Опишіть будову компресійної холодильної машини. Охарактеризуйте основні показники ефективності її роботи
Холодильні машини. Які використовують у харчовій промисловості складаються з: - компресора, конденсатора, випарника, регулювального вентеля. Такі машини називаються компресійними холодильними машинами.
Принцип роботи
Рідкий холодильний агент (робоче тіло) кипить у випарнику. Кипіння супроводжується поглинанням теплоти з охолоджуваного об'єму (камери холодильника) холодильним агентом.
Компресор безперервно відсмоктує пари хладона, що утворилися, знижуючи тиск у випарнику. В компресорі хладон стискається, а його тиск збільшується. Далі холодильний агент за високого тиску нагнітається компресором у конденсатор, віддає теплоту у навколишнє середовище і зріджується.
Зріджений холодильний агент подається у випарник через регулювальний (дросельний) вентиль. Цикл повторюється.
Регулювальний вентиль забезпечує зниження тиску і температури створенням необхідного опору між сторонами високого (у конденсаторі) та низького (у випарнику) тиску. Рідина із конденсатора, яка проходить через дросельний вентиль, відразу потрапляє в область низького тиску і частково перетворюється пару, тому у випарник надходить суміш рідкого та пароподібного хладона. Отже, лише частина холодильного агента кипить у випарнику, забираючи теплоту від об'єкта охолодження, що призводить до зниження питомої масової холодопродуктивності холодильного агента і холодильного коефіцієнта та збільшення роботи циклу.
Робота компресійної холодильної машини характеризується такими параметрами: холодопродуктивність, питома масова холодопродуктивність та холодильний коефіцієнт.
Холодопродуктивність (Q0) – це кількість теплоти, яку холодильна машина відводить від об'єкта охолодження за одиницю часу, Дж/с (Вт).
Питома масова холодопродуктивність (q0) – це кількість теплоти, яка відводиться від об'єкта охолодження одним кілограмом робочого тіла протягом циклу, Дж/кг.
Холодильний коефіцієнт ε – відношення теплоти q0, відведеної від тіла, до затраченої роботи. Цей коефіцієнт змінюється від 0 до ∞ і використовується для оцінки ефективності зворотних циклів. ε = q0/А.
Опишіть способи видалення снігової шуби з поверхні випарників холодильних камер та іншого холодильного устаткування. Охарактеризуйте конструктивні особливості холодильників з системою «но фрост».
Під час роботи холодильної машини на зовнішній поверхні випарника, в тому числі на ребрах і трубках, при температурі нижче 0 0С утворюється шар інею, який необхідно періодично видаляти. Присутність інею зумовлює різке зниження холодопродуктивності внаслідок таких причин:
- іній володіє термічним опором і на 15...20 % знижує коефіцієнт теплопередачі, внаслідок чого погіршуються економічні показники роботи холодильної машини;
- через зменшення прохідного перетину повітряного потоку знижуються витрати повітря, яке проходить крізь випарник, а відповідно і коефіцієнт теплопередачі.
Способи видалення інею можуть бути природними і примусовими.
Природний спосіб відтаювання здійснюється ручною зупинкою машини. За рахунок зовнішнього надходження теплоти випарник нагрівається, а іній на його поверхні тане. Потім холодильну машину знову вмикають вручну.
Для автоматичного відтаювання використовують різні програмні пристрої і таймери для вимкнення холодильної установки через рівні проміжки часу. Число і тривалість періодів відтаювання задається для кожної установки індивідуально.
Тривалість відтаювання повинна бути такою, щоб установка починала працювати якомога швидше після відтаювання. Це досягається при використанні схеми, коли від температурного датчика наприкінці циклу відтаювання подається сигнал про підвищення температури поверхні випарника вище точки танення інею.
В малих та середніх холодильних установках широко застосовується відтаювання випарників за допомогою електричного підігрівання (рис. 2.14). Часто для цього використовують трубчасті (ТЕН) або стрічкові електричні нагрівачі, потужність яких знаходиться в межах від 1200 до 1800 Вт.
Увімкнення системи відтаювання, як правило, здійснюється таймером, а зупинка – за командою термореле випарника.
Недоліком такого способу відтаювання є збільшення затрат енергії на танення льоду і для подальшого охолодження камери. Основна перевага способу – простота.
Існує альтернативний спосіб відтаювання – за допомогою гарячих парів холодильного агента, які нагнітаються безпосередньо у випарник (рис. 2.15)
Даний спосіб більш економічний, проте для направлення потоку холодильного агента з конденсатора у випарник потрібно використовувати соленоїдні вентилі, зворотні клапани або ж перемикачі потоку. Ще одним недоліком цього способу є ризик пошкодження компресора рідким холодильним агентом, який надходить на початку чи наприкінці циклу відтаювання. Для усунення цього недоліку встановлюють спеціальні засоби для повторного випаровування холодильного агента. Це ускладнює схему машини та знижує її надійність.
Система "No Frost" ("Без інею"). Дана система автоматичного відтаювання використовується в побутових холодильниках. Випарник розміщується за задньою стінкою холодильної камери або у верхній її частині. Спеціальний вентилятор створює всередині камери циркуляцію холодного повітря, яке рівномірно розподіляється і виносить вологу до випарника за межі камери, де і відбувається утворення інею. Приблизно 2-3 рази на добу вентилятор зупиняється і вмикаються нагрівальні елементи випарника. Іній тане, вода стікає в спеціальний піддон і випаровується.
Робота системи "No Frost" призводить до збільшення енергоспоживання холодильної машини та зменшення корисної площі морозильної камери приблизно на 20 дм3. Недоліком даної системи є також залежність ефективності розподілення холодного повітря в камері від ступеня завантаження продуктами.
При використанні системи "No Frost" продукти висихають швидше, тому їх рекомендується зберігати в закритому вигляді.
На рис. 2.16 зображено схему руху повітря та розміщення робочих частин морозильної камери з системою "No Frost". Стрілки вказують напрям руху повітря в камері.
