ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ предназначаются для производства искусственного холода с понижением темп-ры охлаждаемого физического тела ниже темп-ры окружающей среды. Для этого рабочее вещество (холодильный агент) X. м. должно отнимать тепло от охлаждаемого тела при низкой темп-ре и передавать это тепло при относительно высокой темп-ре другой среде с предварительной затратой соответствующего количества энергии. Таким образом, X. м. служит как бы тепловым насосом, к-рый перекачивает тепло с низкого температурного уровня на более высокий.

Физической основой холода в современных X. м. служит явление кипения нек-рых летучих жидкостей, обладающих низкими темп-рами перехода из жидкого состояния в парообразное. Кипение жидкости сопровождается затратой тепла, к-рое расходуется на преодоление "сил сцепления" между молекулами жидкости и на ускорение их движения. Характерная особенность кипения та, что подводимое к жидкости тепло не вызывает повышения темп-ры её, а остаётся в скрытом виде для внутренней работы. Поэтому темп-pa кипения постоянна и определяется давлением паров над кипящей жидкостью. Чем ниже это давление, тем ниже и темп-pa кипения. Для каждой жидкости имеется зависимость между темп-рой кипения и давлением паров над ней в соответствии с физ. свойствами этой жидкости. Следовательно, охлаждение физ. тела достигается путём передачи гепла от него к жидкости, кипящей при низких темп-pax. Это физическое явление и положено в основу производства искусственного холода для пром. целей в так наз. паровых X. м. компрессионной и абсорбционной систем.

Холодильные агенты для X. м. должны обладать прежде всего низкими темп-рами кипения и малыми удельными объёмами образующихся при этом паров. Кроме того, холодильные агенты по возможности д. б. безвредны для человека, не вызывать коррозии металла X. м. и не давать взрывов смеси их с воздухом. В качестве холодильного агента для X. м. широко применяют аммиак. В последние годы стали употреблять новые холодильные агенты - фреоны, представляющие собой органические соединения фтора и хлора. Особенно широкое распространение получил фреон-12, не имеющий запаха и безвредный для человека.

Паровая X. м. компрессионной системы состоит из след. главных частей: испарителя, компрессора, конденсатора и регулирующего вентиля. Эти части последовательно соединены между собой трубопроводами и образуют замкнутую цепь, как показано на схеме (рис. 1). Испаритель расположен непосредственно в камере для охлаждения, замораживания или хранения пищевых продуктов и представляет собой батарею - ряд вертикальных труб, приваренных к трубам для подачи жидкого холодильного агента снизу и отвода образующихся паров вверху. В испарителе жидкий холодильный агент кипит при низкой темп-ре и, следовательно, малом давлении. Напр., для аммиака при темп-ре кипения - 10° давление составляет ок. 3 атм. Необходимая для кипения теплота отнимается от воздуха камеры. Вследствие этого темп-pa воздуха понижается, и происходит охлаждение камеры и продуктов в ней. Из испарителя холодные пары отсасываются компрессором, имеющим прямолинейно-возвратное движение поршней в цилиндрах. Компрессор снабжён всасывающими клапанами, к-рые автоматически открывают проход холодным парам из испарителя внутрь цилиндров, и нагнетательными клапанами, дающими выход сжатым парам из цилиндров в конденсатор. Для сжатия паров компрессором необходима затрата механической энергии, за счёт к-рой давление и темп-pa паров повышаются. Для аммиака давление паров после сжатия их обычно не превышает 12 атм., а темп-ра 130°. Вследствие относительно высокой темп-ры паров возможно охлаждение их в конденсаторе водой или воздухом. В результате этого пары переходят в жидкое состояние, т. е. конденсируются, а охлаждающая вода или воздух при таком теплообмене повышают свою температуру. Так. обр. снова получается жидкий холодильный агент, имеющий обычно темп-ру от 15 до 25°.

Рис. 1. Схема паровой компрессионной холодильной машины

Конденсаторы для X. м. обычно применяются кожухотрубного типа в виде горизонтального или вертикального цилиндрического кожуха, закрытого по концам решётками, в к-рых развальцованы трубы. Охлаждающая вода протекает внутри труб, а в пространстве между ними и кожухом происходит конденсация паров холодильного агента. Жидкий холодильный агент из конденсатора направляется в регулирующий вентиль. При проходе через узкое сечение этого вентиля давление и темп-ра жидкого холодильного агента подают до давления и темп-ры кипения его в испарителе. Регулирующий вентиль даёт возможность подавать в испаритель такое количество холодильного агента, какое может там перейти в парообразное состояние, а также позволяет просто регулировать требуемую темп-ру кипения.

Камеры часто охлаждаются рассолом (водным раствором поваренной или др. солеи), к-рый подаётся в батареи камер насосом. Рассол при этой системе охлаждения предварительно охлаждается в спец. испарителе. Для уменьшения занимаемой площади и сокращения на месте монтажных работ компрессор с электродвигателем для него и конденсатор объединяются в холодильный агрегат (рис. 2). Холодопроизводительность X. м., т. е. количество тепла в больших калориях (килокалориях), отнимаемого от охлаждаемой среды в течение часа, зависит от температурных условий работы X. м. Особенно сильное влияние на холодопроизводительность оказывает темп-ра кипения: при понижении её холодопроизводительность резко уменьшается. Для сравнения X. м. по холодопроизводительности установлены нормальные темп-ры: кипения - 10°, конденсации +25° и переохлаждения жидкого холодильного агента + 15°.

Рис 2. Холодильный агрегат

Работа абсорбционных X. м. основана на свойстве паров аммиака поглощаться или абсорбироваться водой. Холод, как и в компрессионной X. м., получается за счёт кипения холодильного агента при последующей конденсации его. Но вместо затраты механической энергии для работы компрессора в абсорбционной X. м. необходима затрата тепловой энергии в виде острого или мятого водяного пара, дымовых газов высокой темп-ры и др. источников тепла.

Рис. 3. Схема абсорбционной машины периодического действия

Для с. х-ва имеют значение абсорбционные X. м. периодического действия, не имеющие к.-л. механизмов и отличающиеся простотой обслуживания. Согласно упрощенной схеме (рис. 3), в период зарядки под котлом 1 сжигают топливо, от нагревания из водоаммиачного раствора выделяются пары аммиака, к-рые за счёт охлаждения их водой переходят в конденсаторе 2 в жидкое состояние, и жидкий аммиак стекает в сборник 3. В период разрядки для получения холода прекращают подачу воды на конденсатор и обогрев котла. Жидкий аммиак начинает тогда кипеть в испарителе 4, а холодные пары аммиака поглощаются оставшимся в котле слабым водоаммиачным раствором. Процесс поглощения сопровождается выделением тепла, к-рое отводится охлаждающей водой через имеющийся в котле змеевик. Через неск. часов водоаммиачный раствор в котле становится крепким и снова начинается период зарядки.

См. также Холодильники.

Н. Комаров

Литература: Комаров Н., Холод. Справочное руководство по холодильной технике, 5 изд., М., 1953; Холодильные машины, в кн. "Машиностроение. Энциклопедический справочник", т. XII, М., 1948, стр. 600 - 716.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663