаметром, по крайней мере, таким же, как подсоединяемая трубка, предпочтительнее для более крупных систем. Эта секция трубок может быть оканчивалась гнездом с наружным диаметром, резьбовыми концами с наружной резьбой или фланцами. Хладагент, движущийся с высокой скоростью по извилистому внутреннему диаметру поглотителя, может вызывать свистящий звук. Гасители вибрации не предназначены для сжатия или растяжения, поэтому их следует ориентировать параллельно коленчатому валу компрессора, а не под прямым углом к ​​нему.

Глушитель

Глушитель используется для уменьшения передачи пульсаций и шума нагнетания поршневого компрессора в систему трубопроводов и конденсатор.Глушитель представляет собой цилиндр с перегородками внутри. В целом глушители, создающие большой перепад давления, более эффективны, чем глушители с меньшим ограничением. Как объем, так и плотность потока газа через глушитель влияют на характеристики глушителя.

Маслоотделитель

Маслоотделитель представляет собой контейнер с рядом перегородок и сеток, размещенных в линии нагнетания. Выходящий пар с масляным туманом, поступающий в маслоотделитель, вынужден поворачиваться и сталкиваться с перегородками и экранами, позволяя каплям масла объединяться в большие капли, которые стекают в поддон внизу.Отстойник позволяет осадку и загрязнителям оседать и может иметь магнит, притягивающий частицы железа. Когда в поддоне накопится достаточно масла, он поднимает поплавок и стекает обратно в картер компрессора, движимый давлением масла в маслоотделителе.

Маслоотделители чаще всего используются в больших и низкотемпературных системах. Они обязательны в аммиачных системах.

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор — это компонент со стороны высокого давления холодильного контура, который позволяет горячему газообразному хладагенту под высоким давлением отдавать скрытую теплоту конденсации в окружающую среду.Эта потеря тепла вызывает конденсацию газа в жидкость под высоким давлением, которая может быть подана по трубопроводу к измерительному устройству. Тепло, отводимое конденсатором, поступает в систему через испаритель и компрессор. Из-за неэффективности и других источников тепла конденсатор в открытой системе должен утилизировать примерно в 1,25 раза больше тепла, чем в испарителе. Конденсаторы в герметичных системах также должны отводить тепло от обмоток двигателя.

В зависимости от функции и способов отвода тепла используется много разных типов конденсаторов.Две основные категории «с водяным охлаждением» и «с воздушным охлаждением» подразделяются на среду, используемую для отвода тепла. Основная цель конструкции конденсатора состоит в том, чтобы отводить максимум тепла с наименьшими затратами и занимаемым пространством.

Вода и воздух обычно являются обильными и экономичными конденсирующими средами. Вода может быстро и эффективно отводить большое количество тепла, что позволяет сделать конденсатор относительно небольшим и делает конденсатор с водяным охлаждением более экономичным, когда он доступен. Однако воды может быть мало или она химически непригодна для охлаждения конденсатора.Кроме того, конденсаторы с водяным охлаждением подвержены образованию накипи, загрязнения, замерзания и коррозии.

Конденсаторы с воздушным охлаждением должны быть больше, чем агрегаты с водяным охлаждением, но не должны иметь проблем с замерзанием или водой. Воздушное охлаждение используется, когда вода недоступна, дорога или химически непригодна.

Ребра, проволока или пластины могут быть прикреплены к трубке конденсатора для увеличения площади поверхности и способности отводить тепло конденсации. Вентиляторы или насосы обычно используются для увеличения потока конденсирующейся среды.Такие усовершенствования увеличивают переохлаждение хладагента, увеличивают скорость теплопередачи и уменьшают овальный размер конденсатора.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Реле конденсаторов с воздушным охлаждением на вентиляторах для перемещения воздуха по трубкам и ребрам для отвода тепла от хладагента. Кожухи используются для повышения эффективности вентилятора за счет направления всего воздушного потока через трубы конденсатора. Для увеличения площади поверхности конденсатора можно использовать ребра различного типа.Правильная теплопередача в конденсаторах с воздушным охлаждением может быть достигнута только при чистой поверхности конденсатора.

Конденсатор с воздушным охлаждением должен быть рассчитан на работу в самых жарких условиях окружающей среды, когда теплопередача будет самой медленной, а охлаждающая нагрузка, вероятно, будет максимальной.

Наружный конденсатор с воздушным охлаждением, работающий в холодную погоду, представляет собой особую проблему при проектировании системы. Необходимы особые меры предосторожности для защиты наружного конденсатора с воздушным охлаждением от низких температур окружающей среды.Основная проблема заключается в том, что хладагент не будет протекать через дозирующее устройство, если давление напора не будет достаточным, а низкие температуры окружающей среды уменьшат напор.

Для работы конденсатора с воздушным охлаждением при низких температурах окружающей среды системе может потребоваться любое из следующих устройств или их комбинация:

1. Всепогодный кожух конденсатора
2. Способ предотвращения короткого цикла компрессора
3. Способ регулирования напора в зимний период и при отрицательных температурах окружающей среды
4. Способ предотвращения разбавления компрессорного масла жидким хладагентом

Заявление об ограничении ответственности — В то время как Berg Chilling Systems Inc.(«Берг») прилагает разумные усилия для предоставления точной информации, мы не делаем никаких заявлений и не даем никаких гарантий относительно точности любого содержания в ней. Мы не несем ответственности за какие-либо типографские ошибки, ошибки или упущения в содержании, а также другие ошибки или упущения. Мы оставляем за собой право изменять содержание этой документации без предварительного уведомления.

, Олдрих Бочек (1939-2003)
Эксперт по управлению температурным режимом
Berg Chilling Systems Inc.

Принцип работы холодильников — Как работают холодильники?

До того, как мы научились искусственно охлаждать пищу и места, где мы живем, мы использовали естественные способы снижения температуры.Зимой мы собирали лед в реках и озерах и помещали его в ледяные домики, пока он не понадобился летом. Потом, В 1755 году шотландский профессор Уильям Каллен показал эксперимент, который медленно, но верно изменит мир.

Каллен применил современную версию древнего метода искусственного охлаждения, известного древним индейцам и египтянам — охлаждение испарением. Он использовал насос для создания частичного вакуума в контейнере, где находился диэтиловый эфир.Это дало диэтиловому эфиру более низкую температуру кипения, и он закипел. Потому что это начало кипятить ему требовалась энергия для испарения, поэтому он начал поглощать тепло из окружающего воздуха, понижая температуру воздуха. Было даже произведено небольшое количество льда. Так родилось искусственное охлаждение. Это было непрактично и нельзя было использовать для охлаждения еды, но это было начало. Другие усовершенствованный метод и, после многих экспериментов, патентов и промышленных образцов, в 1915 году были представлены практичные бытовые холодильники.

Холодильник — это, по сути, тепловой двигатель, в котором работа выполняется с хладагентом, чтобы он мог собирать энергию из холодного региона; доставить в область более высоких температур и тем самым охлаждение холодных областей еще больше. Основными элементами холодильника являются компрессор, который подключается к внешнему, более горячая система труб (называемая змеевиками конденсатора), которая подключена к расширительному клапану, который подключен к внутренней, более холодной системе труб (испаритель катушки), который снова подключен к компрессору.Все они содержат хладагент, а змеевики испарителя помещены в термоизолированный «ящик», роль которого заключается в том, чтобы держать его внутри холодным.

Хладагент «запускается» как газ (помните — это цикл) в компрессоре, который повышает давление, нагревая газ. Сжатый газ проходит через змеевики конденсатора (внешние) на задней стенке холодильника, которые сделаны так, что газ в них потеряет высокую температуру и начнет превращаться в жидкость потому что он находится под высоким давлением.Жидкий хладагент поступает в расширительный клапан. Поскольку это цикл, между клапаном и компрессором находится зона низкого давления — компрессор вытягивает жидкий хладагент из расширительного клапана в змеевики испарителя. Из-за низкого давления жидкости хладагент начинает кипеть и испаряться. Хладагент, который теперь представляет собой газ, проходит через змеевики испарителя, и потому что ему нужна энергия, чтобы он мог его испарить. «Осушает» окружающую среду и охлаждает. Из змеевиков испарителя газообразный хладагент поступает в компрессор, и цикл повторяется.

Ранние системы механического охлаждения использовали диоксид серы, хлористый метил и аммиак в качестве хладагентов, но перестали использовать диоксид серы, хлористый метил. потому что они были токсичными. Некоторые другие старые машины использовали метилформиат, хлорметан или дихлорметан. Хлорфторуглероды использовались с 1950-х годов. но были запрещены с конца 1970-х годов из-за опасений по поводу истощения озонового слоя. Их заменили перфторуглеродами и гидрофторуглероды, но они также подверглись критике.Сейчас их в основном заменяют фторированные парниковые газы.

Как работает холодильная установка?

Адриано Франсиско Ронзони,

Менеджер по исследованиям и разработкам в Nidec Global Appliance

Всемирный день холода, учрежденный в 2019 году, призван повысить осведомленность международного сообщества о роли HVAC-R в обществе.На протяжении веков человечество зависело исключительно от природы в производстве холода. От подземных систем хранения продуктов питания и напитков, сделанных из терракотовых колец китайским императором Шихуанди (220 г. до н.э.), до ледяных ферм на реке Гудзон в середине XIX века, появление холодильных технологий было ограничено. наличие естественного льда в зимние месяцы (Gantz, 2015).

Мы можем сказать, что бизнес-сфера, которую мы сегодня знаем как холодовая цепь, берет свое начало на «ледяных фермах» на реке Гудзон, в Нью-Йорке, в Соединенных Штатах, откуда ледяные блоки были извлечены с помощью процесса, известного как сбор льда. .В зимние месяцы блоки рубили, снимали, а затем перевозили на кораблях в разные места для хранения в ледяных домах (склады с термоизоляцией для сохранения льда, добытого в природе). Первые попытки сделать искусственный лед приписываются Виллиану Каллену из Эдинбургского университета, который в 1755 году создал лед, создавая вакуум в резервуаре, который содержал летучую жидкость. Только в 1834 году было создано первое описание полной холодильной системы, включающей четыре основных процесса (сжатие, конденсация, расширение и испарение), работа, проделанная британским изобретателем и инженером Якобом Перкинсом (патент Великобритании 6.662). С тех пор мы прошли долгий путь, открыв новые технологии, которые позволили нам расширить бизнес и улучшить качество жизни по всему миру. Но как работает простая холодильная система?

Как работает холодильная установка

Подавляющее большинство холодильников работает на принципе, известном как сжатие пара. Типичная холодильная система состоит из четырех основных компонентов: компрессора, конденсатора, расширительного устройства и испарителя.Летучая текучая среда (охлаждающая текучая среда) проходит через систему охлаждения, где она многократно преобразуется в жидкую и парообразную формы. Компрессор отвечает за сжатие перегретого пара от низкого давления (давление кипения) до высокого давления (давление конденсации). После этого охлаждающая жидкость под высоким давлением и температурой бежит в конденсатор.

А какова функция конденсатора? Конденсатор — это теплообменник, который работает при высоком давлении и температуре выше, чем температура окружающей среды, в которой расположена система.Таким образом, конденсатор способен отводить тепло от хладагента в окружающую среду. Этот процесс отвода тепла снижает общую энергию хладагента, переводя его из состояния перегретого пара в состояние переохлажденной жидкости на выходе из теплообменника.

Жидкий хладагент в жидком состоянии обычно проходит через фильтр-осушитель, отвечающий за удаление из системы в конечном итоге присутствующей влажности. На выходе из фильтра-осушителя хладагент затем расширяется в расширительном устройстве (например, в капиллярной трубке или расширительном клапане), при этом его давление снижается, что заставляет часть хладагента сдвигать фазы (из жидкого состояния в парообразное).

Это процесс преобразования хладагента из жидкости в пар, который вызывает снижение температуры жидкости. В системах охлаждения обычно используется промежуточный теплообменник или так называемый CT-SL HX (капиллярный теплообменник линии всасывания). В общем, этот теплообменник выполняет функцию снижения энтальпии на входе в испаритель (увеличение удельной холодопроизводительности) и повышения температуры хладагента на всасывании компрессора, уменьшая такие проблемы, как запотевание трубопровода или возврат жидкости в компрессор.

На выходе из расширительного устройства хладагент находится в двухфазном состоянии (пар + жидкость) при давлении испарения. Именно поток хладагента при низкой температуре через теплообменник (испаритель) позволяет отводить энергию из охлаждаемой среды (например, из морозильной камеры домашнего холодильника). При поглощении энергии из охлаждаемой среды (снижении температуры морозильной камеры) хладагент прекращает процесс испарения, и, как правило, вся оставшаяся жидкость превращается в пар, который течет в сторону всасывания компрессора, где цикл повторяется.

Замена компрессора по давлению возврата

Применение компрессоров обычно классифицируется в зависимости от уровня температуры кипения системы. Компрессоры делятся на три категории:

• (i) LBP (низкое противодавление),

• (ii) MBP (Среднее противодавление)

• (iii) HBP (высокое противодавление)

Компрессоры LBP (с низким противодавлением) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -35 ° C до -10 ° C, в качестве горизонтальных морозильных камер, вертикальных морозильных камер и морозильных островов, которые обычно можно найти в супермаркетах и ​​магазинах шаговой доступности.

Компрессоры MBP (среднее противодавление) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -20 ° C до 0 ° C, в качестве холодильников, используемых в супермаркетах или пекарнях, а также в магазинах молочной продукции. Некоторые из этих продуктов могут работать даже при положительной температуре в камере, чтобы сохранить свежесть продуктов и избежать повреждений от замерзания.

Компрессоры HBP (с высоким противодавлением) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -15 ° C до 10 ° C, в качестве холодильников для вина и питьевых фонтанчиков.

Характеристики, которые имеют значение при замене компрессора

Очень важно знать основные характеристики холодильной системы, чтобы произвести соответствующую замену компрессора. Тип хладагента, тип масла и электрические компоненты зависят от конкретного применения. Всегда обращайтесь к приложению Embraco Tool Box, прежде чем вносить какие-либо изменения. Помимо влияния на производительность системы, неправильные замены могут быть опасны.

Еще один важный момент при выборе компрессора для конкретного применения — это его холодопроизводительность. Этого должно быть достаточно для удовлетворения требований системы во время работы, таких как быстрое снижение температуры шкафа при первом включении системы (известное как понижение температуры), восстановление температуры после открывания двери или даже после введения горячего груза. в системе (например, банки, бутылки или горячая еда). Портфолио Embraco разработано для обеспечения идеальной холодопроизводительности с высочайшей энергоэффективностью.

Когда речь идет о требуемой холодопроизводительности, изоляция системы играет центральную роль, потому что это то, что предотвращает проникновение энергии из окружающей среды в холодильный отсек. Лучшая теплоизоляция означает меньшую требуемую охлаждающую способность и более экономичную систему.

В торговых точках, которые обычно встречаются в супермаркетах, введение дверей резко снижает проникновение чувствительных (горячий и сухой воздух) и скрытых (влажность) тепловых нагрузок, что может привести к снижению энергопотребления до 40%, в зависимости от условий испытаний (Ligthart , 2007 и Heidinger et al., 2019).

Как мы видим, в холодильной технике задействовано множество технологий, и это то, что стало фундаментальной частью нашего образа жизни. Вследствие этого отрасль холодовой цепи находится в постоянном и быстром развитии, требуя одного и того же ритма от профессионалов в этой области, от производителей компонентов до технических специалистов и установщиков. Вот почему для нас большая честь провозгласить Всемирный день холода и быть уверенными в том, что наша сфера деятельности оказывает огромное влияние на мир.

Артикул:

(1) ГАНЦ, К., Холодильное оборудование: история, Северная Каролина: МакФарланд и компания, 2015.
(2) LIGTHART, F.A.T.M. Закрытый супермаркет холодильники и морозильные шкафы. Технико-экономическое обоснование. Нидерланды: N. p., 2008.
. (3) ХАЙДИНГЕР, Г., НАСЧИМЕНТО, С., ГАСПАР, Педро; СИЛЬВА, Педро. (2019). Сравнение открытых и закрытых вертикальных охлаждаемых витрин в умеренных и тропических внешних условиях.10.18462 / iir.icr.2019.1296.

У вас есть вопросы о замене компрессора или деталях холодильной системы?

Войдите в Клуб охлаждения https://refrigerationclub.com/pt-br/ или загрузите приложение Tool Box https://refrigerationclub.com/pt-br/toolbox-dados-na-palma-da-mao/

Типы холодильных систем

и принцип их работы

Холодильные системы

Введение в холодильные системы

Типы холодильных систем и принцип их работы: атмосферу с целью охлаждения продукта или помещения до необходимой температуры.
Одним из наиболее важных применений, в которых используется холодильная установка, является сохранение скоропортящихся пищевых продуктов путем их хранения при сравнительно более низкой температуре.

Холодильные системы чаще всего используются для обеспечения теплового комфорта людям, чтобы можно было использовать кондиционирование воздуха. Здесь кондиционирование воздуха можно назвать обработкой воздуха для одновременного контроля температуры, содержания влаги, чистоты, запаха и циркуляции, которые требуются пассажирам.

Типы холодильных систем

1. Система охлаждения с механическим сжатием: (Типы систем охлаждения)

Система охлаждения с механическим сжатием относится к той системе, которая наиболее широко используется в методе цикла охлаждения. к его многочисленным применениям, таким как кондиционирование воздуха, коммерческое и промышленное охлаждение и т. д. Чаще всего это системы, которые могут передавать тепло путем механического сжатия хладагентов в холодную жидкость с довольно низким давлением и расширения ее до горячей или высокой газ под давлением.Как только тепло поглощается и высвобождается, излучается холод, а горячий воздух снова конденсируется в жидкость.

2. Испарительная система охлаждения: (Типы холодильных систем)

Испарительное охлаждение сильно отличается от механического сжатия, поскольку это традиционный цикл охлаждения, которому следуют годами. Это была техника, с помощью которой можно охладить более теплый наружный воздух с помощью смоченных в воде подушек, обдувая им ваш дом или необходимую область.Подушечки, пропитанные водой, работают таким образом, что вода поглощает тепло из воздуха и испаряется, когда более холодный воздух попадает в зону, после чего теплый воздух выходит из него.

3. Абсорбционная холодильная система: (Типы холодильной системы)

Абсорбционная холодильная установка — это система, в которой тепло также передается в процессе сжатия и расширения хладагента, что очень похоже на механическое сжатие.Это тот тип холодильной системы, который основан на процессе абсорбции и нагрева для перемещения хладагента, который изменяется от стороны более низкого давления к стороне более высокого давления, а не механического компрессора с электрическим приводом.

4. Термоэлектрическая система охлаждения: (Типы систем охлаждения)

Термоэлектрические системы охлаждения считаются наиболее уникальными, поскольку они не используют воду или хладагент, а используют термоэлектрическую систему охлаждения, в которой термопара и электрический ток делает свое дело.Термопара состоит из двух разных металлических проводов, соединенных на обоих концах, тогда как остальные провода разделены изоляцией.

Термоэлектрическая холодильная установка — это система, которая работает с использованием эффекта Пельтье для создания теплового потока в местах соединения двух различных типов материалов. Этот тип холодильной системы чаще всего используется в кемпингах, в местах, где требуются портативные холодильники, а также для охлаждения электронных компонентов и небольших инструментов.

Работа термоэлектрической холодильной системы

Путем приложения разницы постоянного напряжения в термоэлектрическом модуле обнаруживается, что электрический ток проходит через модуль, при этом тепло поглощается с одной стороны и затем отводится с противоположной стороны. Таким образом, оказывается, что одна поверхность модуля охлаждается, тогда как противоположная сторона нагревается одновременно.

Как только ток направляется на термопару, ее один конец становится горячим, а другой конец становится холоднее.На практике горячий конец в основном размещается за пределами охлаждаемой области, в то время как к нему прикреплен радиатор, чтобы поддерживать такую ​​же температуру, как и у окружающего воздуха. В то время как охлаждающая сторона расположена в охлаждаемой области, которая притягивает тепло из воздуха, чтобы сделать ее идеальной для небольших охлаждающих нагрузок, к которым может быть трудно получить доступ, например, к электронным системам.

5. Искусственное охлаждение: (Типы систем охлаждения)

Искусственное охлаждение названо так, потому что оно производится искусственным путем.Хотя довольно утомительно проводить четкое разграничение между естественным и искусственным охлаждением, общепринято считать, что история искусственного охлаждения началась в 1755 году. Это был принцип работы, по которому холодильная система была далее классифицирована как парокомпрессионные системы, паропоглощающие системы, системы газового цикла и т. д.

6. Парокомпрессионная холодильная установка: (Типы холодильных систем)

Парокомпрессионная холодильная установка работает по циклу, который является улучшенным типом воздушного холодильного цикла признано подходящим для рабочего вещества, называемого хладагентом.Обычно для этой цели используются аммиак (Nh4), диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2).

Используемый хладагент не выходит из системы, а циркулирует по системе, попеременно конденсируя и испаряясь. В процессе конденсации скрытое тепло передается циркулирующей воде охладителя. Цикл сжатия пара, который также используется в парокомпрессионной холодильной системе, в настоящее время широко используется для универсального охлаждения.Чаще всего он используется для всех промышленных целей, от небольшого домашнего холодильника до большой установки для кондиционирования воздуха.

7. Система охлаждения с абсорбцией пара: (Типы систем охлаждения)

Система охлаждения с абсорбцией пара называется системой, работающей от тепла и очень похожей на систему сжатия пара. Самое приятное в обеих холодильных системах то, что в них присутствуют испарители и конденсаторы. Следует отметить, что процесс испарения и конденсации хладагента происходит при двух различных уровнях давления, чтобы обеспечить охлаждение в обоих случаях.Метод, который используется для создания двух уровней давления в системе для испарения и конденсации холода, что делает эти два процесса различными, насколько это возможно одновременно. Наряду с этим, процесс циркуляции хладагента также оказывается различным в обоих случаях.

Процесс абсорбции в компрессоре парокомпрессионной системы заменяется комбинацией абсорбера и генератора. Раствор, который делает это возможным, называется абсорбентом, который обладает способностью к используемому хладагенту и циркулирует внутри абсорбера и генератора через насос для раствора.Здесь абсорбент называется абсорбером, откуда в испарителе образуются пары хладагента, которые наиболее важны для поддержания более низкого давления в испарителе, чтобы дать хладагенту возможность испаряться при сравнительно более низкой температуре.

Работа пароабсорбционной холодильной системы

В генераторе нагревается абсорбент, который отвечает за выпуск пара хладагента в виде пара высокого давления, который затем необходимо конденсировать с помощью конденсатора.Также всасывающая функция может выполняться абсорбентом в абсорбере, где находится генератор, выполняющий функцию сжатия и нагнетания. Абсорбирующий раствор переносит пары хладагента от нижней стороны к высокой. Хладагент, находящийся в сжиженном виде, течет из конденсатора в испаритель из-за разницы давлений, которая возникает внутри двух сосудов, тем самым обеспечивая циркуляцию хладагента в системе.

8. Системы охлаждения на основе солнечной энергии: (Типы систем охлаждения)

Предпринимаются различные попытки запустить системы абсорбции пара с использованием солнечной энергии путем концентрирования плоских солнечных коллекторов. Одновременно было несколько небольших солнечных абсорбционных холодильных систем, которые были произведены в 1950 году в разных странах. Установлено, что солнечная холодильная установка производит около 250 кг льда в день, которая была впервые установлена ​​в Ташкенте, СССР, в 1953 году.Это была система, которая использовалась как параболическое зеркало площадью 10 м ² , чтобы сконцентрировать влияние солнечного излучения. В Монлуи, Франция, была абсорбционная машина с цилиндрическо-параболическим зеркалом 20 м ² , которая, как было обнаружено, производила около 100 кг льда каждый день .

9. Система охлаждения с газовым циклом: (Типы систем охлаждения)

Поскольку пары используются для охлаждения в цикле сжатия пара и в цикле абсорбции пара, газ аналогичным образом используется для охлаждения в цикл охлаждения газа.Как только давление газа в дроссельном клапане снижается от сравнительно более высокого до более низкого, его температура внезапно снижается, в то время как его энтальпия остается постоянной. Это основной принцип, который используется в системе охлаждения газа.

В холодильной системе этого типа вместо фреона или аммиака в качестве хладагента используется газ. На протяжении всего цикла в газе не наблюдается фазового перехода, который находится в сжиженной форме.Самым популярным газом, который используется в качестве газа, является воздух, который также называется хладагентом в случае газовых холодильных циклов.

10. Система пароструйного охлаждения: (Типы систем охлаждения)

Пароструйное охлаждение работает по принципу кипячения воды до температуры ниже 100 градусов по Цельсию. Если давление на поверхности воды оказывается ниже атмосферного, то воду можно также довести до кипения при более низких температурах.

11.Система охлаждения с вихревыми трубками: (Типы охлаждающих систем)

Система с вихревыми трубками относится к нетрадиционным типам охлаждающих систем, которые используются для охлаждения.

Вихревую трубку на самом деле называют механическим устройством, которое используется для разделения потока высокого давления, который входит тангенциально на два потока низкого давления, с целью создания разницы температур. Это механическое устройство не имеет подвижной части и обычно состоит из круглой трубы с соплами и дроссельной заслонкой.Газы под высоким давлением поступают через вихревую трубку по касательной через сопла, что увеличивает угловую скорость и, следовательно, вызывает эффект завихрения.

Обнаружено, что вихревая трубка имеет две штуки. Горячий выход расположен по внешнему радиусу около дальнего конца сопла, тогда как холодный выход расположен в центре трубки рядом с соплом. Газ разделяется на два разных слоя. Газ, который оказывается ближе к оси, имеет более низкую температуру и выходит через горячий выход.

Принцип работы холодильной системы

Установлено, что холодильники работают по трем основным принципам, которые отбирают тепло из одного места и перемещают его в другое. Холодильник состоит из множества металлических труб, которые называются змеевиками испарителя. Обнаружено, что присутствующий жидкий хладагент циркулирует через змеевик, превращая его в газ, который забирает тепло из холодильника, после чего газообразный хладагент проходит через устройство, известное как компрессор, и, как обнаружено, повышает его давление и температура.

После этого он течет в конденсатор через змеевики конденсатора, который находится вне холодильника, а затем возвращается в сжиженную форму и выделяет тепло, которое поглощается при прохождении змеевиков испарителя. Выделяемое тепло передается воздуху за пределами холодильника. После этого сжиженный хладагент проходит через расширительный клапан, где его давление падает, прежде чем он возвращается в змеевики испарителя, чтобы поглотить больше тепла и снова превратиться в газ.Так цикл повторяется снова и снова, пока система не заработает .

Наука, лежащая в основе охлаждения

Наука, лежащая в основе системы охлаждения, не изменилась с тех пор, как первые льдогенераторы были построены в начале 1800-х годов. Вот некоторые из основных принципов, благодаря которым холодильная установка стала возможной:

• Все вещества находятся в одном из трех состояний, таких как твердое, жидкое или газообразное. Установлено, что вода превращается в твердый лед при довольно низкой температуре и становится жидкой при нагревании.Затем он превращается в пар при применении более высокой температуры. То же самое справедливо для всех подобных типов веществ, включая те, которые обычно используются в холодильной промышленности.
• Когда какое-либо вещество испаряется, оно отбирает тепло из атмосферы. Это причина того же, что когда вы кипятите кастрюлю с водой, и пар выходит из нее из-за тепла.

Источник изображения: — Superradiatorcoils

Принцип работы холодильника и охлаждения

8 апреля 2014 г.

Холодильная техника широко используется в быту и промышленности.В этой статье дается подробное и логичное введение в работу холодильников, использующих цикл сжатия пара.

Основной принцип холодильника

Основной принцип охлаждения прост. Вы просто непрерывно пропускаете более холодную жидкость вокруг охлаждаемого объекта. Это отнимет у объекта тепло. В показанном примере холодная жидкость пропускается через яблоко, которое необходимо охладить. Из-за разницы температур яблоко отдает тепло жидкому хладагенту.Хладагент, в свою очередь, нагревается за счет поглощения тепла яблоком.

Рис. 1 Основной принцип охлаждения показан на рисунке

. Очевидно, что, если мы можем производить холодный жидкий хладагент непрерывно, мы можем добиться непрерывного охлаждения. Этот простой факт составляет основу холодильной техники. Далее мы увидим, как это достигается.

Комплектующие холодильные и рабочие

Показан вид холодильника изнутри.

Рис. 2 Холодильник

, вид изнутри. Он состоит из 4 основных компонентов: компрессора, конденсатора, испарителя и дроссельного устройства.Из этих компонентов дроссельное устройство отвечает за производство холодной жидкости. Поэтому сначала мы подробно разберем дросселирующее устройство и перейдем к другим компонентам.

Дроссель

Дросселирующее устройство препятствует прохождению жидкости; Холодная жидкость производится с помощью этого устройства. В данном случае дросселирующее устройство представляет собой капиллярную трубку. Капиллярная трубка имеет приблизительную длину 2 м и внутренний диаметр около 0 мм.6 мм, поэтому он оказывает значительное сопротивление потоку.

Рис. 3 Капиллярная трубка: это приводит к резкому падению давления и температуры.

Для эффективного дросселирования на входе хладагент должен быть жидкостью под высоким давлением. Дросселирующее устройство ограничивает поток, что приводит к огромному падению давления. Из-за падения давления температура кипения хладагента понижается, и он начинает испаряться. Тепло, необходимое для испарения, исходит от самого хладагента, поэтому он теряет тепло, и его температура падает.Если вы проверите температуру на дросселе, вы заметите это падение.

Неверно говорить, что троттлинг — это процесс. Нам известны только конечные точки дросселирования, то есть состояния до и после дросселирования. Мы не знаем промежуточных состояний, поскольку это в высшей степени необратимое изменение. Поэтому было бы правильно назвать дросселирование явлением, а не процессом.

Испаритель — процесс поглощения тепла

Следующий этап прост: эта холодная жидкость проходит по телу, которое необходимо охладить.В результате хладагент поглощает тепло. В процессе поглощения тепла хладагент испаряется и превращается в чистый пар. Для переноса холодного хладагента по телу необходим соответствующий теплообменник. Этот теплообменник известен как испаритель.

Рис. 4 Холодная жидкость проходит через теплообменник, известный как испаритель, для поглощения тепла от холодильника

Таким образом, мы достигли необходимого охлаждающего эффекта. Если мы сможем вернуть этот парообразный хладагент низкого давления в состояние до процесса дросселирования (то есть в жидкое состояние высокого давления), мы сможем повторить этот процесс.Итак, первый шаг, давайте повысим давление.

Использование компрессора

Для этого вводится компрессор. Компрессор поднимет давление до исходного уровня. Но поскольку он сжимает газ, вместе с давлением повышается и температура. Это неизбежно.

Рис. 5 Для повышения давления хладагента используется компрессор.

Теперь хладагент представляет собой пар высокого давления. Чтобы перевести его в жидкое состояние, мы должны ввести еще один теплообменник.

Использование конденсатора

Этот теплообменник установлен снаружи холодильника, а температура хладагента выше, чем температура окружающей среды. Так тепло будет рассеиваться в окружающую среду. Пар будет конденсироваться в жидкость, а температура вернется к нормальному уровню.

Рис. 6 Теплообменник конденсатора установлен снаружи холодильника, поэтому он будет отводить тепло в окружающую среду.

Таким образом, хладагент снова вернулся в свое исходное состояние: жидкость под высоким давлением.Мы можем повторять этот цикл снова и снова для непрерывного охлаждения. Этот цикл известен как цикл сжатия пара. Холодильная техника, основанная на цикле сжатия пара, является наиболее часто используемой в быту и промышленности.

Компоненты холодильника

Более подробную информацию о компонентах холодильника можно найти здесь. К испарителям и конденсаторам прикреплены ребра. Ребра увеличивают площадь поверхности, доступную для конвективной теплопередачи, и, таким образом, значительно улучшают теплопередачу.

Рис.7 Ребра, прикрепленные к конденсатору и испарителю

Поскольку испаритель охлаждает окружающий воздух, вода обычно конденсируется на нем, образуя иней. Мороз будет действовать как изолятор между теплообменником испарителя и окружающим воздухом. Таким образом снизится эффективность процесса отвода тепла. Для улучшения теплоотдачи требуется частое удаление инея. Во всех современных холодильниках используется автоматический механизм размораживания.

Детали компрессора

Помимо повышения давления, компрессор также помогает поддерживать поток в контуре хладагента.Обычно для этого используется герметичный компрессор поршневого типа. Вы могли заметить, что ваш домашний холодильник потребляет больше электроэнергии по сравнению с другими устройствами. В цикле сжатия пара мы должны сжимать газ; сжатие газа и повышение давления — дело очень энергоемкое. По этой причине холодильник, основанный на технологии парокомпрессионного охлаждения, потребляет много электроэнергии.

Коэффициент полезного действия

Передача тепла и энергии в парокомпрессионном холодильном контуре показана ниже.

Рис. 8 Энергетическое взаимодействие, происходящее в холодильной системе

Простой энергетический баланс системы дает следующее соотношение.

P _в + Q _{АБСОЛЮТНО} = Q _{ОТКЛОНЕНО}

Часто требуется оценить производительность холодильника или сравнить различные холодильные технологии. В этом помогает термин, называемый Coefficient of Performance (C.O.P). Чтобы полностью понять этот термин, нам нужно знать, что такое вход и выход холодильной системы.Что нам нужно от холодильника, так это охлаждающий эффект. Или QABSORBED — это мощность холодильного цикла. Потребляемая мощность холодильника — это мощность, передаваемая компрессору. Таким образом, термин C.O.P может быть легко определен как выход за входом и выражен следующим образом.

C.O.P = Q _{АБСОЛЮТНО} / P _дюйм

Холодильная машина

— обзор

1.5.4 Термодинамическая эффективность сорбционных холодильных машин

Сорбционные СО и ВД делятся на два типа: (1) адсорбционные и (2) абсорбционные.Адсорбционные холодильники основаны на использовании твердого адсорбера и охлаждающей рабочей жидкости. Хладагент адсорбируется на поверхности твердого материала. Абсорбционные холодильники основаны на использовании жидкого сорбента и охлаждающей рабочей жидкости (или хладагента), где две жидкости физически смешиваются вместе. Водно-аммиачные СО имеются в продаже, тогда как современные абсорбционно-диффузионные СО и ГД, предложенные ранее [17], находятся в стадии разработки.

Абсорбционные холодильные системы (AR) — хорошо известная альтернатива парокомпрессионным системам для создания холодных помещений, особенно там, где цены на электроэнергию высоки.Действительно, некоторые системы AR полностью исключают ввод механической работы и используют гравитацию для циркуляции рабочей жидкости. Для этого требуется трехкомпонентная рабочая жидкость, такая как вода-аммиак-водород, впервые разработанная в 1922 году фон Платеном и Мунтерсом в Швеции и описанная в разделе 1.5.5.

Для систем AR основной движущей силой является тепло, а не работа, что устраняет необходимость в насосе и источнике электроэнергии. Тепло можно получить из пара, если имеется бойлер или другой источник пара.На многих промышленных предприятиях избыточный («отработанный») пар отправляется в АР. Однако, если пар должен быть получен путем сжигания ископаемого топлива специально для использования в АР, возникает вопрос, является ли это лучшим способом получения тепла. Предпочтение следует отдавать возобновляемым источникам. Одним из постоянных возобновляемых источников тепла является горячая геотермальная вода, добываемая во многих областях по всему миру. Другой возобновляемый, но прерывистый источник — это солнечная тепловая энергия, собранная в отражающих параболических желобах.Одно из эффективных применений систем AR — в зданиях с высокими пиковыми нагрузками на систему электроснабжения.

Исторически первая абсорбционная холодильная машина была создана во Франции Фердинандом Карре в 1858 году с использованием в качестве рабочей жидкости смеси воды и серной кислоты. Первая двухступенчатая абсорбционная холодильная машина была создана в 1950 году. Трехступенчатая АР с тремя конденсаторами и тремя генераторами (1985 г.), с двойными конденсаторами (1993 г.) превышает КПД двухступенчатой ​​системы на 30–50%.Широко используются АР как прямого, так и косвенного нагрева.

Системы AR могут использоваться, например, при производстве льда или в кондиционировании воздуха. При производстве льда температура должна быть ниже точки замерзания, поэтому рабочая жидкость обычно представляет собой водно-аммиачную смесь, в которой аммиак является хладагентом, а вода — носителем. Для кондиционирования воздуха не требуются такие низкие температуры, и можно использовать смесь бромида лития и воды, если вода является хладагентом, а Li-Br — носителем. Поскольку рабочая жидкость представляет собой бинарную смесь, в отличие от простого чистого вещества, существует дополнительная степень свободы при определении термодинамических свойств.

На рисунке 1.14 показана блок-схема типовой идеальной системы AR, в которой основные компоненты, а именно парогенератор, конденсатор, абсорбер и испаритель, находятся внутри самого холодильника. АО находится в тепловом контакте с тремя резервуарами тепла, то есть с источником движущегося тепла при T _H , созданным холодным пространством при T _L и окружающей средой при температуре окружающей среды. Т _А .Как в процессе конденсации, так и в процессе поглощения тепло отводится в наружный сток. Для целей анализа ниже предполагается, что имеет место обратимая теплопередача, что позволяет использовать соотношения Карно между тепловым потоком и абсолютной температурой.

Рис. 1.14. Блок-схема потоков энергии в идеальном абсорбционном холодильнике.

Первый закон термодинамики для AR дает:

(1,8) QH + QL = QA1 + QA2≡QA

, где все тепло, выделяемое в окружающую среду, определяется как Q _A .

Второй закон термодинамики написан для всей комбинированной системы (предполагаемой адиабатической), состоящей из AR и трех тепловых резервуаров в форме принципа увеличения энтропии, т.е. любой процесс в адиабатической системе может производить только увеличение энтропии системы; для идеальной операции изменение энтропии равно нулю:

(1,9) ΔSTH + ΔSTA + ΔSTL≥0

Обратите внимание, что изменение энтропии для самого AR равно нулю, потому что оно работает по циклу.

Каждый член в уравнении. (1.9) можно выразить как отношение теплопередачи к абсолютной температуре соответствующего теплового резервуара следующим образом:

(1,10) −QHTH + QATA − QLTL≥0

(1.11) QATA≥QHTH + QLTL

Обратите внимание, что резервуары, которые теряют тепло, имеют отрицательные изменения энтропии, и наоборот .

Подставляя уравнение. (1.8) в уравнение. (1.11) и перестановка членов дает важный результат:

(1.12) QLQH≤ [TLTA-TL] [TH-TATH]

Это соотношение может использоваться в качестве коэффициента производительности абсорбционного холодильника COP _AR , поскольку он дает отношение желаемой энергетической цели к входной энергии, необходимой для работы системы.

(1,13) COPAR = QLQH≤ [TLTA-TL] [TH-TATH]

или

(1,14) COPAR, идеальный = [TLTA-TL] [TH-TATH]

Когда система идеальна, т. Е. , совершенно обратимо, находим:

(1,15) QH = QL [TLTA-TL] [TH-TATH] = QLCOPCR × ηCPP

, где COP _CR — коэффициент производительности для холодильника Карно, работающего между окружающей средой и холодным пространством, и η _CPP — это тепловой КПД для электростанции Карно, работающей между высокотемпературным тепловым резервуаром и внешним радиатором.