Промисловий і торговий холод
Промисловий і торговий холод
Теплообмін, будучи одним з найбільш поширених процесів в природі, діалектично пов'язує між собою процеси охолодження і нагрівання. Другий закон термодинаміки встановлює неможливість самовільного переходу теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.
Температурний рівень тіла, що встановлюється термодинамічної шкалою температури, дозволяє однозначно визначити напрям природного теплового потоку. Найменш нагрітими тілами або середовищами в природі є навколишні нас повітря, вода, грунт, т. Е. Навколишнє середовище, що має теоретично нескінченно велику теплоємність.
Багато сучасні технологічні процеси необхідно вести при температурах нижчих, ніж температура навколишнього середовища. Крім того, температурний рівень навколишнього середовища в наземних умовах схильний до значних коливань. Він не піддається регулюванню, що не відповідає вимогам сучасного матеріального виробництва, життя і побуту людей.
Штучний холод - є теплота, температурний рівень якої нижче температурного рівня навколишнього середовища. Штучне охолодження, т. Е. Процес зниження температури джерела нижче температури навколишнього середовища, можна здійснити двома шляхами:- використовуючи акумульований в обмеженому просторі природний холод;
- використовуючи вироблений в спеціальних пристроях - холодильних машинах - штучний холод.
Для отримання штучного холоду згідно з другим законом термодинаміки необхідно затратити зовнішню енергію. Температура охолоджуваного ізольованого тіла при цьому буде знижуватися, т. Е. Відібрання теплоти (охолодження) сприймається як «передача тілу холоду». Температура сприймає теплоту тіла буде підвищуватися, однак, якщо теплота передається навколишньому середовищу, має нескінченно велику теплоємність, її температура практично не змінюється.
Температурним межею штучного охолодження є температура, близька до абсолютного нуля (-273,15 ° С). Діапазон температур, що досягається в холодильних машинах, умовно ділиться на дві області: область холоду помірної температури (так звана область помірного холоду) - до -160 ° С і область глибокого холоду - від -120 ° С і нижче. Вузівський курс «Холодильні машини» присвячений вивченню способів отримання штучного холоду помірної температури.
У циклі холодильної машини завжди є два зовнішніх джерела теплоти: джерело теплоти низької температури (ІНТ) і навколишнє середовище або джерело теплоти високої температури (ІХТ); ІНТ прийнято називати тіло або середу, від яких відводиться теплота. В машинах, що працюють по теплонасосної або теплофикационному циклам, тіло або середовище, до яких підводиться теплота, є приймачами теплоти високої температури.
Для перенесення теплоти від ІНТ до ІХТ в холодильних машинах використовуються робочі речовини. Робоча речовина холодильної машини називають також холодильним агентом (скорочено холодоагентом). Фізичні, калорические і інші властивості робочої речовини в реальних умовах впливають на техніко-економічні показники холодильної машини.
Процес виробництва штучного холоду для промислових потреб необхідно здійснювати безперервно, виробляючи холод в холодильній машині і передаючи його від ІНТ до ІХТ. Передача холоду зазвичай здійснюється за допомогою рідкого або газоподібного теплоносія або передачею охолодженої середовища, наприклад повітря, безпосередньо в охолоджувані приміщення (холодильні камери).
Холодильні машини помірного холоду діляться на три основні групи: компресорні, тепловикористовуючі, термоелектричні.
Компресорні холодильні машини використовують енергію у вигляді механічної роботи. Одним з елементів цих машин є компресор, що стискає і переміщає паро- або газоподібне робоче речовина. Залежно від типу і потужності компресора його привід здійснюється від двигуна: електричного, внутрішнього згоряння, парової або газової турбіни.
Тепловикористовуючі холодильні машини - абсорбція і пароежекторниє - як джерела енергії використовують теплоту щодо низького потенціалу - гарячу воду, гази, відпрацьована пара, що мають температуру вище температури навколишнього середовища. Це так звані вторинні енергетичні ресурси (ВЕРи), використання яких в даний час відповідно до рішення XXVI з'їзду КПРС надається особливо велике значення.
У термоелектричних холодильних машинах використовується безпосередньо електрична енергія. Компресорні холодильні машини в залежності від агрегатного стану холодильного агента, за допомогою якого здійснюються робочі процеси циклу, діляться на парові і газові. У парових холодильних машинах робоча речовина здійснює замкнутий зворотний круговий термодинамічний цикл, змінюючи свій агрегатний стан за схемою: пар-рідина-пар. У газових холодильних машинах агрегатний (газоподібне) стан робочої речовини не змінюється, причому в якості робочої речовини застосовується переважно повітря.
Отримувані c допомогою холодильних машин помірно низькі температури використовуються в різних галузях народного господарства: в харчовій промисловості і сільському господарстві при заготівлі і переробці швидкопсувного сировини, виробництві та зберіганні харчових продуктів; в хімічній і нафтопереробній промисловості при виробництві штучного волокна, пластмас, спирту, каучуку і т. п .; в медичній, фармацевтичній і біологічної промисловості при виробництві та зберіганні ліків і біологічних продуктів; в виробничих, адміністративних та побутових приміщеннях для кондиціонування повітря; в залізничному, автомобільному та водному видах транспорту для збереження при перевезенні вантажів; в гірській промисловості для заморожування водоносних грунтів при будівництві шахт, тунелів, підземних споруд; в машинобудуванні та радіотехніці; в спортивних спорудах і в багатьох інших випадках.
В даний час в нашій країні випускаються всі види холодильного обладнання, відомого і застосовуваного в світовій техніці. Вітчизняні заводи випускають холодильні машини від побутових потужністю в кілька десятків ват до промислових потужністю 10 МВт. Більше 75% холодильних машин і обладнання призначене для зберігання і забезпечення технології переробки харчових продуктів. Місткість холодильників за останні 15 років збільшилася в нашій країні в 1,8 рази. Випуск холодильного обладнання в найближчі роки буде збільшено більш ніж в два рази.