Princíp činnosti chladiacej jednotky. Zariadenie a princíp činnosti chladiaceho stroja. Princíp činnosti absorpčných chladničiek
Chladiaci stroj je navrhnutý tak, aby odoberal teplo (energiu) z chladeného telesa. Podľa zákona zachovania energie ale teplo len tak niekde nezmizne, preto je potrebné odobratú energiu odovzdať (odovzdať).
Proces chladenia na základe fyzikyabsorpcia tepla počas varu (odparovania) kvapaliny (kvapalné chladivo).určené na nasávanie plynu z výparníka a na stlačenie a jeho nútenie do kondenzátora. Pri stláčaní a ohrievaní výparov chladiva im dodávame energiu (alebo teplo), pri chladení a rozširovaní energiu. Toto je základný princíp, na základe ktorého prebieha prenos tepla a funguje chladiace zariadenie. Chladiace zariadenie využíva na prenos tepla chladivá.
Chladiaci kompresor 1 nasáva plynné chladivo (freón) z (výmenník tepla alebo chladič vzduchu) 3, komprimuje ho a prečerpáva do 2 (vzduchu alebo vody). V kondenzátore 2 chladivo kondenzuje (ochladzuje sa prúdom vzduchu z ventilátora alebo prúdom vody) a prechádza do kvapalného stavu. Z kondenzátora 2 vstupuje kvapalné chladivo (freón) do prijímača 4, kde sa hromadí. Tiežprijímač je nevyhnutný na neustále udržiavanie požadovanej úrovne chladiva. Prijímač je vybavený 19 uzatváracími ventilmi na vstupe a výstupe. Z prijímača vstupuje chladivo do filtračnej sušičky 9, kde sú odstránené zvyšky vlhkosti, nečistoty a nečistoty, potom prechádza priezorom s indikátorom vlhkosti 12, solenoidovým ventilom 7 a je termostatickým ventilom 17 škrtený do výparníka 3.
Termostatický expanzný ventil sa používa na reguláciu prívodu chladiva do výparníka
Vo výparníku chladivo vrie a odvádza teplo z chladiaceho predmetu. Výpary chladiva z výparníka cez filter na sacom potrubí 11, kde sú vyčistené od nečistôt, a odlučovač kvapaliny 5 vstupuje do kompresora 1. Potom sa cyklus chladiaceho stroja opakuje.
Odlučovač kvapaliny 5 zabraňuje vstupu kvapalného chladiva do kompresora.
Na zabezpečenie zaručeného návratu oleja do kľukovej skrine kompresora je na výstupe z kompresora nainštalovaný odlučovač oleja 6. V takom prípade olej cez uzatvárací ventil 24, filter 10 a priezor 13 prechádza do kompresora cez spätné vedenie oleja.
Vibračné izolátory 25, 26 na sacom a výtlačnom potrubí zaisťujú tlmenie vibrácií počas prevádzky kompresora a zabraňujú ich šíreniu po chladiacom okruhu.
Kompresor je vybavený ohrievačom kľukovej skrine 21 a dvoma uzatváracími ventilmi 20.
Ohrievač 21 kľukovej skrine je nevyhnutný na odparenie chladiva z oleja, na zabránenie kondenzácie chladiva v kľukovej skrini kompresora, keď je kompresor v pokoji, a na udržanie požadovanej teploty oleja.
IN chladiace stroje u polohermetických, v ktorých sa v mazacom systéme používa olejové čerpadlo, sa používa relé na reguláciu tlaku oleja 18. Toto relé je určené na núdzové vypnutie kompresora v prípade zníženia tlaku oleja v mazacom systéme.
Ak je jednotka inštalovaná vonku, musí byť dodatočne vybavená hydraulickým regulátorom tlaku kondenzácie, aby bola zabezpečená stabilná prevádzka v zimných podmienkach a udržiavaný požadovaný kondenzačný tlak v chladnom období.
Relé vysoký tlak 14 regulovať zapínanie / vypínanie ventilátorov kondenzátora tak, aby sa udržal požadovaný kondenzačný tlak.
Relé nízky tlak 15 ovládacích prvkov zapínania a vypínania kompresora.
Výstražný spínač 16 vysokého a nízkeho tlaku 16 je navrhnutý na núdzové vypnutie kompresora v prípade nízkeho alebo vysokého tlaku.
Bežný človek spravidla nemusí chápať princíp fungovania chladiaceho stroja, je pre neho dôležitý výsledok. Výsledok práce chladiaca jednotka je: chladené jedlo - od mrazenej zeleniny po mäso a mliečne výrobky alebo napríklad chladený vzduch, pokiaľ ide o rozdelené systémy.
Ďalšou vecou je zlyhanie chladiacich strojov a na opravu chladiacich jednotiek je potrebné zavolať odborníka. V takom prípade by nebolo zlé pochopiť princíp fungovania takýchto jednotiek. Prinajmenšom z dôvodu pochopenia potreby výmeny alebo opravy súčasti chladiaceho stroja.
Hlavným účelom chladiacej jednotky je odoberať teplo z ochladeného telesa a prenášať toto teplo alebo energiu na iný predmet alebo teleso. Aby ste pochopili tento proces, musíte pochopiť jednoduchú vec - ak telo zahrejeme alebo stlačíme, potom tomuto telu dodávame energiu (alebo teplo), ochladzujúc a expandujúc, energiu berieme. Toto je základný princíp, na základe ktorého sa buduje prestup tepla.
V chladiacom stroji sa na prenos tepla používajú chladivá - pracovné látky chladiaceho stroja, ktoré počas varu a v procese izotermickej expanzie odvádzajú teplo z chladeného predmetu a po kompresii ho odovzdávajú do chladiace médium v dôsledku kondenzácie
Chladiaci kompresor 1 nasáva plynné chladivo - freón z výparníkov 3, komprimuje ho a prečerpáva do kondenzátora 2. V kondenzátore 2 freón kondenzuje a mení sa na kvapalné skupenstvo. Z kondenzátora 2 vstupuje kvapalné chladivo do prijímača 4, kde sa hromadí. Prijímač je vybavený 19 uzatváracími ventilmi na vstupe a výstupe. Z prijímača vstupuje chladivo do filtračnej sušiarne 9, kde sa odstraňuje zvyšková vlhkosť, nečistoty a nečistoty, potom prechádza priezorom s indikátorom vlhkosti 12, solenoidovým ventilom 7 a je termostatickým ventilom 17 škrtený do výparník 3.
Vo výparníku chladivo vrie a odvádza teplo z chladiaceho predmetu. Výpary chladiva z výparníka cez filter na sacom potrubí 11, kde sú vyčistené od nečistôt, a odlučovač kvapaliny 5 vstupujú do kompresora 1. Potom sa opakuje prevádzkový cyklus chladiacej jednotky.
Odlučovač kvapaliny 5 zabraňuje vnikaniu tekutého chladiva do kompresora. Aby sa zabezpečil zaručený návrat oleja do kľukovej skrine kompresora, je na výstupe z kompresora nainštalovaný odlučovač oleja 6. V takom prípade vstupuje olej cez uzatvárací ventil 24, filter 10 a priezor 13 cez spätné vedenie. kompresor.
Izolátory vibrácií 25, 26 na sacom a výtlačnom potrubí tlmia vibrácie počas prevádzky kompresora a zabraňujú ich šíreniu po chladiacom okruhu.
Kompresor je vybavený ohrievačom 21 kľukovej skrine a dvoma uzatváracími ventilmi 20. Ohrievač 21 kľukovej skrine odparuje chladivo z oleja, čím zabráni kondenzácii chladiva v kľukovej skrini kompresora počas státia a udržuje nastavenú teplotu oleja.
Chladiaci výkon je množstvo tepla, ktoré je chladiaca jednotka schopná odobrať z chladenej kvapaliny. Toto je najdôležitejší ukazovateľ, ktorý odráža účinnosť chladiacej jednotky a ovplyvňuje jej náklady, preto je pri výbere konkrétneho chladiaceho zariadenia potrebné venovať pozornosť predovšetkým chladiacej kapacite tejto jednotky. Chladiaci výkon sa počíta, keď je vybraná jednotka, a môže sa pohybovať od niekoľkých jednotiek do niekoľkých tisíc kW.
Chladivo- pracovná látka chladiaceho stroja, ktorá počas varu a v procese izotermickej expanzie odoberá teplo chladenému objektu a potom ho po stlačení v dôsledku kondenzácie (voda, vzduch, teplo) odvádza do chladiaceho média. atď.). Predtým sa freón najčastejšie používal v chladiacich strojoch, teraz sa však nahrádza alternatívnymi látkami, pretože je škodlivý pre životné prostredie.
Moc je množstvo chladu produkovaného jednotkou za jednotku času. Nízkoteplotné zariadenie má spravidla väčší výkon ako strednoteplotné zariadenie, ale nie vždy. Čím viac energie, tým rýchlejšie chladiaca jednotka generuje požadovanú teplotu a presnejšie prispôsobuje následnú prevádzku chladiaceho stroja, keď sa zmenia podmienky prostredia.
Oblasť displeja- ide o priestor poskytnutý na umiestnenie tovaru, ktorý kupujúci vidí. Čím väčší je pomer zobrazovacej plochy a Celková plocha obchodné vybavenie je lepšie. Napríklad: plocha displeja sa v tomto prípade skladá z police vo vnútri zasklenej vitríny a malej hornej police vonku. V tomto prípade je hĺbka displeja 775 mm (585 + 190) so skutočnou hĺbkou vitríny 795 mm. Zobrazovacia plocha sa nepochybne zväčšuje, ak je vitrína viacúrovňová, v tomto prípade je však potrebné pamätať na to, že ak je medzi poschodiami príliš malá vzdialenosť alebo ak majú všetky rovnakú dĺžku, budú sa prekrývať tovary umiestnené na podlahe. spodné police.
Spotreba energie je množstvo elektriny spotrebovanej chladičom. Existujú rôzne ukazovatele spotreby energie - koľko elektriny jednotka spotrebuje za deň, týždeň, rok alebo na jednotku produktu. Tento parameter je mimoriadne dôležitý pri výbere chladiaceho zariadenia a typu chladiacej jednotky (diaľkovej alebo zabudovanej), pretože spotreba energie na prevádzku tohto zariadenia sa môže výrazne líšiť.
Teplota okolia hrá tiež dôležitú úlohu pri výbere chladiaceho zariadenia. Stáva sa to preto, lebo chladivo je počas prevádzky neustále v kontakte s vonkajším prostredím (vzduchom) cez steny rúrok. V dôsledku tepelnej výmeny sa vzduch ochladzuje, ale ak teplota okolia nezodpovedá predpísanej teplote, potom chladivo nemá čas prejsť celým cyklom transformácií z kvapalného do plynného skupenstva, čo vedie k zhoršenie činnosti chladiaceho zariadenia alebo jeho porucha. Na základe tohto parametra možno chladiace zariadenie navrhnúť na inštaláciu iba v interiéri alebo exteriéri.
2. Princíp činnosti chladiacich zariadení
Chladiaca jednotka je systém s uzavretým okruhom, ktorého účelom je ochladzovať vzduch. Hlavný základné súčasti sú výparník, kompresor, prijímač a kondenzátor. Tieto prvky sú navzájom prepojené spojovacími rúrkami, vo vnútri ktorých je chladivo (látka, ktorá vďaka svojej tepelnej vodivosti a schopnosti ľahkého prechodu z jedného stavu do druhého odoberá tepelnú energiu ochladenej látky a prenáša ju do prostredie).
Kompresor čerpá plynné chladivo z výparníka a smeruje ho do kondenzátora, kde sa rýchlo ochladzuje pod vplyvom chladného vzduchu vháňaného ventilátormi a mení sa na kvapalné skupenstvo, ktoré vydáva teplo. V ďalšom štádiu sa v prijímači hromadí chladivo. Vďaka svojej vysokej tepelnej vodivosti sa látka pri vstupe do výparníka varí a mení sa na paru, čím odoberá teplo zo vzduchu okolo seba. V tejto fáze jednotka produkuje chlad. Parné chladivo potom tiež účinkom kompresora vstupuje do kondenzátora.
Chladiaca jednotka teda generuje chlad aj teplo. To je mimoriadne dôležité, pokiaľ ide o výber prenosnej alebo zabudovanej chladiacej jednotky.
Pre veľké miestnosti (od 100 m²) sa často používajú diaľkové jednotky vrátane nezávislého kompresora, výparníka a kondenzátora. Sú inštalované v samostatná izba mimo predajného priestoru a pomocou špeciálnych potrubí sa studený vzduch dodáva priamo do chladiacich strojov. Pretože je chladiaca jednotka umiestnená mimo obchodného poschodia, umožňuje vám to po prvé zväčšiť zobrazovaciu plochu, pretože nezaberá miesto priamo vo vnútri chladiaceho zariadenia a po druhé neprodukuje žiadny hluk. Každá chladiaca jednotka navyše vyrába teplo prostredie... Čím viac chladiacich jednotiek je v miestnosti, tým naliehavejšie vyvstáva problém s chladením a klimatizáciou tejto miestnosti, čo si vyžaduje veľa energie. Diaľková jednotka sa vyhýba týmto problémom, pretože všetko teplo generované touto jednotkou prirodzene ide mimo miestnosť. Vzdialená chladiaca jednotka, ktorá vytvára chlad pre niekoľko chladiacich strojov, je navyše z hľadiska spotreby energie podstatne ekonomickejšia. Existujú však určité nevýhody - údržba a inštalácia vzdialeného systému výroby studenej energie je dosť namáhavý proces, ktorý môže vykonať iba odborník.
Pre malé priestory(menej ako 100 m²) je vhodnejšie zariadenie so zabudovanou jednotkou. Prevádzka a inštalácia zariadenia so zabudovanou chladiacou jednotkou je oveľa ľahšia ako vybavenie s externým chladom a nevyžaduje ďalší priestor mimo predajného priestoru. Nevýhodou je v tomto prípade hluk generovaný jednotkou a zmenšenie zobrazovacej plochy v dôsledku umiestnenia bloku jednotky priamo vo vnútri chladiaceho stroja. Kedy Vysoké číslo chladiacich strojov so zabudovanou jednotkou, vyvstáva otázka eliminácie tepla, ktoré vytvárajú počas prevádzky. Zariadenie so zabudovanou jednotkou je teda podstatne menej hospodárne ako chladiace jednotky s externým chladením.
Chladiace stroje a zariadenia sú určené na umelé znižovanie a udržiavanie nízkej teploty pod teplotou okolia od 10 ° C do -153 ° C v danom chladenom objekte. Stroje a zariadenia na vytváranie nižších teplôt sa nazývajú kryogénne. Odvod a prenos tepla sa uskutočňuje na úkor energie spotrebovanej v tomto prípade. Chladiace zariadenie sa vykonáva podľa projektu v závislosti od projektovej úlohy, ktorá definuje objekt, ktorý sa má chladiť, požadovaného rozsahu teplôt chladenia, zdrojov energie a druhov chladiaceho média (kvapalného alebo plynného).
Chladiaca jednotka môže pozostávať z jedného alebo viacerých chladiacich strojov, kompletne s pomocné zariadenie: systém napájania a vody, prístrojové, regulačné a kontrolné zariadenia, ako aj systém výmeny tepla s chladeným predmetom. Chladiacu jednotku je možné inštalovať v interiéri, na vonku, v doprave a v rôznych zariadeniach, v ktorých je potrebné udržiavať danú nižšiu teplotu a odstraňovať prebytočnú vlhkosť zo vzduchu.
Systém výmeny tepla s predmetom, ktorý sa má chladiť, môže byť priamym chladením chladivom, v uzavretom systéme, v otvorenom systéme, ako je chladenie suchým ľadom, alebo vzduchom vo vzduchovej chladničke. Systém uzavretej slučky môže byť tiež s medziľahlým chladivom, ktoré prenáša chlad z chladiaceho zariadenia na chladený objekt.
Za počiatok rozvoja chladiarenskej techniky v širokom meradle možno považovať vytvorenie prvého chladiaceho stroja na výrobu amoniaku a pary s kompresorom, ktorého autorom bol Karl Linde v roku 1874. Odvtedy sa objavilo veľa druhov chladiacich strojov, ktoré je možné zoskupiť podľa princípu činnosti nasledovne: parná kompresia, jednoducho nazývaná kompresorová, zvyčajne s elektrickým pohonom; chladiace stroje využívajúce teplo: absorpčné chladiace stroje a prúd pary; expanzné vzduchové, ktoré sú ekonomickejšie ako kompresorové pri teplotách pod -90 ° C, a termoelektrické, ktoré sú zabudované do prístrojov.
Každý typ chladiacich jednotiek a strojov má svoje vlastné charakteristiky, podľa ktorých sa vyberá oblasť ich použitia. Chladiče a rastliny sa v súčasnosti používajú v mnohých oblastiach Národné hospodárstvo a doma.
2. Termodynamické cykly chladiacich jednotiek
Prenos tepla z menej zohriateho zdroja do viac zohriateho zdroja je možný v prípade organizácie akéhokoľvek kompenzačného procesu. Vďaka tomu sa chladiace cykly vždy realizujú ako výsledok spotreby energie.
Aby sa teplo odvedené zo „studeného“ zdroja prenášalo do „horúceho“ zdroja (zvyčajne okolitého vzduchu), je potrebné zvýšiť teplotu pracovnej tekutiny nad teplotu okolia. To sa dosiahne rýchlym (adiabatickým) stláčaním pracovnej kvapaliny s vynaložením práce alebo s dodávkou tepla do nej zvonku.
V reverzných cykloch je množstvo tepla odobratého z pracovnej tekutiny vždy väčšie ako množstvo dodaného tepla a celková kompresná práca je väčšia ako celková expanzná práca. Výsledkom je, že závody pracujúce na týchto cykloch sú spotrebiteľmi energie. Takéto ideálne termodynamické cykly chladiacich jednotiek už boli diskutované vyššie v odseku 10 témy 3. Chladiace jednotky sa líšia použitou pracovnou kvapalinou a princípom činnosti. Prevod tepla zo „studeného“ zdroja do „horúceho“ sa môže uskutočniť na úkor práce alebo nákladov na teplo.
2.1. Vzduchové chladiace jednotky
V chladiacich jednotkách so vzduchom sa vzduch používa ako pracovná tekutina a prenos tepla zo „studeného“ zdroja do „horúceho“ sa vykonáva na úkor mechanickej energie. Zníženie teploty vzduchu potrebné na chladenie chladiacej komory sa v týchto zariadeniach dosahuje v dôsledku jeho rýchlej expanzie, pri ktorej je čas na výmenu tepla obmedzený a práce sa vykonávajú hlavne na úkor vnútornej energie, v súvislosti s s ktorými teplota pracovnej kvapaliny klesá. Schéma vzduchovej chladiacej jednotky je znázornená na obrázku 7.14.
Obr. štrnásť.: HC - chladiaca komora; K - kompresor; TO - výmenník tepla; D - expanzný valec (expandér)
Teplota vzduchu vstupujúceho z chladiacej komory XK do kompresorového valca K stúpa v dôsledku adiabatického stlačenia (proces 1 - 2) nad teplotu okolia T3. Keď vzduch prúdi rúrkami výmenníka tepla TO, jeho teplota klesá pri konštantnom tlaku - teoreticky na teplotu okolia Tz. V tomto prípade vzduch vydáva teplo q (J / kg) do životného prostredia. Výsledkom je, že špecifický objem vzduchu dosiahne minimálnu hodnotu v3 a vzduch prúdi do valca expanzného valca - expandéra D. V expandéri kvôli adiabatickej expanzii (proces 3-4) s dokončením užitočná práca ekvivalentnej zatienenej oblasti 3-5-6-4-3, teplota vzduchu klesne pod teplotu predmetov ochladených v chladiacej komore. Takto ochladený vzduch vstupuje do chladiacej komory. V dôsledku výmeny tepla s chladenými predmetmi stúpa teplota vzduchu pri konštantnom tlaku (izobar 4-1) na svoju pôvodnú hodnotu (bod 1). V takom prípade sa teplo q2 (J / kg) dodáva z objektov, ktoré sa majú ochladiť, do vzduchu. Množstvo q 2, nazývané chladiaca kapacita, je množstvo tepla prijaté 1 kg pracovnej tekutiny z objektov, ktoré sa majú ochladiť.
2.2. Chladiace jednotky s parným kompresorom
V parných kompresorových chladiacich jednotkách (PCHU) sa ako pracovná tekutina používajú nízkovriace kvapaliny (tabuľka 1), čo umožňuje uskutočňovať procesy dodávania a odvádzania tepla izotermami. K tomu sa používajú procesy varu a kondenzácie pracovnej tekutiny (chladiva) pri konštantných hodnotách tlaku.
Stôl 1.
V XX storočí sa ako chladivá široko používali rôzne freóny na báze fluórchlórovaných uhľovodíkov. Spôsobili aktívne zničenie ozónovej vrstvy, a preto je ich použitie v súčasnosti obmedzené a hlavným používaným chladivom je chladivo K-134A (otvorené v roku 1992) na báze etánu. Jeho termodynamické vlastnosti sú blízke vlastnostiam freónu K-12. Obidve chladivá majú zanedbateľne rozdielne molekulové hmotnosti, teploty odparovania a teploty varu, ale na rozdiel od K-12 nie je chladivo K-134A agresívne voči ozónovej vrstve Zeme.
Schéma PKHU a cyklus v súradniciach T-s sú znázornené na obr. 15 a 16. V PKKHU sa tlak a teplota znižujú škrtením chladiva, ktoré prúdi cez redukčný ventil РВ, ktorého prietoková plocha sa môže meniť.
Chladivo z chladiacej komory XK vstupuje do kompresora K, v ktorom sa adiabaticky stláča v procese 1-2. Výsledná suchá nasýtená para vstupuje do KD, kde kondenzuje pri konštantných hodnotách tlaku a teploty v procese 2 - 3. Uvoľnené teplo q1 sa odvádza do „horúceho“ zdroja, ktorým je vo väčšine prípadov okolitý vzduch. Vytvorený kondenzát sa škrtí v redukčnom ventile PB s premenlivou prietokovou plochou, čo umožňuje meniť tlak vlhkej pary, ktorá z neho odchádza (proces 3-4).
Obr. pätnásť. Schematický diagram (a) a cyklus v T-s-súradniciach (b) chladiacej jednotky s parným kompresorom: КД - kondenzátor; K - kompresor; HC - chladiaca komora; PB - redukčný ventil
Pretože proces škrtenia prebiehajúci pri konštantnej hodnote entalpie (h3 - h) je nevratný, je znázornený prerušovanou čiarou. Vlhká nasýtená para s malým stupňom sucha získaná v dôsledku procesu vstupuje do výmenníka tepla chladiacej komory, kde sa pri konštantných hodnotách tlaku a teploty odparuje v dôsledku tepla q2b odoberaného z objektov v komore ( proces 4-1).
Obr. šestnásť.: 1 - chladiaca komora; 2 - tepelná izolácia; 3 - kompresor; 4 - stlačená horúca para; 5 - výmenník tepla; 6 - chladiaci vzduch alebo chladiaca voda; 7 - kvapalné chladivo; 8 - škrtiaci ventil (expandér); 9 - expandovaná, ochladená a čiastočne odparená kvapalina; 10 - chladič (výparník); 11 - odparená chladiaca kvapalina
V dôsledku „sušenia“ sa zvyšuje stupeň sucha chladiva. Množstvo tepla odobratého z objektov ochladených v chladiacej komore v súradniciach T-B je určené plochou obdĺžnika pod izotermou 4-1.
Použitie nízkovriacich kvapalín v PCHU ako pracovnej tekutine umožňuje priblížiť sa k Carnotovmu reverznému cyklu.
Namiesto škrtiaceho ventilu je možné na zníženie teploty použiť aj expanzný valec (pozri obr. 14). V takom prípade bude inštalácia fungovať podľa reverzného Carnotovho cyklu (12-3-5-1). Potom bude teplo odobraté z objektov, ktoré sa majú ochladiť, väčšie - bude určené plochou pod izotermou 5-4-1. Napriek čiastočnej kompenzácii spotreby energie na pohon kompresora pozitívnou prácou získanou pri expanzii chladiva v expanznom valci sa tieto zariadenia nepoužívajú kvôli svojej konštrukčnej zložitosti a veľkým celkové rozmery... Okrem toho je oveľa jednoduchšie regulovať teplotu v chladiacej komore v jednotkách s plynom s variabilným prierezom.
Obr.
K tomu stačí iba zmeniť prietokovú oblasť škrtiaceho ventilu, čo vedie k zmene tlaku a zodpovedajúcej teplote nasýtených pár chladiva na výstupe z ventilu.
V súčasnosti sa namiesto piestových kompresorov používajú hlavne lopatkové kompresory (obr. 18). Skutočnosť, že pomer chladiacich koeficientov PKHU a reverzného Carnotovho cyklu
V inštaláciách skutočného parného kompresora vstupuje z výmenníka tepla - výparníka chladiacej komory do kompresora vlhká, ale suchá alebo dokonca prehriata para (obr. 17). To zvyšuje odobraté teplo q2, znižuje mieru výmeny tepla chladiva so stenami valca a zlepšuje mazacie podmienky pre skupinu piestov kompresora. V podobnom cykle dochádza k určitému prechladeniu pracovnej tekutiny v kondenzátore (oddiel 4-5 izobaru).
Obr. osemnásť.
2.3. Chladiace jednotky s prúdom pary
Cyklus parnej tryskovej chladiacej jednotky (obr. 19 a 20) sa tiež uskutočňuje na úkor spotreby tepelnej, a nie mechanickej energie.
Obr. 19 .: ХК - chladiaca komora; E - vyhadzovač; КД - kondenzátor; РВ - redukčný ventil tlaku; H - čerpadlo; KA - kotlová jednotka
Obr. dvadsať.
V takom prípade je kompenzovaný spontánny prenos tepla z viac zohriateho telesa do menej zohriateho. Para akejkoľvek kvapaliny sa môže použiť ako pracovná tekutina. Spravidla sa však používa najlacnejšie a najľahšie dostupné chladivo - vodná para pri nízkych tlakoch a teplotách.
Z kotolne vstupuje para do vyhadzovacej trysky E. vysoká rýchlosť v zmiešavacej komore za dýzou vzniká podtlak, pod ktorého pôsobením sa chladiace médium nasáva do zmiešavacej komory z chladiacej komory HK. V difuzéri ejektora klesá rýchlosť zmesi a stúpa tlak a teplota. Potom sa zmes pár dostane do kondenzátora KD, kde sa v dôsledku odvodu tepla q1 do okolitého prostredia zmení na kvapalinu. V dôsledku viacnásobného zníženia špecifického objemu počas kondenzácie tlak klesá na hodnotu, pri ktorej je teplota nasýtenia približne rovná 20 ° C. Jedna časť kondenzátu je čerpaná čerpadlom H do kotlovej jednotky KA a druhá časť je priškrtená vo ventile PB, v dôsledku čoho pri poklese tlaku a teploty vzniká vlhká para s miernym stupňom sucha. Vo výmenníku tepla - výparníku HK sa táto para suší pri konštantnej teplote, pričom sa z ochladzovaných objektov odoberá teplo q2 a potom sa opäť vstupuje do vyhadzovača pary.
Pretože náklady na mechanickú energiu na čerpanie kvapalnej fázy v absorpčných a parných chladiacich jednotkách sú extrémne malé, sú zanedbávané a účinnosť týchto jednotiek sa odhaduje pomocou koeficientu využitia tepla, čo je pomer tepla odobratého z predmety, ktoré sa majú ochladiť na teplo použité na vykonanie cyklov.
Na získanie nízkych teplôt v dôsledku prenosu tepla do „horúceho“ zdroja možno v zásade použiť ďalšie princípy. Napríklad teplotu je možné znížiť odparením vody. Tento princíp sa uplatňuje v teplom a suchom podnebí v odparovacích klimatizáciách.
3. Domáce a priemyselné chladničky
Chladnička - zariadenie, ktoré udržuje nízku teplotu v tepelne izolovanej komore. Spravidla sa používajú na skladovanie potravín a iných predmetov, ktoré si vyžadujú skladovanie v chlade.
Na obr. 21 zobrazuje diagram činnosti jednokomorovej chladničky a obr. 22 - účel hlavných častí chladničky.
Obr. 21.
Obr. 22.
Prevádzka chladničky je založená na použití tepelného čerpadla, ktoré prenáša teplo z pracovnej komory chladničky von, kde sa dodáva do vonkajšieho prostredia. V priemyselných chladničkách môže objem pracovnej komory dosiahnuť desiatky a stovky m3.
Chladničky môžu byť dvoch typov: strednoteplotné komory na skladovanie potravín a nízkoteplotné mrazničky. V poslednej dobe sú však najrozšírenejšie dvojpriestorové chladničky, ktoré obsahujú obe komponenty.
Chladničky sú štyroch typov: 1 - kompresné; 2 - absorpcia; 3 - termoelektrický; 4 - s vírovými chladičmi.
Obr. 23 .: 1 - kondenzátor; 2 - kapilárna; 3 - výparník; 4 - kompresor
Obr. 24.
Hlavné komponenty chladničky sú:
1 - kompresor, ktorý prijíma energiu z elektrickej siete;
2 - kondenzátor umiestnený mimo chladničky;
3 - výparník vo vnútri chladničky;
4 - termostatický expanzný ventil (TRV), ktorý je škrtiacim zariadením;
5 - chladivo (látka cirkulujúca v systéme s určitými fyzicka charakteristika- zvyčajne freón).
3.1. Princíp fungovania kompresnej chladničky
Teoretický základ, na ktorom je postavený princíp činnosti chladničiek, ktorého schéma je znázornená na obr. 23, je druhý zákon termodynamiky. Chladiaci plyn v chladničkách vykonáva tzv reverzný Carnotov cyklus... V tomto prípade hlavný prenos tepla nie je založený na Carnotovom cykle, ale na fázových prechodoch - odparovaní a kondenzácii. V zásade je možné vytvoriť chladničku iba pomocou Carnotovho cyklu, ale súčasne dosiahnuť vysoký výkon, a to buď kompresor, ktorý vytvára veľmi vysoký tlak, alebo veľmi veľkú plochu výmenníka tepla na chladenie a vykurovanie. je požadované.
Chladivo vstupuje do výparníka pod tlakom cez škrtiaci otvor (kapilárny alebo expanzný ventil), kde v dôsledku prudkého poklesu tlaku odparovanie kvapalinu a premieňať ju na paru. V takom prípade chladivo odvádza teplo z vnútorných stien výparníka, vďaka čomu je vnútorný priestor chladničky ochladený. Kompresor nasáva chladivo vo forme pary z výparníka, stláča ho, vďaka čomu stúpa teplota chladiva a tlačí ho do kondenzátora. V kondenzátore sa chladivo ohriate v dôsledku kompresie ochladzuje a vydáva teplo do vonkajšieho prostredia, a kondenzuje, t.j. sa mení na tekutinu. Postup sa znova opakuje. V kondenzátore teda chladivo (zvyčajne freón) vplyvom vysokého tlaku kondenzuje a mení sa na kvapalné skupenstvo, čím uvoľňuje teplo, a vo výparníku pod vplyvom nízkeho tlaku chladivo vrie a mení sa na plynné, absorbujúce teplo.
Na vytvorenie požadovaného tlakového rozdielu medzi kondenzátorom a výparníkom, pri ktorom prebieha cyklus prenosu tepla, je potrebný termostatický expanzný ventil (TRV). Umožňuje vám správne (úplne) naplniť vnútorný objem výparníka vareným chladivom. Výkon expanzného ventilu sa mení so znižovaním tepelného zaťaženia výparníka a so znižovaním teploty v komore klesá množstvo cirkulujúceho chladiva. Kapilára je analógom expanzného ventilu. Nezmení svoj prierez, ale priškrtí určité množstvo chladiva v závislosti od tlaku na vstupe a výstupe kapiláry, jeho priemeru a typu chladiva.
Po dosiahnutí požadovanej teploty snímač teploty otvorí elektrický obvod a kompresor sa zastaví. Keď teplota stúpa (v dôsledku vonkajšie faktory) snímač opäť zapne kompresor.
3.2. Princíp fungovania absorpčnej chladničky
Absorpčná chladnička na vodu a amoniak využíva vlastnosti jedného z rozšírených chladív - amoniaku - na to, aby sa dobre rozpustila vo vode (až 1 000 objemov amoniaku na 1 objem vody). Princíp činnosti absorpčnej chladiacej jednotky je znázornený na obr. 26 a jej schéma zapojenia- na obr. 27.
Obr. 26.
Obr. 27 .: GP - generátor pary; КД - kondenzátor; РВ1, РВ2 - redukčné ventily; HC - chladiaca komora; Ab - absorbér; H - čerpadlo
V tomto prípade sa odstránenie plynného chladiva z cievky výparníka, ktoré je potrebné pre každú odparovaciu chladničku, vykoná jeho absorpciou vodou, v ktorej sa roztok amoniaku prečerpá do špeciálnej nádoby (striptérka / generátor) a tam je sa zahrievaním rozloží na amoniak a vodu. Výpary amoniaku a vody z neho pod tlakom vstupujú do separačného zariadenia ( destilačná kolóna), kde sa čpavková para oddeľuje od vody. Ďalej prakticky čistý amoniak vstupuje do kondenzátora, kde po ochladení kondenzuje a prostredníctvom škrtiacej klapky opäť vstupuje do odparky na odparenie. Takýto tepelný motor môže na čerpanie chladiaceho roztoku používať rôzne zariadenia vrátane prúdových čerpadiel a nemusí mať pohyblivé mechanické časti. Okrem amoniaku a vody sa môžu použiť aj ďalšie pary látok - napríklad roztok bromidu lítneho, acetylénu a acetónu. Výhodou absorpčných chladničiek je tichá prevádzka, žiadne pohyblivé mechanické časti, schopnosť pracovať z vykurovania priamym spaľovaním paliva, nevýhodou nízka kapacita chladenia na jednotku objemu.
3.3. Princíp činnosti termoelektrickej chladničky
Existujú zariadenia založené na Peltierovom efekte, ktorý spočíva v absorpcii tepla jedným z prechodov termočlánkov (odlišné vodiče), keď sa v prípade prechodu prúdu cez ne uvoľní na druhom spoji. Tento princíp sa používa najmä v chladnejších vreciach. Je možné znížiť aj zvýšiť teplotu pomocou vírových rúrok navrhnutých francúzskym inžinierom Rankom, v ktorých sa teplota významne mení pozdĺž polomeru vírivého prúdenia vírivého vzduchu, ktoré sa v nich pohybuje.
Termoelektrický chladič je založený na Peltierových prvkoch. Je tichý, ale nie je veľmi používaný kvôli vysokým nákladom na chladenie termoelektrických prvkov. Malé automobilové chladničky a chladiče pitnej vody sa však často vyrábajú s Peltierovým chladením.
3.4. Princíp činnosti chladničky na vírových chladičoch
Chladenie sa vykonáva expanziou vzduchu vopred stlačeného kompresorom v blokoch špeciálnych vírových chladičov. Nie sú rozšírené kvôli vysokej hladine hluku, potrebe prívodu stlačeného vzduchu (až do 1,0 - 2,0 MPa) a jeho veľmi vysokého prietoku, nízkej účinnosti. Výhody - veľká bezpečnosť (nepoužíva sa elektrina, žiadne pohyblivé časti a nebezpečné chemické zlúčeniny), životnosť a spoľahlivosť.
4. Príklady chladiacich jednotiek
Niektoré schémy a popisy chladiacich jednotiek na rôzne účely, ako aj ich fotografie, sú zobrazené na obr. 27-34.
Obr. 27.
Obr. 28.
Obr. 29.
Obr.
Obr. 33.
Napríklad chladiace jednotky kompresorovo-kondenzačné (typ AKK) alebo kompresor-prijímač (typ AKR), znázornené na obr. 34, sú určené na prevádzku s udržiavaním teploty od +15 ° C do -40 ° C v komorách s objemom 12 až 2 500 m3.
Chladiaca jednotka obsahuje: 1 - kompresor-kondenzátor alebo kompresor-prijímač; 2 - chladič vzduchu; 3 - termostatický ventil (TRV); 4 - elektromagnetický ventil; 5 - ovládací panel.
Mliekareň používa jednostupňovú chladiacu jednotku.
1 - kompresor; 2 - kondenzátor; 3 - výparníky; 4 - prijímač;
5 - odlučovač kvapaliny; 6 - odlučovač oleja; 7 - elektromagnetický ventil;
9 - filtračná sušička; 10 - filter; 11 - filter na sacom potrubí; 12 - priezor s indikátorom vlhkosti; 13 - priezor;
14 - spínač vysokého tlaku; 15 - nízkotlakový spínač; 16 - relé alarmu vysokého a nízkeho tlaku; 17 - termostatický ventil; 18 - relé na reguláciu tlaku oleja; 19 - uzatvárací ventil prijímača; 20 - uzatvárací ventil kompresora; 21 - ohrievač kľukovej skrine; 25, 26 - izolátory vibrácií.
Obrázok 4 - Schéma chladiacej jednotky
Proces chladenia je založený na fyzikálnom jave absorpcie tepla počas varu (odparovania) kvapaliny (kvapalné chladivo). Kompresor chladiaceho stroja je navrhnutý tak, aby nasával plyn z výparníka a stláčal ho a nútil ho tak do kondenzátora. Pri stláčaní a ohrievaní výparov chladiva im dodávame energiu (alebo teplo), pri chladení a rozširovaní energiu. Toto je základný princíp, na základe ktorého prebieha prenos tepla a funguje chladiace zariadenie. Chladiace zariadenie využíva na prenos tepla chladivá.
Chladiaci kompresor (1) nasáva plynné chladivo z výparníkov (3), stláča ho a pumpuje do kondenzátora (2) (vzduch alebo voda). V kondenzátore (2) chladivo kondenzuje a prechádza do kvapalného stavu. Z kondenzátora (2) vstupuje kvapalné chladivo do prijímača (4), kde sa hromadí. Prijímač je tiež nevyhnutný na neustále udržiavanie požadovanej úrovne chladiva. Prijímač je na vstupe a výstupe vybavený uzatváracími ventilmi (19). Z prijímača vstupuje chladivo do filtračnej sušičky (9), kde sa odstraňujú zvyšky vlhkosti, nečistoty a nečistoty, potom prechádza priezorom s indikátorom vlhkosti (12), solenoidovým ventilom (7) a termostatickým ventilom sa škrtí. ventil (17) do výparníka (3).
Expanzný ventil sa používa na reguláciu prietoku chladiva do výparníka.
Vo výparníku chladivo vrie a odvádza teplo z chladiaceho predmetu. Výpary chladiva z výparníka cez filter na sacom potrubí (11), kde sú vyčistené od nečistôt, a odlučovač kvapaliny (5) vstupuje do kompresora (1). Potom sa cyklus chladiča opakuje.
Odlučovač kvapalín (5) zabraňuje vstupu kvapalného chladiva do kompresora.
Na zabezpečenie zaručeného návratu oleja do kľukovej skrine kompresora je na výstupe z kompresora namontovaný odlučovač oleja (6). V takom prípade vstupuje olej cez uzatvárací ventil (24), filter (10) a priezor (13) do kompresora cez spätné vedenie oleja.
Izolátory vibrácií (25), (26) na sacom a výtlačnom potrubí zaisťujú tlmenie vibrácií počas prevádzky kompresora a zabraňujú ich šíreniu po chladiacom okruhu.
Kompresor je vybavený ohrievačom kľukovej skrine (21) a dvoma uzatváracími ventilmi (20).
Ohrievač kľukovej skrine (21) je nevyhnutný na odparenie chladiva z oleja, zabránenie kondenzácii chladiva v kľukovej skrini kompresora, keď je kompresor v pokoji, a na udržanie požadovanej teploty oleja.
Chladiace jednotky s polohermetickými piestovými kompresormi, ktoré používajú olejové čerpadlo v mazacom systéme, používajú monitor tlaku oleja (18). Toto relé je určené na núdzové vypnutie kompresora v prípade zníženia tlaku oleja v mazacom systéme.
Ak je jednotka inštalovaná vonku, musí byť dodatočne vybavená hydraulickým regulátorom kondenzačného tlaku, aby sa zabezpečila stabilná prevádzka v zimných podmienkach a udržal požadovaný kondenzačný tlak v chladnej sezóne.
Vysokotlakový spínač (14) riadi zapínanie a vypínanie ventilátorov kondenzátora tak, aby sa udržal požadovaný kondenzačný tlak.
Nízkotlakový spínač (15) ovláda zapínanie a vypínanie kompresora.
Výstražný spínač vysokého a nízkeho tlaku (16) je určený na núdzové vypnutie kompresora v prípade nízkeho alebo vysokého tlaku.
