Основы холодильной техники занятие 3

Тема: Холодильные агенты и холодоносители

Задание:
1. Изучите теоретические сведения
2. Письменно ответьте на контрольные вопросы

Рабочее вещество, циркулирующее в холодильной машине, с помощью которого совершается обратный круговой процесс или цикл, называют холодильным агентом (хладагент). В современной отечественной и зарубежной практике наибольшее применение в стационарных холодильных машинах большой холодопроизводительности для получения температур от 0 до —40 °С нашел аммиак. Это связано с его хорошими термодинамическими свойствами и низкой стоимостью. В холодильных машинах малой холодопроизводительности, в бытовых холодильниках, а также транспортных установках используют хладоны (фреоны).

Исключительно большое значение для безопасной эксплуатации холодильных машин имеют токсичность и взрывоопасность хладагентов.

Аммиак (NH₃), представляющий наибольшую токсическую опасность, имеет резкий неприятный запах, сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. При его объемном содержании в воздухе более 0, % происходит отравление, что требует при работе с аммиачными холодильными установками строгого выполнения правил техники безопасности.

При атмосферном давлении аммиак (R717) имеет температуру кипения —33,4°С, большую теплоту парообразования, слабую растворимость в масле и другие преимущества. Его применяют в поршневых компрессионных и абсорбционных установках. К недостаткам аммиака следует отнести токсичность, горючесть, взрывоопасность при концентрациях в воздухе 16—26,8%.

Хладоны (фреоны) — галоидопроизводные предельных углеводородов, получаемые путем замены атомов водорода в насыщенном углеводороде атомами фтора, хлора, брома. Они химически инертны, мало- или невзрывоопасны.

В связи с тем что хладоны R11, R12, R113, R502 и в значительно меньшей степени R22, достигая атмосферы, высвобождают хлор, который участвует в разрушении озонового слоя, ряд международных конвенций и протоколов (Вена 1985;

Монреаль, 1987 и др.) запретил их производство и использование (R22 разрешен к применению в России до 2020 г.). Взамен перечисленных хладонов применяются озонобезопасные хладоны R134a, R404a.

Несмотря на токсичность и взрывоопасность, использование аммиака, не влияющего на окружающую среду, расширяется. Аммиак в 2 раза легче воздуха и при утечке быстро поднимается в атмосферу, где разлагается в течение нескольких дней. При выбросе жидкий аммиак немедленно испаряется. Если ранее аммиак использовали при производстве крупных по холодопроизводительности холодильных машин, то теперь промышленность осваивает конструкции средних и малых аммиачных компрессоров и холодильного оборудования на их основе.

Рисунок 3 – Система охлаждения камер с промежуточным хладоносителем:

1 — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — дросселирующее устройство;

4 — промежуточный теплообменник для охлаждения хладоносителя; 

5— насос; 6— камерный теплообменник (рассольная батарея)

Холодоносители (хладоносители) применяют для «транспортирования холода» от источника его получения (испарителя) до охлаждаемого объекта (камеры, аппараты и др.). В состав таких систем (рис. 3) кроме компрессора 7, конденсатора 2, дроссельного устройства 3 входит промежуточный теплообменник 4 для охлаждения хладоносителя, который циркулирует с помощью насоса 5 в собственной системе трубопроводов. Поступая в камерный теплообменник 6 (рассольная батарея), хладоноситель отбирает теплоту от продукта (или воздуха) и отдает ее другому хладоносителю, которым заполнено пространство между змеевиками в промежуточном теплообменнике 4. Таким образом, в данной установке с промежуточным хладоносителем циркулируют две охлаждающие среды: хладагент в системе компрессор—конденсатор—дроссель—компрессор и хладоноситель в системе промежуточный теплообменник—насос—камера—промежуточный теплообменник.

Несмотря на большую энергоемкость (из-за наличия насосов, осуществляющих циркуляцию хладоносителя), систему с хладоносителем применяют при большом числе потребителей холода с различными температурами, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

В холодильных установках стационарных холодильных камер, применяющихся для хранения больших объемов продукции, в качестве хладоносителей используют водные растворы солей — рассолы и однокомпонентные вещества, замерзающие при низких температурах (этиленгликоль, кремнийорганическая жидкость). Применяют водные растворы солей NaCl, MgCl₂, СаС1₂, температура замерзания которых до известного предела (состояния криогидратной точки) зависит от концентрации рассола: для раствора NaCl криогидратная точка —21,2°С, для MgCl₂ —33,6°С, для СаС1₂ —55°С. Для уменьшения коррозирующего действия рассолов на металлические части оборудования в них добавляют пассиваторы: силикат натрия, хромовую соль, фосфорные кислоты.

Этиленгликоль в зависимости от концентрации в воде может иметь температуру замерзания от О°С (вода) до —67,2°С при объемной концентрации 70%.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные узлы простейшей паровой компрессионной холодильной машины.

2. В каком направлении (от узла к узлу) движется хладагент в системе компрессионной холодильной машины?

3. В чем состоит отличие холодильного агента и холодоносителя?

4. Приведите схему охлаждения холодильного объекта с применением промежуточного хладагента.

5. Объясните назначение дроссельного устройства.

6. Какие типы конденсаторов применяют в холодильных машинах?

7. Какой узел холодильной машины выполняет функцию основного насоса для транспортирования хладагента?

8. Назовите марки озонобезопасных хладонов.

9. В чем заключаются главное преимущество и недостатки аммиака перед хладонами?

10. Для чего применяют пассиваторы?

Литература:
1. Галаган В.В., Галаган Т. В. Основы производства и потребления искусственного холода: Учебное пособие. — Орел: ОрелГТУ, 2001

http://elib.oreluniver.ru/media/attach/note/1990-2001/Galagan_osn_proizv.pdf

    Рекомендованные источники информации

1.     Основы холодильной техники https://studfiles.net/preview/5195462/

2.     Чиллеры. Холодильное оборудование: история возникновения, классификация, характеристика http://www.chillers.ru/mr/35/kholodilnoje-oborudovanije-istorija-vozniknovjenija-klassifikacija-kharaktjeristika.php

3.     Искусственный холод. Техническая и справочная информация https://www.sites.google.com/site/aukstumservisslv/

4.     Судовые холодильные установки http://mirmarine.net/svm/sudovye-kholodilnye-ustanovki

Форма контроля: Проверка выполненного задания