Промышленный и торговый холод

Температурный уровень тела, устанавливаемый термодинамической шкалой температуры, позволяет однозначно определить направление естественного теплового потока. Наименее нагретыми телами или средами в природе являются окружающие нас воздух, вода, почва, т. е. окружающая среда, имеющая теоретически бесконечно большую теплоемкость.

Многие современные технологические процессы необходимо вести при температурах более низких, чем температура окружающей среды. Кроме того, температурный уровень окружающей среды в наземных условиях подвержен значительным колебаниям. Он не поддается регулированию, что не отвечает требованиям современного материального производства, жизни и быта людей.

Искусственный холод — есть теплота, температурный уровень которой ниже температурного уровня окружающей среды. Искусственное охлаждение, т. е. процесс понижения температуры источника ниже температуры окружающей среды, можно осуществить двумя путями:

1. используя аккумулированный в ограниченном пространстве естественный холод;
2. используя выработанный в специальных устройствах — холодильных машинах — искусственный холод.

Для получения искусственного холода согласно второму закону термодинамики необходимо затратить внешнюю энергию. Температура охлаждаемого изолированного тела при этом будет понижаться, т. е. отнятие теплоты (охлаждение) воспринимается как «передача телу холода». Температура воспринимающего теплоту тела будет повышаться, однако, если теплота передается окружающей среде, имеющей бесконечно большую теплоемкость, ее температура практически не меняется.

Температурным пределом искусственного охлаждения является температура, близкая к абсолютному нулю (—273,15°С). Диапазон температур, достигаемый в холодильных машинах, условно делится на две области: область холода умеренной температуры (так называемая область умеренного холода) — до —160°С и область глубокого холода — от —120°С и ниже. Вузовский курс «Холодильные машины» посвящен изучению способов получения искусственного холода умеренной температуры.

В цикле холодильной машины всегда имеются два внешних источника теплоты: источник теплоты низкой температуры (ИНТ) и окружающая среда или источник теплоты высокой температуры (ИВТ); ИНТ принято называть тело или среду, от которых отводится теплота. В машинах, работающих по теплонасосному или теплофикационному циклам, тело или среда, к которым подводится теплота, являются приемниками теплоты высокой температуры.

Процесс производства искусственного холода для промышленных нужд необходимо осуществлять непрерывно, вырабатывая холод в холодильной машине и передавая его от ИНТ к ИВТ. Передача холода обычно осуществляется посредством жидкого или газообразного теплоносителя или передачей охлажденной среды, например воздуха, непосредственно в охлаждаемые помещения (холодильные камеры).

Холодильные машины умеренного холода делятся на три основные группы: компрессорные, теплоиспользующие, термоэлектрические.

Компрессорные холодильные машины используют энергию в виде механической работы. Одним из элементов этих машин является компрессор, сжимающий и перемещающий паро- или газообразное рабочее вещество. В зависимости от типа и мощности компрессора его привод осуществляется от двигателя: электрического, внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.

Теплоиспользующие холодильные машины — абсорбционные и пароэжекторные — в качестве источников энергии используют теплоту относительно низкого потенциала — горячую воду, отходящие газы, отработавший пар, имеющие температуру выше температуры окружающей среды. Это так называемые вторичные энергетические ресурсы (ВЭРы), использованию которых в настоящее время в соответствии с решением XXVI съезда КПСС придается особенно большое значение.

В термоэлектрических холодильных машинах используется непосредственно электрическая энергия. Компрессорные холодильные машины в зависимости от агрегатного состояния холодильного агента, с помощью которого осуществляются рабочие процессы цикла, делятся на паровые и газовые. В паровых холодильных машинах рабочее вещество совершает замкнутый обратный круговой термодинамический цикл, меняя свое агрегатное состояние по схеме: пар—жидкость—пар. В газовых холодильных машинах агрегатное (газообразное) состояние рабочего вещества не изменяется, причем в качестве рабочего вещества применяется преимущественно воздух.

Получаемые c помощью холодильных машин умеренно низкие температуры используются в различных отраслях народного хозяйства: в пищевой промышленности и сельском хозяйстве при заготовке и переработке скоропортящегося сырья, производстве и хранении пищевых продуктов; в химической и нефтеперерабатывающей промышленности при производстве искусственного волокна, пластмасс, спирта, каучука и т. п.; в медицинской, фармацевтической и биологической промышленности при производстве и хранении лекарств и биологических продуктов; в производственных, административных и бытовых помещениях для кондиционирования воздуха; в железнодорожном, автомобильном и водном видах транспорта для сохранности при перевозке грузов; в горной промышленности для замораживания водоносных грунтов при строительстве шахт, туннелей, подземных сооружений; в машиностроении и радиотехнике; в спортивных сооружениях и во многих других случаях.

В настоящее время в нашей стране выпускаются все виды холодильного оборудования, известного и применяемого в мировой технике. Отечественные заводы выпускают холодильные машины от бытовых мощностью в несколько десятков ватт до промышленных мощностью 10 МВт. Более 75% холодильных машин и оборудования предназначено для хранения и обеспечения технологии переработки пищевых продуктов. Вместимость холодильников за последние 15 лет увеличилась в нашей стране в 1,8 раза. Выпуск холодильного оборудования в ближайшие годы будет увеличен более чем в два раза.

Монтаж холодильного оборудования