Охлаждение посредством жидкого хладоносителя

Охлаждение посредством жидкого хладоносителя рас­смотрено на примере рассольного охлаждения.

Схема рассольного охлаждения (см. рис. ,6) содержит две самостоятельные системы циркуляции: систему циркуляции холодильного агента и систему цир­куляции рассола. Оборудование системы циркуляции холодильного агента размещено вне охлаждаемого объ­екта — в машинном отделении.

Рассол, охлажденный в испарителе 4, центробежным насосом 5 подается в рассольную батарею 6, расположен­ную в камере (или в воздухоохладитель). Температура рассола, протекающего по батареям, на 8—10° С ниже температуры воздуха камеры. Рассол воспринимает теп­лоту от камеры и отепленный на 2—3°С возвращается в испаритель. Здесь он снова, охлаждаясь, отдает теплоту кипящему холодильному агенту. Температура кипения холодильного агента в испарителе поддерживается на 4—6° С ниже температуры рассола и, таким образом, на 12—16° С ниже температуры воздуха камеры.

Достоинством рассольного охлаждения является большая безопасность по сравнению с системой непо­средственного охлаждения. При рассольном охлаждении система с холодильным агентом имеет ограниченную раз­водку (только в объеме машинного отделения) и меньше вмещает холодильного агента. Это упрощает регулиро­вание подачи жидкого холодильного агента в испари­тельную систему, уменьшает возможность утечки холо­дильного агента, опасность взрывов и пожаров, исключа­ет попадание холодильного агента в охлаждаемый объект. Рассольная система характеризуется большей способностью аккумулировать холод, что позволяет ох­лаждать объект в течение некоторого времени после остановки компрессора.

Недостатки рассольной системы — она более громозд­ка, требует включения дополнительного оборудования (испаритель, баки для разведения и подогрева рассола, рассольный насос и т. п.). Поддержание более низкой температуры кипения (на 4—6° С ниже, чем при непо­средственном охлаждении) приводит к уменьшению

холодопроизводительности машины и увеличению расхода энергии на получение холода. Дополнительный расход энергии требуется также на работу рассольного насоса и мешалок.

Расположение охлаждающих приборов в камерах

Охлаждающие приборы предназначены для отвода всех теплопритоков, проникающих в камеру. Для этого они должны иметь достаточную тепловоспринимающую поверхность и быть размещены так, чтобы температура и влажность в камере были равномерными по всему объему.

К приборам охлаждения относят камерные батареи и воздухоохладители.

Расположение камерных батарей. Охлаждающие ба­тареи устанавливают на тех ограждениях, через которые проникает наибольшее количество теплоты: у наружных стен и потолков верхних этажей, особенно в одноэтаж­ных холодильниках, а также у стен, отделяющих камеры от помещений с повышенными температурами.

Пристенные батареи располагают в верхней зоне ог­раждения (рис. ,а). Холодный воздух, опускаясь вниз от батареи, создает у стены холодную воздушную завесу, задерживающую теплопритоки через его ограждение.

Потолочные батареи, размещенные по всей поверхно­сти потолка, обеспечивают равномерное распределение температуры в камере. Однако затрудняется отвод талой воды и снега при оттаивании инея с поверхности потолоч­ных батарей и уменьшается грузовая высота камеры. Поэтому потолочные батареи часто располагают в не­сколько рядов над грузовыми проходами. В этом случае оттаивание инея осуществляется без укрытия груза и высота штабеля груза не уменьшается. Для сбора и от­вода талой воды и снега под батареями устраивают под­доны.

В низкотемпературных камерах с большими теплопритоками батареи устанавливают под потолком и у всех стен. В камерах с температурами, близкими к 0°С, пото­лочные батареи устанавливать не рекомендуется.

При размещении батарей следует руководствоваться следующими нормативами. Ширина потолочных батарей, расположенных над проходами, не должна превышать 1,2—1,4 м, расстояние от потолка до оси верхнего ряда труб принимают 250 мм, но не более 400 мм. Пристенные батареи монтируют воз­можно выше над полом. От потолка до оси труб ба­тарей расстояние не менее 150—200 мм.

При батарейном охлаж­дении происходит естествен­ная циркуляция воздуха под действием разности ме­жду плотностями воздуха у холодной поверхности ба­тарей и у более теплой по­верхности охлаждаемых продуктов. В связи с тем что температура батарей ниже точки росы воздуха к камере, на поверхности ба­тарей выпадает влага в ви­де инея («снеговая шуба»). При соприкосновении с ба­тареями воздух охлаждает­ся и осушается, а с более теплой поверхностью на­ружных стен и продуктов нагревается и вновь может поглощать влагу. Поэтому, если продукты не упакова­ны в непроницаемую плен­ку, влага переносится от продуктов к батареям, в ре­зультате чего происходит усушка продуктов при холодильной обработке и хране­нии. Для уменьшения усушки неупакованных продуктов на холодильниках применяют специальные конструкции ограждений и охлаждающих приборов, которые полно­стью препятствуют проникновению теплоты через наружные ограждения камеры (ограждения с теплозащитной рубашкой, расположенной по наружному периметру зда­ния холодильника, а также ледяные экраны).

Теплозащитная рубашка заключена между двумя слоями наружных ограждений, расположенных на рас­стоянии 500—600 мм. Наружные и внутренние слои ог­раждения, между которыми находится воздух, изолиро­ваны тепловой изоляцией. В теплоизоляционную рубашку устанавливают охлаждающие батареи для отвода теп­лоты, проникающей через наружные ограждения. В этом случае камеры оборудуют батареями значительно мень­шей поверхности (только для отвода внутренней теплоты, например от продуктов), в результате чего уменьшается усушка продуктов в 1,5—2 раза по сравнению с усушкой при обычном размещении батарей.

Настенные ледяные экраны располагают у пристен­ных батарей и просто у стен, отделяющих камеру от по­мещений с более высокой температурой, на расстоянии 400 мм, в результате чего между стенами и экраном обра­зуется воздушная теплозащитная рубашка. Экраны из­готовляют из рам, сколоченных из деревянных брусков и обтянутых тканью (бязью, мешковиной и т. п.). На обе стороны экрана намораживают лед толщиной 1—2 см с помощью насосной установки с водораспылителем. Для прохода в рубашку в экранах устраивают двери. Кроме того, штабель неупакованных грузов (мороженое мясо) покрывают марлей или бязью и также намораживают слой льда (ледяные чехлы) для защиты груза от усушки под действием потолочных батарей. Потолочные батареи предназначены для отвода теплопритоков через покры­тия, а также для отвода внутренних теплопритоков (на­пример, от продуктов), и их не экранируют.

Лед с экранов сублимирует, что позволяет получить в камере относительную влажность воздуха до 98—99%. Поэтому усушка продуктов значительно сокращается (1,5—2 раза). По мере сублимации лед на экранах пери­одически восстанавливается. Недостаток такой систе­мы — большая трудоемкость намораживания льда.

Рис. . Расположение охлаж­дающих приборов:

а — пристенных батарей; б — экранированных батарей: 1 — лист стали; 2 — трубы батарей; 3 — воздушная прослойка.

Теплозащитную рубашку можно образовать с помо­щью экранированных пристенных и потолочных батарей (рис. ,6). Экраном является приваренный к трубча­тым батареям лист стали. Батарея с экраном представля­ет собой панель, расположенную на некотором расстоянии от ограждения. Между панелью и ограждением оста­ется воздушная прослойка 200 мм. Панель должна был. смонтирована таким образом, чтобы воздух и влага из камеры не могли проникнуть в воздушную прослойку. Теплота, проникающая через ограждения, не попадает в камеру, а воспринимается панельной батареей, в ре­зультате чего уменьшается усушка пищевых продуктов Недостатки панельного охлаждения — значительный расход металла на батареи, трудоемкость изготовления, трудность монтажа и ремонта. При нарушении герме­тичности панели со стороны воздушной прослойки нара­стает снеговая шуба, снять которую не представляется возможным.

Расположение воздухоохладителей в системах воз душного охлаждения. Их применяют в системах с принудительной циркуляцией воздуха в камерах. Для ох­лаждения воздуха используют как непосредственное охлаждение (кипящим холодильным агентом), так и охлаждение посредством хладоносителя (воды, рассола). При непосредственном охлаждении используют толь­ко поверхностные (сухие) воздухоохладители, в которых теплообмен с воздухом осуществляется через стенку трубы.

При применении хладоносителей воздух охлаждают через стенку труб (поверхностные трубчатые воздухо­охладители) или при непосредственном контакте воздуха с водой или рассолом (контактные воздухоохладители с форсунками или орошаемыми кольцами).

По способу подачи воздуха в камеры различают ка­нальную и бесканальную системы циркуляции.

Система воздушного охлаждения с сухим воздухо­охладителем и двухканальным распределением воздуха приведена на рис. , а. Воздух из камеры по воздухо­воду 1 отсасывается вентилятором 4 и прогоняется через воздухоохладитель 3, где он охлаждается и осушается. По воздуховоду 2 воздух нагнетается в охлаждаемую камеру. Всасывающий и нагнетательный каналы уста­навливают на расстоянии друг от друга, что способствует смене воздуха во всем объеме камеры. Для подачи и за­бора воздуха в стенках каналов предусматривают окна, В нагнетательном воздуховоде окна располагают в нижней или боковой стенках, во всасывающем — в верхней или боковой. Количество воздуха, подаваемое в камеру, можно регулировать шиберами, установленными на ок­нах воздуховодов. В камерах, требующих вентиляции (при хранении охлажденных грузов), всасывающий воз­духовод имеет устройство для забора наружного воздуха.

Одноканальная система с эжекторным воздухораспределением показана на рис. ,6. Воздух всасывается через отверстие в корпусе воздухоохладителя, располо­женного вблизи грузового прохода (пространство между штабелями используют в качестве всасывающего кана­ла). Нагнетательный воздуховод размещают над грузо­вым проездом, и воздух распределяется по объему ка­меры через круглые или щелевые окна в боковых стен­ках канала.

Канальную систему воздушного охлаждения приме­няют в камерах большой емкости, где требуется умерен­ная циркуляция воздуха.

Более интенсивная циркуляция воздуха в камерах до­стигается при применении бесканальных воздухоохлади­телей с насадками или соплами на выбросном патрубке (рис.

,в). Сопла предназначены для интенсивного струйного воздухораспределения. Бесканальные воздухо­охладители с соплами устанавливают непосредственно в охлаждаемых камерах. Воздух забирается через окна 2 в кожухе воздухоохладителя 1, прогоняется сквозь пу­чок змеевиков 3 и охлажденный выбрасывается через сопла 5 на нагнетательном патрубке вентилятора 4. Скорость движения струи, выходящей из сопла, 15— 20 м/с. Такая бесканальная система не обеспечивает равномерного воздухораспределения и поэтому рекомен­дуется для камер небольших размеров.

Рис. . Схемы системы циркуляции воздуха:

а— двухканальная система; б —одноканальная система; в — бесканальная с соплами; г—бесканальная с подвесными воздухоохладителями.

Бесканальная система с подвесными (потолочными) воздухоохладителями, имеющими относительно неболь­шую скорость движения воздуха на выходе из них, пока­зана на рис. 141,г. Если в камере установить несколько таких воздухоохладителей, то можно получать сравни­тельно равномерные температуры. Воздухоохладители состоят из змеевиков 1, заключенных в кожух с жалюзями на выходе, поддона 2 и вентилятора 3.

Преимущества систем охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха — более равномерное распределе­ние температуры и влажности по объему камеры по срав­нению с батарейным (тихим) охлаждением, ускорение процессов холодильной обработки (охлаждения, замора­живания и домораживания продуктов), сокращение раз­меров охлаждающих аппаратов и расхода труб, возмож­ность регулирования влажности воздуха, что затруднено при батарейном охлаждении.

Недостатки систем воздушного охлаждения — допол­нительный расход энергии на работу вентилятора и повы­шенная усушка продуктов при длительном хранении. Однако усушку можно значительно сократить при на­дежной упаковке продуктов в пленку, укрытии штабелей мешковиной с ледяной глазурью, подсыпкой снега на пол камер и под штабель, а также применением специальных конструкций ограждений (воздушных рубашек и ледя­ных экранов). При использовании воздухоохладителей увеличение расхода электрической энергии окупается в результате более эффективного использования теплообменных аппаратов.