Холодильная техника и технологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

(национальный исследовательский  университет)

 

 

 

 

Реферат

по теме: Холодильная техника и технологии

 

 

 

Дата: 20.11.2013

Студент: Хрычёв Артём

Группа: ЭТТ-397

 

 

 

 

 

Челябинск

2013

Содержание

Способы охлаждения        3

• Таяние льда и льдосолевых растворов   3
• Сублимация сухого льда     3
• Кипение        3
• Дросселирование       4
• Расширение газа с совершением внешней работы 4
• Термоэлектрический эффект     4
• Вихревой эффект       5
• Замораживание        5
• Размораживание       6

Основное оборудование холодильных  машин    8

• Компрессоры       8
• Конденсаторы       10
• Испарители       14

Схемы холодильных машин       15

• Компрессионные       15
• Абсорбационная       17
• Пароэжекторная       18

         Библиографический список       19

 

 

 

 

Способы охлаждения

Льдосоляное охлаждение

Позволяет получить более низкие температуры  по сравнению с охлаждением чистым льдом. Этот способ основан на использовании  льда в смеси с солями. При этом одновременно и параллельно происходят процессы растворения соли с образованием рассола и плавления льда с образованием воды и дальнейшим растворением соли. На плавление льда и растворение соли затрачивается теплота смеси, вследствие чего температура ее понижается.

Сухой лед

Это углекислота в твердом состоянии. Если при атмосферном давлении к  твердой углекислоте подвести теплоту, то она сублимирует, переходя в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Охлаждение сухим льдом основано на теплоотдаче охлаждаемой среды сухому льду. Удельная холодопроизводительность сухого льда при 0°С составляет 637 кДж/кг. По сравнению с водным льдом сухой лед при 0°С обладает почти вдвое большей массовой холодопроизводительностью.

Кипение

Это процесс интенсивного парообразования на поверхности нагрева при подводе теплоты. Эффект отвода теплоты от охлаждаемой среды в процессе кипения жидкости используют в паровых компрессионных холодильных машинах. Такую кипящую при низкой температуре жидкость называют хладагентом.

 

 

Дросселирование (эффект Джоуля — Томпсона).

Еще один из основных процессов  в парокомпрессионных холодильных  машинах, заключающийся в падении  давления и снижении температуры  хладагента при его протекании —  через суженное сечение под воздействием разности давлений без совершения внешней  работы и теплообмена с окружающей средой. 
В узком сечении скорость потока возрастает, кинетическая энергия расходуется на внутреннее трение между молекулами. Это приводит к испарению части жидкости и снижению температуры всего потока. Процесс происходит в регулирующем вентиле или другом дроссельном органе (капиллярной трубке) холодильной машины.

Расширение  газа с совершением внешней работы.

Процесс используют в газовых  холодильных машинах. 
Если на пути потока, двигающегося под воздействием разности давлений, поставить детандер (расширительную машину, в которой поток вращает колесо или толкает поршень), то энергия потока будет совершать внешнюю полезную работу. При этом после детандера одновременно с понижением давления будет снижаться и температура хладагента.

Термоэлектрический  эффект (эффект Пельтье).

 

Его используют в термоэлектрических охлаждающих устройствах. Он основан  на понижении температуры спаев  полупроводников при прохождении  через них постоянного электрического тока.

 

 

 

Вихревой  эффект (эффект Ранка — Хильша).

Создается с помощью специального устройства — вихревой трубы. Основан на разделении теплого и холодного воздуха в закрученном, потоке внутри трубы.

Замораживание

Замораживанием называется процесс понижения температуры  продукта ниже криоскопической, сопровождающийся превращением в лед большей части содержащейся в нем воды. Установлена тесная связь качества продукции со скоростью охлаждения или замораживания. Увеличение скорости протекания процессов позволяет добиваться более высоких показателей качества продукции по сравнению с традиционными методами.Методы охлаждения и замораживания пищевых продуктов можно условно разделить на три группы, основанные: на прямом контакте пищевого продукта с хладогентом; на использовании вторичной среды - хладоносителя (воздушное охлаждение или замораживание, методы охлаждения или замораживания в жидкостных растворах); на контакте продукта с хладогентом через металлическую стенку.

Воздушные камеры замораживания

Наибольшее распространение, в связи с небольшими капитальными затратами и относительной технической  простотой, получили воздушные камеры охлаждения и замораживания. В камере размещается воздухоохладитель  с принудительной циркуляцией воздуха, а сама холодильная машина размещается  вне камеры.

Контактная заморозка

К данной группе скороморозильной техники относятся горизонтальные и вертикальные (в зависимости  от расположения плит) скороморозильные плиточные аппараты контактной заморозки. Предназначены для замораживания, в основном, рыбной и мясной продукции  в блоках заданных линейных размеров. Высокая производительность и качество замораживания достигаются благодаря  прямому контакту продукта с металлическими штампованными рабочими пластинами, внутри которых непосредственно  происходит кипение хладоагента.

  Замораживание с использованием промежуточного хладоносителя

Замораживание с использованием промежуточного хладоносителя В настоящее время наибольшее распространение для замораживания штучной продукции (пельмени, вареники, нарезанный картофель фри и т.д.) получили воздушные скороморозильные аппараты конвейерного типа, представляющие собой теплоизоляционный короб внутри которого расположен воздухоохладитель и конвейер, по которому движется продукт.

Размораживание

Размораживание  пищевых продуктов в воздухе

Осуществляется в специальных камерах или аппаратах. Для нагрева воздуха они оборудуются кондиционерами или калориферами.Продукты в упаковке укладывают в штабель в шахматном порядке с прокладкой реек между рядами, без упаковки – подвешивают на стеллажах. Температуру и влажность циркулирующего воздуха во время размораживания постепенно повышают, об окончании процесса судят по температуре в толще продукта.В некоторых случаях распределение воздуха происходит через сопла. Воздух подается в виде организованного воздушного потока сверху вниз со скоростью до 2,5–3 м/с.

 

Размораживание  в паровоздушной смеси

Применяется для мясных полутуш. В камерах для размораживания паропроводы расположены равномерно по всей площади, и для размораживания можно получить насыщенную паровоздушную смесь заданной температуры.При использовании паровоздушной смеси сокращается продолжительность размораживания и при этом вследствие конденсации водяных паров на поверхности мяса происходит обильное выделение влаги.

 

При размораживании в жидкости

Достигается наиболее эффективный теплообмен. Это происходит в результате большей теплоемкости воды и высокого коэффициента теплоотдачи. При использовании жидкости процесс размораживания может проводиться погружением или орошением как при прямом, так и при непрямом контакте размораживаемого продукта с теплоносителем.При прямом контакте используются резервуары для погружения продукта, к которым подводят трубопроводы подачи воды и пара. Равномерное подогревание воды достигается с помощью змеевиков или барботированием паром. Продукты без упаковки погружаются в резервуар в сетчатых корзинах с помощью конвейера или тельфера.

Отепление

Это подвод теплоты к охлаждённым продуктам с повышением их температуры до температуры окружающей среды или несколько ниже. В технологическом плане отепление представляет собой процесс повышения температуры продукта в отсутствие влаговыпадения на его поверхности. Отепление позволяет предотвратить отпотевание (конденсация влаги из воздуха на их более холодную поверхность) продуктов при переходе из холодной среды в теплую и соответственно обсеменение их микрофлорой из воздуха. В осуществлении этого процесса нуждаются лишь отдельные продукты, такие, например, как яйца, фрукты, овощи, баночные консервы.

Основное оборудование холодильных машин

К основному оборудованию холодильных машин относят компрессоры, конденсаторы и испарители. Они дополняются вспомогательным оборудованием: переохладителями, теплообменниками, ресиверами, маслоотделителями, грязеуловителями, осушителями, фильтрами и др.

 

Компрессоры

Компрессор холодильной машины предназначен для отсасывания паров  хладагента из испарителя, их сжатия и  подачи в конденсатор.Холодильные компрессоры разделяют на две большие группы: аммиачные и фреоновые. Аммиачные компрессоры характеризуются относительно высокими температурами конца сжатия хладагента (до 90 °С), и их изготовляют с водяным охлаждением. В холодильных машинах небольшой хладопроизводительности (до 25 кВт) применяют поршневые компрессоры, а для большой производительности — центробежные компрессоры.

Поршневые компрессоры разделяют  на сальниковые, бессальниковые и герметичные (со встроенным электродвигателем).

Аммиачный поршневой компрессор показан на рисунке 31.1, а фреоновый — на рисунке 31.2.

Аммиачный центробежный компрессор (рис. 31.3) состоит из трех последовательно  установленных ступеней.

Конденсаторы холодильных машин

Процесс теплопередачи в конденсаторе протекает при сравнительно высоком давлении, соответствующем давлению насыщенных паров холодильного агента. Теплопередача от холодильного агента к среде осуществляется через стенки труб конденсатора при наличии разности (перепада) температур между холодильным агентом и средой. Обычно в конденсаторах устанавливаются перепады температур от 8 до 12°С при охлаждении воздухом и от 5 до 8°С при охлаждении водой. Интенсивность теплопередачи в конденсаторе в основном зависит от перепада температур, чистоты теплопередающих труб, скорости и направления движения холодильного агента и среды, физических свойств холодильного агента и других факторов. 
Существуют конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением. По конструкции они подразделяются на трубчато-змеевиковые, кожухозмеевиковые, кожухотрубные, оросительные и испарительные. 
Конденсаторы воздушного охлаждения. Конденсаторы этого типа выполняются в виде трубчато-змеевикового аппарата из стальных или медных труб диаметром 12×1 мм с ребрами из листовой стали, латуни толщиной 0,3—0,5 мм. Трубки соединяются последовательно посредством калачей из медных труб диаметром 10×1 мм с помощью газовой сварки. 
Конденсатор состоит из нескольких плоских змеевиков — секций. Число секций зависит от величины теплопередающей поверхности, определяемой расчетом по тепловой нагрузке конденсатора. На входе и выходе концы труб каждой секции объединяются в общий коллектор, а в конденсаторах более поздних моделей холодильных машин секции соединены последовательно трубками. Нагнетаемые компрессором перегретые пары холодильного агента поступают в трубки змеевиков и конденсируются. Жидкий холодильный агент собирается в ресивере. Охлаждающий воздух под действием вентилятора циркулирует между трубами и ребрами со скоростью от 2—4 м/с. Конденсаторы воздушного охлаждения холодильных агрегатов других типов по конструкции аналогичны.  
 
Конденсаторы водяного охлаждения.

На фреоновых и аммиачных холодильных машинах средней и крупной холодопроизводительности применяют конденсаторы водяного охлаждения. В малых фреоновых агрегатах конденсаторы такого типа применяются в торговых автоматах для охлаждения жидкостей и в агрегатах для стационарных холодильных камер малой емкости.  
 

Кожухотрубные конденсаторы.

Их применяют в аммиачных  и фреоновых холодильных машинах средней и крупной холодопроизводительности. Они изготовляются преимущественно горизонтальными с медными или стальными трубами. По конструкции отличаются от кожухозмеевйковых наличием двух трубных решеток и двух крышек кожуха. Между собой такие конденсаторы различаются в основном величиной поверхности охлаждения, габаритами и комплектом арматуры.

Оросительные  конденсаторы.

Они применяются в аммиачных  холодильных установках крупной холодопроизводительности. Они просты по конструкции и представляют собой плоские вертикально расположенные змеевики из стальных труб диаметром 57×3,5 мм. Секции крепят на металлическом каркасе и устанавливают над стальным или железобетонным поддоном для сбора воды. Конденсаторы комплектуется из отдельных секций (поверхность одной секции 15,4 м2). Над секциями установлены водяной бак и распределительные желоба с пилообразными верхними кромками. 
Аммиак проходит внутри труб, а охлаждающая вода, стекая из желобов, равномерно орошает трубы с наружной стороны. Циркулирующий воздух частично охлаждает воду и конденсатор. Полностью охлаждается вода в градирне. 
 
Испарительные конденсаторы.

Они представляют собой трубчатые  змеевики, размещенные внутри металлического шкафа. Вверху установлен вентилятор, в средней части — коллектор  с форсунками, внизу — циркуляционный центробежный насос. Аммиак циркулирует  внутри труб, вода орошает трубы  змеевиков и охлаждается потоком  воздуха под действием вентилятора. Охлажденная вода из нижней части  кожуха подается насосом для орошения конденсатора. Испарительные конденсаторы экономичны по расходу воды. Например, расход свежей воды в среднем составляет 10% расхода воды в конденсаторах обычного типа. Такие конденсаторы выгодно применять при недостатке воды.

 

 

 

 

 

Испарители.

 Это теплообменные  аппараты, в которых теплота от  охлаждаемых помещений передается  хладагенту. Используют их как  для охлаждения промежуточного  теплоносителя (вода, рассол), так и для охлаждения воздуха помещений.

По виду охлаждаемой среды  различают испарители для охлаждения: жидких хладоносителей (вода, рассолы и др.) — рисунок 31.8; воздуха — рисунок 31.9.