Устройство и принцип работы холодильной установки: Принципы работы холодильной машины — Мир Климата и Холода

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.

Устройство и принцип работы компрессионной холодильной машины

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии.

Холодильная машина — «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.

В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной — тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина» [10], в которой основным рабочим узлом является компрессор .

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;

4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;

8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;

12 — испаритель

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;

4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;

8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;

12 — испаритель

Компрессионная холодильная машина состоит из компрессора 1, конденсатора 8, ресивера 9, терморегулирующего вентиля 10 и испарителя 12. Эти части соединены между собой трубопроводами и образуют замкнутую герметичную систему, которая заполнена холодильным агентом — хладоном.

Компрессор служит для непрерывного отсасывания холодных паров хладона из испарителя, сжатия их и нагнетания в конденсатор. Важнейшими частями компрессора являются цилиндр 5, поршень 4 и два клапана (всасывающий 2 и нагнетающий 3). Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение с помощью электропривода 6. При опускании поршня увеличивается объем рабочей полости цилиндра и давление в нем снижается. Вследствие этого открывается всасывающий клапан, и цилиндр заполняется парообразным хладоном, поступающим из испарителя. При поднятии поршня (при закрытых клапанах) пары хладона сжимаются и нагреваются за счет сжатия до температуры 50 — 60°С. При достижении наибольшего давления паров в цилиндре открывается нагнетающий клапан, и горячие пары хладона выталкиваются в конденсатор.

Конденсатор — это теплообменный аппарат, охлаждаемый с помощью электровентилятора. Конденсатор воздушного охлаждения представляет собой трубчатый змеевик из металлических труб с насаженными на них ребрами из металлических пластин. По змеевику сверху вниз проходит охлаждаемый холодильный агент, а снаружи змеевик обдувается воздухом от электровентилятора 7. В конденсаторе горячие пары хладона отдают свою теплоту воздуху помещения. В результате их температура понижается до температуры конденсации, которая обычно на 8-12°С выше температуры воздуха помещения. При дальнейшем охлаждении пары хладона отдают скрытую теплоту парообразования при постоянной температуре и превращаются в жидкость. Интенсивность конденсации зависит от размера охлаждаемой площади поверхности конденсатора, разности температур хладоново-го пара и воздуха помещения, а также чистоты поверхности конденсатора. Загрязнение конденсатора смазочными маслами, пылью затрудняет теплообмен между холодильным агентом и наружным воздухом. Жидкий хладон, постепенно проходя через фильтр-осушитель, накапливается в ресивере 9.

Ресивер представляет собой стальной герметичный сосуд, служащий для накопления, хранения сжиженного хладона и равномерной его подачи в другие части холодильной машины. В ресивере и конденсаторе поддерживается одинаковое давление, равное давлению конденсации. Из ресивера жидкий хладон подается к терморегулирующе-му вентилю 10.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — автоматический прибор, который регулирует заполнение испарителя жидким хладоном. Основными его частями являются игольчатый клапан, закрывающий доступ жидкого хладона из ресивера в испаритель, и датчик 11, контролирую

щий температуру паров хладона на выходе из испарителя. При повышении температуры, что является признаком недостаточного заполнения испарителя, клапан вентиля автоматически открывается, увеличивая подачу жидкого хладона в испаритель. Другой важной функцией ТРВ является дросселирование (расширение жидкости при истечении через узкие отверстия) жидкого хладона. Дросселирование происходит в кольцевой щели между игольчатым клапаном и седлом вентиля. На этом участке резко падает давление жидкого хладона, поскольку в испарителе поддерживается более низкое давление, чем в конденсаторе и ресивере. При этом давление конденсации хладона понижается до давления кипения. Соответственно понижается температура кипения жидкого хладона.

2. Принцип работы холодильной установки. Холодильные агенты и хладоносители.

Элементы холодильной установки: компрессоры, конденсаторы, испарители,

вспомогательные устройства.

Рефрижераторные установки на судах служат прежде всего для того, чтобы в течение длительного времени сохранять продукты, особенно легкопортящиеся.. В охлаждающем контуре компрессора тепло забирается от хладагента, который испаряется при низких температуре (обычно ниже 0° С) и давлении. Температура хладагента за счет сжатия поднимается настолько, что принятое до этого тепло может быть отдано, например, охлаждающей воде с более высокой температурой. Для этой цели к установке необходимо подвести энергию, что в данном случае происходит за счет работы, совершенной компрессором.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ судовой холодильной установки показан на рисунке. Пары хладагента, имеющие низкие давление и температуру, всасываются компрессором и сжимаются до 0,6—0,8 МПа, при этом температура превысит температуру забортной воды, применяемой для охлаждения конденсатора. В конденсаторе тепло хладагента забирается протекающей забортной водой, за счет чего сжижаются пары хладагента при постоянных температуре и давлении. Жидкий хладагент после конденсатора попадает в расширительный клапан, где его давление снижается. Одновременно происходит резкое снижение температуры, и хладагент из жидкости превращается в пар с очень большим влагосодержанием. После выхода из расширительного клапана хладагент испаряется в испарителе и забирает из рефрижераторной камеры требующееся для этого тепло. Для обеспечения лучшей циркуляции воздуха, способствующей более интенсивному теплообмену, в испарительной камере устанавливают вентилятор. Он забирает воздух из рефрижераторной камеры и снова нагнетает туда воздух, охлажденный в испарительной камере.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ХЛАДОНОСИТЕЛИ. Охлаждающие рабочие тела делятся в основном на первичные — холодильные агенты и вторичные — хладоносители.

Холодильный агент под воздействием компрессора циркулирует через конденсатор и испарительную систему. Фрион R22, 134a, 401.

Хладоносители применяются в крупных установках кондиционирования воздуха и в холодильных установках, охлаждающих грузы. В этом случае через испаритель циркулирует хладоноситель, который затем направляется в помещение, подлежащее охлаждению

Наиболее распространенным хладоносителем в больших рефрижераторных установках является рассол — водный раствор хлористого кальция, к которому для уменьшения коррозии добавляют ингибиторы.

ЭЛЕМЕНТЫ:

КОМПРЕССОР предназначен для сжатия и нагнетания в конденсатор паров хладагента.

В качестве недостатков двухступенчатого компрессора можно выделить лишь высокое давление, влекущее за собой увеличение температуры нагрева основных рабочих частей компрессора, но эта проблема не столь существенна, если компрессорное оборудование установлено в хорошо проветриваемом помещении.

Принцип действия этого компрессора во многом схож с работой поршневого воздушного компрессора. Для обеспечения низких температур компрессор может выполняться двухступенчатым. Имеются конструкции, предусматривающие перевод компрессора из режима одноступенчатого в режим двухступенчатого сжатия в зависимости от потребности.

При сжатии паров происходит повышение не только давления, но и температуры.

КОНДЕНСАТОРЫ. Как отмечалось, большинство конденсаторов выполняются кожухотрубными и охлаждаются водой. Здесь видно, что холодильный агент проходит снаружи трубок, а охлаждающая вода движется внутри них. В конденсаторе, охлаждаемом забортной водой, предусматривается двухходовое движение воды.

У конденсаторов, имеющих длину 3 м и более, предусматривают двойной выход жидкого агента, с тем, чтобы обеспечить бесперебойное поступление жидкости в систему во время качки судна.

ИСПАРИТЕЛИ. Испарители делятся на два вида: испарители непосредственного охлаждения, в которых холодильный агент охлаждает непосредственно воздух, и кожухотрубные, в которых холодильный агент охлаждает хладоноситель.

Простейшим испарителем непосредственного охлаждения является пучок трубок с увеличенной поверхностью благодаря их оребрению. Холодильный агент кипит в трубках и охлаждает воздух, который прогоняется снаружи вентилятором, обеспечивающим циркуляцию воздуха.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

МАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ устанавливается на стороне нагнетания компрессора и является обязательной частью агрегатов с винтовыми компрессорами

ОСУШИТЕЛИ холодильного агента обязательно используются во фреоновых установках для удаления влаги, оказавшейся в системе

ЖИДКОСТНЫЙ РЕСИВЕР может включаться в состав установки по следующим соображениям: являясь дополнительной емкостью, он, во-первых, создает резерв холодильного агента в системе, необходимый для работы установки в различных режимах; во-вторых, обеспечивает хранение агента, когда необходимо откачать его из системы.

В малых установках откачиваемый из системы холодильный агент обычно собирают в конденсатор.

Принцип работы и состав холодильной установки

Схемы:

Описание:

В холодильной установке хладагент циркулирует под давлением, проходя через пять основных узлов в замкнутой цепи. В этих точках системы хладагент находится под различным давлением и в различном агрегатном состоянии (газ или жидкость). Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное и наоборот сопровождается соответственно поглощением и выделением тепла. Тепло поглощается внутри фургона, а выделяется во внешнюю среду. При этом происходит охлаждение объема фургона.

Процесс протекает следующим образом. Через всасывающий клапан (сторона низкого давления) в компрессор поступает газ-хладагент с низким давлением, компрессор сжимает газообразный хладагент и направляет его через выпускной клапан (сторона высокого давления) в конденсатор. Процесс сжатия сопровождается повышением температуры газа.

Воздух окружающей среды проходит через конденсор, охлаждает его и циркулирующий в нем газообразный хладагент до точки конденсации. Процесс конденсации сопровождается выделением тепла, которое отдается обдувающему конденсор потоку воздуха из внешней среды.

Жидкий хладагент подается в ресивер-влагоотделитель, где отфильтровываются примеси, и удаляется влага. Этот блок также служит в качестве временного резервуара для хранения жидкого хладагента.

Находясь все еще под высоким давлением, жидкий хладагент поступает в терморегулирующий вентиль. В нем происходит скачкообразное понижение давления хладагента.

На выходе из терморегулирующего вентиля жидкий хладагент находится под низким давлением. Температура кипения жидкости под таким давлением ниже температуры в фургоне, и жидкость начинает кипеть (испаряться), превращаясь в газ.

Воздух из фургона автомобиля прогоняется через испаритель за счет нагнетательных вентиляторов испарителя. Процесс испарения жидкого хладагента в испарителе сопровождается поглощением тепла, которое отбирается от проходящего через испаритель воздушного потока. Воздух, находящийся в фургоне, продувается через испаритель и охлаждается. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется на испарителе и либо сливается по дренажным трубкам во внешнюю среду, либо замерзает на испарителе.

Цикл завершается, когда газообразный хладагент низкого давления вновь подается в компрессор через входной соединитель (сторона низкого давления).

Для удаления намерзшего на испаритель льда в системе имеется режим разморозки. В режиме разморозки срабатывает клапан разморозки. Горячий газ после компрессора через открывшийся клапан разморозки поступает непосредственно в испаритель, минуя конденсор, ресивер и расширительный клапан. Конденсор нагревается газообразным горячим хладагентом, и лед, намерзший на нем, тает.

Элементы, входящие в состав холодильной установки, установлены в автомобиле следующим образом (см. вторую схему):

1. Конденсор

2. Ресивер

3. Шланг низкого давления

4. Шланг высокого давления

5. Клапан сервисный -2 шт.

6. Компрессор

7. Блок испарителя

8. Клапан разморозки

9. Шланг жидкостный

10. Шланг клапан-испаритель

11. Шланг тройник-клапан

12. Тройник

13. Блок управления

14. Предохранители

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.

 

Устройство, принцип работы холодильной установки и интеграция

Автор Korolev Sergej На чтение 14 мин. Просмотров 73 Обновлено 10.11.2020

Теоретический принцип работы холодильной установки — это 2 закон термодинамики и обратный цикл Карно. Принцип работы холодильной установки основан не на расширении или сжатии как в цикле Карно, а на конденсации и испарении (фазовые переходы). Процессы охлаждения, в которых не используются газы и движущиеся части, не называются установками для холода. Есть, например, термоэлектрический и магнитокалорический эффект.

Чем отличается холодильная установка от машины?

Холодильная установка представляет комплекс: сооружения с теплоизоляцией, холодильные машины, аппараты, предназначенные для получения, транспортировки и использования искусственного охлаждения. То есть установка в дополнение к 4 элементам холодильной машины или к составляющим безмашинного получения холода, содержит аппараты, трубопроводы, приборы, сооружения и теплоизоляцию для совершения технологических процессов и оптимальной эксплуатации холодильного оборудования.

Установка для холода используется для аккумулирования, транспортировки и хранения вторичных энергоресурсов. Для этого применяются, например, водоаммиачные абсорбционные установки, гелиоустановки с фреоновыми котлами для развития низкотемпературной энергетики.

Холодильные станции различаются по следующим признакам: передвижные и стационарные (по назначению), по производительности (крупные — более 120 кВт, средние — до 120 кВт, мелкие — до 15 кВт), по температурному уровню (высокотемпературные — + 10 — +20°C, среднетемпературные — -10 — -30°C, низкотемпературные — ниже -30°C), по схеме (каскадные, одно-, двух-, многоступенчатые), по виду хладагента (аммиачные, этановые, пропановые, пароводяные, фреоновые, воздушные, водоаммиачные, бромистолитиевые и другие).

Большинство устройств парокомпрессионные, которые отличаются типом компрессора (поршневой, винтовой, ротационный, спиральный или центробежный компрессор). Широко используются парокомпрессионные устройства с поршневым компрессором.

Монреальское соглашение требует вести работы по замене фреонов, которые воздействуют на озоновый слой. Поэтому применяются альтернативные хладагенты и смеси в домашних холодильниках и для процессов с переменной температурой отвода и подвода теплоты.

Не существует чёткой методики выбора оборудования для холода, учитывающей различные факторы. Объективным способом является сопоставление капитальных и эксплуатационных затрат (годовой экономический эффект).

Системы охлаждения

Машина для холода транспортирует с помощью компрессора теплоэнергию от холодного тела к тёплой среде. Работа чиллеров основана на термодинамическом цикле. Адсорбционные и абсорбционные чиллеры не имеют механического привода (двигателя). Целью чиллера является охлаждение до температурного уровня ниже температуры окружающей среды. Чиллеры похожи на тепловые насосы, но последние используют выделяемое тепло.

Схема чиллера

Чиллеры работают в соответствии со следующими принципами:

• Системы холодного пара используют испарительное получение холода с использованием хладагентов, которые имеют подходящие температурки испарения для желаемого диапазона температур и давления. Хладагент постоянно подвергается фазовому переходу жидкость-газ в контуре и наоборот.
• Машины, использующие эффект Джоуля-Томсона, обходятся без разжижения и используют эффект охлаждения газов во время релаксации. Применяется также процесс Линде. С многоступенчатыми системами получают низкие термопоказатели, например, для сжижения воздуха.

Первый в мире функционирующий чиллер построен в 1845 году американским доктором Джоном Горри во Флориде, который искал способы улучшить возможности лечения пациентов больницы в жаркой и влажной Флориде. Согласно медицинской доктрине в то время «плохой воздух» был основным фактором болезней, а зимний лёд, привезённый из северных Великих озёр, был единственным вариантом охлаждения.

Машина Горри, в которой использовался обратный принцип двигателя Стирлинга, использовалась для производства льда и в то же время для охлаждения помещения (кондиционирование воздуха). Прототип был построен. В дальнейшем произошёл финансовый сбой. Д.Горри умер обедневшим.

В 1870-х годах холодильные установки стали экономичными. Первыми основными потребителями были пивоваренные заводы. Немецкий промышленник Карл фон Линде являлся крупным производителем.

Внедрение системы для получения холода

Холод, «генерируемый» чиллером, используется для технологических процессов, для кондиционирования воздуха, для производства льда (катки), консервации и охлаждения продуктов. Тепло может быть поглощено прямо или косвенно. В случае непрямого получения холода используется охлаждающая жидкость (холодная вода, рассол, смеси с гликолем, чтобы избежать замерзания в трубах).

Конструкция простого теплообменника

Промежуточная жидкость охлаждается испаряющимся хладагентом в первом теплообменнике и поглощает тепло охлаждаемой среды во втором теплообменнике. При непосредственном использовании рабочего вещества применяется теплообменник с испаряющимся хладагентом с одной стороны и охлаждаемое вещество с другой.

Абсорбционные холодильные системы

Абсорбционные системы относятся к классу теплоиспользующих машин, в которых охлаждение достигается путём слияния прямого цикла (преобразование тепла в работу) и обратного цикла (получение холода с затратой работы). Поэтому участвуют 3 источника тепла: окружающая среда, нагреватель и охлаждаемый объект. На рисунке ниже приведена схема простейшего абсорбционного холодильного аппарата, работающего на бинарных типах.

Абсорбционные чиллеры имеет дополнительный растворитель и холодильный контур. Рабочая жидкость состоит из двух компонентов: растворителя и хладагента. Хладагент должен быть полностью растворим в растворителе. Распространены абсорбционные чиллеры с водой в качестве хладагента и водным раствором бромида лития (LiBr) в качестве растворителя.

Температуры испарения воды примерно до 3° C достигаются с помощью вакуума. Абсорбционные чиллеры, которые используют аммиак (NH₃) в качестве хладагента и воду в качестве растворителя, достигают более низких температурных уровней. Температуры испарения -70° C достигаются в крупных холодильных системах с абсорбцией аммиака. В случае абсорбционных чиллеров есть дополнительная возможность по добавлению абсорбционного тепла.

Принцип работы абсорбционной установки

Диффузионно-абсорбционный чиллер

Диффузионно-абсорбционный чиллер работает как охладитель поглощения. Изменение давления, однако, реализуется как изменение парциального давления. Для этого требуется третий компонент рабочей жидкости — инертный газ. Преимущество в том, что корпус под давлением герметично закрыт и не требует съёмных уплотнений, а устройство работает бесшумно. Технология используется, например, в кемпинговых и гостиничных холодильниках.

Адсорбционные холодильные системы

Адсорбционные системы работают с фиксированным растворителем (адсорбентом), при котором хладагент адсорбируется или десорбируется. Тепло добавляется в процесс во время десорбции и отводится во время адсорбции. Поскольку адсорбент не может циркулировать в цикле, процесс осуществляется только с перерывами.

Поэтому используются две камеры с адсорбентом, в которых адсорбция и десорбция проходят параллельно в течение одного рабочего цикла (от 6 до 10 минут). По окончании рабочего цикла происходит обмен теплом и тепловыделение в двух камерах (переключение, прибл. 1 мин.). Затем адсорбция и десорбция начинаются снова параллельно. Это обеспечивает практически равномерное охлаждение.

Комприссионная холодильная машина

В компрессорном устройстве рабочее тело протекает по контуру потока, попеременно поглощая тепло при низкой температуре и выделяя (больше) тепло при более высокой температуре. Перекачивание, то есть введение механической работы, необходимо для поддержания потока и, следовательно, процесса.

Схема работы холодильника: 1 — конденсатор, 2 — терморегулирующий вентиль, 3 — испаритель, 4 — компрессор

Такие машины работают либо, чередуя испарение и конденсацию среды (хладагента), либо с газообразной средой (в основном с воздухом). Первый тип широко распространён и используется, например, в бытовых холодильниках, морозильниках, системах дозирования, кондиционерах, на катках, пищевых заводах и в химической промышленности.

Для работы машины согласно 2 закону термодинамики, энергия подаётся извне в виде механической работы, потому что только тогда тепло переносится из точки с низкой температурой в точку с высоким термозначением.

Пар из компрессорной машины всасываются и сжимается. Рабочее вещество конденсируется в конденсаторе, отдавая наружу теплоту. Жидкость направляется в дроссельное устройство, расширяется, давление падает, рабочее вещество охлаждается и испаряется. Процесс испарения продолжается в испарителе, хладагент забирает теплоту из холодной комнаты. Компрессор всасывает испарённый и сухой (или перегретый) пар, и цикл повторяется.

Схема (а) и цикл (б) машины для холода со сжатием в компрессоре сухого пара

Пароструйное охлаждение

Охлаждения пара струи является тепловой системой для получения холода, в которой используется водяной пар в качестве хладагента и солевой раствор. Расширение струи водяного пара создаёт вакуум, и водяной пар отсасывается из испарителя. Испарение охлаждает резервуар для воды в испарителе, а вода используется в качестве охлаждающей жидкости.

Эффект Джоуля-Томсона. Процесс Линде

Для обеспечения охлаждения температуру газа (например, воздуха, гелия), который не конденсируется в рабочей зоне, снижают путём дросселирования. При использовании эффекта Джоуля-Томсона охлаждение составляет 0,4 К на перепад давления в дросселе. Хотя этот эффект мал, но его используют для достижения низких температур, близких к абсолютному нулю.

Системы часто выполняются в несколько этапов. Оборудование системы Джоуля-Томсона аналогично оборудованию компрессорного холодильника, но теплообменники не сконструированы как конденсаторы или испарители. Для оптимизации энергопотребления необходимо предварительно охладить газ в рекуперативном (противоточном) теплообменнике, чтобы газ возвращался из охладителя перед расширительным клапаном (дросселем).

В 1895 году Карл Линде использовал такую систему сжижения воздуха и сжижал большие количества (1 ведро/ч) воздуха. С тех пор процесс Джоуля-Томсона для сжижения воздуха стал называться процессом Линде.

Однако для охлаждения с использованием процесса Джоуля-Томсона крайне важно, чтобы начальный тепловой уровень был ниже температуры инверсии соответствующего газа. Это примерно + 450° С для воздуха, -80° С для водорода и -239° С для гелия. Если газ выходит ниже температуры инверсии, то остывает, а если выходит выше температурки инверсии, то нагревается. Для того чтобы иметь возможность охлаждать газ с использованием процесса Линде, начальный тепловой показатель должен быть ниже температурки инверсии.

Принципиальная схема установки с циклом Линде приведена на рисунке ниже. Рабочее тело — сжиженный воздух. Воздух, очищенный и осушенный от углекислоты, засасывается компрессором 1 и в идеале изотермически сжимается до давления 10—20 МПа. В реальном случае сжатие происходит по политропе (температура повышается). Пройдя теплообменник 2, воздух охлаждается окружающим объёмом до начальной темпера­туры.

Затем воздух проходит теп­лообменник 3 (основной), дроссель 4, сборник жидкости 5, опять теплообменник 3 и поступает в компрессор. В основном теплообменнике навстречу друг другу идёт «тёплый» поток воздуха (сжатие в компрессоре) и «холодный» поток (расширение в дросселе). Температурный уровень холода понижа­ется без передачи тепла внешним источникам. Происходит внутренний теплообмен.

Схема установки с циклом Линде

Принципиальная структура импульсного трубчатого охладителя

Импульсная трубка-холодильник является холодильной машиной, принцип действия которой соответствует принципу работы двигателя Стирлинга, но которой не требуется никаких механических подвижных частей. Это позволяет создавать компактные охлаждающие головки, а минимальный температурный уровень не ограничивается механическим теплом трения деталей. Самое низкое значение до сих пор было 1,3 K (–272° C).

Импульсная трубка-холодильник

Термоэлектрический эффект. Элемент Пельтье

Элемент Пельтье также можно использовать для охлаждения (или нагрева), который работает от электричества и не требует хладагента. Однако при большой разнице температур (50-70 К) охлаждающая способность падает до нуля. Для высоких перепадов температуры используются пирамидальные многоступенчатые структуры.

Эта технология используется для стабилизации температуры полупроводниковых лазеров и датчиков, в автомобильных кулерах, в термоциклерах и для охлаждения датчиков изображения в камерах от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

Магнитный холодильник

Схема работы магнитного холодильника

Другой метод получения холода основан на магнитных свойствах определенных веществ. При намагничивании некоторые вещества выделяют тепло, которое называют магнитокалорическими веществами. При магнитном охлаждении вещество попадает в магнитное поле, где оно нагревается. Тепло рассеивается с помощью охлаждающей жидкости.

Материал, возвращённый к температуре окружающей среды, теперь покидает магнитное поле и размагничивается в области, подлежащей охлаждению. Материал поглощает тепло при размагничивании. Механическая работа выполняется снаружи, чтобы удалить намагниченный материал из магнитного поля. Такие системы для холода эффективны, чем системы, работающие с паром, но более дорогие.

Испарительное охлаждение

При испарительном охлаждении энергия в виде тепла (энтальпия испарения) извлекается из среды (например, воздуха или поверхности) путём испарения воды. Испарительное охлаждение также часто называют адиабатическим охлаждением в области технологии подачи, поскольку теоретически физический процесс представляет собой изоэнтальпическое преобразование из чувствительного в скрытое тепло.

Это процесс теплопередачи от высокой к низкой температуре, который усиливается фазовым переходом (вода в пар) и, таким образом, представляет собой самодействующий термодинамический цикл «по часовой стрелке». Следовательно, кроме транспортировки воздуха и воды, не требуется никакой дополнительной механической, электрической или тепловой энергии.

Испарительное охлаждение является старейшим методом охлаждения. Испарение воды в воздухе создаёт охлаждающий потенциал, который ниже температуры окружающей среды. Достижимая пониженная температура зависит от климатических условий воздуха. Во многих случаях этого достаточно для кондиционирования воздуха в помещении. В некоторых технологических системах, таких как влажная градирня, охлаждающий эффект также увеличивается в случае воздушного охлаждения.

Возможная степень охлаждения зависит от температуры и влажности окружающего воздуха, то есть относительной влажности. Если относительная влажность воздуха близка к 100%, то есть воздух насыщен или даже перенасыщен (как в тумане), эффект не определяется. Давление насыщенного пара воды в воздухе слишком высокое. Однако, чем ниже относительная влажность, тем выше вероятность дальнейшего впитывания влаги, и тем больше воды может испаряться и снижать температуру воздуха.

Области состояний влажного воздуха в i—d-диаграмме

Все изменения в состоянии воздуха можно увидеть на i—d-диаграмме (абсолютная влажность в зависимости от температуры). Общее содержание энергии в воздухе дано в кДж/ кг. Поскольку во время испарительного охлаждения (адиабатическое) содержание энергии не меняется, изменение состояния происходит сверху вниз. При относительной влажности 100% достигнете линии насыщения. 

Испарительное охлаждение является критическим физическим процессом, стоящим за охлаждающим эффектом потоотделения (или, например, смачиваемой кожи на руке, подвергшейся воздействию ветра). Этот тип охлаждения также использовался на ранних этапах истории техники, поскольку в древние времена было известно, что глиняные сосуды увлажняются и позволяют испаряться через поверхность с открытыми порами, чтобы охлаждать содержимое (например, охладитель глинистого масла)

Получение холода. Принцип работы холодильника. (видео)

Коэффициент производительности

В реальных холодильниках работают разные циклы. Циклы холодильников на диаграмме p-V проходят против часовой стрелочки.

Идеальный цикл холодильника на диаграмме p-V, Q_нагр < 0, A < 0, Q_хол > 0, T_нагр > T_хол

Термическая эффективность охлаждения или нагрева производится в расчёте на количество механической работы. Как показатель качества её называют коэффициентом энергоэффективности или холодильным коэффициентом. Следующее относится к холодильной системе, использующей охлаждающую способность IQхолI: хол. коэффициент = Q_хол / Q_нагр — Q_хол

Холодильный коэффициент определяют как отношение отнятого тепла Qхол к затраченной работе A: хол. коэффициент = IQхол I / IAI. Выходная тепловая мощность — это сумма поглощённой мощности охлаждения и работы. Эфективность работы холодильника – это количество теплоты, отобранной от охлаждаемых веществ на 1 джоуль работы. Хол. коэффициент больше или меньше 1.

Процесс Карно представляет собой пограничный случай обратимого процесса, который требует идеальных условий, и которые технически недостижимы. Количество тепла можно выразить с помощью энтропии S. Изменение ΔS энтропии идентично для обратимого процесса Карно для двух изотермических изменений состояния при температурках T_хол и T_нагр

Если реальный процесс сравнивается с процессом Карно, то для систем охлаждения запишем следующее: хол. коэффициент = T_хол  / T_нагр  — T_хол  = 1 / КПД_Карно, где температуры Т в Кельвинах.

Чиллер используется не только для охлаждения, но и для отопления. Бытовой холодильник также подогревает воздух. Принцип отопления предложен Томсоном и используется в теплонасосах.

Интеграция систем охлаждения и отопления для эффективной работы

Общий вид холодильной машины с интегрированным теплонасосом

Для небольших магазинов (площадью до 800 м²) в основном хладагентом является гидрофторуглерод (R-404A). Для обеспечения теплотой в зимнее время применяются различные варианты: утилизация тепла конденсации, использование воздушного теплового насоса или геотермального и другие.

Для супермаркетов и гипермаркетов применяются холодильные установки, работающие на диоксиде углерода. Поэтому целесообразно для снижения потребления электроэнергии по сравнению с применением электрического котла использовать воздушный тепловой насос, который позволит отапливать помещения при температуре наружного воздуха до –30⁰ C.

Разработки по интеграции теплового насоса в холодильную систему ведутся компаниями «Лэнд» и «Данфосс». Подобранный на максимальную производительность тепловой насос обеспечивает холодоснабжение супермаркета.

Использование насоса для тепла позволит снизить энергопотребление на 50% по сравнению с электообогревом. Комбинированная установка холодоснабжения и отопления магазина – это надёжный и эффективный метод энергоэкономии в торговой сети. Система позволит оптимизировать режимы работы супермаркета, уменьшить время оттайки и снижает эксплуатационные затраты. Экономическая выгода при эксплуатации очевидна.

Теперь знаете системы охлаждения и принцип работы холодильной установки на должном уровне. Советую посмотреть следующее видео по принципиальной схеме установки для получения холода:

Изобретайте и дерзайте! Успехов!

Использованные материалы

1. Холодильные установки. Учебник для студентов вузов. Курылев Е.С., Оносовский В. В., Румянцев Ю. Д. — 3-е изд., СПб.: Политехника, 2007 г. — 576 с.
2. Современные энергоэффективные системы холодоснабжения. http://promholod.land-group.ru/gruppa-kompanij-lend/novosti/i/289/
3. Научно-технический и информационно-аналитический журнал “Холодильная техника”, N1-2, 2020 г., Москва, ООО «Вива-Стар», http://www.holodteh.ru

Автор: Королёв Сергей

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.

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, известная сегодня 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 испарения) до высокого давления (давление конденсации). После этого охлаждающая жидкость под высоким давлением и температурой бежит в конденсатор.

А какова функция конденсатора? Конденсатор — это теплообменник, работающий 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 холодильных системах 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 соответствии с уровнем 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 продуктовых магазинов, обычно используемых в супермаркетах и ​​магазинах.

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 для замены 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 нести риски.

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 магазинах, которые обычно используются 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.

Артикулы:

(1) ГАНЦ, К., Холодильное оборудование: история, Северная Каролина: McFarland and Company, 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 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/

Как работает холодильник (холодильник)?

Проще говоря, есть 3 этапа, по которым работает холодильник или холодильник:

1. Холодный хладагент проходит вокруг продуктов, хранящихся внутри холодильника.
2. Хладагент поглощает тепло от продуктов.
3. Хладагент передает поглощенное тепло в относительно более прохладную окружающую среду снаружи.

Большинство людей не знают, что делать без холодильников, так как есть несколько вещей, которые могут успокоить пересохшее горло так же, как стакан охлажденной воды.

Несмотря на то, что в древние времена люди использовали приемы для налива холодной воды, они, конечно, были не так просты, как открыть дверь дома и достать бутылку с ледяной водой.Даже если бы они могли напоить холодной водой, у них определенно не было ничего, что могло бы сделать их пищу свежей в течение нескольких дней или даже недель подряд.

К счастью, у нас есть кое-что, что делает все это за нас — холодильник!

В этой статье мы рассмотрим науку о холодильнике, в частности, различные части холодильника и то, как они на самом деле работают вместе, чтобы сохранить нашу пищу в течение длительного периода времени.

Принцип работы холодильника

Принцип работы холодильника (и холодильного оборудования в целом) очень прост: он включает отвод тепла из одной области и его отвод в другую.Когда вы пропускаете низкотемпературную жидкость рядом с объектами, которые хотите охладить, тепло от этих объектов передается жидкости, которая испаряется и забирает тепло в процессе.

Возможно, вы уже знаете, что газы нагреваются, когда вы их сжимаете, и охлаждаются, когда им позволяют расшириться. Вот почему велосипедный насос кажется теплым, когда вы накачиваете им воздух в шину, а распыленные духи кажутся холодными.

Аэрозольный освежитель воздуха кажется холодным на ощупь, потому что газ внезапно расширяется, что снижает его температуру.(Фото: Pixabay)

Тенденция газов становиться горячими при сжатии и холодными при расширении, а также с помощью нескольких изящных устройств помогает холодильнику охладить содержимое, хранящееся внутри.

Детали холодильника

Холодильник состоит из нескольких ключевых компонентов, которые играют жизненно важную роль в процессе охлаждения:

Расширительный клапан

Расширительный клапан, также называемый устройством управления потоком, регулирует поток жидкости хладагент (также известный как «хладагент») в испаритель.На самом деле это очень маленькое устройство, чувствительное к изменениям температуры хладагента.

Компрессор

Компрессор состоит из двигателя, который «всасывает» хладагент из испарителя и сжимает его в цилиндре для получения горячего газа под высоким давлением.

Так выглядит компрессор стандартного холодильника. (Фото: Wikipedia Commons)

Испаритель

Это та часть, которая на самом деле охлаждает содержимое холодильника.Он состоит из оребренных трубок (изготовленных из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи), которые поглощают тепло, передаваемое через змеевик вентилятором. Испаритель поглощает тепло от находящегося внутри материала, и в результате этого тепла жидкий хладагент превращается в пар.

Конденсатор

Конденсатор состоит из спирального набора трубок с внешними ребрами и расположен в задней части холодильника. Он помогает в сжижении газообразного хладагента, поглощая его тепло и впоследствии выбрасывая его в окружающую среду.

Змеевики конденсатора

По мере отвода тепла от хладагента его температура падает до температуры конденсации, и он меняет свое состояние с парового на жидкое.

Хладагент

Также обычно называемый хладагентом, это жидкость, которая поддерживает цикл охлаждения. На самом деле это специально разработанное химическое вещество, которое может быть горячим газом и холодной жидкостью.

В 20 веке фторуглероды, особенно CFC, были обычным выбором в качестве хладагента.Однако их заменяют более экологичные хладагенты, такие как аммиак, R-290, R-600A и т. Д.

Функция холодильника: как работает холодильник?

Хладагент, который теперь находится в жидком состоянии, проходит через расширительный клапан и превращается в холодный газ из-за внезапного падения давления.

Когда холодный газообразный хладагент проходит через холодильный шкаф, он поглощает тепло от продуктов внутри холодильника. Хладагент, который теперь представляет собой газ, поступает в компрессор, который всасывает его внутрь и сжимает молекулы, превращая его в горячий газ под высоким давлением.

Теперь этот газ транспортируется к змеевикам конденсатора (тонким трубкам радиатора), расположенным в задней части холодильника, где змеевики помогают рассеивать его тепло, так что он становится достаточно холодным, чтобы конденсироваться и превращаться обратно в жидкую фазу. Поскольку тепло, собираемое продуктами питания, передается в окружающую среду через конденсатор, оно кажется горячим на ощупь.

После конденсатора жидкий хладагент возвращается к расширительному клапану, где он испытывает падение давления и снова становится холодным газом.Затем он поглощает тепло от содержимого холодильника, и весь цикл повторяется.

Основы охлаждения

При поддержке G&D Chillers

Изучая и понимая основные принципы охлаждения, вы сможете понять любой тип холодильных систем, с которыми вы можете столкнуться. Для любой механической холодильной системы принципы и основные компоненты одинаковы, независимо от того, насколько они велики или малы, или как они упакованы вместе.

На схеме ниже показаны четыре основных компонента каждой холодильной системы. К ним относятся испаритель, компрессор, конденсатор и дозирующее устройство. Затем хладагент циркулирует через каждый компонент с единственной целью отвода тепла.

Что такое охлаждение? Охлаждение — это просто охлаждение за счет отвода тепла. Тепло — это форма энергии, которую нельзя уничтожить. Поэтому отводить тепло можно только из одного места в другое.Хотя проще представить охлаждение как процесс охлаждения вещей, на самом деле это процесс передачи тепла от одного места к другому.

Давайте применим это к примеру холодильной камеры, используемой для хранения продуктов. Чтобы охладить эту комнату, нам нужно передать тепло изнутри комнаты куда-то за ее пределы. Это происходит в несколько этапов.

Шаг 1. Воздух проходит через змеевик с хладагентом или испаритель внутри помещения.Когда хладагент протекает через этот змеевик, тепло передается от воздуха хладагенту. Это вызывает падение температуры воздуха при его прохождении через змеевик.

Шаг 2 — Затем хладагент течет в конденсаторную установку, где хладагент в конечном итоге передает тепло наружному воздуху в конденсаторе с воздушным охлаждением. (подробности мы рассмотрим далее)

Шаг 3. После того, как тепло отводится от хладагента, он циркулирует обратно в испаритель помещения, чтобы повторить процесс.

В ходе обзора мы удалили тепло из помещения, передав тепло из воздуха в хладагент (1). Хладагент переносил это тепло в конденсатор с воздушным охлаждением наружного воздуха, а затем это тепло передавалось от хладагента внешнему воздуху (2).

ТЕПЛО

Чтобы понять процесс охлаждения, давайте сначала удостоверимся, что мы понимаем тепло.

Тепло — это форма энергии, которая может существовать сама по себе и перемещаться из одного места в другое.Тепло не имеет значения, которое можно измерить по весу или объему. Тепло также может исходить от других форм энергии. Например, двигатели, использующие электричество, будут вырабатывать тепло.

Теплопередача имеет дело с количеством тепла, передаваемого из одного места в другое. Как и все формы энергии, тепло переходит с высокого уровня энергии на низкий уровень. Один из часто используемых примеров — думать о тепле как о всегда движущемся «под гору», как о воде. Если уровень воды в двух прудах, соединенных каналом, одинаков, то между ними не будет воды.Если один пруд выше другого, вода будет стекать в пруд на более низкой отметке.

Точно так же тепло не будет течь без разницы температур. Тепло будет передаваться только от источника высокой энергии (более высокая температура) к источнику низкой энергии (более низкая температура). Чем больше разница температур, тем больше тепла передается.

Существует два вида тепла: явное тепло и скрытое тепло.

Явное тепло — это энергия движения молекул.Он измеряется температурой и всегда вызывает изменение температуры нагреваемого вещества.

Например, когда кастрюлю с водой при 32 F ставят на плиту и нагревают до тех пор, пока температура не поднимется до 212 F, это разумный процесс нагрева. Температура изменилась, а состояние (жидкость) — нет. Кипения не произошло.

Скрытая теплота — это энергия разделения и упорядочения молекул, которую нельзя измерить термометром. Скрытое изменение тепла вызывает изменение состояния при постоянной температуре.

Например, если эту кастрюлю с водой на 212 F дополнительно нагреть, она закипит. По мере добавления тепла он будет продолжать кипеть, пока вся вода не превратится в пар (газ). При кипении температура не поднимется выше 212 F. Это скрытый процесс нагрева. Температура не меняется, но состояние меняется с жидкого на газообразное.

Характерной чертой хладагента является его способность кипеть. То есть переход от жидкости к газу при низкой температуре.

Вернемся к нашему первому примеру холодильной камеры. Явное тепло из помещения переходит в холодный хладагент, когда воздух проходит через охлаждающий змеевик. Этот процесс также удаляет скрытое тепло из воздуха, поскольку водяной пар в воздухе меняет состояние на жидкость и конденсируется на поверхности холодного змеевика (точно так же, как водяной пар конденсируется на стороне стакана холодного пива). Воздух, выходящий из змеевика, не только холоднее, но и суше, чем когда он поступал в змеевик.

СКРЫТОЕ ТЕПЛО — ИСПАРИТЕЛЬ

Скрытая теплопередача — это основной способ передачи тепла в системах механического охлаждения. По мере прохождения хладагента через змеевик и большего количества воздуха, соприкасающегося с змеевиком, все больше жидкого хладагента испаряется, пока все, что остается, не превратится в газ.

Скрытое тепло, необходимое для выкипания этого хладагента из жидкости в газ, отбирается из воздуха, когда он проходит через змеевик, таким образом охлаждая воздух. Этот процесс кипения называется испарением, поэтому змеевик, в котором это происходит, называется нашим испарителем.Испаритель — это место, где мы собираем тепло, которое хотим отвести.

Процесс скрытой теплоты происходит при низкой температуре из-за природы и свойств хладагента и низкого давления в этой части холодильной системы.

СКРЫТОЕ ТЕПЛО — КОНДЕНСАТОР

Хладагент в наружном змеевике с воздушным охлаждением конденсируется (из газа в жидкость) при довольно постоянной температуре. По мере прохождения хладагента через змеевик и прохождения через него более холодного воздуха, все больше и больше газа конденсируется в жидкость, пока на выходе из змеевика не образуется твердый столб жидкости.

Скрытая теплота, необходимая для конденсации этого газа, отводится от хладагента в наружный воздух. Этот процесс называется конденсацией, поэтому змеевик, в котором это происходит, называется конденсатором. Температура конденсации намного выше, чем в испарителе, так как давление в конденсаторе намного выше.

ОСНОВНОЙ ХОЛОДИЛЬНЫЙ ЦИКЛ

Вкратце, охлаждение — это охлаждение за счет отвода тепла.Можно также сказать, что охлаждение — это передача тепла из одного места, где это нежелательно (прогулка в более прохладном месте), в другое менее нежелательное место (на улице).

Обычная стратегия механического охлаждения заключается в передаче тепла хладагенту. Затем перенесите хладагент в место, где можно будет отвести от него тепло. Хладагент делает возможной передачу тепла. Другими словами, хладагент (R22) представляет собой жидкость, которая забирает тепло за счет испарения при низком давлении и температуре (внутри проходного испарителя), а затем отдает это тепло путем конденсации при более высоком давлении и температуре (внутри наружного воздуха). конденсатор с воздушным охлаждением).

Большая часть теплопередачи происходит из-за изменения состояния хладагента. Жидкий хладагент в испарителе поглощает скрытую теплоту парообразования и в процессе превращается из жидкости в пар. Газовый хладагент в конденсаторе отводит скрытую теплоту парообразования, превращаясь, таким образом, из газа в жидкость. Именно это изменение цикла перемещает удаленное тепло из одного места в другое.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ СИСТЕМА

Мы проверили испаритель и конденсатор, определив эти два компонента как место обмена теплом.Теперь давайте посмотрим на два других ключевых компонента цикла охлаждения, компрессор и дозирующее устройство.

Компрессор и дозирующее устройство позволяют происходить двум вещам. Компрессор позволяет нам добавлять механическую энергию к хладагенту, так что тепло может течь «в гору». Во-вторых, они позволяют создать две зоны давления в одной системе.

Чтобы наш продукт оставался прохладным, наша система должна поглощать тепло из холодильной камеры. Нам нужно убедиться, что температура нашего хладагента в испарителе достаточно низкая (температура испарения), чтобы тепло, которое мы отводим от прохода, проходило через змеевик и поглощалось хладагентом.

Нормальная температура насыщения хладагента в змеевике испарителя с проходным охладителем составляет 20 F. Тепло будет течь вниз по склону от воздуха 40 F через змеевик к хладагенту 20 F. Поскольку давление и точки кипения напрямую связаны для всех жидкостей, хладагент можно заставить испаряться при желаемой температуре, просто отрегулировав его давление до нужного уровня. Для хладагента R-22 температура насыщения при 20 F соответствует 43 фунтам на квадратный дюйм.

Теперь, когда мы передали тепло хладагенту, нам нужно передать это тепло наружному змеевику.Наша система должна конденсироваться при достаточно высокой температуре, чтобы тепло передавалось от хладагента к наружному воздуху, проходя через змеевик конденсатора. Когда температура наружного воздуха составляет 95 F, нормальная температура насыщения хладагента в конденсаторе с воздушным охлаждением составляет около 120 F. Как и в испарителе, надлежащие уровни давления заставят хладагент изменить состояние при желаемой температуре. Для R-22 температура насыщения 120 F возникает при давлении около 260 фунтов на квадратный дюйм.

Для достижения зон высокого и низкого давления, описанных выше, нам необходимо использовать компрессор и дозирующее устройство.Эти два устройства отмечают точки разделения между стороной высокого и низкого давления. Часто это называют верхней и нижней стороной системы.

Пожалуйста, следите за потоком хладагента, когда мы проходим цикл охлаждения.

Компрессор забирает газообразный хладагент с низким давлением и температурой (около 30 F) и сжимает его (# 4). Выпуск компрессора происходит на стороне высокого давления в системе, повышая давление примерно до 260 фунтов на кв. Дюйм и температуру примерно 170 F (№ 5).Затем газ высокого давления / высокой температуры подается в змеевик конденсатора с воздушным охлаждением (№2). Газообразный хладагент с высокой температурой / высоким давлением затем конденсируется в жидкость под высоким давлением, когда тепло передается от хладагента внешнему воздуху — температура жидкости упала до 120 F, но остается на уровне 260 фунтов на кв. Дюйм. Конденсированная жидкость затем передается из конденсатора в дозирующее устройство, или TXV (# 3). Хладагент входит в дозирующее устройство под высоким давлением (около 260 фунтов на квадратный дюйм) и выходит под низким давлением (43 фунта на квадратный дюйм) (# 1).Здесь цикл начинается снова, когда жидкий хладагент 20 F отводит тепло от 38 F Air внутри испарителя. Когда хладагент забирает это тепло, он превращается из жидкости в пар, нагревая хладагент (примерно до 30 F) при поддержании давления хладагента 43 PSIG. Затем нагретый хладагент поступает на вход компрессора и повторно сжимается (№4).

Таким образом, основными основными компонентами механической холодильной установки являются:

1.Испаритель для поглощения тепла в системе хладагента.
2. Конденсатор для отвода тепла из системы хладагента.
3. Компрессор для создания давления, необходимого для перемещения тепла «в гору».
4. Устройство дозирования жидкости для регулирования потока хладагента и установления двух зон давления.

Это всего лишь очень краткий обзор основных основ охлаждения (учебный материал, подготовленный Carrier Corporation), надеюсь, этого достаточно, чтобы помочь лучше понять базовый цикл охлаждения.Для получения более подробной информации обратитесь к поставщикам оборудования и пройдите курс.

Узнать устройство и принципы работы холодильника

Холодильники

— одно из необходимых устройств для каждой семьи, особенно в жаркие летние дни. Вы когда-нибудь задумывались, как устроен и работает холодильник ? Подробно разобраться в этом вам поможет наша статья.

содержание

1. Из чего состоит холодильник?
2. Принцип работы холодильника
3. Классифицируйте холодильники

Из чего состоит холодильник?

Как правило, большинство современных холодильников состоит из следующих основных компонентов:

Конденсатор (наружный блок) : Устройство теплообмена между конденсатным хладагентом и охлаждающей средой.Конденсатор обычно изготавливается из железа, меди и снабжен ребрами. Вход конденсатора вставлен в пресс-головку компрессора, а выход через фильтр-осушитель соединен с коммутатором. Конденсаторы отводят тепло от конденсата в окружающую среду. .

Компрессор : Также называется блоком. Этот блок отвечает за отсасывание пара хладагента, образующегося в испарителе; поддержание давления, необходимого для низкотемпературного испарения; сжатие пара от давления испарения до давления конденсации, а затем его проталкивание в конденсатор.В современных холодильных установках часто используются один или два поршневых компрессора, которые используют вращающийся механизм, который превращает вращение в возвратно-поступательное движение поршня.

Хладагент (или газ) : Это летучая жидкость (температура испарения около -27 градусов Цельсия), помещенная в холодильник для создания низких температур. В некоторых типах холодильников в качестве хладагента используется чистый аммиак.

Испаритель (внутренний блок): Это важная деталь в конструкции холодильника, выполняющая функцию теплообмена между хладагентом и окружающей средой, нуждающейся в охлаждении.Он будет собирать тепло холодной окружающей среды, давать хладагенту температуру кипения при низких температурах. Испаритель устанавливается перед компрессором, после капилляра или дроссельной заслонки.

Охлаждающий вентилятор: Это задача продувки воздуха через внутренний блок для повышения эффективности поглощения тепла внутренним блоком и подачи холодного воздуха в холодильные камеры. Вентилятор охладителя должен работать одновременно с компрессором.

Блок размораживания: Имеет термистор, 1 тепловое реле и 1 таймер управления.Блок размораживания снижает вероятность появления снега и льда на внутреннем блоке.

Вентилятор наружного блока: помогает наружному блоку лучше отводить тепло наружу.

Дроссельный клапан: Расположен между наружным и внутренним блоками. Дроссель предназначен для снижения давления хладагента (перехода газа из жидкости в газ).

Цепь управления : мозг системы охлаждения, который контролирует всю работу деталей в процессе охлаждения.

Газопроводы : Обычно изготавливаются из меди с пластичными, легко свариваемыми и прочными характеристиками.

Встраиваемый холодильник

Принцип работы холодильника

Устройство нашего холодильника все понятно. Так по каким принципам работает холодильник?

Этап 1: Сжатие газа

Блок холодильника сжимает газ, в результате чего температура и давление газа повышаются.В это время газ находится в газообразном состоянии.

Этап 2: Конденсация на наружном блоке

После сжатия в блоке газ с высокой температурой и высоким давлением будет выталкиваться к наружному блоку, где он будет охлаждаться, конденсироваться в жидкость при низкой температуре и высоком давлении.

Этап 3: Расширение

Жидкостные губки при низких температурах, проходящем через дроссель под высоким давлением. Здесь он переходит в низкотемпературную форму с низким давлением.

Этап 4: Химическое испарение во внутреннем блоке

Во внутреннем блоке хладагент получает горячее тепло от воздуха в холодильнике для испарения и охлаждения окружающей среды в холодильнике.После испарения хладагент возвращается в компрессор для запуска нового цикла.

Принцип работы холодильника

Классифицируйте холодильники

Узнав об устройстве и принципе работы холодильника, разберем этот прибор вместе.

Чтобы удовлетворить потребности пользователей, производители холодильников постоянно выпускают новые, более умные и красивые продукты.Есть много критериев для классификации холодильников. В этой статье будут учтены два критерия: инверторная технология и статус искусственного оснежения.

В соответствии с инверторной технологией: включая инверторный холодильник и неинверторный холодильник (обычный холодильник, не использующий инверторную технологию). Что такое инвертор? Инвертор — это инверторная технология, способная управлять мощностью холодильника, чтобы избежать ненужного потребления энергии. Инверторные холодильники имеют преимущество в экономии энергии, бесперебойной и устойчивой работе по сравнению с неинверторными моделями.Так чем же отличается принцип работы инверторного холодильника?

В этой линии холодильников компрессор может автоматически отключаться при достижении в шкафу необходимого холода и автоматически перезапускаться при повышении температуры в шкафу.

Инверторные холодильники помогают экономить энергию

В состоянии снега : включает холодильник без снега и морозильник со снегом. В замкнутом холодильнике используется прямое охлаждение с помощью компрессорной системы, в то время как холодильник не закрывает охлаждающий снег с помощью механизма вентилятора.В целом, у неснежных холодильников есть много выдающихся преимуществ, таких как энергосбережение, быстрое охлаждение, эффективное сохранение продуктов, но высокая цена. Принцип работы холодильника не закрывает снег, как через каждые 6 часов, таймер включается. нагревательный змеевик, чтобы растопить снег вокруг змеевика. Когда температура поднимется до 32 градусов C, нагревательный провод автоматически отключится.

Надеюсь, после этой статьи вы все поймете устройство и принципы работы холодильника .Посетите META.vn для получения консультации и заказа качественных и дешевых холодильников.

>>> Еще ссылки:

1. Что такое инверторная технология? Как инвертор экономит электроэнергию?
2. Насколько разумно регулировать температуру холодильника?
3. Правильно ли вы использовали холодильник, когда впервые его купили?
4. Почему холодильник теряет тепло и недостаточно холодный?
5. Это то, что заставляет холодильник необычно вибрировать и кричать

Как работают хладагенты? — The Engineering Mindset

Как работают хладагенты

Как хладагент передает тепловую энергию вокруг чиллера или системы кондиционирования воздуха.Неважно, какой тип холодильной системы вы используете, от домашнего холодильника, небольшого сплит-агрегата до промышленного чиллера. По сути, все они работают одинаково, пропуская хладагент между основными компонентами компрессора, конденсатора, расширительного устройства и испарителя для удаления нежелательного тепла из одного места (например, офиса) в другое (например, наружный воздух). Теперь, если вы прокрутите эту статью до конца, вы можете просто посмотреть видеоурок по этой теме.

Для получения дополнительной информации по этому вопросу я бы рекомендовал посетить веб-сайт Danfoss. Компания Danfoss — ваш надежный источник информации и ресурсов, которые могут помочь вам в переходе индустрии охлаждения на природные и безопасные для климата хладагенты. У них есть глубокое понимание всех новых правил и их последствий, и они готовы поделиться с вами своими знаниями и решениями. Они также сделали полезные инструменты, такие как их руководство по модернизации хладагента, инструмент с низким GWP и приложение Coolselector 2, доступными бесплатно на их веб-сайтах.Вы можете получить к ним доступ прямо сейчас на сайте Refrigerants.Danfoss.com.

Хладагент кипит и испаряется.

Когда мы говорим «хладагент», мы имеем в виду жидкость, которая может легко превратиться из жидкости в пар, а также конденсироваться из пара обратно в жидкость. Это должно происходить снова и снова, непрерывно и в обязательном порядке.

Примером хладагента может быть вода. Он может испаряться и конденсироваться, его легко и безопасно использовать. Он используется в абсорбционных чиллерах в качестве хладагента, вы можете узнать больше об этом типе чиллеров, щелкнув здесь.Причина, по которой вода обычно не используется в качестве хладагента в обычных установках кондиционирования воздуха, заключается в том, что существуют специально изготовленные хладагенты, разработанные специально для этой задачи, и они могут работать гораздо более эффективно.

Типы хладагентов и точки кипения

Некоторые из наиболее распространенных хладагентов на рынке содержат R22, R134A и R410A, хотя законы и правила по хладагентам ужесточаются, и многие из них будут постепенно отменены. Все эти распространенные хладагенты имеют чрезвычайно низкие точки кипения по сравнению с водой.Это позволяет ему испаряться в пар с очень небольшой прикладываемой тепловой энергией, что означает, что хладагент может быстрее отводить тепло.

Как работает компрессор

Давайте посмотрим, как хладагент перемещается по системе. Мы начнем с компрессора, поскольку он является сердцем системы, он нагнетает хладагент вокруг каждого из компонентов холодильной системы. Хладагент будет входить в виде насыщенного пара с низкой температурой и низким давлением. Когда компрессор втягивает хладагент, он быстро сжимает его, это заставляет молекулы вместе, так что такое же количество молекул помещается в меньший объем.Все молекулы постоянно подпрыгивают и сжимают их в меньшее пространство, заставляя их чаще сталкиваться, поскольку они сталкиваются, они преобразовывают свою кинетическую энергию в тепло. В то же время вся энергия, вложенная компрессором, преобразуется во внутреннюю энергию хладагента. Это приводит к увеличению внутренней энергии, энтальпии, температуры и давления хладагента. Вы знаете, если когда-либо пользовались велосипедным насосом, насос сильно нагревается при повышении давления.

Как работает конденсатор

Теперь хладагент перемещается в конденсатор. Конденсатор — это место, где все нежелательное тепло отводится в атмосферу. Это будет включать все тепло от здания, а также тепло от компрессора. Когда хладагент поступает в конденсатор, он должен иметь более высокую температуру, чем окружающий воздух вокруг него, для передачи тепла. Чем больше разница температур, тем легче будет теплопередача. Хладагент входит в виде перегретого пара при высоком давлении и температуре, затем проходит по трубкам конденсатора.Во время этого движения вентиляторы продувают воздух через конденсатор (в системе с воздушным охлаждением), чтобы удалить нежелательную энергию. Это все равно, что надуть горячую ложку супа, чтобы остудить его. Когда воздух проходит по трубкам, он отводит тепло от хладагента. По мере того, как хладагент отдает свое тепло, он конденсируется в жидкость, поэтому к тому времени, когда хладагент покидает конденсатор, он будет полностью насыщенной жидкостью, все еще под высоким давлением, но немного более прохладной, хотя она будет уменьшаться как по энтальпии, так и по энтропии.

Как работает испаритель

Затем хладагент попадает в расширительный клапан. Расширительный клапан измеряет поток хладагента в испаритель. В этом примере мы используем терморегулирующий клапан, который задерживает хладагент, создавая стороны высокого и низкого давления. Затем клапан отрегулируется, чтобы позволить течь некоторому количеству хладагента, и это будет частично жидкость, а частично пар. По мере того, как он проходит, он будет расширяться, пытаясь заполнить пустоту. По мере расширения давление и температура хладагента уменьшается, как если бы вы держали аэрозольный дезодорант и удерживали спусковой крючок.Хладагент покидает расширительный клапан при низком давлении и температуре, а затем направляется прямо в испаритель.

В испаритель поступает хладагент, а другой вентилятор продувает теплый воздух помещения через змеевик испарителя. Температура воздуха в помещении выше, чем температура холодного хладагента, что позволяет ему поглощать больше энергии и полностью превращать хладагент в пар. Как и при нагревании кастрюли с водой, тепло вызывает испарение воды в пар, и пар уносит тепло. Если вы положите руку на поднимающийся пар, вы обнаружите, что он очень горячий.Хотя я бы не рекомендовал это, так как это может привести к травмам. Помните, что ранее мы рассматривали низкую температуру кипения хладагентов, поэтому воздуха комнатной температуры достаточно, чтобы превратить его в пар.

Хладагент выходит из испарителя в виде пара с низкой температурой и давлением. Температура изменяется незначительно, что сбивает с толку многих людей, но причина, по которой она не увеличивается резко, заключается в том, что она претерпевает фазовый переход из жидкости в пар, поэтому тепловая энергия используется для разрыва связей между молекулами, но энтальпия и энтропия увеличится, и вот куда уходит энергия.Температура изменится только тогда, когда жидкость больше не будет подвергаться фазовому переходу.

И это основы работы с горячими хладагентами в холодильных системах HVAC.

Парокомпрессионное охлаждение

Наиболее часто используемый метод охлаждения парокомпрессионный циклов, потому что довольно легко построить охлаждающее устройство, используя этот метод, и его стоимость будет низкой. Фактически, обычные холодильники используют этот метод охлаждение до Храните остатки еды и напитки охлажденными! Кондиционеры также использовать цикл сжатия пара для охлаждения температуры окружающего воздуха в комната.

В основном, парокомпрессионное охлаждение использует тепловой двигатель, работающий в обратном направлении, поэтому тепловая энергия забирается из холодного резервуара и передается в горячий резервуар. По второму закону термодинамики тепловая энергия делает не переходить самопроизвольно из холодного водоема в горячий. В чтобы обеспечить теплопередачу в этом направлении (а не от горячего к холодно, как система естественно склонна делать) надо делать работать над системой.

Сжатие пара Цикл охлаждения

Этот цикл охлаждения примерно цикл Ренкина проходит в обратном направлении.Рабочая жидкость (часто называемый хладагентом) проталкивается через систему и претерпевает изменения состояния (из жидкого к газу и обратно). Скрытая теплота испарения хладагент используется для передачи большого количества тепловой энергии, и изменения давления используются для контроля, когда хладагент выходит или поглощает тепловую энергию.
Однако для холодильного цикла, который есть горячий резервуар при комнатной температуре (или немного выше) и холодном резервуар, температура которого должна быть около 34 ° F, при кипении точка хладагента должно быть достаточно низким.Таким образом, различные жидкости были определены как практичные хладагенты. Большинство общий включают аммиак, фреон (и другие хлорфторуглеродные хладагенты, также известные как CFCs) и HFC-134a (нетоксичный гидрофторуглерод).

Этапы Цикл парокомпрессионного охлаждения

Парокомпрессионное охлаждение Цикл состоит из четырех шагов. Концептуальная фигура процесса показывает изменение PV во время каждой части.

Часть 1: Сжатие
На этом этапе хладагент попадает в компрессор как газ под низким давлением и имеющий низкую температуру.Потом, хладагент сжимается адиабатически, поэтому жидкость покидает компрессор под высоким давлением и с высокой температурой.

Часть 2: Конденсация
Высокое давление, высокая температура газ выделяет тепловую энергию и конденсируется внутри «конденсатора» часть системы. Конденсатор контактирует с горячей резервуар холодильной системы. (Газ выделяет тепло в горячий резервуар из-за внешней работы, добавленной к газу.) Хладагент уходит в виде жидкости под высоким давлением.

Часть 3: Дросселирование
Жидкий хладагент проталкивается через а дроссельный клапан, который заставляет его расширяться. В результате теперь хладагент имеет низкое давление и более низкую температуру, пока еще в жидкой фазе. (Дросселирование клапан может быть либо тонкой щелью, либо какой-то заглушкой с дырками. Когда хладагент нагнетается через дроссель, его давление снижается, вызывая расширение жидкости.)

Часть 4: Испарение
Низкое давление, низкая температура хладагент входит испаритель, контактирующий с холодным резервуаром.Поскольку поддерживается низкое давление, хладагент может к варить при низкой температуре. Итак, жидкость поглощает тепло от в холодный резервуар и испаряется. Хладагент покидает испаритель как низкотемпературный газ низкого давления, который попадает в снова компрессор, вернувшись в начало цикла.

---

.

S H Цена 26 марта 2007 Веб-проект Physics 212

Справочник по воде — Системы кондиционирования и охлаждения

Более века промышленное кондиционирование воздуха использовалось для осушения, контроля влажности и удаления пыли и дыма.Его наиболее известная функция — обеспечение комфортной рабочей среды, повышение комфорта и производительности персонала в офисах, коммерческих зданиях и промышленных предприятиях.

Кондиционирование воздуха — это процесс обработки и распределения воздуха для контроля температуры, влажности и качества воздуха в выбранных зонах. Для контроля температуры и влажности воздух перемещается над охлажденными или нагретыми змеевиками и / или струей воды с контролируемой температурой. Прямые струи воды также удаляют пыль и запахи.Другие системы очистки воздуха могут включать механическое разделение, адгезию, фильтрацию, фильтрацию или статическое притяжение, в зависимости от типа встречающихся загрязнителей воздуха и требуемого качества воздуха (Рисунок 34-1).

Охлаждение — это процесс понижения температуры вещества ниже температуры окружающей среды и включает производство охлажденной воды для кондиционирования воздуха или технологических процессов. Охлажденная вода для использования в таких процессах, как литье под давлением, может иметь тот же температурный диапазон, что и охлажденная вода, используемая для кондиционирования воздуха.Системы охлаждения также используются для подачи охлажденных антифризов (рассолов) при температурах ниже точки замерзания воды. Рассолы используются в производстве льда и холодильных установках, а также в различных химических процессах.

Охлажденная вода может использоваться в воздухоочистителях либо в закрытых змеевиках, либо в виде распыляемой воды. Охлажденная вода также может использоваться для закрытых систем и для индивидуальных систем орошения.

Для производства и распределения охлажденного воздуха используется множество методов.В центральных системах кондиционирования воздуха воздух проходит через змеевики, охлаждаемые водой, рассолом или прямым расширением летучего хладагента. Затем охлажденный воздух распределяется по воздуховодам.

Водяные системы, связанные с кондиционированием воздуха, можно разделить на три основные категории: открытое рециркуляционное охлаждение, воздухоочистители и закрытые или открытые системы охлажденной воды. В системах водоподготовки открытые рециркуляционные системы охлаждения аналогичны открытым системам охлажденной воды.

Основными механическими компонентами системы кондиционирования воздуха являются системы распределения воздуха и воды, холодильная машина и система отвода тепла. Охлаждение для кондиционирования воздуха обычно обеспечивается либо абсорбционным, либо компрессионным циклами.

Абсорбционное охлаждение использует пар низкого давления или горячую воду высокой температуры в качестве источника энергии, воду в качестве хладагента и бромид лития или хлорид лития в качестве абсорбента.

В компрессионных холодильных системах в качестве хладагента обычно используются галоидоуглеродные соединения или аммиак.Двигатель внутреннего сгорания, турбина или электродвигатель обеспечивает питание центробежного или объемного компрессора.

Охлаждение, или охлаждение, происходит, когда жидкий хладагент поглощает тепло за счет испарения, как правило, при низкой температуре и давлении. Когда хладагент конденсируется, он отдает тепло любой доступной охлаждающей среде, обычно воде или воздуху.

ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ ХОЛОДИЛЬНЫЙ ЦИКЛ

Базовый цикл охлаждения, используемый для одноступенчатого сжатия пара, состоит из четырех компонентов в системе.Это компрессор, конденсатор, дозатор и испаритель. Жидкий хладагент низкого давления в испарителе отводит тепло от охлаждаемой жидкости и испаряется. Затем пар низкого давления сжимается до давления, при котором пар хладагента может конденсироваться с помощью имеющейся охлаждающей среды. Затем пар поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется. Жидкий хладагент течет из конденсатора в дозирующее устройство, где его давление снижается до давления испарителя.Таким образом, цикл завершен.

В промышленных или коммерческих системах кондиционирования воздуха тепло обычно отводится воде. Можно использовать прямоточное охлаждение, но муниципальные ограничения и расходы на воду обычно диктуют процессы рециркуляции и испарительного охлаждения.

Испарительные конденсаторы или градирни обычно используются для испарительного охлаждения. В качестве альтернативы можно использовать пруд с распылителем. Рециркуляция воды в системе охлаждения снижает потребность в подпиточной воде до менее 3% от воды, которая потребуется для прямоточного охлаждения.

Холодопроизводительность измеряется в тоннах холода. Тонна холода определяется как способность отвода тепла со скоростью 12 000 БТЕ / час в испарителе или охладителе.

Система абсорбционного охлаждения, которая удаляет 12 000 БТЕ / час (на 1 тонну кондиционирования воздуха), требует подводимой тепловой энергии приблизительно 18 000 БТЕ / час для запуска процесса абсорбции. Это означает, что отвод тепла в градирне составляет примерно 30 000 БТЕ / час на тонну холода.При перепаде температуры на 15 ° F (8 ° C) в градирне для отвода тепла абсорбционной системой требуется циркуляция примерно 4 галлонов воды в минуту на тонну кондиционера. Скорость испарения оборотной воды составляет примерно 3,7 галлона в час на тонну.

Кроме насосов для раствора и хладагента, в абсорбционной системе нет движущихся частей. Хотя это экономическое преимущество конструкции, необходимо также учитывать стоимость производства необходимого пара низкого давления или высокотемпературной горячей воды (HTHW).

Компрессионные системы также создают дополнительную тепловую нагрузку. Это связано с энергией, необходимой для сжатия газообразного хладагента низкого давления и низкой температуры из испарителя и подачи его в конденсатор с более высоким давлением. Энергия, потребляемая компрессором, составляет примерно 3000 БТЕ / час на тонну холода. Соответственно, нормальный отвод тепла в системе сжатия составляет приблизительно 15000 БТЕ / час на тонну охлаждения, что требует испарения около 2 галлонов / час охлаждающей воды.

Компрессионные холодильные системы требуют скорости циркуляции охлаждающей воды около 3 галлонов в минуту на тонну холода с перепадом температуры в градирне на 10 ° F.

Основным потребителем энергии в компрессорной холодильной установке является компрессор, который рассчитан на работу при определенном напоре для данной нагрузки. Это давление равно давлению хладагента в конденсаторе. Термин «высокое давление напора» относится к давлению в конденсаторе, которое выше, чем оно должно быть при определенных условиях нагрузки.

Высокое давление может быть дорогостоящим по двум причинам. Во-первых, это представляет опасность отключения системы; система безопасности остановит двигатель компрессора, когда в компрессоре будет превышено безопасное максимальное давление напора.Во-вторых, увеличение энергопотребления происходит, когда компрессор работает с давлением напора выше проектного.

Загрязнение трубок конденсатора — частая причина высокого давления в головке. Загрязнение увеличивает сопротивление теплопередаче от хладагента к охлаждающей воде. Чтобы поддерживать ту же скорость теплопередачи, необходимо повысить температуру хладагента. Компрессор удовлетворяет эту потребность за счет увеличения давления, при котором хладагент конденсируется. В центробежных чиллерах повышение температуры конденсации на 1 ° F увеличивает потребление энергии компрессором примерно на 1.7%.

Загрязнение и образование накипи в абсорбционных системах также снижает эффективность работы. Поскольку в конденсаторе самые высокие температуры воды, осаждение сначала происходит в этом блоке. В экстремальных условиях также может происходить образование накипи в поглотителе.

Осаждение в конденсаторе создает более высокое противодавление в генераторе, поэтому для высвобождения хладагента из абсорбента требуется повышенный пар или горячая вода. Результатом является увеличение давления паров хладагента и большая разница температур между конденсирующимся водяным паром и охлаждающей водой.Хотя это компенсирует сопротивление тепловому потоку, требуется больше энергии для обеспечения повышенного тепловложения.

Если водные условия достаточно суровы, чтобы вызвать отложение в абсорбере, абсорбер удаляет меньше хладагента и охлаждающая способность снижается. Уменьшение циркуляции хладагента снижает способность оборудования удовлетворять потребности в охлаждении.

Если скорость абсорбции в абсорбере снижается, когда абсорбент нагревается выше нормальной температуры в генераторе, также существует опасность чрезмерного концентрирования рассола.Эта чрезмерная концентрация может вызвать кристаллизацию рассола, что приведет к отключению системы.

Загрязнение и образование накипи тратят энергию и в конечном итоге могут вызвать незапланированный останов системы. Эффективная очистка воды может свести к минимуму возможность высокого напора и чрезмерного расхода пара, вызванного отложениями в конденсаторе.

Коррозия может вызвать проблемы как в открытом рециркуляционном контуре, так и в контуре охлажденной воды. Когда коррозия не контролируется должным образом, образующиеся в результате продукты коррозии препятствуют передаче тепла, увеличивая потребление энергии так же, как загрязнение и образование накипи.Неконтролируемая коррозия может вызвать утечки теплообменника и катастрофические отказы системы.

В любой системе охлаждения важно уделять внимание работе градирни. Правильное обслуживание градирни максимизирует эффективность охлаждения или способность отводить тепло. Это очень важно для непрерывно работающего холодильного оборудования в условиях полной нагрузки.

Для обеспечения наилучшей производительности заправку градирни следует содержать в чистоте и защищать от порчи. Система распределения воды должна обеспечивать равномерное смачивание заливки для оптимального контакта воздуха и воды.

Другие компоненты, такие как каплеуловители, опоры для заполнения, регулирующие клапаны, распределительные площадки и градирные вентиляторы, должны содержаться в чистоте для обеспечения эффективного отвода тепла. Неэффективное охлаждение или отвод тепла увеличивает температуру воды в отстойнике градирни и, как следствие, температуру воды, направляемой в конденсатор. Это делает необходимым конденсировать хладагент при более высокой температуре (абсорбция) или при более высокой температуре и давлении (сжатие), чтобы с той же скоростью отводить тепло в более теплую воду.Это увеличивает количество энергии (пара, горячей воды, электричества), необходимое для работы системы.

ПРОБЛЕМЫ ОТКРЫТОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

Вода в открытых системах охлаждения подвержена образованию накипи, коррозии, слизи и водорослей.

Масштаб

Когда вода испаряется в градирне или испарительном конденсаторе, чистый пар теряется, а растворенные твердые частицы концентрируются в оставшейся воде. Если позволить этому циклу концентрирования продолжаться, растворимость различных твердых веществ в конечном итоге будет превышена.Затем твердые частицы осаждаются в виде накипи на более горячих поверхностях, таких как трубы конденсатора. Отложения обычно представляют собой карбонат кальция. В зависимости от минералов, содержащихся в воде, также может происходить отложение сульфата кальция, кремнезема и железа. Осаждение препятствует передаче тепла и снижает энергоэффективность.

Отложения предотвращаются пороговыми ингибиторами, которые увеличивают кажущуюся растворимость растворенных минералов. Поэтому они не выпадают в осадок и удаляются продувкой.Продувка автоматически заменяется пресной водой.

Отношение растворенных твердых частиц в оборотной воде к таковой в подпиточной воде называется «циклами концентрирования». При правильной обработке циклы концентрирования можно увеличить, так что потребуется меньше подпиточной воды и, следовательно, меньше химикатов (Таблица 34-1).

	Ежедневные потребности в воде (гал.)		Годовые затраты на воду
Размер башни тонн охлаждения	2 цикла	5 циклов	2 цикла	5 циклов
250	10 800	6,750	$ 972	$ 608
600	25 920	16 200	$ 2333	$ 1458
3000	129 600	81 000	$ 11 664	$ 7290

Холодопроизводительность градирни зависит от того, насколько мелко вода распыляется на капли.Более мелкие капли теряют больше тепла в атмосферу; однако больше мелких капель уносится воздухом, проходящим через башню. Эти «потери на ветер» или «потери из-за сноса» становятся частью общей продувки системы. Потери на ветер составляют примерно от 0,1 до 0,3% от скорости циркуляции воды.

Windage может иметь нежелательные эффекты, такие как окрашивание зданий, появление пятен и ухудшение качества отделки автомобилей. Эти проблемы вызваны растворенными твердыми частицами в циркулирующей воде, которые испаряются досуха, когда капли воды падают на поверхности.Поскольку химические вещества для обработки воды вызывают лишь небольшое увеличение содержания растворенных твердых веществ в воде, они обычно не вносят значительного вклада в проблемы с пятнами.

Непрерывная продувка или отвод воздуха подходит для контроля накипи в некоторых системах охлаждения. Невозможно переоценить важность непрерывной продувки, в отличие от периодического полного опорожнения. Объем воды в большинстве систем охлаждения невелик по сравнению с количеством испарившейся воды. Следовательно, за короткий период времени могут образоваться избыточные концентрации твердых веществ.Непрерывная продувка предотвращает образование чрезмерных концентраций твердых частиц в воде градирни.

Чтобы поддерживать твердые частицы в растворе, вода с высокой щелочностью и жесткостью может потребовать подачи серной кислоты или кислотной соли в дополнение к продувке. Подача кислоты требует осторожного обращения и контроля и должна использоваться только там, где в противном случае скорость продувки была бы чрезмерной.

Натрий-цеолит Смягчение подпиточной воды также является эффективным способом борьбы с накипью.Однако этот процесс не снижает щелочность воды из башни. Поскольку получаемая вода с низкой жесткостью, высокой щелочностью и высоким pH особенно агрессивна по отношению к медным сплавам, может потребоваться подача кислоты в дополнение к умягчению. Кроме того, контролировать коррозию углеродистой стали сложнее с умягченной водой, чем с жесткой водой.

Полифосфаты имеют некоторую ценность для борьбы с отложениями, но их следует применять осторожно, поскольку гидролиз полифосфатов приводит к образованию ортофосфатных ионов.Если этот процесс не контролируется должным образом, это может привести к отложению фосфата кальция. В настоящее время доступны химические вещества, которые препятствуют образованию накипи без этого нежелательного побочного эффекта. Поэтому полифосфаты в настоящее время используются в основном для ингибирования коррозии.

Обработка, которая контролирует рост частиц карбоната кальция и предотвращает осаждение, может обеспечить приемлемую скорость продувки и устранить необходимость снижения pH кислотой. Фосфонаты особенно полезны в качестве пороговых ингибиторов образования накипи и в качестве диспергаторов оксида железа.Некоторые низкомолекулярные полимеры также обладают способностью контролировать образование отложений карбоната кальция.

Взвешенные твердые частицы (переносимая по воздуху пыль и мусор из воздуха, проходящего через градирню) способствуют общему загрязнению и могут усугубить образование накипи. Отложения также могут вызвать локальную коррозию под отложениями.

Загрязнение поверхностей теплопередачи имеет изолирующий эффект, снижающий энергоэффективность процесса. Неспособность контролировать образование накипи также снижает скорость теплопередачи.Соответственно, правильно разработанная программа обработки должна включать полимерные диспергаторы и агенты контроля накипи, чтобы минимизировать общее загрязнение и препятствовать образованию накипи.

Коррозия

Вода в открытой рециркуляционной системе охлаждения вызывает коррозию, поскольку насыщена кислородом. Системы в городских районах часто улавливают кислые газы из воздуха, что может способствовать уменьшению накипи. Однако чрезмерное поглощение газа может привести к образованию сильно коррозионной воды.

Ингибиторы коррозии на основе хромата очень эффективны, но теперь их использование запрещено в комфортных градирнях.Наиболее часто используемые ингибиторы коррозии — это фосфатные, молибдатные, цинковые, полифосфатные, силикатные и органические покрытия. Эти ингибиторы могут применяться в диапазонах обработки с низким или щелочным pH.

При низком pH используется высокий уровень фосфатов для ускорения пассивации стали. При высоком pH используется комбинация различных ингибиторов коррозии и агентов контроля отложений. В этих программах используются органические ингибиторы в сочетании с цинком, фосфатом или молибдатом. Если это неприемлемо для окружающей среды, силикаты могут использоваться при щелочном pH.Этот тип программы ингибиторов также включает средства контроля отложений. Однако концентрацию кремнезема необходимо контролировать, чтобы предотвратить осаждение силиката, который образует твердую и стойкую окалину.

Азолы, действующие как ингибиторы коррозии меди, используются в большинстве программ для улучшения защиты меди от коррозии и сведения к минимуму точечной коррозии черных металлов.

Поскольку тепловая нагрузка на многие системы градирен меняется в зависимости от погодных условий, скорость испарения воды имеет тенденцию быть неравномерной.В результате защита системы охлаждения может быть меньше желаемой или ожидаемой в условиях значительных колебаний нагрузки. Автоматизированное оборудование управления водоподготовкой существенно улучшает результаты очистки в системах, которые работают в этих условиях.

Слизь и водоросли

Для борьбы с водорослями и биологической слизью в открытых системах охлаждения доступно множество типов противомикробных препаратов. Часто используются неокисляющие органические материалы (такие как четвертичные аммониевые соли, другие органические соединения азота и сероорганические соединения).Некоторые противомикробные препараты можно детоксифицировать перед выбросом в окружающую среду. В микробиологических программах часто используется комбинация неокисляющих и окисляющих химикатов. Окисляющие химические вещества включают хлор, гипохлориты, органические доноры хлора и соединения брома. Для газообразного хлора требуется оборудование для хлорирования и средства управления, что непрактично для большинства систем кондиционирования воздуха. Хлор и гипохлориты следует применять осторожно, потому что избыток хлора увеличивает коррозию и может способствовать ухудшению качества древесины градирни и снижению эффективности теплопередачи.Для получения дополнительной информации о микробиологических проблемах и использовании противомикробных препаратов в системах охлаждения см. Главу 26.

МОЙКИ ВОЗДУХА

Воздухоочистители — это распылительные камеры, в которых воздух кондиционируется путем прямого контакта с водой. Охлажденная вода содержится в открытой системе или циркулирует из закрытой системы.

Воздухоочистители удаляют из воздуха пыль, дым и запахи. Кроме того, возвратный воздух из производственного процесса может содержать уникальные загрязнители, которые необходимо удалить.Технологические загрязнители включают волокна и масло на текстильных заводах, табачную пыль на заводах табака и проклеивающий материал на заводах по производству тканей.

Фильтры удаляют твердые частицы из воздуха до того, как он пройдет через секцию распыления. Лезвия сепаратора предотвращают попадание капель тумана или воды из устройства вместе с воздухом. Помимо очистки, мойки воздуха обычно выполняют и другие функции. Температуру и влажность воздуха можно контролировать, регулируя температуру распыляемой воды.

При необходимости увлажнения воздуха зимой часть воды испаряется.Это увеличивает концентрацию твердых частиц в оставшейся жидкости. Как правило, накипь не образуется, потому что температура воды относительно низкая. Если температура распыляемой воды ниже точки росы поступающего воздуха, воздух осушается. Летом осушение включает конденсацию водяного пара из воздуха, разбавление твердых частиц в рециркуляционной воде и выведение воды из нижнего поддона или поддона воздухоочистителя.

Коррозия может развиваться в воздухоочистителях, как и в системах рециркуляции охлаждающей воды.Распыляемая вода насыщена атмосферным кислородом, и, если они присутствуют, содержащиеся в воздухе кислотные загрязнители снижают pH и способствуют коррозии. Соответственно, при очистке воздухоочистителя важно использовать ингибитор коррозии.

Чистота воздухоочистителя помогает предотвратить появление неприятных запахов в воздухе. Объем воздуха по отношению к скорости циркуляции воды в воздухоочистителях намного больше, чем в градирнях. Поэтому склонность к накоплению ила намного выше.Ил может вызвать локальную коррозию или способствовать биологической активности, вызывающей запахи. Следовательно, диспергаторы и / или поверхностно-активные вещества являются неотъемлемой частью программы очистки воды для воздухоочистителей.

Омываемый воздух также содержит множество микроорганизмов и материалов, которые питают бактерии. Таким образом, биологическая слизь представляет собой серьезную проблему в очистителях воздуха. Неокисляющие химические вещества используются для микробиологического контроля. Однако в результате такой обработки могут возникнуть нежелательные запахи.

Если воздухоочиститель должен быть стерилизован, поток воздуха останавливается, и раствор окисляющего или неокисляющего антимикробного вещества циркулирует через промыватель.Затем устройство необходимо промыть шлангом до тех пор, пока материал, разрыхленный в результате обработки, не будет тщательно вымыт со дна воздухоочистителя.

ЗАКРЫТЫЕ ВОДНЫЕ СИСТЕМЫ

Закрытые системы не подвержены образованию накипи, за исключением случаев, когда необходимо использовать жесткую подпиточную воду. Во многих закрытых системах в качестве подпитки используется вода или конденсат, умягченная цеолитом, для предотвращения образования накипи.

В закрытых системах концентрация кислорода ниже, чем в вентилируемых. Следовательно, вероятность коррозии намного ниже.Однако некоторая коррозия существует, и незакрепленные продукты коррозии могут вызвать засорение трубопроводов, автоматических клапанов и вентиляционных отверстий.

Теоретически закрытые водные системы не должны требовать ингибиторов коррозии. Кислород, введенный с исходной подпиточной водой, должен вскоре быть исчерпан за счет окисления металлов системы, после чего коррозия больше не должна возникать. Однако закрытые системы обычно теряют достаточно воды и пропускают столько воздуха, что требуется защита от коррозии.

Чаще всего используются ингибиторы на основе молибдата, силиката или нитрита.Использование хроматов может быть ограничено из-за правил, которые классифицируют их как канцерогены. Необходимое количество ингибитора зависит от температуры воды в системе и ее металлургии. Закрытые системы обычно не требуют дополнительной обработки после первоначальной зарядки. Следовательно, можно использовать относительно высокие уровни обработки, чтобы обеспечить больший запас прочности при относительно низких затратах.

Программы на основе сульфита также используются для борьбы с коррозией. В отличие от других ингибиторов, пленка ингибитора коррозии не образуется; сульфит предотвращает кислородную коррозию, вступая в реакцию с растворенным кислородом и удаляя его.Поддерживается щелочной pH для предотвращения кислотной коррозии. В случае утечки воздуха потребность в сульфите не пропорциональна потере воды и может быть очень высокой. Высокое потребление сульфита увеличивает содержание растворенных твердых веществ в оборотной воде и увеличивает стоимость обработки. Следовательно, необходимо минимизировать попадание воздуха.

Изоляционные муфты используются в закрытых системах для контроля гальванической коррозии. Эти связующие вещества в основном представляют собой фенольные смолы, которые могут разрушаться при высоких значениях pH.

КОНТРОЛЬ ВОДНЫХ БАЛАНСОВ

Изменения погоды вызывают изменения концентрации твердых частиц в открытых системах водяного охлаждения, особенно в воздухоочистителях. При проектировании системы кондиционирования воздуха не всегда учитываются потребности в очистке воды. Часто в градирнях уменьшаются объемы водосборника для минимизации веса системы. Это приводит к более низкому соотношению объема и скорости циркуляции, что приводит к более быстрому изменению концентрации твердых частиц воды при изменении нагрузки.Кроме того, водяные поддоны малой емкости используются в испарительных конденсаторах и воздухоочистителях, чтобы уменьшить пространство и вес.

Программа очистки воды может быть осложнена любым из следующих факторов:

• градирни рядом с дымовыми трубами могут собирать переносимые по воздуху грязь и кислые газы
Градирни
• часто устанавливаются и эксплуатируются таким образом, что при останове из системы выливается значительный объем воды.
• В жаркую погоду может потребоваться дополнительная подпиточная вода для снижения температуры воды

Для открытых систем эффективная и действенная программа обработки включает непрерывную продувку, непрерывную подачу ингибитора коррозии и диспергатора, а также ежедневные испытания воды.Системы не следует лечить и контролировать исключительно на основе еженедельных тестов. Для обеспечения адекватной защиты может потребоваться дополнительная химическая обработка.

ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Невозможно переоценить важность незамедлительного начала химической обработки. Новые установки будут иметь прокатную окалину на металлических поверхностях и будут содержать масло, соединения для труб, паяльную и сварочную окалину и строительный мусор. Системы, ранее работавшие без водоподготовки (или с неэффективной водоподготовкой), содержат продукты коррозии, которые могут отслоиться при запуске защитной обработки.Такие материалы могут препятствовать потоку воды, вызывать загрязнение и увеличивать потенциал гальванической коррозии. Взвешенные твердые частицы могут вызвать сбои в работе автоматических клапанов и элементов управления, а также сократить срок службы механических уплотнений насосов.

Такие системы необходимо тщательно очистить (механически и химически), осушить и промыть. Обычно используемые чистящие средства представляют собой органические фосфаты, полифосфаты, синтетические детергенты, диспергаторы и комбинации этих материалов. Постоянную защитную обработку следует начинать сразу после очистки, поскольку чистые металлические поверхности в системе особенно уязвимы для коррозии.

Системы кондиционирования воздуха, которые не работают круглый год, должны быть защищены должным образом во время простоев. Из открытых систем охлаждающей воды следует полностью слить воду. Конденсаторы следует открывать и проверять в конце каждого сезона кондиционирования воздуха. Бассейны градирен или воздухоочистителей следует тщательно очистить и промыть.

Если система хранится в сухом виде, конденсатор должен быть плотно закрыт после того, как он полностью просушен. В идеале его следует заполнить азотом и закрыть.Если вода не удаляется из неработающей системы, требуется дополнительная защита для компенсации повышенного потенциала коррозии. Необходимо использовать более высокую концентрацию ингибитора коррозии, подходящую для длительного хранения.

Если температура воды в замкнутой системе будет на уровне или ниже точки замерзания, необходимо добавить антифриз для защиты. При использовании антифриза на основе этиленгликоля необходимо слить воду, обработанную хроматом, из системы, поскольку эти материалы несовместимы. Однако хромат совместим с рассолами метанола, хлорида кальция и хлорида натрия.Ингибиторы на основе молибдата, нитрита и силиката можно использовать с любым из этих антифризов.

Секции-сепараторы градирен могут собирать солевые отложения в результате частичного или периодического смачивания. Поскольку достаточное количество очищенной воды не достигает секций сепаратора во время работы, нельзя ожидать, что химикаты, добавленные в воду, обеспечат защиту. Соли, грязь и мусор также накапливаются на сепараторах и экранах воздухоочистителей и испарительных конденсаторов.Такие области следует регулярно промывать из шланга.

Если скопилась значительная грязь, необходима механическая очистка. На промышленных предприятиях механическая очистка может потребоваться несколько раз в течение сезона кондиционирования воздуха.

Рисунок 34-1. Надлежащая практика очистки воды и плановое техническое обслуживание могут помочь предотвратить неожиданное отключение оборудования для кондиционирования воздуха.

Икс

Рисунок 34-2. Абсорбционная холодильная установка.

Икс

Рисунок 34-3.Компрессионная холодильная установка.

Икс

Рисунок 34-4. Загрязненный конденсатор может увеличить напор и потерять энергию.

Икс

Рисунок 34-5. Неспособность контролировать биологическую слизь снижает передачу тепла.

Икс

Рисунок 34-6 Воздухоочиститель с открытой системой охлажденной воды.

Икс

Рисунок 34-7 Воздухоочиститель с закрытой системой охлажденной воды.

Икс

.