Хладагенты

ИСКУССТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Глубокое охлаждение.

Пароэжекторная холодильная установка.

Адсорбционные холодильные установки.

Компрессионные холодильные машины.

Сущность процесса охлаждения. Способы получения искусственного холода. Умеренное охлаждение. Хладоагенты и требования, предъявляемые к ним.

Тема 2.4. Искусственное охлаждение 2ч.

Студент должен:

знать:

- назначение и основные виды холодильных установок;

- устройство холодильных установок и их основные параметры.

Осуществление различных процессов (кристаллизации, разделения газов, сублимации, абсорбции, хранения пищевых продуктов) требует проведения их при низких температурах. Однако для охлаждения сред до температур, ниже температур окружающей среды необходимо, в соответствии со вторым законом термодинамики, затратить определенную работу (энергию), которая реализуется в специальных холодильных установках.

Техника производства холода при этом зависит от требуемой температуры охлаждения. По этому признаку различают: умеренное охлаждение – до 150 К (около -100°С) и глубокое – ниже 50 К. Современная техника позволяет получать температуры, близкие к абсолютному нулю 0 К (-273 °С).

В холодильных установках перенос теплоты от среды с низкой температурой к среде с высокой температурой осуществляется с помощью промежуточной среды, называемой холодильным агентом, или хладагентом.

Снижение температуры хладагента при проведении процессов искусственного охлаждения может осуществляться:

· испарением низкокипящих жидкостей;

· расширением предварительно сжатых газов.

Первый способ может осуществляться посредством резкого расширения – пропускания через дросселирующее устройство, например диафрагму с отверстием, представляющего изоэнтальпийный процесс без совершения внешней работы. Второй способ заключается в расширении газа с совершением внешней работы 13 специальной машине-детандере*, процесс можно считать адиабатическим.

При выборе хладагентов руководствуются следующими требованиями: они должны иметь высокую теплоту парообразования, т. е. поглощать при испарении большое количество теплоты; большую критическую температуру, обеспечивающую конденсацию паров хладагента естественными охлаждающими агентами (вода, воздух); небольшие удельные объемы паров; низкую температуру замерзания; безвредность для обслуживающего персонала; пожаробезопасность; коррозионную нейтральность; доступность и низкую стоимость. С целью снижения гидравлического сопротивления при течении хладагента в системе и уменьшения поверхности теплообмена желательно, чтобы его вязкость и плотность были небольшими, а коэффициенты теплоотдачи – высокими.

К наиболее часто применяемым в холодильных машинах относятся аммиак, диоксид серы, диоксид углерода, хладоны (насыщенные фторуглероды, содержащие хлор, реже – бром).

Однако все они не лишены определенных недостатков. Аммиак обладает необходимыми термодинамическими и гидродинамическими характеристиками, доступен, имеет низкую стоимость. В то же время он взрывопожароопасен и ядовит.

Хладоны отвечают практически всем перечисленным требованиям, однако имеют значительно меньшую (в 5...10 раз) теплоту парообразования, а соответственно, их холодопроизводительность значительно меньше.

Установки, применяемые для получения умеренного холода, называют холодильными машинами. В зависимости от принципа действия и вида затрачиваемой энергии различают:

· парокомпрессионные машины, в которых происходит циклическое испарение и конденсация хладагента после сжатия с помощью компрессора;

· газокомпрессионные машины, в которых происходит расширение предварительно сжатых в компрессоре газов, но отсутствует стадия их конденсации;

· абсорбционные холодильные машины, в которых используется способность веществ абсорбировать хладагент;

пароэжекторные холодильные машины, в которых сжатие хладагента производится с помощью парового эжектора, а конденсация – смешением с водой.

Дата добавления: 2014-01-04