Схемы работы каскадных, модульных и блочных холодильных утановок

25.01.2017

Деятельность НПП «Холод» по проектированию схем установок для холодоснабжения

Холодильной установкой называют комплекс оборудования, который используется для искусственного снижения и поддержания необходимой температуры в заданном объекте охлаждения. Все типы холодильных установок базируются на принципе поглощения тепла при кипении жидкости и в среднем устроены одинаково; разные задачи решаются конструктивным исполнением, количеством и видом холодильного оборудования и приборов управления. Тип холодильной установки проектируется в зависимости от объекта охлаждения, сферы будущего применения, источников энергии, вида охлаждающей среды и других факторов. 

За весь период своей профессиональной деятельности компания «Холод» принимала участие в разработке промышленных холодильных систем для предприятий разных областей промышленности. Получая техзадание, наши специалисты подбирали тип и выстраивали схему холодильной установки, принимая во внимание реальные потребности и наличествующие ресурсы заказчика. Так, среди проектов, реализованных компанией «Холод», была разработка холодильной установки для получения очень низких температур (многоступенчатых и каскадных холодильных систем), а также проектирование, ремонт и монтаж холодильных установок блочного типа, которые сразу же послу установки готовы к работе, в т.ч. в автоматическом режиме. 

Схема многоступенчатой и каскадной холодильной установки

Для получения очень низких температур (-60°С и ниже), необходимых для протекания технологических процессов в авиационной, приборо- и машиностроительной, а также химической промышленности, специалистами НПП «Холод» проектировались многоступенчатые (двух- и трех-), а также каскадные холодильные системы.

В схеме трехступенчатой установки для холодоснабжения присутствуют три цилиндра (низкого, среднего и высокого давлений) с регулирующими вентилями, переохладитель и два промежуточных сосуда. Насыщенный пар хладагента, образовавшийся в испарителе, последовательно проходит через все цилиндры и промежуточные сосуды, в которых охлаждается, сжимается и в конце концов выталкивается в конденсатор. После конденсации пар поступает в переохладитель для дальнейшего охлаждения, последовательно проходит три регулирующих вентиля, понижая давление и температуру и освобождаясь от пара в промежуточных сосудах, снова попадает в испаритель. Разновидностью трехступенчатой холодильной машины является машина для производства сухого льда, однако из-за того, что углекислый газ в ней выступает одновременно в качестве хладагента и как сырье для изготовления конечного продукта, ее цикл является разомкнутым. В машинах для производства сухого льда это технологическая необходимость, но при получении очень низких температур часто возникает опасность замерзания хладагента. Проблема решается применением каскадной холодильной установки, каждая ступень каскада в которой является отдельной последовательно соединенной холодильной машиной и охлаждает хладагент до более низкой температуры. На разных каскадах могут использоваться разные хладагенты: так, распространенной практикой является применение низкотемпературных фреонов на верхней ступени, а на нижней – с более высокими температурами, а также аммиака.

Схема контейнерной и модульной холодильной установки

К полностью самостоятельному оборудованию, не требующему сложной настройки и обслуживания, относится контейнерная и блочная (модульная) холодильная установка. Контейнерные холодильные агрегаты используются для перевозки грузов морским и наземным транспортом и в пунктах перегрузки, а модульное холодильное оборудование применяется в гипермаркетах и производственных цехах. В обоих случаях холодильная установка со всеми компонентами и приборами устанавливается в едином кожухе и после доставки и подключения к коммуникациям полностью готово к работе.

Контейнерные холодильные установки предназначены для эксплуатации в тяжелых условиях, поэтому их конструкция имеет повышенную прочность, коррозионную и виброустройчивость, влаго- и пылезащиту, а также могут работать при кренах. Такие установки оснащаются поршневым бессальниковым компрессором, тепловым двигателем и блочным дизель-генератором, а также обычно имеют конденсаторы с воздушным охлаждением (хотя судовые контейнерные установки могут использовать охлаждение водой). Контейнерные холодильные установки работают автоматически и могут обходиться без технического обслуживания длительное время; иногда в их состав входит две холодильные машины, что обеспечивает более низкую температуру внутри контейнера.

Модульное холодильное оборудование представляет собой машинное отделение с высокой степенью теплоизоляции, в котором располагаются все необходимые инженерные системы (освещение, вентиляция, отопление). В зависимости от предназначения модульное холодильное оборудование комплектуется агрегатами, обеспечивающими желаемую температуру внутри.

Обращаясь в НПП «Холод», вы получаете штат высокопрофессиональных проектировщиков и опытных мастеров, способных оказать качественные услуги по монтажу, обслуживанию и ремонту холодильного оборудования любой сложности. Сотрудничая с ведущими производителями холодильной техники на международном рынке, мы подбираем оборудование для холодильной системы предприятия заказчика. Винтовые и поршневые компрессоры Mycom, испарительные охлаждающие градирни Evapco, теплообменники Alfa Laval – в НПП «Холод» вы можете купить самое качественное оборудование по приемлемым ценам. 

Устройство и схема работы чиллера

Чиллер – это холодильный агрегат, который используется для охлаждения и нагрева жидкости в системах охлаждения и кондиционирования. При кондиционировании нагретая жидкость выполняет функции теплоносителя, забирая тепло из приточных установок или фанкойлов. В производственных цехах чиллер в основном используется для охлаждения технологического оборудования, воды, соков, пивного сусла и других продуктов. В качестве теплоносителя чаще всего используется вода, которая обладает лучшими характеристиками в сравнении со смесью гликоля. Рассмотрим, что такое чиллер для охлаждения, его особенности и схему работы.

Виды и применение

Широкий диапазон мощности современных чиллеров, их эффективность и возможность удаленного расположения наружного блока позволяют использовать данное оборудование для охлаждения любых помещений – от квартир до гипермаркетов и производственных цехов.

Также они применяются при разливе воды и напитков, производстве пивного сусла, в спортивных центрах для охлаждения ледовых арен, в фармацевтике и других сферах деятельности.

Существуют следующие основные виды оборудования:

• Моноблоки. При данной компоновке воздушный конденсатор, гидромодуль и компрессор располагаются в одном корпусе.
• Чилеры с наружным блоком. В этом случае конденсатор находится за пределами помещения.
• Оборудование с водяным конденсатором. Применяется, преимущественно, когда необходимо минимизировать размер или невозможно использовать наружный блок воздушного охлаждения.
• Тепловые насосы, обеспечивающие нагрев или охлаждения теплоносителя.

Ниже мы рассмотрим принципиальную схему и виды подключения оборудования, особенности работы чиллера и прочие моменты, необходимые для правильного выбора холодильного агрегата.

Принцип работы

Теоретической базой, на которой создано и успешно функционирует современное холодильное оборудование – морозильные шкафы, кондиционеры и другие установки, в том числе и чиллеры, является второй принцип термодинамики. Хладагент, находящийся в форме пара в холодильных агрегатах, совершает так называемый обратный цикл Ренкина, что является одной из форм обратного цикла Карно. При этом основной процесс перехода энергии основан не на сжатии или расширении — его обеспечивают фазовые переходы жидкости в пар и обратный процесс конденсации.

В состав промышленного чиллера входит три основных узла. Это компрессор и два теплообменных контура — конденсатор и испаритель. Основной функцией испарителя является отвод тепла от охлаждаемого объёма. Для решения этой задачи через него организован поток воды и хладагента. При этом растет температура холодильного агента, он закипает и забирает тепловую энергию у жидкости. Благодаря этому вода или любой другой носитель тепла теряют температуру, одновременно с повышением и закипанием хладагента.

Далее фреон в газообразной форме поступает в компрессор, где вступает в контакт с обмотками электродвигателя, обеспечивая их охлаждение. На данном этапе горячий газ сжимается и нагревается до температуры в 80-90 ºС, параллельно смешиваясь с маслом от компрессора.

На следующем этапе нагретый газ подаётся в конденсатор, где охлаждается потоком холодного воздуха. Затем фреон теплообменного контура конденсатора поступает в охладитель, где теряет температуру, переходит в жидкое состояние и проходит через фильтр-осушитель, где избавляется от влаги и начинается новый цикл.

В завершающей части цикла хладагент проходит через терморегулировочный вентиль (ТРВ), где его давление снижается. При выходе из ТРВ фреон находится в виде смеси жидкости и пара низкого давления. В этой форме он поступает в испаритель, где завершается цикл и фреон закипает, превращаясь в пар и забирая тепловую энергию у воды. Далее нагретый пар покидает теплообменник и процесс повторяется.

Виды чиллеров

По принципу работы все чиллеры можно разделить на две основных группы: парокомпрессионные и абсорбционные. В свою очередь, по типу компрессора парокомпрессионные установки подразделяются на:

• Устройства со спиральным компрессором.
• Чиллеры с винтовыми компрессорами.
• Поршневые системы.
• Роторные установки.

Все они могут иметь конденсатор водяного или воздушного охлаждения. Последние, в свою очередь, подразделяются на выносные, с отдельным расположением наружного блока, и встроенные – моноблоки.

Основным конструктивным отличием чиллера с водяным охлаждением конденсатора от воздушного является используемый тип теплообменника. Для воздушных применяются трубчато-ребристые конструкции, для водяных – пластинчатые, через которые циркулирует вода. Жидкость в систему водяного охлаждения поступает из градирни или сухого охладителя – драйкулера или сухой градирни. Последний вариант наиболее предпочтителен для экономии расхода воды и, соответственно, снижения эксплуатационных затрат. Достоинствами водяного охлаждения являются компактность оборудования и возможность размещения во внутренних помещениях без контакта с наружной средой.

Абсорбционные чиллеры подразделяются:

• По количеству контуров – на одно- и двухконтурные.
• По принципу нагрева адсорбента: прямой и паровой нагрев.
• По используемому адсорбенту – бромид-литиевые и аммиачные.

Схема работы промышленного чиллера

Рассмотрим, из чего состоит чиллер, и опишем схему работы оборудования. В настоящее время широко используется несколько схем:

1. Прямое охлаждение жидкости. Применяется в том случае, если разница температур хладоносителя и охлаждаемой воды менее или равна 7°С. Теплоноситель напрямую поступает в теплообменный аппарат, где охлаждается благодаря закипанию фреона.
2. С промежуточным теплоносителем и вторичным теплообменником. Применяется при разнице температур технической и минеральной воды более 7°С, а также для охлаждения продуктов питания. Теплоноситель от потребителя поступает во вторичный теплообменный аппарат, который отдаёт энергию циркулирующему в первом контуре промежуточному рабочему телу. Последний охлаждается фреоном в первичном теплообменнике.
3. Чиллер с емкостью-накопителем. Используется при необходимости охлаждения нескольких единиц оборудования, подключенных к одному агрегату. При данной схеме обвязки чиллера теплоноситель от потребителя поступает в одну из двух частей емкости, откуда насосом подаётся в теплообменный аппарат. Охлажденная вода подаётся во вторую часть емкости, откуда по мере надобности подаётся потребителю. Таким образом, исключаются частые запуски компрессора.
4. С промежуточным контуром хладоносителя и открытым вторичным теплообменником. Данная схема широко используется при производстве «ледяной» воды с температурой 0 — +1°С. Кроме того, она применяется и при охлаждении технических жидкостей, отлично подходит для применения в качестве «аккумулятора холода». В этом случае холод сохраняется во льду, который образуется на теплообменном аппарате.

Основные компоненты чиллера

Чтобы понять, для чего нужен и каким образом используется чиллер, необходимо рассмотреть функции и работу каждого из его узлов.

Начнем с компрессора. Он выполняет две основных функции – сжатие и перемещение холодильного агента в системе. На следующем этапе нагретые пары хладагента подаются в конденсатор, где они охлаждаются потоком холодного воздуха и переходят в жидкую фазу. При этом падает давление и температура хладагента. Затем фреон поступает в испаритель. Там он нагревается до температуры кипения и переходит в газообразное состояние. В процессе этого происходит поглощение тепловой энергии из воды или другого хладоносителя, циркулирующего через теплоноситель. Далее пары вновь поступают в компрессор, и начинается новый цикл.

Следующий основной узел – это конденсатор воздушного охлаждения чиллера. Он представляет собой систему, в которой тепловая энергия, поглощённая фреоном, выделяется за пределы здания, в наружную среду. Как правило, в него нагнетается сжатый компрессором фреон, где он охлаждается до температуры конденсации и переходит в жидкое агрегатное состояние. Конденсатор оснащается осевым или центробежным вентилятором для эффективного воздухообмена. Вторым теплообмеником в системе чиллера является испаритель, выполняющий обратную по отношению к фреону функцию. В нём жидкий хладагент поглощает тепло у хладоносителя, закипая и переходя в газообразное состояние.

В работе холодильного агрегата необходимо обеспечить точную регулировку количества поступающего в испаритель хладагента. При этом, объем хладагента должно напрямую зависеть от температуры его паров на выходе из данного теплообменного агрегата. Эту функцию выполняет терморегулирующий вентиль (ТРВ). Благодаря ему в испаритель подаётся ровно столько хладагента, сколько может нагреться до температуры кипения и полностью испариться.

Работу чиллера обеспечивает и целый ряд вспомогательных узлов и систем:

• Реле высокого давления. Обеспечивает защиту системы от превышения допустимого давления в контуре фреона.
• Манометр высокого давления. Необходим для визуального контроля за показателями давления конденсации фреона.
• Фильтр-осушитель. Обеспечивает удаление влаги и загрязнений из проходящего через него потока жидкого хладагента. Если фильтр засорен или поврежден, то эффективность работы системы значительно снижается.
• Соленоидный вентиль. Запорная арматура с электрическим управлением. Перекрывает поток фреона при прекращении работы компрессора. Благодаря этому жидкий хладагент не попадает в испаритель, что исключает вероятность гидравлического удара и серьёзного повреждения оборудования. Клапан автоматически открывается при запуске компрессора.
• Смотровое стекло. Необходимо для визуального контроля потока хладагента при тестировании работы оборудования. Наличие пузырьков является признаком недостатка фреона.
• Индикатор влажности. Датчик, выдающий предупреждение при наличии влаги в контуре хладагента чиллера. В этом случае необходимо проведение технического обслуживания агрегата. Как правило, имеет простую индикацию, где зелёный цвет означает отсутствие влаги, а желтый её наличие.
• Регулятор производительности или перепускной клапан горячего газа. Опционально устанавливается в систему чиллера для уравнения производительности компрессора с фактической нагрузкой на испаритель. Расположен в специальной линии между низким и высоким давлением холодильной системы. Его установка позволяет предотвратить частый запуск компрессора путем модуляции его мощности. При открытии горячий газ хладагента поступает из линии нагнетания в жидкостный поток фреона, поступающего в испаритель.
• Манометр низкого давления. Необходим для визуального контроля за показателями давления испарения фреона.
• Система контроля предельного низкого давления. Обеспечивает защиту системы чиллера от падения давления в контуре фреона и, соответственно, от перемерзания влаги в испарителе.
• Насос хладоносителя. Обеспечивает циркуляцию воды в охлаждаемом контуре.
• Система ограничения температуры замерзания жидкости в теплообменнике испарителя.
• Датчик температуры хладоносителя в контуре охлаждения.
• Манометр хладоносителя. Необходим для визуального контроля за показателями давления воды, раствора гликоля или другого хладоносителя, подаваемого для охлаждения оборудования.
• Клапан автоматического долива хладоносителя. Обеспечивает автоматическое заполнение емкости с водой или другим хладоносителем при достижении минимума установленного уровня. Вода поступает через соленоидный клапан, который открывается при падении уровня и закрывается при наполнении необходимого объёма.
• Поплавковый выключатель для регулировки уровня воды в емкости.
• Датчик температуры нагретого хладоносителя, который поступает в чиллер с оборудования.
• Реле защиты испарителя от замерзания воды при слишком низком объёме циркулирующей жидкости. Также защищает насос и выдаёт тревожный сигнал при отсутствии потока воды.
• Резервуар увеличенного объёма для хранения воды и предотвращения частых запусков компрессора.

Как видите, устройство и принцип работы чиллера вполне понятен и для непрофессионалов в сфере холодильной техники Ниже мы рассмотрим ответы на наиболее часто задаваемые вопросы.

FAQ или часто задаваемые вопросы

Вопрос: Возможно ли с помощью чиллера уменьшить температуру циркулирующей жидкости более, чем на 5°С?

Ответ: Да, возможно. Данный тип холодильного оборудования можно установить в замкнутой системе и поддерживать необходимую температуру воды. При этом разница температур горячей и холодной воды может достигать 30°С. Например, с помощью чиллера можно охладить возврат с температурой 40°С до 10°С и постоянно поддерживать данный режим. Широко применяются чиллеры, охлаждающие воду на проток. Чаще всего это охлаждение минеральной воды, лимонада и других напитков.

Вопрос: Что более выгодно использовать — чиллер или драйкулер?

Ответ: Эффективность работы сухой градирни целиком зависит от условий окружающей среды. И чем выше температура воздуха снаружи, тем выше и температура хладоносителя. Так, при летней жаре 30°С драйкулер охладит воду до 35 – 40°С. Поэтому они используются преимущественно в холодное время года для снижения затрат на электроэнергию. Преимуществом чиллера является стабильная температура охлаждения в любой сезон, независимо от внешних условий. При этом возможно и получение температуры жидкости до -70°С на специальных низкотемпературных чиллерах. В этом случае в качестве хладоносителя используется спирт. Также хотим отметить, что драйкулеры часто используются в системах чиллеров для предварительного охлаждения хладоносителя.

Вопрос: Какой чиллер желательно установить — с водяным или воздушным конденсатором?

Ответ: Всё зависит от условий эксплуатации оборудования и стоящих перед ним задач. Преимуществом чиллера с водяным охлаждением является компактность, что позволяет их размещаться в помещении без наружного блока для выделения тепла. Но для охлаждения необходима холодная вода. Достоинством является и более низкая цена оборудования, но стоит учесть, что возможно понадобится сухая градирня, а также подключение к водопроводу или скважине.

Вопрос: Чем отличаются чиллеры с тепловым насосом и без него?

Ответ: Особенностью чиллера с тепловым насосом является возможность работы на обогрев. С его помощью можно не только охлаждать воду, но и нагревать её для использования в качестве теплоносителя. Однако следует учесть, что при снижении температуры нагрев ухудшается. Наиболее эффективна работа теплового насоса на обогрев при температуре не ниже -5°.

Вопрос: На какое расстояние наружный блок с воздушным конденсатором может быть вынесен от чиллера?

Ответ: При обычных условиях наружный блок может быть вынесен на расстояние до 15 метров о чиллера. Если же установить систему отделения масла, то это расстояние можно увеличить до 50 метров. Но в этом случае необходим правильный подбор диаметра медных трубок между чиллером и наружным блоком.

Вопрос: Какова минимальная температура работы чиллера?

Ответ: В случае монтажа системы зимнего запуска работа оборудования возможна при температуре до -30 — -40°С. А если установить вентиляторы арктического исполнения — то и до -55°С.

Холодильный цикл — в простых для понимания описаниях и схемах!

20 августа 2020 г.

Цикл охлаждения — простой, но удивительно умный и полезный процесс.

В своей простейшей форме цикл охлаждения состоит всего из 4 основных компонентов, завершающих контур:

• Компрессор
• А Конденсатор
• А Ограничение
• Испаритель

Вот и все. Ну вот и все — нам также нужен хладагент для циркуляции внутри контура.

Как следует из названия, процесс охлаждения представляет собой цикл.
Мы начинаем с компрессора, проходим через конденсатор, затем через дроссель, затем через испаритель и, наконец, обратно к компрессору, где цикл начинается снова.

Итак, давайте кратко рассмотрим каждый из компонентов по очереди. К счастью, их имена говорят сами за себя:

1. Компрессор.

Компрессор можно рассматривать как сердце процесса.
Он действует как насос для создания циркуляции путем сжатия газообразного хладагента, создавая перепад давления, который перемещает хладагент по контуру в непрерывном цикле.

2. Конденсатор.

Конденсатор охлаждает и конденсирует газообразный хладагент, выходящий из компрессора, в пар и, наконец, в жидкость.

3. Ограничение.

Дроссель ограничивает поток жидкого хладагента и создает разницу давлений между собой и испарителем. Ограничитель чаще называют ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ, поскольку он измеряет количество хладагента, поступающего в испаритель.

4. Испаритель.

Испаритель испаряет жидкий хладагент в пар, а затем в газ, прежде чем он вернется в компрессор.

5. Хладагент.

Возможно, вы заметили, что в этом очень кратком и упрощенном введении к компонентам мы уже говорили о том, что хладагент представляет собой ГАЗ, ПАР и ЖИДКОСТЬ. Именно это изменение состояния хладагента создает охлаждающий эффект и является основным принципом холодильного цикла — подробнее об этом чуть позже.

Вот несколько примеров этих компонентов и их внешний вид:

1. Компрессор.

Компрессор является сердцем холодильного цикла и поставляется в широком диапазоне размеров.
В небольших системах он обычно находится внутри наружного блока, но в больших системах с несколькими компрессорами они обычно находятся в техническом помещении.

Небольшой горшечный компрессор. Компрессоры разных размеров. Большая компрессорная стойка.

2. Конденсатор.

Конденсатор часто называют «наружным блоком», , и обычно его можно найти именно там — на улице, на полу, стене или крыше. В большинстве установок кондиционирования воздуха и небольших холодильных установках наружный блок содержит компрессор, конденсатор, различную электронику и, в некоторых случаях, ограничитель (измерительный прибор).

Конденсатор холодильной камеры. Конденсаторы чиллеров на крыше. Конденсаторы кондиционеров.

3. Сужение (прибор учета).

Капиллярный дозатор. Термостатический дозатор. Электронный дозатор.

Подавляющее большинство всех современных систем охлаждения и кондиционирования воздуха будут использовать один из этих 3 типов измерительных устройств.

Капиллярные трубки представляют собой просто отрезок очень узкой трубки, ограничивающей поток хладагента.
Чаще всего их можно найти в небольших холодильниках, таких как у вас дома.

Термостатические дозирующие устройства , чаще называемые TEV или TXV (термостатические расширительные клапаны), очень распространены во всех холодильных системах. В них используется колба, частично заполненная хладагентом и прикрепленная к трубе, выходящей из испарителя. Эта лампа измеряет температуру хладагента, выходящего из испарителя, и под давлением может открываться и закрываться для изменения количества хладагента, поступающего в испаритель.

Электронные дозирующие устройства , чаще называемые EEV или EXV (электронные расширительные клапаны), представляют собой более современную и точную версию TEV. Они управляются электронным способом с помощью данных, предоставляемых электронным датчиком температуры, и могут открываться и закрываться несколько раз в секунду, что позволяет очень точно контролировать количество хладагента, поступающего в испаритель.

Чтобы помочь понять работу ограничительного или измерительного устройства, может быть свободно по сравнению с соплом на аэрозольном баллончике.

4. Испаритель.

Испаритель часто называют «внутренним блоком», , и обычно именно там вы его и найдете — в помещении, в помещении, которое охлаждается (или нагревается в случае кондиционирования воздуха с тепловым насосом). Обычно их монтируют на высоком уровне на потолке или стене.

Испаритель для холодильной камеры. Испаритель для кондиционирования воздуха. Испаритель для холодильной камеры.

Змеевики испарителя и конденсатора в основном имеют одинаковую конструкцию.
Длинный отрезок трубопровода, окруженный алюминиевыми ребрами.
По сути, это теплообменники, подобные радиатору в автомобиле.

Змеевик испарителя. Змеевик конденсатора. Змеевик испарителя.

5. Хладагент.

Существует множество типов хладагентов и смесей хладагентов. Различные хладагенты имеют разные свойства в зависимости от области применения — кондиционеры, холодильные камеры, морозильные камеры и т. д.
Хладагенты обычно обозначаются номером «R», например R32, R410A, R422D, R507.
Пропан (R290), аммиак (R717) и CO² (R744) в настоящее время также используются в качестве хладагентов.

Много разных хладагентов. Разных размеров. Смотровое стекло для наблюдения за хладагентом в системе.

Прежде чем двигаться дальше, важно понять, что такое охлаждение:

Термин охлаждение  означает охлаждение пространства, вещества или системы для понижения и/или поддержания их температуры ниже температуры окружающей среды (при этом удаляемое тепло отводится при более высокой температуре). Другими словами, охлаждение — это искусственное (искусственное) охлаждение.

Википедия.

Важной частью этого определения является «

удаленное тепло ».

То, что вы воспринимаете как «Холод», не имеет «Тепла».
Задача холодильной системы — просто отводить тепло оттуда, где оно не нужно.

Тепло относительно – что вы считаете горячим?

Один очень важный аспект, который следует уяснить при понимании холодильного цикла, заключается в том, что теплота относительна.

Мы склонны думать о тепле с точки зрения нашего повседневного опыта и ситуаций.
При 30°C мы думаем, что это КИПЯЩИЙ ГОРЯЧИЙ день!
Когда мы окунаемся в море с температурой 16°C в этот жаркий день, кажется, что это ЛЕЗЯЩИЙ ХОЛОД!
Таким образом, при разнице всего в 14°C наше восприятие тепла изменилось с КИПЕНИЯ на ЗАМОРОЖЕНИЕ!

Но когда мы смотрим на эти температуры по отношению к другим температурам, реальность совсем другая.

Если мы посмотрим на температуру солнца в 5500°C, то наш 30°C ГОРЯЧИЙ день, соответственно, будет положительно холодным. Точно так же жидкий азот при температуре -200°C делает наше МОРОЗНО-ХОЛОДНОЕ 16°C море кажущимся КИПЯЩИМ ГОРЯЧИМ!

Когда мы думаем о термине «КИПЕНИЕ», мы сразу же представляем себе воду в чайнике, кипящую при 100°C. Мы инстинктивно ассоциируем кипение с температурой 100°C. Но важно понимать, что это происходит только с водой, на уровне моря, где атмосферное давление составляет 1 бар. Если бы мы были на вершине Эвереста, где давление всего 0,34 бара, наша вода «кипела бы» при 71°C.

Влияние снижения давления на снижение температуры кипения воды блестяще продемонстрировано при кипячении воды при комнатной температуре путем помещения воды в вакуум:

Отсюда важно забыть о вашей связи кипения = 100°C и думать о кипении как о ИЗМЕНЕНИИ СОСТОЯНИЯ из жидкости в газ. Некоторые хладагенты могут «кипеть» при температуре -40°C.

Эта взаимосвязь между ДАВЛЕНИЕМ И ТЕМПЕРАТУРОЙ является ключевым фактором в процессе цикла охлаждения.

Изменение состояния хладагента из жидкого в газообразное достигается изменением его давления.
Под высоким давлением хладагент остается в жидком состоянии, а при снижении давления жидкий хладагент начинает «кипеть» и превращается в пар или газ.

Если мы вернемся к холодильному циклу с помощью некоторых диаграмм, мы увидим, как на самом деле происходят эти изменения давления, вызывающие изменения состояния хладагента.

Цикл охлаждения – Компоненты:

Здесь мы видим 4 основных компонента в цепи.

Цикл охлаждения – направление потока:

Показывает направление потока хладагента – начиная с компрессора по часовой стрелке.

Цикл охлаждения – передача тепла:

Показывает передачу тепловой энергии. Тепло поглощается испарителем и отводится конденсатором.

Тепло, отводимое от воздуха, проходящего через испаритель, делает его холоднее. Затем вентилятор испарителя нагнетает этот более холодный воздух обратно в охлаждаемое пространство.

Отведенное тепло затем отводится конденсатором, который находится за пределами охлаждаемого помещения, и обычно физически снаружи на открытом воздухе. Вентилятор продувает окружающий воздух над горячими змеевиками конденсации. Это охлаждает и конденсирует хладагент, но нагревает воздух, обдуваемый конденсатором. Вот почему, когда вы стоите перед конденсатором, он обычно дует на вас горячим воздухом.

Цикл охлаждения – Давление:

Разделив систему по вертикали, как указано выше, мы видим, что во всех точках слева от линии – хладагент находится под низким давлением, а во всех точках справа от линии линия – хладагент находится под высоким давлением .

Цикл охлаждения – Состояние хладагента:

Разделив систему по горизонтали, как указано выше, мы можем увидеть, что во всех точках выше линии хладагент представляет собой газ, а во всех точках ниже линии хладагент представляет собой жидкость.

В середине конденсатора и испарителя, где происходит изменение состояния хладагента, хладагент находится как в жидком, так и в газообразном состояниях и называется паром.

Цикл охлаждения – завершен:

На этой последней диаграмме цикла охлаждения мы ввели 3 новых термина: перегретый, насыщенный и переохлажденный.

• ПЕРЕГРЕВ – Количество тепла, сообщаемое парам хладагента сверх точки его кипения. Это гарантирует, что хладагент находится в газообразном состоянии без присутствия жидкости.
• НАСЫЩЕННЫЙ – когда хладагент представляет собой пар, содержащий как жидкость, так и газ.
• ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ – Количество тепла, отводимого от хладагента ниже точки его конденсации. Это гарантирует, что хладагент находится в жидком состоянии без присутствия газа.

Перегрев важен для предотвращения попадания жидкости обратно в компрессор. Хотя ранее мы описали компрессор как «действующий» как насос, это не насос. Насосы обычно перемещают жидкости с помощью рабочего колеса, тогда как компрессоры, как следует из названия, сжимают объем газа, что повышает его температуру и давление. Жидкость нельзя сжать, и любая жидкость, попадающая обратно в компрессор, может нанести серьезный ущерб.

Переохлаждение важно, так как оно гарантирует, что только чистая жидкость попадет в дозатор. Это обеспечивает максимальную производительность, эффективность и надежность системы.

Итак, оглядываясь назад на нашу законченную схему холодильного цикла, давайте опишем процесс полностью:

1. Хладагент поступает в компрессор в виде перегретого газа низкого давления.
2. Компрессор сжимает газ, превращая его в перегретый газ высокого давления.
3. Внутри конденсатора газ начинает охлаждаться и переходить в пар. Дополнительное охлаждение внутри конденсатора заставляет пары хладагента конденсироваться в переохлажденную жидкость под высоким давлением.
4. Когда жидкий хладагент под высоким давлением проходит через дозирующее устройство, он попадает в среду с низким давлением, в результате чего он испаряется, превращаясь в пар — помните пример сопла на аэрозольном баллончике сверху?
5. Пары хладагента попадают в испаритель, где поглощают тепло из охлаждаемого помещения, вызывая кипение хладагента. По мере прохождения через змеевик испарителя пар перегревается, превращая хладагент в газ, прежде чем он попадет в компрессор и снова начнет цикл.

Вот оно. ХОЛОДИЛЬНЫЙ ЦИКЛ в самых основных и понятных терминах!

Если вы дочитали до этого места, то, вероятно, теперь у вас есть хорошее представление о холодильном цикле, и мы будем рады услышать ваши комментарии ниже. Спасибо за чтение!

Для дальнейшего чтения, почему бы не взглянуть на нашу статью о том, как холодильный цикл делает кондиционирование воздуха ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМ!

Холодильная система — схема, работа, типы, методы

Кондиционирование воздуха — это процесс обработки воздуха для контроля его температуры, содержания влаги, чистоты, запаха и циркуляции в соответствии с потребностями людей, находящихся в помещении, в процессе или в продуктах одновременно.

Системы охлаждения и кондиционирования воздуха имеют долгую историю, восходящую к потребности человека в средствах к существованию и комфорте. История холодильного оборудования захватывающая, поскольку она включает в себя такие вопросы, как доступность холода, достижения в области первичных двигателей и компрессоров, а также методы охлаждения.

В этой статье вы узнаете определение, применение, схему, метод, типы, работу, преимущества и недостатки охлаждения.

Подробнее: Знакомство с системой кондиционирования воздуха

Содержание

• 1 Что такое охлаждение?
• 2 Применение охлаждения
  • • 2.0.1 Схема:
• 3 Методы охлаждения
  • 3.1 Охлаждение льдом
  • 3.2 Dry Ice Refrigeration
  • 3,3 Pare Jet Refrigeration
  • 3.4 Присоединяйтесь к нашему информационному бюллетене
  • 3.5 Тротлинг охлаждение
  • 3,6 Жидкая охлаждение
  • 3,7 Оправ
  • 3,7 ООНС
• 3,7 ООНС

40013 3,7. 1 Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работает охлаждение:

Что такое охлаждение?

Холодильная система, в общем, представляет собой процесс охлаждения, включающий отвод тепла и отвод его при более высокой температуре. В результате охлаждение представляет собой технологию, которая перемещает тепло от более низкой температуры к более высокой.

Охлаждение используется в системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах, помимо охлаждения. Физика и термодинамика являются фундаментальными принципами, и они применимы ко всем приложениям.

Сохранение скоропортящихся пищевых продуктов путем их хранения при низких температурах является одним из наиболее известных применений холодильного оборудования. Системы охлаждения также широко используются для обеспечения теплового комфорта людей с помощью кондиционирования воздуха.

Применение холодильной техники

Ниже приведены области применения холодильной системы

• В химической промышленности системы охлаждения часто используются для разделения и сжижения газов и паров.
• Идеально подходят для производства льда.
• Охлаждение чаще всего используется для сохранения свежести скоропортящихся продуктов в холодильных камерах.
• Система охлаждения используется для охлаждения воды, если это необходимо.
• При производстве и термической обработке стали используется для регулирования влажности воздуха.
• На нефтеперерабатывающих заводах для охлаждения масла с целью удаления парафина.
• В фармацевтической промышленности для хранения таблеток и лекарств.
• Они также используются в медицинских областях для сохранения крови, лекарственных полей, тканей и других вещей.
• В больницах, театрах и других общественных местах для комфорта используется кондиционер.

Диаграмма:

Методы охлаждения

Ниже приведены общие методы охлаждения

• Ледяной охлажда0016
• Жидкостное охлаждение
• Воздушное охлаждение

Подробнее: Понимание автомобильной системы кондиционирования воздуха

Ледяное охлаждение

Лед остается в камере холодильника и служит системой охлаждения. Пищу охлаждали и консервировали с помощью льда. Большинство древних культур, включая китайцев, греков, римлян и персов, веками собирали снег и лед на сезонной основе.

Снег и лед забивали в туннели с соломой или другим утеплителем, а лед персы хранили в яме. Ледяное нормирование позволяло сохранять продукты при более высоких температурах.

Лед обладает собственными охлаждающими свойствами, его температура плавления составляет 0 °C (32 °F) на уровне моря. Чтобы растаять, лед должен поглотить 333,55 кДж/кг тепла. Продукты, хранящиеся при этой температуре или около нее, имеют более длительный срок хранения.

Охлаждение сухим льдом

Сухой лед (замороженная двуокись углерода) охлаждается путем плавления вверх при нециклическом методе охлаждения. Холодильные системы с сухим льдом используются в лабораториях, мастерских и портативных холодильниках для небольших применений.

При нормальном атмосферном давлении твердый диоксид углерода не имеет жидкого состояния и переходит из твердого состояния в пар при температуре -78,5 °С (-1090,3 °F). Он хорошо подходит для хранения предметов при низких температурах во время процесса сублимации. Охлаждение с полными потерями относится к системам, в которых хладагент испаряется и улетучивается в атмосферу.

Пароструйное охлаждение

В этом методе охлаждения пар подается через высокоэффективный вакуумный эжектор и выбрасывается в отдельный закрытый резервуар, который является частью контура охлаждающей воды. Вода испаряется в закрытом сосуде за счет частичного вакуума, выделяя тепло за счет испарительного охлаждения.

Охлажденная вода теперь подается в воздухоохладитель через контур охлаждения, а испарившаяся вода из эжектора собирается в отдельном конденсаторе перед возвратом в контур охлаждения.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Дроссельное охлаждение

Метод охлаждения связан с эффектом дросселирования. Это просто процесс снижения давления жидкого хладагента, когда он проходит через расширительное устройство. При понижении давления жидкий хладагент превращается в пар, который охлаждает систему.

Жидкое охлаждение

Жидкий азот полезен в качестве экстремального хладагента для коротких сеансов разгона, поскольку он кипит при -196 °C, что намного ниже точки замерзания воды. Для улавливания азота и предотвращения чрезмерных колебаний температуры используются испарительные конструкции, начиная от вырезанных радиаторов с трубами, соединенными с медными контейнерами.

Однако после того, как азот испарится, его необходимо подать. В типичной установке охлаждения жидким азотом. Поверх процессора или видеокарты монтируются медные или алюминиевые трубы. Жидкий азот подается в трубу после того, как она будет существенно изолирована от конденсации, что приводит к снижению температуры на 100 градусов Цельсия.

Воздушное охлаждение

Хладагентом в системах воздушного охлаждения является воздух, который сжимается и расширяется, обеспечивая возможность нагрева и охлаждения.

Одним из них является охлаждение с воздушным циклом, которое предлагает хорошую альтернативу хладагентам CFC, а также низкое энергопотребление и капитальные затраты в некоторых применениях. Холодильные системы этого типа широко используются в научных, промышленных и коммерческих целях.

Типы холодильного оборудования

The followings are the common types of refrigeration:

• Mechanical compression refrigeration
• Evaporative cooling
• Absorption refrigeration
• Thermoelectric refrigeration
• Vapor compression refrigeration
• Vapor absorption refrigeration

Read more: Different types of refrigeration системы

Принцип работы

Принцип работы холодильного оборудования менее сложен и его легко понять. Холодильник — это машина, извлекающая тепло из тела с низкой температурой и затем отдающая его телу с высокой температурой. Холодильник — это машина, основной функцией которой является охлаждение определенной вещи.

Теплота не переходит от тела с низкой температурой к телу с высокой температурой без помощи внешнего труда, согласно второму правилу термодинамики (утверждение Клаузиуса). В результате для работы холодильника требуется внешний труд.

С помощью внешнего источника тепловая машина может работать в обратимом цикле. В этом цикле тепло поглощается холодным телом и отбрасывается горячим телом. В результате двигатель известен как тепловой насос. Теплота извлекается из холодного тела и отдается горячему телу в холодильнике. В результате холодильник использует обратный цикл тепловой машины.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работает охлаждение:

Преимущества и недостатки охлаждения

Преимущества:

Ниже приведены преимущества охлаждения в различных областях применения:

• Большую часть времени воздух используется в качестве хладагент, так как он широко доступен и дешев.
• Холодильные системы просты в проектировании и производстве, с небольшим количеством сложных деталей и низкими затратами на техническое обслуживание.
• Используется нетоксичный, негорючий и неагрессивный хладагент.
• Если система охлаждения эксплуатируется значительно выше проектных параметров, ее производительность не изменится существенно. Они могут привести к значительной разнице температур между горячими и холодными участками. В результате эффекты охлаждения и нагрева достигаются с использованием одной и той же системы.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества охлаждения, все же существуют некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки охлаждения в различных его применениях:

• По сравнению с другими циклами охлаждения холодильная система имеет более низкий коэффициент полезного действия.
• Эксплуатационные расходы системы охлаждения довольно высоки.
• Компоненты этой системы громоздки и занимают много места.
• Поскольку воздух содержит примеси, в открытых системах необходимо регулярно очищать воздушные фильтры.

Подробнее: Знакомство с приливной энергией

Заключение

Существует два типа холодильных систем: одна для замороженных продуктов, а другая для продуктов, которые необходимо охладить, но не заморозить.