a jaké procesy při jeho provozu probíhají. Pro konečného spotřebitele chladírenského zařízení, osobu, která potřebuje ve svém podniku umělý chlad, ať už se jedná o skladování nebo mrazení výrobků, klimatizaci popř. , voda atd., není nutné podrobně znát a rozumět teorii fázových přeměn v chladicích zařízeních. Základní znalosti v této oblasti mu ale pomohou správným způsobem. a dodavatelem.

Chladicí stroj je navržen tak, aby odebíral teplo (energii) z chlazeného tělesa. Ale podle zákona zachování energie teplo jen tak nezmizí, proto je třeba odebranou energii předat (oddat).

Proces chlazení na základě fyzickéhoabsorpce tepla při varu (odpařování) kapaliny (kapalného chladiva).navržený tak, aby nasával plyn z výparníku a stlačoval jej a tlačil ho do kondenzátoru. Při stlačování a zahřívání par chladiva jim dodáváme energii (neboli teplo), při ochlazování a rozpínání energii odebíráme. Toto je základní princip, na kterém dochází k přenosu tepla a funguje chladicí zařízení. Chladiva se používají v chlazení k přenosu tepla.

Chladicí kompresor 1 odsaje plynné chladivo (freon) z (výměníku tepla nebo vzduchového chladiče) 3, stlačí je a přečerpá do 2 (vzduch nebo voda). V kondenzátoru 2 chladivo kondenzuje (chlazeno proudem vzduchu z ventilátoru nebo proudem vody) a stává se kapalným. Z kondenzátoru 2 vstupuje kapalné chladivo (freon) do jímky 4, kde se hromadí. Takypřijímač je nezbytný pro neustálé udržování požadované hladiny chladiva. Přijímač je vybaven uzavíracími ventily 19 na vstupu a výstupu. Z přijímače chladivo vstupuje do filtr-sušiče 9, kde je odstraněna zbývající vlhkost, nečistoty a nečistoty, poté prochází průhledítkem s indikátorem vlhkosti 12, elektromagnetickým ventilem 7 a je škrcen termostatickým ventilem 17. do výparníku 3.

Expanzní ventil se používá k řízení průtoku chladiva do výparníku

Ve výparníku se chladivo vaří a odebírá teplo z chlazeného předmětu. Páry chladiva z výparníku přes filtr na sacím potrubí 11, kde jsou očištěny od nečistot, a kapalinový separátor 5 vstupují do kompresoru 1. Poté se cyklus provozu chladicího stroje opakuje.

Separátor kapaliny 5 zabraňuje vstupu kapalného chladiva do kompresoru.

Pro zajištění zaručeného návratu oleje do klikové skříně kompresoru je na výstupu kompresoru instalován odlučovač oleje 6. V tomto případě se olej dostává do kompresoru přes uzavírací ventil 24, filtr 10 a průhledítko 13 zpětným potrubím oleje.

Vibrační izolátory 25, 26 na sacím a výtlačném potrubí zajišťují tlumení vibrací během provozu kompresoru a zabraňují jejich šíření podél chladicího okruhu.

Kompresor je vybaven ohřívačem klikové skříně 21 a dvěma uzavíracími ventily 20.

Ohřívač 21 klikové skříně je nezbytný pro odpařování chladiva z oleje, zabraňuje kondenzaci chladiva v klikové skříni kompresoru, když je zastaven, a udržuje požadovanou teplotu oleje.

U semihermetických chladičů, které používají v mazacím systému olejové čerpadlo, se používá spínač 18 regulace tlaku oleje. Tento spínač je určen k nouzovému vypnutí kompresoru v případě poklesu tlaku oleje v mazacím systému.

Pokud je jednotka instalována venku, musí být navíc vybavena hydraulickým regulátorem kondenzačního tlaku pro zajištění stabilního provozu v zimních podmínkách a udržení požadovaného kondenzačního tlaku v chladném období.

Vysokotlaké spínače 14 ovládají zapínání/vypínání ventilátorů kondenzátoru pro udržení požadovaného kondenzačního tlaku.

Nízkotlaký spínač 15 ovládá zapínání/vypínání kompresoru.

Spínač alarmu vysokého a nízkého tlaku 16 je určen pro nouzové vypnutí kompresoru v případě nízkého nebo vysokého tlaku.

V mlékárně se používá jednostupňový chladicí systém.

1 - kompresor; 2 - kondenzátor; 3 - výparníky; 4 - přijímač;

5 - separátor kapaliny; 6 - odlučovač oleje; 7 - elektromagnetický ventil;

9 - filtr-sušička; 10 - filtr; 11 - filtr na sacím potrubí; 12 - průhledítko s indikátorem vlhkosti; 13 - průhledítko;

14 - vysokotlaký spínač; 15 - nízkotlaký spínač; 16 - nouzový spínač vysokého a nízkého tlaku; 17 - termostatický ventil; 18 - relé regulace tlaku oleje; 19 - uzavírací ventil přijímače; 20 - uzavírací ventil kompresoru; 21 - ohřívač klikové skříně; 25, 26 - izolátory vibrací.

Obrázek 4 - Schéma chladicí jednotky

Proces chlazení je založen na fyzikálním jevu absorpce tepla při varu (vypařování) kapaliny (kapalného chladiva). Kompresor chladicího stroje je navržen tak, aby nasával plyn z výparníku a stlačoval jej a vytlačoval jej do kondenzátoru. Při stlačování a zahřívání par chladiva jim dodáváme energii (neboli teplo), při ochlazování a rozpínání energii odebíráme. Toto je základní princip, na kterém dochází k přenosu tepla a funguje chladicí zařízení. Chladiva se používají v chlazení k přenosu tepla.

Chladicí kompresor (1) nasává plynné chladivo z výparníků (3), stlačuje je a čerpá do kondenzátoru (2) (vzduch nebo voda). V kondenzátoru (2) chladivo kondenzuje a stává se kapalným. Z kondenzátoru (2) vstupuje kapalné chladivo do zásobníku (4), kde se hromadí. Také je nutné, aby přijímač neustále udržoval požadovanou hladinu chladiva. Přijímač je vybaven uzavíracími ventily (19) na vstupu a výstupu. Ze sběrače vstupuje chladivo do filtrdehydrátoru (9), kde je odstraněna zbývající vlhkost, nečistoty a nečistoty, poté prochází průhledítkem s indikátorem vlhkosti (12), elektromagnetickým ventilem (7) a je škrcen termostatickým ventilem (17) do výparníku ( 3).

Expanzní ventil se používá k řízení průtoku chladiva do výparníku.

Ve výparníku se chladivo vaří a odebírá teplo z chlazeného předmětu. Páry chladiva z výparníku přes filtr na sacím potrubí (11), kde jsou očištěny od nečistot, a odlučovače kapalin (5) vstupují do kompresoru (1). Poté se cyklus provozu chladicího stroje opakuje.

Separátor kapaliny (5) zabraňuje vniknutí kapalného chladiva do kompresoru.

Pro zajištění zaručeného návratu oleje do klikové skříně kompresoru je na výstupu kompresoru instalován odlučovač oleje (6). V tomto případě se olej přes uzavírací ventil (24), filtr (10) a průhledítko (13) přes zpětné vedení oleje dostává do kompresoru.

Vibrační izolátory (25), (26) na sacím a výtlačném potrubí zajišťují tlumení vibrací při provozu kompresoru a zabraňují jejich šíření podél chladicího okruhu.

Kompresor je vybaven ohřívačem klikové skříně (21) a dvěma uzavíracími ventily (20).

Vyhřívání klikové skříně (21) je nezbytné k odpařování chladiva z oleje, zabránění kondenzaci chladiva v klikové skříni kompresoru, když je v klidu, a udržování požadované teploty oleje.

Chladiče s polohermetickými pístovými kompresory, které používají olejové čerpadlo v mazacím systému, používají spínač tlaku oleje (18). Toto relé je určeno pro nouzové vypnutí kompresoru v případě poklesu tlaku oleje v mazacím systému.

Pokud je jednotka instalována venku, musí být navíc vybavena hydraulickým regulátorem kondenzačního tlaku pro zajištění stabilního provozu v zimních podmínkách a udržení požadovaného kondenzačního tlaku v chladném období.

Vysokotlaké spínače (14) ovládají zapínání/vypínání ventilátorů kondenzátoru pro udržení požadovaného kondenzačního tlaku.

Nízkotlaký spínač (15) ovládá zapínání/vypínání kompresoru.

Spínač alarmu vysokého a nízkého tlaku (16) je určen pro nouzové vypnutí kompresoru v případě nízkého nebo vysokého tlaku.

K ochlazování různých předmětů - potravin, vody, jiných kapalin, vzduchu, průmyslových plynů atd. na teploty pod okolní teplotu dochází pomocí různých typů chladicích strojů. Chladicí stroj vesměs neprodukuje chlad, je to pouze jakési čerpadlo, které přenáší teplo z méně zahřátých těles na více zahřátá. Proces chlazení je založen na neustálém opakování tzv. reverzní termodynamický nebo jinými slovy chladicí cyklus. V nejběžnějším parokompresním chladicím cyklu dochází k přenosu tepla při fázových přeměnách chladiva - jeho vypařování (varu) a kondenzaci v důsledku spotřeby energie dodávané zvenčí.

Hlavní prvky chladicího stroje, s jejichž pomocí je realizován jeho provozní cyklus, jsou:

• kompresor - prvek chladicího cyklu, který zajišťuje zvýšení tlaku chladiva a jeho cirkulaci v okruhu chladicího stroje;
• škrticí zařízení (kapilárna, expanzní ventil) slouží k regulaci množství chladiva vstupujícího do výparníku v závislosti na přehřátí na výparníku.
• výparník (chladič) - výměník tepla, ve kterém se chladivo vaří (s absorpcí tepla) a samotný proces chlazení;
• kondenzátor - výměník tepla, ve kterém se v důsledku fázového přechodu chladiva z plynného skupenství do kapalného odvádí odebrané teplo do okolí.

V tomto případě je nutné mít v chladicím stroji další pomocné prvky, jako jsou elektromagnetické (elektromagnetické) ventily, přístrojové vybavení, průhledítka, filtrsušiče atd. Všechny prvky jsou vzájemně propojeny v utěsněném vnitřním okruhu pomocí potrubí s tepelnou izolací. Chladicí okruh je naplněn chladivem v požadovaném množství. Hlavní energetickou charakteristikou chladicího stroje je koeficient výkonu, který je určen poměrem množství tepla odebraného z chlazeného zdroje ke spotřebované energii.

Chladiče, v závislosti na principu provozu a použitém chladivu, jsou několika typů. Nejběžnější parokompresní, parní tryskové, absorpční, vzduchové a termoelektrické.

chladivo

Chladivo je pracovní látkou chladicího okruhu, jehož hlavní charakteristikou je nízký bod varu. Jako chladiva se nejčastěji používají různé uhlovodíkové sloučeniny, které mohou obsahovat atomy chloru, fluoru nebo bromu. Chladivem může být také amoniak, oxid uhličitý, propan atd. Zřídka se jako chladivo používá vzduch. Celkem je známo asi sto druhů chladiv, vyrábí se však průmyslově a hojně se používají v chlazení, kryogenní technice, klimatizaci a dalších průmyslových odvětvích, jen asi 40. Jedná se o R12, R22, R134A, R407C, R404A, R410A , R717, R507 a další. Hlavní oblastí použití chladiv je chladicí a chemický průmysl. Některé freony se navíc používají jako pohonné látky při výrobě různých aerosolových produktů; pěnidla při výrobě polyuretanových a tepelně izolačních výrobků; rozpouštědla; stejně jako látky, které inhibují spalovací reakci, pro hasicí systémy různých objektů zvýšeného nebezpečí - tepelných a jaderných elektráren, civilních lodí, válečných lodí a ponorek.

Expanzní ventil (TRV)

Termostatický expanzní ventil (TRV) je jednou z hlavních součástí chladicích strojů a je známý jako nejběžnější prvek pro škrcení a jemnou regulaci průtoku chladiva do výparníku. Expanzní ventil používá jehlový ventil sousedící se základnou talířku jako ventil pro řízení průtoku chladiva. Množství a průtok chladiva je určeno průtokovou plochou expanzního ventilu a závisí na teplotě na výstupu z výparníku. Když se změní teplota chladiva na výstupu z výparníku, změní se tlak uvnitř tohoto systému. Při změně tlaku se mění průtoková plocha expanzního ventilu a podle toho se mění i průtok chladiva.

Tepelný systém je z výroby naplněn přesně definovaným množstvím stejného chladiva, které je pracovním médiem tohoto chladicího stroje. Úkolem expanzního ventilu je škrtit a regulovat průtok chladiva na vstupu do výparníku tak, aby v něm co nejefektivněji probíhal proces chlazení. V tomto případě musí chladivo zcela přejít do stavu páry. To je nutné pro spolehlivou činnost kompresoru a vyloučení jeho chodu tzv. "mokrý" chod (tj. stlačování tekutiny). Tepelná baňka je připevněna k potrubí mezi výparníkem a kompresorem a v místě připojení je nutné zajistit spolehlivý tepelný kontakt a tepelnou izolaci od vlivů okolní teploty. Za posledních 15-20 let se elektronické expanzní ventily rozšířily v chladicí technice. Liší se tím, že nemají vzdálený tepelný systém a jeho roli plní termistor připevněný na potrubí za výparníkem, propojený kabelem s mikroprocesorovým ovladačem, který zase ovládá elektronický expanzní ventil a obecně , všechny pracovní procesy chladicího stroje.

Solenoidový ventil se používá pro ovládání on-off („otevřeno-zavřeno“) přívodu chladiva do výparníku chladicího stroje nebo k otevírání a zavírání určitých úseků potrubí z vnějšího signálu. Při absenci napájení cívky udržuje kotouč ventilu pod vlivem speciální pružiny elektromagnetický ventil uzavřený. Když je přivedeno napájení, jádro elektromagnetu, spojené tyčí s deskou, překoná sílu pružiny, je vtaženo do cívky, čímž se deska zvedne a otevře průtokovou oblast ventilu pro přívod chladiva.

Průzor v chladicím stroji je určen k určení:

1. stav chladiva;
2. přítomnost vlhkosti v chladivu, která je určena barvou indikátoru.

Průzor je obvykle namontován v potrubí na výstupu zásobníku. Konstrukčně je průhledítko kovové hermetické pouzdro s průhledným skleněným průzorem. Pokud při provozu chladicí jednotky protéká okénkem kapalina s jednotlivými bublinami parního chladiva, může to znamenat nedostatečné plnění nebo jiné funkční poruchy. Druhé průhledítko může být také instalováno na druhém konci výše uvedeného potrubí, v těsné blízkosti regulátoru průtoku, což může být elektromagnetický ventil, expanzní ventil nebo kapilára. Barva indikátoru indikuje přítomnost nebo nepřítomnost vlhkosti v chladicím okruhu.

Filtrdehydrátor neboli zeolitová patrona je dalším důležitým prvkem chladicího okruhu. Z chladiva je nutné odstranit vlhkost a mechanické nečistoty a tím chránit expanzní ventil před ucpáním. Obvykle se montuje pomocí pájených nebo vsuvkových spojů přímo do potrubí mezi kondenzátor a expanzní ventil (elektromagnetický ventil, kapilára). Nejčastěji se jedná konstrukčně o kus měděné trubky o průměru 16 ... 30 a délce 90 ... 170 mm, oboustranně svinutý a se spojovacími trubkami. Uvnitř jsou podél okrajů instalovány dvě kovové filtrační sítě, mezi nimiž je umístěn zrnitý (1,5 ... 3,0 mm) adsorbent, obvykle syntetický zeolit. Jedná se o tzv. jednorázová filtrová sušička, ale existují opakovaně použitelné filtry se skládacím pouzdrem a závitovým připojením potrubí, které vyžadují pouze příležitostnou výměnu vnitřní zeolitové patrony. Výměna jednorázového filtrdehydrátoru nebo patrony je nutná po každém otevření vnitřního okruhu chladicího stroje. Existují jednosměrné filtry navržené pro práci v systémech „pouze za studena“ a obousměrné filtry používané v jednotkách „teplo-chlad“.

Přijímač

Přijímač - uzavřená válcová zásobní nádrž různých objemů, vyrobená z ocelového plechu, sloužící ke sběru kapalného chladiva a jeho rovnoměrnému přívodu do regulátoru průtoku (TRV, kapilára) a do výparníku. Existují přijímače vertikálního i horizontálního typu. Existují lineární, drenážní, cirkulační a ochranné přijímače. Lineární přijímač je instalován pomocí pájených spojů v potrubí mezi kondenzátorem a expanzním ventilem a plní následující funkce:

• zajišťuje nepřetržitý a nepřerušovaný provoz chladicího stroje při různém tepelném zatížení;
• je hydraulický zámek, který zabraňuje pronikání par chladiva do expanzního ventilu;
• plní funkci odlučovače oleje a vzduchu;
• zbavuje trubky kondenzátoru kapalného chladiva.

Drenážní jímače slouží k zachycení a uložení celého množství naplněného chladiva po dobu opravných a servisních prací spojených s odtlakováním vnitřního okruhu chladicího stroje.

Cirkulační přijímače se používají v cirkulačních okruzích čerpadlo-cirkulace pro přívod kapalného chladiva do výparníku pro zajištění nepřetržitého provozu čerpadla a jsou namontovány v potrubí za výparníkem v místě s nejnižší polohou pro volné vypouštění kapaliny do něj.

Ochranné jímače jsou určeny pro bezpumpová schémata pro přívod freonu do výparníku, instalují se spolu s odlučovači kapalin do sacího potrubí mezi výparníkem a kompresorem. Slouží k ochraně kompresoru před případným mokrým chodem.

Regulátor tlaku je automaticky řízený regulační ventil používaný ke snížení nebo udržení tlaku chladiva změnou hydraulického odporu vůči průtoku kapalného chladiva, které jím prochází. Konstrukčně se skládá ze tří hlavních prvků: regulačního ventilu, jeho pohonu a měřicího prvku. Pohon přímo působí na talíř ventilu a mění nebo uzavírá oblast průtoku. Měřicí prvek porovnává aktuální a nastavenou hodnotu tlaku chladiva a generuje řídicí signál pro pohon regulačního ventilu. V chlazení existují nízkotlaké regulátory, často nazývané tlakové spínače. Řídí tlak varu ve výparníku a instalují se do sacího potrubí za výparníkem. Vysokotlaké regulátory se nazývají manokontroléry. Nejčastěji se používají ve vzduchem chlazených chladičích pro udržení minimálního požadovaného kondenzačního tlaku při poklesu venkovní teploty v přechodném a chladném období, čímž zajišťují tzv. zimní regulace. Manoregulátor je instalován ve výtlačném potrubí mezi kompresorem a kondenzátorem.

Chladicí stroje a zařízení určené k umělému snižování a udržování nízké teploty pod okolní teplotou od 10 °C do -153 °C v daném chlazeném objektu. Stroje a zařízení pro vytváření nižších teplot se nazývají kryogenní. Odvod a přenos tepla se v tomto případě provádí kvůli spotřebované energii. Chladicí jednotka se provádí dle projektu v závislosti na konstrukčním zadání, které definuje chlazený objekt, požadovaný rozsah chladící teploty, zdroje energie a druhy chladícího média (kapalné nebo plynné).

Chladicí zařízení se může skládat z jednoho nebo více chladicích strojů vybavených pomocnými zařízeními: systémy zásobování energií a vodou, přístrojové, regulační a řídicí zařízení, jakož i systém výměny tepla s chlazeným objektem. Chladicí jednotku lze instalovat uvnitř, venku, na vozidlech a v různých zařízeních, ve kterých je potřeba udržovat předem stanovenou nízkou teplotu a odvádět přebytečnou vzdušnou vlhkost.

Systém výměny tepla s chlazeným objektem může být s přímým chlazením chladivem, v uzavřeném systému, v otevřeném systému, jako je chlazení suchým ledem, nebo vzduchem ve vzduchovém chladiči. Uzavřený systém může být také s přechodným chladivem, které přenáší chlad z chladicí jednotky do chlazeného objektu.

Za počátek rozvoje chladicí techniky ve velkém měřítku lze považovat vytvoření prvního čpavkového parního kompresorového chladicího stroje Karlem Lindem v roce 1874. Od té doby se objevilo mnoho druhů chladicích strojů, které lze seskupit podle principu činnosti takto: komprese páry, jednoduše nazývaná kompresor, obvykle s elektrickým pohonem; chladicí stroje využívající teplo: absorpční chladicí stroje a parní trysky; vzduchové expanze, které jsou při teplotách pod -90 °C hospodárnější než kompresorové, a termoelektrické, které jsou zabudovány do zařízení.

Každý typ chladicích jednotek a strojů má své vlastnosti, podle kterých se volí oblast jejich použití. V současné době se chladicí stroje a zařízení používají v mnoha oblastech národního hospodářství i v každodenním životě.

2. Termodynamické oběhy chladicích jednotek

Přenos tepla z méně vyhřívaného na více vyhřívaný zdroj je možný, pokud je organizován nějaký kompenzační proces. V tomto ohledu jsou cykly chladicích zařízení vždy realizovány v důsledku nákladů na energii.

Aby se teplo odebrané ze „studeného“ zdroje dostalo do „horkého“ zdroje (zpravidla do okolního vzduchu), je nutné zvýšit teplotu pracovní tekutiny nad teplotu okolí. Toho je dosaženo rychlým (adiabatickým) stlačováním pracovní tekutiny s vynaložením práce nebo přívodem tepla k ní zvenčí.

V reverzních cyklech je množství tepla odebraného z pracovní tekutiny vždy větší než množství dodaného tepla a celková práce stlačení je větší než celková práce expanze. Z tohoto důvodu jsou zařízení pracující v takových cyklech spotřebiteli energie. Takové ideální termodynamické cykly chladicích zařízení již byly diskutovány výše v odstavci 10 tématu 3. Chladicí zařízení se liší v použité pracovní tekutině a principu činnosti. Přenos tepla ze „studeného“ zdroje na „horký“ lze provádět na úkor práce nebo tepla.

2.1. Chladiče vzduchu

Ve vzduchových chladicích jednotkách se vzduch používá jako pracovní tekutina a teplo se přenáší ze „studeného“ zdroje do „horkého“ na úkor mechanické energie. Snížení teploty vzduchu potřebného pro chlazení chladicí komory je v těchto zařízeních dosaženo v důsledku její rychlé expanze, ve které je omezena doba výměny tepla a práce je prováděna především vnitřní energií, v souvislosti s níž je teplota pracovní kapaliny klesá. Schéma jednotky chlazení vzduchu je znázorněno na obrázku 7.14

Rýže. čtrnáct. : HK - lednice; K - kompresor; TO - výměník tepla; D - expanzní válec (expandér)

Teplota vzduchu vstupujícího z chladicí komory XK do válce kompresoru K stoupá v důsledku adiabatické komprese (proces 1 - 2) nad teplotu okolí T3. Při proudění vzduchu trubkami výměníku TO se jeho teplota při konstantním tlaku snižuje - teoreticky na okolní teplotu Tz. V tomto případě vzduch odevzdává do okolí teplo q (J/kg). Výsledkem je, že měrný objem vzduchu dosáhne minimální hodnoty v3 a vzduch proudí do válce expanzního válce - expandéru D. V expandéru se díky adiabatické expanzi (proces 3-4) s užitečnou prací ekvivalentní zastíněné oblasti 3-5-6-4-3 , teplota vzduchu klesne pod teplotu předmětů chlazených v chladicím prostoru. Takto ochlazený vzduch vstupuje do chladicí komory. V důsledku výměny tepla s chlazenými předměty teplota vzduchu při konstantním tlaku (izobar 4-1) stoupne na původní hodnotu (bod 1). V tomto případě je z chlazených předmětů do vzduchu přiváděno teplo q2 (J/kg). Hodnota q 2, nazývaná chladící výkon, je množství tepla přijatého 1 kg pracovní tekutiny z chlazených předmětů.

2.2. Parní kompresorové chladicí jednotky

V parokompresorových chladicích jednotkách (VCR) se jako pracovní kapalina používají nízkovroucí kapaliny (tab. 1), což umožňuje realizovat procesy přívodu a odvodu tepla podle izoterm. K tomu se používají procesy varu a kondenzace pracovní tekutiny (chladiva) při konstantních tlacích.

Stůl 1.

Ve 20. století byly jako chladiva široce používány různé freony na bázi fluorochlorovaných uhlovodíků. Způsobovaly aktivní destrukci ozonové vrstvy, a proto je jejich použití v současné době omezené a jako hlavní chladivo se používá chladivo na bázi etanu K-134A (objeveno v roce 1992). Jeho termodynamické vlastnosti jsou blízké vlastnostem Freonu K-12. Obě chladiva mají nevýznamné rozdíly v molekulových hmotnostech, výparných teplech a bodech varu, ale na rozdíl od K-12 není chladivo K-134A agresivní vůči ozónové vrstvě Země.

Schéma PCKhU a cyklus v T-s-souřadnicích jsou uvedeny na Obr. 15 a 16. V PKHU se tlak a teplota snižují škrcení chladiva, když proudí přes redukční ventil RV, jehož průtoková plocha se může měnit.

Chladivo z chladicí komory XK vstupuje do kompresoru K, ve kterém je adiabaticky stlačováno v procesu 1-2. Vzniklá suchá sytá pára vstupuje do tlakové nádoby, kde kondenzuje při konstantním tlaku a teplotě v procesu 2-3. Uvolněné teplo q1 se přenáší do „horkého“ zdroje, kterým je ve většině případů okolní vzduch. Vzniklý kondenzát je škrcen v redukčním ventilu РВ s proměnnou průtokovou plochou, což umožňuje měnit tlak vlhké páry z něj vycházející (proces 3-4).

Rýže. patnáct. Schematický diagram (a) a cyklus v T-s-souřadnicích (b) chladicí jednotky parního kompresoru: KD - kondenzátor; K - kompresor; HK - lednice; RV - redukční ventil

Protože proces škrcení probíhající při konstantní hodnotě entalpie (h3 - h) je nevratný, je znázorněn tečkovanou čarou. Vlhká nasycená pára malého stupně suchosti získaná jako výsledek procesu vstupuje do výměníku tepla chladicí komory, kde se při konstantním tlaku a teplotě odpařuje v důsledku tepla q2b odebraného z předmětů v komoře (proces 4-1).

Rýže. 16.: 1 - lednice; 2 - tepelná izolace; 3 - kompresor; 4 - stlačená horká pára; 5 - výměník tepla; 6 - chladicí vzduch nebo chladicí voda; 7 - kapalné chladivo; 8 - škrticí klapka (expandér); 9 - expandovaná, ochlazená a částečně odpařená kapalina; 10 - chladič (výparník); 11 - odpařené chladivo

V důsledku "sušení" se stupeň suchosti chladiva zvyšuje. Množství tepla odebraného z předmětů chlazených v chladicí komoře v souřadnicích T-B je určeno plochou obdélníku pod izotermou 4-1.

Použití nízkovroucích kapalin jako pracovní tekutiny v PCCU umožňuje přiblížit se zpětnému Carnotovu cyklu.

Místo škrtícího ventilu lze pro snížení teploty použít i expanzní válec - expandér (viz obr. 14). V tomto případě bude instalace fungovat podle obráceného Carnotova cyklu (12-3-5-1). Potom bude teplo odebrané z chlazených předmětů větší - bude určeno plochou pod izotermou 5-4-1. Přes částečnou kompenzaci energetických nákladů na pohon kompresoru pozitivní prací získanou expanzí chladiva v expanzním válci se takové instalace nepoužívají pro svou konstrukční složitost a velké celkové rozměry. V instalacích s proměnným průřezem škrticí klapky je navíc mnohem snazší regulovat teplotu v chladicím prostoru.

Obrázek 17.

K tomu stačí pouze změnit průtokovou plochu škrtícího ventilu, což vede ke změně tlaku a odpovídající teploty nasycených par chladiva na výstupu z ventilu.

V současné době se místo pístových kompresorů používají především lopatkové kompresory (obr. 18). Skutečnost, že poměr koeficientů výkonu PCCS a reverzního Carnotova cyklu

V instalacích skutečných parních kompresorů nevstupuje do kompresoru mokrá, ale suchá nebo dokonce přehřátá pára z tepelného výměníku-výparníku chladicí komory (obr. 17). Tím se zvyšuje odebrané teplo q2, snižuje se intenzita výměny tepla mezi chladivem a stěnami válce a zlepšují se podmínky pro mazání pístové skupiny kompresoru. V takovém cyklu dochází k určitému podchlazení pracovní tekutiny v kondenzátoru (sekce izobary 4-5).

Rýže. osmnáct.

2.3. Parní tryskové chladicí jednotky

Cyklus parního tryskového chladicího zařízení (obr. 19 a 20) se rovněž provádí na úkor tepelné energie, nikoli mechanické.

Rýže. 19.: HK - lednice; E - vyhazovač; KD - kondenzátor; РВ - redukční ventil; H - čerpadlo; KA - kotelní jednotka

Rýže. dvacet.

V tomto případě je samovolný přenos tepla z více zahřátého tělesa na méně zahřáté těleso kompenzační. Jako pracovní tekutinu lze použít páru jakékoli kapaliny. Obvykle se však používá nejlevnější a nejdostupnější chladivo – vodní pára při nízkých tlacích a teplotách.

Z kotelny vstupuje pára do trysky ejektoru E. Při výstupu páry vysokou rychlostí vzniká ve směšovací komoře za tryskou podtlak, za jehož působení je chladivo z chladící komory nasáváno do směšovací komory. komora. V difuzéru ejektoru se rychlost směsi snižuje, zatímco tlak a teplota rostou. Poté parní směs vstupuje do VT kondenzátoru, kde se v důsledku odvodu tepla q1 do okolí mění v kapalinu. Opakovaným poklesem měrného objemu při kondenzačním procesu klesá tlak na hodnotu, při které je saturační teplota rovna přibližně 20 °C. Jedna část kondenzátu je čerpadlem H čerpána do kotlové jednotky KA a druhá část je podrobena škrcení ve ventilu PB, v důsledku čehož při poklesu tlaku a teploty dochází k tvorbě vlhké páry s malým stupněm vzniká suchost. Ve výměníku tepla výparníku HK se tato pára suší při konstantní teplotě, přičemž se chlazeným předmětům odebírá teplo q2 a poté znovu vstupuje do parního ejektoru.

Vzhledem k tomu, že náklady na mechanickou energii na čerpání kapalné fáze v absorpčních a paroproudových chladicích jednotkách jsou extrémně malé, jsou zanedbávány a účinnost takových jednotek se odhaduje pomocí koeficientu využití tepla, což je poměr tepla odebraného z chlazené předměty na teplo používané k realizaci cyklů.

Pro získání nízkých teplot v důsledku přenosu tepla do "horkého" zdroje lze v zásadě použít jiné principy. Například může být teplota snížena v důsledku odpařování vody. Tento princip se používá v horkém a suchém klimatu u odpařovacích klimatizací.

3. Chladničky pro domácnost a průmysl

Chladnička - zařízení, které udržuje nízkou teplotu v tepelně izolované komoře. Obvykle se používají ke skladování potravin a dalších předmětů, které vyžadují skladování na chladném místě.

Na Obr. 21 ukazuje schéma činnosti jednokomorové chladničky a na Obr. 22 - účel hlavních částí chladničky.

Rýže. 21.

Rýže. 22.

Provoz chladničky je založen na použití tepelného čerpadla, které přenáší teplo z pracovní komory chladničky ven, kde je odevzdáno do vnějšího prostředí. U průmyslových chladniček může objem pracovní komory dosahovat desítek i stovek m3.

Chladničky mohou být dvou typů: komory pro skladování potravin se střední teplotou a mrazničky s nízkou teplotou. V poslední době se však nejvíce rozšířily dvoukomorové lednice, které zahrnují oba komponenty.

Chladničky jsou čtyř typů: 1 - kompresní; 2 - absorpce; 3 - termoelektrický; 4 - s vířivými chladiči.

Rýže. 23.: 1 - kondenzátor; 2 - kapilára; 3 - výparník; 4 - kompresor

Rýže. 24.

Hlavní součásti chladničky jsou:

1 - kompresor, který přijímá energii z elektrické sítě;

2 - kondenzátor umístěný mimo chladničku;

3 - výparník umístěný uvnitř chladničky;

4 - termostatický expanzní ventil (TRV), což je škrticí zařízení;

5 - chladivo (látka s určitými fyzikálními vlastnostmi cirkulující v systému - obvykle je to freon).

3.1. Princip činnosti kompresní chladničky

Teoretický základ, na kterém je postaven princip fungování chladniček, jehož schéma je znázorněno na obr. 23 je druhý termodynamický zákon. Chladicí plyn v lednicích dělá tzv obrácený Carnotův cyklus. V tomto případě není hlavní přenos tepla založen na Carnotově cyklu, ale na fázových přechodech - vypařování a kondenzaci. V zásadě je možné vytvořit chladničku pouze pomocí Carnotova cyklu, ale v tomto případě pro dosažení vysokého výkonu buď kompresor, který vytváří velmi vysoký tlak, nebo velmi velkou plochu chlazení a ohřevu. je nutný výměník tepla.

Chladivo vstupuje do výparníku pod tlakem škrticím otvorem (kapilárou nebo expanzním ventilem), kde v důsledku prudkého poklesu tlaku vypařování kapalinu a přeměňuje ji na páru. V tomto případě chladivo odebírá teplo vnitřním stěnám výparníku, díky čemuž se ochlazuje vnitřek chladničky. Kompresor nasává chladivo ve formě páry z výparníku, stlačuje jej, díky čemuž stoupá teplota chladiva a vytlačuje ho do kondenzátoru. V kondenzátoru se chladivo ohřáté kompresí ochlazuje a odevzdává teplo vnějšímu prostředí a kondenzuje, tj. se promění v kapalinu. Proces se znovu opakuje. V kondenzátoru tedy chladivo (obvykle freon) kondenzuje pod vlivem vysokého tlaku a přechází do kapalného stavu, přičemž uvolňuje teplo, a ve výparníku pod vlivem nízkého tlaku chladivo vře a přechází do plynného stavu. , absorbující teplo.

Termostatický expanzní ventil (TRV) je nutný k vytvoření potřebného tlakového rozdílu mezi kondenzátorem a výparníkem, při kterém dochází k cyklu přenosu tepla. Umožňuje správně (nejúplně) naplnit vnitřní objem výparníku převařeným chladivem. Průtoková plocha expanzního ventilu se mění se snižujícím se tepelným zatížením výparníku a se snižováním teploty v komoře klesá množství cirkulujícího chladiva. Kapilára je analogem TRV. Nemění svůj průřez, ale škrtí určité množství chladiva v závislosti na tlaku na vstupu a výstupu kapiláry, jejím průměru a typu chladiva.

Po dosažení požadované teploty teplotní čidlo otevře elektrický obvod a kompresor se zastaví. Když teplota stoupne (v důsledku vnějších faktorů), senzor znovu zapne kompresor.

3.2. Princip fungování absorpční chladničky

Absorpční lednice voda-čpavek využívá vlastnosti jednoho z rozšířených chladiv - čpavku - dobře se rozpouštět ve vodě (až 1000 objemů čpavku na 1 objem vody). Princip činnosti absorpční chladicí jednotky je znázorněn na Obr. 26 a jeho schematický diagram je na Obr. 27.

Rýže. 26.

Rýže. 27.: GP - parní generátor; KD - kondenzátor; РВ1, РВ2 - redukční ventily; HK - lednice; Ab - absorbér; H - čerpadlo

V tomto případě se odstranění plynného chladiva z spirály výparníku, potřebné pro jakoukoli odpařovací chladničku, provádí jeho absorbováním vodou, roztok čpavku, ve kterém se poté přečerpá do speciální nádoby (desorbéru / generátoru) a tam je zahříváním se rozkládá na čpavek a vodu. Páry čpavku a vody z něj pod tlakem vstupují do separačního zařízení (destilační kolony), kde se páry čpavku oddělují od vody. Dále téměř čistý čpavek vstupuje do kondenzátoru, kde při chlazení kondenzuje a opět vstupuje do výparníku přes škrticí klapku pro odpařování. Takovýto tepelný motor může používat řadu zařízení, včetně tryskových čerpadel, k čerpání roztoku chladiva a nemá pohyblivé mechanické části. Kromě amoniaku a vody lze použít i další dvojice látek - například roztok bromidu lithného, ​​acetylen a aceton. Předností absorpčních chladniček je bezhlučný provoz, absence pohyblivých mechanických částí, možnost pracovat z ohřevu přímým spalováním paliva, nevýhodou je nízký chladicí výkon na jednotku objemu.

3.3. Princip fungování termoelektrické chladničky

Existují zařízení založená na Peltierově jevu, který spočívá v absorpci tepla jedním z přechodů termočlánků (různých vodičů), když se uvolní na druhém přechodu v případě, že jimi prochází proud. Tento princip se využívá zejména u chladicích tašek. Snižování i zvyšování teploty je možné pomocí vírových trubic navržených francouzským inženýrem Rankem, ve kterých se teplota výrazně mění podél poloměru vířícího vírového proudu vzduchu, který se v nich pohybuje.

Termoelektrická chladnička je založena na Peltierových prvcích. Je tichý, ale není široce používán kvůli vysokým nákladům na chlazení termoelektrických prvků. Malé autochladničky a chladiče pitné vody se však často vyrábějí s Peltierovým chlazením.

3.4. Princip fungování chladničky na vortexových chladičích

Chlazení se provádí expanzí vzduchu předem stlačeného kompresorem v blocích speciálních vířivých chladičů. Nejsou hojně využívány z důvodu vysoké hlučnosti, nutnosti přívodu stlačeného (až 1,0-2,0 MPa) vzduchu a jeho velmi vysoké spotřeby, nízké účinnosti. Výhody - větší bezpečnost (nevyužívá se žádná elektřina, žádné pohyblivé části a žádné nebezpečné chemické sloučeniny), životnost a spolehlivost.

4. Příklady chladicích jednotek

Některá schémata a popisy chladicích jednotek pro různé účely, stejně jako jejich fotografie, jsou uvedeny na Obr. 27-34.

Rýže. 27.

Rýže. 28.

Rýže. 29.

Obrázek 32.

Rýže. 33.

Například chladicí jednotky kompresor-kondenzátor (typ AKK) nebo jednotky kompresor-přijímač (typ AKR), znázorněné na obr. 34 jsou určeny pro provoz s udržováním teploty od +15 °С do -40 °С v komorách o objemu od 12 do 2500 m3.

Složení chladicí jednotky zahrnuje: 1 - kompresor-kondenzátor nebo kompresor-přijímací jednotka; 2 - vzduchový chladič; 3 - termostatický ventil (TRV); 4 - elektromagnetický ventil; 5 - ovládací panel.

Zařízení, stejně jako princip fungování chladničky, je povrchně studováno v hodinách fyziky, ale ne každý dospělý si dokáže představit, jak chladnička funguje? Zvážení a analýza hlavních technických aspektů pomůže v praxi prodloužit životnost a zlepšit výkon domácí chladničky.

Zařízení kompresního chladiče

Chladnička je nejlépe zvažována na příkladu kompresního vzorku, protože taková zařízení se nejčastěji používají v každodenním životě:

1. - zařízení, které tlačí chladivo (plyn) pomocí pístu a vytváří tak různé tlaky v různých částech systému;
2. Výparník- nádobu, do které vstupuje zkapalněný plyn, který absorbuje teplo z chladicí komory;
3. Kondenzátor- nádoba, ve které stlačený plyn předává teplo okolnímu prostoru;
4. expanzní ventil- zařízení, které udržuje požadovaný tlak chladiva;
5. chladivo- směs plynů (nejčastěji se používá freon), která vlivem provozu kompresoru cirkuluje v systému a odebírá a odevzdává teplo v jeho různých částech.

Provoz chladničky

Zařízení chladničky, stejně jako princip fungování chladničky s jednou komorou, lze pochopit sledováním odpovídajícího videa:

Nejdůležitějším aspektem pro pochopení činnosti kompresního zařízení je to, že samo o sobě nevytváří chlad. Chlad je způsoben odebíráním tepla uvnitř zařízení a jeho odesíláním ven. Freon plní tuto funkci. Do výparníku, který se obvykle skládá z hliníkových trubek nebo desek spojených dohromady, páry freonu absorbují teplo.

Musíš vědět: ve starých chladničkách je těleso výparníku zároveň tělesem mrazničky. Při odmrazování této komory nepoužívejte k odstranění ledu ostré předměty, protože veškerý freon zmizí skrz propíchnutý kryt výparníku. Chladnička bez chladiva se stane nefunkční a podléhá nákladným opravám.

Dále, pod vlivem kompresoru, pára freonu opouští výparník a prochází do kondenzátoru (systém trubek, které jsou umístěny uvnitř stěn a na zadní straně jednotky). V kondenzátoru se chladivo ochlazuje a postupně se stává kapalným. Na cestě do výparníku se směs plynů suší ve filtr-sušičce a také prochází kapilárou. Na vstupu do výparníku v důsledku zvětšení vnitřního průměru trubky klesá tlak a plyn se stává párou. Cyklus se opakuje, dokud není dosaženo požadované teploty.

Jak funguje kompresor?

Pomocí pístu kompresor destiluje chladivo z jednoho potrubního systému do druhého a střídavě mění fyzikální stav freonu. Když je chladivo přiváděno do kondenzátoru, kompresor jej silně stlačuje, což způsobuje zahřívání freonu. Po dlouhé cestě labyrintem kondenzátorových trubek vstupuje ochlazený freon do výparníku expandovanou trubicí. Náhlá změna tlaku chladivo rychle ochladí. Nyní jsou freonové páry schopny absorbovat určitou dávku tepla a procházet do systému trubic kondenzátoru.

V domácích spotřebičích se používají plně utěsněné skříně kompresoru, které neumožňují průchod pracovní směsi plynů. Z důvodu těsnosti je uvnitř skříně kompresoru umístěn také elektromotor, který pohání píst. Všechny třecí části uvnitř motor-kompresoru jsou mazány speciálním olejem.

Elektrický obvod chladničky může být užitečný pro ty, kteří jsou připraveni na vlastní diagnostiku a opravu chladničky:

Zařízení a princip fungování dvoukomorové chladničky

Zařízení dvoukomorové chladničky se liší od jednokomorové tím, že každá komora má svůj výparník. Na rozdíl od svých předchůdců jsou ve dvoukomorových zařízeních obě oddělení od sebe izolována. V takových zařízeních je mraznička obvykle umístěna dole a chladicí část je nahoře. Princip fungování dvoukomorové chladničky spočívá v tom, že pracovní směs plynů nejprve ochladí výparník mrazáku na určitou mínusovou teplotu. Teprve poté freon přechází do výparníku chladicího oddílu. Poté, co výparník chladicí komory dosáhne určité mínus teploty, aktivuje se termostat, který zastaví chod motoru.

V každodenním životě se častěji používají dvoukomorová zařízení s jedním kompresorem. U jednotek se dvěma motory se princip fungování chladničky výrazně nemění, akorát jeden kompresor pracuje pro mrazák, druhý pro lednici. Obecně se uznává, že provoz chladničky s jedním kompresorem je ekonomičtější, ale ve skutečnosti tomu tak vždy není. Ostatně v zařízení se dvěma motory můžete vypnout jednu z kamer, ve které není potřeba. Při provozu dvoukomorové chladničky s jedním kompresorem dochází vždy k současnému chlazení obou komor.

Chladnička a okolní teplota

Návod k obsluze většiny domácích chladniček uvádí, při jaké teplotě je nejlepší je provozovat. Minimální přípustný indikátor je teplota +5 Celsia. Může chladnička fungovat v chladných podmínkách, zejména v chladu? Zvažte možné problémy:

• Termostat nefunguje správně. Za normálních podmínek termostat při dosažení požadované teploty přeruší elektrický obvod. Když se vzduch uvnitř ohřeje, termostat opět uzavře elektrický obvod a motor se obnoví. V podmínkách okolní teploty pod nulou termostat s největší pravděpodobností znovu nezapne kompresor, protože teplo uvnitř komory prostě nemá odkud pocházet;
• Obtížné startování kompresoru. Ve starších zařízeních byla nejčastěji používána chladiva R12 a R22. Pro normální provoz byly použity chladicí oleje, které při teplotách pod + 5 ° C příliš zhoustnou, což znamená, že start a pohyb pístu bude obtížný;
• Vzhled efektu "mokrého chodu". Protože v chladničce není žádné teplo, je narušen provoz výparníku. Pára nasycená kapičkami vstupuje do kompresoru. V důsledku dlouhodobého provozu v takových podmínkách dojde k poškození celé mechaniky motoru.

Jednoduše řečeno, šetrný přístup k zařízení výrazně prodlouží jeho životnost.

Princip fungování absorpční chladničky

V absorpční aparatuře je chlazení spojeno s odpařováním pracovní směsi. Nejčastěji je touto látkou amoniak. K pohybu chladiva dochází v důsledku rozpouštění čpavku ve vodě. Z absorbéru se roztok čpavku dostává do desorbéru a poté do zpětného chladiče, ve kterém se směs rozdělí na své původní složky. V kondenzátoru se amoniak stává kapalným a je poslán zpět do výparníku.

Pohyb kapaliny zajišťují proudová čerpadla. Kromě vody a amoniaku je v systému přítomen vodík nebo jiný inertní plyn.

Nejčastěji je žádaná absorpční chladnička tam, kde není možné použít konvenční kompresní analog. V každodenním životě se taková zařízení používají zřídka, protože mají relativně krátkou životnost a chladivo je toxická látka.

Provoz a klidový režim kompresní chladničky

Mnoho uživatelů se zajímá o otázku: jak dlouho by měla chladnička fungovat? Jediným skutečným kritériem pro normální provoz domácího spotřebiče je dostatečný stupeň zmrazení a chlazení potravin v něm.

Jak dlouho může chladnička pracovat a jak dlouho by měla odpočívat, není v žádném návodu uvedeno, existuje však koncept „optimálního poměru pracovní doby“. Pro její výpočet se doba trvání pracovního cyklu vydělí součtem pracovního a nepracovního cyklu. Takže například lednička, která pracovala 15 minut s dalším 25minutovým odpočinkem, bude mít koeficient 15/(15+25) = 0,37. Čím menší je tento koeficient, tím lépe chladnička funguje. Pokud je výsledkem výpočtu číslo menší než 0,2, pak je s největší pravděpodobností špatně nastavená teplota v chladničce. Koeficient větší než 0,6 znamená, že je porušena těsnost jednotky.

Jak funguje chladnička No Frost?

V chladničkách se systémem no frost (“no frost”) je pouze jeden výparník, který je v mrazáku ukryt za plastovou stěnou. Chlad z něj je přenášen pomocí ventilátoru, který je umístěn za výparníkem. Přes technologické otvory vstupuje studený vzduch do mrazničky a poté do chladničky.

V kontaktu s