Как работает холодильная машина

Холодильные машины и установки. Устройство, виды, принцип действия холодильных машин.

Холодильные машины и установки предназначены для искусственного снижения и поддержания пониженной температуры ниже температуры окружающей среды от 10 °С и до -153 °С в заданном охлаждаемом объекте. Машины и установки для создания более низких температур называются криогенными. Отвод и перенос теплоты осуществляется за счет потребляемой при этом энергии. Холодильная установка выполняется по проекту в зависимости от проектного задания, определяющего охлаждаемый объект, необходимого интервала температур охлаждения, источников энергии и видов охлаждающей среды (жидкая или газообразная).

Холодильная установка может состоять из одной или нескольких холодильных машин, укомплектованных вспомогательным оборудованием: системой энерго- и водоснабжения, контрольно-измерительными приборами, приборами регулирования и управления, а также системой теплообмена с охлаждаемым объектом. Холодильная установка может быть установлена в помещении, на открытом воздухе, на транспорте и в разных устройствах, в которых надо поддерживать заданную пониженную температуру и удалять излишнюю влагу воздуха.

Система теплообмена с охлаждаемым объектом может быть с непосредственным охлаждением холодильным агентом, по замкнутой системе, по разомкнутой, как при охлаждении сухим льдом, или воздухом в воздушной холодильной машине. Замкнутая система может также быть с промежуточным хладагентом, который переносит холод от холодильной установки к охлаждаемому объекту.

Началом развития холодильного машиностроения в широких размерах можно считать создание Карлом Линде в 1874 году первой аммиачной паро-компрессорной холодильной машины. С тех пор появилось много разновидностей холодильных машин, которые можно сгруппировать по принципу работы следующим образом: паро-компрессионнные, упрощенно называемые компрессорные, обычно с электроприводом; теплоиспользующие холодильные машины: абсорбционные холодильные машины и пароэжекторные; воздушно-расширительные, которые при температуре ниже -90 °С экономичнее компрессорных, и термоэлектрические, которые встраиваются в приборы.

Каждая разновидность холодильных установок и машин имеет свои особенности, по которым выбирается их область применения. В настоящее время холодильные машины и установки применяются во многих областях народного хозяйства и в быту.

2. Термодинамические циклы холодильных установок

Перенос теплоты от менее нагретого к более нагретому источнику становится возможным в случае организации какого-либо компенсирующего процесса. В связи с этим циклы холодильных установок всегда реализуются в результате затрат энергии.

Чтобы отводимая от «холодного» источника теплота могла быть отдана «горячему» источнику (обычно — окружающему воздуху), необходимо поднять температуру рабочего тела выше температуры окружающей среды. Это достигается быстрым (адиабатным) сжатием рабочего тела с затратой работы или подводом к нему теплоты извне.

В обратных циклах количество отводимой от рабочего тела теплоты всегда больше количества подводимой теплоты, а суммарная работа сжатия больше суммарной работы расширения. Благодаря этому установки, работающие по подобным циклам, являются потребителями энергии. Такие идеальные термодинамические циклы холодильных установок уже рассмотрены выше в пункте 10 темы 3. Холодильные установки различаются применяемым рабочим телом и принципом действия. Передача теплоты от «холодного» источника «горячему» может осуществляться за счет затраты работы или же затрат теплоты.

2.1. Воздушные холодильные установки

В воздушных холодильных установках в качестве рабочего тела используется воздух, а передача теплоты от «холодного» источника «горячему» осуществляется за счет затраты механической энергии. Необходимое для охлаждения холодильной камеры понижение температуры воздуха достигается в этих установках в результате быстрого его расширения, при котором время на теплообмен ограничено, и работа в основном совершается за счет внутренней энергии, в связи, с чем температура рабочего тела падает. Схема воздушной холодильной установки показана на рис 7.14

Схема воздушной холодильной установки

Рис. 14. Схема воздушной холодильной установки: ХК — холодильная камера; К — компрессор; ТО — теплообменник; Д — расширительный цилиндр (детандер)

Температура воздуха, поступающего из холодильной камеры ХК в цилиндр компрессора К, поднимается в результате адиабатного сжатия (процесс 1 — 2) выше температуры Т3 окружающей среды. При протекании воздуха по трубкам теплообменника ТО его температура при неизменном давлении понижается — теоретически до температуры окружающей среды Тз. При этом воздух отдает в окружающую среду теплоту q (Дж/кг). В результате удельный объем воздуха достигает минимального значения v3, и воздух перетекает в цилиндр расширительного цилиндра — детандера Д. В детандере, вследствие адиабатного расширения (процесс 3-4) с совершением полезной работы, эквивалентной затемненной площади 3-5-6-4-3, температура воздуха опускается ниже температуры охлаждаемых в холодильной камере предметов. Охлажденный подобным образом воздух поступает в холодильную камеру. В результате теплообмена с охлаждаемыми предметами температура воздуха при постоянном давлении (изобара 4-1) повышается до своего исходного значения (точка 1). При этом от охлаждаемых предметов к воздуху подводится теплота q2 (Дж/кг). Величина q 2, называемая хладопроизводительностью, представляет собой количество теплоты, получаемой 1 кг рабочего тела от охлаждаемых предметов.

2.2. Парокомпрессорные холодильные установки

В парокомпрессорных холодильных установках (ПКХУ) в качестве рабочего тела применяют легкокипящие жидкости (табл. 1), что позволяет реализовать процессы подвода и отвода теплоты по изотермам. Для этого используются процессы кипения и конденсации рабочего тела (хладагента) при постоянных значениях давлений.

Принцип работы холодильной машины

Copeland DLHA1-500-EWL (№2)

На сегодняшний день наш быт мы не можем представить без приборов, которые охлаждают продукты. Даже на производстве реализовать технологический процесс невозможно без холодильных машин. Так, получается, что холодильные установки необходимы нам повседневной жизни, включая производство и торговлю.

Принцип работы холодильной машины

Использовать естественное охлаждение не всегда можно, учитывая сезонность, и возможность снизить температуру максимум до температуры воздуха, а летом это и вовсе не реально. И здесь начинается наша необходимость в приобретении холодильника. Принцип работы холодильной машины основан на том, чтобы при помощи техники реализовать процесс испарения и выработать конденсат.

Среди преимуществ холодильных установок можно выделить автоматическую работу поддержания постоянной низкой температуры, которая будет оптимальной для конкретной категории продуктов. Но это касается фактической пользы, а если брать во внимание и затраты на эксплуатацию, ремонт и техническое обслуживание, то холодильник и вовсе получается выгодной техникой.

Принцип работы холодильной установки

Принцип работы холодильной машины основан на охлаждении – физическом процессе, базирующимся на потреблении выделяемого машиной тепла в результате кипения жидкости. С каким показателем температуры жидкая среда доходит до кипения – будет зависеть от происхождения жидкости и уровня оказываемого давления.

Высокий показатель давления – высокая температура кипения. Ровно в такой же зависимости работает этот процесс и обратно: ниже давление – меньше температура закипания и испарения жидкости.

Химические свойства каждого вида жидкости качественно влияют на температуру, необходимую для закипания. Так, например, вода, закипает при 100 градусах, а жидкому азоту необходимо -174 градуса по Цельсию.

Рассмотрим жидкий фреон. Этот хладагент является самым популярным веществом, которым насыщена вся система холодильного оборудования. Кстати, фреон в обычных условиях в открытой емкости может закипеть даже при нормальном показателе атмосферного давления. Причем, этот процесс начнется немедленно, как только фреон сконтактирует с воздухом.

Принцип работы холодильной установки

Данное явление непременно сопровождается поглощением окружающего тепла. Вы сможете наблюдать, как сосуд будет покрываться инеем, потому что происходит конденсация и замораживание водных паров воздуха. Это действие завершится только тогда, когда хладагент примет газообразное состояние, или не увеличится давление над фреоном, чтобы прекратить испарение и остановить превращение жидкого фреона в газообразный.

Закипающий в испарителе хладагент переходит в активную фазу поглощения тепла, исходящего от шланг узла-теплообменника. А трубки, а точнее их материал, будут омываться жидкостью, а это напрямую связано с процессом охлаждения воздуха. Такой процесс не должен прерываться, он постоянный. Для его поддержания необходимо регулярное кипение фреона в испарителе, а значит – постоянное удаление газообразного хладагента и добавление его в жидком состоянии.

Конденсация пара жидкого фреона требует температуру ровно такую, какой она будет в зависимости от атмосферного давления. Выше показатель давления – выше градус для конденсации. Давление в 23 атмосферы необходимо, что конденсировать пары фреона R22, в то время как температура будет равна +55 градусам.

Читайте также  Как задать температуру в холодильнике Самсунг

Пары хладагента во время превращения их в жидкость выделяют большое количество тепла в окружающую среду. Холодильник для такого процесса имеет специальный, абсолютно герметичный тепловой обменник, называемым конденсатором. Он предназначен для отвода выделенной тепловой энергии. Выглядит конденсатор как алюминиевый элемент, имеющий ребристую поверхность.

Принцип работы холодильной установки

Чтобы пары фреона вывести из испарителя, а давление создать такое, которое будет оптимально благоприятным для конденсации, необходимо специальное насосное устройство – компрессор. Кроме того, в холодильной установке не обойтись без работы регулятора потока фреона. Эта функция отведена дросселирующей капиллярной трубке. Каждый из элементов холодильной системы соединяется между собой трубопроводом, образуя последовательную цепочку – так круг системы замыкается.

Принцип работы холодильной установки на фреоне

Принцип работы холодильной установки на фреоне предполагает выполнение реального цикла, который существенно отличается от теоретического. Разница заключается в присутствии такого понятия, как потеря давления. Происходит это во время реального цикла на клапанах компрессора (подробнее о видах компрессора читайте здесь: https://megaholod.ru/articles/kakie_byvayut_kompressory_v_kholodilnikakh/) и на его обвязке в частности. Такие потери в последствии необходимо компенсировать.

Для этого следует добиться увеличения работы сжатия, что понизит результативность цикла. В суть этого параметра вложены соотношение мощности агрегата и мощности, необходимой для работы компрессора. А вот насколько эффективно работает установка – параметр сравнительный, который никак не отражается на производительности холодильника.

Устройство и принцип действия холодильной машины

Машинный способ является наиболее распространенным способом получения холода за счет изменения агрегатного состояния рабочего вещества, кипения его при низких температурах, с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования.

Одним из условий эффективной работы торгового холодильного оборудования является применение в качестве рабочих веществ холодильных агентов, обладающих хорошими термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими, физиологическими и озонобезопасными свойствами. Важное значение имеют также их стоимость и доступность. Холодильные агенты не должны быть ядовиты, вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.

Различают естественные и искусственные холодильные агенты. К естественным хладагентам относятся: аммиак (R717), воздух (R729), вода (R718), углекислота (R744) и др., к искусственным — хладоны (смеси различных фреонов).

В настоящее время существует три типа фторуглеводородных хладагентов:

хлорфторуглероды (CFC), обладающие высоким потенциалом истощения озона. Например: R12, R13, R502, R503;

гидрохлорфторуглероды (HCFC), которые содержат атомы водорода, что приводит к более короткому периоду существования этих хладагентов в атмосфере по сравнению с CFC, например хладагент R22;

гидрофторуглероды (HFC), которые не содержат хлора. Они не разрушают озоновый слой Земли и имеют короткий период существования в атмосфере. Например: R134A, R404A.

В связи с этим проблема использования в качестве хладагентов природных веществ, и в первую очередь аммиака, наиболее актуальна сейчас у производителей холодильного оборудования. В России потребность в холоде для стационарных холодильников в основном обеспечивается аммиачными холодильными установками, так как аммиак не разрушает озоновый слой, не оказывает прямого воздействия на глобальный тепловой эффект, обладает отличными термодинамическими свойствами, имеет высокий коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации и доступность производства.

К негативным свойствам аммиака относятся токсичность, пожаро- и взрывоопасность, резкий неприятный запах. Любая авария с аммиаком ведет к серьезным последствиям.

В торговле в основном используют компрессионные холодильные машины, которые состоят из следующих основных узлов: компрессора, конденсатора воздушного охлаждения, терморегулирующего вентиля (ТРВ) и испарителя. Холодильная машина, кроме перечисленных основных частей, имеет приборы автоматики, фильтры, осушители, теплообменники и т.п.

Компрессор — наиболее сложный и важный узел холодильной машины. Он служит для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания в конденсатор. Основным показателем работы компрессора является его холодопроизводительность (количество теплоты, которое холодильная машина получает за единицу времени от охлаждаемой среды).

Конденсатор воздушного охлаждения — теплообменный аппарат, в котором поступающий из компрессора парообразный хладагент превращается в жидкость. Этот процесс протекает при отдаче хладагентом теплоты во внешнюю среду.

Испаритель — теплообменный аппарат, осуществляющий отбор тепла от охлаждаемой среды.

Терморегулирующий вентиль служит для автоматической подачи необходимого количества хладагента в испаритель. Он контролирует и поддерживает заданную температуру паров хладона на выходе из испарителя.

Приборы автоматики обеспечивают пуск, остановку холодильной машины, защиту ее от перегрузок, поддержание заданного температурного режима в охлаждаемой среде, оптимальное заполнение испарителя хладагентов, своевременное оттаивание снеговой шубы с испарителей.

Реле давления автоматически поддерживает заданное давление на линии всасывания путем включения и выключения компрессора.

Ресивер — резервуар, который собирает жидкий хладагент в целях обеспечения его равномерного поступления к ТРВ и в испаритель. Фильтр служит для удаления механических загрязнений. Осушитель предназначен для поглощения влаги из хладагента при заполнении им системы и во время эксплуатации машины. Теплообменник служит для перегрева паров хладагента, идущих от испарителя к компрессору, и переохлаждения хладагента, идущего от конденсатора к ТРВ.

Принцип действия холодильной машины заключается в следующем.

1. В испарителе, установленном в охлаждающем объеме, происходит кипение жидкого хладагента при низком давлении и температуре за счет отбора тепла из окружающей среды.

2. Из испарителя пары хладона проходят через теплообменник и паровой фильтр, затем они отсасываются компрессором, сжимаются и в перегретом состоянии нагнетаются в конденсатор, при этом температура и давление повышаются.

3. В охлаждаемом воздухом конденсаторе они конденсируются, т.е. превращаются в жидкость.

4. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через жидкостный фильтр и теплообменник.

5. Очищенный хладон, проходя через узкое отверстие ТРВ, дросселируется, распыляется и при резком снижении температуры и давления поступает в испаритель.

Цикл повторяется. Циркулируя по такому замкнутому кругу, хладагент попеременно меняет свое агрегатное состояние, т. е. происходит скачкообразный переход хладагента из жидкого состояния в газообразное и наоборот.

В настоящее время в торговом холодильном оборудовании используются различные системы холодоснабжения: встроенные, выносные и централизованные.

Теплопритоки в торговые залы магазинов от встроенных в оборудование холодильных агрегатов приводят к снижению товарооборота и росту непредусмотренных расходов, в том числе:

создаются некомфортные для покупателей условия (высокая температура воздуха в торговом зале и высокий уровень шума, неприятные посторонние запахи);

некомфортные для продавцов и обслуживающего персонала условия приводят к снижению качества обслуживания, падает имидж предприятия и уменьшается товарооборот;

срок службы встроенных холодильных агрегатов в 2. 3 раза ниже, чем при использовании систем выносного холодоснабжения, и в 4. 6 раз ниже, чем при использовании централей;

происходят частые выходы из строя оборудования;

возникают дополнительные расходы на кондиционирование и на энергопотребление.

Выносное холодоснабжение представляет собой систему холодоснабжения на базе автономных компрессорно-конденсаторных агрегатов, расположенных в машинном отделении и изолированных от торговых помещений. При этом каждый агрегат может обеспечивать холодом нескольких потребителей.

Одним из важнейших условий эффективного развития предприятий торговли является использование централизованных систем холодоснабжения, представляющих собой несколько параллельно включенных компрессоров на единой раме с дополнительным оборудованием. Каждый центральный агрегат оборудован микропроцессорным блоком управления, осуществляющим регулирование холодопроизводительности агрегата и обеспечивающим равномерную работу каждого компрессора и конденсатора.

Основные достоинства использования централизованной системы холодоснабжения следующие:

центральные агрегаты компактны и занимают значительно меньше места;

достигается заметная экономия электроэнергии, так как крупные компрессоры имеют более высокий коэффициент полезного действия;

для крупных супермаркетов централизованная система холодоснабжения экономически выгоднее традиционного варианта холодоснабжения; увеличивается товарооборот;

обеспечивается высокая надежность за счет использования нескольких компрессоров;

в случае выхода из строя одного или несколько компрессоров остальные компрессоры обеспечат поддержание требуемой температуры для предотвращения потери продукции до устранения неисправности;

Читайте также  Как выбрать кондиционер для двухкомнатной квартиры

Холодоснабжение и холодильное оборудование — то, что следует знать перед выбором

Как правило, решения по промышленному холодоснабжению являются дорогостоящими и не всегда понятными конечному потребителю, и «цена ошибки» при их выборе наиболее высока. Поэтому, перед тем как остановить свой выбор на конкретном промышленном холодильном оборудовании или технологии, следует в общих чертах ознакомиться с принципами работы систем холодоснабжения и холодильной техники.

Принцип работы холодильных машин

Процесс охлаждения, применяемый в современном холодильном оборудовании, происходит за счет непрерывной «перекачки» тепла из места, которое следует охладить, в другое место, где это тепло выбрасывается в окружающую среду или утилизируется. Чтобы обеспечить такую перекачку, используется свойство веществ «впитывать» в себя тепловую энергию при испарении (переходе из жидкого в газообразное состояние) и отдавать ее при конденсации (обратном переходе из газообразного состояния в жидкое).

Вещества, совершающие такой фазовый кругооборот в холодильных машинах, называются хладагентами. Большинство холодильных агрегатов получают холод за счет использования фазового перехода хладагента из жидкого в газообразное состояние.

Принципиальная схема работы холодильной машины

Основные типы холодильных машин

Но существуют и другие типы холодильных машин. В зависимости от физического процесса, применяемого для генерации холода, все агрегаты подразделяют на следующие типы:

  • Холодильные машины, использующие фазовый переход. В свою очередь они подразделяются на:
    • парокомпрессорные или просто компрессорные,
    • абсорбционные,
    • эжекторные или пароэжекторные.
    • воздушные детандерные холодильные машины,
    • воздушные вихревые холодильные машины или машины на вихревых охладителях.

    Владимир Мурашко, Директор по развитию компании «ЕВРОКЛИМАТ»

    «Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальные схемы цикла в них практически одинаковы и различаются количеством холодильных контуров, количеством и способом подключения компрессоров, предохранительными и защитными устройствами и автоматикой управления».

    Парокомпрессорные холодильные машины

    Это, вероятно, наиболее распространенный на сегодня тип холодильных агрегатов. Хотя и внутри этого типа существует дополнительное разделение агрегатов по типу холодильного компрессора, которые бывают:

    • винтовыми,
    • осевыми,
    • поршневыми,
    • ротационными,
    • спиральными,
    • центробежными.

    Чаще всего в бытовых холодильниках и холодильных установках для пищевой промышленности используются поршневые компрессоры. Число поршней в них варьируется от 1 (для бытовых устройств) до 12 (для крупных стационарных компрессоров).

    Винтовые компрессоры обладают большей холодопроизводительностью в сравнении с поршневыми компрессорами при сопоставимых размерах.

    Ротационные компрессоры используются, преимущественно, в бытовых кондиционерах. Спиральные компрессоры считаются очень перспективными. Их используют в холодильной технике для пищевой промышленности, однако наиболее широкое применение они нашли в системах кондиционирования.

    В парокомпрессорных холодильных установках (сокр. ПКХУ или ПКХМ) в качестве хладагентов применяют легкокипящие жидкости. Чтобы реализовать замкнутый цикл перекачки тепла, схема холодильной машины имеет 4 обязательных элемента:

    • испаритель,
    • конденсатор,
    • компрессор,
    • регулятор потока.

    Как работает парокомпрессионная холодильная машина

    В испарителе происходит извлечение тепла из места, которое нуждается в охлаждении, и последующая передача этого тепла хладагенту. За счет полученной тепловой энергии жидкий хладагент испаряется, а само место, откуда тепло ушло, охлаждается. Далее включается в работу компрессор, который всасывает парообразный хладагент и повышает его давление и температуру.

    После компрессора горячий пар под давлением попадает в конденсатор. Здесь он отдает полученную тепловую энергию, выбрасывая ее в окружающую среду или нагревая воду. После отдачи температуры температура хладагента закономерно падает, и он конденсируется, т.е. переходит в жидкое состояние, но давление его по-прежнему высокое. Чтобы сбросить это давление, применяется регулятор потока. После его прохождения, хладагент снова возвращается в испаритель, а цикл холодильной машины повторяется.

    Как работают другие виды холодильных машин

    В воздушных холодильных установках в качестве хладагента используется обычный воздух, а передача тепла от места, которое нужно охладить, до места его выброса, осуществляется за счет механической энергии. Детандер — это расширительный цилиндр, который служит для того, чтобы температура воздуха в системе опустилась ниже температуры охлаждаемых в холодильной камере предметов.

    Охлаждение в воздушных вихревых холодильных машинах осуществляется за счет расширения предварительно сжатого компрессором воздуха в блоках специальных вихревых охладителей.

    В абсорбционной холодильной машине используется свойство некоторых хладагентов хорошо растворяться в воде (до 1000 объемов аммиака на 1 объем воды). Такими хладагентами могут выступать раствор бромистого лития или аммиак. В целом, рабочий цикл абсорбционной холодильной машины очень похож на цикл парокомпрессорной. Только в ней полностью отсутствует компрессор. А удаление газообразного хладагента из змеевика испарителя происходит за счет поглощения его водой, раствор хладагента в которой затем перекачивается в специальную емкость (десорбер), где производится его нагрев до газообразного состояния.

    Среднетемпературный агрегат Express Cool AKP-EC-NT-HSN 2x5343(Y) - 2x8571(Y) на базе двух полугерметичных винтовых компрессоров

    Пары хладагента и воды из десорбера под давлением поступают в ректификационную колонну, где пары разделяются. Далее практически чистый хладагент попадает в конденсатор, где, охлаждаясь, конденсируется и через регулятор потока снова поступает в испаритель для повторения цикла.

    Термоэлектрические холодильные машины основаны на так называемом эффекте Пельтье, заключающемся в поглощении тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух проводников, сделанных из разных материалов. При этом поглощенное тепло выделяется на другом спае.

    Пароэжекторные холодильные установки чаще всего работают на водяном паре, поэтому нуждаются в устройстве, где этот пар будет производиться, например, котельной установке. Работает пароэжекторный холодильный агрегат так. Из котельной установки горячий пар поступает в сопло эжектора. При истечении пара с большой скоростью в камере смешения за соплом создается разрежение, под действием которого в камеру смешения подсасывается менее горячий пар из испарителя холодильной камеры.

    В диффузоре эжектора скорость полученной смеси уменьшается, а давление и температура растут. Затем паровая смесь поступает в конденсатор, где превращается в жидкость. Одна часть конденсата перекачивается насосом в котельный агрегат, а другая, используемая как хладагент, проходит через регулятор потока, в результате чего ее давление и температура падают. В испарителе этот пар отбирает тепло у охлаждаемых предметов, а затем вновь поступает в паровой эжектор.

    Классификация холодильных машин

    Помимо разделения по типу физического процесса, применяемого для генерации холода, холодильные агрегаты можно классифицировать и по другим признакам:

    • холодопроизводительности,
    • схеме и виду термодинамического цикла,
    • температурным характеристикам.

    По холодопроизводительности холодильные машины разделяются на малые, средние и крупные установки. К малым относятся агрегаты мощностью до 15 кВт, к средним – от 15 до 120 кВт, крупными считаются установки с холодопроизводительностью свыше 120 кВт.

    По схеме и виду термодинамического цикла различают одно- и двухступенчатые установки, а также многоступенчатые и каскадные холодильные машины. Количество ступеней определяется количеством установленных компрессоров.

    По температурным характеристикам обслуживаемого объекта холодильные машины подразделяются на:

    • низкотемпературные,
    • среднетемпературные,
    • высокотемпературные.

    Высокотемпературные — это как правило одноступенчатые агрегаты, охлаждающие объект до температуры -10 С и выше. Среднетемпературные работают в диапазоне температур от -30 С до -10 С и как правило оснащены одно- и двухступенчатыми компрессорами. Наконец, низкотемпературные холодильные машины могут работать при температуре ниже -30 С. Это многоступенчатые и каскадные агрегаты.

    Устройство холодильной машины

    В современном мире холодильное оборудование используется повсеместно и играет, определенно, очень важную роль в жизни человека. Оно применяется не только для охлаждения продуктов питания и повышения их срока хранения. Например, по такому же принципу работают кондиционеры и сложные сплит-системы, которые занимаются охлаждением или нагревом воздуха (воды).

    Чтобы разбираться в работе охлаждающего оборудования, достаточно только понять принцип функционирования. А заключается он не в охлаждении, как может показаться на первый взгляд, а в отводе тепла. Если говорить о холодильнике, то с помощью перекачиваемой охлаждающей жидкости и компрессора, удается отводить тепло из шкафа в окружающее пространство. В случае с кондиционером, по такому же принципу излишнее тепло из комнаты или нескольких помещений удаляется во внешнюю среду (для этого и предусмотрен внешний блок).

    В классическом устройстве холодильного оборудования специальная жидкость забирает тепло от продуктов, воздуха или жидкостей. При этом, она закипает, переходя в газообразное состояние. Компрессор отвечает за то, чтобы перекачать газ из охлаждаемого участка в ту часть оборудования, где газ отдаст свое тепло и постепенно снова превратится в жидкость. Весь цикл повторяется постоянно на протяжении всего времени работы.

    Когда же достигается заданная температура в помещении или холодильнике, то специальное реле отключает компрессор. По мере роста температуры, датчик снова подает сигнал на включение и процесс повторяется.

    Основными конструктивными элементами можно назвать:

    • Компрессор – важнейшая составляющая любого холодильника или кондиционера. Иначе называется мотором, потому что при запуске создает давление в замкнутой системе, запуская циркуляцию охлаждающей жидкости.
    • Хладагент – специальная жидкость, которой заполнена система. Именно этой жидкостью и осуществляется перераспределение тепла.
    • Система дросселей и вентилей – это устройства, которые перекрывают подачу жидкости и газа, тем самым обеспечивая регулировку режимов работы. Чем больше жидкого хладагента поступит в камеру, тем быстрее он охладит пространство, забрав лишнее тепло.
    • Испаритель – место, в котором происходит процесс закипания охлаждающей жидкости и ее кипение с естественным процессом забора тепла.
    • Конденсатор – в этой части холодильного оборудования поступающий газообразный хладагент охлаждается (обычно посредством движения по системе труб) и снова переходит в жидкостное тепло. Соответственно, отдаваемое тепло отводится. В холодильниках конденсаторы располагаются на боковых стенках (сзади – на старых или бюджетных моделях), у кондиционера – во внешнем блоке на улице.

    У современных устройств присутствует дополнительное оборудование. Например, в обязательном порядке используются датчики и другие измерительные приборы, которые фиксируют температурные показатели хладагента, окружающей среды и внутри охлаждаемого шкафа/помещения. На профессиональных устройствах обычно реализована возможность наблюдения за количеством хладагента, посредством установки специальных смотровых стекол.

    Чтобы понять мощность и возможности холодильного оборудования, применяются общепринятые единицы измерения. Коэффициент, показывающий количество отводимого тепла за потраченную единицу энергии, позволяет точнее подобрать именно то устройство, которое нужно в конкретных условиях.

    Хладагент

    В разное время в качестве хладагента могли использоваться разные вещества. Главное качество, которым должно было обладать такое вещество – максимально низкая температура закипания (а в этом процессе обязательно забирается тепло).

    Для этого в системах могли применяться различные углеводородные соединения с содержанием хлора, фтора, брома. Нередко встречался аммиак, углекислый газ, пропан или даже обычный воздух.

    Сегодня чаще всего в бытовых и промышленных системах используется фреон разного класса (по количество содержащихся примесей и общей экологичности):

    • R12;
    • R22;
    • R134A;
    • R407C;
    • R404A;
    • R410A;
    • R717;
    • R507 и другие.

    Всего известно более 40 разных видов фреонов. Не все они используются для сплит-систем. Они также нашли свое применение в бытовой сфере: при производстве аэрозолей, растворителей, теплоизоляционных материалов. Такие вещества применяются для систем пожаротушения (например, на кораблях и подводных лодках, на энергетических предприятиях).

    Терморегулирующий вентиль (ТРВ)

    Терморегулирующий вентиль является важной составляющей частью холодильного оборудования. В предыдущих поколениях он чаще всего представлял собой устройство, расположенное перед испарителем, которое наполнялось таким же хладагентом, что и основная система, но не соединялся с ней. При нагревании хладагента в ТРВ, он расширялся, переходил в газообразное состояние, и закрывал дроссель, ведущий в испаритель. По мере охлаждения хладагента в нем, дроссельное отверстие открывалось, и циркуляция жидкости в основной системе начиналась опять.

    Таким образом, с помощью естественного физического процесса (а значит, максимально надежного) регулировался процесс циркуляции хладагента в холодильной камере или кондиционере.

    На современном оборудовании ТРВ встречается реже. Все чаще ему на замену пришли электронные датчики, которые точно считывают температуру проходящего хладагента и передают информацию на центральный процессор. Там данные обрабатываются, и формируется команда на закрытие или открытие дросселя. Плюсом современных систем можно назвать то, что они позволяют тонко задавать параметры охлаждения, вплоть до десятых долей градусов. Минусы тоже очевидны: устройство стало намного более сложным, а значит, дорогостоящим и трудным в плане ремонта.

    Смотровое стекло

    Смотровое стекло в холодильной камере встречается не так уж часто. Обычно это устройство – прерогатива дорогого оборудования. Основное его назначение заключается в визуальном определении количества хладагента и его качеств (цвет, вязкость), а также для оценки количества влаги в системе (в большинстве случаев определяется по цвету специального индикатора).

    Чаще всего окошко для визуального осмотра располагают на части трубопровода рядом с накопителем.

    Для оценки состояния хладагента не обязательно быть экспертом. К примеру, свидетельством явных проблем в оборудовании можно назвать появление пузырьков воздуха, существенное изменение цвета. Для этого там располагают специальные цветовые датчики, которые меняют свой цвет, реагируя на перемены в характеристиках хладагента.

    Самые крупные холодильные установки нередко обладают даже несколькими участками, оборудованными смотровыми стеклами. Это позволяет наиболее точно определить состояние цепи в большой схеме и намного проще проводить процедуру технического обслуживания специалистам.

    Фильтр-осушитель

    Еще один достаточно важный конструктивный элемент холодильной установки – фильтр-осушитель. Его основная задача заключается в удалении лишней влаги из хладагента, а также других загрязнений в системе, которые могут существенно снижать общий срок эксплуатации всего оборудования.

    Внутреннее устройство фильтра-осушителя достаточно простое. Прибор представляет собой трубку, которая на разных моделях может иметь существенно разный диаметр и длину. Устанавливается устройство чаще всего в части трубы перед или после конденсатора.

    Внутри фильтр представляет собой две сетки для фильтрации, установленные с одного и второго края. Между сетками заливается фильтрующая часть-адсорбер.

    В зависимости от дороговизны оборудования, на него могут устанавливаться одноразовые фильтры (дешевле) или многоразовые (дороже). Отличие в том, что одноразовые ставятся на заводе и не допускают возможность перезарядить фильтрующий элемент.

    Ресивер

    Ресивер встречается в том или ином виде на любом холодильном оборудовании. Он представляет собой тяжелый металлический бак, в котором накапливается жидкий хладагент перед тем, как подаваться в испаритель.

    • Накопление хладагента.
    • Создание защитного гидрозатвора между испарителем (с газообразным хладагентом) и конденсатором (остывающим хладагентом).
    • Отделяет масло от воздуха посредством физических процессов.

    Подсоединяются ресиверы к общей системе и герметично припаиваются к трубкам, по которым курсирует охлаждающая жидкость.

    Регулятор давления

    Автоматический клапан, который отвечает за регулирование давления в холодильной системе необходим для того, чтобы в зависимости от внешних условий распределять нагрузку на испаритель. В нем так же, как и в ТРВ используется перекрывающая тарелка, которая, реагируя на повышение давления в системе открывается, чтобы сбросить его или, наоборот, остается в прежнем положении. Все зависит от команд системы.

    В кондиционерах и холодильниках разделяю регуляторы низкого и высокого давления. Прессостаты или регуляторы низкого давления чаще всего применяются сразу после испарителя и тем больше открывают дроссель, чем больше закипает хладагент. Таким образом, циркуляция повышается в том случае, если нужно быстрее охлаждать.

    Маноконтроллеры – это регуляторы высокого давления. Они применяются в системах с воздушным охлаждением и их основное назначение заключается в том, чтобы обеспечивать оптимальную циркуляцию охлаждаемого хладагента в зависимости от тех условий воздушной среды, где он переходит в жидкое состояние. Иными словами, дроссель открывается тем больше, чем жарче во внешней среде.

    Для выбора подходящего компрессорного агрегата переходите по данной ссылке.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: