2. Основи машинного охолодження

Утворення штучного холоду за допомогою холодильної машини називають машинним охолодженням.У кооперативній торгівлі воно набуває завдяки таким перевагам,як невелика трудомісткість при експлуатації,простота підтримання потрібних температурних режимів.

Машинне охолодження ґрунтується на використанні властивостей деяких речовин(холодильних агентів)кипіти при низьких температурах,поглинаючи при цьому тепло з навколишнього середовища.Найпоширенішими холодильними агентами є аміак і хладон(фтористі і хлористі похідні вуглеводнів).

Аміак— газ без кольору з задушливим різким запахом.Газоподібний аміак легший за повітря,рідкий проводить електричний струм. Температуріа кипіння аміаку при атмосферному тиску становить -33,4 °С, температура замерзання -77,7°С.Аміак мас відносно вишу об’ємну холодопродуктивність, ніж хладон — 518ккал/м³. Це доступний і дешевий холодильний агент. Він використовується в сере­дніх і великих холодильних машинах для температур кипіння до -65 °С. Аміак го­рючий і вибухонебезпечний. При концентрації аміаку в повітрі від 16 до 28.8% за наявності відкритого полум’я може статися вибух.

Аміак спричиняє подразнення слизової оболонки очей і дихальних шляхів у людини. Вдихання аміаку може мати такі негативні наслідки, як спазм горла,зупинка дихання, зміна кров’яного тиску, порушення серцевої діяльності. Гранично допустима концентрація його в повітрі становить до 0,02 мг/л. Аміак використовується в основному для машин середньої і великої холодопродуктивності, які встановлюються на великих холодильниках у ізольованих машинних відділеннях.

Хладон-12—важкий газ без кольору з дуже слабким запахом, один з найменш шкідливих холодоагентів. Використовується в малих холодильних установках. Нормальна температура кипіння -29,8 °С. Об’ємна холодопродуктивність (305,6 ккал/м³) значно нижча, ніж у аміаку. Хладон більш плинний і здатний проникати крізь найменші нещільності у таких місцях системи, де в рівних умовах проникнення повітря й аміаку неможливі. Його витікання дуже важко виявити:запах хладону стає помітним лише при вмісті його в повітрі понад 20 %. При зіткненні хладону з гарячою поверхнею (понад 40 °С) або дії на хладон відкритого полум’я він розкладається з утворенням отруйних газів.

Хладон-22—важкий газ без кольору, має сприятливі експлуатаційні та фізичні властивості, вибухонебезпечний, негорючий. Об’ємна холодопродуктивність у хладону-22 вишка, ніж у хладону-12. При атмосферному тиску кипить при температурі -40 °С, а замерзає при -160 *С. Використовується у низькотемпературних холодильних установках. Машинне охолодження забезпечується зміною агрегатного стану холодильного агента, який внаслідок кипіння при низьких температурах відводить від охолоджувального тіла або середовища необхідну для цього теплоту, а потім передає її при по­дальшій конденсації парів навколишньому середовищу при відносно високих температурах. Для здійснення цього процесу необхідні затрати енергії і наявність замкненого циклу, що забезпечується паровими холодильними машинами.

За способом підвищення тиску і температури парів перед їх конденсацією парові холодильні машини поділяються на компресійні, в яких пари стискаються комп­ресором (із затратою механічної енергії), й абсорбційні, в яких поглинання парів забезпечується абсорбентом, а випаровування йде із затратою теплової енергії.

Основні вузли компресійної холодильної машини

Парова компресійна холодильна машина складається з таких основних частин:випарника,компресора,конденсатора і терморегулювального вентиля,з’єднаних послідовно трубопроводами в замкнену систему.

Випарник слугує для кипіння в ньому холодильного агента при низькій температурі і відповідному їй тиску за рахунок теплоти,вилученої з навколишнього середовища.

Компресор призначається для відсмоктування парів холодильного агента з випарника і стискання їх при затраті мехнічної енергії. При цьому тиск і температура парів холодоагента зростають.

Конденсатор слугує для зрідження (перетворення в рідкий стан) стиснених компресором парів холодильного агента завдяки відведенню теплоти конденсації у колишнє середовище.

Регулювальний вентиль призначається для регулювання подачі холодоагента у випарник, де знижується тиск холодоагенте від значень тиску конденсації до значень тиску випаровування з відповідним зниженням температури.

В торговельному холодильному обладнанні поширені автоматичні хладонові холодильні машини, які становлять комплекси технічних пристроїв, що забезпечують хлоодильний цикл.

Внутрішній об’єм 9 охолоджується завдяки кипінню хладону при низькому тиску у випарнику компресор відсмокіує з випарника пари і нагнітає їх при високому тиску в конденсатор,пари хладону, сконденсовані у вигляді крапель рідини, стікають у ресивер,рідкий хладон проходить крізь теплообмінник де охолоджується холодними парами,відсмоктуваними компресором з випарника, і надходить до терморегулювального вентиля, який автоматично регулює подачу хладону залежно від температури всередині охолоджуваного об’єму.

Низький тиск кипіння хладону у випарнику підтримується компресором. Завдяки теплообміннику переохолодження рідкого хладону і нагрівання всмоктуваних у компресор парів холодопродуктивність холодильної машини зростає н 7—10%.Необхідний температурний режим автоматично підтримується термо регулятором, який при досягненні заданої температури магнітним пускачем вимикає компресор і електродвигун . При підвищенні температури до верхньої заданої границі терморегулятор знову включає компресор.

Захист електродвигуна компресора від перевантаження здійснюється автоматичним запобіжником.

У торговому холодильному обладнанні застосовуються в основному компресорно- конденсаторні агрегати. Холодильний агрегат — це сукупність деяких (або всіх) вузлів холодильної машини, об’єднаних конструктивно на спільному каркасі. Ви­пуск холодильних машин у вигляді агрегатів робить їх надійнішими, компактними,дає змогу поліпшити якість монтажних робіт, створити сприятливі умови для обслуговування машин.

Компресорно-конденсаторні агрегати поділяються за видом застосовуваного холодильного агента (хладонові й аміачні); залежно від конструктивних особливостей (герметичні й відкриті); за холодопродуктивністю компресора (малі — до 8000 пад/год, середні — до 50 000 ккал/год, великі — понад 50 000 ккал/год); за місцем установки (вбудовані й окремо розмішені) і за температурним режимом (Високов, і низькотемпературні).

Герметичні компресорно-конденсаторні агрегати завдяки невеликим габаритам вбудовують в холодильне обладнання,порівняно з відкритими агрегатами вони економічніші й довговічніш.

У низькотемпературному холодильному обладнанні застосовують виготовлені Харківським заводом холодильних машин ВО «Кристал» агрегати ВН 250,ВН 400,ВН 315(2),ВН630(2).

У середньотемпературному холодильному обладнанні застосовують агрегати ВС-500, ВС-630, 130-800(2), ВС-1250. Індексація холодильних агрегатів і машин розшифровується так: В — повітряне охолодження; С — ссредньотемпературний режим, Н— низькотемпературний режим; Вр — високий температурний режим (плюсовий); АК — агрегат компресійно-конденсаторний; ХМ — холодильна Ма­шина; Р — ротаційний компресор; 250, 400 тощо — холодопродуктивність агрега­ту, ккал/год. Холодопродуктивністю холодильної машини називають кількість теп­лоти, яку вона може відібрати від охолоджуваного нею середовища протягом однієї години.