Основи холодильної техніки

Штучний холод широко використовують в харчові промисловості. Великого значення набуває впровадження методів швидкого заморожування кулінарних виробів, плодів, овочів, соків та інших продуктів. У порівнянні з іншими способами консервування (сушіння та стерилізація) продуктів, що швидко псуються, їх охолодження є найбільш економічним і зручним способом, при якому найбільш повно зберігаються смакові Властивості продуктів харчування і вітамінів, що містяться в цих продуктах. Холодильна техніка часто застосовується в молочній, м’ясній та рибній галузях харчової промисловості.

Отримання штучного холоду можливо з використанням суміші льоду і солі, твердої вугільної кислоти та за допомогою холодильних установок компресійного або абсорбційного типу. Машинне охолодження базується на властивості ряду легко киплячих зріджених газів (аміаку, фреону 12, фреону 22 тощо) при випаровуванні поглинати із зовнішнього середовища велику кількість тепла.

Охолодження – це процес відбирання тепла від тіла або середовища, який супроводжується уповільненням руху молекул в них і зниженням температури.

Для безперервного охолодження за допомогою сталої кількості холодоагенту необхідно, щоб, віднявши тепло від середовища, що охолоджується, і змінивши свій агрегатний стан, холодоагент знов повертався у свій попередній стан, тобто здійснював при цьому круговий процес.

Холодильні машини, в яких для отримання холоду використовують процес кипіння рідини (аміаку, фреонів тощо), поділяються на парові компресійні машини, що працюють з витратою механічної енергії; та абсорбційні і пароежекторні машини, що працюють з витратами тепла.

Холодильна машина – це комплекс машин і апаратів, що здійснюють цикл холодильного агента, в ході якого знижується температура об’єкту, що охолоджується.

Апаратурні схеми компресійних холодильних установок

В промисловості широко використовуються дві схеми компресійного охолодження холодильних камер; безпосереднім випарюванням і охолодженням за допомогою розсолу.

Охолодження безпосереднім випарюванням холодоагенту – апаратурна схема цього процесу з використанням аміаку в якості холодоагенту зображена на рисунку 11.1.

Рисунок 11.1 – Апаратурна схема охолодження камер випарюванням аміаку

Випарник 1 призначений для випарювання в ньому рідкого холодоагенту і встановлений безпосередньо у приміщенні, що охолоджується. Холодоагентом може бути аміак або фреони. З випарника 1 пара аміаку засмоктуються компресором 6 і стискаються в ньому до тиску 0,8–1,2 МПа (при цьому температура аміаку підвищується до 80–135⁰С). Пройшовши через масловідокремлювач 5, пара поступає в між трубний простір кожухотрубного теплообмінника 4, в якому віддає тепло охолоджуючій воді, конденсується і охолоджується до 35–15⁰С. Охолоджений рідкий аміак з нижньої частини конденсатора подається через вентиль 3, що може регулюватися, у відокремлював рідини 2 і випарник 1. Кількість аміаку, що подається у випарник, залежить від кількості тепла, яку необхідно відвести із холодильної камери.

У вентилі 3 відбувається дроселювання рідини, внаслідок чого тиск рідкого аміаку падає від тиску конденсації (0,8–1,2 МПа) до тиску випарювання (0,3–0,1 МПа), при цьому відповідно знижується температура.

Такі установки, у порівнянні з розсільними, мають простішу схему, меншу витрату енергії і метала на обладнання. Недоліком цього способу є шкідлива дія аміаку при проникненні його у приміщення, що охолоджується.

Охолодження камер розсолом – це більш безпечний для обслуговування і збереження продуктів спосіб. В такій установці за допомогою аміачної холодильної машини охолоджується розсіл, який поступає в розсільні батареї холодильних камер. Найчастіше в якості розсолів використовуються водні розчини хлориду натрію (до температур не нижче –16⁰С) або хлориду кальцію (до температур не нижче –45⁰С). Цей спосіб охолодження більш складний; при його використанні витрачається більше енергії на охолодження. Крім того, розсоли викликають корозію апаратури.

Багатоступінчасті холодильні машини – використовуються для отримання відносно низьких температур (від –40⁰С до –80⁰С). Найчастіше використовують двохступінчасті компресійні холодильні установки.