В настоящее время необходимо охлаждать огромное число продуктов, также без холода не представляется возможной реализация большинства технологических процессов. Потребность применения холодильных установок и машин возникает и в бытовых ситуациях, на производстве и в торговле. Наиболее легкий вариант охлаждения — теплообмен с окружающей средой (естественное охлаждение). Использование этого способа охлаждения дает возможность снижать температурные показатели теплоносителя до температуры окружающей среды, и ограничено ее значением. Учитывая этот фактор, не всегда получается применять естественное охлаждение. Выручает употребление холодильных установок. Их функционирование основывается на осуществлении достаточно простых физических процессов испарения и конденсации. Положительная сторона охлаждения при помощи машин заключается в автоматической стабилизации устойчиво низких температур, которые оптимальны для конкретного вида продукта. Еще стоит отметить, немаловажный момент — небольшие затраты на эксплуатацию, ремонт и сервис.
Принцип работы
Для получения холода используют способность рабочего вещества менять свою температуру кипения, если изменяется давление. Для превращения жидкости в пар, к ней подводят установленное количество теплоты. Подобным образом конденсацию парообразных сред получают, «отбирая» тепло. На таких элементарных физических законах и основана суть функционирования холодильных установок. Данные устройства состоят из следующих модулей:
- компрессора;
- конденсатора;
- терморегулирующего вентиля;
- испарителя.
М ежду собой все эти элементы объединены в замкнутый технологический цикл посредством трубопроводной обвязки. В этот контур подаётся рабочее вещество — хладагент, который может вскипать при отрицательных значениях температуры. Данный показатель зависим от давления парообразного вещества в трубках испарителя. Наиболее низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс образования пара сопряжен с отнятием тепла от той окружающей среды, в какой расположена теплообменная установка, что сопровождается ее охлаждением. В период кипения формируются пары холодильного агента, они попадают на линию поглощения компрессора, сдавливаются им и следуют в теплообменник-конденсатор. Уровень сжатия обуславливается температурой конденсации. В этом технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего вещества.
При помощи компрессора создаются такие выходные параметры, при каких оказывается вероятным переход пара в жидкую среду. Имеются специализированные таблицы и диаграммы, помогающие определить давления, которое будет соответствовать определенной температуре. Это имеет отношение к процедурам кипения и конденсации паров рабочих сред. Конденсатор – теплообменник, в нем горячие пары рабочего вещества охлаждают до температуры конденсации и переходят из парообразного состояния в жидкое. Выполняется это посредством отвода от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс осуществляется благодаря естественной либо искусственной вентиляции. Искусственную вентиляцию обычно применяют в промышленных холодильных машинах. После конденсатора жидкое рабочее вещество оказывается на терморегулирующем вентиле (дросселе). Во время его срабатывания давление и температура уменьшаются. Технологический процесс снова пойдет по кругу. Для получения холода требуется подбирать температуру кипения холодильного агента, ниже параметров охлаждаемой среды.
Х олодильные установки по принципу холода классифицируют на два вида. К первому виду относят компрессионные машины, они более распространены в области современной техники, ко второму — абсорбционные и пароэжекторные. Работа компрессионных заключена в сжатии рабочего вещества при помощи компрессора для образования конденсата, в абсорбционных машинах холодильный агент поглощается специальным веществам — абсорбентом с дальнейшим его выпариванием под более высоким давлением, которое соответствует давлению конденсации. В пароэжекторных водяных холодильных машинах испарение воды осуществляется при низком давлении, которое создается струйным аппаратом — паровым эжектором. Для получения холода используют также газовые холодильные машины, в качестве хладагента в них применяют воздух. Данные машины входят в состав установок по получению азота, кислорода и аргона из воздуха.
Установку холодильных машин выполняют в соответствии с проектом, который определяет охлаждаемый объект, необходимый интервал температур, источник энергии и вид среды (жидкая или газообразная). Холодильные установки могут состоять из одной или нескольких холодильных машин, которые укомплектованы дополнительными устройствами: системами энерго- и водоснабжения, контрольно-измерительными датчиками, приборами регулирования и управления, а также системой теплообмена с охлаждаемым объектом. Устанавливают их как в помещениях, так и на открытом воздухе, транспорте и других устройствах, где необходимо поддерживание низкой температуры.