Классификация и общая характеристика систем охлаждения

Системы охлаждения холодильных установок делят на две группы: непосредственного охлаждения, где хладагент кипит прямо в приборах охлаждения в камере, и с промежуточным хладоносителем, где холодильная машина охлаждает рассол, гликоль или воду, а насос подаёт их к потребителям. Первые проще и экономичнее, вторые безопаснее при большом числе потребителей и удобнее для технологического охлаждения.

Системой охлаждения называют ту часть холодильной установки, которая расположена между регулирующим вентилем и всасывающим патрубком компрессора. Она состоит из аппаратов, трубопроводов, и вспомогательных элементов. Назначение охлаждающей системы — поддерживать заданный температурно-влажностный режим в камерах.

Каждая охлаждающая система включает в себя систему распределения рабочего вещества по потребителям холода и систему отвода теплоты от потребителей холода.

Требования к охлаждающим системам

К охлаждающим системам предъявляют следующие основные требования:

• распределение рабочего вещества по всем потребителям холода, пропорциональное их тепловым нагрузкам; при этом приборы охлаждения должны работать с максимальной эффективностью при минимальной металлоемкости их;
• надежное поддержание заданного технологического режима в охлаждаемых объектах (камеры холодильников, технологические аппараты различного назначения);
• безопасность эксплуатации (большинство аварий или аварийных ситуаций на холодильных установках происходит из-за конструктивных недостатков охлаждающей системы или неправильной ее эксплуатации);
• простота и гибкость эксплуатации — удобство переключений потребителей холода, наглядность схемы, простота и удобство очистки ее от загрязнений, масла, инея;
• экономичность как по первоначальным затратам, так и в процессе эксплуатации.

Классификация систем охлаждения

Охлаждающие системы классифицируют по способу распределения рабочего вещества по потребителям холода и по способу отвода теплоты от потребителей холода.

По первому признаку различают системы непосредственного охлаждения (безнасосные и насосные) и системы с жидкими хладоносителями открытого или закрытого типа.

Отвод теплоты от охлаждаемых объектов и продуктов может осуществляться охлаждающими системами при различных условиях. В каждом конкретном случае в зависимости от условий отвода теплоты к названию системы добавляют ее характеристику по этому признаку. Так, если отвод теплоты осуществляется насосно-циркуляционной системой при естественной конвекции с помощью батарей, то к названию системы — насосно-циркуляционная добавляют слова «с батарейным охлаждением».

Если в камерах и аппаратах создают искусственную циркуляцию воздуха (включая его движение с большой скоростью с применением воздухоохладителей), то возможны три случая: воздух омывает неподвижный продукт (система с воздушным охлаждением); охлаждается подвижный слой продукта (система с псевдоожижением); охлаждается неподвижный продукт в условиях омывания его воздухом и насадкой (система с псевдоожиженной насадкой).

Если продукт охлаждается непосредственно в контакте с жидкостью, то системы называют системами с контактным охлаждением (в рассолах, криогенных жидкостях). Если продукт охлаждается при непрямом контакте с теплоотводящей средой, системы (или аппараты) называют системами плиточного охлаждения (охлаждение продукта хладагентом или хладоносителем через разделяющую стенку плиты или блока); если продукт охлаждается посредством лучистого теплообмена в воздушной среде, систему называют системой радиационновоздушого охлаждения; если охлаждение осуществляется с помощью лучистого теплообмена с теплоотводом от продукта или без него в вакууме — системой сублимационного или вакуумиспарительного охлаждения.

Когда отвод теплоты от продуктов и ограждающих конструкций холодильника осуществляется раздельно, т. е. внешние теплопритоки по отношению к охлаждаемому объекту «перехватываются» специальными устройствами, то их называют системами с внекамерным отводом внешних теплопритоков.

Основные типы систем

Безнасосная система непосредственного охлаждения состоит из приборов охлаждения, в которые хладагент поступает непосредственно от регулирующего вентиля. Она включает в себя все элементы, составляющие низкотемпературную часть холодильной установки (от регулирующего вентиля до всасывающего патрубка компрессора).

Насосно-циркуляционная система непосредственного охлаждения состоит из приборов охлаждения, в которых циркуляция жидкого хладагента в низкотемпературном контуре осуществляется с помощью специального насоса.

Система с промежуточным хладоносителем отличается от описанных тем, что в ее приборах охлаждения циркулирует жидкость, охлаждаемая в испарителях холодильной установки. Охлажденная жидкость из испарителя с помощью циркуляционного насоса подается в приборы охлаждения камер, откуда после подогрева она вновь возвращается в испаритель. Хладоноситель может находиться в непосредственном контакте с охлаждаемым воздухом (мокрые воздухоохладители) или циркулировать в трубах (сухие воздухоохладители).

Система смешанного охлаждения — это совокупность систем батарейного и воздушного охлаждения, которые в зависимости от заданного режима работы камеры могут действовать одновременно либо раздельно. Каждая из перечисленных систем охлаждения имеет свою область применения, определяемую требованиями холодильной технологии и технико-экономическими расчетами. Так, например, при батарейном охлаждении общая длина труб часто исчисляется десятками километров, и их масса составляет до 80% массы всего металла, расходуемого на холодильную установку в целом. Естественно, что переход с батарейного на воздушное охлаждение значительно снижает потребность в трубах.

Чаще всего выбор системы охлаждения определяется на основании технико-экономического сопоставления различных систем с учетом затрат на капиталовложения холодильника и его эксплуатационные расходы, при условии удовлетворения основных требований, предъявляемых к охлаждающим системам.

Системы с промежуточным хладоносителем строят на чиллерах: машина стоит в одном месте, а вода или гликоль расходятся по любому числу потребителей. Как выбирают такие машины для производства — в статье промышленные чиллеры для охлаждения.

Из чего состоит система охлаждения

Система охлаждения — это комплекс оборудования, который отводит тепло от объекта — камеры, станка, технологической жидкости, помещения — и передаёт его окружающей среде. Из чего состоит система охлаждения, зависит от её типа, но основные части есть у любой:

Для чего предназначена система охлаждения

Система охлаждения предназначена для того, чтобы поддерживать заданную температуру объекта, отводя тепло, которое в нём выделяется или притекает снаружи. Для холодильной камеры это теплопритоки через стены и от продуктов, для станка или экструдера — тепло процесса, для серверной — тепло оборудования. От назначения зависит выбор: для одной камеры достаточно сплит-агрегата с непосредственным охлаждением, для цеха с десятком потребителей выгоднее чиллер с контуром воды или гликоля — его подбирают по нагрузке и температуре в разделе чиллеры ВМТ-Ксирон.

Частые вопросы

Какие бывают системы охлаждения холодильных установок?

Непосредственного охлаждения — хладагент кипит в приборах охлаждения камер, и с промежуточным хладоносителем — машина охлаждает воду, гликоль или рассол, которые насос подаёт к потребителям. Кроме того, системы различают по способу подачи хладагента и по типу приборов охлаждения.

Когда выбирают систему с хладоносителем?

Когда потребителей много и они далеко от машины, когда хладагент нельзя подавать в помещения с людьми или продуктами, а также для технологического охлаждения оборудования и жидкостей.

Из чего состоит система охлаждения?

Из источника холода (холодильной машины, чиллера или градирни), рабочего тела — хладагента или хладоносителя, приборов охлаждения, трубопроводов с арматурой, насосов, устройства отвода тепла и автоматики.

Читайте также

• Системы охлаждения
• Классификация охлаждающих систем
• Классификация способов охлаждения
• Классификация камер холодильников