Способы получения холода
3.1.1. Способы получения холода
Физическая природа тепла и холода одинакова, разница состоит только в скорости движения молекул и атоме. В более нагретом теле скорость движения больше, чем менее нагретом. При подводе к телу тепла движение возрастает, при отнятии тепла уменьшается. Таким образом тепловая энергия есть внутренняя энергия движения молекул и атомов.
Охлаждение тела — это отвод от него тепла, сопровождаемый понижением температуры. Самый простой способ охлаждения — теплообмен между охлаждаемым телом и окружающей средой — наружным воздухом, речной морской водой, почвой. Но этим способом, даже при самом совершенном теплообмене, температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Такое охлаждение называется естественным. Охлаждение тела ниже температуры окружающей среды называется искусственным. Для него используют главным образом скрытую теплоту, поглощаемую телами при изменении их агрегатного состояния.
Количество тепла или холода измеряется калориями или килограмм-калориями (килокалория). Калория — это количество тепла, необходимое для нагрева 1 г воды на 1 при нормальном атмосферном давлении, килокалория — для нагрева 1 кг воды на 1С при тех же условиях.
Существуют несколько способов получения искусственного холода. Самый простой из них — охлаждение при помощи льда или снега, таяние которых сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Если теплопритоки извне малы, а теплопередающая поверхность льда или снега относительно велика, то температуру в помещении можно понизить почти до 0°С. Практически в помещении, охлаждаемом льдом или снегом, температуру воздуха удается поддерживать лишь на уровне 5—8°С. При ледяном охлаждении используют водный лед или твердую углекислоту (сухой лед).
При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния — плавление (таяние). Холодопроизводительность, или охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 кДж/кг.
Теплоемкость льда равна 2,1 кДж/кг • градус.
Водный лед применяется для охлаждения и сезонного хранения продовольственных товаров, овощей, фруктов в климатических зонах с продолжительным холодным периодом, где в естественных условиях в зимний период его легко можно заготовить.
Водный лед в качестве охлаждающего средства применяется в специальных ледниках и на ледяных складах. Ледники бывают с нижней загрузкой льда (ледник-погреб) и с боковой — карманного типа.
Ледяное охлаждение имеет существенные недостатки: температура хранения ограничена температурой таяния льда (обычно температура воздуха на ледяных складах 5— 8°С), в ледник необходимо закладывать количество льда, достаточное на весь период хранения, и добавлять по мере необходимости; значительные затраты труда на заготовку и хранение водного льда; большие размеры помещения для льда, превышающие примерно в 3 раза размеры помещения для продуктов; значительные затраты труда на соблюдение необходимых требований, предъявляемых к хранению пищевых продуктов и отводу талой воды.
Лъдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Благодаря добавлению соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается ниже. Это объясняется тем, что добавление соли вызывает ослабление молекулярного сцепления и разрушение кристаллических решеток льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором теплоты от окружающей среды, в результате чего окружающий воздух охлаждается и температура его понижается. С повышением содержания соли в льдосоляной смеси температура плавления ее понижается. Раствор соли с самой низкой температурой таяния называется эвтектическим, а температура его таяния — криогидратной точкой. Криогидратная точка для льдосоляной смеси с поваренной солью -21,2°С, при концентрации соли в растворе 23,1% по отношению к общей массе смеси, что примерно равно 30 кг соли па 100 кг льда. При дальнейшей концентрации соли происходит не понижение температуры таяния льдосоляной смеси, а повышение температуры таяния (при 25%-ной концентрации соли в растворе к общей массе температура таяния повышается до -8°С).
При замораживании водного раствора поваренной соли в концентрации, соответствующей криогидратной точке, получается однородная смесь кристаллов льда и соли, которая называется эвтектическим твердым раствором.
Температура плавления эвтектического твердого раствора поваренной соли —21,2°С, а теплота плавления - 236 кДж/кг. Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероты — наглухо запаяннные формы — заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероты используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок-холодильников и т. д. В торговле льдосоляное охлаждение широко применялось до массового выпуска оборудования с машинным способом охлаждения.
Охлаждение сухим льдом основано на свойстве твердой углекислоты сублимировать, т. е. при поглощении тепла переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Физические свойства сухого льда следующие температура сублимации при атмосферном давлении — 78,9°С, теплота сублимации 574,6 кДж/кг.
Сухой лед обладает следующими преимуществами по сравнению с водным:
• можно получать более низкую температуру;
• охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда:
• при охлаждении не возникает сырости, кроме того, при сублимации сухого льда образуется газообразная углекислота, которая является консервирующим средством, способствующим лучшему сохранению продуктов.
Сухой лед применяется для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженого, замороженных фруктов и овощей.
Искусственного охлаждения можно достигнуть также, если смешать лед или снег с разведенными кислотами Например, смесь из 7 частей снега или льда и 4 частей разведенной азотной кислоты имеет температуру -35°С. Низкую температуру можно получить и растворением солей в разведенных кислотах. Так, если 5 частей азотнокислого аммония и 6 частей сернокислого натрия растворить в 4 частях разведенной азотной кислоты, то смесь будет иметь температуру —40°С.
Получение искусственного холода с помощью снега или льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.
В последнее время в связи с энергетическим кризисом, загрязнением окружающей среды все более актуальной становится проблема использования для холодильной обработки пищевых продуктов нетрадиционных экологически безопасных методов получения холода. Наиболее перспективным из них является криогенный метод на базе жидкого и газообразного азота с применением безмашинной проточной системы хладоснабжения, предусматривающей одноразовое использование криоагента.
Перспективность данного метода хладоснабжения возрастает в связи с открытием в России больших запасов (340 млрд. м3) подземных высокоазотных газов. Себестоимость очищенного азота на порядок ниже, чем азота, полученного с помощью метода разделения воздуха.
Безмашинные проточные системы азотного охлаждения имеют значительные преимущества: очень надежны в эксплуатации и имеют высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества и внешнего вида продукта, а также минимальные потери его массы за счет усушки.
Особо следует отметить экологическую чистоту таких систем (в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).
Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.
Машинное охлаждение — способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния хладагента, кипения его при низких температурах с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования
Для последующей конденсации паров хладагента требуется предварительное повышение их давления и температуры.
В основу машинного способа охлаждения может быть положено также адиабатическое (без подвода и отвода тепла) расширение сжатого газа. При расширении сжатого газа температура его значительно понижается, так как внешняя работа в этом случае совершается за счет внутренней энергии газа.
На этом принципе основана работа воздушных холодильных машин.
Охлаждение путем расширения сжатого газа, в частности воздуха, отлично от всех способов охлаждения. Воздух при этом не меняет своего агрегатного состояния, как лед, смеси и хладон, он только нагревается, воспринимая теплоту окружающей среды (от охлаждаемого тела).
Широкое применение машинного охлаждения в торговле объясняется рядом его эксплуатационных свойств и экономических преимуществ. Стабильный и легко регулируемый температурный режим, автоматическое действие холодильной машины без больших затрат труда на техническое обслуживание, лучшие санитарно-гигиенические условия хранения продуктов, компактность и общая экономичность определяют целесообразность применения машинного охлаждения.
На предприятиях оптовой и розничной торговли используют в основном паровые холодильные машины, действие которых основано на кипении при низких температурах специальных рабочих веществ — хладагентов Паровые холодильные машины подразделяют на компрессионные, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии, и абсорбционные, в которых пары хладагента поглощаются абсорбентом.
Устройство и принцип действия компрессионной холодильной машины. Компрессионная холодильная машина (рис. 3.1) состоит из следующих основных узлов: испарителя, компрессора, конденсатора, ресивера, фильтра, терморегулирующего вентиля. Автоматическое действие машины обеспечивается терморегулирующим вентилем и регулятором давления. К вспомогательным аппаратам, способствующим повышению экономичности и надежности работы машины, относятся: ресивер, фильтр, теплообменник, осушитель. Машина приводится в действие электродвигателем.
Испаритель — охлаждающая батарея, которая поглощает тепло окружающей среды за счет кипящего в ней при низкой температуре хладагента. В зависимости от вида охлаждаемой среды различают испарители для охлаждения жидкости и воздуха.
Рис. 3.1. Схема устройства компрессионной холодильной машины:
1 — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — ресивер; 4 — фильтр; 5 —
терморегулирующий вентиль; 6 — испаритель; 7 — охлаждаемая
камера; 8 — электродвигатель; 9 — магнитный пускатель; 10 —
кнопочный включатель; 11 — реле давления
Компрессор предназначен для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания их в перегретом состоянии в конденсатор. В малых холодильных машинах применяют поршневые и ротационные компрессоры, причем наибольшее распространение получили поршневые.
Конденсатор — теплообменный аппарат, служащий для сжижения паров хладагента путем их охлаждения. По виду охлаждающей среды конденсаторы выпускают с водяным и воздушным охлаждением. Конденсаторы с принудительным движением воздуха имеют вертикально расположенные плоские змеевики из медных или стальных оребренных труб Естественное воздушное охлаждение применяется только в холодильных машинах бытовых электрохолодильников Конденсаторы с водяным охлаждением бывают кожухозмеевиковые и кожухотрубные.
Ресивер — резервуар, служащий для сбора жидкого хладагента с целью обеспечения его равномерного поступления к терморегулирующему вентилю и в испаритель В малых хладоновых машинах ресивер предназначен для сбора хладагента во время ремонта машины.
Фильтр состоит из медных или латунных сеток и суконных прокладок. Он служит для очистки системы и хлад агента от механических загрязнений, образовавшихся в результате недостаточной очистки их при изготовлении монтаже и ремонте. Фильтры бывают жидкостные и паровые. Жидкостный фильтр устанавливается после ресивера перед терморегулирующим вентилем, паровой — на всасывающей линии компрессора.
Для предотвращения попадания ржавчины и механических частиц в цилиндры малых фреоновых холодильных машин, во всасывающую полость компрессора вставляют фильтр в виде стаканчика из латунной сетки.
Терморегулирующий вентиль обеспечивает равномерное поступление хладона в испаритель, распыляет жидкий хладагент, тем самым понижает давление конденсации до давления испарения.
От правильной регулировки терморегулирующего вентиля во многом зависит экономичность работы холодильном машины. Избыток жидкого хладона в испарителе вследствие влажного хода компрессора может привести к возникновению гидравлического удара. При недостаточном заполнении испарителя жидкостью часть поверхности его не используется, что ведет к нарушению нормального режима работы машины и понижению температуры испарения хладагента.
Регулятор давления состоит из прессостата (регулятора низкого давления) и маноконтроллера (выключателя высокого давления). Для регулировки температурного режима в определенных пределах необходимо, чтобы холодопроизводительность холодильной машины всегда превышала приток тепла к ней. Поэтому в нормальных условиях нет необходимости в непрерывной работе холодильной машины.
Периодическое включение холодильной машины осуществляется прессостатом автоматически. Требуемый температурный режим достигается путем регулирования продолжительности перерывов работы холодильной машины. Маноконтроллер служит для защиты от чрезмерного повышения давления в линии нагнетания. При повышении давления в конденсаторе свыше 10 атм. (норма — 6—8 атм.) он размыкает цепь катушки магнитного пускателя, питание электродвигателя отключается и холодильная машина останавливается.
Работа холодильной машины происходит следующим образом. Легкоиспаряющаяся жидкость (хладон-12) поступает через терморегулирующий вентиль в испаритель. Попадая в условия низкого давления, она кипит, превращаясь в пар, и при этом отбирает тепло у воздуха, окружающего испаритель.
Из испарителя пары хладона отсасываются компрессором, сжижаются и в перегретом от сжатия состоянии нагнетаются в конденсатор. В охлаждаемом водой или воздухом конденсаторе они превращаются в жидкость. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси (песок, окалина и др.).
Очищенный от примеси хладон, проходя через узкое (отверстие терморегулирующего вентиля, дросселируется (мнется), распыляется и при резком снижении давления и температуры поступает в испаритель, после чего цикл повторяется.
Рабочий цикл холодильной машины с учетом взаимодействия приборов автоматики состоит в следующем. При выключенном электродвигателе контакты реле давления разомкнуты, терморегулирующий вентиль не пропускает жидкий хладон из конденсатора в испаритель, так как игла до конца вошла в седловину и плотно закрыла проходное сечение. В испарителе в это время продолжается процесс кипения оставшегося после выключения машины жидкого хладагента. От притока внешнего тепла температура испарителя постепенно повышается и, следовательно, давление скопившихся в нем паров возрастает. Давление в испарителе будет расти до тех пор, пока прессостат реле давления не замкнет контакты и машина не вступит в работу.
С включением машины в работу начинается отсос перегретых паров из испарителя в компрессор. Это влечет за собой повышение температуры и давления в чувствительном патроне терморегулирующего вентиля, вследствие чего игольчатый клапан открывает проходное отверстие. Жидкий хладагент, интенсивно кипя, устремляется в трубы испарителя. Кипение сопровождается значительным понижением температуры парожидкостной смеси, в результате чего охлаждаются стенки испарителя, окружающий его воздух и скоропортящиеся продукты.
Понижение температуры окружающей среды снижает величину теплопритока, Кипение становится менее интенсивным, сокращается количество пара, падает давление в испарителе до предела, при котором реле давления размыкает контакты и машина останавливается. К моменту выключения машины уменьшается подача жидкого хладагента в испаритель, поскольку избыток поступившего в него хладагента ведет к снижению температуры выходящих паров и к автоматическому прикрытию игольчатого клапана терморегулирующего вентиля. Через несколько секунд после остановки машины давление в термобаллоне и испарителе окончательно сравнивается и игольчатый клапан закрывается.
Хладагенты. Хладагенты — это рабочие вещества паровых холодильных машин, с помощью которых обеспечивается получение низких температур. Наиболее распространенные из них — хладон и аммиак.
При выборе хладагента руководствуются его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими и физиологическими свойствами. Важное значение имеет также его стоимость и доступность. Хладагенты не должны быть ядовиты, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.
Хладон-12 (R-12) имеет химическую формулу CHF2C12 (дифтордихлорметан). Он представляет собой газообразное бесцветное вещество со слабым специфическим запахом, который начинает ощущаться при объемном содержании его паров в воздухе свыше 20%. Хладон-12 обладает хорошими термодинамическими свойствами
Хладон-22 (R-22), или дифтормонохлорметан (CHF2C1), так же как и хладон-12, обладает хорошими термодинамическими и эксплуатационными свойствами. Отличается он более низкой температурой кипения и более высокой теплотой парообразования. Объемная холодопроизводительность хладона-22 примерно в 1,6 раза больше, чем хладона-12.
Аммиак (NH3) — бесцветный газ с удушливым сильным характерным запахом. Аммиак имеет достаточно высокую объемную холодопроизводительность. Производство его основано главным образом на методе соединения водорода с азотом при высоком давлении с наличием катализатора. Аммиак применяют и для получения низких температур (до -70°С) при глубоком вакууме. Теплота парообразования, теплоемкость и коэффициент теплопроводности у аммиака выше, а вязкость жидкости меньше, чем у хладонов. Поэтому он имеет высокий коэффициент теплоотдачи. Стоимость аммиака невысока по сравнению с другими хладагентами
Как известно, некоторые хладагенты обладают озоноразрушающей способностью, что не может не тревожить международную общественность
Хлорсодержащие хладагенты, достигая стратосферы разлагаются там ультрафиолетовыми лучами и высвобождают хлор, быстро реагирующий с озоном, разрушая таким образом озоновый слой
Способность хлорсодержащих хладагентов вызывать этот процесс называется озоноразрушающим потенциалом - ОРП (рис 3 2)
Рис. 3.2. Озоноразрушающий потенциал
Способность различных веществ вызывать процессы глобального потепления называется потенциалом глобального потепления — ПГП (рис 3.3)
Рис. 3.3. Потенциал глобального потепления
Продолжительность жизни хладагентов в атмосфере также очень важный фактор Это показатель времени, в течение которого различные вещества сохраняются в атмосфере и могут влиять на окружающую среду Иными словами, чем дольше химикат или хладон сохраняется в атмосфере, тем он менее экологически безопасен (рис 3 4)
Рис. 3.4. Срок жизни хладагентов в атмосфере
В 1985 г. в Вене была принята Конвенция о защите озонового слоя. К ней присоединились 127 государств, включая Россию и страны СНГ.
В 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол о постепенном сокращении, а затем и о полном прекращении в 2030 г. выпуска озоноразрушающих хладагентов. К опасным группам были отнесены хладоны R-11, R-12, R-113, R-114, R-115, R-12B1, R-13B1, R-114B2. В 90-х гг. текст протокола был ужесточен путем введения ограничений не только на производство, но и на торговлю, экспорт и импорт любой холодильной техники, содержащей озоноразрушающие вещества.
Российская Федерация приняла на себя обязательства, вытекающие из Монреальского протокола об охране озонового слоя. Согласно принятым решениям, R-502 запрещен к производству с 1 января 1996 г. Для R-22 установлены более отдаленные сроки — сокращение производства и использования с 2005 г. и полный запрет начиная с 2020 г.
Для замены R-502 и R-22 основными мировыми производителями химической продукции были разработаны и выпускаются переходные (с содержанием хлорфторуглеводородов) и озонобезопасные (состоящие только из фторуглеводородов) смеси хладагентов.
К переходным хладагентам относятся R-402, R-403B и R-408A, которые могут использоваться в действующем оборудовании. Большая часть этих новых рабочих веществ появилась сегодня на российском рынке.
Озонобезопасные хладагенты R-507, R-404A, R-134A можно рекомендовать как для работы в новом оборудовании, так и для реконструкции низкотемпературных холодильных систем.
Они разработаны для замены R-22 в действующем и выпускающему в настоящее время оборудовании.
Для производителей все более трудным становится рациональный подбор хладагента применительно к конкретному объекту. Поэтому проблема использования в качестве хладагентов природных веществ, и в первую очередь аммиака, наиболее актуальна сейчас у производителей холодильного оборудования.
Аммиачные холодильные установки эксплуатируются уже около 120 лет. В России подавляющая часть потребности в холоде для стационарных холодильников обеспечивается именно аммиачными холодильными установками.
В 90-х гг. и в Западной Европе значительно расширилось использование аммиака, поскольку он:
• не разрушает озоновый слой,
• не оказывает прямого воздействия на глобальный тепловой эффект;
• обладает отличными термодинамическими свойствами;
• имеет высокий коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации;
• имеет высокую энергетическую эффективность в холодильном цикле;
• обладает низкой стоимостью, производство его доступно, проблемы его воспламеняемости и токсичности сегодня разрешимы, что делает его привлекательным для производителей холодильного оборудования.
Холодильные машины и агрегаты. Холодильная машина представляет собой совокупность механизмов, аппаратов и приборов, последовательно соединенных в систему производства искусственного холода. Компактные, конструктивные объединения отдельных или всех элементов холодильной машины называют холодильным агрегатом.
По виду применяемого хладагента различают аммиачные и хладоновые холодильные агрегаты. По конструктивным особенностям компрессоров агрегаты подразделяют на открытые и герметичные, а конденсаторов — с воздушным и водяным охлаждением.
В зависимости от состава входящих в них элементов холодильные агрегаты бывают компрессорные, компpeccopно-конденсаторные, испарительно-регулирующие, испарительно-конденсаторные и комплексные агрегаты. На предприятиях торговли применяют компресорно-конденсаторные агрегаты и при охлаждении с помощью теплоносителя — испарительно-регулирующие агрегаты.
Компрессорно- конденсаторный агрегат состоит из компрессора, конденсатора (воздушного или водяного охлаждения), электродвигателя, приборов автоматики и вспомогательных аппаратов (ресиверы, осушители, теплообменники и др.). Испарителъно-регулирующий агрегат — это конструктивное соединение испарителя, вспомогательной аппаратуры, регулирующей станции и приборов автоматики. Комплексные агрегаты включают все элементы холодильной машины.
Холодильные машины поставляют отдельно и в комплекте с торговым холодильным оборудованием. В комплект оборудования входит встроенная испарительная батарея и вмонтированный или отдельно упакованный холодильный агрегат. Если агрегат предназначен для установки вне оборудования, в его комплект должны входить монтажные медные трубки.
Для охлаждения сборных камер, шкафов, прилавков и витрин применяют хладоновые холодильные агрегаты холодопроизводительностью до 3 тыс. ккал/ч. Это в основном компрессорно-конденсаторные агрегаты, pa6oтающие на хладоне-12 и хладоне-22. В зависимости от расположения электродвигателя и способа передачи механической энергии различают агрегаты открытого типа, а также герметичные.
В агрегаты открытого типа электродвигатель монтируется отдельно от компрессора, а передача механической энергии осуществляется шкиво-ременным механизмом.
Герметичные холодильные агрегаты являются наиболее перспективными. Герметичность системы достигается за счет применения сварного кожуха, сокращения количества разъемных соединений и использования термостата вместо реле давления. По сравнению с агрегатами открытого типа герметичные обладают значительными преимуществами.
За счет объединения электродвигателя и компрессора в узел с единым эксцентриковым валом отпала потребность в Передаточном механизме. Это позволило сократить массу и размеры компрессора и агрегата, увеличить скорость вращения вала до 3 тыс. об/мин.
В герметичном агрегате благодаря сокращению количества разъемных соединений, отсутствию сальников уменьшилась утечка хладона, что позволило сократить его рабочий запас в системе.
Снизился и эксплуатационный расход хладагента, так как отпала необходимость в периодической дозаправке машин.
Охлаждение обмотки электродвигателя потоком всасываемых паров хладона позволило повысить нагрузку на электродвигатель, снизить его параметры, мощность, габaриты и массу. Например, при равной холодопроизводительности номинальная мощность электродвигателя герметичного агрегата на 40% меньше, чем агрегата открытого типа. В связи с этим значительно снижается расход электроэнергии.
Герметичные агрегаты обладают важным для магазинов, особенно торговых залов, качеством — относительно невысокий уровень издаваемого шума. Снижение размеров агрегатов позволяет рациональнее использовать складскую торговую площадь, а также емкость торгового холодильного оборудования.
Назначение и принцип действия отдельных элементов герметичных машин несколько отличается от машин открытого типа. Автоматическое управление работой герметичной холодильной машины осуществляется не прессостатом реле давления), а термостатом (реле температуры). Защита электродвигателя от перегрева и конденсатора от избыточного давления обеспечивается тепловым реле компрессора.
Ниже дается характеристика основных узлов холодильных машин.
Холодильные агрегаты ACL 88TN (рис 35) и АСР 12TN выполненные на базе лицензионных компрессоров фирмы Electrolux, имеют небольшие размеры и низкий уровень шума. Предназначены они для установки в торговое холодильное оборудование как отечественного, так и импортного производства.
Рис. 3.5. Холодильный агрегат ACL 88TN
Холодильные агрегаты ВС 4000 (2) и ВН 2000 (2) — агрегаты с компрессорами спирального типа фирмы Copeland (рис 36).
Применение компрессора спирального типа значительно повысило надежность изделия как по сравнению с герметичными поршневыми, так и с компрессорами открытого типа Спиральный компрессор не имеет клапанов и при правильной эксплуатации не может заклиниться.
Холодильный агрегат ВН 2000 (2) применяется в низкотемпературных камерах объемом 12—14 м , где может обеспечить температуру до -18 С.
Холодильный агрегат ВС 4000 (2) предназначен для охлаждения среднетемпературных камер объемом 24—30 м3 Технические характеристики холодильных агрегатов приведены в табл. 3.1.
Рис. 3.6. Холодильный агрегат ВС 4000 (2)
Компрессорно-конденсаторные установки серий SM MX с герметичным и полугерметичным компрессором рис 3 7), имеющим внутреннюю защиту электродвигателя, электрическим щитом управления, защищенным от воздействия внешней среды, могут устанавливаться вне помещения, на улице.
Таблица 3.1 Технические характеристики холодильных агрегатов
| ВН 2000(2) | BC 4000(2) | ACI 88 IN | ACP12TN | |
| Хладагент | R22 | R22 | R22 | R22 |
| Диапазон температур кипения хладагента, °С | -45 -15 | -25 -5 | -25 -5 | -25 -5 |
| Температура окружающей среды, °С | +5 +45 | +5 +45 | +5 +45 | +5 +45 |
| Холодопроизводительность при температуре кипения хладагента 15°С (для ВН 2000(2) при -35°С) и температуре окружающего воздуха 20°С, Вт | 2010 | 4360 | 600 | 800 |
| Компрессор | ZF09K4E Сореland |
ZS21K4E Сореland | L88TN Electrolux | P12TN Electrolux |
| Электродвигатель напряжение, В. частота вращения об/мин | 380 3000 | 380 3000 | 220 3000 | 220 3000 |
| Габариты, мм | 860x560x610 | 860x560x610 | 440x380x255 | 440x380x255 |
| Maccа, кг | 90 | 90 | 30 | 30 |
Установки эффективно работают в холодильных камерах на торговых предприятиях, а также широко применяются для охлаждения складских помещении.
Моноблок (рис 3 8) представляет собой единый блок, включающий в себя герметичный компрессор, воздушный конденсатор, воздухоохладитель и электронную панель управления. Моноблок устанавливают на сборных холодильных камерах с толщиной стены не более 120 мм, монтируя его в отверстие панели камеры на стене или потолке.
Рис. 3.7. Компрессорно-конденсаторная установка
Рис 3 8. Моноблок
Сплит-система (рис. 3.9) — это полностью укомплектованное холодильное оборудование, состоящее из двух раздельных частей Применяется для охлаждения стационарных холодильных камер.
Рис. 3.9. Сплит-система
Система автоматики обеспечивает в холодильной камере поддержание требуемой температуры, защиту от аварийных режимов и периодическое оттаивание воздухоохладителя.
Все оборудование поставляется с мониторами защиты, контролирующими напряжение питающей электросети.
Работает от сети с напряжением 220 или 380 В, сохраняет холод при температуре окружающего воздуха до 45°С,
Крупнейшим в мире производителем компрессоров холодопроизводительностью от 1 до 173 кВт для торгового холодильного оборудования, кондиционирования воздуха, тепловых насосов является фирма "Копланд" ("Copeland").
Герметичные поршневые компрессоры "Копланд" moизводятся по спецификациям, обеспечивающим их применение в любом климатическом поясе земного шара, что достигается благодаря широкому диапазону рабочих напряжений электродвигателей. Эти компрессоры производятся для работы на сертифицированных хладагентах и высококачественных смазочных маслах известных мировых фирм в высокотемпературном (выше 0°С), среднетемпературном (от 0°С до -15°С) и низкотемпературном (от -15°С до - 20°С) режимах.
С внедрением герметичных компрессоров появилась и новая гамма компрессорно-конденсаторных агрегатов с воздушным охлаждением. Эта новая номенклатура, привлекающая многими своими характеристиками, как стандартными, так и вводимыми по просьбе заказчиков, предназначена для работы с экологически безопасными хладагентами R-22 и R-134A. Она обладает широким диапазоном производительности и высоким энергетическим КПД. Все агрегаты [имеют бесшумный и плавный ход.
Предлагаются две основные гаммы агрегатов. Гамма HAN с обычным размером конденсатора применяется в целях обеспечения:
• режима стандартного хранения, когда температура закладываемого продукта не более чем на 10°С выше установленной в хранилище температуры;
• компактности и низкой стоимости;
• эксплуатации в условиях нормальной температуры окружающей среды.
Гамма HAL с более мощным конденсатором применяется, когда:
• величина нагрузки на агрегат часто и резко меняется во времени (при периодической загрузке одновременно больших количеств продукта или необходимости быстрого охлаждения продуктов, например, молока);
• необходимо достичь высокого энергетического КПД, что обеспечивает низкие эксплуатационные расходы;
• работа предстоит в условиях повышенной температуры окружающей среды.
Бессалъниковые холодильные компрессоры "Копланд" объединяют в себе последние конструкторские разработки преимуществами новейших хладагентов. Бессальниковые компрессоры имеют высокую производительность, длительный срок службы и широкий диапазон применения (высоко-, средне- и низкотемпературный режим эксплуатации).
Модели DLH, D6C, Discus, а также двухступенчатые компрессоры имеют устройства подключения дифференциального механического реле давления масла или электронный датчик системы защиты по давлению масла Sentronic.
Все бессальниковые компрессоры способны к прямому пуску. Возможна комплектация также электродвигателями с переключением электрической цепи со "звезды" на "треугольник" при пуске или с использованием части обмотки для уменьшения пускового тока. Для оптимальных условий пуска без нагрузки может устанавливаться специальное устройство на всех моделях Discus, а также на моделях DLH.
Каждый компрессор снабжен устройством защиты электродвигателя. В однофазных электродвигателях установлено термореле защиты от перегрузки. В трехфазных электродвигателях в обмотку двигателя встроены терморезисторы.
Оборудование для регулирования холодопроизводительности может применяться для всех одноступенчатых 3-, 4-, 6- и 8-цилиндровых компрессоров. Для компрессоров D3D разработана система изменения нагрузки Moduload с особо низким потреблением электроэнергии.
Для работы в сверхнизком диапазоне температур следует применять модели Discus с системой Demand Cooling, позволяющей регулировать температуру нагнетания компрессора путем впрыска в него небольших количеств жидкого хладагента.
Благодаря системе Demand Cooling одноступенчатый компрессор становится хорошей альтернативой двухступенчатому. В случае, когда температура кипения хладагента в зависимости от потребности должна заметно изменяться (например, от —50°С до —20°С), более экономически эффективной становится система Demand Cooling.
Фирма "Копланд" выпускает также спаренные (TWIN) компрессоры. Спаренные компрессоры применяются для всех двухступенчатых и Discus моделей, кроме тех, в которых имеется система Demand Cooling. Основные преимущества спаренных компрессоров: двойная холодопроизводительность, пониженная 50%-ная модуляция холодопроизводительности и высокий КПД даже при частичной нагрузке.
На базе большинства моделей бессальниковых компрессоров выпускаются компрессорно-конденсаторные агрегаты воздушного охлаждения. Они поставляются заправленными маслом, полностью укомплектованными средствами автоматики и готовыми к работе. Дополнительно по желанию заказчика в них можно установить: подогреватели картера, регулятор скорости вращения вентилятора (для регулирования температуры конденсации), защитный кожух для наружной установки, различные модификации ресивера по величине емкости.
Согласованно-спиральный компрессор "Копланд" является одним из наиболее совершенных герметичных компрессоров, применяющихся для кондиционирования воздуха, работы в режиме среднетемпературного охлаждения и теплового насоса. Диапазон рабочих температур кипения спирального компрессора — от положительных до -20°С.
По сравнению с поршневыми герметичными или бессальниковыми спиральные компрессоры имеют такие существенные преимущества, как:
• высокая надежность и повышенный срок службы благодаря меньшему числу деталей, обеспечивающих сжатие хладагента;
• устойчивость к перегрузкам;
• низкий уровень шума вследствие отсутствия клапанов и возвратно-поступательного движения деталей, а также высокой степени согласованности движения деталей благодаря запатентованному принципу "Compliance";
• более высокий коэффициент подачи хладагента в связи с отсутствием "мертвого" пространства;
• низкий уровень вибрации вследствие плавного, непрерывного сжатия;
• повышенная производительность, стабильность работы компрессора при попадании в зону сжатия механических примесей, продуктов износа или жидкого хладагента;
• малые пусковой момент и пусковые токи (пуск без нагрузки), для однофазных моделей нет необходимости в пусковом оборудовании;
• компактность и малый вес.
Холодильный коэффициент спирального компрессора при работе в стандартном европейском режиме кондиционирования воздуха достигает значения 3,37 Вт против 2,75— 2,95 Вт у поршневого герметичного аналога.
На рынке оборудования появился низкотемпературный спиральный компрессор типа Glacier, эффективно и надежно работающий при больших перепадах давления Он может работать на хладонах R-22, R-404A, R-507, R-134A при температурах кипения до -45°С.
Компрессоры "Копланд" всех типов поставляются заправленными минеральным маслом для работы R-22 или полиэфирным маслом для работы на озонобезопасных хладонах либо на R-22.
Спиральные компрессоры (рис. 3.10) предназначены для применения в кондиционерах промышленных, торговых и административных зданий.
На рынке климатического оборудования особым спросом пользуется продукция фирмы Maneurop. Ее компрессоры марки Performer, благодаря низкому уровню шума и высокой степени надежности, удовлетворяют все требования эксплуатации и запросы потребителя.
Установив компрессоры попарно, по три или четыре в ряд можно достичь производительности системы охлаждения до 180 кВт.
Отличительным признаком компрессоров марки Performer является наличие подвижного контакта между спиралями, который при помощи двух запатентованных плавающих уплотнений обеспечивает совершенную осевую герметичность и уменьшает напряжение и деформацию.
Высокая точность и современные машинные технологии обработки доказывают, что простая пленка масла — это то, что необходимо для точного уплотнения торцов спирали, уменьшения контакта между движущимися частями, сведения к минимуму трения между ними, увеличения объемной производительности и уменьшения вибрации, что гарантирует высокие эксплуатационные качества компрессора и удлиняет срок его службы.
Рис. 3.10. Спиральный компрессор Performer фирмы Maneurop
Достоинствами спиральных компрессоров марки Регformer являются:
• более высокая эффективность. Контролируемые вращающиеся части с плавающими уплотнениями и усовершенствованной геометрией спиралей;
• минимальный уровень шума. Эффективная система балансировки компрессора и защита его от вибрации;
• повышенная надежность. Удлиненный срок службы из-за отсутствия трения между спиралями и охлаждение двигателя всасываемым хладагентом;
• простота установки. В большинстве моделей в качестве стандартного варианта подсоединения используются штуцеры под пайку твердым припоем или патрубки с накидной гайкой. Устройства защиты от обратного вращения, так же как и защиты самого электродвигателя, являются составной частью конструкции. Никаких дополнительных приспособлений при установке компрессора не требуется;
• большой запас масла и больший объем заправляемого хладагента, чем у большинства других компрессоров, более длительный срок эксплуатации.
Фирменный цвет окраски компрессоров синий.
Фирма Danfoss Maneurop работает над расширением диапазона мощности с 3,5 до 25 л.с. и внедряет новые хладагенты. В дополнение к разработкам в части использования озонобезопасных хладагентов R-407C и R-134A и в целях борьбы за чистоту окружающей среды фирма Danfoss Maneurop начала использовать хладагент R-410A в компрессорах мощностью от 3,5 до 6,5 л.с.
