 |
|
Вопрос № 33. Объяснить устройство холодильных машин и холодильных станций – принцип работы.
Все типы холодильных установок можно классифицировать по ряду сходных признаков. Каждый из них отражает только одну характерную особенность установки, поэтому в определении холодильной установки может быть два и более признака. Холодильные установки или станции могут различаться по следующим показателям (признакам).
По назначению: стационарные и передвижные с централизованным и децентрализованным охлаждением для холодоснабжения, теплоснабжения, смешанного тепло- и холодоснабжения, для аккумулирования тепловой энергии и ее транспорта и утилизационные энергоустановки.
· По производительности: крупные — производительностью свыше 3,0 МВт; средние — до 1,00 МВт, мелкие — до 60 кВт.
· По температурному режиму: высокотемпературные (10 −10°С), среднетемпературные (5 −20°С) и низкотемпературные (—20 −120°С).
· По режиму работы: стационарные, нестационарные, непрерывные или цикличные, нестационарные с аккумулятором тепловой энергии.
· По виду холодильного агента: аммиачные, фреоновые, этановые, пропановые, углекислотные, на смесях холодильных агентов.
· По виду охлаждения: с непосредственным, промежуточным охлаждением.
· По виду потребляемой энергии: с приводом от электродвигателя или от газовой турбины, работающие на вторичных энергоресурсах (абсорбционные холодильные установки), использующие естественный холод (тепловые трубы) и гелиоустановки.
Стационарные холодильные установки с централизованным охлаждением применяют для всех видов распределительных и производственных холодильников, в металлургической, химической и нефтехимической промышленности.
Децентрализованное охлаждение используют для различных технологических процессов химической промышленности, на некоторых типах холодильников, т. е. в основном там, где необходимо создавать локальные температурные условия или где применяют агрегатированные холодильные машины в блоке с испарителями для создания требуемого технологического режима.
Высокотемпературные холодильные установки малой и средней холодопроизводительности работают по одноступенчатому циклу, их комплектуют поршневыми или винтовыми компрессорами. .
Низкотемпературные холодильные установки комплектуют двухступенчатыми или каскадными холодильными машинами, в химической промышленности — турбокомпрессорами.
Аммиачные холодильные установки, самые распространенные и экологически наиболее чистые, применяют для холодоснабжения предприятий пищевой, химической, металлургической и других, промышленностей. Такие холодильные установки потребляют большое количество электрической энергии.
Процесс охлаждения в холодильной машине основан на физическом явлении поглощения тепла при кипении (испарении) жидкости. При одинаковых условиях разные жидкости имеют разные температуры кипения, так, например, при нормальном атмосферном давлении вода закипает при температуре +100°С, этиловый спирт +78°С, фреон R-22 минус 40,8°С, фреон R-502 минус 45,6°С, фреон R-407 минус 43,56°С, жидкий азот минус 174°С.
Жидкий фреон, являющийся в настоящее время основным хладагентом холодильной машины, находящийся в открытом сосуде при нормальном атмосферном давлении, немедленно вскипает. При этом происходит интенсивное поглощение тепла из окружающей среды, сосуд покрывается инеем из-за конденсации и замораживания паров воды из окружающего воздуха. Процесс кипения жидкого фреона будет продолжаться до тех пор, пока весь фреон не перейдет в газообразное состояние, либо давление над жидким фреоном не возрастет до определенного уровня и при этом не прекратится процесс испарения его из жидкой фазы.
Аналогичный процесс кипения хладагента происходит в холодильной машине, с той лишь разницей, что кипение хладагента происходит не в открытом сосуде, а в специальном, герметичном узле- теплообменнике, который носит название — испаритель. При этом кипящий в трубкахиспарителя хладагент активно поглощает тепло от материала трубок испарителя. В свою очередь материал трубок испарителя омывается жидкостью или воздухом и как результат процесса происходит охлаждение жидкости или воздуха.
Для того, чтобы процесс кипения хладагента в испарителе происходил непрерывно, необходимо постоянно из испарителя удалять газообразный и «подливать» жидкий хладагент.
Процесс конденсации паров жидкости происходит при температуре, зависящей от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Пары фреона R-22 конденсируются в жидкость при давлении 23 атмосферы уже при температуре +55°С. Процессконденсации паров хладагента в жидкость сопровождается выделением в окружающую среду большого количества тепла. В холодильной машине конденсация паров хладагента происходит в специальном, герметичном теплообменнике, называемом конденсатором.
Для отвода выделяемого тепла используется алюминиевый теплообменник с оребренной поверхностью, называемый конденсатором. Для удаления паров хладагента из испарителя и создания необходимого для конденсации давления используется специальный насос —компрессор.
Элементом холодильной установки является также регулятор потока хладагента, так называемая дроссилирующая капиллярная трубка. Все элементы холодильной машины соединяются трубопроводом в последовательную цепь, обеспечивая тем самым замкнутую систему.