1.2.4 Холодильные установки

 

         Широкое применение в промышленности находят трансформаторы тепла, которые предназначены для переноса тепла от тел с более низкой температурой (теплоотдатчики) к телам с более высокой температурой  (теплоприемник). Для осуществления этих процессов согласно II закону термодинамики необходимо затратить механическую, электрическую или химически связанную энергию.

         В зависимости от температурного уровня процесса по отношению к температуре окружающей среды трансформаторы тепла делятся на:

         а) холодильные установки (если );

         б) теплонасосные установки (при ).

         Принципиальная схема трансформации тепла представлена на рисунке 1.73.

 

Рисунок 1.73 – Схемы трансформации тепла в холодильных (а)

и теплонасосных (б) установках

 

         В холодильных установках охлаждаемое тело А отдает тепло хладоагенту (жидкости с низкой температурой кипения) при . Затем за счет внешней механической работы l происходит повышение температуры хладоагента до . Нагретый хладоагент передает тепло  в окружающую среду (телу Б).

         В тепловом насосе тело А отдает тепло телу Б при другом температурном уровне: передает телу Б тепло окружающей среды (тела А) с более низкой температурой.

         Основное назначение холодильных установок заключается в выработке искусственного холода или отводе тепла от охлаждаемого тела (хранение продуктов в пищевой промышленности; интенсификация технологических процессов, например, при производстве пластмасс; системы кондиционирования на транспорте; замораживание грунта в строительстве).

         Вся область искусственного холода может быть разбита на 6 температурных зон:

        I зона – система кондиционирования – 20-0°С;

        II зона – различные холодильные установки: от 0°С до (-127)°С;

        III зона – установки разделения воздуха и получения жидких газов : от (-127) до (-200)°С;

        IV зона – установки получения жидких : от (-200) до (-260)°С;

        V зона – установки получения жидкого Не: от (-260) до (-270)°С;

        VI зона – экспериментальные установки низких температур: менее

(-270)°С.

        В качестве рабочего тела в трансформаторах тепла используются:

·        холодильные агенты – вещества с низкой температурой кипения ;

·        газы и газовые смеси с низкой температурой кипения (двуокись углерода, насыщенные углеводороды, органические соединения);

·        различные абсорбенты (аммиак, фреоны);

·        вода (в тепловых насосах, когда ).

         Требования, предъявляемые к хладоагентам:

а) давление насыщения хладоагента при низких температурах должно быть больше атмосферного;

б) максимально возможная скрытая теплота парообразования, позволяющая увеличить хладопроизводительность и уменьшить расход хладоагента;

в) химическая стабильность;

г) низкая коррозионная активность (аммиак несовместим с медью и ее сплавами, сернистый ангидрид разъедает металлы);

д) малая токсичность, взрывобезопасность;

е) доступность и дешевизна.

         До настоящего времени широкое применение находили фреоны – галоидные производные ненасыщенных углеводородов типа , в которых . К достоинствам фреонов относится безвредность, химическая инертность, взрывобезопасность, а недостаткам – низкая вязкость, растворяемость в масле. Кроме того, в последнее время было обнаружено, что фреоны активно взаимодействуют с  и этим обусловлено появление в атмосфере озоновых дыр. В связи с этим от применения фреонов в холодильных установок в настоящее время  воздерживаются и используются другие хладоагенты.

         Транспорт холода от холодильных установок к потребителю осуществляется с помощью хладоносителей – водных растворов солей  (до -20°С) и  (до -50°С).

         Основными требованиями к хладоносителям являются:

а) низкая температура замерзания;

б) малая вязкость, определяющая малое гидравлическое сопротивление;

в) повышенная теплоемкость, определяющая расход хладоносителя;

г) малая коррозионная активность;

д) химическая стойкость;

е) малая токсичность и взрывобезопасность;

ж) доступность и дешевизна.

        

         Для получения холода может быть любой процесс, сопровождающийся поглощением тепла:

·        фазовые превращения хладоагента – в компрессионных установках;

·        десорбция газов – в сорбционных установках;

·        дросселирование газов и паров – в струйных установках.

         Кроме того, для получения холода могут быть использованы процессы с магнито-калорическим эффектом (магнитные установки) и с термоэлектрическим эффектом.

         В промышленности наиболее широкое применение находит способ, основанный на поглощении тепла при фазовых превращениях хладоагента.

 

 

наверх

назад