9
Таким образом, через определенный физический процесс можно получить источник
требуемой низкой температуры, необходимый для охлаждения тела.
Низкие температуры (от температур окружающей среды до близких к абсолютному
нулю) условно подразделяют на область умеренного холода (до -103 °С, или 170 К),
глубокого охлаждения (от -103 до -203
0
С, или от 170 до 70 К), криогенные (от -203 до -272,7
°С, или от 70 до 0,3 К) и сверхнизкие (от -272,7 до -272,9992 °С, или от 0,3 до 8 · 10
-4
К).
1.2. Способы охлаждения
Для получения холода используются безмашинные и машинные способы
охлаждения. Безмашинные способы охлаждения основываются на плавлении, испарении,
сублимации.
В безмашинных способах охлаждения используются
готовые хладоносители
(водный, эвтектический и сухой лед, сжиженные газы, воздух). Установки, работающие на
готовых хладоносителях, просты по устройству и, следовательно, наиболее доступны, но они
имеют существенные недостатки: полную зависимость от возможности и условий получения
хладоносителей; большой объем грузовых работ, связанных с зарядкой хладоносителями и
поддержанием гигиены в охлаждаемых помещениях.
Недостатки, свойственные безмашинным способам охлаждения, отсутствуют у
машинных способов, когда энергия (механическая, тепловая, электрическая)
поступает
извне.
По виду затрачиваемой энергии холодильные машины подразделяются на
компрессионные, теплоиспользующие и термоэлектрические. Компрессионные машины
используют механическую энергию; теплоиспользующие — тепловую от источников
теплоты, температура
которых выше окружающей среды; термоэлектрические —
электрическую.
При охлаждении в компрессионных и теплоиспользующих машинах теплота
переносится в результате совершаемого рабочим телом — холодильным агентом
(хладагентом) обратного кругового процесса, а в термоэлектрических — при воздействии
потока электронов на атомы вещества.
Охлаждение в термоэлектрических машинах основано на термоэлектрическом
эффекте,
известном как эффект Пельтье, заключающемся в том, что при пропускании
постоянного электрического тока по замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных
проводников
или полупроводников, один из спаев нагревается (горячий спай), а другой
охлаждается (холодный спай). Для того чтобы холодный спай термоэлемента имел
постоянную низкую температуру и был источником холода, горячий спай нужно охлаждать.
В этом случае система представляет собой холодильный агрегат, в котором электрический
ток переносит энергию от холодного спая термоэлемента к горячему. Количество
перенесенной энергии пропорционально силе тока в цепи термоэлемента. Изменение
полярности электрического тока приводит к перемене мест холодного и горячего спаев.
Основной показатель качества термоэлемента — коэффициент добротности (эффективности
вещества), определяющий максимальную разность температур горячего и холодного спаев. К
достоинствам такого рода устройств можно отнести непосредственное
использование
электрической энергии для переноса теплоты без промежуточных веществ и механизмов;
бесшумность и автономность работы; компактность и простоту автоматизации и
обслуживания. Однако они значительно дороже других холодильных машин.
В зависимости от вида рабочего тела (холодильного агента) холодильные машины, в
основе принципа действия которых лежит обратный цикл Карно (см. подраздел 2.1),
подразделяют на паровые и газовые.
В испарителе паровой холодильной машины происходит испарение рабочего тела
при переходе к нему теплоты от охлаждаемого объекта, а в конденсаторе — его конденсация
при переходе теплоты от рабочего тела в окружающую среду (в воздух или воду).
10
В качестве рабочего тела в паровых холодильных
машинах используют аммиак и
хладоны — фтористые и хлористые производные предельных углеводородов, в газовых —
воздух.
В зависимости от способа подачи рабочего тела в конденсатор холодильные машины
подразделяют на компрессионные, абсорбционные, сорбционные и пароэжекторные. В
компрессионных холодильных машинах рабочий цикл совершается за счет механической
работы
компрессора, в абсорбционных, сорбционных и пароэжекторных — за счет затрат
теплоты.
Для получения требуемых температур кипения и конденсации рабочего тела
используют одноступенчатые, многоступенчатые и каскадные
паровые компрессионные
машины. Соответственно в одноступенчатых используют один, в многоступенчатых и
каскадных — два компрессора и более, которые обеспечивают осуществление холодильного
цикла в каждой ступени машины. Для холодильной обработки и хранения пищевых
продуктов в охлаждаемых камерах используют преимущественно паровые компрессионные
одно- и двухступенчатые холодильные машины.
Достарыңызбен бөлісу: