Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ХО)"

Холодильная машина

Холоди'льная маши'на, устройство, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды. Х. м. используются для получения температур от 10 °С до —150 °С. Область более низких температур относится к криогенной технике . Х. м. работают по принципу теплового насоса — отнимают теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой и т.д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело. Работа Х. м. характеризуется их холодопроизводительностью , которая для современных машин лежит в пределах от нескольких сотен вт до нескольких Мвт.

  В холодильной технике находят применение несколько систем Х. м. – парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные и воздушно-расширительные, работа которых основана на том, что рабочее тело (холодильный агент ) за счёт затраты внешней работы совершает обратный круговой термодинамический процесс (холодильный цикл ). В парокомпрессионных, абсорбционных и пароэжекторных Х. м. для получения эффекта охлаждения используют кипение низкокипящих жидкостей. В воздушно-расширительных Х. м. охлаждение достигается за счёт расширения сжатого воздуха в детандере .

  Первые Х. м. появились в середине 19 в. Одна из старейших Х. м. – абсорбционная. Её изобретение и конструктивное оформление связано с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834). Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента метилового эфира и сернистого ангидрида. В 1874 К. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную Х. м., которая положила начало холодильному машиностроению.

  Парокомпрессионные Х. м. – наиболее распространённые и универсальные Х. м. Основными элементами машин данного типа являются (рис. 1 ) испаритель, холодильный компрессор , конденсатор и терморегулирующий (дроссельный) вентиль – ТРВ, которые соединены трубопроводом, снабженным запорной, регулирующей и предохранительной арматурой. Ко всем элементам Х. м. предъявляется требование высокой герметичности. В зависимости от вида холодильного компрессора парокомпрессионные машины подразделяются на поршневые, турбокомпрессорные, ротационные и винтовые.

  В парокомпрессионной Х. м. осуществляется замкнутый цикл циркуляции хладагента. В испарителе хладагент кипит (испаряется) при пониженном давлении p_k и низкой температуре. Необходимая для кипения теплота отнимается от охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается (вплоть до температуры кипения хладагента). Образовавшийся пар отсасывается компрессором, сжимается в нём до давления конденсации p_k и подаётся в конденсатор, где охлаждается водой или воздухом. Вследствие отвода теплоты от пара он конденсируется. Полученный жидкий хладагент через ТРВ, в котором происходит снижение его температуры и давления, возвращается в испаритель для повторного испарения, замыкая таким образом цикл работы машины. Для повышения экономической эффективности Х. м. (снижения затрат энергии на единицу отнятого от охлаждаемого тела количества теплоты) иногда перегревают пар, всасываемый компрессором, и переохлаждают жидкость перед дросселированием. По этой же причине для получения температур ниже —30 °С используют многоступенчатые или каскадные Х. м. В многоступенчатых Х. м. сжатие пара производится последовательно в несколько ступеней с охлаждением его между отдельными ступенями. При этом в двухступенчатых Х. м. получают температуру кипения хладагента до —80 °С. В каскадных Х. м., представляющих собой несколько последовательно включенных Х. м., которые работают на различных, наиболее подходящих по своим термодинамическим свойствам для заданных температурных условий хладагентах, получают температуру кипения до —150 °С.

  Абсорбционная Х. м. (рис. 2 ) состоит из кипятильника, конденсатора, испарителя, абсорбера , насоса и ТРВ. Рабочим веществом в абсорбционных Х. м. служат растворы двух компонентов (бинарные растворы) с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Компонент, кипящий при более низкой температуре, выполняет функцию хладагента; второй служит абсорбентом (поглотителем). В области температур от 0 до —45 °С применяются машины, где рабочим веществом служит водный раствор аммиака (хладагент – аммиак). При температурах охлаждения выше 0 °С преимущественно используют абсорбционные машины, работающие на водном растворе бромида лития (хладагент – вода). В испарителе абсорбционной Х. м. происходит испарение хладагента за счёт теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела. Образующиеся при этом пары поглощаются в абсорбере. Полученный концентрированный раствор перекачивается насосом в кипятильник, где за счёт подвода тепловой энергии от внешнего источника из него выпаривается хладагент, а оставшийся раствор вновь возвращается в абсорбер. Что касается газообразного хладагента, то он из кипятильника направляется в конденсатор, конденсируется там и затем поступает через ТРВ в испаритель на повторное испарение. Применение абсорбционных машин весьма выгодно на предприятиях, где имеются вторичные энергоресурсы (отработанный пар, горячая вода, отходящие газы промышленных печей и т.д.). Абсорбционные Х. м. изготавливают одно– или двухступенчатыми.

  Пароэжекторная Х. м. состоит из (рис. 3 ) эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и ТРВ. Хладагентом служит вода, в качестве источника энергии используется пар давлением 0,3—1 Мн/м² (3—10 кгс/см² ), который поступает в сопло эжектора , где расширяется. В результате в эжекторе и, как следствие, в испарителе машины создаётся пониженное давление, которому соответствует температура кипения воды несколько выше 0 °С (обычно порядка 5 °С). В испарителе за счёт частичного испарения происходит охлаждение подаваемой потребителю холода воды. Отсосанный из испарителя пар, а также рабочий пар эжектора поступает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние, отдавая теплоту охлаждающей среде. Часть воды из конденсатора подаётся в испаритель для пополнения убыли охлаждаемой воды.

  Воздушно-расширительные Х. м. относятся к классу холодильно-газовых машин . Хладагентом служит воздух. В области температур примерно до —80 °С экономическая эффективность воздушных машин ниже, чем парокомпрессионных. Более экономичными являются регенеративные воздушные Х. м., в которых воздух перед расширением охлаждается либо в противоточном теплообменнике, либо в теплообменнике-регенераторе. В зависимости от давления используемого сжатого воздуха воздушные Х. м. подразделяются на машины высокого и низкого давления. Различают воздушные машины, работающие по замкнутому и разомкнутому циклу.

  Лит.: Холодильные машины, под ред. Н. Н. Кошкина, М., 1973: Холодильная техника. Энциклопедический справочник, т. 1—3, М., 1960—62.

  А. Н. Фомин.

Рис. 3. Схема пароэжекторной холодильной машины: 1 – эжектор; 2 – испаритель; 3 – потребитель холода; 4 – насос; 5 – терморегулирующий вентиль; 6 – конденсатор.

Рис. 2. Схема абсорбционной холодильной машины: 1 – испаритель; 2 – абсорбер; 3 – насос; 4 – терморегулирующий вентиль; 5 – кипятильник; 6 – конденсатор.

Рис. 1. Схема парокомпрессионной холодильной машины: 1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор; 4 – теплообменник; 5 – терморегулирующий вентиль.

Холодильная техника

Холоди'льная те'хника, отрасль техники, охватывающая вопросы получения и применения холода искусственного в области температур от 10 до —150 °С. Получение более низких температур является задачей криогенной техники .

  Самым распространённым и универсальным источником холода в технике являются холодильные машины , холодопроизводительность которых лежит в интервале от нескольких сотен вт до нескольких Мвт. Для получения температур ниже температуры окружающей среды используют также охлаждающие смеси , водный или «сухой лёд» , сжиженные газы (азот и т.д.); при малых расходах холода находит применение термоэлектрическое охлаждение .

  Искусственный холод широко применяется в пищевой промышленности для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся пищевых продуктов (см. Охлаждение пищевых продуктов , Замораживание пищевых продуктов ). В большинстве случаев перевозка скоропортящихся продуктов также требует применения искусственного охлаждения. Искусственный холод необходим и для производства водного и «сухого льда» (см. Льдогенератор ), при изготовлении мороженого, некоторых кондитерских изделий и т.д. Потребителем холода является современная химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В химической промышленности холод используют при производстве синтетического аммиака, красителей, для сжижения и разделения газовых смесей, выделения солей из растворов и т.д. В нефтеперерабатывающей промышленности холод необходим при производстве высокооктановых бензинов, некоторых сортов смазочных масел и др. Рост потребления искусственного холода имеет место и в газовой промышленности, например для сжижения природного газа, а также для извлечения из него в процессе первичной переработки легкоконденсирующихся фракций. Холодильные установки для химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности часто достигают большой мощности (несколько Мвт ) и вырабатывают холод в пределах очень широкого диапазона температур. Искусственное охлаждение применяется и в машиностроении (например, для холодной посадки деталей), строительстве (см. Замораживание грунтов ), медицине, при сооружении искусственных катков круглогодичной эксплуатации, для опреснения морской воды и т.д.

  Кондиционирование воздуха в общественных, производственных и жилых помещениях в подавляющем большинстве случаев также осуществляется с помощью холодильных машин, используемых как для понижения температуры кондиционируемого воздуха, так и его осушки.

  Лит.: Холодильная техника. Энциклопедический справочник, т. 1—3, М., 1960—62; Розенфельд Л. М., Ткачев А. Г., Холодильные машины и аппараты, 2 изд., М., 1960.

  А. Н. Фомин.

«Холодильная техника»

«Холоди'льная те'хника», ежемесячный научно-технический и производственный журнал министерства мясной и молочной промышленности СССР. Издаётся в Москве с 1923 (перерыв в 1941—47). Первоначальное название – «Холодильное и боенское дело», с 1937 – «Холодильная промышленность», с 1941 – «Х. т.». Освещает вопросы холодильного машиностроения, техники получения искусственного холода и его применения в промышленности, сельском хозяйстве, торговле, на транспорте и в быту. Рассчитан на инженерно-технических и научных работников, новаторов производства. Тираж (1977) свыше 15 тыс. экз.

Холодильная установка

Холоди'льная устано'вка, комплекс оборудования, служащий для получения и поддержания в охлаждаемых помещениях, телах или веществах температур ниже температуры окружающей среды. Х. у. включает одну или несколько холодильных машин , а также необходимое вспомогательное оборудование (системы энерго-, водо– и теплоснабжения, приборы управления и контроля и т.д.), обеспечивающее нормальную работу этих машин. Холод с Х. у. подаётся к потребителю либо в виде сжиженного или сжатого холодильного агента (непосредственное охлаждение), либо в виде охлажденного холодильного теплоносителя (охлаждение хладоносителем). По своей холодопроизводительности Х. у. условно подразделяются на малые (холодопроизводительность ниже 30 тыс. ккал/ч ), средние (от 30 тыс. до 500 тыс. ккал/ч ) и крупные (свыше 500 тыс. ккал/ч ). Установки с парокомпрессионными холодильными машинами располагаются в закрытом помещении в здании, где находится потребитель холода, или в отдельном здании – холодильной станции. Х. у. с абсорбционными и пароэжекторными машинами часто монтируются вне здания. В Х. у. широко внедряется автоматизация, которая в первую очередь сводится к поддержанию постоянного температурного режима (изменением холодопроизводительности установки).

  Лит.: Курылев Е. С., Герасимов Н. А., Холодильные установки, 2 изд., Л., 1970.

  А. Н. Фомин.

Холодильник домашний

Холоди'льник дома'шний, аппарат, предназначенный для кратковременного сохранения пищевых продуктов в домашних условиях путём их искусственного охлаждения. Х. д. в зависимости от типа холодильной машины подразделяются на компрессионные, абсорбционные и термоэлектрические.

  Первые Х. д. с искусственным охлаждением (компрессионные) появились в 1910 в США. Производство абсорбционных Х. д. было освоено в 1925 в Швеции. Термоэлектрические Х. д. стали изготовлять со 2-й половины 50-х гг. Первые отечественные компрессионные Х. д. были выпущены в 1939 (ХТЗ-120), абсорбционные – в 1945 («Газоаппарат»), термоэлектрические, в которых используется эффект термоэлектрического охлаждения , — в 1951 (опытные образцы). Массовое производство Х. д. компрессионного типа началось с 1951 (ЗИЛ). Х. д. представляет собой металлический шкаф с встроенным в него герметичным холодильным агрегатом (рис. 1 ). Внутри находится холодильная камера с полками для размещения продуктов (рис. 2а, 2б ). Между её стенками и наружным корпусом размещена теплоизоляция. Охлаждение воздуха осуществляется путём теплообмена между ним и холодной поверхностью испарителя. Необходимый температурный режим в холодильнике обеспечивается посредством кратковременной периодической (циклической) работы холодильного агрегата, включение которого осуществляется с помощью реле температуры. Х. д. выпускаются ёмкостью от 20 до 800 л.

  По назначению Х. д. делятся на 4 категории: для хранения незамороженных продуктов (отсутствует низкотемпературное отделение), краткосрочного хранения (в течение нескольких сут ), среднесрочного хранения (до 2 нед ) и длительного хранения (до 3 мес ) замороженных продуктов. Принадлежность Х. д. к той или иной категории определяется наличием низкотемпературного отделения и температурой воздуха в нём. Для информации потребителей Х. д., предназначенные для краткосрочного хранения, маркируют одной звёздочкой (температура в низкотемпературном отделении —6°С), среднесрочного – двумя (—12 °С), длительного хранения – тремя (не выше —18 °С). Все эти холодильники являются двухтемпературными. По конструктивному исполнению модели с двумя и тремя звёздочками бывают одно-, двух– и многокамерные. В двухкамерных имеется усиленная теплоизоляционная перегородка между камерами (низкотемпературной и с положительной температурой), и каждая из них снабжена отдельной дверью. Многокамерные холодильники оборудованы несколькими, по крайней мере тремя, камерами с отдельными дверями для хранения различных продуктов. По степени автоматизации обслуживания различают холодильники с ручным, полуавтоматическим и автоматическим удалением снегового покрова с испарителя. В зависимости от способа циркуляции воздуха в холодильнике различают Х. д. с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией, создаваемой вентилятором.

  В Х. д. с естественной конвекцией воздуха, маркированных тремя звёздочками, каждая камера, как правило, охлаждается отдельным испарителем. В Х. д. с принудительной циркуляцией воздуха вентилятор просасывает воздух сквозь испаритель, выполненный в виде трубчатого змеевика с пластинчатыми ребрами. Испаритель и вентилятор устанавливают обычно на задней стенке низкотемпературного отделения. Большая часть холодного воздуха (75—85%) подаётся в низкотемпературное отделение, а остальной – в камеру с положительной температурой. В этих холодильниках полностью устраняется оседание инея на продуктах и стенках. Влага, содержащаяся в воздухе, оседает на ребристо-трубном испарителе, размещенном за стенкой камеры, и поэтому в неё поступает только сухой воздух. Поскольку испаритель не контактирует с продуктами, обогрев его при оттаивании не влияет на температуру замороженных продуктов. Поэтому возможно производить оттаивание автоматически несколько раз в сутки. По исполнению Х. д. бывают стационарные, подразделяющиеся на напольные, настенные, встроенные (в кухонный или гостиный мебельный блок) и переносные (главным образом абсорбционные и термоэлектрические). Абсорбционные холодильники подразделяются, кроме того, в зависимости от источника нагрева на электрические, газовые, керосиновые и комбинированные. Наиболее распространены электрические Х. д. Ограниченное использование газовых холодильников объясняется, в основном, соображениями безопасности, а также неудобствами, связанными с подсоединением к газовой сети. Керосиновые применяются преимущественно на судах, а также в качестве переносных аппаратов.

  Большинство выпускаемых Х. д. – компрессионные. Доля абсорбционных аппаратов в выпуске составляет 5—10%. Абсорбционные Х. д. по сравнению с компрессионными имеют большие габариты, массу, расход электроэнергии (в 1,5—2 раза) и меньший объём низкотемпературного отделения. Термоэлектрические Х. д. имеют очень ограниченное распространение, поскольку они дороги и уступают компрессионным по энергетическим показателям. В основном это холодильники малой ёмкости (до 60 л ). Производство Х. д. организовано более чем в 60 странах. Ежегодно изготовляется свыше 25 млн. шт. СССР (в 1975 произведено 5600 тыс. шт.) наряду с США и Италией занимает ведущее место по объёму производства Х. д.

  Л. Н. Вайн.

Рис. 2а. Двухкамерный холодильник с естественной циркуляцией воздуха: 1 – низкотемпературная камера; 2 – плюсовая камера; 3 – испаритель плюсовой камеры.

Рис. 1. Компрессионный холодильный агрегат: 1 – компрессор; 2 – испаритель; 3 – конденсатор; 4 – фильтр-осушитель; 5 – дроссельное устройство (капилярная трубка).

Рис. 2б. Двухкамерный холодильник с принудительной циркуляцией воздуха: 1 – низкотемпературная камера; 2 – плюсовая камера; 3 – испаритель плюсовой камеры; 4 – вентилятор.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ХО)"