Способы охлаждения

Для получения холода используются безмашинные и машин­ные способы охлаждения. Безмашинные способы охлаждения ос­новываются на плавлении, испарении, сублимации.

В безмашинных способах охлаждения используются готовые хладоносители (водный, эвтектический и сухой лед, сжиженные газы, воздух). Установки, работающие на готовых хладоносителях, про­сты по устройству и, следовательно, наиболее доступны, но они имеют существенные недостатки: полную зависимость от возмож­ности и условий получения хладоносителей; большой объем гру­зовых работ, связанных с зарядкой хладоносителями и поддержа­нием гигиены в охлаждаемых помещениях.

Недостатки, свойственные безмашинным способам охлажде­ния, отсутствуют у машинных способов, когда энергия (механи­ческая, тепловая, электрическая) поступает извне.

По виду затрачиваемой энергии холодильные машины подраз­деляются на компрессионные, теплоиспользующие и термоэлек­трические. Компрессионные машины используют механическую энергию; теплоиспользующие — тепловую от источников теплоты, температура которых выше окружающей среды; термоэлект­рические — электрическую.

При охлаждении в компрессионных и теплоиспользующих ма­шинах теплота переносится в результате совершаемого рабочим телом — холодильным агентом (хладагентом) обратного кругово­го процесса, а в термоэлектрических — при воздействии потока электронов на атомы вещества.

Охлаждение в термоэлектрических машинах основано на тер­моэлектрическом эффекте, известном как эффект Пельтье, за­ключающемся в том, что при пропускании постоянного электри­ческого тока по замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников или полупроводников, один из спаев нагревается (горячий спай), а другой охлаждается (холодный спай). Для того чтобы холодный спай термоэлемента имел постоянную низкую температуру и был источником холода, горячий спай нужно ох­лаждать. В этом случае система представляет собой холодильный агрегат, в котором электрический ток переносит энергию от хо­лодного спая термоэлемента к горячему. Количество перенесенной энергии пропорционально силе тока в цепи термоэлемента. Изменение полярности электрического тока приводит к переме­не мест холодного и горячего спаев. Основной показатель качества термоэлемента — коэффициент добротности (эффективности вещества), определяющий максимальную разность температур го­рячего и холодного спаев. К достоинствам такого рода устройств можно отнести непосредственное использование электрической энергии для переноса теплоты без промежуточных веществ и ме­ханизмов; бесшумность и автономность работы; компактность и простоту автоматизации и обслуживания. Однако они значитель­но дороже других холодильных машин.

В зависимости от вида рабочего тела (холодильного агента) холодильные машины, в основе принципа действия которых ле­жит обратный цикл Карно (см. подраздел 2.1), подразделяют на паровые и газовые.

В испарителе паровой холодильной машины происходит испа­рение рабочего тела при переходе к нему теплоты от охлаждаемо­го объекта, а в конденсаторе — его конденсация при переходе теплоты от рабочего тела в окружающую среду (в воздух или воду).

В качестве рабочего тела в паровых холодильных машинах ис­пользуют аммиак и хладоны — фтористые и хлористые производ­ные предельных углеводородов, в газовых — воздух.

В зависимости от способа подачи рабочего тела в конденсатор холодильные машины подразделяют на компрессионные, абсорб­ционные, сорбционные и пароэжекторные. В компрессионных хо­лодильных машинах рабочий цикл совершается за счет механи­ческой работы компрессора, в абсорбционных, сорбционных и пароэжекторных — за счет затрат теплоты.

Для получения требуемых температур кипения и конденсации рабочего тела используют одноступенчатые, многоступенчатые и каскадные паровые компрессионные машины. Соответственно в одноступенчатых используют один, в многоступенчатых и каскад­ных — два компрессора и более, которые обеспечивают осуще­ствление холодильного цикла в каждой ступени машины. Для хо­лодильной обработки и хранения пищевых продуктов в охлажда­емых камерах используют преимущественно паровые компресси­онные одно- и двухступенчатые холодильные машины.

ГЛАВА 2