ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
С реднетехнический факультет
Кафедра Технологическое
и холодильное оборудование
ОСНОВЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ
Конспект лекций
для студентов, обучающихся
по специальности 150413 «Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании»;
по специальности 150414 «Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт холодильно-компрессорных машин и установок»
направления 150400 «Технологические машины и оборудование»
Составитель:
С.В.Зинова,
Преподаватель кафедры
Технологическое и
холодильное оборудование;
Рассмотрено и утверждено
на заседании кафедры
Технологическое и
холодильное оборудование
Протокол № 7 от 22.04.09 г.
Зав.кафедрой ТХО
______________ Д.Л.Львов
Кемерово 2009
Введение
Жизнь, здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени зависит от продуктов, которыми питается человек.
Человек издавна старался сохранить продукты от порчи, путем помещения продукта, например (овощи и фрукты), в погреба, землянки и т.п.
Только в конце нашего века люди изобрели холодильные агрегаты, а в нашем веке уже каждый имеет бытовой холодильник. Притом технология холодильников так развилась, что можно их увидеть любой конфигурации, модели, с различными температурами, методами охлаждения, объемами, и т.п.
Бытовые холодильники бывают нескольких типов:
компрессионные;
абсорбционные;
термоэлектрические.
Наиболее распространенное применение нашли холодильники и морозильники компрессионного типа ввиду достоинств парокомпрессионных холодильных машин (по сравнению с машинами другого вида):
небольшие габаритные размеры агрегата;
надежность и ремонтопригодность;
возможность автоматизации.
Хранение пищевых продуктов может проходить по-своему для каждого продукта, охлаждение, хранение при средних температурах и хранение в замороженном виде, т. е. в низкотемпературных камерах.
Некоторые продукты охлаждают и хранят при плюсовых температурах: фрукты при температуре (+3 - +8) ºС, овощи при температуре (0 - +2) ºС, молоко при температуре (+5 - +9) ºС, масло при температуре (0 - +4) ºС, яйца при температуре (+5 - +12) ºС.
Методом замораживания хранятся следующие продукты: говядина при температуре (-20 - - 25) ºС, мясо курицы при температуре (-8 - -15) ºС, и т. д.
Продукты с более высокой температурой хранения обычно хранятся на верхних полках холодильного шкафа, продукты со средней температурой хранения хранятся на нижних полках холодильника, а продукты с низкой температурой хранения хранятся в низкотемпературных камерах.
Лекция № 1
Тема: Теоретические основы охлаждения
Физические величины и способы охлаждения.
Понятие "холод", "охлаждение" условный имеют смысл лишь применительно к окружающей среде или какому-либо телу (веществу).Каждому телу присуща внутренняя энергия, складывающаяся из кинетической энергии и потенциальной.
Теплота - одна из форм, в которых передается энергия от одного тела к другому непосредственно или при их механическом взаимодействии, т. е. при совершении работы.
При изучении тепловых явлений рассматривается только та часть энергии тела, которая включает кинетическую, зависящую от скорости движения молекул, и потенциальную энергию молекул. Увеличение средней скорости хаотического движения молекул влечет непременное увеличение кинетической энергии, следовательно, ведет к увеличению внутренней энергии тела (вещества). Уменьшение скорости движения молекул приводит к уменьшению внутренней энергии. Эти явления отражаются в относительной нагретости (температуре) тела. При взаимодействии молекул происходит обмен скоростями (импульсами количества движения), следовательно, изменение кинетической энергии. При соприкосновении горячего и холодного тел внутренняя энергия горячего тела уменьшается, а холодного - увеличивается, т. е. происходит выравнивание их внутренней энергии.
Меру изменения внутренней энергии тел при их взаимодействии или при совершении над ними работы, называют количеством теплоты.
За единицу теплоты принят 1 Дж. Количество теплоты в 1 Дж вызывает такое же изменение внутренней энергии тела, как и совершение над ним механической работы в 1 Н*м (ньютон*м), если она полностью идет на изменение внутренней энергии тела. Эквивалентность тепловой и механической энергии следует из закона сохранения энергии (1-й закон термодинамики).
Калория- это количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг воды на 1°С, при нормальном атмосферном давлении (кал).
Соотношение между единицами теплоты:
1 Джоуль (Дж) = 0,24 калории;
1 калория = 4,2 Дж;
1Вт = 0,86 ккал/ч;
Величина, равная отношению работы (А) ко времени (t), в течение которого она совершается, называется мощностью (N) и выражается в ваттах (Вт).
Сила, действующая со стороны газа или жидкости на единицу поверхности стенки, ограничивающей данный объем газа или жидкости, называется давлением и выражается в паскалях (Па).
Нормальнее атмосферное давление равно 760 мм рт ст. Парциальное давление, т. е. часть суммарного давления многокомпонентной газовой смеси, создаваемого из компонентов;, составляющих воздух.
Вакуум - давление ниже атмосферного.
Абсолютное давление - это такое давление, которое отсчитывают от абсолютного нуля давления (космического вакуума).
Избыточное давление - это давление, измеренное относительно атмосферного в данной точке и превышающее его.
Соотношение между абсолютным, атмосферным и избыточным давлением. Абсолютное давление равно сумме атмосферного и избыточного давлений. Знак "-" соответствует тому случаю, когда из величины атмосферного давления вычитают показания вакуумметра.
Температура тела характеризует степень его нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул.
Температура измеряется в градусах Кельвина (K) и Цельсия (°С). За точку отсчета принимают абсолютный нуль температуры, расположенной на 273,16 К ниже тройной точки воды. Крайними отметками шкалы Цельсия приняты 0...+100°С; где 0°С - точка плавления водного льда, а 100°С - точка кипения воды. Соотношение между температурами по Цельсию и Кельвину – сумма температуры в градусах по Цельсию и 273,15 является выражением температуры в градусах Кельвина.
При осуществлении процесса обмена энергией между телами, принадлежащими к изолированной системе, обязательно имеет место закон сохранения и превращения энергии. Энергия тел зависит от их физических и химических характеристик, изменение энергии происходит благодаря работе, совершаемой над этими телами или в результате передачи энергии другим телам.
Процесс изменения внутренней энергии тел, входящих в физическую систему, при которой не совершается никакой работы и не изменяется механическая энергия тел, называется теплопередачей. Она не всегда связана с изменением температуры тела, например, плавление льда. Процессы, ведущие к выравниванию температур (внутренней энергии тела), осуществляются тремя основными видами: теплопроводностью, конвекцией, лучеиспусканием.
Теплопроводность - это способность твердых тел передавать внутреннюю энергию в форме теплоты без механического перемещения частиц вещества. Тепловая энергия молекул более нагретого участка тела (вещества) передается соседним, более холодным. Этот вид теплообмена происходит до тех пор, пока температура во всех участках тела не уравняется.
Способность тел (различных веществ) проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности.
В жидкостях и газах передача тепловой энергии происходит за счет конвекции, т. е. в результате перемещения частиц вещества в объеме. Это происходит потому, что холодные газ и жидкость тяжелее теплых. Нагретые слои всегда выталкиваются вверх, а их место занимают холодные. Учитывая процесс конвекции, отопительные батарей устанавливают всегда внизу, а охлаждающие батареи, испарители холодильных машин размещают в верхней части охлаждаемых объемов. Передача тепла в жидкостях и газах за счет естественного перемещения холодных слоев называется естественной конвекцией. Естественная конвекция происходит с небольшой скоростью с целью повышения эффективности теплообмена конвекцией устанавливают вентиляторы, обеспечивающие принудительное движение охлаждаемой среды.
Способ передачи тепла лучеиспусканием называют еще температурным излучением. Все нагретые тела (вещества) излучают тепло в виде инфракрасных (невидимых) лучей. Чем больше нагрето тело, тем больше лучистой энергии оно излучает. Лучистая энергия может передаваться на огромные расстояния. Она поглощается другими телами (веществами). Лучепоглощение различных тел зависит от окраски и состояния их поверхности. Темные поверхности поглощают почти всю лучистую энергию, которая на них падает, и при этом они нагреваются. Белые тела почти всю энергию отражают, почти не нагреваясь
В холодильной технике в основном распространены два вида передачи тепла - теплопроводность и конвекция. Объем теплом между поверхностью тела и окружающей средой называется теплоотдачей. Интенсивность теплообмена характеризуется коэффициентом теплоотдачи, измеряемым в Вт/м² o град. Теплоотдача одного и того же вещества может быть различна и зависит от того, какие теплопередающие тела соприкасаются и как быстро тепло отводится от нагретого тела. На величину коэффициента теплоотдачи влияют физические свойства сред и разность температур между поверхностью тела и окружающей среды.
Физическая природа тепла и холода одна и та же, различие состоит в скорости движения атомов вещества. Известно, что вещества при атмосферном давлении могут находиться в одном из трех состояний, а именно: твердом, жидком или газообразном. Состояние веществ определяется средним расстоянием между атомами.
Охлаждение - это процесс отвода тепла от охлаждаемого вещества, сопровождающийся понижением его температуры. Для осуществления процесса охлаждения необходимо иметь два тела - охлаждаемое и охлаждающее. Охлаждающее вещество называют рабочим веществом.
Процесс перехода рабочего вещества из одного агрегатного состояния в другое называют фазовым переходом. С увеличением температуры охлаждаемого вещества растет величина кинетической анергии и среднее расстояние между атомами. Только при определенной температуре вещества переходит из одного агрегатного состояния в другое.
На практике различают два вида охлаждения - естественное и искусственное (машинное). Согласно 1-му закону термодинамики при естественном охлаждении температура охлаждаемого вещества понижается только до температуры охлаждающей" вещества (окружающей среды). При естественном охлаждении протекают такие процессы, как плавление (таяние), сублимация.
Плавление - это процесс фазового перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Температура, при которой происходит процесс плавления (таяния), называется температурой плавления. Количество теплоты, необходимое для данного фазового перехода, называется теплотой плавления (кДж/кг). При естественном охлаждении, основанном на процессе плавления (таяния) используют водный лед, эвтектический лед, льдосоляную смесь
Техническая термодинамика - наука, изучающая движение тепла в природе.
Молекулы тел, как и все движущиеся тела, обладают кинетической энергией. Кроме того, молекулы веществ связаны силами притяжения, поэтому они обладают также и потенциальной энергией. Под внутренней энергией понимают сумму кинетической энергии движения молекул, потенциальной энергии их взаимодействия, а также энергии колебания атомов внутри молекул.
Внутренняя энергия любого реального вещества зависит от его температуры и давления; при повышении температуры внутренняя энергия растет, при понижении - уменьшается. Если привести в соприкосновение два тела, то молекулы этих тел, сталкиваясь между собой, передают друг другу энергию, причем энергия передается от более нагретого к менее нагретому телу. Тело, которое отдает энергию, охлаждается, а тело, которое получает, - нагревается.
Меру изменения внутренней энергии в результате взаимодействия молекул называют количеством теплоты.
Внутренняя энергия газообразных веществ изменяется в процессе его расширения и сжатия под действием внешних сил. При этом изменяются взаимное расположение молекул и характер их движения. Такая передача части внутренней энергии тела, связанная с видимым направлением движения тела, называется работой.
Большинство термодинамических процессов, и в том числе процессов получения холода, связано с сообщением рабочему телу или отводом от него энергии в форме теплоты или работы. И, как следствие этого, с изменением температуры тела.
Техническая термодинамика, рассматривая закономерности взаимного превращения тепла в работу и работы в теплоту, устанавливает взаимосвязь между тепловыми и механическими процессами. Она базируется на двух основных законах. Первый закон термодинамики - это частный .случай общего закона сохранения и превращения энергии, который можно сформулировать так: при тепловых процессах невозможно возникновение или уничтожение анергии. Энергия, исчезающая в форме теплоты, преобразуется в работу в строго эквивалентных количествах.
Процессы, происходящие в холодильных машинах, являются частным случаем термодинамических процессов, т. е. таких процессов, в которых происходит последовательное изменение параметров состояния рабочего вещества: температуры, давления, удельного объема, энтальпии.
Энтальпия - это сумма внутренней энергии газа и произведения давления газа на удельный объем. Второй закон термодинамики позволяет судить о возможности протекания тепловых процессов и их направленности, а именно: теплота может самопроизвольно передаваться от более нагретого к менее нагретому телу; для передачи теплоты в обратном направлении требуется затрата энергии.
Первый закон термодинамики - это частный .случай общего закона сохранения и превращения энергии, который можно сформулировать так: при тепловых процессах невозможно возникновение или уничтожение анергии. Энергия, исчезающая в форме теплоты, преобразуется в работу в строго эквивалентных количествах.
Второй закон термодинамики позволяет судить о возможности протекания тепловых процессов и их направленности, а именно: теплота может самопроизвольно передаваться от более нагретого к менее нагретому телу; для передачи теплоты в обратном направлении требуется затрата энергии.
Работа холодильных машин основана на принципe обратного процесса, т. е. процесса, при котором тепло переносится с низкого температурного уровня на более высокий. От охлаждаемого тела, например, воздуха охлаждаемого объема, имеющего температуру ниже, чем температура окружающей среды, рабочее вещество холодильной машины отнимает тепло и передает его в окружающую среду, которая имеет более высокую температуру.
Для осуществления этого процесса затрачивается работа. Такой процесс, совершаемый холодильной машиной, называется обратным процессом.
Процесс, при котором машины вырабатывают механическую энергию за счет переноса тепла с высокого температурного уровня на более низкий, называют прямым процессом. Эффективность работы холодильной машины оценивается холодильным коэффициентом, т. е. отношением количества тепла, отводимого от охлаждаемой среды, к затраченной работе. Величина холодильного коэффициента зависит от температур охлаждаемой и охлаждающей сред. Высокий холодильный коэффициент свидетельствует об экономичной работе холодильной машины. Таким образом, для приведения холодильной машины в работу требуется затрата механической, электрической или тепловой энергии.
Компрессор - основная часть холодильной машины. Для поддержания заданной температуры кипения хладона в испарителе необходимо, чтобы давление в нем соответствовало этой температуре, а для этого компрессор должен отсасывать все пары, образующиеся в испарителе при кипении.
Действительный же процесс компрессора отличается от теоретического на величину потерь, а именно: объемных и теоретических. Объемные потери вызваны наличием мертвого пространства; подогревом паров при всасывании; сопротивлением протеканию пара при всасывании и нагнетании; внутренними утечками пара через не плотности в компрессоре. Объемные потери снижают производительность компрессора, энергетические - увеличивают затраты энергии. При работе компрессора его поршень и шатун нагреваются и, естественно, удлиняются. Чтобы не происходило удара поршня о клапанную доску, предусматривается пространство, называемое линейным мертвым пространством. Наличие мертвого пространства приводит к уменьшению объема пара, засасываемого компрессором.
Подогрев пара при всасывании происходит вследствие теплообмена между стенками цилиндра и поступающими в него парами холодильного агента; пары подогреваются, увеличиваются в объеме, в результате чего объем пара, засасываемого компрессором, уменьшается по сравнению с теоретическим объемом.
Внутренние утечки возникают в результате неплотностей в компрессоре и зависят от степени его изношенности. Объемные потери действительно рабочего процесса компрессора, вызывающие уменьшение холодопроизводительности, учитываются коэффициентом подачи; его рассматривают как отношение объема пара действительно засасываемого компрессором, к часовому объему, описываемому поршнем.
С понижением температуры кипения холодильного агента снижается холодопроизводительность компрессионных холодильных машин, увеличиваются тепловые потери. Кроме того, работа холодильной машины при низких температурах менее надежна из-за чрезмерного нагрева паров в цилиндре компрессора, а это влечет ухудшение смазки поверхности цилиндров и поршней.
Рис.1 – Принципиальная схема компрессионной холодильной машины:
1 – компрессор поршневой; 2 – привод компрессора; 3 – конденсатор; 4 – испаритель;
5 – терморегулирующий вентиль.
Однако качество замороженных продуктов находится в прямой зависимости от скорости их замораживания, т. е. температуры кипения жидкого холодильного агента. При низких температурах кипения холодильного агента скорость замораживания продуктов возрастает, что обеспечивает хорошее качество пищевых продуктов после их дефростации, так как структура замороженных продуктов мелкокристаллическая.
Для получения низких температур кипения холодильного агента используют двухступенчатые холодильные машины с полным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием.
В испарителе жидкий холодильный агент кипит, отбирая тепло от охлаждаемой среды. Образующиеся пары отсасываются компрессором низкого давления, сжимаются до промежуточного давления и нагнетаются в промежуточный сосуд, где охлаждаются.
Промежуточный сосуд заполнен жидким холодильным агентом, поступающим из конденсатора через регулирующий вентиль, в котором жидкий холодильный агент дросселируется до давления конденсации в промежуточном сосуде. Из промежуточного сосуда пары холодильного агента отсасываются компрессором высокого давления, сжимаются до давления конденсации и нагнетаются в конденсатор.
Жидкий холодильный агент из конденсатора поступает в змеевик промежуточного сосуда, переохлаждается в нем и через регулирующий вентиль, где происходит дросселирование до давления испарения в испарителе, подается в испаритель.
Затем холодильный цикл двухступенчатого сжатия повторяется.
Рабочие процессы холодильной машины
В холодильных машинах совершаются термодинамические, холодильные (обратные) циклы, представляющие собой определенную последовательность процессов кипения, сжатия, конденсации и дросселирования.
Компрессионная холодильная машина состоит из основных и вспомогательных частей. К основным элементам относятся: компрессор; кривошипно-шатунный механизм; конденсатор; испаритель; регулирующий вентиль.
Это теплообменный аппарат, в котором кипит жидкий холодильный агент при низкой температуре, поглощая тепло из окружающей среды. Температура в охлаждаемом объеме понижается. Жидкий холодильный агент переходит в парообразное состояние.
Это холодильная машина, которая отсасывает пары холодильного агента из испарителя, сжимает их до давления конденсации и нагнетает в конденсатор.
Это теплообменный аппарат, в котором сжатые пары охлаждаются, отдавая тепло в окружающую среду, и конденсируются, т.е. переходят в жидкое состояние.
Монтируют на жидкостной линии перед испарителем. Регулирующий вентиль служит для регулирования подачи жидкого холодильного агента из конденсатора в испаритель, при этом происходит дросселирование жидкого холодильного агента, т. е. понижение его температуры и давления.
Жидкий холодильный агент кипит в испарителе, отбирая тепло от охлаждаемой среды, превращаясь в парообразное состояние. Пары отсасываются компрессором, сжимаются до давления конденсации и нагнетаются в конденсатор. В конденсаторе тепло, воспринятое в испарителе и компрессоре, отводится в окружающую среду, сжатые пары конденсируются, т. е. переходят в жидкое состояние. Далее жидкий холодильный агент через регулирующий вентиль вновь подается в испаритель. Холодильный цикл повторяется.
Рабочие вещества, циркулирующие в холодильной машине, называются холодильными агентами. К холодильным агентам предъявляются четыре основные группы требований: термодинамические, физико-химические, физиологические и экономические.
Термодинамические требования: oбъемная холодопроизводительность должна быть большой, так как это снижает массу компрессора вследствие малых объемов циркулирующего рабочего вещества. Давление паров холодильного агента в конце сжатия не должно быть слишком высоким, так как высокое давление приводит к усложнению конструкции компрессора, увеличению его массы, а это небезопасно.
Давление кипения холодильного агента должно быть выше атмосферного, в противном случае в герметичную систему может подсасываться воздух, а вместе с ним и влага. Наличие воздуха в системе нарушает работу компрессионной холодильной машины; вода вызывает коррозию и образование ледяных пробок, что нарушает циркуляцию холодильного агента.
Теплота парообразования должна быть большой, а удельный объем холодильного агента должен быть как можно меньше. Это сокращает количество циркулирующего в системе холодильного агента и, как следствие, уменьшает габариты холодильной машины. Холодильный агент должен обладать низкой вязкостью.
Теплота парообразования должна быть большой. Чем больше теплота парообразования, тем меньше холодильного агента циркулирует в герметичной системе, но достигается заданная холодопроизводительность.
Холодильный агент должен растворяться в воде во избежание образования ледяных пробок в дросселе и нарушения работы компрессионной холодильной машины. Кроме того, свободная вода способствует коррозии металла. Холодильный агент должен растворяться в масле. Отсутствие масляных пленок улучшает теплопередачу.
Холодильный агент должен быть нейтральным к металлам и прокладочным материалам, обладать специфическим запахом и другими свойствами, позволяющими обнаружить утечку; не должен быть горючим, взрывоопасным, разлагаться при высоких температурах.
Холодильный агент не должен быть ядовитым, вызывать удушья, раздражения слизистых оболочек глаз, дыхательных путей человека. Экономические требования - это низкая стоимость холодильного агента и его доступность.
Для обозначения холодильных агентов Международная организация по стандартизации разработала систему, состоящую из наименования и цифр. Наименование - это буква R, обозначающая Refrigerant (хладагент). Цифры расшифровываются в зависимости от химической формулы. Вначале указывается цифра, обозначающая:
1 - метановый ряд; 11 - этановый ряд; 21 - пропановый ряд; 31 - бутановый ряд; затем цифра, равная числу фтора.
К числу атомов водорода, если они есть, прибавляют к числу атомов первой (у производных метана) или ко второй (у производных других рядов).Холодильным агентам неорганического происхождения присваиваются номера, равные их молекулярной массе плюс 700.
Аммиак (R717) - бесцветный газ с резким запахом. Температура кипения аммиака при атмосферном давлении -33,4 градуса Цельсия. Аммиак обладает большой объемной холодопроизводительностью. Пары аммиака легче воздуха.
Аммиак оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. Допустимая его концентрация в воздухе производственных помещений не должна превышать 0,02 мг/м³. Аммиак пожаро- и взрывоопасен. Если в воздухе содержится более 11% аммиака, то начинается его горение при наличии открытого пламени. В соединении с воздухом при концентрации от 15 до 28% по объему аммиак взрывоопасен. Взрыв наибольшей силы дает смесь воздуха с содержанием аммиака 22%.
Хладон-11 (R11) - газ в 4,74 раза тяжелее воздуха, безвреден для организма человека; не растворяется в воде, но неограниченно растворяется в минеральном масле; инертен ко всем металлам; не взрывоопасен. Температура кипения +23,7 0°С; объемная холодопроизводительность 203 кДж/м³.
Хладон-22 (R22) - бесцветный газ, без запаха, более ядовит, чем хладон-12, взрывоопасен, негорюч. При низких температурах имеет ограниченную растворимость в масле, а при высоких температурах растворяется неограниченно. Хладон-22 нейтрален к металлам. Температура кипения хладона-22 -40,8 °С; объемная холодопроизводительность составляет 2060 кДж/м³.
Азеотропные смеси - это смеси хладагентов; смесь R22 (48,8%) и R115 (51,2%) называют хла-доном-502 (R502). Азеотропные смеси не меняют своего состава при кипении и конденсации.R502 не взрывоопасен, малотоксичен, химически нейтрален к металлам. Температура кипения -45,6°С; объемная холодопроизводительность 1530 кДж/м³. Азеотропная смесь R500 - это смесь R152 (26,2%) и R12 (73,8%). Температура кипения 33°С; объемная холодопроизводительность 1530 кДж/м³.
Международный стандарт (МС) ИСО 817 "Органические хладагенты" предусматривает новые обозначения хладагентов в технической документации на холодильное оборудование, хладагенты, масла, тару для транспортирования хладагентов и масел, приборы автоматики, контроля и сигнализации холодильного оборудования и терминологию холода. Стандарт допускает несколько обозначений хладагентов: условное (символическое), торговое название (марка), химическое название, химическая формула. При этом условное обозначение хладагентов является предпочтительным и состоит из символа R и определяющего числа.
К хладагентам предъявляются термодинамические, физико-химические, физиологические и экономические требования.
К термодинамическим требованиям относят минусовую температуру кипения при атмосферном давлении, низкое давление конденсации, высокую объемную холодопроизводительность, высокий коэффициент теплопроводности и теплопередачи. Физико-химическими требованиями к хладагентам являются: малая плотность и вязкость, обеспечивающие незначительное сопротивление хладагента при циркуляции в агрегате; химическая пассивность к металлам, материалам изоляции обмоточных проводов электродвигателя; химическая стойкость; негорючесть; малая способность проникать через неплотности; способность растворять воду и т.д.
Холодильные агенты должны быть безвредными для здоровья человека (физиологическое требование) и низкой стоимости (экономическое требование).
Хладон-12 (химическое наименование дифтордихлорметан, символическое обозначение R12)- бесцветный газ со слабым запахом четыреххлористого углерода, сжиженный под давлением. Молекулярная масса (по международным атомным массам 1969 г.) - 120,93. В бытовых холодильниках хладон-12 предназначается в качестве хладагента. По физико-химическим показателям хладон-12 должен соответствовать требованиям и нормам.
Хладон взрывобезопасен, негорюч и неядовит. При накоплении паров хладона в закрытом помещении может наступить удушье вследствие вытеснения им кислорода воздуха. Хладон-12 хорошо растворяет смазочные масла, понижая их вязкость. Поэтому в агрегатах применяют вязкое, абсолютно безвредное фреоновое нефтяное масло марки ХФ-12-16. Растворение фреонового масла имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Вследствие большой текучести хладона масло хорошо проникает во все трущиеся детали, смазывая их, но в то же время при заносе в теплообменные части агрегата ухудшает теплопередачу.
Хладон практически воду не растворяет. Это является одним из его отрицательных свойств. Растворимость воды в жидком хладоне при температуре 0°С составляет 25 мг/кг, при минус 35 °С - всего 2 мг/кг. В холодильном агрегате имеется капиллярная трубка. При наличии влаги в агрегате в ней могут образовываться ледяные пробки, приводящие к потере работоспособности агрегата. Поэтому содержание воды в хладоне-12 допускается не более 0,0004%.
Другим отрицательным свойством хладона является большая текучесть, т.е. способность его проникать через даже самые мельчайшие поры и щели. А следует помнить, что при значительной утечке хладона агрегат не функционирует.
Утечка хладона при эксплуатации холодильников не должна превышать 2-5 г в год. Поэтому при ремонте холодильников особое внимание уделяют герметичности агрегатов. Для проверки герметичности применяют электронные галоидные течеискатели, позволяющие обнаруживать утечку хладона в количестве 0,2-0,5 г в год.
На международном совещании в Копенгагене (ноябрь 1992 г.) было принято решение о прекращении производства озоноопасных хладагентов R11, R12 и R502 с 1 января 1996 года.
Хладагент R134a имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. Его рекомендуется применять в бытовых холодильниках и может быть использован при переводе холодильных систем бытовых холодильников с R12 на R134a.
Принцип действия холодильного агрегата. Жидкий холодильный агент кипит в испарителе, отбирая тепло от охлаждаемой среды, превращаясь в парообразное состояние. Пары отсасываются компрессором, сжимаются до давления конденсации и нагнетаются в конденсатор. В конденсаторе тепло, воспринятое в испарителе и компрессоре, отводится в окружающую среду, сжатые пары конденсируются, т. е. переходят в жидкое состояние. Далее жидкий холодильный агент через регулирующий вентиль вновь подается в испаритель. Холодильный цикл повторяется.
Контрольные вопросы
Что такое температура, виды температуры, единицы измерения, обозначения?
Что такое давление, единицы измерения, обозначения?
Что такое теплота и теплопроводность, единицы измерения, обозначения?
Что такое теплопередача, в каких аппаратах холодильного оборудования
-
используется принцип передачи теплоты?
Расскажите о физических основах получения холода.
Что такое холодильный цикл?
По какому закону и принципу работает любая холодильная машина?
Что такое холодильный агент, его обозначения?
Перечислите требования, предъявляемые к хладагенту.
Характеристики различных хладагентов. Какие параметры рассматривают при выборе хладагента?
Как работает холодильный агрегат?
Какие процессы происходят в холодильной машине?
Лекция 2
Тема: Устройство и работа бытовых холодильников
Стандарт распространяется на бытовые электрические компрессионные и абсорбционные холодильники и бытовые электрические компрессионные холодильники-морозильники, предназначенные для хранения и (или) замораживания пищевых продуктов в бытовых условиях.
Холодильные приборы подразделяют
по назначению на: холодильники; морозильники (М); холодильники-морозильники (MX);
по способу получения холода на: компрессионные (К); абсорбционные (А);
по способу установки на: напольные типа шкаф (Ш); напольные типа стол (С);
по числу камер на: однокамерные; двухкамерные (Д); трехкамерные (Т);
по способности работать при максимальных температурах окружающей среды подразделяют на исполнения:
холодильники:
- SN, N - не выше 32 °С;
- ST - не выше 38 °С;
- Т - не выше 43 °С;
морозильники и холодильники-морозильники:
- N - не выше 32 °С;
- Т - не выше 43 °С.
Однокамерные холодильники подразделяют:
по наличию низкотемпературного отделения (НТО) на:
однокамерные с НТО;
однокамерные без НТО;
по температуре в НТО на:
с температурой не выше минус 6°С (маркируется одной звездочкой);
с температурой не выше минус 12°С (маркируется двумя звездочками);
с температурой не выше минус 18°С (маркируется тремя звездочками);
Обозначение на двери морозильной камеры (МК) маркируется одной большой и тремя малыми звездочками.
В зависимости от выполняемых функций холодильные приборы подразделяют на группы сложности.
Морозильники относят к 1 группе сложности, морозильник со специальным устройством для размораживания - к 0 группе. Общий (брутто) объем холодильных приборов должен быть,(в дм3) для Холодильников абсорбционных - от 80 до 320, для холодильников компрессионных - от 120 до 450, для морозильников - от 80 до 300, для холодильников абсорбционных - от 200 до 450
Общий объем холодильной камеры - объем, определяемый произведением высоты на ширину и глубину камеры. В объем холодильной камеры входит также объем низкотемпературного (морозильного) отделения (в однокамерных холодильниках).
Полезный объем холодильной камеры - весь объем, который можно использовать для размещения продуктов.
Общая площадь полок - сумма площадей всех полок, имеющихся в камере, включая площади полок низкотемпературного (морозильного) отделения (в однокамерных холодильниках) и панели двери, а также площади поддонов и дна камеры, если они могут быть использованы для укладки продуктов.
В холодильниках компрессионного типа применяются герметичные холодильные агрегаты с допустимой утечкой хладона (фреона) не более 0,5 г в год. Холодильники общим внутренним объемом 100 дм3 и более имеют электрическое освещение камеры. Дверь холодильника должна открываться при приложении к ручке усилия от 15 до 70 Н. В холодильниках должна быть предусмотрена возможность открывания двери изнутри с тем же усилием. Запах в холодильной камере не должен превышать 1 балла по шкале действующей нормативно-технической документации.
По количеству и взаимному расположению камер холодильники и морозильники могут, классифицированы следующим образом.
Однокамерные аппараты могут быть морозильными (А - В) и холодильными (Г и Д).
Морозильники, в свою очередь, - горизонтальными (А, так называемые "лари") и вертикальными (Г - однодверные и Д - двухдверные морозильные шкафы). В качестве примеров:
А - Liebherr GT 2102, Bosch GTN 3405;
Б - Siemens GS В 05;
В - Ardo C032A;
Г - Candy CAL 33/0;
Д - Аrdо С037;
Известны модели, в которых при смене режима работы вертикальный однодверный холодильный шкаф может быть трансформирован в морозильный (STINOL 126).
Наиболее массовыми на рынке являются двухкамерные модели.
Корпус холодильников является несущей конструкцией, поэтому должен быть достаточно жестким. Его изготавливают из листовой стали толщиной 0,6-0,1 мм. Герметичность наружного шкафа обеспечивается пастой ПВ-3 на основе хлорвиниловой смолы. Поверхность шкафа фосфатируют, затем грунтуют и дважды покрывают белой эмалью МП-12-01, ЭП-148, МП-242, МП-283 или др. Выполняют это с помощью краскопультов или в электростатическом поле. Поверхность сервировочного столика, если таковой имеется, покрывают полиэфирным лаком.
В холодильниках "Снайге-2", "Ладога-40". "Садко" (бар) и других шкаф изготовлен из древесностружечной плиты, покрытой шпоном твердолиственных пород, полиэфирным лаком или декоративной пленкой. В термоэлектрических холодильниках ХАТЭ-12 наружный корпус выполнен из листового полистирола методом вакуум-формирования. В последнее время для изготовления корпуса холодильника все чаще применяют ударопрочные пластики. Благодаря этому сокращается расход металла и уменьшается масса холодильного прибора.
Металлические внутренние шкафы из стального листа толщиной 0,7-0,9 миллиметров изготавливают методом штамповки и сварки и эмалируют горячим способом силикатно-титановой эмалью.
Пластмассовые камеры изготавливают из АБС-пластика или из ударопрочного полистирола методом вакуум-формирования. АБС (акрипбутадиеновый стирол) обладает высокими механическими свойствами и стойкостью по отношению к хладону (фреону). Детали из АБС-пластика, покрытые хромом и никелем, широко применяются в декоративных целях. АБС-пластики отечественного производства по физико-механическим свойствам делятся на четыре группы: АБС-0903 средней ударной вязкости; АБС-1106Э, АБС-1308, АБС-1530, АБС-2020 повышенной ударной вязкости; АБС-2501К, АБС-2512Э, АБС-2802Э высокой ударной вязкости; АБС-0809Т, АБС-0804Т, АБС-1002Т повышенной теплостойкости. АБС-пластики выпускаются в виде гранул диаметром не более 3 миллиметров и длиной 4-5 мм или в виде порошка и перерабатываются литьем под давлением, выдуванием, термоформованием. Камеры у морозильников и камеры низкотемпературных отделений холодильников металлические - из алюминия или нержавеющей стали. Стальные камеры более долговечны, гигиеничны, но они увеличивают массу холодильника и требуют особых способов крепления к наружному корпусу для наиболее эффективной теплоизоляции от окружающей среды.
К преимуществам пластмассовых камер относятся технологичность изготовления, малый коэффициент теплопроводности, меньшая масса. Однако
такие камеры быстрее стареют, со временем теряют товарный вид, менее долговечны и менее прочны по сравнению с металлическими. В холодильниках с пластмассовыми камерами по периметру дверного проема не устанавливают накладки, закрывающие теплоизоляцию, так как роль накладок выполняют отбортованные края камеры.
Изготовляют из стального листа толщиной 0,8 мм методом штамповки и сварки. В некоторых моделях холодильников двери изготовлены из древесностружечной плиты или ударопрочного полистирола.
Дверь холодильника состоит из наружной и внутренней панелей, теплоизоляции между ними и уплотнителя. Панели двери изготовляют из ударопрочного полистирола методом вакуум-формования. Толщина листа 2-3 миллиметра. У большинства холодильников двери открываются слева направо. В холодильниках повышенной комфортности предусмотрена перенавеска двери, т.е. возможность открывания двери справа налево. У настенных холодильников дверь двухстворчатая.
Дверь холодильника должна плотно прилегать к дверному проему, иначе теплый воздух будет проникать в камеру. Для обеспечения герметичности внутреннюю сторону двери по всему периметру окантовывают магнитным уплотнителем разного профиля. В холодильниках старых конструкций применялись резиновые уплотнители баллонного типа.
Рис.2 – Конструкция двери холодильника
Двери в закрытом положении удерживаются с помощью механических (чаще куркового типа) или магнитных затворов. Последние наиболее распространены. При их наличии ручку двери можно расположить на разной высоте, исходя из требований технической эстетики.
Контрольные вопросы
Что входит в конструкцию бытового холодильника?
Перечислите и основные виды холодильников и расскажите о них.
Расскажите об устройстве стандартного холодильника.
В чем разница между однокамерными и двухкамерными холодильниками?
Что такое морозильник?
Какими размерами характеризуют холодильники и морозильники?
Что такое коэффициент рабочего времени цикла?
Лекция 3
Тема: Основные узлы холодильников
3.1 Компрессоры.
Компрессор - это основная часть компрессионных холодильных машин, служащая для отсасывания паров холодильного агента из испарителя, сжатия их до давления конденсации и нагнетания в конденсатор.
|
