Автомобили с безмашинным охлаждением

Поэтому система охлаждения должна быть рассчитана на работу в условиях чередующихся пиков тепловой нагрузки. Низкая температура кипения криогенных веществ и сублимации твердого диоксида углерода, а также возможность изменения массы подаваемого охлаждающего вещества в широком диапазоне обеспечивают требуемую скорость охлаждения воздуха. Кроме того, эти системы просты по структуре и в обслуживании, имеют небольшие размеры и массу, работают бесшумно, им не требуются энергия для работы, устройства для таяния инея и циркуляции воздуха в кузове, а высокая концентрация азота и диоксида углерода в охлаждаемом объеме способствуют сохранению качества продуктов.

Система охлаждения жидким азотом включает следующие основные элементы (рис. 12.3): теплоизолированный сосуд (обычно сосуд Дьюара) 1 вместимостью свыше 150 кг, расположенный в охлаждаемом объеме или вне его, из которого азот под давлением 50-160 кПа подается по заглубленному (почти до дна) трубопроводу в распылительный коллектор 7, если открыт соленоидный вентиль 3, через отверстия впрыскивается в объем кузова и, испаряясь, охлаждает воздух и продукты. Реле температуры 6, датчик которого находится в охлаждаемом объеме, управляет соленоидным вентилем 3, поддерживая заданную температуру. Включение соленоидного вентиля 3 блокируется концевым выключателем при открывании двери, чтобы не допустить распыления азота в кузове, поскольку там могут находиться люди.

Для поддержания постоянного избыточного давления в сосуде служит газификатор (испаритель) 2, в который жидкий азот подается посредством регулятора давления 3, поддерживающего после себя (по ходу движения потока) постоянное давление. Наличие жидкого азота в сосуде контролируется с помощью указателя уровня 4, а давление в системе определяется по манометру. Заполнение сосуда производят через вентиль 2 при открытом вентиле 1. Предохранительный клапан 5 не допускает повышения давления в сосуде выше допустимого значения (0,2 МПа), перепуская часть пара в окружающий воздух. При охлаждении массовая доля азота в воздухе кузова достигает 99%, поэтому требуется дополнительное время (от 5 до 20 мин) на проветривание кузова перед входом людей для разгрузки. Расход жидкого азота зависит от теплопритока, герметичности кузова и других факторов, но при внутригородской перевозке в летний период он составляет от 9 до 17 кг/ч.

Наряду с жидким азотом используют и жидкий воздух, имеющий нормальную температуру кипения −193°С (азот −196°С), скрытую теплоту парообразования 205 кДж/кг (азот 199,7 кДж/кг) и более низкую цену. Кроме того, атмосфера внутри охлаждаемого объема не является опасной для человека. Следовательно, сокращаются время простоя автомобиля под разгрузкой и теплоприток в охлаждаемый объем. Недостатками системы охлаждения жидким азотом и воздухом являются большой расход вещества, в том числе при хранении (до 2,5%), и необходимость иметь сеть заправочных станций.

Системы охлаждения диоксидом углерода являются более простыми по структуре и в техническом обслуживании, надежными и безопасными. Удельная холодопроизводительность при поддержании температуры воздуха −18°С у твердого С02 в 1,7 раза больше, чем у криогенных веществ, а у жидкого С02 она незначительно меньше. Газообразный С02 значительно тяжелее азота, поэтому продолжительность проветривания кузова меньше. Он безопасней азота, так как человек ощущает его присутствие в воздухе.

Наиболее широко распространены системы охлаждения твердым С0₂, как более простые, надежные и безопасные. Но их работу трудно автоматизировать, и им свойствен значительный расход С0₂ (в среднем 10-12 кг/ч при перевозках в городе). Один из вариантов системы охлаждения сухим льдом включает теплоизолированный сосуд, содержащий сухой лед и имеющий развитую теплообменную поверхность, которую омывает воздух, циркулирующий с помощью вентилятора между кузовом и охлаждающей поверхностью с температурой −79°С. Газообразный С0₂, образующийся при сублимации сухого льда, отводится в окружающий воздух. Температура воздуха в кузове поддерживается автоматически путем включения и выключения вентилятора. Система охлаждения располагается вне кузова на его передней стенке над кабиной водителя. Сухой лед в количестве 100 кг в виде гранул или мелких кусочков погружают в сосуд через крышку сверху. Достоинством этой системы являются возможность изменить холодопроизводительность системы и наличие атмосферного воздуха в кузове.