Холодильные машины

Для краткосрочного хранения при температурах ниже окружа­ющей среды, демонстрации и продажи скоропортящихся продук­тов на предприятиях массового питания и торговли используют торговое холодильное оборудование.

Торговое холодильное оборудование включает охлаждаемые витрины, прилавки, шкафы холодильные, сборные холодильные камеры, фризеры и льдогенераторы.

По температурному режиму оборудование выполняют в двух вариантах: средне- и низкотемпературное. Среднетемпературное оборудование предназначено для хранения охлажденных продуктов при температуре от 0 °С до +8 °С, низкотемпературное – для хранения замороженных продуктов при температуре –18 °С и ниже.

По холодоснабжению оборудование классифицируют на авто­номное (с автономной холодильной машиной) и с централизированным холодоснабжением.

По способу размещения в торговом зале оборудование бывает пристенным, островным, встроенным, навесным.

По характеру движения воздуха в охлажденном объеме различа­ют оборудование с естественной циркуляцией и принудительным движением воздуха.

В зависимости от климатической зоны эксплуатации оборудова­ние изготовляют в обычном (среднеклиматическом) или южном исполнениях. Независимо от вида торгового холодильного оборудования его можно представить как совокупность охлаждаемого объема (объем шкафа, витрины, прилавка и др.) и холодильной маши­ны, обеспечивающей заданный температурный режим в охлаж­даемом объеме.

Всякое нагретое тело можно охладить есте­ственным путем до температуры окружающей среды, используя для этих целей окружающий воздух, воду в водоемах, почву и т. п. Охладить тело до температуры ниже температуры окружающей среды можно только искусственным путем.

Для охлаждения тела, т. е. понижения его температуры, необ­ходимо наличие другого тела или среды (назовем это тело или сре­ду теплоприемником), температура которого ниже температуры охлаждаемого тела. Функции теплоприемника может выполнять охлажденный воздух в холодильной камере, в которой хранят ско­ропортящиеся продукты. Теплоприемником может быть также водный лед, твердый диоксид углерода и пр.

Один из самых древних способов охлаждения – это естествен­ное охлаждение на воздухе в холодное время года. Основной недо­статок данного способа – сезонность его применения. Стремле­ние увеличить продолжительность действия естественных условий привело к созданию безмашинных систем охлаждения, использу­ющих запасы природного водного льда в качестве приемника теплоты. Схема холодильной камеры с ледяным охлаждением приве­дена на рис. 3.6.1 а.

В теплоизолированной камере 1 размещена емкость со льдом. Теплоприток в холодильную камеру из окружающей среды погло­щается льдом. В результате подвода теплоты лед тает, обеспечивая поддержание температуры в камере ниже температуры среды, ок­ружающей камеру. С целью уменьшения теплопритоков из окру­жающей среды в холодильной камере предусмотрена тепловая изоляция 2 – слой материала низкой теплопроводности

Данная система охлаждения имеет ряд недостатков: необходимо создавать запас льда; требуется периодически пополнять емкость в камере льдом; невозможно достигнуть температуры охлаждения ниже темпе­ратуры таяния льда; затруднена автоматизация работы системы охлаждения.

Не только тающий лед можно использовать в качестве теплоприемника. Емкость с тающим льдом можно заменить на емкость с жидкостью, кипящей при атмосферном давлении при темпера­туре ниже температуры окружающей среды. Такие жидкости но­сят название холодильных агентов (хладагентов). Пример исполь­зования кипящего холодильного агента для охлаждения холодиль­ной камеры 1 показан на рис. 6.1 б.

Рис. 3.6.1. Схема холодильной камеры: а – с ледяным охлаждением; б – с охлаждением кипящим холодильным агентом; в – с парокомпрессионной холодильной машиной; 1 – охлаждаемый объем; 2 –теплоизоляция; Q_o – холодопроизводительность; Q_K – тепловая нагрузка на конденсатор; N_t – теоретическая мощность, затрачиваемая на сжатие холодильного агента в компрессоре

В процессе кипения холодильного агента из среды, окружа­ющей емкость, отводится теплота и объем камеры охлаждается. В результате подвода теплоты жидкий холодильный агент ки­пит, а образующийся пар отводится по трубопроводу за пределы камеры.

Температуру кипения холодильного агента можно регулиро­вать, изменяя давление пара в емкости. Например, при повыше­нии давления в емкости температура кипения будет повышаться.

Недостаток данной схемы охлаждения – необходимость пери­одического пополнения запаса холодильного агента. Кроме того, с экономической точки зрения невыгодно выбрасывать пар холо­дильного агента в атмосферу, а с экологической точки зрения – выброс паров хлорфторуглеродов в атмосферу отрицательно ска­зывается на озоновом слое Земли.

Указанные недостатки исключаются при организации замкну­того парокомпрессионного цикла (рис. 3.6.1 в). Основные элемен­ты холодильной машины, реализующей указанный цикл, – это компрессор Км, конденсатор Кд, испаритель И и дросселирующее устройство (дроссельный вентиль) РВ.

Кипящий в испарителе И холодильный агент отводится на вса­сывание в компрессор Км. В компрессоре Км пар холодильного агента сжимается, давление его повышается. При высоком давле­нии холодильный агент легко переводится из парообразного со­стояния в жидкое путем отвода теплоты конденсации в окружаю­щую среду (или в охлаждающую жидкость). Превращение парообразного холодильного агента в жидкий получило название кон­денсации, а сам процесс превращения реализуется в теплообменном аппарате – конденсаторе Кд. Затем жидкий холодильный агент подается в дросселирующий вентиль РВ, где давление его понижается. Понижение давления сопровождается понижением температуры кипения холодильного агента. Во время кипения хо­лодильный агент отводит теплоту из охлаждаемого объема в спе­циальном теплообменном аппарате – испарителе И. Образую­щийся при кипении пар холодильного агента отводится на всасывание в компрессор – цикл замкнулся. Работа холодильной ма­шины по замкнутому циклу позволяет многократно использовать одно и то же количество холодильного агента, последовательно превращая его в пар и жидкость, и отводить требуемое количество теплоты с низкого температурного уровня (холодильная камера) на более высокий температурный уровень (окружающая среда).

Из наиболее распространенных холодильных агентов следу­ет выделить аммиак (R717) и большую группу хлорфторуглеродов (фреонов), из которых чаще всего используются R22, R134-a и др.

Аммиак (NH₃), по международной классификации R717,– бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха. Характеризует­ся хорошими термодинамическими свойствами. Нормальная температура кипения (при барометрическом давлении) составля­ет – 33,3 °С. Почти не растворим в масле, но интенсивно поглоща­ется водой. Раздражает слизистые оболочки глаз, желудка и дыха­тельных путей. Вызывает спазмы дыхательных органов и ожоги кожи. При содержании в воздухе от 16 до 26,8 % взрывоопасен. Применяется в средних и крупных холодильных машинах при тем­пературах кипения до –70 °С и температурах конденсации +50 °С.

R22 – бесцветный газ с очень слабым запахом, тяжелее возду­ха. Нормальная температура кипения составляет –40,8 °С. Хорошо растворим в масле, практически не растворяется в воде. Применя­ется в холодильных установках с температурой кипения до –70 °С и в установках кондиционирования воздуха.

46