Термодинамічні властивості холодагентів

До термодинамічних властивостей холодагентів відносяться:

* температура кипіння при атмосферному тиску (0,10133 МПа);

* тиск у випарнику і конденсаторі;

* об'ємна холодопродуктивність;

* теплота пароутворення;

* температура замерзання і ін.

Тиск у випарнику при робочих температурах кипіння холодагента бажано мати вищим атмосферного, щоб уникнути вакууму (розрідження) в ньому і погіршення роботи агрегату через підсмоктування повітря і вологи. Цю вимогу забезпечують холодагенти з низькою температурою кипіння при атмосферному тиску.

Тиск в конденсаторі, в робочому діапазоні температур навколишнього середовища, не повинен бути дуже високим, оскільки потрібно буде конструкцію робити більш масивною. Крім того, при поміркованому тиску легше забезпечити ущільнення системи і понизити витоки холодагента.

Об'ємна холодопродуктивність холодагента (Табл.2) багато в чому визначає розміри холодильного агрегату. Для поршневих компресійних агрегатів холодопродуктивність повинна бути можливо більшою, оскільки це дозволяє зменшити об'єм пару всмоктуваного компресором і розміри холодильника. Турбокомпресорні холодильники більш економно працюють з великим об'ємом пару, тому для них придатні холодагенти з відносно малою об'ємною холодопродуктивністю.

Таблиця 2

Термодинамічні властивості холодагентів і відносні розміри компресорів (при однаковій об'ємній холодопродуктивності)

Холодагент	Тиск конденсації при 30 С МПа		Тиск кипіння при -15 С МПа		Масова холодопродуктивність, кДж-кг		Об'ємна холодопродуктивність, кДж/м'		Відносні розміри компресорів
Аміак		11.67		2.35		1104.5		2170,4		1
Хладон-12		7,45		1,82		110.6		1280,5		1,69
ф-22		12.00		3.00		161.7		2044.7		1.06
ф-142		3.93		0,79		179,2		650,7		3,33

Температура замерзання холодагента повинна бути істотно нижча за робочі температури кипіння, щоб холодагент не замерзав у випарнику. Критична температура повинна бути достатньо високою для можливості здійснення процесу зріджування холодагента при температурі навколишнього середовища, а також для забезпечення економічної роботи агрегатів. У міру наближення процесу до критичної зони зменшується теплота пароутворення і питома холодопродуктивність холодагента. Одночасно збільшується витрата роботи в циклі холодильного агрегату і зростають втрати від дроселювання.

Будова побутових холодильників

Побутові холодильники призначені для короткочасного зберігання швидкопсувних харчових продуктів, харчових напівфабрикатів і готових блюд в охолодженому вигляді, а за наявності морозильного відділення також заморожених продуктів. В побутових холодильниках застосовують парові агрегати двох типів:

* компресійні;

* абсорбційні.

Дані агрегати істотно відрізняються по своїй будові.

В компресійних холодильних агрегатах циркуляція холодагента і стиснення його парів для конденсації здійснюються компресором, який приводиться в дію електродвигуном. В холодильних абсорбційних агрегатах холодагент циркулює за рахунок теплової енергії, що виділяється під час спалюванні підведеного палива, або електронагрівання.

Оскільки температура кипіння рідин залежить від тиску насичених парів і з пониженням тиску рідини киплять при більш низьких температурах, тому у випарнику створюється знижений тиск.

В побуті найбільше розповсюдження отримали компресійні холодильники. Вони мають високі експлуатаційні якості і надійні в роботі, відрізняються економічною витратою електроенергії і достатньо низьким рівнем шуму. Холодильники абсорбції споживають більше електроенергії, ніж компресійні, і мають порівняно невелику холодопродуктивність. В той же час холодильники абсорбції надійні в роботі, абсолютно безшумні, технологічно менш складні у виробництві і дешевші за компресійні.

Холодильники (Рис.1,2), в більшості випадків, виконані у виді шафи, всередині якої знаходиться холодильна камера з полицями для харчових продуктів. В машинному відсіку шафи розташований холодильний агрегат. Камера захищена від зовнішніх стін шафи шаром теплоізоляції. Спереду камера закрита дверима. Між подвійними стінами дверей також є теплоізоляція. Теплоізоляція, що захищає з усіх боків холодильну камеру, перешкоджає проникненню тепла ззовні. Щоб не було щілин в дверному отворі, до внутрішньої стіни дверей прикріплений ущільнювач, який при закритих дверях щільно притискається до передньої площини шафи по всьому периметру. Двері шафи в закритому положенні утримуються затвором.

У верхній частині холодильної камери знаходиться випарник холодильного агрегату. Оскільки теплі шари повітря підіймаються вгору, таке положення випарника створює добру природну конвекцію повітря в камері і сприяє відносно рівномірному охолоджуванню камери.

Випарник в холодильниках використовують для зберігання заморожених продуктів. Спереду він звичайно закритий дверцями, а ззаду — глухою стіною і представляє собою морозильне (низькотемпературне) відділення, в якому завжди підтримується мінусова температура.

Продукти, що підлягають охолоджуванню, вкладають на полиці або в посуд. Для зручності полиці роблять знімними. Незалежно від конструкції всі полиці повинні бути гратчастими, щоб вони не перешкоджали циркуляції повітря в камері.

Верхню полицю розташовують на такій відстані від стелі камери, щоб на ній можна було поставити високий посуд або пляшки. Завдяки конструкції внутрішньої камери в холодильниках полиці можна переставляти по висоті, що дуже зручно для розміщення різного посуду з приготовленою їжею. В двокамерних холодильниках, а також в холодильниках великих місткостей часто роблять поворотні або обертові полиці. Це полегшує укладання продуктів.

Зручні полиці на внутрішній стінці (панелі) дверної шафи. Вони призначені для пляшок з молоком і напоями, зберігання яєць, невеликої кількості вершкового масла і сиру, консервів та інших харчових продуктів в упаковці невеликих габаритів.

Рис.1. Будова побутового холодильника

Волога, яка виділяється з продуктів, а також з теплого повітря, що поступає в камеру під час відкривання дверей шафи і через наявну нещільність, осідає на холодних стінах випарника у вигляді сніжного покриву. Така своєрідна снігова шуба погіршує відведення тепла випарником і її необхідно систематично видаляти. Для збирання талої води, що стікає із стін випарника, під час видаленні сніжного покриву, є спеціальний піддон. При великих розмірах випарника, розташованого на всю ширину камери, піддон часто роблять з відкидною заслінкою або вікном, яке закривають тільки на час відтаювання сніжного покриву. Сніжний покрив видаляють з випарника різними способами:

* природнім утепленням випарника під час вимкнення холодильного агрегату;

* напівавтоматично за допомогою терморегулятора;

* автоматично.

Рис.2. Різновидності конструкцій побутових холодильників

А) заокругленої форми; б) прямокутної форми; в) настінний; г) вбудований; д) морозильник у формі скрині; е) двокамерний.

Всі компресійні, а також деякі моделі абсорбційні холодильники мають терморегулятори, за допомогою яких в камері підтримується необхідна температура. Коли під час роботи холодильного агрегату в камері знизиться температура до гранично допустимої, терморегулятор автоматично відключить двигун компресора (або нагрівач в холодильнику абсорбції), а при підвищенні температури знов включить його. Таку роботу холодильного агрегату з періодичними виключеннями називають циклічною.

Опір електричної ізоляції холодильника між струмопровідними частинами і корпусом холодильника повинен бути не менш 10 МОм при випробувальній напрузі 500 В.

Будова компресорних холодильників

Холодильний агрегат відіграє основну функцію в будові холодильників. Він складається з замкнутого ланцюга апаратів (компресора, конденсатора, випарника, регулюючого вентиля) і допоміжних пристроїв.

Компресорним холодильним агрегатом називають такий, в якому стиснення парів холодагента здійснюється компресором. Агрегат складається з компресора і приводного електродвигуна. В цьому агрегаті циркулює певна кількість холодагента, який лише змінює свій агрегатний стан під час випаровування і конденсації.

Компресор призначений для всмоктування парів холодагента з випарника і подальшого його стиснення за рахунок затраченої роботи. Стиснення парів супроводжується їх нагріванням. Холодильний агрегат, що складається з компресора з приводним електродвигуном і конденсатора, називається компресорно-конденсаторним агрегатом.

Конденсатор

Конденсатор — це теплообмінний апарат для відведення тепла від парів холодагента, що конденсуються (перетворюються на рідину) до навколишнього середовища 1 (повітря, води). Це обумовлено попереднім підвищенням тиску парів в компресорі і відведенням від них тепла в конденсаторі. Чим вище температура навколишнього середовища, тим вище температура конденсації, а отже, і необхідний тиск стиснення парів.

Випарник

Випарник представляє собою теплообмінний апарат для охолоджування холодоносія (повітря, розсіл) або безпосередньо продукту в результаті кипіння рідкого холодагента. Кипіння холодагента у випарнику при низькій температурі і відповідному тиску відбувається за рахунок теплоти, отриманої від охолоджуваного середовища (холодоносія, продукту). Навантаженням випарника є тепловий потік від охолоджуваного тіла до холодагенту. Чим більше теплове навантаження, тобто притік тепла від охолоджуваного середовища, тим більше холодагента випаровується у випарнику.