Охлаждения

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОГО

§ 42. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

,В настоящее время в термических цехах широко распростра­
нен процесс обработки холодом, разработанный чл.-кор. АН СССР
С. С. Штейнбергом и проф. А. П. Гуляевым. Обработка стали при
температурах ниже 0°С применяется для превращения остаточ­
ного аустенита в мартенсит с целью изменения свойств стали,
повышения твердости*,.увеличения объема и улучшения магнит­
ных характеристик [9]...... ".. " ~ """"" ~" '

Имеется несколько методов достижения низких температур. Наиболее простой метод состоит в том, что охлаждают спирт, ацетон или бензин твердой углекислотой. Кусочки сухого льда опускают в эти жидкости до тех пор, пока они не будут плавать на поверхности, что соответствует достижению охлаждаемой жид­костью температуры —78° С. Детали могут охлаждаться не­посредственно в охлажденной жидкости или в сосуде, который охлаждается данной жидкостью ^х. При этом расходуется только сухой лед, который добавляют в жидкости через определенный промежуток времени. Расход углекислоты составляет J00 г на 1 л спирта. Время охлаждения садки 20 кг не превышает 50—60 мин. В другом случае охлаждение деталей производят в жидком воз­духе, жидком ^шелордде_лли жидком азоте: здесь достигается более глубокое охлаждение (от —180 до—190° С), которое для большинства сталей является излишним. Жидкий азот или жид­кий кислород доставляют на завод-потребитель в специальных сосудах и заливают в бак с хорошей тепловой изоляцией или в хо­лодильник. Применяют также специальную установку, в которой жидкий воздух или жидкий кислород циркулируют по змеевику. Температура в охладителе регулируется количеством подавае­мого воздуха или кислорода. В последнее время применяют хо­лодильные машины, в которых охлаждение достигается в резуль­тате затраты механической или тепловой энергии. В этих машинах применяют жидкости, называемые холодильными агентами, или хладагентами, которые при низкой температуре переходят в паро-

¹ При непосредственном охлаждении в жидкости закаленных деталей слож­ной конфигурации с резким переходом по сечению возможно возникновение тре­щин, поэтому предпочтительнее охлаждать детали в сосуде.

образное состояние и, наоборот, под действием сжатия и охлажде­ния могут сгущаться. Промышленные холодильные машины пред­ставляют собой главным образом компрессионные машины, в ко­торых получение холода основано на сжатии паров хладагента, обращении их в жидкость и последующем испарении.

Испарение летучей жидкости сопровождается поглощением из окружающей среды большого количества тепла, необходимого для парообразования (скрытая теплота парообразования).

Холодильные машины имеют следующие основные части: испаритель-рефрижератор, или охладитель, в котором жидкий

Рис. 108. Схема работы компрессионных холодильных машин:

а — с одним циклом; б — с каскадным циклом; / — компрессор; 2 — испаритель; 3 —конденсатор; 4 — вентилятор; 5 — теплообменник

хладагент, превращаясь в пар, вызывает охлаждение; компрес­сор, в котором происходит повышение давления паров хладагента, засасываемых из испарителя-рефрижератора; конденсатор, в ко­тором сжатые пары хладагента переходят в жидкое состояние под действием охлаждающей воды или другого охладителя; вентиль для дозирования поступления жидкого хладагента в ис­паритель и, следовательно, регулирующий давление и темпера­туру испарения.

Схема работы холодильной машины представлена на рис. 108. Компрессор / отсасывает из испарителя 2 пары хладагента с низ­кой температурой и сжимает их; при этом температура паров хладагента повышается. Затем в конденсаторе 3 тепло переходит от нагретых паров хладагента к воде (или к другому охладителю). Хладагент из конденсатора в жидком состоянии поступает через регулирующий вентилятор 4 в испаритель. При помощи вентиля можно поддерживать давление, отвечающее требуемой темпера­туре парообразования. Жидкий хладагент, испаряясь в испари­теле, понижает температуру окружающей среды—воздуха, не­замерзающего раствора поваренной соли или других веществ.

Испарившийся хладагент снова засасывается компрессором и таким образом циркулирует по замкнутой системе.

В холодильных машинах широкое применение в качестве хладагентов получили фреоны—галоидные производные насы­щенных углеводородов—метана и этана, в которых водород пол­ностью или частично заменен хлором и фтором.

Все хладагенты можно разбить на четыре группы. Основные хладагенты и температуры охлаждения, которых можно достичь при их применении, приведены в табл. 8. Обычно хладагенты разливают в стальные балоны.

Таблица 8 Характеристика хладагентов

В промышленности получили распространение холодильные машины с каскадным циклом, при котором две холодильные ма­шины или более работают совместно. Каскадный метод основан на последовательном сжижении нескольких газов с понижаю­щимися температурами кипения, причем вследствие испарения

под пониженным давлением одного газа производится конден­сация газа с более низкой температурой кипения (рис. 108, б). В первом цикле хладагентом может быть аммиак с температу­рой кипения —33° С, во втором цикле — этилен с температурой кипения —103° С, конденсирующийся под давлением в аммиач­ном испарителе. Этилен, испаряясь при температуре —103° С, сжижает кислород, являющийся хладагентом третьего цикла и испаряющийся при температуре —183° С, и т. д.

Дата добавления: 2015-06-27