8

Тема 7. Холодильные установки

Тема 7. Холодильные установки и тепловые насосы.

Холодильные установки служат для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды. Хо­лодильная машина используется для получения температур от 10 °С до -150 °С. Она работает по принципу теплового насоса —отнимает теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой, электрической) передает ее охлаждаемой среде ( воде, воздуху и др.), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело.

В холодильной технике находят применение несколько систем холо­дильных машин: парокомпрессорные, абсорбционные, пароэжекторные и воздушно-расширительные.

Для всех типов машин характерен один и тот же принцип работы. Раз­личие заключается в способе создания давления на рабочее тело (хлада­гент) и особенностях используемого рабочего тела.

Парокомпрессорные холодильные машины получили наибольшее рас­пространение. Схема приведена на рис. 7.1.

В этих машинах хладагент циркулирует по замкнутому кругу: испаритель-компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль (ТРВ) и снова испаритель. В компрессоре хладагент сжимается до давления кон­денсации и поступает в конденсатор (теплообменник), где он охлаждается (водой или воздухом) и конденсируется. Сжиженный хладагент, имеющий более высокое давление и менее низкую температуру по сравнению с испарителем, поступает через ТРВ в этот испаритель.

Из-за резкого снижения давления после ТРВ хладагент испаряется в испарителе, понижая температуру в нем и, соответственно, температуру рабочего тела хладоносителя. В дальнейшем парообразный хладагент испарителя отсасывается компрессором, замыкая контур.

В абсорбционной холодильной машине (рис. 7.2 (6.9)) рабочим телом яв­ляются бинарные растворы (два компонента) с различными температурами кипения. Один из них, имеющий более низкую температуру кипения является хладагентом. Второй служит абсорбером (поглотителем).

Необходимый объем раствора (например аммиак в воде) находится в абсорбере, откуда он насосом подается в нагреватель (кипятильник), где при повышенных температуре и давлении аммиак испаряется. При повы­шенном давлении парообразный аммиак поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется. Из конденсатора через ТРВ жидкий аммиак поступает в испаритель, где испаряется, понижая температуру в нем. Испарившийся аммиак поступает в абсорбер, где поглощается водой. растворяясь в ней.

Иной способ понижения температуры в испарителе принят в пароэжекторной холодильной машине (рис. 7.3(6.10)). В этой машине в испарителе находится определенное количество воды, которая охлаждается и поступает к потребителю (используется в целях охлаждения).

Снижение температуры в испарителе происходит за счет создания в нем вакуума эжектором. Хладагентом служит вода. В качестве источника энергии (создания вакуума в испарителе) используется пар, который под давлением (3-10 кгс/см²) поступает в сопло эжектора, где расширяется, создавая вакуум. Это сопло, соединенное трубами с испарителем, создает вакуум и в испарителе. В испарителе за счет частичного испарения воды понижается температура. В дальнейшем после эжектора пар поступает в конденсатор, где конденсируется. Вода на выходе из конденсатора рас­пределяется следующим образом: часть ее подается в испаритель для пополнения убыли охлажденной воды через ТРВ, другая возвращается к производителю пара.