Устройство и принцип работы холодильной установки: Знакомство c устройством и работой холодильных установок

Знакомство c устройством и работой холодильных установок

Сегодня в охлаждении нуждается огромное количество продуктов, а еще без холода невозможно реализовать многие технологические процессы. То есть с необходимостью применения холодильных установок мы сталкиваемся в быту, в торговле, на производстве. Далеко не всегда удается использовать естественное охлаждение, ведь оно сможет понизить температуру лишь до параметров окружающего воздуха.

На выручку приходят холодильные установки. Их действие основано на реализации несложных физических процессов испарения и конденсации. К преимуществам машинного охлаждения относится поддержание в автоматическом порядке постоянных низких температур, оптимальных для определенного вида продукта. Также немаловажными являются незначительные удельные эксплуатационные, ремонтные затраты и расходы на своевременное техническое обслуживание.

Как работает холодильная машина

Для получения холода используется свойство холодильного агента корректировать собственную температуру кипения при изменении давления. Чтобы превратить жидкость в пар, к ней подводится определенное количество теплоты. Аналогично конденсация парообразной среды наблюдается при отборе тепла. На этих простых правилах и основывается принцип работы холодильной установки.

Это оборудование включает в себя четыре узла:

• компрессор
• конденсатор
• терморегулирующий вентиль
• испаритель

Между собой все эти узлы соединяются в замкнутый технологический цикл при помощи трубопроводной обвязки. По этому контуру подается холодильный агент. Это вещество, наделенное способностью кипеть при низких отрицательных температурах. Этот параметр зависит от давления парообразного хладагента в трубках испарителя. Более низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс парообразования будет сопровождаться отнятием тепла от той окружающей среды, в которую помещено теплообменное оборудование, что сопровождается ее охлаждением.

При кипении образуются пары хладагента. Они поступают на линию всасывания компрессора, сжимаются им и поступают в теплообменник-конденсатор. Степень сжатия зависит от температуры конденсации. В данном технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего продукта. Компрессором создают такие выходные параметры, при которых становится возможным переход пара в жидкую среду. Существуют специальные таблицы и диаграммы для определения давления, соответствующего определенной температуре. Это относится к процессу кипения и конденсации паров рабочей среды.

Конденсатор – это теплообменник, в котором горячие пары хладагента охлаждаются до температуры конденсации и переходят из пара в жидкость. Это происходит путем отбора от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс реализуется при помощи естественной или же искусственной вентиляции. Второй вариант зачастую применяется в промышленных холодильных машинах.

После конденсатора жидкая рабочая среда поступает в терморегулирующий вентиль (дроссель). При его срабатывании давление и температура понижается рабочих параметров испарителя. Технологический процесс вновь идет по кругу. Чтобы получить холод необходимо подобрать температуру кипения хладагента, ниже параметров охлаждаемой среды.

На рисунке представлена схема простейшей установки, рассмотрев которую можно наглядно представить принцип работы холодильной машины. Из обозначений:

• «И» — испаритель
• «К» -компрессор
• «КС» — конденсатор
• «Д» — дроссельный вентиль

Стрелочками указано направление технологического процесса.

Помимо перечисленных основных узлов, холодильная машина оснащается приборами автоматики, фильтрами, осушителями и иными устройствами. Благодаря им установка максимально автоматизируется, обеспечивая эффективную работу с минимальным контролем со стороны человека.

В качестве холодильного агента сегодня в основном используются различные фреоны. Часть из них постепенно выводится из употребления ввиду негативного воздействия на окружающую среду. Доказано, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой. Им на смену пришли новые, безопасные продукты, такие как R134а, R417а и пропан. Аммиак применяется лишь в масштабных промышленных установках.

Теоретический и реальный цикл холодильной установки

На этом рисунке представлен теоретический цикл простейшей холодильной установки. Видно, что в испарителе происходит не только непосредственно испарение, но и перегрев пара. А в конденсаторе пар превращается в жидкость и несколько переохлаждается. Это необходимо в целях повышения энергоэффективности технологического процесса.

Левая часть кривой – это жидкость в состоянии насыщения, а правая – насыщенный пар. То, что между ними – паро-жидкостная смесь. На линии D-A` происходит изменение теплосодержания холодильного агента, сопровождающееся выделением тепла. А вот отрезок В-С` наоборот, указывает на выделение холода в процессе кипения рабочей среды в трубках испарителя.

Реальный рабочий цикл отличается от теоретического ввиду наличия потерь давления на трубопроводной обвязке компрессора, а также на его клапанах.

Чтобы компенсировать данные потери работа сжатия должна быть увеличена, что снизит эффективности цикла. Данный параметр определяется отношением холодильной мощности, выделяемой в испарителе к мощности, потребляемой компрессором и электрической сети. Эффективность работы установки – это сравнительный параметр. Он не указывает непосредственно на производительность холодильника. Если данный параметр 3,3, это будет указывать, что на единицу электроэнергии, потребляемой установкой, приходится 3,3 единицы произведенного ею холода. Чем больше этот показатель, тем выше эффективность установки.

Принцип работы холодильной машины —

Каков принцип действия холодильной машины, и какие процессы происходят во время её работы. Для конечного потребителя холодильного оборудования, человека, которому необходим искусственный холод на его предприятии, будь это хранение или заморозка продукции, кондиционирование помещения или охлаждение молока, воды и т.д., не обязательно детально знать и понимать теорию фазовых превращений в холодильном оборудовании. Но основные знания в этой сфере помогут ему в правильном выборе необходимого холодильного оборудования и поставщика.

 

Также посмотрите принцип работы системы охлаждения жидкостей.

 

Холодильная машина предназначена для забора тепла (энергии) от охлаждаемого тела. Но по закону сохранения энергии, тепло просто так никуда не исчезнет, следовательно, взятую энергию необходимо перенести (отдать).

 

Процесс охлаждения основан на физическом явлении поглощения тепла при кипении (испарении) жидкости (жидкого хладагента). Компрессор холодильной машины предназначен для отсасывания газа из испарителя и сжатия, нагнетания  его в конденсатор. При сжатии и нагревании паров хладагента мы сообщаем им энергию (или тепло), охлаждая и расширяя, мы отбираем энергию. Это основной принцип, на основе которого происходит перенос тепла и работает холодильная установка. В холодильном оборудовании для переноса тепла применяют хладагенты.

 

 

 

Холодильный компрессор 1 отсасывает газообразный хладагент (фреон) из испарителей (теплообменник или возду­хоохладитель) 3, сжимает его и нагнетает в конденсатор 2 (воздушный или водяной). В конденсаторе 2 хладагент конденсируется (охлаждается потоком воздуха от вентилятора или потоком воды) и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора 2 жид­кий хладагент (фреон) попадает в ресивер 4, где происходит его накопление. Также ресивер необходим для постоянного поддержания необходимого уровня хладагента. Ресивер оснащен запорными вентилями 19 на входе и выходе.  Из ресивера хладагент поступает в фильтр-осушитель 9, где происходит удаление остатков влаги, приме­сей и загрязнений, после этого проходит через смотровое стекло с индикатором влажности 12, соленоид­ный вентиль 7 и дросселируется терморегулирующим вентилем 17 в испаритель 3.

 

Терморегулирующий вентиль применяется для регулирования подачи хладагента в испаритель

 

В испарителе хладагент кипит, забирая тепло от объекта охлаждения. Пары хладагента из испа­рителя через фильтр на всасывающей магистрали 11, где происходит очис­тка их от загрязнений, и отделитель жидкости 5 поступают в компрессор 1. Затем цикл работы холо­дильной машины повторяется.

 

Отделитель жидкости 5 предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор.

 

Для обеспечения гарантированного возврата масла в картер компрес­сора на выходе из компрессора устанавливаться маслоотделитель 6. При этом масло через запорный вентиль 24, фильтр 10 и смотровое стекло 13 по линии возврата масла поступает в компрессор.

 

Виброизоляторы 25, 26 на всасывающей и нагнетательной магистралях обес­печивают гашение вибраций при работе компрессора и препятствуют их распространению по холо­дильному контуру.

 

Компрессор оснащён картерным нагревателем 21 и двумя запорными вентилями 20.

 

Картерный нагреватель 21 необходим для выпаривания хладагента из масла, предотвращения конденсации хладагента в картере компрессора во время его стоянки и поддержания необходи­мой температуры масла.

 

В холодильных машинах с полугерметичными поршневыми компрессорами, у которых в системе смазки используется масляный насос, применяется реле контроля давления масла 18. Это реле предназначено для аварийного отключения компрессора в случае снижения давления масла в системе смазки.

 

В случае установки агрегата на улице он должен быть допол­нительно укомплектован гидравлическим регулятором давления конденсации, для обеспечения стабильной работы в зимних условиях и поддержания необходимого давления конденсации в холодное время года.

 

Реле высокого давления 14 управляют включением/выключением  вентиляторов конденсатора, для поддержания необходимого давления конденсации.

 

Реле низкого давления 15 управляет включением/выключением компрессора.

 

Аварийное реле высокого и низкого давлений 16 предназначено для аварийного отключения компрессора в случае пониженного или повышенного давления.

 

Устройство холодильной машины | Техническая библиотека ПромВентХолод

Охлаждение различных объектов – продуктов питания, воды, других жидкостей, воздуха, технических газов и др. до температур ниже температуры окружающей среды происходит с помощью холодильных машин различных типов. Холодильная машина по большому счету не производит холод, она является лишь своеобразным насосом, который переносит теплоту от менее нагретых тел к более нагретым. Основан же процесс охлаждения на постоянном повторении т.н. обратного термодинамического или другими словами холодильного цикла. В самом распространенном парокомпрессионном холодильном цикле перенос теплоты происходит при фазовых превращениях хладагента – его испарении (кипении) и конденсации за счет потребления подведенной извне энергии. 

Основными элементами холодильной машины, с помощью которых реализуется ее рабочий цикл, являются:

• компрессор – элемент холодильного цикла, обеспечивающий повышение давления хладагента и его циркуляцию в контуре холодильной машины;
• дросселирующее устройство (капиллярная трубка, терморегулирующий вентиль) служит регулирования количества хладагента, попадающего в испаритель в зависимости от перегрева на испарителе.
• испаритель (охладитель) – теплообменник, в котором происходит кипение хладагента (с поглощением тепла) и непосредственно сам процесс охлаждения;
• конденсатор – теплообменник, в котором в результате фазового перехода хладагента из газообразного состояния в жидкое, отведенная теплота сбрасывается в окружающую среду.

При этом необходимо наличие в холодильной машине других вспомогательных элементов, – электромагнитные (соленоидные) вентили, контрольно-измерительные приборы, смотровые стекла, фильтры-осушители и т.д. Все элементы соединены между собой в герметичный внутренний контур с помощью трубопроводов с теплоизоляцией. Контур холодильной машины заполняется хладагентом в необходимом количестве. Основной энергетической характеристикой холодильной машины является холодильный коэффициент, который определяется отношением количества тепла, отведенного от охлаждаемого источника, к затраченной энергии.

Холодильные машины в зависимости от принципов работы и применяемого хладагента бывают нескольких типов. Наиболее распространенные парокомпрессионные, пароэжекторные, абсорбционные, воздушные и термоэлектрические.

Хладагент

Хладагент – рабочее вещество холодильного цикла, основной характеристикой которого является низкая температура кипения. В качестве хладагентов чаще всего применяют различные углеводородные соединения, которые могут содержать атомы хлора, фтора или брома. Также хладагентом могут быть аммиак, углекислый газ, пропан и т.д. Реже в качестве хладагента применяют воздух. Всего известно около сотни типов хладагентов, но изготавливается промышленным способом и широко применяется в холодильной, криогенной технике, кондиционировании воздуха и других отраслях всего около 40. Это R12, R22, R134A, R407C, R404A, R410A, R717, R507 и другие. Основная область применения хладагентов – это холодильная и химическая промышленность. Кроме того, некоторые фреоны используют в качестве пропеллентов при производстве различной продукции в аэрозольной упаковке; вспенивателей при производстве полиуретановых и теплоизолирующих изделий; растворителей; а также в качестве веществ, тормозящих реакцию горения, для систем пожаротушения различных объектов повышенной опасности – тепловых и атомных электростанций, гражданских морских судов, боевых кораблей и подводных лодок.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ)

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) – один из основных компонентов холодильных машин, известен как наиболее распространенный элемент для дросселирования и точного регулирования подачи хладагента в испаритель. ТРВ использует в качестве регулятора расхода хладагента клапан игольчатого типа, примыкающий к основанию тарельчатой формы. Количество и расход хладагента определяется проходным сечением ТРВ и зависит от температуры на выходе из испарителя. При изменении температуры хладагента на выходе из испарителя, давление внутри этой системы меняется. При изменении давления меняется проходное сечение ТРВ и, соответственно, меняется расход хладагента. 

Термосистема заполнена на заводе-изготовителе точно определенным количеством того же хладагента, который является рабочим веществом данной холодильной машины. Задача ТРВ – дросселирование и регулирование расхода хладагента на входе в испаритель таким образом, чтобы в нем наиболее эффективно проходил процесс охлаждения. При этом хладагент должен полностью перейти в парообразное состояние. Это необходимо для надежной работы компрессора и исключения его работы т.н. «влажным» ходом (т.е. сжатие жидкости). Термобаллон крепится на трубопровод между испарителем и компрессором, причем в месте крепления необходимо обеспечить надежный термический контакт и теплоизоляцию от воздействия температуры окружающей среды. Последние 15-20 лет в холодильной технике стали получать широкое распространение электронные ТРВ. Они отличаются тем, что у них отсутствует выносная термосистема, а ее роль играет терморезистор, закрепленный на трубопроводе за испарителем, связанный кабелем с микропроцессорным контролером, который в свою очередь управляет электронным ТРВ и вообще всеми рабочими процессами холодильной машины.

Соленоидный вентиль

Соленоидный вентиль служит для двухпозиционного регулирования («открыто-закрыто») подачи хладагента в испаритель холодильной машины либо для открытия-закрытия от внешнего сигнала определенных участков трубопроводов. При отсутствии питания на катушке тарелка клапана под воздействием специальной пружины удерживает соленоидный вентиль закрытым. При подаче питания сердечник электромагнита, соединенный  штоком с тарелкой, преодолевает усилие пружины, втягивается в катушку, тем самым приподнимая тарелку и открывая проходное сечение вентиля для подачи хладагента.

Смотровое стекло

Смотровое стекло в холодильной машине предназначено для определения:

1. состояния хладагента;
2. наличие влаги в хладагенте, которое определяется цветом индикатора.

Смотровое стекло обычно монтируют в трубопроводе на выходе из накопительного ресивера. Конструктивно смотровое стекло представляет собой металлический герметичный корпус с окном из прозрачного стекла. Если при работе холодильной машины в окне наблюдается поток жидкости с отдельными пузырями парообразного хладагента, то это может свидетельствовать о недостаточной заправке или других неисправностях в ее функционировании. Может устанавливаться и второе смотровое стекло на другом конце указанного выше трубопровода, в непосредственной близости от регулятора расхода, которым может быть соленоидный вентиль, ТРВ или капиллярная трубка. Цвет индикатора показывает наличие или отсутствие влаги в холодильном контуре.

Фильтр-осушитель

Фильтр-осушитель или цеолитовый патрон еще один важный элемент контура холодильных машин. Он необходим для удаления влаги и механических загрязнений из хладагента, тем самым защищая от засорения ТРВ. Обычно он монтируется с помощью паяных или штуцерных соединений непосредственно в трубопровод между конденсатором и ТРВ (соленоидным вентилем, капиллярной трубкой). Чаще всего конструктивно представляет собой отрезок медной трубы диаметром 16…30 и длиной 90…170 мм, закатанный с обеих сторон и с присоединительными патрубками. Внутри по краям установлены две металлические фильтрующие сетки, между которыми расположен гранулированный (1,5…3,0 мм) адсорбент, обычно это синтетический цеолит. Это т.н. разовый фильтр-осушитель, но существуют многоразовые конструкции фильтров с разборным корпусом и резьбовыми трубопроводными соединениями, требующими только время от времени замены внутреннего цеолитового картриджа. Замена разового фильтра- осушителя или картриджа необходима после каждого вскрытия внутреннего контура холодильной машины. Существуют одно-направленные фильтры, предназначенные для работы в системах «только холод» и дву-направленные, используемые в агрегатах «тепло-холод».

Ресивер

Ресивер – герметичный цилиндрический накопительный бак различной емкости, изготовленный из стального листа, и служащий для сбора жидкого хладагента и его равномерной подачи к регулятору расхода (ТРВ, капиллярная трубка) и в испаритель. Существуют ресиверы как вертикального, так и горизонтального типа. Различают линейные, дренажные, циркуляционные и защитные ресиверы. Линейный ресивер устанавливается с помощью паяных соединений в трубопровод между конденсатором и ТРВ и выполняет следующие функции:

• обеспечивает непрерывную и бесперебойную работу холодильной машины при различных тепловых нагрузках;
• является гидравлическим затвором, препятствующим попаданию пара хладагента в ТРВ;
• выполняет функцию масло- и воздухоотделителя;
• освобождает трубы конденсатора от жидкого хладагента.

Дренажные ресиверы служат для сбора и хранение всего количества заправленного хладагента на время ремонтных и сервисных работ, связанных с разгерметизацией внутреннего контура холодильной машины. 

Циркуляционные ресиверы применяют в насосно-циркуляционных схемах подачи жидкого хладагента в испаритель для обеспечения непрерывной работы насоса и монтируют в трубопровод после испарителя в точку с самой низкой отметкой по высоте для свободного слива в него жидкости.

Защитные ресиверы предназначены для безнасосных схем подачи фреона в испаритель, их устанавливают совместно с отделителями жидкости во всасывающий трубопровод между испарителем и компрессором. Они служат для защиты компрессора от возможной работы «влажным» ходом.

Регулятор давления

Регулятор давления – автоматически управляемый регулирующий клапан, применяемый для снижения либо поддержания давления хладагента путем изменения гидравлического сопротивления потоку проходящего через него жидкого хладагента. Конструктивно состоит из трех основных элементов: регулирующего клапана, его исполнительного механизма и измерительного элемента. Исполнительный механизм непосредственно воздействует на тарелку клапана, изменяя или закрывая проходное сечение. Измерительный элемент сравнивает текущее и заданное значение давления хладагента и формирует управляющий сигнал для исполнительного механизма регулирующего клапана. В холодильной технике существуют регуляторы низкого давления, чаще называемые прессостатами. Они управляют давлением кипения в испарителе, их устанавливают во всасывающий трубопровод за испарителем. Регуляторы высокого давления называют маноконтроллерами. Их чаще всего применяют в холодильных машинах с воздушным охлаждением конденсатора для поддержания минимально необходимого давления конденсации при понижении температуры наружного воздуха в переходный и холодный период года, обеспечивая тем самым т.н. зимнее регулирование. Маноконтроллер устанавливают в нагнетательный трубопровод между компрессором и конденсатором.

Сопутствующее оборудование

Устройство и принцип работы компрессионной холодильной машины

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии.

Холодильная машина — «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.

В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной — тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина» [10], в которой основным рабочим узлом является компрессор .

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;

4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;

8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;

12 — испаритель

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;

4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;

8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;

12 — испаритель

Компрессионная холодильная машина состоит из компрессора 1, конденсатора 8, ресивера 9, терморегулирующего вентиля 10 и испарителя 12. Эти части соединены между собой трубопроводами и образуют замкнутую герметичную систему, которая заполнена холодильным агентом — хладоном.

Компрессор служит для непрерывного отсасывания холодных паров хладона из испарителя, сжатия их и нагнетания в конденсатор. Важнейшими частями компрессора являются цилиндр 5, поршень 4 и два клапана (всасывающий 2 и нагнетающий 3). Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение с помощью электропривода 6. При опускании поршня увеличивается объем рабочей полости цилиндра и давление в нем снижается. Вследствие этого открывается всасывающий клапан, и цилиндр заполняется парообразным хладоном, поступающим из испарителя. При поднятии поршня (при закрытых клапанах) пары хладона сжимаются и нагреваются за счет сжатия до температуры 50 — 60°С. При достижении наибольшего давления паров в цилиндре открывается нагнетающий клапан, и горячие пары хладона выталкиваются в конденсатор.

Конденсатор — это теплообменный аппарат, охлаждаемый с помощью электровентилятора. Конденсатор воздушного охлаждения представляет собой трубчатый змеевик из металлических труб с насаженными на них ребрами из металлических пластин. По змеевику сверху вниз проходит охлаждаемый холодильный агент, а снаружи змеевик обдувается воздухом от электровентилятора 7. В конденсаторе горячие пары хладона отдают свою теплоту воздуху помещения. В результате их температура понижается до температуры конденсации, которая обычно на 8-12°С выше температуры воздуха помещения. При дальнейшем охлаждении пары хладона отдают скрытую теплоту парообразования при постоянной температуре и превращаются в жидкость. Интенсивность конденсации зависит от размера охлаждаемой площади поверхности конденсатора, разности температур хладоново-го пара и воздуха помещения, а также чистоты поверхности конденсатора. Загрязнение конденсатора смазочными маслами, пылью затрудняет теплообмен между холодильным агентом и наружным воздухом. Жидкий хладон, постепенно проходя через фильтр-осушитель, накапливается в ресивере 9.

Ресивер представляет собой стальной герметичный сосуд, служащий для накопления, хранения сжиженного хладона и равномерной его подачи в другие части холодильной машины. В ресивере и конденсаторе поддерживается одинаковое давление, равное давлению конденсации. Из ресивера жидкий хладон подается к терморегулирующе-му вентилю 10.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — автоматический прибор, который регулирует заполнение испарителя жидким хладоном. Основными его частями являются игольчатый клапан, закрывающий доступ жидкого хладона из ресивера в испаритель, и датчик 11, контролирую

щий температуру паров хладона на выходе из испарителя. При повышении температуры, что является признаком недостаточного заполнения испарителя, клапан вентиля автоматически открывается, увеличивая подачу жидкого хладона в испаритель. Другой важной функцией ТРВ является дросселирование (расширение жидкости при истечении через узкие отверстия) жидкого хладона. Дросселирование происходит в кольцевой щели между игольчатым клапаном и седлом вентиля. На этом участке резко падает давление жидкого хладона, поскольку в испарителе поддерживается более низкое давление, чем в конденсаторе и ресивере. При этом давление конденсации хладона понижается до давления кипения. Соответственно понижается температура кипения жидкого хладона.

2. Принцип работы холодильной установки. Холодильные агенты и хладоносители.

Элементы холодильной установки: компрессоры, конденсаторы, испарители,

вспомогательные устройства.

Рефрижераторные установки на судах служат прежде всего для того, чтобы в течение длительного времени сохранять продукты, особенно легкопортящиеся.. В охлаждающем контуре компрессора тепло забирается от хладагента, который испаряется при низких температуре (обычно ниже 0° С) и давлении. Температура хладагента за счет сжатия поднимается настолько, что принятое до этого тепло может быть отдано, например, охлаждающей воде с более высокой температурой. Для этой цели к установке необходимо подвести энергию, что в данном случае происходит за счет работы, совершенной компрессором.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ судовой холодильной установки показан на рисунке. Пары хладагента, имеющие низкие давление и температуру, всасываются компрессором и сжимаются до 0,6—0,8 МПа, при этом температура превысит температуру забортной воды, применяемой для охлаждения конденсатора. В конденсаторе тепло хладагента забирается протекающей забортной водой, за счет чего сжижаются пары хладагента при постоянных температуре и давлении. Жидкий хладагент после конденсатора попадает в расширительный клапан, где его давление снижается. Одновременно происходит резкое снижение температуры, и хладагент из жидкости превращается в пар с очень большим влагосодержанием. После выхода из расширительного клапана хладагент испаряется в испарителе и забирает из рефрижераторной камеры требующееся для этого тепло. Для обеспечения лучшей циркуляции воздуха, способствующей более интенсивному теплообмену, в испарительной камере устанавливают вентилятор. Он забирает воздух из рефрижераторной камеры и снова нагнетает туда воздух, охлажденный в испарительной камере.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ХЛАДОНОСИТЕЛИ. Охлаждающие рабочие тела делятся в основном на первичные — холодильные агенты и вторичные — хладоносители.

Холодильный агент под воздействием компрессора циркулирует через конденсатор и испарительную систему. Фрион R22, 134a, 401.

Хладоносители применяются в крупных установках кондиционирования воздуха и в холодильных установках, охлаждающих грузы. В этом случае через испаритель циркулирует хладоноситель, который затем направляется в помещение, подлежащее охлаждению

Наиболее распространенным хладоносителем в больших рефрижераторных установках является рассол — водный раствор хлористого кальция, к которому для уменьшения коррозии добавляют ингибиторы.

ЭЛЕМЕНТЫ:

КОМПРЕССОР предназначен для сжатия и нагнетания в конденсатор паров хладагента.

В качестве недостатков двухступенчатого компрессора можно выделить лишь высокое давление, влекущее за собой увеличение температуры нагрева основных рабочих частей компрессора, но эта проблема не столь существенна, если компрессорное оборудование установлено в хорошо проветриваемом помещении.

Принцип действия этого компрессора во многом схож с работой поршневого воздушного компрессора. Для обеспечения низких температур компрессор может выполняться двухступенчатым. Имеются конструкции, предусматривающие перевод компрессора из режима одноступенчатого в режим двухступенчатого сжатия в зависимости от потребности.

При сжатии паров происходит повышение не только давления, но и температуры.

КОНДЕНСАТОРЫ. Как отмечалось, большинство конденсаторов выполняются кожухотрубными и охлаждаются водой. Здесь видно, что холодильный агент проходит снаружи трубок, а охлаждающая вода движется внутри них. В конденсаторе, охлаждаемом забортной водой, предусматривается двухходовое движение воды.

У конденсаторов, имеющих длину 3 м и более, предусматривают двойной выход жидкого агента, с тем, чтобы обеспечить бесперебойное поступление жидкости в систему во время качки судна.

ИСПАРИТЕЛИ. Испарители делятся на два вида: испарители непосредственного охлаждения, в которых холодильный агент охлаждает непосредственно воздух, и кожухотрубные, в которых холодильный агент охлаждает хладоноситель.

Простейшим испарителем непосредственного охлаждения является пучок трубок с увеличенной поверхностью благодаря их оребрению. Холодильный агент кипит в трубках и охлаждает воздух, который прогоняется снаружи вентилятором, обеспечивающим циркуляцию воздуха.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

МАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ устанавливается на стороне нагнетания компрессора и является обязательной частью агрегатов с винтовыми компрессорами

ОСУШИТЕЛИ холодильного агента обязательно используются во фреоновых установках для удаления влаги, оказавшейся в системе

ЖИДКОСТНЫЙ РЕСИВЕР может включаться в состав установки по следующим соображениям: являясь дополнительной емкостью, он, во-первых, создает резерв холодильного агента в системе, необходимый для работы установки в различных режимах; во-вторых, обеспечивает хранение агента, когда необходимо откачать его из системы.

В малых установках откачиваемый из системы холодильный агент обычно собирают в конденсатор.

Принципы работы холодильной машины — Мир Климата и Холода

Основные понятия, связанные с работой холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, хладагент R-410А, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения – 51°С.

Если жидкий хладагент находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине хладагент кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя хладагент активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере хладагента R-410А. Температура конденсации паров хладагента, так же, как и температура кипения, зависит от давления и температуры окружающей среды. Чем выше давление и температура, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров хладагента R-410А при давлении 23,5 bar начинается уже при температуре плюс 40°С. Процесс конденсации паров хладагента, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения хладагента в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно “подливать” в испаритель жидкий хладагент, а в конденсатор постоянно подавать пары хладагента. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка, ТРВ, ЭРВ), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 23,5 bar.

Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

Схема компрессионного цикла охлаждения

Рис. 1. Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер – это та же холодильная машина, предназначенная для тепловой обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация – при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 23,5 bar и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ (хладагент) полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается (примерно в три раза), часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Парожидкостной хладагент кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого “гидравлического удара”, возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки, ТРВ, ЭРВ) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Теоретический и реальный цикл охлаждения.

Риc. 2. Диаграмма давления и теплосодержания

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). На диаграмме (рис. 2) представлена характерная кривая отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть – состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой “критической точке”, где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рис. 3. Изображение теоретического цикла сжатия на диаграмме «Давление и теплосодержание»

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.

Сжатие пара в компрессоре.

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.

Конденсация.

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

Процесс в конденсаторе происходит в три стадии: снятие перегрева (D-E), собственно конденсация (Е-А) и переохлаждение жидкости (А-А`).

Рассмотрим кратко каждый этап.

Снятие перегрева (D-E).

Это первая фаза, происходящая в конденсаторе, и в течение ее температура охлаждаемого пара снижается до температуры насыщения или конденсации. На этом этапе происходит лишь отъем излишнего тепла и не происходит изменение агрегатного состояния хладагента.

На этом участке снимается примерно 10-20% общего теплосъема в конденсаторе.

Конденсация (Е-А).

Температура конденсации охлаждаемого пара и образующейся жидкости сохраняется постоянной на протяжении всей этой фазы. Происходит изменение агрегатного состояния хладагента с переходом насыщенного пара в состояние насыщенной жидкости. На этом участке снимается 60-80% теплосъема.

Переохлаждение жидкости (А-А`).

На этой фазе хладагент, находящийся в жидком состоянии, подвергается дальнейшему охлаждению, в результате чего его температура понижается. Получается переохлажденная жидкость (по отношению к состоянию насыщенной жидкости) без изменения агрегатного состояния.

Переохлаждение хладагента дает значительные энергетические преимущества: при нормальном функционировании понижение температуры хладагента на один градус соответствует повышению мощности холодильной машины примерно на 1% при том же уровне энергопотребления.

Количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Участок D-A` соответствует изменению теплосодержания хладагента в конденсаторе и характеризует количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Регулятор потока (А`-B).

Переохлажденная жидкость с параметрами в точке А` поступает на регулятор потока (капиллярную трубку или терморегулирующий расширительный клапан), где происходит резкое снижение давления. Если давление за регулятором потока становится достаточно низким, то кипение хладагента может происходить непосредственно за регулятором, достигая параметров точки В.

Испарение жидкости в испарителе (В-C).

Смесь жидкости и пара (точка В) поступает в испаритель, где она поглощает тепло от окружающей среды (потока воздуха) и переходит полностью в парообразное состояние (точка С). Процесс идет при постоянной температуре, но с увеличением теплосодержания.

Как уже говорилось выше, парообразный хладагент несколько перегревается на выходе испарителя. Главная задача фазы перегрева (С-С`) – обеспечение полного испарения остающихся капель жидкости, чтобы в компрессор поступал только парообразный хладагент. Для этого требуется повышение площади теплообменной поверхности испарителя на 2-3% на каждые 0,5°С перегрева. Поскольку обычно перегрев соответствуют 5-8°С, то увеличение площади поверхности испарителя может составлять около 20%, что безусловно оправдано, так как увеличивает эффективность охлаждения.

Количество тепла, поглощаемого испарителем.

Участок HB-НС` соответствует изменению теплосодержания хладагента в испарителе и характеризует количество тепла, поглощаемого испарителем.

Реальный цикл охлаждения.

Рис. 4. Изображение цикла реального сжатия на диаграмме «Давление-теплосодержание»
C`L: потеря давления при всасывании
MD: потеря давления при выходе
HDHC`: теоретический термический эквивалент сжатия
HD`HC`: реальный термический эквивалент сжатия
C`D: теоретическое сжатие
LM: реальное сжатие

В действительности в результате потерь давления, возникающих на линии всасывания и нагнетания, а также в клапанах компрессора, цикл охлаждения отображается на диаграмме несколько иным образом (рис. 4).

Из-за потерь давления на входе (участок C`-L) компрессор должен производить всасывание при давлении ниже давления испарения.

С другой стороны, из-за потерь давления на выходе (участок М-D`), компрессор должен сжимать парообразный хладагент до давлений выше давления конденсации.

Необходимость компенсации потерь увеличивает работу сжатия и снижает эффективность цикла.

Помимо потерь давления в трубопроводах и клапанах, на отклонение реального цикла от теоретического влияют также потери в процессе сжатия.

Во-первых, процесс сжатия в компрессоре отличается от адиабатического, поэтому реальная работа сжатия оказывается выше теоретической, что также ведет к энергетическим потерям.

Во-вторых, в компрессоре имеются чисто механические потери, приводящие к увеличению потребной мощности электродвигателя компрессора и увеличению работы сжатия.

В третьих, из-за того, что давление в цилиндре компрессора в конце цикла всасывания всегда ниже давления пара перед компрессором (давления испарения), также уменьшается производительность компрессора. Кроме того, в компрессоре всегда имеется объем, не участвующий в процессе сжатия, например, объем под головкой цилиндра.

Оценка эффективности цикла охлаждения

Эффективность цикла охлаждения обычно оценивается коэффициентом полезного действия или коэффициентом термической (термодинамической) эффективности.

Коэффициент эффективности может быть вычислен как соотношение изменения теплосодержания хладагента в испарителе (НС-НВ) к изменению теплосодержания хладагента в процессе сжатия (НD-НС).

Фактически он представляет собой соотношение холодильной мощности и электрической мощности, потребляемой компрессором.

Причем он не является показателем производительности холодильной машины, а представляет собой сравнительный параметр при оценке эффективности процесса передачи энергии. Так, например, если холодильная машина имеет коэффициент термической эффективности, равный 2,5, то это означает, что на каждую единицу электроэнергии, потребляемую холодильной машиной, производится 2,5 единицы холода.

Устройство, принцип работы холодильной установки и интеграция

Автор Korolev Sergej На чтение 14 мин Просмотров 328 Обновлено 10.11.2020

Теоретический принцип работы холодильной установки — это 2 закон термодинамики и обратный цикл Карно. Принцип работы холодильной установки основан не на расширении или сжатии как в цикле Карно, а на конденсации и испарении (фазовые переходы). Процессы охлаждения, в которых не используются газы и движущиеся части, не называются установками для холода. Есть, например, термоэлектрический и магнитокалорический эффект.

Чем отличается холодильная установка от машины?

Холодильная установка представляет комплекс: сооружения с теплоизоляцией, холодильные машины, аппараты, предназначенные для получения, транспортировки и использования искусственного охлаждения. То есть установка в дополнение к 4 элементам холодильной машины или к составляющим безмашинного получения холода, содержит аппараты, трубопроводы, приборы, сооружения и теплоизоляцию для совершения технологических процессов и оптимальной эксплуатации холодильного оборудования.

Установка для холода используется для аккумулирования, транспортировки и хранения вторичных энергоресурсов. Для этого применяются, например, водоаммиачные абсорбционные установки, гелиоустановки с фреоновыми котлами для развития низкотемпературной энергетики.

Холодильные станции различаются по следующим признакам: передвижные и стационарные (по назначению), по производительности (крупные — более 120 кВт, средние — до 120 кВт, мелкие — до 15 кВт), по температурному уровню (высокотемпературные — + 10 — +20°C, среднетемпературные — -10 — -30°C, низкотемпературные — ниже -30°C), по схеме (каскадные, одно-, двух-, многоступенчатые), по виду хладагента (аммиачные, этановые, пропановые, пароводяные, фреоновые, воздушные, водоаммиачные, бромистолитиевые и другие).

Большинство устройств парокомпрессионные, которые отличаются типом компрессора (поршневой, винтовой, ротационный, спиральный или центробежный компрессор). Широко используются парокомпрессионные устройства с поршневым компрессором.

Монреальское соглашение требует вести работы по замене фреонов, которые воздействуют на озоновый слой. Поэтому применяются альтернативные хладагенты и смеси в домашних холодильниках и для процессов с переменной температурой отвода и подвода теплоты.

Не существует чёткой методики выбора оборудования для холода, учитывающей различные факторы. Объективным способом является сопоставление капитальных и эксплуатационных затрат (годовой экономический эффект).

Системы охлаждения

Машина для холода транспортирует с помощью компрессора теплоэнергию от холодного тела к тёплой среде. Работа чиллеров основана на термодинамическом цикле. Адсорбционные и абсорбционные чиллеры не имеют механического привода (двигателя). Целью чиллера является охлаждение до температурного уровня ниже температуры окружающей среды. Чиллеры похожи на тепловые насосы, но последние используют выделяемое тепло.

Схема чиллера

Чиллеры работают в соответствии со следующими принципами:

• Системы холодного пара используют испарительное получение холода с использованием хладагентов, которые имеют подходящие температурки испарения для желаемого диапазона температур и давления. Хладагент постоянно подвергается фазовому переходу жидкость-газ в контуре и наоборот.
• Машины, использующие эффект Джоуля-Томсона, обходятся без разжижения и используют эффект охлаждения газов во время релаксации. Применяется также процесс Линде. С многоступенчатыми системами получают низкие термопоказатели, например, для сжижения воздуха.

Первый в мире функционирующий чиллер построен в 1845 году американским доктором Джоном Горри во Флориде, который искал способы улучшить возможности лечения пациентов больницы в жаркой и влажной Флориде. Согласно медицинской доктрине в то время «плохой воздух» был основным фактором болезней, а зимний лёд, привезённый из северных Великих озёр, был единственным вариантом охлаждения.

Машина Горри, в которой использовался обратный принцип двигателя Стирлинга, использовалась для производства льда и в то же время для охлаждения помещения (кондиционирование воздуха). Прототип был построен. В дальнейшем произошёл финансовый сбой. Д.Горри умер обедневшим.

В 1870-х годах холодильные установки стали экономичными. Первыми основными потребителями были пивоваренные заводы. Немецкий промышленник Карл фон Линде являлся крупным производителем.

Внедрение системы для получения холода

Холод, «генерируемый» чиллером, используется для технологических процессов, для кондиционирования воздуха, для производства льда (катки), консервации и охлаждения продуктов. Тепло может быть поглощено прямо или косвенно. В случае непрямого получения холода используется охлаждающая жидкость (холодная вода, рассол, смеси с гликолем, чтобы избежать замерзания в трубах).

Конструкция простого теплообменника

Промежуточная жидкость охлаждается испаряющимся хладагентом в первом теплообменнике и поглощает тепло охлаждаемой среды во втором теплообменнике. При непосредственном использовании рабочего вещества применяется теплообменник с испаряющимся хладагентом с одной стороны и охлаждаемое вещество с другой.

Абсорбционные холодильные системы

Абсорбционные системы относятся к классу теплоиспользующих машин, в которых охлаждение достигается путём слияния прямого цикла (преобразование тепла в работу) и обратного цикла (получение холода с затратой работы). Поэтому участвуют 3 источника тепла: окружающая среда, нагреватель и охлаждаемый объект. На рисунке ниже приведена схема простейшего абсорбционного холодильного аппарата, работающего на бинарных типах.

Абсорбционные чиллеры имеет дополнительный растворитель и холодильный контур. Рабочая жидкость состоит из двух компонентов: растворителя и хладагента. Хладагент должен быть полностью растворим в растворителе. Распространены абсорбционные чиллеры с водой в качестве хладагента и водным раствором бромида лития (LiBr) в качестве растворителя.

Температуры испарения воды примерно до 3° C достигаются с помощью вакуума. Абсорбционные чиллеры, которые используют аммиак (NH₃) в качестве хладагента и воду в качестве растворителя, достигают более низких температурных уровней. Температуры испарения -70° C достигаются в крупных холодильных системах с абсорбцией аммиака. В случае абсорбционных чиллеров есть дополнительная возможность по добавлению абсорбционного тепла.

Принцип работы абсорбционной установки

Диффузионно-абсорбционный чиллер

Диффузионно-абсорбционный чиллер работает как охладитель поглощения. Изменение давления, однако, реализуется как изменение парциального давления. Для этого требуется третий компонент рабочей жидкости — инертный газ. Преимущество в том, что корпус под давлением герметично закрыт и не требует съёмных уплотнений, а устройство работает бесшумно. Технология используется, например, в кемпинговых и гостиничных холодильниках.

Адсорбционные холодильные системы

Адсорбционные системы работают с фиксированным растворителем (адсорбентом), при котором хладагент адсорбируется или десорбируется. Тепло добавляется в процесс во время десорбции и отводится во время адсорбции. Поскольку адсорбент не может циркулировать в цикле, процесс осуществляется только с перерывами.

Поэтому используются две камеры с адсорбентом, в которых адсорбция и десорбция проходят параллельно в течение одного рабочего цикла (от 6 до 10 минут). По окончании рабочего цикла происходит обмен теплом и тепловыделение в двух камерах (переключение, прибл. 1 мин.). Затем адсорбция и десорбция начинаются снова параллельно. Это обеспечивает практически равномерное охлаждение.

Комприссионная холодильная машина

В компрессорном устройстве рабочее тело протекает по контуру потока, попеременно поглощая тепло при низкой температуре и выделяя (больше) тепло при более высокой температуре. Перекачивание, то есть введение механической работы, необходимо для поддержания потока и, следовательно, процесса.

Схема работы холодильника: 1 — конденсатор, 2 — терморегулирующий вентиль, 3 — испаритель, 4 — компрессор

Такие машины работают либо, чередуя испарение и конденсацию среды (хладагента), либо с газообразной средой (в основном с воздухом). Первый тип широко распространён и используется, например, в бытовых холодильниках, морозильниках, системах дозирования, кондиционерах, на катках, пищевых заводах и в химической промышленности.

Для работы машины согласно 2 закону термодинамики, энергия подаётся извне в виде механической работы, потому что только тогда тепло переносится из точки с низкой температурой в точку с высоким термозначением.

Пар из компрессорной машины всасываются и сжимается. Рабочее вещество конденсируется в конденсаторе, отдавая наружу теплоту. Жидкость направляется в дроссельное устройство, расширяется, давление падает, рабочее вещество охлаждается и испаряется. Процесс испарения продолжается в испарителе, хладагент забирает теплоту из холодной комнаты. Компрессор всасывает испарённый и сухой (или перегретый) пар, и цикл повторяется.

Схема (а) и цикл (б) машины для холода со сжатием в компрессоре сухого пара

Пароструйное охлаждение

Охлаждения пара струи является тепловой системой для получения холода, в которой используется водяной пар в качестве хладагента и солевой раствор. Расширение струи водяного пара создаёт вакуум, и водяной пар отсасывается из испарителя. Испарение охлаждает резервуар для воды в испарителе, а вода используется в качестве охлаждающей жидкости.

Эффект Джоуля-Томсона. Процесс Линде

Для обеспечения охлаждения температуру газа (например, воздуха, гелия), который не конденсируется в рабочей зоне, снижают путём дросселирования. При использовании эффекта Джоуля-Томсона охлаждение составляет 0,4 К на перепад давления в дросселе. Хотя этот эффект мал, но его используют для достижения низких температур, близких к абсолютному нулю.

Системы часто выполняются в несколько этапов. Оборудование системы Джоуля-Томсона аналогично оборудованию компрессорного холодильника, но теплообменники не сконструированы как конденсаторы или испарители. Для оптимизации энергопотребления необходимо предварительно охладить газ в рекуперативном (противоточном) теплообменнике, чтобы газ возвращался из охладителя перед расширительным клапаном (дросселем).

В 1895 году Карл Линде использовал такую систему сжижения воздуха и сжижал большие количества (1 ведро/ч) воздуха. С тех пор процесс Джоуля-Томсона для сжижения воздуха стал называться процессом Линде.

Однако для охлаждения с использованием процесса Джоуля-Томсона крайне важно, чтобы начальный тепловой уровень был ниже температуры инверсии соответствующего газа. Это примерно + 450° С для воздуха, -80° С для водорода и -239° С для гелия. Если газ выходит ниже температуры инверсии, то остывает, а если выходит выше температурки инверсии, то нагревается. Для того чтобы иметь возможность охлаждать газ с использованием процесса Линде, начальный тепловой показатель должен быть ниже температурки инверсии.

Принципиальная схема установки с циклом Линде приведена на рисунке ниже. Рабочее тело — сжиженный воздух. Воздух, очищенный и осушенный от углекислоты, засасывается компрессором 1 и в идеале изотермически сжимается до давления 10—20 МПа. В реальном случае сжатие происходит по политропе (температура повышается). Пройдя теплообменник 2, воздух охлаждается окружающим объёмом до начальной темпера­туры.

Затем воздух проходит теп­лообменник 3 (основной), дроссель 4, сборник жидкости 5, опять теплообменник 3 и поступает в компрессор. В основном теплообменнике навстречу друг другу идёт «тёплый» поток воздуха (сжатие в компрессоре) и «холодный» поток (расширение в дросселе). Температурный уровень холода понижа­ется без передачи тепла внешним источникам. Происходит внутренний теплообмен.

Схема установки с циклом Линде

Принципиальная структура импульсного трубчатого охладителя

Импульсная трубка-холодильник является холодильной машиной, принцип действия которой соответствует принципу работы двигателя Стирлинга, но которой не требуется никаких механических подвижных частей. Это позволяет создавать компактные охлаждающие головки, а минимальный температурный уровень не ограничивается механическим теплом трения деталей. Самое низкое значение до сих пор было 1,3 K (–272° C).

Импульсная трубка-холодильник

Термоэлектрический эффект. Элемент Пельтье

Элемент Пельтье также можно использовать для охлаждения (или нагрева), который работает от электричества и не требует хладагента. Однако при большой разнице температур (50-70 К) охлаждающая способность падает до нуля. Для высоких перепадов температуры используются пирамидальные многоступенчатые структуры.

Эта технология используется для стабилизации температуры полупроводниковых лазеров и датчиков, в автомобильных кулерах, в термоциклерах и для охлаждения датчиков изображения в камерах от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

Магнитный холодильник

Схема работы магнитного холодильника

Другой метод получения холода основан на магнитных свойствах определенных веществ. При намагничивании некоторые вещества выделяют тепло, которое называют магнитокалорическими веществами. При магнитном охлаждении вещество попадает в магнитное поле, где оно нагревается. Тепло рассеивается с помощью охлаждающей жидкости.

Материал, возвращённый к температуре окружающей среды, теперь покидает магнитное поле и размагничивается в области, подлежащей охлаждению. Материал поглощает тепло при размагничивании. Механическая работа выполняется снаружи, чтобы удалить намагниченный материал из магнитного поля. Такие системы для холода эффективны, чем системы, работающие с паром, но более дорогие.

Испарительное охлаждение

При испарительном охлаждении энергия в виде тепла (энтальпия испарения) извлекается из среды (например, воздуха или поверхности) путём испарения воды. Испарительное охлаждение также часто называют адиабатическим охлаждением в области технологии подачи, поскольку теоретически физический процесс представляет собой изоэнтальпическое преобразование из чувствительного в скрытое тепло.

Это процесс теплопередачи от высокой к низкой температуре, который усиливается фазовым переходом (вода в пар) и, таким образом, представляет собой самодействующий термодинамический цикл «по часовой стрелке». Следовательно, кроме транспортировки воздуха и воды, не требуется никакой дополнительной механической, электрической или тепловой энергии.

Испарительное охлаждение является старейшим методом охлаждения. Испарение воды в воздухе создаёт охлаждающий потенциал, который ниже температуры окружающей среды. Достижимая пониженная температура зависит от климатических условий воздуха. Во многих случаях этого достаточно для кондиционирования воздуха в помещении. В некоторых технологических системах, таких как влажная градирня, охлаждающий эффект также увеличивается в случае воздушного охлаждения.

Возможная степень охлаждения зависит от температуры и влажности окружающего воздуха, то есть относительной влажности. Если относительная влажность воздуха близка к 100%, то есть воздух насыщен или даже перенасыщен (как в тумане), эффект не определяется. Давление насыщенного пара воды в воздухе слишком высокое. Однако, чем ниже относительная влажность, тем выше вероятность дальнейшего впитывания влаги, и тем больше воды может испаряться и снижать температуру воздуха.

Области состояний влажного воздуха в i—d-диаграмме

Все изменения в состоянии воздуха можно увидеть на i—d-диаграмме (абсолютная влажность в зависимости от температуры). Общее содержание энергии в воздухе дано в кДж/ кг. Поскольку во время испарительного охлаждения (адиабатическое) содержание энергии не меняется, изменение состояния происходит сверху вниз. При относительной влажности 100% достигнете линии насыщения. 

Испарительное охлаждение является критическим физическим процессом, стоящим за охлаждающим эффектом потоотделения (или, например, смачиваемой кожи на руке, подвергшейся воздействию ветра). Этот тип охлаждения также использовался на ранних этапах истории техники, поскольку в древние времена было известно, что глиняные сосуды увлажняются и позволяют испаряться через поверхность с открытыми порами, чтобы охлаждать содержимое (например, охладитель глинистого масла)

Получение холода. Принцип работы холодильника. (видео)

Коэффициент производительности

В реальных холодильниках работают разные циклы. Циклы холодильников на диаграмме p-V проходят против часовой стрелочки.

Идеальный цикл холодильника на диаграмме p-V, Q_нагр < 0, A < 0, Q_хол > 0, T_нагр > T_хол

Термическая эффективность охлаждения или нагрева производится в расчёте на количество механической работы. Как показатель качества её называют коэффициентом энергоэффективности или холодильным коэффициентом. Следующее относится к холодильной системе, использующей охлаждающую способность IQхолI: хол. коэффициент = Q_хол / Q_нагр — Q_хол

Холодильный коэффициент определяют как отношение отнятого тепла Qхол к затраченной работе A: хол. коэффициент = IQхол I / IAI. Выходная тепловая мощность — это сумма поглощённой мощности охлаждения и работы. Эфективность работы холодильника – это количество теплоты, отобранной от охлаждаемых веществ на 1 джоуль работы. Хол. коэффициент больше или меньше 1.

Процесс Карно представляет собой пограничный случай обратимого процесса, который требует идеальных условий, и которые технически недостижимы. Количество тепла можно выразить с помощью энтропии S. Изменение ΔS энтропии идентично для обратимого процесса Карно для двух изотермических изменений состояния при температурках T_хол и T_нагр

Если реальный процесс сравнивается с процессом Карно, то для систем охлаждения запишем следующее: хол. коэффициент = T_хол  / T_нагр  — T_хол  = 1 / КПД_Карно, где температуры Т в Кельвинах.

Чиллер используется не только для охлаждения, но и для отопления. Бытовой холодильник также подогревает воздух. Принцип отопления предложен Томсоном и используется в теплонасосах.

Интеграция систем охлаждения и отопления для эффективной работы

Общий вид холодильной машины с интегрированным теплонасосом

Для небольших магазинов (площадью до 800 м²) в основном хладагентом является гидрофторуглерод (R-404A). Для обеспечения теплотой в зимнее время применяются различные варианты: утилизация тепла конденсации, использование воздушного теплового насоса или геотермального и другие.

Для супермаркетов и гипермаркетов применяются холодильные установки, работающие на диоксиде углерода. Поэтому целесообразно для снижения потребления электроэнергии по сравнению с применением электрического котла использовать воздушный тепловой насос, который позволит отапливать помещения при температуре наружного воздуха до –30⁰ C.

Разработки по интеграции теплового насоса в холодильную систему ведутся компаниями «Лэнд» и «Данфосс». Подобранный на максимальную производительность тепловой насос обеспечивает холодоснабжение супермаркета.

Использование насоса для тепла позволит снизить энергопотребление на 50% по сравнению с электообогревом. Комбинированная установка холодоснабжения и отопления магазина – это надёжный и эффективный метод энергоэкономии в торговой сети. Система позволит оптимизировать режимы работы супермаркета, уменьшить время оттайки и снижает эксплуатационные затраты. Экономическая выгода при эксплуатации очевидна.

Теперь знаете системы охлаждения и принцип работы холодильной установки на должном уровне. Советую посмотреть следующее видео по принципиальной схеме установки для получения холода:

Изобретайте и дерзайте! Успехов!

Использованные материалы

1. Холодильные установки. Учебник для студентов вузов. Курылев Е.С., Оносовский В. В., Румянцев Ю. Д. — 3-е изд., СПб.: Политехника, 2007 г. — 576 с.
2. Современные энергоэффективные системы холодоснабжения. http://promholod.land-group.ru/gruppa-kompanij-lend/novosti/i/289/
3. Научно-технический и информационно-аналитический журнал “Холодильная техника”, N1-2, 2020 г., Москва, ООО «Вива-Стар», http://www.holodteh.ru

Автор: Королёв Сергей

Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

КОМПРЕССОРЫ

Современные парокомпрессионные системы для комфортного охлаждения и промышленного охлаждения используют один из нескольких типов компрессоров: поршневой, ротационный, винтовой (винтовой), центробежный и спиральный.

В некоторых системах компрессор приводится в действие внешним двигателем (называемым системой с открытым приводом или открытым приводом). Компрессорные системы с открытым приводом легче обслуживать, но использование уплотнения на приводном конце коленчатого вала компрессора может быть источником утечек.В открытых системах привода обычно используются клиновые ремни или гибкие муфты для передачи мощности от двигателя к компрессору.

Вторая основная категория — это герметичная система, в которой двигатель размещается внутри корпуса с компрессором. В герметичных системах двигатель охлаждается парами хладагента, а не внешним воздухом, картер служит впускным коллектором, и впускные клапаны не нужно напрямую подключать к линии всасывания. В герметичных системах меньше проблем с утечками, чем в открытых, поскольку в них нет уплотнения картера.Однако герметичные компрессоры труднее обслуживать, хотя некоторые компоненты, которые могут выйти из строя, обычно размещаются вне корпуса. Эти компоненты соединены с компрессором и двигателем с помощью герметичных устройств. Двигатели в герметичных системах не должны излучать электрическую дугу (поэтому они не могут использовать щетки), поскольку они могут загрязнить хладагент и вызвать возгорание двигателя.

Герметичные системы подразделяются на 1) полностью герметичные или 2) исправные герметичные (полугерметичные). Многие герметичные компрессоры имеют сварной корпус, который не подлежит обслуживанию.В случае выхода из строя мотора или компрессора необходимо заменить весь агрегат.

Полугерметичные системы обычно используются в больших поршневых, центробежных, винтовых и спиральных компрессорах. Корпус в полугерметичной системе скреплен болтами и прокладкой и может быть разобран для основных операций по обслуживанию.

КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента. Большая часть перемещается с паром под высоким давлением в конденсатор, но головка компрессора также должна утилизировать нежелательное тепло, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур.Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

В герметичных и полугерметичных системах линия всасывания подает поток холодного хладагента к головкам цилиндров. Таким образом, температура и давление всасываемого газа имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры корпуса компрессора. Температура всасываемого газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 65 град. F (18 ° C) для низкотемпературной установки или 90 ° C. F (32 ° C) в высокотемпературной системе. Более горячий газ менее плотен и будет поглощать меньше тепла в компрессоре, поскольку разница температур между двигателем компрессора и всасываемым газом меньше.Устройство отключения по низкому давлению должно защищать двигатель от недостаточного давления в линии всасывания.

Компрессоры с открытым приводом с воздушным охлаждением можно охлаждать, помещая их непосредственно в патрубок вентилятора конденсатора. Альтернативой является использование вентилятора для охлаждения компрессора. В компрессорах с водяным охлаждением могут использоваться головки с рубашкой, позволяющие воде циркулировать через головку.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

В центробежных компрессорах

используются рабочие колеса, которые быстро вращаются и выбрасывают хладагент от центрального впускного отверстия, используя силу, называемую центробежной силой.Центробежная сила использует принцип, который, например, позволяет вам раскачивать заднюю часть головы, не проливая на нее воду. Поскольку каждое рабочее колесо добавляет относительно небольшое давление, несколько рабочих колес часто собираются вместе, чтобы создать необходимое давление на стороне высокого давления (давление нагнетания).

Центробежные компрессоры используются в больших системах, часто в полугерметичных или открытых конфигурациях. Компрессор может работать в системе с положительным давлением всасывания или в вакууме, в зависимости от используемого хладагента и желаемой рабочей температуры испарителя.Большие центробежные системы могут поставляться уже заправленными хладагентом и маслом.

Центробежный компрессор не имеет шатунов, поршней и клапанов; поэтому подшипники вала — единственные места, подверженные износу. Давление на выходе компрессора зависит от плотности газа, диаметра и конструкции рабочего колеса, а также скорости вращения рабочего колеса. Рабочие колеса центробежного компрессора вращаются очень быстро:

Низкая скорость 3600 об / мин

Средняя скорость 9000 об / мин

Высокая скорость выше 9000 об / мин

Питание осуществляется от электродвигателя или паровой турбины.Пар входит в центр рабочего колеса вокруг вала и направляется через лопасти рабочего колеса. Поскольку рабочее колесо ускоряет газ, кинетическая энергия рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию быстро движущегося газа. Когда газ входит в улитку, он сжимается, и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа. Скорость газа, покидающего крыльчатку, чрезвычайно высока.

Впускные лопатки, которые регулируют объем подачи и направление пара хладагента из испарителя, могут регулировать производительность.В больших компрессорах с более чем тремя ступенями впускные лопатки могут отсутствовать.

Обратный поток хладагента в центробежные компрессоры опасен из-за высокой скорости вращения крыльчаток. Во избежание обратного затопления заправка хладагента не должна быть чрезмерной, а перегрев должен быть адекватным. Многие центробежные компрессоры, особенно те, которые работают в вакууме, имеют встроенное устройство продувки, позволяющее удалять нежелательный воздух из системы. Блок продувки представляет собой блок конденсации с компрессором и конденсатором, который забирает пар из самой высокой точки конденсатора и компрессора системы и конденсирует его.Поскольку только хладагент будет конденсироваться под давлением, создаваемым блоком продувки, воздух и другие неконденсирующиеся вещества, которые собираются сверху, можно удалить вручную или автоматически через клапан в атмосферу. Очищенный жидкий хладагент через поплавковый клапан в конденсаторе продувочного агрегата возвращается в основную систему. Если фильтр-осушитель установлен в центробежной системе, его можно разместить в байпасе вокруг поплавкового клапана. Размещение фильтра-осушителя на главном выходе ухудшит работу компрессора.Несмотря на то, что байпас забирает только часть потока жидкости, в конечном итоге он удаляет достаточно влаги из хладагента для регулирования кислотности системы.

КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ХОЛОДИЛЬНИКА

Рисунок 6-1: Двухступенчатый центробежный компрессор. 1-Вторая ступень регулируемая входная направляющая лопатка. 2-Крыльчатка первой ступени. 3-я крыльчатка второй ступени. 4-двигатель с водяным охлаждением. 5-Основание, масляный бак и насос для смазочного масла. 6-Направляющие лопатки первой ступени и регулировка производительности.7-Лабиринтное уплотнение. 8-перекрестное соединение. Привод с 9 направляющими лопатками. Корпус с 10 спиралями. 11-Подшипник скольжения со смазкой под давлением. Обратите внимание, что выпускное отверстие не показано.

Рисунок 6-2: Герметичный центробежный охладитель жидкости, одноступенчатый компрессор. Использование ГХФУ-22 от 300 до 600 условных тонн; с использованием HFC-134a, от 200 до 530 номинальных тонн. В системе может использоваться R-22 или R-134a, что позволяет при необходимости преобразовывать R-22 в R-134a. Устройство имеет микропроцессор для управления системой. Вид в разрезе, показывающий цикл охлаждения.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара винтовых винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и выталкивают хладагент из впускного отверстия, со стороны низкого давления камеры, по направлению к концу высокого давления

.

Рисунок 6-3: Поперечное сечение винтового компрессора.Ротор A-Male. B-Женский ротор. C-цилиндр. Испаренный хладагент входит с одного конца и выходит с другого конца.

Когда газ продвигается вперед, он сжимается в сужающиеся зазоры между лопастями винта, создавая сжимающее действие. Никаких клапанов не требуется, кроме обслуживания на впускном и выпускном отверстиях. Поскольку роторы вращаются непрерывно, вибрация меньше, чем у поршневых компрессоров с камерой охлаждения и кондиционирования воздуха. Винтовые (винтовые) компрессоры изготавливаются в открытом приводе или в герметичном исполнении.

Роторы называются «охватываемыми» для приводного ротора и «охватывающими» для ведомого ротора. Мужской ротор с большим количеством лопастей вращается быстрее, чем женский ротор. Регулирование производительности осуществляется с помощью золотникового клапана, который открывается в камере компрессора и позволяет пару выходить без сжатия. Некоторые агрегаты могут эффективно работать только при 10% номинальной производительности.

Рисунок 6-4: Основные операции винтового компрессора. Вращающийся ротор сжимает пар.Заполняются межлопастные пространства A-компрессора. B-Начало сжатия. C-Полное сжатие захваченного пара. D-Начало сброса сжатого пара. E-Сжатый пар полностью отводится из межлопастных пространств.

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Поршневой компрессор использует поршень, скользящий внутри цилиндра для сжатия паров хладагента. На Рис. 4-29 показан принцип работы поршневого компрессора. На рисунке 4-29A поршень переместился вниз в цилиндре A.Он переместил пары хладагента из линии всасывания через впускной клапан. Оттуда пар хладагента переместился в пространство цилиндра. На рисунке 4-29B поршень переместился вверх. Он сжал испарившийся хладагент в гораздо меньшее пространство (зазор). Сжатый пар выталкивается через выпускной клапан в конденсатор.

Рисунок 6-5: Основная конструкция поршневого компрессора.

В верхней части хода поршень должен приближаться к головке блока цилиндров.Чем меньше зазор, тем большее давление будет создавать ход поршня. Этот зазор может составлять от 0,010 до 0,020 дюйма (от 0,254 до 0,508 мм).

В малых системах может использоваться двухпоршневой компрессор, в то время как в больших промышленных системах используются многоцилиндровые многопоршневые компрессоры. Картер компрессора должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло сжатия. Картеры компрессоров обычно изготавливаются из чугуна и имеют ребра для отвода тепла в воздух или, в некоторых случаях, водяные рубашки для отвода тепла сжатия в воду.В полугерметичных и герметичных компрессорах охлаждение обеспечивается хладагентом из линии всасывания. Поршни в больших поршневых компрессорах имеют отдельные масляные и компрессионные кольца. Масляные кольца, расположенные ниже на поршне, используются для уменьшения количества масла, поступающего в цилиндр из картера. В небольших системах масляные кольца можно не устанавливать, а вместо них использовать масляные канавки для регулирования потока масла. Компрессионные кольца используются для плотного прилегания к стенкам цилиндра, гарантируя, что каждый ход перекачивает как можно больше хладагента.

КАРТЕР И ШАТУНКИ

Рисунок 6-6: Небольшой двухцилиндровый поршневой компрессор с внешним приводом в разрезе. Корпус отлит из легкого сплава. Чугунные гильзы цилиндров постоянно залиты в корпус картера.

В поршневых компрессорах вал картера преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней. Коленчатый вал вращается внутри коренного подшипника, который должен прочно поддерживать коленчатый вал и выдерживать концевые нагрузки, прикладываемые к валу двигателем и шатунами.Точная величина осевого люфта должна быть указана в документации производителя.

Для соединения шатуна с коленчатым валом можно использовать несколько типов рычагов:

1. Обычный шатун, наиболее распространенный рычажный механизм в коммерческих системах, зажимается до конца.
2. , эксцентриковый коленчатый вал имеет центральную круглую бобышку на коленчатом валу для создания движения вверх и вниз. Эта система устраняет необходимость в крышках или болтах на шатуне. Вместо этого цельный конец штока устанавливается на коленчатый вал перед окончательной сборкой.
3. В кулисе с кулисой нет шатуна. Вместо этого в нижней части поршня имеется канавка, которая принимает ход коленчатого вала. Канавка позволяет коленчатому валу перемещаться в боковом направлении и перемещать поршень только вверх и вниз. И скотч, и эксцентрик используются в основном в бытовых и автомобильных системах.

УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

В системах с открытым приводом уплотнение между коленчатым валом и картером является частым источником проблем.Уплотнение подвергается значительным колебаниям давления и должно работать, должно работать и уплотнять независимо от того, вращается ли коленчатый вал или неподвижен. Зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями должен быть точным (до 0,000001 дюйма или 0,0000254 мм), и смазка заполняет этот крошечный зазор. Уплотнение обычно изготавливается из закаленной стали, бронзы, керамики или углерода. Отсутствие сальника коленчатого вала — главное преимущество герметичной конструкции.

Роторное уплотнение — это простое обычное уплотнение, которое вращается на валу во время работы.Пружина в сочетании с внутренним давлением прижимает поверхность уплотнения к неподвижной поверхности уплотнения.

Основным источником проблем с уплотнениями картера является утечка из-за несоосности. При выравнивании вала двигателя относительно вала компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы уплотнение не подвергалось нагрузкам во время работы. Точные допуски, указанные при изготовлении компрессора, должны соблюдаться как в горизонтальном, так и в угловом направлениях. В большинстве случаев уплотнение смазывается масляным насосом компрессора.Убедитесь, что компрессор включается время от времени во время длительных простоев, чтобы уплотнение оставалось смазанным. Небольшая утечка после запуска, во время которой сухое уплотнение смазывается маслом, может быть нормальным явлением.

Протекающее уплотнение можно обнаружить с помощью детектора утечки хладагента. Чтобы проверить негерметичное уплотнение:

1. Откачайте систему в сторону высокого давления (ресивер или конденсатор).
2. Снимите муфту на конце вала компрессора.
3. Снимите крышку уплотнения и все кольца, удерживающие вращающееся уплотнение на месте.
4. Очистите поверхности колец очень мягкой тканью.
5. Осмотрите уплотнительные поверхности и замените все уплотнение, если видны царапины, царапины или бороздки.
6. Соберите систему.
7. Проверьте центровку валов компрессора и двигателя в горизонтальном и угловом направлениях, она должна находиться в пределах допусков, указанных производителем, или лучше.
8. Выпустите воздух из компрессора и откройте необходимые клапаны, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
9. Перед запуском производства проверьте, нет ли повторяющейся утечки через уплотнение.

ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

Головки цилиндров компрессора обычно изготавливаются из чугуна и предназначены для удержания прокладок на месте для обеспечения надежного уплотнения между пластиной клапана, блоком цилиндров и головкой. Головки цилиндров должны иметь проходы для впуска всасываемого газа в цилиндр. Головка обычно крепится к блоку винтами с головкой под ключ.

Впускные клапаны предназначены для впуска хладагента во время такта впуска и закрытия во время такта сжатия.Выпускные клапаны закрыты во время такта впуска и открываются в конце такта сжатия. Пластина клапана представляет собой узел, плотно удерживающий оба клапана на месте.

Клапаны

обычно изготавливаются из пружинной стали и предназначены для герметичного уплотнения до тех пор, пока их не откроет насосное действие поршня. Сопрягаемые поверхности клапанов должны быть идеально ровными, а дефекты размером всего 0,001 дюйма (0,0254 мм) могут вызвать недопустимые утечки. В процессе эксплуатации клапан должен открываться примерно на 0,010 дюйма (0,254 мм). Большие отверстия вызовут шум клапана, а отверстия меньшего размера будут препятствовать попаданию и выходу достаточного количества хладагента из цилиндра.

Рабочая температура сильно влияет на срок службы клапанов. Впускные клапаны работают в относительно прохладной среде и имеют постоянную смазку из паров масла. Нагнетательные клапаны — это самый горячий компонент холодильной системы, работающий до 50 градусов. F до 100 град. F горячее, чем нагнетательная линия, поэтому они чаще являются источником проблем, чем впускные клапаны. Нагнетательные клапаны необходимо устанавливать с особой осторожностью. На них обычно скапливаются тяжелые молекулы масла, вызывая накопление углерода и нарушая работу клапана.Нагнетательные клапаны и масло будут повреждены температурой выше 325 град. F до 350 град. F (от 163 до 177 ° C). Как правило, температура нагнетательного трубопровода должна поддерживаться на уровне 225 град. F до 250 град. F. (от 107 до 121 ° C).

Рисунок 6-7: Узел пластины клапана поршневого компрессора.

Нагнетательные клапаны могут иметь разгрузочные пружины, позволяющие им открываться слишком широко, если пробка жидкого хладагента или масла попадает в поршень компрессора из линии всасывания или картера компрессора.

Рисунок 6-8: Коммерческий герметичный поршневой компрессор. Он имеет четыре ряда по два цилиндра в каждом (по четыре шатуна на каждой кривошипно-шатунной передаче) и крепится болтами для облегчения обслуживания.

РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В ротационных компрессорах

используется одна или несколько лопастей для создания сжимающего действия внутри цилиндра. В отличие от поршневого компрессора, поршень не используется. Есть два основных типа роторных компрессоров:

1. Вращающиеся лопасти (лопасти).
2. Отвал стационарный (разделительный блок).

В обоих типах лезвие должно иметь возможность проскальзывать в своем корпусе, чтобы приспособиться к движению ротора, который вращается вне центра цилиндра. Впускные (всасывающие) порты намного больше, чем напорные. Нет необходимости во впускных (всасывающих) или выпускных клапанах; однако желательны обратные клапаны на линии всасывания, чтобы предотвратить попадание масла и паров высокого давления в испаритель, когда компрессор не работает.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТОЧНЫЙ) КОМПРЕССОР

В конструкции с вращающейся лопастью ротор (вал) вращается внутри цилиндра, но центральные оси цилиндра и вала не идентичны. Вращающийся ротор (вал) имеет несколько прецизионных канавок, в которые вставляются скользящие лопатки. Когда вал вращается, эти лопатки прижимаются к цилиндру под действием центробежной силы. Когда газ поступает в компрессор из линии всасывания, лопатки сметают его. Поскольку ротор не отцентрован в цилиндре, пространство, содержащее газ, уменьшается, поскольку лопасти нагнетают газ вокруг цилиндра.Результат — сжатие газа. Когда газ достигает минимального объема и максимального сжатия, он вытесняется из выпускного отверстия. Объем зазора этой системы очень мал, а эффективность сжатия очень высока.

Ротационные пластинчатые компрессоры обычно используются для первой ступени каскадной системы. Пластинчато-роторные компрессоры могут иметь от двух до восьми лопастей; в больших системах больше лезвий. Край лезвия там, где он соприкасается со стенкой цилиндра, должен быть тщательно отшлифован и гладкий, иначе возникнет утечка, что приведет к чрезмерному износу.Лезвие также должно точно входить в паз ротора.

Рисунок 6-9: Роторно-лопастной компрессор. Черные стрелки указывают направление вращения ротора. Красные стрелки указывают поток паров хладагента.

СТАЦИОНАРНЫЙ ЛОПАТНЫЙ (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В системе со стационарными лопастями скользящая лопасть в корпусе цилиндра отделяет пар низкого давления от пара высокого давления. Эксцентриковый вал вращает рабочее колесо в цилиндре.Эта крыльчатка постоянно трется о внешнюю стенку цилиндра. При вращении крыльчатки лопасть улавливает некоторое количество пара. Пар сжимается в все меньшее и меньшее пространство. Повышается давление и температура. Наконец, пар проходит через выпускное отверстие.

Рисунок 6-10: Роторный компрессор. Неподвижная лопасть или разделительный блок контактирует с крыльчаткой.

Рисунок 6-11: Герметичный одинарный роторный компрессор с неподвижными лопастями.

СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

В спиральном компрессоре сжатие выполняется двумя спиральными элементами, вращающейся спиралью и фиксированной спиралью. Один свиток «фиксированный свиток» остается неподвижным. Другая прокрутка, «вращающаяся по орбите», вращается по смещенной круговой траектории вокруг центра фиксированной прокрутки. Это движение создает компрессионные карманы между двумя элементами прокрутки. Всасываемый газ низкого давления задерживается в каждом периферийном кармане по мере его образования; продолжающееся движение вращающейся спирали закрывает карман, объем которого уменьшается по мере того, как карман перемещается к центру прокрутки.Максимальное сжатие достигается, когда выемка достигает центра, где находится выпускное отверстие, и выпускается газ. Во время этого процесса сжатия одновременно формируется несколько карманов.

Рисунок 6-12: Сжатие в спирали вызвано взаимодействием вращающейся спирали, сопряженной с неподвижной спиралью. 1-Газ втягивается во внешнее отверстие, когда одна из спиралей движется по орбите. 2-По мере продолжения орбитального движения открытый проход закрывается, и газ направляется к центру спирали.3 — Объем кармана постепенно уменьшается. Это создает все более высокое давление газа. 4-Давление нагнетания достигается в центре кармана. Газ выходит из порта стационарного спирального элемента. 5-В реальной эксплуатации шесть газовых каналов все время находятся на различных стадиях сжатия. Это создает почти непрерывное всасывание и нагнетание.

Рисунок 6-13: Поперечное сечение поршневого компрессора с наклонной шайбой. При вращении приводного вала и наклонной шайбы двусторонний поршень перемещается в цилиндре вперед и назад.

Процесс всасывания из внешней части спирали и выпуск из внутренней части непрерывны. Этот непрерывный процесс обеспечивает очень плавную работу компрессора.

Компрессия — это непрерывный процесс без обычных всасывающих и нагнетательных клапанов. Чтобы компрессор не работал в обратном направлении после отключения питания, обратный клапан расположен непосредственно над нагнетательным патрубком с неподвижной спиралью.

A: Схема спирального компрессора в разрезе.

B: Базовое представление сжатия спирального компрессора. Орбитальная спираль вращается вокруг неподвижной спирали, создавая плавное, постоянное сжатие внутрь к выпускному отверстию в центре.

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

В поршневых компрессорах

обычно используются два типа смазочных систем:

1. Система разбрызгивания использует коленчатый вал для разбрызгивания масла; масло попадает в коренной подшипник по каналам подшипника.Подшипник может быть шумным, потому что эта система создает небольшую масляную подушку.
2. В системе давления масла используется масляный насос, приводимый в действие шестернями в картере; масло нагнетается в каналы в шатунах, коренных подшипниках и поршневых пальцах. Система масляного насоса лучше справляется со смазкой и бесшумной работой. Насос должен иметь предохранительный клапан для предотвращения возникновения опасного давления в контуре смазки компрессора. Защитный выключатель обычно используется для контроля давления масла и отключения компрессора, если давление масла падает ниже безопасного уровня.

Ротационные компрессоры

Требуется масляная пленка на цилиндре, лопастях и роликах. Некоторые машины продвигают масло за счет скольжения; другие используют масляный насос.

Центробежные компрессоры

Работает на высокой скорости и может иметь сложные системы контроля масла, включая насос, маслоотделитель, резервуары для смазки подшипников во время разливки, масляный фильтр, предохранительный клапан и маслоохладитель.

Винтовые компрессоры

Требуется масло для охлаждения, уплотнения и бесшумности роторов; они обычно имеют систему принудительной смазки.Насос прямого вытеснения может работать независимо от компрессора, обеспечивая полную смазку при запуске компрессора. Масло отделяется и подается в масляный поддон (резервуар). Охлаждается и доставляется к подшипникам и портам для впрыска в камеру сжатия. Масляный поддон (резервуар) имеет нагреватель для предотвращения разбавления масла хладагентом во время выключения.

Спиральные компрессоры

Требуется охлаждение масла и уплотнение между вращающейся и неподвижной спиралью.Масло подается в спирали центробежным действием через отверстие в валу двигателя и вращающуюся спираль.

В промышленных холодильных установках обычно используются три устройства для контроля масла в системе: маслоотделитель, регулятор уровня масла и масляный резервуар. Другие элементы, такие как масляные фильтры, соленоидные и запорные клапаны, могут потребоваться для завершения системы. Необходимо проводить регулярную проверку масла в системе, чтобы выявить опасную кислотность в масле холодильного компрессора.

Содействие возврату масла

Масло в системах с прямым расширением или в системах с сухим испарителем должно возвращаться в компрессор потоком хладагента.Скорость в трубках испарителя должна быть достаточной для возврата масла.

Требуется скорость около 700 футов (214 м) в минуту по горизонтальным линиям и около 1500 футов (457 м) в минуту по вертикальным линиям.

Несколько дополнительных мер помогут обеспечить надлежащий возврат масла в компрессор. Наклоните трубопроводы охлаждения к компрессору. Обеспечьте адекватную скорость хладагента во всасывающем трубопроводе, сделав его подходящим по размеру, а не завышенным. Масло с высокой вязкостью (измеренное в условиях испарителя) более устойчиво к возврату потоком хладагента.Масло, которое легко растворяет хладагент, остается более текучим, чем масло без хладагента. Количество хладагента, растворенного в масле, зависит от давления и температуры в различных частях испарителя, а также от природы двух жидкостей.

Возврат масла более затруднен в низкотемпературных испарителях, поскольку масло становится более вязким при понижении температуры и давления хладагента. Высокая степень сжатия также снижает возврат масла, поскольку всасываемый газ менее плотный.Таким образом, адекватная скорость всасывающего трубопровода особенно важна для низкотемпературных испарителей.

Масло не будет возвращаться в компрессор в затопленном испарителе, поэтому требуется возвратный маслопровод. В некоторых системах к испарителю подключена специальная камера, позволяющая кипятить хладагент из масла перед возвратом масла в компрессор.

ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

Напорный трубопровод на стороне высокого давления системы, соединяет компрессор с конденсатором.Линия обычно представляет собой медные трубки, соединенные пайкой. Выделение может содержать; Гаситель вибрации, глушитель, маслоотделитель, клапаны регулирования давления, а также перепускные или сервисные клапаны.

Амортизатор

Как всасывающий, так и нагнетательный трубопроводы передают вибрацию от компрессора к другим компонентам системы охлаждения. Эта вибрация может вызвать нежелательный шум и повреждение трубок хладагента, что приведет к утечкам хладагента.

В небольшой системе с мягкими медными трубками малого диаметра поглотитель вибрации может состоять из мотка трубок.Гибкий металлический шланг с внутренним диаметром, по крайней мере, таким же большим, как и подсоединенная трубка, предпочтительнее для более крупных систем. Эта секция трубок может быть оканчивалась гнездом с наружным диаметром, резьбовыми концами с наружной резьбой или фланцами. Хладагент, движущийся с высокой скоростью по извилистому внутреннему диаметру поглотителя, может вызывать свистящий звук. Гасители вибрации не предназначены для сжатия или растяжения, поэтому их следует ориентировать параллельно коленчатому валу компрессора, а не под прямым углом к ​​нему.

Глушитель

Глушитель используется для уменьшения передачи пульсаций и шума нагнетания поршневого компрессора в систему трубопроводов и конденсатор.Глушитель представляет собой цилиндр с перегородками внутри. В целом глушители, создающие большой перепад давления, более эффективны, чем глушители с меньшим ограничением. Как объем, так и плотность потока газа через глушитель влияют на характеристики глушителя.

Маслоотделитель

Маслоотделитель — это контейнер с рядом перегородок и сеток, размещенных в линии нагнетания. Выходящий пар с масляным туманом, поступающий в маслоотделитель, вынужден поворачиваться и сталкиваться с перегородками и экранами, позволяя каплям масла объединяться в большие капли, которые стекают в поддон внизу.Отстойник позволяет осадку и загрязнителям оседать и может иметь магнит, притягивающий частицы железа. Когда в поддоне накопится достаточно масла, он поднимает поплавок и стекает обратно в картер компрессора, движимый давлением масла в маслоотделителе.

Маслоотделители чаще всего используются в больших и низкотемпературных системах. Они обязательны в аммиачных системах.

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор — это компонент на стороне высокого давления холодильного контура, который позволяет горячему газу хладагента под высоким давлением отдавать скрытую теплоту конденсации в окружающую среду.Эта потеря тепла вызывает конденсацию газа в жидкость под высоким давлением, которая может быть подана по трубопроводу к измерительному устройству. Тепло, отводимое конденсатором, поступает в систему через испаритель и компрессор. Из-за неэффективности и других источников тепла конденсатор в открытой системе должен утилизировать примерно в 1,25 раза больше тепла, чем в испарителе. Конденсаторы в герметичных системах также должны отводить тепло от обмоток двигателя.

В зависимости от функции и способов отвода тепла используется много разных типов конденсаторов.Две основные категории «с водяным охлаждением» и «с воздушным охлаждением» подразделяются на среду, используемую для отвода тепла. Основная цель конструкции конденсатора — отвести максимум тепла при минимальных затратах и ​​занимаемой площади.

Вода и воздух обычно являются обильными и экономичными конденсирующими средами. Вода может быстро и эффективно отводить большое количество тепла, что позволяет сделать конденсатор относительно небольшим и делает конденсатор с водяным охлаждением более экономичным, если он доступен. Однако воды может быть мало или она химически непригодна для охлаждения конденсатора.Кроме того, конденсаторы с водяным охлаждением подвержены образованию накипи, загрязнения, замерзания и коррозии.

Конденсаторы с воздушным охлаждением должны быть больше, чем агрегаты с водяным охлаждением, но не должны иметь проблем с замерзанием или водой. Воздушное охлаждение используется, когда вода недоступна, дорога или химически непригодна.

Ребра, проволока или пластины могут быть прикреплены к трубке конденсатора для увеличения площади поверхности и способности отводить тепло конденсации. Вентиляторы или насосы обычно используются для увеличения потока конденсирующейся среды.Такие усовершенствования увеличивают переохлаждение хладагента, увеличивают скорость теплопередачи и уменьшают овальный размер конденсатора.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Реле конденсаторов с воздушным охлаждением на вентиляторах для перемещения воздуха по трубкам и ребрам для отвода тепла от хладагента. Кожухи используются для повышения эффективности вентилятора за счет направления всего воздушного потока через трубы конденсатора. Для увеличения площади поверхности конденсатора можно использовать ребра различного типа.Правильная теплопередача в конденсаторах с воздушным охлаждением может быть достигнута только при чистой поверхности конденсатора.

Конденсатор с воздушным охлаждением должен быть спроектирован для работы в самых жарких условиях окружающей среды, когда теплопередача будет самой медленной, а охлаждающая нагрузка, вероятно, будет максимальной.

Наружный конденсатор с воздушным охлаждением, работающий в холодную погоду, представляет собой особую проблему при проектировании системы. Необходимы особые меры предосторожности для защиты наружного конденсатора с воздушным охлаждением от низких температур окружающей среды.Основная проблема заключается в том, что хладагент не будет протекать через дозирующее устройство, если напор не будет достаточным, а низкие температуры окружающей среды уменьшат напор.

Для работы конденсатора с воздушным охлаждением при низких температурах окружающей среды системе может потребоваться любое из следующих устройств или их комбинация:

1. Всепогодный кожух конденсатора
2. Способ предотвращения короткого цикла компрессора
3. Способ регулирования напора в зимний период и при отрицательных температурах окружающей среды
4. Способ предотвращения разбавления компрессорного масла жидким хладагентом

Заявление об ограничении ответственности — В то время как Berg Chilling Systems Inc.(«Берг») прилагает разумные усилия для предоставления точной информации, мы не делаем никаких заявлений и не даем никаких гарантий относительно точности любого содержания в ней. Мы не несем ответственности за какие-либо типографские ошибки, ошибки или упущения в содержании, а также другие ошибки или упущения. Мы оставляем за собой право изменять содержание этой документации без предварительного уведомления.

, Олдрих Бочек (1939-2003)
Эксперт по управлению температурным режимом
Berg Chilling Systems Inc.

Как работает холодильник (холодильник)?

Проще говоря, есть 3 этапа, по которым работает холодильник или холодильник:

1. Холодный хладагент проходит вокруг продуктов, хранящихся внутри холодильника.
2. Хладагент поглощает тепло от продуктов.
3. Хладагент передает поглощенное тепло в относительно более прохладную окружающую среду снаружи.

Большинство людей не знают, что делать без холодильника, так как есть несколько вещей, которые могут успокоить их пересохшее горло так, как стакан охлажденной воды.

Хотя в древние времена люди использовали методы, чтобы обеспечить себя холодной водой, это было, конечно, не так просто, как открыть дверь дома и взять бутылку ледяной воды.Даже если бы они могли получить холодную воду для питья, им определенно нечем было сохранить пищу свежей в течение нескольких дней или даже недель.

К счастью, у нас есть маленькая вещь, которая делает все это за нас — холодильник!

В этой статье мы рассмотрим науку о холодильнике, в частности, о различных частях холодильника и о том, как они на самом деле работают вместе, чтобы сохранить нашу пищу в течение более длительных периодов времени.

Принцип работы холодильника

Принцип охлаждения и охлаждения очень прост: он включает отвод тепла из одной области и отложение его в другой.Когда вы пропускаете низкотемпературную жидкость рядом с объектами, которые хотите охладить, тепло от этих объектов передается жидкости, которая испаряется и забирает тепло в процессе.

Возможно, вы уже знаете, что газы нагреваются, когда вы их сжимаете, и охлаждаются, когда они расширяются. Вот почему велосипедный насос кажется теплым, когда вы накачиваете им воздух в шину, а распыленные духи кажутся холодными.

Аэрозольный освежитель воздуха кажется холодным на ощупь, потому что газ внезапно расширяется, что снижает его температуру.(Фото: Pixabay)

Склонность газов к нагреванию, когда они сжимаются, и холодным, когда они расширяются, наряду с помощью некоторых усовершенствованных устройств, помогает холодильнику охладить хранящиеся в нем вещества.

Детали холодильника

Холодильник состоит из нескольких ключевых компонентов, которые играют решающую роль в процессе охлаждения:

Расширительный клапан

Расширительный клапан, также называемый устройством управления потоком, регулирует поток жидкого хладагента. (также известный как «охлаждающая жидкость») в испаритель.На самом деле это очень маленькое устройство, чувствительное к изменениям температуры хладагента.

Компрессор

Компрессор состоит из двигателя, который «всасывает» хладагент из испарителя и сжимает его в цилиндре для получения горячего газа под высоким давлением.

Так выглядит компрессор стандартного холодильника. (Фото: Wikipedia Commons)

Испаритель

Эта часть охлаждает материал, хранящийся в холодильнике. Он состоит из оребренных трубок (изготовленных из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи), которые поглощают тепло, передающееся через змеевик вентилятором.Испаритель поглощает тепло от находящегося внутри материала, и в результате этого тепла жидкий хладагент превращается в пар.

Конденсатор

Конденсатор состоит из спирального набора трубок с внешними ребрами и расположен в задней части холодильника. Он помогает в сжижении газообразного хладагента, поглощая его тепло и впоследствии выталкивая его в окружающую среду

Змеевики конденсатора

По мере удаления тепла от хладагента его температура падает до температуры конденсации, и он меняет свое состояние с пара на жидкость.

Хладагенты

Также называемая хладагентом, это жидкость, которая поддерживает цикл охлаждения. Фактически, это специально разработанное химическое вещество, способное чередоваться между горячим газом и холодной жидкостью.

В 20 веке фторуглероды, особенно CFC, были обычным выбором в качестве хладагентов. Однако их заменяют более экологически чистые хладагенты, такие как аммиак, R-290, R-600A и т. Д.

Функция холодильника: как работает холодильник?

Хладагент, который теперь находится в жидком состоянии, проходит через расширительный клапан и превращается в холодный газ из-за внезапного падения давления.

Когда холодный газообразный хладагент проходит через холодильный шкаф, он поглощает тепло от продуктов внутри холодильника. Хладагент, который теперь представляет собой газ, поступает в компрессор, который всасывает его внутрь и сжимает молекулы, превращая его в горячий газ под высоким давлением.

Статьи по теме

Статьи по теме

Теперь этот газ транспортируется к змеевикам конденсатора (тонким трубкам радиатора), расположенным в задней части холодильника, где змеевики помогают рассеивать его тепло, так что он становится достаточно холодным, чтобы конденсироваться и превращаться обратно в жидкую фазу.Поскольку тепло, собираемое продуктами питания, передается в окружающую среду через конденсатор, оно кажется горячим на ощупь.

После конденсатора жидкий хладагент возвращается к расширительному клапану, где он испытывает падение давления и снова становится холодным газом.

Затем он поглощает тепло от содержимого холодильника, и весь цикл повторяется.

Принцип работы оборудования

Кондиционеры, холодильники и водонагреватели с тепловым насосом работают по одному и тому же принципу.На Рисунке 1 в качестве примера показано состояние, в котором кондиционер выполняет кондиционирование. Прежде всего, принцип работы объясняется исходя из этого рабочего состояния. Испаритель как теплообменник, конденсатор, компрессор как роторная машина, приводимая в действие внешним источником энергии, и расширительный клапан являются основными компонентами. Внутренний блок имеет встроенный испаритель, а наружный блок — конденсатор, компрессор и расширительный клапан. Эти компоненты соединены трубой, и хладагент течет и образует цикл теплового насоса (также известный как цикл охлаждения).Хладагент испаряется при температуре около 5 ° даже при давлении выше атмосферного, и он становится таким, который он хочет сжижать даже при температуре около 30 °.

Пар хладагента (1) при низкой температуре и низком давлении поступает в компрессор и здесь находится под давлением, что приводит к высокой температуре и высокому давлению. Мощность, необходимая для приведения в действие этого компрессора, является движущей силой кондиционера.

Высокотемпературные хладагенты и хладагенты под высоким давлением, выходящие из компрессора, попадают в конденсатор.В конденсаторах текучие среды на высокотемпературной стороне (наружный воздух) имеют более низкие температуры, чем хладагент, поэтому тепло передается от хладагента к текучей среде на высокотемпературной стороне, хладагент охлаждается, а газообразный хладагент конденсируется (сжижается). Высокотемпературные боковые жидкости нагреваются за счет тепла.

Высокотемпературный конденсат высокого давления (3), сливающий конденсатор, проходит через расширительный клапан. Расширительный клапан представляет собой небольшое отверстие, и когда оно проходит через него, хладагент становится низкой температуры и низкого давления.Это похоже на охлаждение, когда жидкость выпускается из внутренней емкости высокого давления в нижнюю часть.

Этот низкотемпературный хладагент низкого давления (4) течет в испаритель. В испарителе тепло перемещается от текучей среды на низкотемпературной стороне к хладагенту за счет теплообмена с жидкостью на низкотемпературной стороне (в данном случае с воздухом в помещении), где хладагент с такой низкой температурой и низким давлением выше температуры .

В результате хладагент нагревается, испаряется и охлаждает текучую среду на низкотемпературной стороне за счет скрытой теплоты для получения тепла.Цикл устанавливается повторением этого. Во время нагрева, меняя направление внутреннего потока, теплообменник наружного блока играет роль конденсатора в испарителе и теплообменника, установленного во внутреннем блоке. В результате по комнате циркулирует высокотемпературный воздух, который нагревается во внутреннем блоке. В водонагревателе теплового насоса горячая вода отбирается за счет тепла воды.

www.athome.tsuruga.fukui.jp

Как работает холодильная установка?

Адриано Франсиско Ронзони,

Менеджер по исследованиям и разработкам в Nidec Global Appliance

Всемирный день холода, учрежденный в 2019 году, призван повысить осведомленность международного сообщества о роли HVAC-R в обществе.На протяжении веков человечество зависело исключительно от природы в производстве холода. От подземных систем хранения продуктов питания и напитков, сделанных из терракотовых колец китайским императором Шихуанди (220 г. до н.э.), до ледяных ферм на реке Гудзон в середине XIX века, появление холодильных технологий было ограничено. наличие естественного льда в зимние месяцы (Gantz, 2015).

Мы можем сказать, что бизнес-сфера, которую мы сегодня знаем как холодовая цепь, берет свое начало на «ледяных фермах» на реке Гудзон, в Нью-Йорке, в Соединенных Штатах, откуда ледяные блоки были извлечены с помощью процесса, известного как сбор льда. .В зимние месяцы блоки рубили, удаляли, а затем перевозили на кораблях в разные места для хранения в ледяных домах (склады с термоизоляцией для сохранения льда, добытого в природе). Первые попытки сделать искусственный лед приписываются Виллиану Каллену из Эдинбургского университета, который в 1755 году создал лед, создавая вакуум в резервуаре, который содержал летучую жидкость. Только в 1834 году было создано первое описание полной холодильной системы, включающей четыре основных процесса (сжатие, конденсация, расширение и испарение), работа, проделанная британским изобретателем и инженером Якобом Перкинсом (патент Великобритании 6.662). С тех пор мы прошли долгий путь, открыв новые технологии, которые позволили нам расширить бизнес и улучшить качество жизни по всему миру. Но как работает простая холодильная система?

Как работает холодильная установка

Подавляющее большинство холодильников работает на принципе, известном как сжатие пара. Типичная холодильная система состоит из четырех основных компонентов: компрессора, конденсатора, расширительного устройства и испарителя.Летучая текучая среда (охлаждающая текучая среда) проходит через систему охлаждения, где она многократно преобразуется в жидкую и парообразную формы. Компрессор отвечает за сжатие перегретого пара от низкого давления (давление кипения) до высокого давления (давление конденсации). После этого охлаждающая жидкость под высоким давлением и температурой бежит в конденсатор.

А какова функция конденсатора? Конденсатор — это теплообменник, который работает при высоком давлении и температуре выше, чем температура окружающей среды, в которой расположена система.Таким образом, конденсатор способен отводить тепло от хладагента в окружающую среду. Этот процесс отвода тепла снижает общую энергию хладагента, переводя его из состояния перегретого пара в состояние переохлажденной жидкости на выходе из теплообменника.

Жидкий хладагент в жидком состоянии обычно проходит через фильтр-осушитель, отвечающий за удаление из системы в конечном итоге присутствующей влажности. На выходе из фильтра-осушителя хладагент затем расширяется в расширительном устройстве (например, в капиллярной трубке или расширительном клапане), при этом его давление снижается, что заставляет часть хладагента сдвигать фазы (из жидкого состояния в парообразное).

Это процесс преобразования хладагента из жидкости в пар, который вызывает снижение температуры жидкости. В холодильных системах обычно используется промежуточный теплообменник или так называемый CT-SL HX (капиллярный теплообменник линии всасывания). В общем, этот теплообменник выполняет функцию снижения энтальпии на входе в испаритель (увеличение удельной холодопроизводительности) и повышения температуры хладагента на всасывании компрессора, уменьшая такие проблемы, как запотевание трубопровода или возврат жидкости в компрессор.

На выходе из расширительного устройства хладагент находится в двухфазном состоянии (пар + жидкость) при давлении испарения. Именно поток хладагента при низкой температуре через теплообменник (испаритель) позволяет отводить энергию из охлаждаемой среды (например, из морозильной камеры домашнего холодильника). При поглощении энергии из охлаждаемой среды (снижении температуры морозильной камеры) хладагент прекращает процесс испарения, и, как правило, вся оставшаяся жидкость превращается в пар, который течет в сторону всасывания компрессора, где цикл повторяется.

Замена компрессора по давлению возврата

Применение компрессоров обычно классифицируется в зависимости от уровня температуры кипения системы. Компрессоры делятся на три категории:

• (i) LBP (низкое противодавление),

• (ii) MBP (Среднее противодавление)

• (iii) HBP (высокое противодавление)

Компрессоры LBP (низкое противодавление) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -35 ° C до -10 ° C, в качестве горизонтальных морозильных камер, вертикальных морозильных камер и продуктовых магазинов, обычно используемых в супермаркетах и ​​магазинах.

Компрессоры MBP (среднее противодавление) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -20 ° C до 0 ° C, в качестве холодильников, используемых в супермаркетах или пекарнях, а также в магазинах молочной продукции. Некоторые из этих продуктов могут работать даже при положительной температуре в камере, чтобы сохранить свежесть продуктов и избежать повреждений от замерзания.

Компрессоры HBP (с высоким противодавлением) предназначены для применений с температурами кипения приблизительно от -15 ° C до 10 ° C, в качестве холодильников для вина и питьевых фонтанчиков.

Характеристики, которые имеют значение при замене компрессора

Очень важно знать основные характеристики холодильной системы, чтобы произвести соответствующую замену компрессора. Тип хладагента, тип масла и электрические компоненты зависят от конкретного применения. Всегда обращайтесь к приложению Embraco Tool Box, прежде чем вносить какие-либо изменения. Помимо влияния на производительность системы, неправильные замены могут быть опасны.

Еще один важный момент при выборе компрессора для конкретного применения — это его холодопроизводительность. Этого должно быть достаточно для удовлетворения требований системы во время работы, таких как быстрое снижение температуры шкафа при первом включении системы (известное как понижение температуры), восстановление температуры после открывания двери или даже после введения горячего груза. в системе (например, банки, бутылки или горячая еда). Портфолио Embraco разработано для обеспечения идеальной холодопроизводительности при высочайшей энергоэффективности.

Когда речь идет о требуемой холодопроизводительности, изоляция системы играет центральную роль, потому что это то, что предотвращает проникновение энергии из окружающей среды в холодильный отсек. Лучшая теплоизоляция означает меньшую требуемую охлаждающую способность и более экономичную систему.

В магазинах, которые обычно используются в супермаркетах, введение дверей резко снижает проникновение чувствительных (горячий и сухой воздух) и скрытых (влажность) тепловых нагрузок, что может привести к снижению энергопотребления до 40%, в зависимости от условий испытаний (Ligthart , 2007 и Heidinger et al., 2019).

Как мы видим, в холодильной технике задействовано множество технологий, и это то, что стало фундаментальной частью нашего образа жизни. Вследствие этого отрасль холодовой цепи находится в постоянном и быстром развитии, требуя одного и того же ритма от профессионалов в этой области, от производителей компонентов до технических специалистов и установщиков. Вот почему для нас большая честь провозгласить Всемирный день холода и быть уверенными в том, что наша сфера деятельности имеет огромное влияние на мир.

Ссылки:

(1) ГАНЦ, К., Холодильное оборудование: история, Северная Каролина: МакФарланд и компания, 2015.
(2) LIGTHART, F.A.T.M. Закрытый супермаркет холодильники и морозильные шкафы. Технико-экономическое обоснование. Нидерланды: N. p., 2008.
. (3) ХАЙДИНГЕР, Г., НАСЧИМЕНТО, С., ГАСПАР, Педро; СИЛЬВА, Педро. (2019). Сравнение открытых и закрытых вертикальных охлаждаемых витрин в умеренных и тропических внешних условиях.10.18462 / iir.icr.2019.1296.

У вас есть вопросы о замене компрессора или деталях холодильной системы?

Войдите в Клуб охлаждения https://refrigerationclub.com/pt-br/ или загрузите приложение Tool Box https://refrigerationclub.com/pt-br/toolbox-dados-na-palma-da-mao/

Какие основные части и принцип работы транспортных холодильных агрегатов?

Часть 1: Компоненты транспортных холодильных агрегатов

Основными частями транспортных холодильных агрегатов являются конденсатор, испаритель, компрессор, провод, панель управления и трубопровод.И детали компонентов транспортных холодильных установок, как показано на следующем рисунке.

Примечания: Во время холодильных циклов компрессора процесс от расширительного клапана до входа компрессора представляет собой низкое давление в системе, а от выхода компрессора до расширительного клапана — высокое давление в системе.

Часть 2: Принципы работы каждой части в транспортных холодильных установках

1.Рефрижераторы для грузовых автомобилей Конденсатор

Устройство, которое охлаждает газы в жидкости и конденсирует их. Змеевики конденсатора, которыми оснащены рефрижераторные агрегаты Guchen Thermo для грузовых автомобилей и холодильные агрегаты для фургонов, представляют собой алюминиевые микроканальные змеевики с параллельным потоком, благодаря чему охлаждающий эффект транспортных холодильных агрегатов достигается наилучшим образом.

ФОТО: Змеевик конденсатора прикрепляет алюминиевый микроканальный змеевик параллельного потока

2.Транспортные холодильные агрегаты Испаритель

устройство в транспортных холодильных установках, которое позволяет сжатым охлаждающим химическим веществам, таким как R134a, R404a, испаряться из жидкости в газ, поглощая при этом тепло. Рефрижераторы Guchen Thermo для грузовых автомобилей отличаются небольшими размерами, малым весом и высокой эффективностью теплообмена. Также в змеевиках испарителя Guchen Thermo используется алюминиевая фольга с внутренней ребристой медной трубкой для повышения эффективности теплообмена, которая улучшилась на 30%.Кроме того, змеевик добавлен в теплообменник, что увеличивает эффективность теплообмена на 20%. Все это в максимальной степени обеспечивает охлаждающий эффект транспортных холодильных агрегатов.

ФОТО: Змеевик испарителя изготовлен из алюминиевой фольги с внутренним выступом из медной трубки

3. Компрессор транспортных холодильных установок

механическое устройство, которое нагнетает хладагенты, образующиеся в испарителе, и сжимает эти газы в конденсатор.В транспортных холодильных установках Guchen Thermo используются компрессор QP и электрический компрессор.

В настоящее время транспортными холодильными установками, оснащенными компрессором QP, являются:

▲ Компрессор QP13: TR-200T Фургон с морозильной камерой

▲ Компрессор QP15: Холодильные агрегаты TR-300T для фургонов

▲ Компрессор QP16: малые грузовые холодильные агрегаты TR-300, рефрижераторные агрегаты TR-350 для грузовиков, рефрижераторные агрегаты TR-450 для грузовых автомобилей, транспортные рефрижераторы TR-550 и транспортные рефрижераторные агрегаты TR-650.

4. Расширительный клапан: клапан, используемый для управления потоком хладагента и снижения давления путем регулирования потока. Расширительный клапан, который используют поставщики транспортных холодильных агрегатов Guchen Thermo, является клапаном Danfoss.

5. Хладагент: представляет собой вещество или смесь, обычно жидкость, используемую в тепловом насосе и холодильном цикле. Таким образом, вещество, выбранное в качестве хладагента, должно иметь хорошие тепловые свойства и удовлетворительные физические и химические свойства.При выборе и использовании хладагента следует всесторонне учитывать обстоятельства, требования к температуре, количество охлаждения и тип холодильника.

В транспортных холодильных установках Guchen холодильные агрегаты серии C используют хладагент R134a, температура которого колеблется от -5 ℃ до + 25 ℃. Таким образом, эти устройства удобны для доставки свежих продуктов, таких как молоко, лекарства, цветы, фрукты и овощи.

В то время как холодильные агрегаты серий TR и TS используют хладагент R404a, самая низкая температура которого может опускаться до -30 ℃.Таким образом, он очень подходит для перевозки замороженных и замороженных продуктов, таких как мороженое и замороженное мясо.

6. Холодильные масла: предназначены для обеспечения длительной и безопасной работы компрессора. Он используется для смазки всех подвижных поверхностей компрессора и уменьшения износа деталей, повышения механической эффективности, надежности и долговечности. Также он играет большую роль в очистке системы охлаждения и газонепроницаемости. И его можно использовать в качестве гидравлического масла в компрессоре для регулирования энергии.Таким образом, основные функции холодильных масел — это смазывание, уплотнение, охлаждение и регулирование энергии по четырем частям.

7. Вспомогательное оборудование: в основном состоит из маслоотделителя, резервуара, привода фильтра, газожидкостного сепаратора, смотрового стекла

Маслоотделитель: устанавливается между компрессором и конденсатором и предназначен для отделения охлаждающего масла от хладагента, выходящего из компрессора. Между тем, отделенное масло необходимо отправить обратно в компрессор.

Резервуар используется для хранения хладагента. Обычно он устанавливается под конденсатором. Таким образом, можно сразу же пополнить масло, если в холодильном оборудовании произойдут какие-либо аварии, такие как замена или утечка хладагента в охлаждающем цикле.

Драйвер фильтра относится к устройству очистки в системе охлаждения. Его функция заключается в очистке воды и сточных вод, чтобы защитить систему от замораживания и забивания льда. Кроме того, фильтр в конце ингаляции компрессора может удалить механические загрязнения системы и уменьшить механический износ цилиндров.

Газожидкостный сепаратор предназначен для отделения охлаждающего масла от жидкого хладагента с целью защиты компрессора от гидравлического давления.

Примечания: Гравитационное разделение (в средних и крупных холодильных установках трубопроводы возврата воздуха оборудованы газожидкостным сепаратором для отделения жидкого хладагента от охлаждающего масла в системе возврата воздуха холодильных агрегатов)

Смотровое окно в основном используется в картере компрессора, трубопроводе для подачи хладагента, резервуаре для индикации состояния подачи холода и возврата масла в систему охлаждения.

Регулятор давления в картере (клапан регулирования давления всасывания): клапан CPR предназначен для регулирования температуры окружающей среды компрессора, чтобы он мог защитить компрессор от высокой температуры и продлить срок службы компрессора.

В настоящее время холодильные агрегаты Guchen Thermo Transport с клапаном CPR представляют собой малые фургонные холодильные агрегаты с питанием от постоянного тока TR-110D:

Guchen Thermo, как ведущий производитель холодильных агрегатов для транспортных средств и поставщик холодильных агрегатов для грузовых автомобилей, обещает предоставить наилучшее обслуживание, искреннее сердце, самые льготные цены и профессиональную команду.Так что если вы хотите купить автомобильный холодильный агрегат или рефрижераторный агрегат для фургона, обращайтесь к нам!

Принцип работы холодильника и холодоснабжения

8 апреля 2014 г.

Холодильная техника широко используется в быту и промышленности. В этой статье дается подробное и логичное введение в работу холодильников, использующих цикл сжатия пара.

Основной принцип работы холодильника

Основной принцип охлаждения прост.Вы просто непрерывно пропускаете более холодную жидкость вокруг охлаждаемого объекта. Это будет отводить тепло от объекта. В показанном примере холодная жидкость пропускается через яблоко, которое необходимо охладить. Из-за разницы температур яблоко отдает тепло жидкому хладагенту. Хладагент, в свою очередь, нагревается за счет поглощения тепла яблоком.

Рис. 1 Основной принцип охлаждения показан на рисунке

. Очевидно, что, если мы можем производить холодный жидкий хладагент непрерывно, мы можем добиться непрерывного охлаждения.Этот простой факт составляет основу холодильной техники. Далее мы увидим, как это достигается.

Комплектующие холодильные и рабочие

Показан вид холодильника изнутри.

Рис. 2 Холодильник

, вид изнутри. Он состоит из 4 основных компонентов: компрессора, конденсатора, испарителя и дроссельного устройства. Из этих компонентов дроссельное устройство отвечает за производство холодной жидкости. Поэтому сначала мы подробно разберем дросселирующее устройство и перейдем к другим компонентам.

Дроссель

Дросселирующее устройство препятствует прохождению жидкости; Холодная жидкость производится с помощью этого устройства. В данном случае дросселирующее устройство представляет собой капиллярную трубку. Капиллярная трубка имеет приблизительную длину 2 м и внутренний диаметр около 0,6 мм, поэтому она оказывает значительное сопротивление потоку.

Рис. 3 Капиллярная трубка: это приводит к резкому падению давления и температуры.

Для эффективного дросселирования на входе хладагент должен быть жидкостью под высоким давлением.Дросселирующее устройство ограничивает поток, что приводит к огромному падению давления. Из-за падения давления температура кипения хладагента понижается, и он начинает испаряться. Тепло, необходимое для испарения, исходит от самого хладагента, поэтому он теряет тепло, и его температура падает. Если вы проверите температуру на регулирующем устройстве, вы заметите это падение.

Неверно говорить, что троттлинг — это процесс. Нам известны только конечные точки дросселирования, то есть состояния до и после дросселирования.Мы не знаем промежуточных состояний, поскольку это в высшей степени необратимое изменение. Поэтому было бы правильно назвать дросселирование явлением, а не процессом.

Испаритель — процесс поглощения тепла

Следующий этап прост: эта холодная жидкость проходит по телу, которое необходимо охладить. В результате хладагент поглощает тепло. В процессе поглощения тепла хладагент испаряется и превращается в чистый пар. Для переноса холодного хладагента по телу необходим надлежащий теплообменник.Этот теплообменник известен как испаритель.

Рис. 4 Холодная жидкость проходит через теплообменник, известный как испаритель, для поглощения тепла от холодильника

Таким образом, мы достигли необходимого охлаждающего эффекта. Если мы сможем вернуть этот парообразный хладагент низкого давления в состояние до процесса дросселирования (то есть в жидкое состояние высокого давления), мы сможем повторить этот процесс. Итак, первый шаг, давайте повысим давление.

Использование компрессора

Для этого вводится компрессор.Компрессор поднимет давление до исходного уровня. Но поскольку он сжимает газ, вместе с давлением повышается и температура. Это неизбежно.

Рис. 5 Для повышения давления хладагента используется компрессор.

Теперь хладагент представляет собой пар высокого давления. Чтобы перевести его в жидкое состояние, мы должны ввести еще один теплообменник.

Использование конденсатора

Этот теплообменник установлен снаружи холодильника, а температура хладагента выше, чем температура окружающей среды.Так тепло будет рассеиваться в окружающую среду. Пар будет конденсироваться в жидкость, а температура вернется к нормальному уровню.

Рис. 6 Теплообменник конденсатора установлен снаружи холодильника, поэтому он будет отводить тепло в окружающую среду.

Таким образом, хладагент снова вернулся в свое исходное состояние: жидкость под высоким давлением. Мы можем повторять этот цикл снова и снова для непрерывного охлаждения. Этот цикл известен как цикл сжатия пара. Холодильная техника, основанная на цикле сжатия пара, является наиболее распространенной в быту и промышленности.

Компоненты холодильника

Более подробную информацию о компонентах холодильника можно найти здесь. К испарителям и конденсаторам прикреплены ребра. Ребра увеличивают площадь поверхности, доступную для конвективной теплопередачи, и, таким образом, значительно улучшают теплопередачу.

Рис.7 Ребра, прикрепленные к конденсатору и испарителю

Поскольку испаритель охлаждает окружающий воздух, вода обычно конденсируется на нем, образуя иней. Мороз будет действовать как изолятор между теплообменником испарителя и окружающим воздухом.Таким образом снизится эффективность процесса отвода тепла. Для улучшения теплоотдачи требуется частое удаление инея. Во всех современных холодильниках используется автоматический механизм размораживания.

Детали компрессора

Помимо повышения давления, компрессор также помогает поддерживать поток в контуре хладагента. Обычно для этого используется герметичный компрессор поршневого типа. Вы могли заметить, что ваш домашний холодильник потребляет больше электроэнергии по сравнению с другими устройствами.В цикле сжатия пара мы должны сжимать газ; сжатие газа и повышение давления — дело очень энергоемкое. По этой причине холодильник, основанный на технологии парокомпрессионного охлаждения, потребляет много электроэнергии.

Коэффициент полезного действия

Передача тепла и энергии в парокомпрессионном холодильном контуре показана ниже.

Рис. 8 Энергетическое взаимодействие, происходящее в холодильной системе

Простой энергетический баланс системы дает следующее соотношение.

P _дюйм + Q _{ПОГЛОЩЕННЫЙ} = Q _{ОТКЛОНЕННЫЙ}

Часто требуется оценить производительность холодильника или сравнить различные холодильные технологии. В этом помогает термин, называемый Coefficient of Performance (C.O.P). Чтобы полностью понять этот термин, нам нужно знать, что такое вход и выход холодильной системы. Что нам нужно от холодильника, так это охлаждающий эффект. Или QABSORBED — это мощность холодильного цикла.Потребляемая мощность в холодильнике — это мощность, передаваемая компрессору. Таким образом, термин C.O.P может быть легко определен как выход за входом и выражен следующим образом.

C.O.P = Q _{АБСОЛЮТНО} / P _дюйм

Система охлаждения

— обзор

11.3 Безопасность под давлением и локализация

Холодильные системы содержат жидкость под давлением, поэтому необходимо соблюдать определенные стандарты безопасности и законодательные требования. Согласно Европейской директиве по оборудованию, работающему под давлением (PED), и Правилам Великобритании по оборудованию, работающему под давлением, основные обязанности возлагаются на пользователя / владельца системы.Они представляют собой четкое и практичное средство законодательного закрепления безопасных методов работы в холодильной технике. Ответственные подрядчики и пользователи всегда будут использовать такие безопасные процедуры. Помимо самих правил, HSE опубликовал «Безопасность систем давления — Утвержденный свод правил», который является ясным и полезным. Правила применяются к парокомпрессионным холодильным системам, включающим приводные двигатели компрессора, включая резервные двигатели компрессора, общая установленная мощность которых превышает 25 кВт.

Заводское оборудование будет сконструировано в соответствии с действующими стандартами и перед отправкой будет испытано под давлением на предмет безопасности и герметичности. В случае сомнений следует запрашивать сертификат испытаний для всех таких предметов. В соответствии с PED сосуды, включая компрессоры, подразделяются на категории в зависимости от хладагента и объема. Те, которые попадают в определенные категории, будут иметь маркировку CE, а для меньших, не относящихся к категории, заявление о надлежащей инженерной практике можно получить у производителя.

Для работы с хладагентами необходимо иметь Сертификат безопасного обращения с хладагентами. Это можно получить на коротких курсах обучения. Инженеры по техническому обслуживанию должны быть в курсе процедур безопасности и требований к обучению.

Собранные на месте трубопроводы после завершения должны быть испытаны давлением на безопасность и герметичность. Испытание под давлением должно проводиться в соответствии с действующим стандартом безопасности BS EN378. Требование испытательного давления зависит от категории согласно PED 97/23 / EC, в настоящее время между 1.1 и 1,43 максимального допустимого давления, PS. Своды правил Института холода содержат рекомендации.

Заводские компоненты и сосуды под давлением, которые уже прошли испытания, не должны подвергаться повторным испытаниям, если только они не являются частью цепи, которую нельзя изолировать, когда испытательное давление не должно превышать исходное значение. Гидравлическое испытание на месте считается ненужным из-за чрезвычайных трудностей с удалением испытательной жидкости после этого. Однако всегда следует понимать, что испытания на месте с использованием газов — потенциально опасный процесс, и его следует руководствоваться соображениями безопасности.В частности, персонал должен быть эвакуирован из зоны, а сам испытательный персонал должен быть защищен от взрыва, который может произойти, если взорвется сосуд высокого давления.

Системы должны испытываться под давлением с использованием сухого (бескислородного) азота (OFN) или азота высокой чистоты. Азот используется из стандартных баллонов под давлением около 200 бар, и всегда необходимо использовать соответствующий редукционный клапан, чтобы получить требуемое испытательное давление. Для проверки испытательного давления используется отдельный манометр, поскольку на редукционный клапан будет влиять поток газа.

Если тестируется сторона высокого давления, сторона низкого давления должна быть выпущена в атмосферу, на случай, если между ними возникнет утечка, которая может создать избыточное давление на стороне низкого давления. Может потребоваться снять предохранительные клапаны. Другие клапаны в контуре должны быть открыты или закрыты по мере необходимости для получения испытательного давления. Сервоприводные клапаны не открываются в «мертвом» контуре и должны открываться механически.

Испытательное давление должно поддерживаться не менее 15 мин.Если давление существенно не снизилось за этот период, азот медленно сбрасывается до тех пор, пока давление в системе не снизится до давления испытания под давлением (испытания на герметичность). Чтобы определить, есть ли утечки, новое оборудование можно оставить под давлением при испытании на герметичность в течение ночи или на более длительные периоды, и любое падение давления должно быть отмечено. Давление будет меняться с температурой, и это необходимо учитывать. Другой вариант — оставить оборудование на некоторое время под вакуумом. Традиционный способ поиска утечек — использовать мыльную воду.Многие недооценивают его, но для поиска утечек это, пожалуй, самый эффективный метод.