Кемеровский технологический институт

Кемеровский технологический институт

Пищевой промышленности

Н.Н. Воробьева

 

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

И ТЕХНОЛОГИЯ

Учебное пособие

 

Для студентов вузов

В 2-х частях

 

Часть 1

 

Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим

центром высшего профессионального образования

для межвузовского использования в качестве учебного пособия

для студентов, обучающихся по специальности 260501 «Технология

продуктов общественного питания», 140504 «Холодильная,

криогенная техника и кондиционирование», 260602 «Пищевая

инженерия малых предприятий», 080401 «Товароведение

и экспертиза товаров» всех форм обучения

 

 

Кемерово 2006

УДК 621.56(075)

ББК 31.392я7

В75

Рецензенты:

С.В. Аверкин, генеральный директор ОАО

«Кемеровский хладокомбинат», канд. техн. наук;

Е.И. Харлампенков, зав. кафедрой Кемеровского

института (филиала) Российского государственного

торгово-экономического университета, канд. техн. наук

 

Рекомендовано редакционно-издательским советом

Кемеровского технологического института

пищевой промышленности

 

В75 Воробьева Н.Н.

Холодильная техника и технология: учебное пособие. В 2-х частях. Ч. 1 / Воробьева Н.Н.; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 164 с.

ISBN 5-89289-447-9

 

Содержатся сведения о физических принципах получения низких температур, назначении и классификации хладагентов, схемах и циклах холодильных машин, основном оборудовании холодильных машин, проектировании холодильников предприятий общественного питания. Даны теоретические основы холодильной технологии, методы расчета процессов холодильного консервирования. Рассмотрены изменения, происходящие при холодильной обработке и хранении пищевых продуктов.

Предназначено для студентов специальностей 260501 «Технология продуктов общественного питания», 140504 «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование», 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий», 260504 «Технология консервов и пищеконцентратов» всех форм обучения.

 

УДК 621.56(075)

ББК 31.392я7

ISBN 5-89289-447-9

 

 

Ó КемТИПП, 2006

Ó Воробьева Н.Н., 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Часть 1

 

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... 7

РАЗДЕЛ I. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА............................................. 8

Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР........................................................................ 8

1.1 Охлаждение за счет фазовых превращений................................. 8

1.2 Дросселирование............................................................................ 10

1.3 Расширение газа с совершением внешней работы.................... 11

1.4 Термоэлектрический эффект (эффект Пельтье, 1838 г.)......... 11

Глава 2. РАБОЧИЕ ВЕЩЕСТВА ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН.................................................................................................. 12

2.1 Основные свойства хладагентов.................................................. 12

2.2 Обозначение и классификация хладагентов.............................. 15

2.3 Применение хладагентов.............................................................. 17

2.4 Хладоносители и их свойства...................................................... 19

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ И СХЕМЫ ПАРОВЫХ КОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН...................... 21

3.1 Схема и цикл паровой компрессионной холодильной машины............................................................................................................ 21

3.2 Цикл с переохлаждением холодильного агента....................... 22

3.3 Цикл при работе компрессора сухим ходом............................. 24

3.4 Цикл с регенеративным теплообменником............................... 26

3.5 Действительная холодопроизводительность компрессора.... 27

3.6 Сравнительная оценка производительности холодильных машин................................................................................................ 28

3.7 Двухступенчатые холодильные машины................................... 29

Глава 4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ................................... 32

4.1 Классификация компрессоров..................................................... 32

4.2 Поршневые компрессоры............................................................. 33

4.4 Ротационные и спиральные компрессоры................................. 38

Глава 5. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН.................................................................................................. 42

5.1 Классификация основных теплообменных аппаратов 42

5.2 Испарители...................................................................................... 43

5.3 Расчет испарителей для охлаждения жидких

хладоносителей............................................................................... 46

5.4 Расчет испарителей для охлаждения воздуха в холодильных камерах.................................................................... 48

5.5 Конденсаторы................................................................................. 49

5.6 Расчет конденсаторов.................................................................... 51

Глава 6. ХОЛОДИЛЬНИКИ С МАШИННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ.................................................................................. 54

6.1 Системы охлаждения..................................................................... 54

6.2 Типы холодильников и их особенности.................................... 56

6.3 Тепловая изоляция холодильников............................................ 62

6.4 Гидроизоляционные материалы.................................................. 66

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ......................... 68

7.1 Определение числа холодильных камер и расчет их площадей.......................................................................................... 69

7.2 Планировка холодильника........................................................... 70

7.3 Вентиляция холодильников......................................................... 73

7.4 Хранение продуктов в холодильниках предприятий общественного питания и магазинов.......................................................................................... 74

Глава 8. ХОЛОДИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ.......................................... 76

8.1 Автомобильный холодильный транспорт................................. 77

8.2 Железнодорожный холодильный транспорт............................ 79

8.3 Изотермические и охлаждаемые (рефрижераторные) контейнеры....................................................................................... 83

8.4 Водный холодильный транспорт................................................ 84

8.5 Воздушный холодильный транспорт......................................... 85

РАЗДЕЛ II. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ................................. 88

Глава 9. ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, ПОЛУФАБРИКАТОВ И КУЛИНАРНОЙ ПРОДУКЦИИ........................................................... 88

9.1 Основные методы консервирования пищевых продуктов.... 89

9.2 Консервирование пищевых продуктов холодом..................... 90

9.3 Вспомогательные средства, применяемые при холодильном хранении пищевых продуктов....................................................................... 93

Глава 10. ОХЛАЖДЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ................... 99

10.1 Физические и биохимические изменения в пищевых продуктах при охлаждении.......................................................... 99

10.2 Тепло- и массообмен при охлаждении пищевых продуктов.......................................................................................................... 104

10.3 Охлаждающие среды................................................................ 108

10.4 Охлаждение мяса и субпродуктов.......................................... 109

10.5 Охлаждение птицы.................................................................... 111

10.6 Охлаждение яиц......................................................................... 112

10.7 Охлаждение рыбы..................................................................... 112

10.8 Охлаждение молока и молочных продуктов........................ 114

10.9 Охлаждение плодов и овощей................................................. 116

Глава 11. ЗАМОРАЖИВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ....... 119

11.1 Основные вопросы теории замораживания пищевых продуктов 119

11.2 Способы замораживания.......................................................... 132

11.3 Замораживание мяса.................................................................. 133

11.4 Замораживание птицы............................................................... 134

11.5 Замораживание субпродуктов................................................. 135

11.6 Замораживание продуктов из яиц........................................... 135

11.7 Замораживание молочных продуктов................................... 135

11.8 Замораживание рыбы................................................................ 136

11.9 Быстрозамороженные продукты............................................. 140

Глава 12. ХОЛОДИЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ................................................................................................................. 145

12.1 Характеристика холодильного хранения.............................. 145

12.2 Режимы холодильного хранения............................................ 147

Глава 13. ОТЕПЛЕНИЕ И РАЗМОРАЖИВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ........................................................................................ 149

13.1 Классификация и анализ способов размораживания пищевых продуктов..................................................................... 152

13.2 Размораживание и подогрев упакованных быстрозамороженных пищевых продуктов............................ 158

СПИСОК РекомендуемОЙ литературЫ........................... 162

ЧАСТЬ 2

Введение. 7

1 Классификация торгового холодильного оборудования. 8

2 Сборные холодильные камеры.. 12

3 Холодильные шкафы.. 17

4 Оборудование магазинов самообслуживания. 29

5 Оборудование магазинов с продавцами. 36

6 Оборудование предприятий общественного питания. 58

7 Оборудование для производственных цехов. 69

8 Оборудование для охлаждения напитков. 73

9 Оборудование для хранения и продажи мороженого. 76

10 Льдогенераторы.. 82

11 Фризеры.. 88

12 Охладители напитков. 90

13 Оборудование для замораживания полуфабрикатов. 92

14 Скороморозильные аппараты.. 96

15 Тенденции дальнейшего развития холодильного оборудования предприятий торговли и общественного питания. 101

Список рекомендуемой литературы.. 103

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Холодильная техника –отрасль науки, занимающаяся изучением вопросов, связанных с охлаждением самых различных тел и поддержа­нием температуры в пространстве или веществе ниже температуры ок­ружающей среды.

Если температура тела выше температуры окружающей среды, та­кое тело называют горячим, теплым или нагретым, а самопроизвольное понижение его температуры до температуры окружающей среды назы­вают естественным охлаждением.

Понижение температуры тела ниже температуры окружающей среды возможно путем искусственного охлаждения, а само тело назы­вают холодным.

Искусственное охлаждение можно осуществлять двумя способами:

• с помощью другого вещества (тела), имеющего более низкую тем­пературу, и передавая тепло при изменении его агрегатного со­стояния (охлаждение водным льдом);

• с помощью специальных охлаждающих устройств – холодильных машин и установок.

Различают две области холодильной техники по их температурно­му уровню:

• область умеренного холода (холодильная техника) - диапазон от температуры окружающей среды (которую условно считают рав­ной 20°С) до –120⁰С;

• область глубокого холода (криогенная техника) от –120⁰С до аб­солютного нуля (нуля Кельвина) –273, 15⁰С.

Под телом следует понимать любое вещество, независимо от его агрегатного состояния.

 

 

Дросселирование

Это один из основных процессов, протекающих в парокомпрессионной холодильной машине. Сущность его заключается в том, что при про­хождении жидкого хладагента через узкое сечение в регулирующем венти­ле (РВ) (капиллярной трубке) под действием разности давлений Р_к – Р₀ в конденсаторе и испарителе падение давления сопровождается понижением температуры всего потока.

Хладагент дросселируется мгновенно, и теплообмена между ним и окружающей средой не происходит. Следовательно, это адиабатный процесс, и понижение температуры хладагента происходит в результате того, что при увеличении скорости движения в узком сечении внутрен­няя энергия молекул возрастает, и повышенное внутримолекулярное трение приводит к тому, что часть жидкости переходит в парообразное состояние. При этом температура всего потока понижается до темпера­туры кипения хладагента в испарителе.

Таким образом, после регулирующего вентиля хладагент поступает в испаритель в виде парожидкостной смеси, и только часть циркули­рующего хладагента в действительности кипит в испарителе и произво­дит полезное охлаждение. Эта величина, называемая удельной холодо-производителъностъю q₀, будет поэтому меньше, чем величина скрытой теплоты парообразования rпри данной температуре кипения.

 

Применение хладагентов

 

Аммиак – R717, один из «старых» хладагентов, широко используемый до настоящего времени. Это объясняется его большой скрытой теплотой парообразования г и малыми удельными энергозатратами. Сам он сравнительно дешев, имеет высокую теплопроводность, что способствует хорошей теплоотдаче в процессах кипения и конденсации. Умеренные давления Р_о и Р_к позволяют использовать малометаллоемкое холодильное оборудование. Резкий неприятный запах позволяет легко находить места его утечки из системы. Чистый безводный аммиак не вызывает коррозии металлов, однако в присутствии влаги он воздействует на цветные металлы (медь, латунь), которые поэтому не используют в аммиачных холодильных установках.

Аммиак практически не растворяет масло и неограниченно растворяется в воде. Аммиак проводит электрический ток.

Перечисленные свойства объясняют широкое применение аммиака для холодильных установок большой производительности. Однако он имеет высокую токсичность, пожаро- и взрывоопасен при концентрации от 16 до 26, 8%. Допустимая концентрация аммиака в воздухе – 0, 5% объема. При эксплуатации аммиачных холодильных установок предъявляются высокие требования правил безопасности. Пары аммиака легче воздуха, поэтому вытяжную вентиляцию делают из верхней части машинного зала.

Хладоны (фреоны) отличаются от аммиака отсутствием запаха, очень малой токсичностью, пожаро- и взрывобезопасностью. Они хорошо растворимы в масле и нерастворимы в воде. Пары тяжелее воздуха. Их можно использовать в компрессорах со встроенными электродвигателями (герметичных и бессальниковых), так как они не проводят электрический ток. При наличии открытого пламени хладоны разлагаются, образуя фосген – высокотоксичный газ. Поэтому в машинных залах не разрешается курить. Инертны ко всем металлам (черным и цветным).

По сравнению с аммиаком, хладоны имеют худшие термодинами­ческие свойства, поэтому удельные энергозатраты выше. Стоимость хладонов существенно выше стоимости аммиака.

Указанные свойства хладонов предопределяют их использование главным образом для машин малой и средней производительности, а также в транспортных холодильных установках и в автономных кондиционерах.

Сравнительно недавно было обнаружено, что ряд хладонов, имею­щих в своем составе атомы хлора, разлагают озоновый слой атмосферы. В 1986 г. в Монреале был подписан Международный протокол об огра­ничении производства и контроле за использованием экологически опасных хладонов. К наиболее озоноактивной группе относят: R11, R12, R113, R114, R115, R502.

Озоноразрушающую активность определяют наличием атомов хлора в молекуле и оценивают потенциалом разрушения озона – ODP.

По степени озоноразрушающей активности хладагенты делят на три группы:

• с высокой озоноразрушающей активностью (ODP> 1), это хлор-фторуглероды – ХФУ (по международному обозначению – CFC);

• с низкой озоноразрушающей активностью (ODP< 0, 1), это гидро-хлорфторуглероды – ГХФУ (по международному обозначению HCFC), к этой группе относят: R21, R22, R123, R124.

• хладагенты, не содержащие атомов хлора, это: фторуглероды (FC) и гидрофторуглероды (HFC), углеводороды (НС) и др. Они счита­ются полностью озонобезопасными (ODP=0). К таким агентам от­носятся: R717, R134a, R125, R32, R23 и др.

Монреальским протоколом запрещено использование хладагентов группы ХФУ с 1 января 1996 г. Для агентов группы ГХФУ установлены более отдаленные сроки – сокращение их производства и использования с 2005 г. и полный запрет с 2020 г. Поэтому в настоящее время ведется интенсивный поиск альтернативных дешевых хладагентов.

 

Хладоносители и их свойства

Хладоносители – специальные жидкости, которые используют для перено­са холода из источника его получения (испарителя) до охлаждаемого объекта: камеры, аппарата и др.

При одинаковых «внешних» условиях – одинаковой температуре воздуха в охлаждаемом объекте и тепловой нагрузке – энергопотребле­ние в системе с хладоносителем будет выше, чем в системе непосредст­венного охлаждения, когда хладагент кипит в аппарате, находящемся в охлаждаемом объекте. Это объясняется тем, что в системе с хладоносителем для его охлаждения температура кипения хладагента должна быть на 5–8⁰С ниже, чем в системе с непосредственным охлаждением. Кроме того, необходима дополнительная затрата энергии на работу насосов, осуществляющих циркуляцию хладоносителя.

Однако, несмотря на большее энергопотребление, систему с хладоносителем приходится применять в ряде случаев:

• когда использование системы непосредственного охлаждения не­допустимо из-за токсичности хладагента (аммиак);

• при большом числе потребителей холода с различными температурами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга;

• вследствие специальных технологических требований к аппаратам и условиям хранения пищевых продуктов (молокозаводы, пред­приятия пивоваренной и винодельческой промышленности).

Если не требуются отрицательные температуры, наиболее предпочтительным хладоносителем является вода. Она наиболее доступна и дешева, имеет высокую удельную теплоемкость, низкую вязкость и малую коррозионную активность, нетоксична и негорюча. Воду, как хладоноситель, используют в центральных системах кондиционирования воздуха, а также для охлаждения молока и различных напитков. Особенно удобна вода в системах с аккумуляцией холода, когда в периоды малой тепловой нагрузки возможно частичное ее намораживание на охлаждающей поверхности испарителя с последующим использованием аккумулированного таким образом холода во время повышенной тепло­вой нагрузки за счет таяния льда.

Очевидно, вода не может быть использована, если хладоноситель должен иметь температуру ниже 0⁰С. В этом случае используют водные растворы солей – рассолы.

Рассол с «критической» концентрацией соли называют эвтектиче­ским раствором. При повышении или понижении концентрации соли температура его замерзания будет изменяться.

В холодильной технике наибольшее применение находят два вида рассола. Это водные растворы хлористого натрия (NaCl) и хлористого кальция (СаСl₂).

Эвтектическая концентрация для раствора CaCl₂ соответствует 29, 9%, при которой температура замерзания t_з = –55⁰С, а у раствора NaCl эвтектическая концентрация равна 23% и соответствующая ей температура замерзания t_з = –21, 1⁰С.

При контакте с пищевыми продуктами раствор СаСl₂ придает про­дуктам горький привкус, поэтому контакт этого рассола с продуктами не допускается.

Удельная теплоемкость рассолов по сравнению с водой меньше, так же как и теплопроводность. Следовательно, с ростом концентрации количество циркулирующего рассола должно быть больше для обеспечения заданной холодопроизводительности. Плотность также растет, что означает увеличение энергопотребления на привод насоса.

Коррозионная активность выше у рассола NaCl, но он дешевле, чем СаСl₂.

Кроме рассолов, в качестве хладоносителей используют и другие жидкости с низкой температурой замерзания и слабой коррозионной активностью, что в ряде случаев является решающим при их выборе, несмотря на более высокую стоимость.

К таким хладоносителям относятся антифризы: этиленгликоль, пропиленгликоль, метанол (метиловый спирт) и глицерин.

 

Классификация компрессоров

 

По принципу повышения давления компрессоры делят на два класса:

• компрессоры объемного (статического) действия;

• компрессоры динамического действия.

В первом случае повышение давления происходит в результате сжатия пара, то есть уменьшения его начального (всасываемого) объе­ма. К этому классу относят компрессоры четырех типов: поршневые, винтовые, ротационные и спиральные.

Ко второму классу относят центробежные (турбо-) компрессоры. В этих компрессорах хладагент непрерывно перемещается с большой скоростью через проточную часть: неподвижную – направляющий ап­парат и подвижную – рабочее колесо. При этом кинетическая энергия потока, создаваемая турбиной, превращается в потенциальную, а плот­ность и давление хладагента повышаются. Компрессоры этого класса используются в машинах очень большой производительности (более тысячи кВт) и на предприятиях пищевых отраслей промышленности практически не применяются.

Ниже мы рассмотрим компрессоры объемного действия. Посколь­ку компрессор является важнейшим элементом машины, классификация компрессоров совпадает с классификацией машин:

• по виду хладагента – аммиачные и фреоновые (хладоновые);

• по холодопроизводительности – малые (до 12 кВт), средние (от 12 до 120 кВт) и большие (более 120 кВт);

• по типу конструкции – поршневые, винтовые, ротационные, спи­ральные и центробежные;

• по расположению электродвигателя относительно компрессора (сте­пени герметичности) – сальниковые (открытые), бессальниковые и герметичные.

Кроме того, компрессоры так же, как и машины, делят по диапазонy температур кипения хладагента:

• высокотемпературные - выше –10⁰С;

• среднетемпературные - от –10 до –25⁰С;

• низкотемпературные – от –25 до –40⁰С.

Поршневые компрессоры различают по числу и расположению ци­линдров: горизонтальные, вертикальные, V-, W- и VV-образные.

В настоящее время выпускают компрессоры лишь «непрямоточно­го» типа, в которых всасывающий и нагнетательный клапаны распола­гаются на крышке цилиндра.

 

Поршневые компрессоры

 

Это наиболее распространенные компрессоры, применяемые во всех областях холодильной техники. Они работают как на аммиаке, так и на фреонах. Это обусловлено сравнительно низкой их себестоимостью, длительным сроком службы и низким удельным энер­гопотреблением (высокими холодильными коэффициентами) в широ­ком диапазоне рабочих условий.

На рис. 4.1 показанпродольный разрез компрессора ФУ-40. Компрессор четырехцилиндровый с V-образным расположением цилиндров: два блока по два цилиндра. В компрессоре блок-картерного типа цилиндры и картер компрессора выполнены в виде единой (общей) отливки 9. Открытый компрессор имеет сальник 10. На левом конце коленчатого вала 3 имеется шестерня для привода масляного насоса 14, к которому масло из картера поступает через два фильтра: 12 и 13 для тонкой и грубой очистки. Коленчатый вал 3 уста­новлен в картере на двух подшипниках 2 и имеет две шатунные шейки, на которых крепятся по два шатуна. В верхней части каждый из шату­нов с помощью поршневого пальца соединяется с поршнем.

 

Рис. 4.1 - Компрессор ФУ-40

 

Объединение шатуна с пальцем и поршнем называют шатунно-поршневой группой 5. Каждый поршень находится внутри поршневой гильзы 4, где он совершает возвратно-поступательное движение, осуще­ствляя, таким образом, при движении сверху вниз, всасывание пара из испарителя и его сжатие и нагнетание в конденсатор, при движении поршня снизу-вверх. Сверху над гильзами 4 установлены крышки цилин­дров, на которых крепятся клапаны: всасывающий 7 и нагнетательный 6. Сверху каждый из двух блоков имеет общую крышку цилиндров 8.

Пространство под этими крышками соединяется в единую нагнета­тельную полость с общим нагнетательным вентилем.

Установленный на компрессоре всасывающий вентиль соединяет испаритель с картером, где во время работы поддерживается давление кипения хладагента.

Объемная производительность компрессора зависит от его разме­ров: D – диаметра цилиндра, S – хода поршня (расстояние между двумя крайними его положениями), числа цилиндров z и частоты вращения вала (числа оборотов) – п, с^–1.

Таким образом, теоретическая объемная производительность поршневого компрессора (без учета потерь) может быть определена как произведение:

. (4.2)

Эту величину называют объемом, описываемым поршнями ком­прессора. Она является важной «конструктивной» величиной, не зави­сящей от режима (условий) работы компрессора, но определяющей его производительность.

Компрессоры со встроенным электродвигателем. Учитывая большую текучесть фреонов, особое внимание уделяется герметичности систем фреоновых холодильных машин. Наиболее уяз­вимым местом, с этой точки зрения, является сальник компрессора, по­этому во фреоновых холодильных машинах, особенно малой, а также средней холодопроизводительности, применяют герметич­ные и бессальниковые компрессоры. У этих компрессоров электродвига­тель находится внутри общего с компрессором корпуса. Использование встроенных электродвигателей стало возможным во фреоновых компрессорах, так как фреоны не проводят электрический ток и инертны к цветным металлам, используемым в электродвигателях.

Общий вид бессальникового компрессора показан на рис. 4.2. У такого типа компрессоров, называемых также «полугерметичными», корпус разъемный - он имеет съемные крышки с обеих сторон, а также съемные крышки цилиндров. Это позволяет проводить ревизию и, в случае необ­ходимости, ремонт на месте эксплуатации.

 

Рис. 4.2 - Общий вид бессальникового компрессора

 

Коленчатый вал располагается обычно горизонтально, и непосредст­венно на правом его конце крепится ротор электродвигателя 2. Чугунный литой корпус имеет блок-картерную конструкцию со впрессованным спра­ва статором электродвигателя 3. Клеммы 4 для подключения к электросе­ти располагаются сверху.

Для фреоновых машин малой производительности в основном ис­пользуют герметичные компрессоры (рис. 4.3). В отличие от бессаль­никовых, герметичные компрессоры имеют сварной из двух половин стальной кожух со впаянными в него всасывающей и нагнетательны­ми трубками и клеммами для подводки электропроводов к электродви­гателю 6. Коленчатый вал вертикальный, к нему крепятся два шатуна с поршнями 3. Масляный насос 4 находится внизу, а на верхнем конце вала располагается ротор электродвигателя 6. Нагнетательные патрубки от цилиндров проходят через специальный глушитель шума 7.

 

Рис. 4.3 - Общий вид герметичного компрессора

 

При использовании компрессоров со встроенным электродвигателем повышаются требования к осушке системы, так как попадание влаги в систему машины может привести к межвитковому замыканию в обмотке статора и его «сгоранию». С целью избежать такой серьезной аварии, была разработана специальная конструкция компрессора с экранированным электродвигателем. Ротор такого герметичного компрессора находится внутри стакана, приваренного к корпусу. Снаружи на стакан насаживается статор. Широкого применения такие компрессоры не нашли из-за повы­шенного шума и увеличения энергопотребления.

Энергетическую эффективность компрессоров со встроенным электродвигателем обычно оценивают холодильным электрическим коэффициентом:

. (4.3)

Холодопроизводительность компрессора относят к электрической мощности, потребляемой из сети. При этом величина электрической мощности – N_э будет больше эффективной мощности – N_e на величину потерь (дополнительных затрат) электроэнергии в электродвигателе.

 

Испарители

В зависимости от конструкции, испарители для охлаждения жидкостей делят на следующие типы:

• кожухотрубные с кипением хладагента снаружи труб (затопленные);

• кожухотрубные с кипением хладагента в трубах;

• панельные;

• оросительные.

Основными являются первые три типа. Общий вид аммиачного кожухотрубного испарителя затопленного типа показан на рис. 5.1.

 

Рис. 5.1 - Аммиачный кожухотрубный испаритель

затопленного типа

 

Корпус аппарата 2 представляет собой сваренную из стального листа обечайку, по торцам к которой приварены трубные доски (решет­ки) 8 с отверстиями, в которые вставлены трубы 9. Концы труб в досках для уплотнения развальцовывают либо приваривают. Снаружи к ре­шеткам на шпильках крепятся крышки 3 и 12. Одна из крышек имеет штуцеры 5 и 6 для входа и выхода рассола. Жидкий хладагент подается в корпус, в нижнюю его часть (под уровень хладагента), через регули­рующий (дроссельный) вентиль и патрубок. На рис. 5.1 показан по­плавковый РВ 15.

В центре обечайки вверху приварен сухопарник 11, через который пары хладагента отсасываются компрессором. Уровень жидкого хлада­гента в таком аппарате затопленного типа поддерживают на линии вто­рого сверху ряда труб. Это позволяет при наличии сухопарника обеспе­чить работу испарителя без выхода капель жидкости вместе с паром, что необходимо для «сухого» хода компрессора.

Снизу к корпусу приварен маслоотстойник 13 с краном 14 для вы­пуска из аппарата масла, которое может там собираться при работе ма­шины. В крышке 3 имеется перегородка, обеспечивающая движение рассола, подаваемого насосом через штуцер 5, сначала в одном направ­лении (справа налево), примерно через половину всех труб, и его выход через штуцер 6, при движении через вторую половину труб, в обратном направлении (слева направо).

Левая крышка перегородок не имеет, в ней происходит поворот по­тока рассола и переход из нижней половины труб в верхнюю.

Такой аппарат называют «двухходовым». Конструкция аппарата (его крышек) может предусматривать и большее число ходов, от кото­рого зависит скорость движения рассола в трубах.

Для контроля уровня жидкого аммиака на корпусе испарителя ус­танавливают специальные указатели или автоматические датчики уров­ня поплавкового типа.

Конструкция фреоновых испарителей с кипением хладагента в межтрубном пространстве аналогична. Однако кипящая масло-фреоновая смесь образует пену, нет четкого уровня, разделяющего жид­кий и парообразный хладагенты. Вместе с масло-фреоновой пеной из испарителя уносится и незначительная часть жидкого хладагента.

Это приводит к уменьшению холодопроизводительности машины. Если в качестве хладоносителя в машине используется вода (сис­темы кондиционирования воздуха), то при охлаждении внутри труб возникает опасность ее замерзания при недостаточно квалифицирован­ном обслуживании холодильной машины. Поэтому в последнее время получили распространение кожухотрубные испарители с кипением хла­дагента внутри труб.

Хладоноситель (вода) движется между трубами и вертикальными спе­циальными перегородками, обеспечивающими более высокую скорость и соответственно большую отдачу теплоты от воды к поверхности труб.

Такая конструкция позволяет повысить надежность работы испа­рителя и осуществлять охлаждение воды до 1–2⁰С.

Однако теплоотдача кипящему хладагенту внутри труб существен­но хуже, так как в трубы хладагент поступает после регулирующего вентиля в виде парожидкостной смеси, в которой пар занимает гораздо больший объем по сравнению с жидкостью. Для повышения теплооб­мена с хладагентом, внутрь труб вставляют звездообразные сердечники.

Преимуществом испарителей с внутритрубным кипением является их меньшая емкость по холодильному агенту. То есть они требуют меньшей заправки хладагента по сравнению с машиной, имеющей ис­паритель затопленного типа. Это весьма существенно при использова­нии в качестве хладагентов дорогих фреонов.

Для улучшения теплообмена с кипящим фреоном в испарителях затопленного типа наружную поверхность труб развивают путем их оребрения, обычно путем «накатки», то есть образования ребер неболь­шой высоты – 3–5 мм из тела трубы.

Испарители для охлаждения воздуха по характеру его движения делят на два типа:

• со свободным движением воздуха (рис. 5.2, а, б, в);

• с принудительной циркуляцией воздуха (рис. 5.2, г);

По конструкции испарители со свободным движением воздуха разделяют на ребристотрубные, листотрубные, гладкотрубные, а также аккумуляционные плиты-испарители.

 

Рис. 5.2 - Испарители для охлаждения воздуха

 

Ребристотрубные испарители состоят из соединенных оребренных труб; листотрубные – из листов с каналами для прохождения хладагента, соединенных сваркой; гладкотрубные – из труб, соединенных в виде змеевиков. Эти испарители используются для охлаждения воздуха в холодильных камерах и в торговом холодильном оборудовании, а аккумуляционные плиты-испарители в автомобилях-холодильниках и в прилавках линий самообслуживания.

Испарители с принудительной циркуляцией воздуха, или воздухоохладители, представляют собой компактные аппараты ребристо-змеевикового типа с обдувом теплопередающей поверхности воздухом с помощью вентилятора. Они имеют более высокие коэффициенты теплопередачи, чем испарители со свободным движением воздуха.

По расположению батареи и воздухоохладители бывают потолочного и пристенного типа. Воздухоохладители большой производительности делают в виде аппаратов постаментного типа, которые располагают на полу камеры у стен.

 

Конденсаторы

Различают два основных типа конденсаторов: с во­дяным и воздушным охлаждением. В холодильных установ­ках большой производительности используются также конденсаторы с водо-воздушным охлаждением, называемые испарительными.

В холодильных агрегатах для торгового холодильного оборудования чаще всего применяют конденсаторы воздушного охлаждения. По сравнению с конденсатором водяного охлаждения они экономичны в работе, проще в монтаже и эксплуатации. Холодильные агрегаты, в состав которых входят конденсаторы водяного охлаждения, более компактны, чем агрегаты с конденсаторами воздушного охлаждения. Кроме того, при эксплуатации они издают меньше шума.

Конденсаторы с водяным охлаждением различают по характеру движения воды: проточного типа и оро­сительные, а по конструкции – кожухозмеевиковые, двухтрубные и кожухотрубные.

Основным типом являются горизонтальные кожухотрубные конден­саторы (рис. 5.3). В зависимости от вида хладагента в конструкции аммиачных и фреоновых конденсаторов есть некоторые отличия. По величи­не теплопередающей поверхности аммиачные конденсаторы охватывают диапазон, примерно от 30 до 1250 м², а фреоновые – от 5 до 500 м². Кроме того, выпускаются аммиачные вертикальные кожухотрубные конденсаторы с площадью теплопередающей поверхности от 50 до 250 м².

Кожухотрубные конденсаторы используют в машинах средней и большой производительности. Горячие пары хладагента поступают че­рез патрубок 3 (рис. 5.3) в межтрубное пространство и конденсируются на наружной поверхности пучка горизонтальных труб.

Внутри труб под напором насоса циркулирует охлаждающая вода. Трубы развальцованы в трубных решетках, закрыты снаружи водяными крышками с перегородками, создающими несколько горизонтальных ходов (2-4-6). Вода поступает через патрубок 8 снизу и выходит через патрубок 7. На этой же водяной крышке имеется вентиль 6 для выпуска воздуха из водяного пространства и вентиль 9 для слива воды при реви­зии или ремонте конденсатора.

 

 

Рис.5.3 - Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. E) Казахский государственный педагогический институт.
2. I. Местное самоуправление в системе институтов конституционного строя. История местного самоуправления
3. III. КОНСТРУКТАРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.
4. АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙИНСТИТУТ»
5. Алейский технологический техникум
6. Американский национальный институт стандартов и технологии
7. Британский институт стандартов
8. В систему Общей части входят институты, соответствующие учебным разделам:О
9. Возникновение и развитие института президентства в России.
10. Возникновение нового полюса оппозиции институту муфтиятов-создание «Российского исламского наследия»
11. Война как социальный институт
12. Волгодонский инженерно-технический институт - филиал