- •Конспект лекций
- •"Холодильное оборудование"
- •7.090221
- •Введение
- •Лекция 1. Области применения и физические принципы получения низких температур
- •1.1. Области применения искусственного холода
- •1.2. Физические принципы получения низких температур
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 5...31; 2, 7] Лекция 2.Термодинамические основы искусственного охлаждения
- •2.1. Принцип работы холодильной машины
- •2.2. Рабочие вещества холодильных машин
- •2.2.1. Требования, предъявляемые к холодильным агентам
- •2.2.2. Классификация, свойства и области применения холодильных агентов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 32...45; 2, с. 6...35] Лекция 3. Циклы и схемы компрессорных холодильных машин
- •3.1. Циклы и схемы газовых холодильных машин
- •3.2. Циклы и схемы паровых компрессорных одноступенчатых холодильных машин
- •3.2.1. Цикл в области влажного пара с детандером
- •Замена детандера дроссельным вентилем
- •Сжатие в области перегретого пара
- •3.2.2. Принципиальная схема и цикл аммиачной холодильной машины с отделителем жидкости
- •3.2.3. Принципиальная схема и цикл фреоновой холодильной машины с регенеративным теплообменником
- •3.3. Циклы и схемы холодильных машин с многоступенчатым сжатием
- •3.3.1. Циклы и схемы двухступенчатых холодильных машин
- •Низкотемпературная холодильная машина на базе винтового компрессора
- •3.4. Принципиальная схема и цикл двухкаскадной холодильной машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 52...96; 2, с. 35...50] Лекция 4.Компрессоры холодильных машин
- •4.1. Классификация и маркировка компрессоров
- •4.2. Объемные и энергетические потери в компрессоре
- •4.3. Холодопроизводительность компрессора
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 97; 2, с. 90...162] Лекция 5.Теплообменные аппараты холодильных машин
- •5.1. Конденсаторы
- •5.1.1. Тепловой расчет и подбор конденсаторов
- •5.2. Испарители
- •5.2.1. Расчет и подбор испарителей
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 281...343; 2, с. 166...207] Лекция 6.Вспомогательное оборудование холодильных машин
- •6.1. Аммиачные холодильные машины
- •6.2. Фреоновые холодильные машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [2, с. 221...236; 4, с. 130...137] Лекция 7. Кип и автоматика холодильных машин
- •7.1. Классификация и маркировка холодильных машин и агрегатов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, c. 470...490; c. 256...271] Лекция 8.Теплоиспользующие холодильные машины
- •8.1. Пароэжекторные холодильные машины (пэхм)
- •8.2. Абсорбционные холодильные машины (ахм)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 387...420, 2; с. 282...299] Лекция 9. Холодильники. Классификация, устройство и планировки
- •9.1. Устройство и планировки холодильников
- •9.2. Тепло- и гидроизоляция холодильников
- •Телоизоляционные материалы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 320-359; 3, с. 168-182, с. 207-214]. Лекция 10. Основы проектирования холодильников
- •10.1. Определение строительной площади холодильника и выбор его планировки
- •10.2. Расчет теплопритоков в камеры холодильника
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 415-431; 3, с. 250-264]. Лекция 11. Системы охлаждения холодильников (сох)
- •11.1. Безнасосные системы с непосредственным кипением холодильного агента
- •11.2. Насосно-циркуляционные системы охлаждения
- •11.3. Системы с промежуточным хладоносителем (рассольные сох)
- •11.4. Камерные приборы охлаждения, их конструкции и методика подбора
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 393-415; 3, с. 33-55]. Лекция 12. Оборудование для охлаждения пищевых продуктов
- •12.1. Камеры охлаждения
- •12.2. Оборудование для охлаждения рыбы и жидких пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [5, с. 83-85; 6, с. 19-60]. Лекция 13. Технологическое оборудование для замораживания в воздухе
- •13.1. Классификация и устройство камерных морозилок
- •13.2. Воздушные морозильные аппараты
- •13.2.1. Морозильные аппараты тележечного типа
- •13.2.2. Конвейерные морозильные аппараты
- •13.2.3. Флюидизационные морозильные аппараты
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [6, с. 92]
- •Лекция 14. Современные аппараты интенсивного замораживания
- •14.1. Аппараты бесконтактного замораживания Плиточные аппараты
- •Роторные аппараты
- •Морозильные аппараты барабанного типа
- •14.2. Аппараты контактного замораживания пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Двухступенчатые, r22
- •Компрессоры российского производства
- •Поршневые компрессоры фирмы «Йорк Рефрижерейшн»
- •Винтовые компрессоры фирмы «грассо Рефрижерейшн»
- •Технические параметры среднетемпературных агрегатов на базе полугерметичных поршневых компрессоров Bitzer (Данные для хлаДона r404а)
- •Приложение в Конденсаторы холодильных машин
- •1. Горизонтальные кожухотрубные
- •2. Вертикальные кожухотрубные
- •3. Испарительные
- •Приложение г Перечень тем самостоятельных работ студентов
- •Приложение д тесты
- •Литература
- •Содержание
5.2. Испарители
Именно в испарителе холодильная машина вырабатывает холод. Здесь холодильный агент кипит и, возможно, перегревается. Различают два типа испарителей: для охлаждения промежуточного хладоносителя (ледяной воды, рассола) и для охлаждения воздуха (батареи и воздухоохладители). В настоящей лекции будут рассмотрены испарители только первой группы.
Как правило, это аппараты проточного типа (кожухотрубные, кожухозмеевиковые, двухтрубные), по трубам которых протекает хладоноситель, а в межтрубном пространстве кипит холодильный агент. Конструктивно они ничем не отличаются от одноименных конденсаторов. Отечественная промышленность в свое время освоила серийный выпуск аммиачных кожухотрубных испарителей типа ИТГ и ИКТ с гладкими стальными трубками и аналогичных фреоновых аппаратов типа ИКГ и ИТР (соответственно, с гладкими и оребренными медными трубками [2, с. 188]), а также кожухозмеевиковых фреоновых испарителей типа ИТВТ с кипением агента внутри оребренных труб.
Для охлаждения больших масс хладоносителя в ваннах (баках) с успехом используются панельные (типа ИП) и вертикальнотрубные испарители, погружаемые непосредственно в ванну, в которой с помощью специальных мешалок организовано движение рассола вдоль поверхности испарителя [2, с. 195]. Интенсивность теплопередачи в таких испарителях обычно на 10...20 % ниже, чем у проточных (k ~ 570...700 Вт/(м2К)) и, тем более, у кожухотрубных с кипением внутри оребренных труб (k 1200...1800 Вт/(м2К)).
В качестве промежуточных хладоносителей а испарителях используется либо обычная вода (с температурой до плюс 5...плюс 8 С), либо водные растворы хлористого натрия (до температур от минус 18...минус 15С) и хлористого кальция (вплоть до температур минус 45С). Реже используются спирт, водные растворы этиленгликоля и др.
|
Рис. 5.3. t, – диаграмма водного раствора поваренной соли: 1 – кривая выделения льда; 2 – кривая выделения соли; к – криогидратная точка |
Из рисунка видно, что гомогенная жидкая фаза Iраствора может существовать только до криогидратной температурыtкр= минус 21,2 °С (криогидратная точка к характеризует состав жидкости с наинизшей температурой). ОбластьIIсоответствует твердому раствору, в областиIIIжидкий раствор будет сосуществовать с кристаллами льда, а в областиIV– с кристаллами NaCl.
Раствор криогидратной концентрации будет вести себя аналогично чистой воде, но с температурой затвердевания tкр= минус 21,2 °С. В любом другом растворе (например, С-С') понижение температуры однофазного раствора возможно лишь до точки С', после чего в растворе появятся кристаллы водного льда. Их количество будет расти с понижением температуры раствора, а концентрация жидкости будет возрастать по линии С'К, пока не достигнет криогидратной концентрации. На практике стараются не использовать в системе гетерогенные растворы, поэтому стремятся поддерживать в системе криогидратную концентрацию соли в них.
При эксплуатации систем с рассольным охлаждением обычно возникают две проблемы: снижение исходной концентрации рассолов (разбавление в связи с конденсацией на их холодной поверхности водяных паров из окружающего воздуха) и коррозионное разрушение металлических частей системы, связанное с агрессивностью применяемых рассолов.
Наиболее эффективная борьба с первой проблемой – использование закрытых рассольных систем (когда, в отличие от открытых, рассол нигде не соприкасается с окружающим воздухом и нет свободного доступа кислорода в рассол). Однако в крупных промышленных установках реализация закрытой системы не всегда возможна. В таких случаях используют открытые системы, а для предотвращения разбавления рассола – периодически добавляют в него соль.
Борьба с химической агрессивностью рассолов обычно осуществляется одним из нескольких способов. Наиболее эффективным в настоящее время считается выполнение таких систем из неметаллических материалов (стеклянных труб, баков из пластмассы и т.п.). Достаточно эффективной остается протекторная защита металлических систем и некоторые другие мероприятия, например, добавление пассификаторов (силиката натрия, фосфорной кислоты и др.), снижающих химическую активность рассолов [3, 9].