Методические указания. Следует знать, что искусственный холод применяют во многих отраслях народ­ного хозяйства, когда нужно получить температуру более низ­кую

Следует знать, что искусственный холод применяют во многих отраслях народ­ного хозяйства, когда нужно получить температуру более низ­кую, чем температура окружающей среды.

Обратите внимание на использование холода в химической промышленности, машино­строении, строительстве, медицине и других отраслях. При по­мощи холода создают искусственный климат в закрытых поме­щениях (кондиционирование воздуха). На торговых объектах общественного питания холод позволяет получать пищевые продукты высокого качества, рас­ширять их ассортимент, создавать условия для длительного хра­нения и равномерного снабжения населения продуктами пи­тания. Холодильная техника изучает способы получения и использо­вания холода.

Следует знать, что холо­дильные машины выпускаются преимущественно в виде автома­тизированных агрегатов. Холодильное хозяйство в настоящее время имеет большое количество автоматизированных холодильных установок, располагает большим парком изотермических вагонов, авторефрижераторов и мощной флотилией судов-рефрижераторов.

Усвойте, что охлаждение — это отвод от тела тепла, сопровождающийся понижением его температуры. В процессе охлаждения участ­вуют не менее двух тел: охлаждаемое и охлаждающее. Охлаж­дающее тело называют рабочим веществом. Самым простым способом охлаждения является теплообмен между охлаждае­мым телом и окружающей средой, при котором температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Запомните, что такое охлаждение называется естествен­ным, а охлаждение тела ниже температуры окружающей среды называется искусственным.

Рассмотрите современные промышленные способы получения холода, основе которых лежат процессы плавления, испарения, сублимации, дви­жения электронов в термоэлементах из полупроводников и др. Обратите внимание, что все они протекают с отводом тепла из окружающей среды. Вспомните процесс плавления, который заключается в переходе тела из твер­дого состояния в жидкое, при этом температура, при которой происходит плавление тела, называется температурой плавления. Усвойте, что количест­во тепла, необходимое для превращения 1 кг тела, доведенного до температуры плавления, из твердого состояния в жидкое, называется теплотой плавления. Следует знать, что сублимацией называется процесс перехода тела из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу, при этом коли­чество тепла, которое при этом затрачивается, называется те­плотой сублимации.

Следует разобраться, что для непрерывного охлаждении используется процесс кипения жидкости. Кипением называется процесс перехода тела из жидкого состояния в газообразное. Количество тепла, необходимое для превращения 1 кг жидкости, доведенной до температуры кипе­ния, в пар, называется теплотой парообразования.

Усвойте, что для того чтобы рабочее вещество, совершив холодильный эффект, приняло первоначальное агрегатное состояние, тепло, забранное им у охлаждаемой среды, должно быть передано другой среде. Поэтому для передачи тепла от холодного тела к теплому необходимо затратить механическую энергию или тепло, в результате чего температура рабочего вещества повысится и переход тепла от него будет происходить естествен­ным путем.

Следует знать, что машины, в которых для получения холода используется процесс кипения жидкости, называются паровыми холодиль­ными машинами. Они работают с затратой механической энер­гии (компрессионные холодильные машины) или с затратой тепла (абсорбционные холодильные машины). Рабочее вещество, циркулирующее в холодильной машине, называется холодильным агентом.

Рассмотрите способы охлаждения. Лед в зависимости от способов получения бывает естественным и искусственным. Естественный лед получают, используя при­родный холод, искусственный — машинный. Следует разобраться, что в основу способа получения холода ледяным охлаждением положен процесс плавления, который протекает при постоянной температуре. Лед обладает большой холодопроизводительностью и аккумулирующей способностью. На торговых объектах общественного питания лед может применяться для охлаждения и кратковременного хране­ния скоропортящихся продуктов.

Изучите льдосоляное охлаждение. Этот способ охлаждения основан на таянии льдосоляной смеси, при котором происходит ослабле­ние молекулярного сцепления и разрушение кристаллических решеток льда. Для этого процесса требуется тепло, которое за­бирается у воды, полученной при таянии льда и растворенной в ней соли NaCl. По правилу фаз двухкомпонентная система лед-соль (Н₂О — NaCl) находится в равновесии только при температуре —21,2° и концентрации соли в растворе по отно­шению к обшей массе 23,1%, что соответствует ее криогидратной точке, т. е. минимальному значению температуры плавле­ния льдосоляной смеси.

Разберитесь с понятием «эвтектический лед». При замораживании водных растворов некоторых солей в концентрации, соответствующей криогидратной точке, получают однородную смесь кристаллов льда и соли, называемую эвтектическим твердым раствором. Наибольшее распространение получил эвтектический твердый раствор по­варенной соли. Температура плавления этого раствора —21,2°, теплота плавления — 236 кДж1кг.

Следует знать, что сухой лед представляет собой твердую углекислоту, кото­рая обладает способностью переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Рассмотрите в учебнике (2) с.290 рис. 103, диаграмму и определите линии, отделяющие область твердой фазы от жидкой и область жидкой фазы углекислоты от парообразной. Пересечение этих трех линий определяет поло­жение тройной точки углекислоты. Тройная точка характеризу­ется давлением 0,518 МПа (5,28 ат по манометру) и температу­рой— 56,6° С. При давлении ниже 0,518 МПа углекислота может быть только в твердом и парообразном состоянии.

Усвойте, что охлаждение жидкими газами (азотом, кислородом, углекислым газом, воздухом и др.) основано на их кипении при низкой температуре.

Рассмотрите термоэлектрическое охлаждение, основанное на ис­пользовании эффекта Пельтье, заключающегося в том, что при пропускании постоянного элек­трического тока в замкнутой цепи, состоящей из двух разных металлов (термопар), один спай нагревается, а другой охлаждается. Чтобы холодный спай имел низкую температуру и служил источником охлаждения, теплый спай надо охлаждать. Однако применение такого спо­соба охлаждения ограничено высокой стоимостью оборудования и большим расходом электроэнергии.

Литература для подготовки: (2) с.283-291

Вопросы для самопроверки:

1. Определите способы сохранения пищевых продуктов от порчи

2. Определите физические процессы, которые положены в основу каждого способа охлаждения

3. Объясните понижение температура таяния смеси при добавлении соли к дробленому льду

4. Объясните свойства сухого льда

Дата добавления: 2015-05-31