Princip činnosti a vybavení chladničky

Chladicí stroje a zařízení jsou určeny k umělému snižování a udržování nízké teploty pod teplotou okolí od 10 °C do -153 °C v daném chlazeném objektu. Stroje a zařízení pro vytváření nižších teplot se nazývají kryogenní. Odvod a přenos tepla se provádí v důsledku spotřebované energie. Chladicí jednotka se provádí dle projektu v závislosti na specifikaci návrhu, která definuje chlazený objekt, požadovaný rozsah chladících teplot, zdroje energie a druhy chladícího média (kapalné nebo plynné).

Chladicí jednotka se může skládat z jednoho nebo více chladicích strojů vybavených pomocnými zařízeními: napájecím a vodovodním systémem, přístrojovými, regulačními a ovládacími zařízeními a také systémem výměny tepla s chlazeným objektem. Chladicí jednotku lze instalovat uvnitř, venku, v dopravě a v různých zařízeních, ve kterých je potřeba udržovat danou nízkou teplotu a odvádět přebytečnou vzdušnou vlhkost.

Systém výměny tepla s chlazeným objektem může být s přímým chlazením chladivem, v uzavřeném systému, v otevřeném systému, jako při chlazení suchým ledem, nebo vzduchem ve vzduchovém chladicím stroji. Uzavřený systém může mít také mezilehlé chladivo, které přenáší chlad z chladicí jednotky do chlazeného objektu.

Vytvoření prvního čpavkového parního kompresorového chladicího stroje Karlem Lindem v roce 1874 lze považovat za počátek rozvoje chladicí techniky ve velkém měřítku. Od té doby se objevilo mnoho druhů chladicích strojů, které lze seskupit podle principu činnosti následovně: parní komprese, jednoduše nazývaná kompresor, obvykle s elektrickým pohonem; chladicí stroje využívající teplo: absorpční chladicí stroje a parní ejektor; vzduchové expanze, které jsou hospodárnější než kompresorové při teplotách pod -90 °C, a termoelektrické, které jsou zabudovány do zařízení.

Každý typ chladicích jednotek a strojů má své vlastní charakteristiky, podle kterých se volí oblast jejich použití. V současné době se chladicí stroje a zařízení používají v mnoha oblastech národního hospodářství i v každodenním životě.

2. Termodynamické oběhy chladicích jednotek

Přenos tepla z méně vyhřívaného na více vyhřívaný zdroj je možný, pokud je organizován jakýkoli kompenzační proces. V tomto ohledu jsou cykly chladicích jednotek vždy realizovány v důsledku spotřeby energie.

Aby se teplo odebrané ze zdroje „studeného“ přeneslo do zdroje „horkého“ (zpravidla okolní vzduch), je nutné zvýšit teplotu pracovní tekutiny nad teplotu okolí. Toho je dosaženo rychlým (adiabatickým) stlačováním pracovní tekutiny s vynaložením práce nebo přívodem tepla k ní zvenčí.

V reverzních cyklech je množství tepla odebraného z pracovní tekutiny vždy větší než množství dodaného tepla a celková práce stlačení je větší než celková práce expanze. Díky tomu jsou zařízení pracující v podobných cyklech spotřebiteli energie. Takové ideální termodynamické cykly chladicích jednotek již byly diskutovány výše v odstavci 10 tématu 3. Chladicí jednotky se liší v použité pracovní tekutině a principu činnosti. Přenos tepla ze „studeného“ zdroje na „teplý“ může být proveden z důvodu nákladů na práci nebo nákladů na teplo.

2.1. Jednotky chlazení vzduchu

Ve vzduchových chladicích jednotkách se vzduch používá jako pracovní tekutina a teplo se přenáší ze „studeného“ zdroje do „horkého“ zdroje prostřednictvím vynaložení mechanické energie. Snížení teploty vzduchu potřebného k chlazení chladicí komory je v těchto instalacích dosaženo v důsledku její rychlé expanze, ve které je omezena doba výměny tepla a práce je prováděna především díky vnitřní energii, díky níž teplota kapek pracovní kapaliny. Schéma jednotky chlazení vzduchu je na obr. 7.14

Obr. 14. Schéma chladicí jednotky vzduchu: ХК – chladicí komora; K – kompresor; TO – výměník tepla; D – expanzní válec (expandér)

Teplota vzduchu vstupujícího z chladicí komory XK do válce kompresoru K stoupá v důsledku adiabatické komprese (proces 1 – 2) nad teplotu okolí T3. Při proudění vzduchu trubkami výměníku TO klesá jeho teplota při konstantním tlaku – teoreticky na okolní teplotu T3. V tomto případě vzduch uvolňuje teplo q (J/kg) do okolí. Výsledkem je, že měrný objem vzduchu dosáhne minimální hodnoty v3 a vzduch proudí do válce expanzního válce – expandéru D. V expandéru je díky adiabatické expanzi (proces 4-3) vykonána užitečná práce ekvivalentní do ztmavené oblasti 5-6-4-3-4 , teplota vzduchu klesne pod teplotu položek chlazených v chladicím oddílu. Takto ochlazený vzduch vstupuje do chladicí komory. V důsledku výměny tepla s chlazenými předměty stoupá teplota vzduchu při konstantním tlaku (izobar 1-1) na výchozí hodnotu (bod 2). V tomto případě je teplo q2 (J/kg) dodáváno z chlazených předmětů do vzduchu. Hodnota q 1, nazývaná chladící kapacita, je množství tepla přijatého XNUMX kg pracovní tekutiny z chlazených předmětů.

2.2. Chladicí jednotky s parním kompresorem

V parokompresních chladicích jednotkách (SCRU) se jako pracovní kapalina používají nízkovroucí kapaliny (tab. 1), což umožňuje realizovat procesy přívodu a odvodu tepla podle izoterm. K tomuto účelu se používají procesy varu a kondenzace pracovní tekutiny (chladiva) při konstantních hodnotách tlaku.

Bod varu tvar při tlaku p = 0,1 MPa, °C

Kritická teplota, °C

Teplota tuhnutí, tfreeze, °С

Latentní výparné teplo při bodu varu, kJ/kg

III Ruský summit o inovacích v zemědělství

Účast společnosti Megaholod na konferenci „Školení personálu v oboru chlazení, ventilace a klimatizace“

Seminář a účast na praktických cvičeních o pájení hliníku

Výstava “Elektronika Ruska”

VI ZEMĚDĚLSKÉ FÓRUM „SKLENÍKOVÝ PRŮMYSL-2025“

Seminář „Moderní technologie pěstování malin v půdě a substrátu“

IX ZEMĚDĚLSKÉ FÓRUM „ZRNO RUSKA – 2025“

Dnes si nedokážeme představit svůj život bez zařízení, která chladí jídlo. Ani ve výrobě nelze realizovat technologický postup bez chladicích strojů. Ukazuje se tedy, že chladicí jednotky jsou nezbytné pro náš každodenní život, včetně výroby a obchodu.

Ne vždy je možné využít přirozené chlazení, vzhledem k sezónnosti a možnosti snížit teplotu na maximum teploty vzduchu a v létě to není vůbec reálné. A zde začíná naše potřeba pořídit si ledničku. Princip činnosti chladicího stroje je založena na využití technologie k realizaci procesu odpařování a výrobě kondenzátu.

Mezi výhody chladicích jednotek patří automatický provoz udržování konstantní nízké teploty, která bude optimální pro konkrétní kategorii produktů. Ale to se týká skutečných přínosů, a pokud vezmeme v úvahu náklady na provoz, opravy a údržbu, pak se chladnička ukazuje jako ziskové zařízení.

Princip činnosti chladicí jednotky

Princip činnosti chladicího stroje je založen na chlazení – fyzikální proces založený na spotřebě tepla generovaného strojem v důsledku varu kapaliny. Při jaké teplotě dosáhne kapalné médium varu, bude záviset na původu kapaliny a na úrovni vyvinutého tlaku.

Vysoký tlak znamená vysoký bod varu. Tento proces funguje úplně stejně a naopak: nižší tlak znamená nižší teploty varu a vypařování kapaliny.

Chemické vlastnosti každého druhu kapaliny kvalitativně ovlivňují teplotu potřebnou k varu. Například voda se vaří při 100 stupních a kapalný dusík potřebuje -174 stupňů Celsia.

Zvažte kapalný freon. Toto chladivo je nejoblíbenější látkou, kterou je nasycen celý chladicí systém. Mimochodem, freon za normálních podmínek v otevřené nádobě může vařit i při normálním atmosférickém tlaku. Navíc tento proces začne okamžitě, jakmile se freon dostane do kontaktu se vzduchem.

Tento jev je jistě doprovázen absorpcí okolního tepla. Budete moci pozorovat, jak bude nádoba pokryta námrazou, protože dochází ke kondenzaci a zamrzání vodní páry ve vzduchu. Tato akce bude dokončena pouze tehdy, když chladivo přejde do plynného stavu nebo se tlak nad freonem nezvýší, aby se zastavilo odpařování a zastavila se přeměna kapalného freonu na plynný.

Tak lze jednoduchými slovy popsat princip fungování chladicího stroje. Podobný cyklus provádí kapalný freon v chladicím systému. Rozdíl je v tom, že nádoba není otevřená, ale speciální – bez přístupu vzduchu, nazývaná jednotka výměníku tepla, přesněji řečeno výparník.

Chladivo vroucí ve výparníku vstupuje do aktivní fáze absorpce tepla vycházejícího z hadice jednotky výměníku tepla. A trubky, respektive jejich materiál, se budou omývat kapalinou, a to přímo souvisí s procesem chlazení vzduchem. Tento proces by se neměl přerušovat, je konstantní. Pro jeho udržení je nutné pravidelně vařit freon ve výparníku, což znamená neustále odebírat plynné chladivo a doplňovat jej v kapalném stavu.

Kondenzace kapalných freonových par vyžaduje teplotu přesně stejnou, jaká bude v závislosti na atmosférickém tlaku. Čím vyšší je indikátor tlaku, tím vyšší je stupeň kondenzace. Ke kondenzaci par freonu R23 je zapotřebí tlak 22 atmosfér, přičemž teplota bude +55 stupňů.

Když se pára chladiva změní na kapalinu, uvolňuje velké množství tepla do okolí. Chladnička pro takový proces má speciální, zcela utěsněný výměník tepla zvaný kondenzátor. Je navržen tak, aby odváděl uvolněnou tepelnou energii. Kondenzátor vypadá jako hliníkový prvek s žebrovaným povrchem.

K odstranění par freonů z výparníku a vytvoření tlaku, který bude optimálně příznivý pro kondenzaci, je potřeba speciální čerpací zařízení – kompresor. Kromě toho se chladicí jednotka neobejde bez regulátoru průtoku freonu. Tato funkce je přiřazena škrticí kapilárě. Každý z prvků chladicího systému je vzájemně propojen potrubím, které tvoří sekvenční řetězec – čímž se kruh systému uzavírá.

Princip činnosti chladicí jednotky využívající freon

Princip činnosti chladicí jednotky využívající freon zahrnuje provedení reálného cyklu, který se výrazně liší od teoretického. Rozdíl spočívá v přítomnosti takové věci, jako je ztráta tlaku. To se děje během reálného cyklu na ventilech kompresoru (více o typech kompresoru čtěte zde: https://megaholod.ru/articles/kakie_byvayut_kompressory_v_kholodilnikakh/) a zejména na jeho potrubí. Tyto ztráty musí být následně kompenzovány.

K tomu je nutné zvýšit kompresní práci, což sníží účinnost cyklu. Podstatou tohoto parametru je poměr výkonu agregátu a výkonu potřebného k provozu kompresoru. Ale to, jak efektivně instalace funguje, je srovnávací parametr, který nijak neovlivňuje výkon chladničky.

Princip činnosti chladicí jednotky využívající freon pro srovnání: provozní účinnost je 3,5, to znamená, že na 1 jednotku elektrické energie tohoto systému připadá 3,5 jednotky chladu, který vyrábí. Se zvýšením tohoto ukazatele se zvýší účinnost stroje.