ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА

ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА устройство,
служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при темп-ре более низкой,
чем темп-pa окружающей среды. X. м. используются для получения темп-р от
10 °С до -150 "С. Область более низких темп-р относится к криогенной
технике. X. м. работают по принципу теплового насоса - отнимают
теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механич., тепловой и
т. д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху),
имеющей более высокую темп-ру, чем охлаждаемое тело. Работа X. м. характеризуется
их холодо-производительностью, к-рая для совр. машин лежит в пределах
от неск. сотен ет до неск. Мет.

В холодильной технике находят применение
неск. систем X. м.- пароком-прессионные, абсорбционные, пароэжекторные
и воздушно-расширительные, работа к-рых основана на том, что рабочее тело
(холодильный
агент) за счёт затраты внеш. работы совершает обратный круговой термодинамич.
процесс (холодильный цикл). В парокомпрессионных, абсорбционных
и пароэжекторных X. м. для получения эффекта охлаждения используют кипение
низкокипящих жидкостей. В воздушно-расширительных X. м. охлаждение достигается
за счёт расширения сжатого воздуха в детандере.

Первые X. м. появились в середине 19 в.
Одна из старейших X. м.- абсорбционная. Её изобретение и конструктивное
оформление связано с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре
(Франция, 1850) и Ф. Винд-хаузена (Германия, 1878). Первая паро-компрессионная
машина, работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834).
Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента
метилового эфира и сернистого ангидрида. В 1874 К. Линде (Германия) построил
аммиачную паро-компрессионную X. м., к-рая положила начало холодильному
машиностроению.

Парокомпрессионные X. м.- наиболее распространённые
и универсальные X. м. Основными элементами машин данного типа являются
(рис. 1) испаритель, холодильный компрессор, конденсатор и терморегулирую-щий
(дроссельный) вентиль - ТРВ, к-рые соединены трубопроводом, снабжённым
запорной, регулирующей и предохранит, арматурой. Ко всем элементам X. м.
предъявляется требование высокой герметичности. В зависимости от вида холодильного
компрессора парокомпрес-сионные машины подразделяются на поршневые, турбокомпрессорные,
ротационные и винтовые.

Рис. 1. Схема парокомпрессионной холодильной
машины: 1 - испаритель; 2-компрессор; 3 - конденсатор; 4
-тепло-обменник;
5
- терморегулирующий вентиль.

В парокомпрессионной X. м. осуществляется
замкнутый цикл циркуляции хладагента. В испарителе хладагент кипит (испаряется)
при пониженном давлении и низкой темп-ре. Необходимая для кипения теплота
отнимается от охлаждаемого тела, вследствие чего его темп-pa понижается
(вплоть до темп-ры кипения хладагента). Образовавшийся пар отсасывается
компрессором, сжимается в нём до давления конденсации рв конденсатор, где охлаждается водой или воздухом. Вследствие отвода теплоты
от пара он конденсируется. Полученный жидкий хладагент через ТРВ, в к-ром
происходит снижение его темп-ры и давления, возвращается в испаритель для
повторного испарения, замыкая таким образом цикл работы машины. Для повышения
экономич. эффективности X. м. (снижения затрат энергии на единицу отнятого
от охлаждаемого тела количества теплоты) иногда перегревают пар, всасываемый
компрессором, и переохлаждают жидкость перед дросселированием. По этой
же причине для получения темп-р ниже -30 С используют многоступенчатые
или каскадные X. м. В многоступенчатых X. м. сжатие пара производится последовательно
в неск. ступеней с охлаждением его между отдельными ступенями. При этом
в двухступенчатых X. м. получают темп-ру кипения хладагента до -80 °С.
В каскадных X. м., представляющих собой неск. последовательно включённых
X. м., к-рые работают на различных, наиболее подходящих по своим термодинамич.
свойствам для заданных температурных условий хладагентах, получают темп-ру
кипения до -150 С.

Абсорбционная X. м. (рис. 2) состоит из
кипятильника, конденсатора, испарителя, абсорбера, насоса и ТРВ.
Рабочим веществом в абсорбционных X. м. служат растворы двух компонентов
(бинарные растворы) с различными темп-рами кипения при одинаковом давлении.
Компонент, кипящий при более низкой темп-ре, выполняет функцию хладагента;
второй служит абсорбентом (поглотителем). В области темп-р от 0 до -45
°С применяются машины, где рабочим веществом служит водный раствор
аммиака (хладагент - аммиак). При темп-pax охлаждения выше О "С преимущественно
используют абсорбционные машины, работающие на водном растворе бромида
лития (хладагент - вода). В испарителе абсорбционной X. м. происходит испарение
хладагента за счёт теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела. Образующиеся
при этом пары поглощаются в абсорбере. Полученный концентрированный раствор
перекачивается насосом в кипятильник, где за счёт подвода тепловой энергии
от внеш. источника из него выпаривается хладагент, а оставшийся раствор
вновь возвращается в абсорбер. Что касается газообразного хладагента, то
он из кипятильника направляется в конденсатор, конденсируется там и затем
поступает через ТРИ в испаритель на повторное испарение. Применение абсорбционных
машин весьма выгодно на предприятиях, где имеются вторичные энергоресурсы
(отработанный пар, горячая вода, отходящие газы пром. печей и т. д.). Абсорбционные
X. м. изготавливают одно- или двухступенчатыми. Пароэжекторная X. м. состоит
из (рис. 3) эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и ТРВ. Хладагентом
служит вода, в качестве источника энергии используется пар давлением 0,3-1
Мм/Ом² (3-10 юге/ел²), к-рый поступает в сопло эжектора,
где
расширяется. В результате в эжекторе и, как следствие, в испарителе машины
создаётся пониженное давление, к-рому соответствует темп-pa кипения воды
неск. выше О °С (обычно порядка 5 °С). В испарителе за счёт частичного
испарения происходит охлаждение подаваемой потребителю холода воды. Отсосанный
из испарителя пар, а также рабочий пар эжектора поступает в конденсатор,
где переходит в жидкое состояние, отдавая теплоту охлаждающей среде. Часть
воды из конденсатора подаётся в испаритель для пополнения убыли охлаждаемой
воды. Воздушно - расширительные X. м. относятся к классу
холодилъно-газовых
машин. Хладагентом служит воздух. В области темп-р примерно до -80
°С экономич. эффективность воздушных машин ниже, чем пароком-прессионных.
Более экономичными являются регенеративные воздушные X. м., в к-рых воздух
перед расширением охлаждается либо в противоточном теплообменнике, либо
в теплообменнике-регенераторе. В зависимости от давления используемого
сжатого воздуха воздушные X. м. подразделяются на машины высокого и низкого
давления. Различают воздушные машины, работающие по замкнутому и разомкнутому
циклу.

Рис. 2. Схема абсорбционной холодильной
машины: 1 - испаритель; 2 - абсорбер; 3 - насос; 4
- терморегулирующий вентиль; 5 - кипятильник; 6-конденсатор.

Рис. 3. Схема пароэжекторной холодильной
машины: 1 - эжектор; 2 - испари-тель; 3 - потребитель
холода; 4 - насос; 5 - терморегулирующий вентиль; б - конденсатор.

Лит.: Холодильные машины, под ред.
Н. Н. Кошкина, М., 1973; Холодильная техника. Энциклопедический справочник,
т. 1 - 3, М., 1960-62. А.Н.Фомин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я