Основные элементы холодильной машины — часть 2

Полугерметичные компрессоры представляют единую горизонтально раположенную конструкцию компрессора и электродвигателя, соединенных напрямую, и размещенных в едином разборном корпусе. Полугерметичный компрессор — ремонтнопригоден, в случае повреждения его можно разобрать и подвергнуть ремонту поврежденные элементы. Оптимальная мощность электродвигателей от 30 до 300 кВт. Полугерметичные компрессоры широко применяются в холодильных машинах средней и большой мощности.

Открытые компрессоры представляют собой раздельные конструкции компрессора и электродвигателя. Конструкция компрессора предусматривает подсоединение электродвигателя посредством муфты или клиноременной передачи. Мощность электродвигателя от 150 до 1000 кВт. Открытые компрессоры применяются в промышленных холодильных машинах большой и сверхбольшой мощности.

Охлаждение электродвигателя герметичных и полугерметичных компрессоров производится самим же хладагентом. Для привода компрессоров используются однофазные или трехфазные электродвигатели. Однофазные электродвигатели применяются у компрессоров с малой мощностью, при этом они оборудуются специальными пусковыми обмотками, подключаемыми к сети через фазосдвигающие конденсаторные сборки.

Теплообменники. Конденсаторы и испарители представляют собой теплообменные аппараты, которые передают тепловую энергию от хладагента к окружающей среде — воде или воздуху или принимают тепловую энергию от окружающей среды и передают хладагенту.

Конденсатор служит для конденсации паров хладагента в жидкость. При этом выделяется большое количество тепла, которое необходимо постоянно отводить от конденсатора.

Тепловая энергия конденсатора складывается из двух составляющих:

• тепла, поглощенного хладагентом в испарителе;
• тепла, вырабатываемого компрессором при сжатии паров хладагента.

Общее количество тепла, которое выделяется конденсатором на 30-35% больше холодопроизводительности машины. Наибольшее распространение в бытовых кондиционерах получили конденсаторы с воздушным охлаждением.

Теплообменник конденсатора изготавливают из медных или алюминиевых трубок диаметром от б до 20 мм с оребрением. Оребрение трубок теплообменника выполняют из листового алюминия толщиной 1,0-1,5 мм. Выбор материала теплообменника диктуется: во-первых, высокими показателями теплопроводности, во-вторых, высокой коррозионной стойкостью и высокой технологичностью при механической обработке. Медь и алюминий полностью удовлетворяют всем этим требованиям.

Конденсаторы обычно имеют несколько рядов трубок, расположенных в направлении прохождения потока охлаждающего воздуха. Скорость воздушного потока при этом составляет 1,0-3,5 м/сек. Гидравлическое сопротивление проходящему потоку охлаждающего воздуха должно быть по возможности наименьшим, при этом потребуется устанавливать вентилятор меньшей мощности.

Конденсаторы с водяным охлаждением, как правило, применяются в холодильных машинах средней и большой мощности и по своему конструктивному исполнению бывают:

• кожухотрубные;
• теплообменники типа «труба в трубе»;
• пластинчатые.

Испарители служат для охлаждения рабочей среды — воздуха или жидкости. В испарителях происходит испарение хладагента и его переход из жидкой фазы в парообразную, при этом происходит интенсивный отбор тепла от окружающей среды, в результате чего последняя интенсивно охлаждается В бытовых кондиционерах в испарителе охлаждается воздух, подаваемый в обслуживаемое помещение Воздушные испарители, как и воздушные конденсаторы, представляют собой теплообменники с одним или несколькими рядами медных или алюминиевых трубок с оребрением. По трубкам циркулирует жидкий хладагент, который, испаряясь, охлаждает воздух, омывающий трубки и пластины оребрения. Размеры теплообменников современных кондиционеров определяются объемом охлаждаемого воздуха. Аэродинамическое сопротивление проходящему воздуху зависит от многих факторов: от диаметра трубок, их количества и конфигурации расположения, от количества ребер, от количества образующегося на оребрении трубок конденсата и т.д.

Сложные узлы холодильных машин включают несколько простых

Статьи

Основные узлы холодильной установки

Итак, должно быть вы уже ознакомились с основными принципами работы холодильной установки. Настало время подробнее остановиться на её отдельных узлах. Эта статья является небольшим ликбезом в области холодильной техники и рассчитана на тех, кто не желает вникать в тонкости работы холодильного оборудования, но, тем не менее, хочет иметь понимание о назначении различных компонентов холодильной машины чтобы разговаривать на одном языке со специалистами при выборе холодильного или торгового оборудования.

1. Испаритель

Испаритель является одним из важнейших узлов любой холодильной машины. Испарители предназначен для переноса тепловой энергии от охлаждаемой среды к хладагенту. Существует множество различных видов испарителей, различающихся в зависимости от целей использования: для монтажа на стену, потолок, пол; для низких, средних, высоких температур; для охлаждения воды, молока, других жидкостей, воздуха и пр. Испаритель для охлаждения воздуха в холодильной камере обычно называют воздухоохладителем. Конструктивно воздухоохладитель состоит из корпуса; сложенных в несколько раз трубок с металлическими пластинами (ламелями); вентиляторов, продувающих воздух через ламели.

Воздухоохладители могут быть встроены в торговое оборудование (витрину, горку, бонету) или выглядеть вот так:

В случае если температура в камере ниже нуля, воздухоохладитель оснащается системой оттайки (обычно электрической). Кроме этого любой воздухоохладитель должен быть оборудован сливом талой воды и конденсата.

Испаритель является неотъемлемой частью холодильной машины и подбирается на основании общих и специальных требований в соответствии с остальными компонентами холодильной машины.

2. Компрессор

Компрессор является «сердцем» холодильной машины. Его назначение — перекачивать и сжимать хладагент в холодильном контуре. На компрессор подаются значительные нагрузки, он зачастую работает при высоких температурах, в нём множество движущихся частей. Поэтому подходить к выбору компрессора следует особенно тщательно.

Современная промышленность предлагает множество различных компрессоров для использования в различных условиях и по разным назначениям. В рамках данной статьи нет смыла рассказывать о всём многообразии типов компрессоров. Нужный вам компрессор подберут специалисты наших партнёров.

Компрессоры обычно устанавливаются на раму в составе компрессорного или компрессорно-конденсаторного агрегата вместе с другим оборудованием и автоматикой. Пример внешнего вида компрессоров:

3. Конденсатор

Конденсатор предназначен для переноса тепловой энергии от хладагента в атмосферный воздух. Типичный воздушный конденсатор представляет собой теплообменник с вентилятором. Все неоднократно видели конденсаторы смонтированные на стенах крупных продовольственных магазинов. Воздушные конденсаторы могут выглядеть вот так:

Важным потребительским параметром конденсатора является его уровень шума. Обязательно поинтересуйтесь у наших партнеров, какой уровень шума у предложенного вам конденсатора.

4. Автоматика, приборы контроля, регулирования и управления

Современные холодильные системы должны быть максимально автоматизированы для нормальной работы с минимальным уровнем контроля со стороны человека. При этом необходимо предусмотреть устройства безопасности, отключающие систему в случае выхода каких либо параметров в область критических значений во избежание выхода из строя отдельных узлов и агрегатов холодильной установки; систему сигнализации об авариях для своевременного реагирования для сохранения хранимых продуктов; автоматику поддержания температуры в охлаждаемом объёме, реагирующую на изменение теплопритоков и температуры окружающей среды и другие системы, вплоть до возможности управления холодильной установкой через web-интерфейс. Уровень автоматизации холодильной установки зависит от условий, в которых она будет эксплуатироваться и ваших финансовых возможностей. Однако есть рад элементов, использование которых обязательно. Подробнее об этом написано в разделе «Как принимать монтаж». Для общего сведения на рисунках ниже представлены некоторые наиболее часто используемые приборы:

5. Хладагенты

Хладагенты — рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе расширения отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде за счёт конденсации. Существует мнение, что хладагенты ядовиты. Это ошибочное суждение сложилось из-за того, что десятки лет назад в холодильных установках в качестве хладагента практически повсеместно использовался аммиак, который действительно ядовит. В современных коммерческих холодильных машинах используются хлор-, фторсодержащие углеводороды (фреоны). Их токсичность нормируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК), которая составляет 3000 мг/м3 для R22 и большинства других фреонов. Для сравнения ПДК угарного газа (СО) в течение рабочего дня в производственном помещении составляет всего 20 мг/м3. Различные марки фреонов обладают различными показателями производительности в зависимости от параметров холодильной установки. Цены на фреоны также различаются. Оптимальный выбор на основе расчетов вам помогут сделать холодильщики наших партнёров. Наиболее популярными марками фреонов, используемых в коммерческих холодильных установках, на настоящий день являются R22, R404a, R507 и другие:

6. Трубопроводы, запорная арматура и теплоизоляция

Трубопроводы предназначены для перемещения жидкого и газообразного хладагента между узлами и агрегатами холодильной системы. В холодильной технике по ряду причин в основном применяются медные трубопроводы. От качества трубы напрямую зависит надёжность и срок нормальной эксплуатации вашей холодильной установки, а также затраты на ремонт и обслуживание. Поэтому мы настоятельно рекомендуем вам требовать от проектных и монтажных организаций использовать в вашей холодильной установке трубу европейских производителей.

Запорная арматура используется в частности для отключения различных узлов и потребителей (витрин, горок, камер, конденсаторов) от основного контура холодильной установки для ремонта и обслуживания. Большее количество запорных вентилей в нужных местах трубопровода позволит снизить потери хладагента в случае утечек, даст возможность обслуживать отдельные элементы разветвлённой системы без отключения всей холодильной машины, а, значит без остановки процесса торговли. Это позволит вам в будущем сократить свои затраты.

По участку трубопровода от испарителя к компрессору движется охлаждённый хладагент. В результате чего в зависимости от температуры данный участок может обмерзать или покрываться конденсатом. Во избежание этого процесса данный участок трубопровода необходимо теплоизолировать. Мы рекомендуем использовать теплоизоляцию из вспененного каучука не поддерживающую горение, как оптимальную по таким показателям как экологичность, показатели теплопроводности и обладающую рядом других преимуществ перед теплоизоляционными материалами из вспененного полиэтилена.

Подробнее о трубопроводах, арматуре и теплоизоляции написано в разделе «Как принимать монтаж».

Прочитав эту статью, вы получили общее представление об основных компонентах холодильных систем. Теперь, в статьях «Как выбрать холодильную камеру» и «Как выбрать холодильное оборудование для магазина», мы поможем вам определиться с параметрами необходимого вам холодильного оборудования.

Устройство и принцип работы холодильной установки

Сегодня в охлаждении нуждается огромное количество продуктов, а еще без холода невозможно реализовать многие технологические процессы. То есть с необходимостью применения холодильных установок мы сталкиваемся в быту, в торговле, на производстве. Далеко не всегда удается использовать естественное охлаждение, ведь оно сможет понизить температуру лишь до параметров окружающего воздуха.

На выручку приходят холодильные установки. Их действие основано на реализации несложных физических процессов испарения и конденсации. К преимуществам машинного охлаждения относится поддержание в автоматическом порядке постоянных низких температур, оптимальных для определенного вида продукта. Также немаловажными являются незначительные удельные эксплуатационные, ремонтные затраты и расходы на своевременное техническое обслуживание.

Как работает холодильная машина

Для получения холода используется свойство холодильного агента корректировать собственную температуру кипения при изменении давления. Чтобы превратить жидкость в пар, к ней подводится определенное количество теплоты. Аналогично конденсация парообразной среды наблюдается при отборе тепла. На этих простых правилах и основывается принцип работы холодильной установки.

Это оборудование включает в себя четыре узла:

• компрессор
• конденсатор
• терморегулирующий вентиль
• испаритель

Между собой все эти узлы соединяются в замкнутый технологический цикл при помощи трубопроводной обвязки. По этому контуру подается холодильный агент. Это вещество, наделенное способностью кипеть при низких отрицательных температурах. Этот параметр зависит от давления парообразного хладагента в трубках испарителя. Более низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс парообразования будет сопровождаться отнятием тепла от той окружающей среды, в которую помещено теплообменное оборудование, что сопровождается ее охлаждением.

При кипении образуются пары хладагента. Они поступают на линию всасывания компрессора, сжимаются им и поступают в теплообменник-конденсатор. Степень сжатия зависит от температуры конденсации. В данном технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего продукта. Компрессором создают такие выходные параметры, при которых становится возможным переход пара в жидкую среду. Существуют специальные таблицы и диаграммы для определения давления, соответствующего определенной температуре. Это относится к процессу кипения и конденсации паров рабочей среды.

Конденсатор – это теплообменник, в котором горячие пары хладагента охлаждаются до температуры конденсации и переходят из пара в жидкость. Это происходит путем отбора от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс реализуется при помощи естественной или же искусственной вентиляции. Второй вариант зачастую применяется в промышленных холодильных машинах.

После конденсатора жидкая рабочая среда поступает в терморегулирующий вентиль (дроссель). При его срабатывании давление и температура понижается рабочих параметров испарителя. Технологический процесс вновь идет по кругу. Чтобы получить холод необходимо подобрать температуру кипения хладагента, ниже параметров охлаждаемой среды.

На рисунке представлена схема простейшей установки, рассмотрев которую можно наглядно представить принцип работы холодильной машины. Из обозначений:

• «И» — испаритель
• «К» -компрессор
• «КС» — конденсатор
• «Д» — дроссельный вентиль

Стрелочками указано направление технологического процесса.

Помимо перечисленных основных узлов, холодильная машина оснащается приборами автоматики, фильтрами, осушителями и иными устройствами. Благодаря им установка максимально автоматизируется, обеспечивая эффективную работу с минимальным контролем со стороны человека.

В качестве холодильного агента сегодня в основном используются различные фреоны. Часть из них постепенно выводится из употребления ввиду негативного воздействия на окружающую среду. Доказано, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой. Им на смену пришли новые, безопасные продукты, такие как R134а, R417а и пропан. Аммиак применяется лишь в масштабных промышленных установках.

Теоретический и реальный цикл холодильной установки

На этом рисунке представлен теоретический цикл простейшей холодильной установки. Видно, что в испарителе происходит не только непосредственно испарение, но и перегрев пара. А в конденсаторе пар превращается в жидкость и несколько переохлаждается. Это необходимо в целях повышения энергоэффективности технологического процесса.

Левая часть кривой – это жидкость в состоянии насыщения, а правая – насыщенный пар. То, что между ними – паро-жидкостная смесь. На линии D-A` происходит изменение теплосодержания холодильного агента, сопровождающееся выделением тепла. А вот отрезок В-С` наоборот, указывает на выделение холода в процессе кипения рабочей среды в трубках испарителя.

Реальный рабочий цикл отличается от теоретического ввиду наличия потерь давления на трубопроводной обвязке компрессора, а также на его клапанах.

Чтобы компенсировать данные потери работа сжатия должна быть увеличена, что снизит эффективности цикла. Данный параметр определяется отношением холодильной мощности, выделяемой в испарителе к мощности, потребляемой компрессором и электрической сети. Эффективность работы установки – это сравнительный параметр. Он не указывает непосредственно на производительность холодильника. Если данный параметр 3,3, это будет указывать, что на единицу электроэнергии, потребляемой установкой, приходится 3,3 единицы произведенного ею холода. Чем больше этот показатель, тем выше эффективность установки.