Проектирование компрессионного холодильного оборудования

Введение

В условиях рыночной экономики качественное холодильное торговое оборудование имеет огромное значение. Один из главных факторов увеличения покупательского спроса — расширение ассортимента продукции, доброкачественность которой обеспечивается только при правильном хранении и соблюдении температурного режима. Кроме того, при закупке большой партии продукции предприятие может получить значительные скидки на товар, а качественное хранение большого количества продукции может быть обеспечено только за счет хорошего холодильного оборудования. Существующие холодильные машины подразделяются на 2 группы:

-компрессионные — работающие с затратой механической энергии,

-адсорбционные — работающие с затратой тепловой энергии.

В данном курсовом проекте мы рассмотрим компрессионные холодильники и установки. Компрессионная холодильная машина состоит из четырех основных частей: испарителя, компрессора, конденсатора и терморегулирующего вентиля (ТРВ). Компрессор холодильной машины предназначен для осуществления следующих процессов: всасывания паров хладагента из испарителя, адиабатического их сжатия и нагнетания в конденсатор. Всасывание компрессором паров из испарителя. Испарители (воздухоохладители), расположенные в охлаждаемой среде (камере), при работающей холодильной установке имеют наинизшую температуру по сравнению с другими телами, находящимися в камере. В трубках испарителя (воздухоохладителя) находится хладагент, температура кипения которого зависит от давления. Образующиеся пары в испарителе постоянно отводятся компрессором, что обеспечивает постоянное давление и соответственно постоянную температуру кипения хладагента.

ГЛАВА 1. Основы эксплуатации компрессионных холодильников и установки 1.1 Основы эксплуатации компрессионных холодильников и установки

Для хранения скоропортящихся продуктов в домашних условиях применяют небольшие машины искусственного холода — бытовые холодильники. В холодильных машинах и агрегатах используется искусственное охлаждение, так как в большинстве случаев для сохранения особенно продовольственных товаров необходимо поддерживать температуру ниже температуры окружающей среды. Процесс охлаждения протекает с участием охлаждающей среды (воздуха камеры с продуктами, воды — при получении льда, рассола) и рабочего вещества, или охладителя. Охладитель, или хладагент, имеющий более низкую температуру, поглощает тепло из охлаждаемой среды. В качестве охладителей используют вещества, изменяющие свое агрегатное состояние при низкой температуре, поглощая при этом большое количество теплоты. Это — водный лед, льдосоляные смеси, сухой лед (твердый диоксид углерода) и жидкие холодильные агенты (хладон и аммиак). Водный лед и льдосоляные смеси поглощают теплоту в процессе плав­ления, сухой лед — в процессе сублимации (переход из твердого состояния в газообразное). В холодильных машинах используют жидкие хладагенты, которые за счет циркуляции в устройствах машин поглощают теплоту при кипении.

Характеристика хладагентов. Хладагент представляет собой химическое вещество, предназначенное для отвода тепла от охлаждаемой среды. Для этого используют специальные легкокипящие жидкости, имеющие низкую температуру кипения при атмосферном давлении. В настоящее время широко применяются холодильные агенты аммиак и фреон-22

Аммиак — это бесцветный газ с резким запахом, ока­зывающий раздражающее действие на слизистую оболочку. Поэтому при утечке через неплотности его можно обна­ружить по запаху. Аммиак и в воде имеет высокую взаимную растворимость. Его используют в холодильных машинах средней и большой производительности. Применение аммиака как холодильного агента в машинах малой мощности ограничено, так как он имеет недостатки (ядовитость, взрывоопасность, воспламеняемость).

Фреон-22 — бесцветный газ со слабым специфическим запахом, поэтому его утечку из системы трудно обнаружить. Он становится заметным только при содержании его в воздухе более 20%. Он легко проникает через неплотности, нейтрален к металлам, взрывоопасен, но не горюч. При атмосферном давлении температура его кипения 400 °С. Преимущество фреона-22 — безвредность, только при содержании его в воздухе более 30% появляются признаки отравления организма из-за недостатка кислорода.

Компрессорные холодильные машины. Эти машины состоят из следующих основных частей: испарителя, конденсатора, компрессора и регулирующего вентиля.

Испаритель — устройство, имеющее вид змеевиковой ребристо-трубной батареи,- в которой происходит кипение хладагента в условиях низкой температуры за счет теплоты, поглощаемой из окружающей среды. Испаритель устанавливается внутри холодильного шкафа, в верхней его части.

Конденсатор — устройство, предназначенное для охлаждения паров фреона и превращения их в жидкость. Для ускорения охлаждения фреона через конденсатор продувают воздух специальным вентилятором.

Компрессор — устройство, которое отсасывает пары хладагента из испарителя и направляет их в конденсатор в сжатом состоянии. Компрессор состоит из цилиндра, поршня и электродвигателя.

Регулирующий вентиль — устройство, регулирующее количество жидкого фреона, подаваемого в испаритель. Кроме того, регулирующий вентиль снижает давление фреона для обеспечения условий низкотемпературного кипения. Фреоновая автоматическая компрессорная машина. Эти машины в настоящее время применяются для охлаждения витрин, шкафов, камер, прилавков, испарители которых устанавливают внутри охлаждаемого объекта. Для удобства эксплуатации и ремонта некоторые устройства объединяют в один узел и называют агрегатом. В настоящее время заводы выпускает агрегаты ФАК-1,5МЗ открытого типа. Испаритель и регулирующий вентиль устанавливаются в камере охлаждения, а остальные детали машины установлены на штампованной плите и образуют агрегат. Агрегат устанавливают рядом с камерой охлаждения и соединяют с испарителем трубками, по которым циркулирует хладагент (фреон).

Суть работы машины заключается в следующем: хладагент, попав в испаритель, закипает, переходит из жидкого состояния в газообразное. При этом активно поглощает тепло от трубок и ребер испарителя. Пары в испарителе отсасывают при помощи компрессора, который направляет их в сжатом состоянии (6-8 атм) в конденсатор. В конденсаторе при помощи охлаждаемого воздуха хладагент, имея высокое давление, переходит в жидкое состояние. Жидкий хладагент поступает в испаритель через регулирующий вентиль, который снижает давление и регулирует его подачу. Таким образом, в замкнутой системе непрерывно циркулирует одно и то же количество фреона и его паров.

Холодильные герметические агрегаты. Промышленность выпускает более совершенные холодильные машины с герметическими компрессорами марок ФГК. Главное преимущество их в том, что электродвигатель и компрессор находятся в одном герметическом кожухе и образуют единый блок. Такой агрегат может работать длительное время, так как у него отсутствуют сальники, которые исключают утечку фреона.

ФГК по своему размеру и весу значительно меньше. Достигается это за счет уменьшения размера двигателя, отсутствия передаточного механизма и лучшего охлаждения его парами фреона.

ФГК работает почти бесшумно, не давая вибраций на фундамент.

Холодильный агрегат ВС. Эти агрегаты отличаются от агрегатов ФГК только более узким диапазоном рабочей температуры, меньшим весом и габаритами конденсатора. Экранированный герметичный агрегат ФГ-1,1 конструктивно выполнен так, что в герметичной полости находится только ротор электродвигателя. Вынесение статора из герметичной полости упрощает его сборку и дает возможность быстрой замены во время ремонта. Герметичные компрессоры станут основными агрегатами холодильных машин, применяемых в общественном питании, так как они имеют меньшую массу, габариты и потребляют меньше энергии. Отсутствие сальников в конструкции агрегата исключает утечку хладагента и значительно повышает надежность работы. Краткие сведения о теплоизоляционных материалах. Теплоизоляционные материалы применяют для изоляции шкафов, прилавков и витрин с целью максимального уменьшения теплопритока в охлаждаемое оборудование. К теплоизоляционным материалам предъявляют следующие требования: прочность, долговечность, устойчивость, небольшая стоимость, низкий коэффициент теп­лопроводности и теплоемкости, безвредность, биостойкость, низкая гигроскопичность. При изготовлении холодильного оборудования в промышленности применяются теплоизоляционные материалы: пеностеклопори-стая стеклянная масса, альфоль — гофрированные алюминиевые листы, минеральная пробка, пенопласт, асбест, рубероид и битум. Нагретые пары поступают в конденсатор, температура которого ниже температуры хладагента. В конденсаторе за счет разницы температур происходит конденсация, т. е. преобразование пара в жидкость. Затем жидкий хладагент попадает в испаритель через узкую капиллярную трубку. Поскольку каналы испарителя значительно больше диаметра капиллярной трубки, в нем происходит падение давления и кипение хладагента. При кипении поглощается тепло и в холодильной камере постепенно понижается температура. Конструкция холодильной камеры позволяет создавать различные температурные режимы в отдельных местах.

В обычной холодильной камере компрессионных холо­дильников поддерживается температура от +2 до +10°С и в ней продукты хранятся в охлажденном виде. Некоторые виды компрессионных холодильников имеют холодильную камеру, в которой поддерживается температура 0°С. При такой температуре многие продукты лучше сохраняются без замораживания. В низкотемпературном отделении холодильников хранятся предварительно замороженные продукты, а в морозильном отделении осуществляется быстрая заморозка продуктов до температуры -18°С. В компрессионных холодильниках зарубежного производства могут быть дополнительные температурные отделения ("винный погреб", льдогенератор и др.).