Товар в корзине

Запрос успешно отправлен

Каталог оборудования

Общепит

Вспомогательное

Для баров

Холодильное

Нейтральное оборудование

Электромеханическое

Упаковочно-весовое

Запчасти

Прачечное

Торговое

Виды холодильных машин

Холодильные машины используются для охлаждения и поддержания на постоянном уровне низких температур. Эффективность их работы оценивается в зависимости от вырабатываемой холодопроизводительности, измеряемой в ваттах или киловаттах. Рабочим веществом паровых холодильных машин является хладагент.

По виду затрачиваемой энергии все холодильные машины можно подразделить на 4 типа: пароэжекторные, абсорбционные, парокомпрессорные и термоэлектрические. Принцип действия аппаратов первых трех типов основан на том что рабочее вещество (хладагент) совершает холодильный цикл в процессе которого тепло от источника низкой температуры переносится к имеющей более высокую температуру окружающей среде. В паровых машинах хладагенты во время цикла кипят при низких температурах, периодически меняя свое агрегатное состояние, переходя из жидкости в пар и обратно. В термоэлектрических же установках перенос тепла происходит под воздействием потока электронов на атомы.

В зависимости от типа холодильной машины в каждой из них применяется в свой хладагент: в абсорбционных — водные растворы аммиака и бромистого лития, в пароэжекторных — водяной пар, в парокомпрессионных — хладоны.

1. Пароэжекторная холодильная машина

В этих машинах, состоящих из эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и теплорегулирующего вентиля в качестве источника энергии используется водяной пар. Поскольку хладагентом является вода. Температура в холодильном объёме не может быть ниже 0°C.

Принцип действия холодильной машины состоит в эжекции пара из испарителя. Под эжекцией подразумевается процесс смешения двух сред – пара и воды, при котором одна из них, находясь под давлением, воздействует на другую и, увлекая за собой, выталкивает ее в необходимом направлении. В пароэжекторной установке пар поступает в сопло эжектора, где он расширяется, в результате чего в испарителе создаётся пониженное давление. Здесь же за счёт частичного испарения происходит охлаждение подаваемой воды, а пар, отсосанный из испарителя, поступает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние, отдавая тепло охлаждающей среде.

Основные преимущества данного типа машин состоят в высокой надёжности, отсутствии движущихся узлов (упрощаются обслуживание и ремонт) и токсичных рабочих веществ.

Пароэжекторные установки нашил применение на некоторых промышленных производствах, но в категории оборудования для предприятий торговли и питания встречаются довольно редко.

1. Абсорбционная холодильная машина

Данные машины состоят из конденсатора, испарителя, дроссельного вентиля, абсорбера, насоса, редукционного клапана и парогенератора (кипятильника), вырабатывающего тепло, расходуемое на изменение агрегатного состояния хладагента, в роли которого чаще всего выступает аммиак. Абсорбционные насосные установки, чья холодопроизводительность может доходить до 100 киловатт, выгодно использовать там, где высока плата за электричество, но зато в избытке имеются дешевая тепловая энергия и вода.

В процессе работы абсорбционной машины в испарителе происходит испарение хладагента за счёт теплоты, отнимаемой от охлаждаемой тела. Образующийся при этом пар из испарителя попадает в абсорбер, где взаимодействует с абсорбирующей жидкостью (водой), поглощающей находящийся в паровой фазе хладагент. Далее полученная концентрированная смесь поступает в насос, где её давление повышается, а затем перекачивается в кипятильник, который подводит к ней тепло. Большая часть хладагента, представляющего собой перегретый пар высокого давления, проходит через конденсатор. Оставшийся абсорбент охлаждается и возвращается в абсорбер через редукционный клапан для повторения холодильного цикла.

Достоинства абсорбционных машин:

• Бесшумность работы из-за отсутствия компрессора
• Более долгий срок службы по сравнению с компрессионными установками

Недостатки абсорбционных машин:

• Высокое энергопотребление
• Малая холодопроизводительность

1. Парокомпрессорная холодильная машина

Сегодня абсорбционные, а тем более пароэжекторные установки довольно редко можно найти на кухнях ресторанов или в торговых залах магазинов. Гораздо более широкое применение нашли парокомпрессионные холодильные машины, в которых по замкнутой траектории циркулирует ограниченное количество хладагента, переходящего из одного агрегатного состояния в другое при периодически меняющихся значениях температуры и давления.

Основными конструктивными элементами таких машин являются компрессор, испаритель, конденсатор, ресивер, фильтр-осушитель и терморегулирующий вентиль, соединённые трубопроводами и представляющие собой замкнутую герметичную систему. Кроме этих основных узлов холодильная машина, приводимая в действие электродвигателем, оснащена приборами автоматики и пускозащитной электроаппаратурой, способствующими повышению экономичности и надежности работы.

Цикл работы

В компрессионных холодильных системах охлаждение производится посредством поглощения тепла при кипении (испарении) при пониженном давлении и низкой температуре хладагента в специальном теплообменнике, называемом испарителем. Жидкий хладагент, поступая в раскалённый испаритель, моментально вскипает, при этом сильно охлаждая его стенки. Необходимая для кипения теплота отбирается от охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается. Пары хладагента, образовавшиеся в результате его кипения, попадают из испарителя по специальному трубопроводу во всасывающую трубку компрессора. Откачивая из испарителя газообразный хладагент, компрессор нагнетает его под высоким давлением в специальный теплообменник – конденсатор. Повышенное давление на выходе работающего компрессора толкает газообразный хладагент в конденсатор, где изменяется его фазовое состояние – газ превращается в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается передачей большого количества тепла потоку воздуха или жидкости. При сжатии газ сильно нагревается, но конструкция конденсатора позволяет эффективно рассеивать это тепло в окружающем воздухе. Газообразный хладагент, находящийся в конденсаторе под высоким давлением, охлаждаясь, постепенно переходит из газообразного состояния в жидкое. Данная жидкость, стекаясь по трубам конденсатора, скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси. Затем очищенный хладагент через узкое отверстие терморегулирующего вентиля распыляется и возвращается в испаритель для повторного испарения, продолжая свое непрерывное движение и замыкая цикл работы машины. При этом очень важно, чтобы в испарителе жидкость полностью перешла в парообразное состояние. Если в компрессор попадут даже мелкие капли жидкого хладагента, он может быть повреждён.

Многоступенчатые и каскадные машины

Для получения температур ниже -30°C используют многоступенчатые и каскадные холодильные машины, где сжатие паров производится последовательно в несколько этапов. Если для этих целей применять обычные одноступенчатые установки, нагрузка на компрессор неоправданно возрастает, что скажется на снижении эффективности работы. Поэтому при температурах кипения хладагента от -30 до -70°C предпочтение отдают двухступенчатым холодильным машинам. Когда же требуется достичь ещё более низких температурных значений (ниже -70°C), целесообразнее использовать трехступенчатые машины или же каскадные холодильные установки. Последние состоят из одной, двух или трёх одноступенчатых машин, включенных последовательно и работающих на различных хладагентах.

Холодильные машины

Холодильные машины предназначены для отвода тепла в целях поддержания на объекте температуры ниже, чем в окружающей среде. Подобное оборудование способно работать в очень широком диапазоне температур – +10…-80 градусов. В основе работы этих установок лежит принцип теплового насоса – они забирают тепло от объекта, затрачивая на охлаждение некоторую энергию.

Парокомпрессионные холодильные установки, оснащенные испарителем, конденсатором и компрессором, сегодня используются наиболее широко. Благодаря высокой герметичности они обладают достаточно высокой производительностью и низкими потерями потребляемой энергии.

Особенностью пароэжекторных холодильных машин является использование в качестве хладагента воды. Агрегат способен создавать пониженное давление, в результате чего жидкость в испарителе охлаждается. Пар из испарителя поступает в конденсатор, где превращается в жидкость, отдавая окружающей среде свое тепло. В охлаждаемую воду добавляется жидкость из конденсатора, которая подается в испаритель.

Производство

Особенности холодильных машин

Холодильные машины различных типов, отличающиеся устройством и принципом действия, имеют свои характерные особенности, благодаря которым они могут удовлетворять тем или иным требованиям, потребителей искусственного холода.

Прежде всего он исходит из того, какой температурный уровень должна создать и поддерживать холодильная установка и сколько теплоты необходимо отвести от охлаждаемого объекта. Эти критерии несколько ограничивают возможность выбора. Например, если требуется температура порядка —50 С, то одноступенчатые агрегаты ее не могут создать и их придется исключить из рассмотрения. Если от охлаждаемого объекта надо отводить очень много теплоты, то, скорее всего, выбор придется остановить на установке с винтовым или центробежным компрессором, который в данном случае имеют преимущества перед поршневым компрессором.

Следующий критерий выбора — затраты на приобретение, установку и эксплуатацию. Они складываются из капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Капитальные, т.е единовременные, затраты складываются из стоимости самой машины, стоимости помещения (или его части), где она будет стоять, фундамента (если он необходим), затрат на перевозку, монтаж, различные вспомогательные приспособления и материалы.

Эксплуатационные, т.е текущие, расходы включают прежде всего плату за энергию (любая установка для своей работы непременно требует подвода энергии) и охлаждающую воду (последние затраты исключаются при воздушном охлаждении, как, например, в домашнем холодильнике).

Плата за энергию связана с одной из важнейших характеристик холодильной машины — холодильным коэффициентом, показывающим, сколько джоулей теплоты можно отвести от охлаждаемого объекта, затратив один джоуль энергии. По этому коэффициенту судят об энергетической эффективности. Чем больше коэффициент, тем выше энергетическая эффективность. Поэтому при прочих равных условиях предпочтение отдают холодильному агрегату с наибольшим холодильным коэффициентом.

В эксплуатационные расходы входят еще затраты на содержание обслуживающего персонала и некоторые другие. Важными критериями выбора являются также ее надежность, определяемая показателями безотказности, долговечности и ремонтопригодности, степень автоматизации, уровень вибпааии и шума и ряд других, в числе которых — внешний вид (дизайн).

Насколько холодильная машина удовлетворяет требованиям потребителя, оценивают по указываемым в каталогах, рекламных проспектах и различных технических документах ее показателям, таким как холодопроизводительность, потребляемая мощность, расход охлаждающей воды, степень автоматизации, наработка на отказ, ресурс работы, масса, габаритные размеры, цена, вид поставки (единым агрегатом, отдельными блоками или «россыпью») и др.

Некоторым типам, которые соответствуют большинству требований потребителей, отдается предпочтение, другие используются довольно редко. Распространенность того или иного типа установки зависит не только от показателей, интересующих потребителей, но и от показателей, важных для изготовителей. К таким показателям относятся удельная трудоемкость изготовления, технологичность, степень унификации и стандартизации и др.

Виды пароэжекторных холодильных машин

Пароэжекторные холодильные машины обладают примерно теми же достоинствами, что и абсорбционные. Недостатки: большой шум при работе эжектора, еще более низкая, чем у абсорбционных машин, энергетическая эффективность, возможность охлаждать объект лишь до нескольких градусов выше нуля из-за использования воды в качестве хладагента. Вследствие этих недостатков имеют довольно ограниченную область применения. Их используют там, где важна простота эксплуатации и надежность, а повышенными энергетическими потерями можно пренебречь.

Обязательным условием для работы пароэжекторных установок является наличие значительного количества водяного пара давлением 0,7…1,0 МПа. Если для его получения сооружать специально паровой котел,то пропадет преимущество простоты и дешевизны паро-эжекторной машины. Поэтому их эксплуатируют, как правило, только там,где уже имеется источник водяного пара нужных параметров, причем в избытке, чтобы его хватало и для основного объекта. Такие условия имеются, например, на судах с крупными паротурбинными установками. В основном же пароэжекторные машины распространены на больших строительных объектах, где есть собственная котельная и имеется нужда в холоде.

Воздушные вихревые охлаждающие устройства чрезвычайно просты по конструкции. Они могут работать там, где есть источник сжатого воздуха — пневмома-гистраль, компрессорная станция — и где нужно простыми средствами получить относительно небольшое количество холода, примерно до 3 кВт. Вихревые охлаждающие устройства высоконадежны, безопасны в работе, но характеризуются высоким уровнем энергетических потерь, что сдерживает их широкое распространение.

Термоэлектрические охлаждающие устройства также высоконадежны, безопасны (при надлежащем качестве выполнения электрической части), просты в эксплуатации, малошумны (отсутствуют движущиеся части, кроме вентиляторов). Их характерная особенность — возможность очень просто переходить от режима охлаждения к режиму нагрева. Несмотря на указанные достоинства, из-за двух факторов — высокой стоимости полупроводниковых термоэлектрических батарей и сравнительно низкой энергетической эффективности — термоэлектрические охлаждающие устройства имеют весьма ограниченное применение.

Виды абсорбционных холодильных машин

Второй распространенный тип холодильных машин — абсорбционные. Их основная особенность состоит в том, что они потребляют не механическую, а тепловую энергию. Отсюда вытекают их достоинства и недостатки.

Абсорбционные машины просты по конструкции (кроме насосов для перекачки жидкости, в них нет других движущихся механизмов), дешевы в изготовлении, надежны, малошумны. Их можно размещать вне помещений: на открытых площадках под легкими навесами для защиты от осадков. Главный недостаток — невысокая энергетическая эффективность. Для выработки одинакового количества холода абсорбционным холодильным машинам требуется больше энергии, чем парокомпрессионным.

Это хорошо видно на примере домашних холодильников — абсорбционный «накручивает» за месяц на электросчетчике заметно больше киловатт-часов, чем компрессионный. Но это внешняя сторона. Сущность же заключается в том, что в агрегате домашнего холодильника абсорбционного типа, питающегося от электросети, потребляемая электрическая энергия превращается в тепловую энергию, которая затем обеспечивает выработку холода.

В крупных промышленных установках использовать электроэнергию необязательно. Тепловую энергию для обогрева генератора пара можно получать, сжигая газ или мазут, применяя горячий водяной пар и даже нагретую не до кипения воду. Затраты на производство тепловой энергии в этом случае меньше, чем при использовании электроэнергии, и может оказаться, что в целом (при благоприятном стечении различных обстоятельств) эксплуатация абсорбционной холодильной машины обойдется не дороже, чем эксплуатация парокомпрессионной. Если же на объекте имеются избыточные тепловые ресурсы в виде пара или горячей жидкости (тепло которых иногда даже «сбрасывают» в окружающую среду), то абсорбционные машины становятся выгоднее парокомпрессионных. Именно в таких случаях главным образом и используют абсорбционные машины.

На практике применяют две разновидности абсорбционных машин — водоаммиачные и бромистолитиевые. Они работают на двух-компонентном рабочем веществе.

В водоаммиачных машинах хладагентом служит аммиак, а абсорбентом — вода, в бромистолитиевых машинах — соответственно вода и бромистый литий. В бромистолитиевых машинах в испарителе кипит вода, поэтому с помощью этих машин можно получать температуры не ниже О °С, в противном случае вода замерзает.

Парокомпрессионные холодильные машины

Наибольшее распространение в области умеренного холода получили парокомпрессионные холодильные машины. Именно они составляют наибольшую (можно сказать подавляющую) часть парка всех работающих в мире установок. У них по сравнению с машинами других типов более высокий (при прочих равных условиях) холодильный коэффициент и наименьший расход энергии при эксплуатации.

В их составе применяются компрессоры различных типов (их конструкции будут рассмотрены в следующих статьях). Поршневые компрессоры имеют высокий коэффициент, однако для них характерна большая, чем для компрессоров других типов, вибрация и они менее надежны из-за наличия клапанов, которые гораздо чаще других детален выходят из строя. Поршневые очень хороши в машинах малой и средней холодопроизводительности и чересчур громоздки, тяжелы и менее энергетически эффективны в машинах большой холодопроиэводительности.

В последнее время начали широко использовать винтовые, которые в области малых холодопроизводительностей пока не могут конкурировать с поршневыми по энергетической эффективности, но почти сравниваются с ними по этому показателю в области средних холодопроизводительностей. Главное достоинство винтовых компрессоров — высокая надежность. Это, а также компактность и незначительная вибрация обусловили широкое применение винтовых компрессоров вначале в судовых холодильных установках, а затем в установках разных отраслей народного хозяйства. К недостаткам следует отнести повышенный уровень шума и громоздкость масляной системы.

Винтовой компрессор работает энергетически эффективно в случае, если его внутренняя степень сжатия, неизменная из-за заданной геометрии рабочих органов, совпадает с отношением давлений конденсации и кипения в холодильном цикле. Это отношение определяется внешними условиями и часто не равно внутренней степени сжатия. При их несовпадении ухудшаются энергетические показатели агрегата.

Недавно появились конструкции винтовых компрессоров с изменяющейся внутренней степенью сжатия, а значит, и с возможностью автоматически подстраиваться под меняющиеся внешние условия с целью добиться наилучшей энергетической эффективности. По мере совершенствования они постепенно будут заменить как поршневые,так и до известного предела компрессоры центробежного типа.

Центробежные компрессоры, обслуживающие парокомпрессионные машины особенно большой холодопроизводительности, не имеют конкурентов в своей области применения. Они компактны, хорошо уравновешенны, достаточно надежны. У них довольно просто и эффективно регулируется холодопроизводительность. Однако весьма трудно добиться удовлетворительных показателей у центробежных компрессоров при не очень большой холодопроизводителыюсти (менее